CN210430092U - 一种移动通信天线的单元结构及阵列结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种移动通信天线的单元结构及阵列结构。单元结构包括天线辐射片，天线辐射片设于馈电网络板一侧并通过馈针与馈电网络板连接，天线辐射片与馈电网络板之间还设有金属围框，金属围框的一端为与馈电网络板连接的接地端，金属围框的另一端为与天线辐射片临近的自由端；金属围框的自由端紧挨天线辐射片或与天线辐射片之间设有间隙，金属围框的接地端与馈电网络板之间设有间隙；金属围框为金属薄板围成的四周封闭结构。本实用新型便于生产与装配，能够大大降低生产成本、节省装配时间、提高生产效率，同时还具有宽带宽、高增益、高端口隔离度和低交叉极化的特性。

Description

一种移动通信天线的单元结构及阵列结构

技术领域

本实用新型属于移动通信天线技术领域，具体涉及一种移动通信天线的单元结构及阵列结构，是一种天线阵面单元结构及阵列结构。

背景技术

移动通信技术在过去二十年里经过了快速的发展，即将迎来以实现高速传输与万物互联为目的的第五代通信。这就对应用于移动通信系统中的基站天线提出了越来越高的要求，例如要求具有轻重量、低剖面、低成本和良好的宽带辐射特性。而微带天线由于具有轻重量、低剖面、低成本的优点，目前已经广泛应用于基站系统中。但是，微带天线也存在固有的缺点，就是带宽窄，通常采用空气背腔加载以增加介质基板的等效厚度或采用耦合馈电以实现容性加载来展宽带宽。

为了提高信道容量、扩展通信链路，现有的基站天线阵列普遍采用双极化天线形式，因此，基站天线阵列还要求具有高端口隔离度和低交叉极化的特性。为了提高端口隔离度，通常采用在天线单元之间增加隔离结构的方式来实现。这是因为隔离结构对天线单元之间的串扰信号起到屏蔽作用，可以有效减小单元之间的能量耦合，从而保证阵列的高端口隔离度。

基站天线为了实现特定的波束指向，需要采用功分移相馈电网络对阵列中的各个天线单元进行馈电，为其分配具有特定幅度和相位的激励信号。现有方案中，为了方便调试，馈电网络通常采用微带线形式。此时，在要求的有限体积内，天线单元下方必然有馈电网络的微带线走线，为了避让走线，隔离结构多采用隔离条形式。由于基站天线阵列通常包括数量较多的天线单元，这就造成一个基站天线就需要加工和装配大量的隔离条，从而使得天线的物料成本高、装配时间长、生产效率低。

实用新型内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本实用新型目的在于提供一种移动通信天线的单元结构及阵列结构。本实用新型是一种结构简单、重量轻且体积小的天线结构形式，能提高天线因小型化、低剖面化而影响的性能指标，例如增益、隔离度和驻波，此天线结构形式简单，便于生产与装配，能够大大降低生产成本。

本实用新型所采用的技术方案为：

一种移动通信天线的单元结构，包括天线辐射片，天线辐射片设于馈电网络板一侧并通过馈针与馈电网络板连接，天线辐射片与馈电网络板之间还设有金属围框，金属围框的一端为与馈电网络板连接的接地端，金属围框的另一端为与天线辐射片临近的自由端；

所述金属围框的自由端紧挨天线辐射片或与天线辐射片之间设有间隙，金属围框的接地端与馈电网络板之间设有间隙；

所述金属围框为金属薄板围成的四周封闭结构。

在上述技术方案的基础上，一种移动通信天线的单元结构，所述金属围框由金属薄板一体成型加工而成或由多块金属薄板焊接而成。

在上述技术方案的基础上，一种移动通信天线的单元结构，所述金属围框为四边形、多边形、圆形等任意形状。

天线辐射片的作用为辐射电磁能量与接收电磁能量，金属围框的作用是提高天线的增益、隔离度和驻波。

在上述技术方案的基础上，一种移动通信天线的单元结构，所述金属围框的接地端还设有用于插接在馈电网络板内并与馈电网络板连接的定位机构。

在上述技术方案的基础上，一种移动通信天线的单元结构，所述金属围框的接地端还设有用于避让微带线走线的线路避让结构。

在上述技术方案的基础上，一种移动通信天线的单元结构，所述金属围框的自由端为规则的平整结构或设有锯齿状凸起的凸起结构。

在上述技术方案的基础上，一种移动通信天线的单元结构，所述移动通信天线的单元结构还包括支撑结构，支撑结构包括金属支撑柱和金属螺钉，金属支撑柱的一端通过金属螺钉与馈电网络板连接，金属支撑柱的另一端通过金属螺钉与天线辐射片连接。

金属螺钉为两个，相应地，金属支撑柱的两端均设有螺纹孔，且馈电网络板和天线辐射片均设有螺钉孔，一个金属螺钉穿过馈电网络板与金属支撑柱的一端连接，一个金属螺钉穿过天线辐射片与金属支撑柱的另一端连接。

在上述技术方案的基础上，一种移动通信天线的单元结构，所述支撑结构设于金属围框中心，馈针为两个且均与支撑结构平行，馈针与天线辐射片和馈电网络板均垂直，两个馈针共面且支撑结构在该面的投影位于两个馈针的中心，支撑结构与两个馈针的连线相互垂直。

在上述技术方案的基础上，一种移动通信天线的阵列结构，包括馈电网络板和设于馈电网络板一侧的多个均匀排布或非均匀排布的移动通信天线的单元结构。

在上述技术方案的基础上，一种移动通信天线的阵列结构，所述馈电网络板的另一侧还连接有金属底板。

在上述技术方案的基础上，一种移动通信天线的阵列结构，所述金属底板与馈电网络板连接侧的另一侧还连接有同轴连接器。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型提供了一种结构简单、重量轻且剖面低的天线结构形式，在保证天线的宽带宽、高增益、高端口隔离度、低交叉极化等电性能指标的前提下，可以大大降低生产成本，减少装配时间，提高生产效率，有利于批量化生产。

附图说明

图1是本实用新型-实施例移动通信天线的单元结构的结构示意图。

图2是本实用新型-实施例移动通信天线的单元结构的爆炸图。

图3是本实用新型-实施例天线围框的第一种结构图(不带锯齿状凸起)。

图4是本实用新型-实施例天线围框的第二种结构图(带锯齿状凸起)。

图5是本实用新型-实施例移动通信天线的阵列结构。

1-天线辐射片；2-金属围框；201-定位机构；202-线路避让结构；203-锯齿状凸起；3-馈电网络板；4-金属底板；5-同轴连接器；6-支撑结构；601-金属支撑柱；602-金属螺钉；7-馈针。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步阐述。

实施例：

如图1-4所示，本实施例的一种移动通信天线的单元结构，包括天线辐射片1，天线辐射片1设于馈电网络板3一侧并通过馈针7与馈电网络板3连接，天线辐射片1与馈电网络板3之间还设有金属围框2，其中，金属围框2的一端为与馈电网络板3连接的接地端，金属围框2的另一端为与天线辐射片1临近的自由端，金属围框2的自由端紧挨天线辐射片1或与天线辐射片1之间设有间隙,金属围框2的接地端与馈电网络板3之间设有间隙，天线辐射片1大小设置为可覆盖金属围框2的自由端端面，也可不覆盖金属围框2的自由端端面。

天线辐射片1为PCB板或金属片，PCB板采用Rogers 4350B、Rogers 4730等介质板材，采用印刷电路工艺制作而成，天线辐射片1的作用为辐射电磁能量与接收电磁能量。

馈电网络板3为PCB板，同样采用Rogers 4350B、Rogers 4730等介质板材，采用印刷电路工艺制作而成，馈电网络板3用于为天线单元分配具有特定幅度和相位的激励信号，以此得到具有特定波束指向等辐射特性的方向图。

一种移动通信天线的单元结构，还包括支撑结构6，通过支撑结构6可支撑和固定安装天线辐射片1。

支撑结构6设于金属围框2中心，馈针7为两个且均与支撑结构6平行，馈针与天线辐射片和馈电网络板均垂直，两个馈针7共面且支撑结构6在该面的投影位于两个馈针7的中心，支撑结构与两个馈针的连线相互垂直。

馈针7的一端电连接天线辐射片1，馈针7的另一端电连接馈电网络板3，馈针7采用镀银铜线制作而成，馈针7用于实现馈电网络板3与天线辐射片1之间的信号传输，本实施例中的天线辐射片1工作于双极化模式。

本实施例中，支撑结构6包括金属支撑柱601和金属螺钉602，金属支撑柱601为圆柱形柱或多边形柱，通过型材加工而成，金属支撑柱601的一端通过金属螺钉602与馈电网络板3连接，金属支撑柱601的另一端通过金属螺钉602与天线辐射片1连接，通过将天线辐射片1、金属支撑柱601、馈电网络板3电连接共地，以此减小两个馈针7之间的能量耦合，可以有效抑制交叉极化，显著提高端口隔离度。

金属螺钉602为两个，相应地，金属支撑柱601的两端均设有螺纹孔，且馈电网络板3和天线辐射片1均设有螺钉孔，一个金属螺钉602穿过馈电网络板3与金属支撑柱601的一端连接，一个金属螺钉602穿过天线辐射片1与金属支撑柱601的另一端连接。

金属围框2为金属薄板围成的四周封闭结构，金属围框2由金属薄板一体成型加工而成或由多块金属薄板焊接而成，金属围框2为四边形、多边形、圆形等任意形状。

为了方便操作，金属围框2的接地端还设有用于插接在馈电网络板内并与馈电网络板连接的定位机构201，本实施例的定位机构201为插接件且设于金属围框2的接地端端部的侧壁，插接件为锯齿状，馈电网络板3相应位置设有卡槽，通过插接加焊接的方式将金属围框2固定安装在馈电网络板3上，以此将两者电连接起来。

金属围框2的接地端还设有用于避让微带线走线的线路避让结构202，本实施例的线路避让结构202为槽结构，由此形成金属围框2的接地端与馈电网络板3之间的间隙。

金属围框2的自由端为规则的平整结构(图3)或设有锯齿状凸起203的凸起结构(图4)，金属围框的自由端紧挨天线辐射片或与天线辐射片之间设有间隙。

金属围框2的作用是提高天线的增益、隔离度和驻波。金属围框2安装在馈电网络板3上表面，两者电连接共地，相当于在单元结构四周形成电磁屏蔽，各个单元结构组成阵列结构后，可以减小单元结构间的能量耦合，提高端口间隔离度；也正因此，单元结构的能量减少了在水平方向的辐射，能更加集中在需要的法向方向，提高法向增益；由于各个单元结构间互耦效应的改善，减少了频带内的能量叠加振荡，使得宽带范围内驻波匹配更加容易。

通过调整金属围框2的高度与侧壁结构，改变金属围框2的自由端与天线辐射片1之间间隙的大小，可以调节同极化端口之间的隔离度和异极化端口之间的隔离度；通过调整金属围框2的高度与截面积，改变单元结构的空气背腔，还能调整单元波束在水平面与垂直面的半波宽度，以增强天线方向性的方式提高法向增益；馈针7连接天线辐射片1时由垂直转平面造成的失配，亦可以通过改变金属围框2的自由端与天线辐射片1之间间隙的大小来减小电抗，以此改善驻波。

如图5所示，一种移动通信天线的阵列结构，包括馈电网络板3和设于馈电网络板3一侧的多个均匀排布或非均匀排布的移动通信天线的单元结构。

馈电网络板3的另一侧还连接有金属底板4。

金属底板4与馈电网络板3连接侧的另一侧还连接有同轴连接器5。

本实用新型的工作原理如下：

发射信号时，射频信号由同轴连接器馈入到馈电网络板，经功率分配和移相后通过馈针传输给天线辐射片向自由空间辐射电磁波；接收信号时，天线辐射片接收自由空间的电磁波后通过馈针传输给馈电网络板，经移相和功率合成后由同轴连接器输出射频信号。

与采用隔离条的方案相比，金属围框的生产成本更低，可通过回流焊的方式焊接固定在馈电网络板上，更便于装配，有利于批量化生产。

本实用新型不局限于上述可选实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本实用新型权利要求界定范围内的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种移动通信天线的单元结构，其特征在于：包括天线辐射片(1)，天线辐射片设于馈电网络板(3)一侧并通过馈针(7)与馈电网络板(3)连接，天线辐射片与馈电网络板之间还设有金属围框(2)，金属围框的一端为与馈电网络板连接的接地端，金属围框的另一端为与天线辐射片临近的自由端；

所述金属围框的自由端紧挨天线辐射片或与天线辐射片之间设有间隙，金属围框的接地端与馈电网络板之间设有间隙；

所述金属围框为金属薄板围成的四周封闭结构。

2.根据权利要求1所述的一种移动通信天线的单元结构，其特征在于：所述金属围框由金属薄板一体成型加工而成或由多块金属薄板焊接而成。

3.根据权利要求1或2所述的一种移动通信天线的单元结构，其特征在于：所述金属围框的接地端还设有用于插接在馈电网络板内并与馈电网络板连接的定位机构(201)。

4.根据权利要求1或2所述的一种移动通信天线的单元结构，其特征在于：所述金属围框的接地端还设有用于避让微带线走线的线路避让结构(202)。

5.根据权利要求1或2所述的一种移动通信天线的单元结构，其特征在于：所述金属围框的自由端为规则的平整结构或设有锯齿状凸起(203)的凸起结构。

6.根据权利要求1所述的一种移动通信天线的单元结构，其特征在于：所述移动通信天线的单元结构还包括支撑结构(6)，支撑结构包括金属支撑柱(601)和金属螺钉(602)，金属支撑柱的一端通过金属螺钉与馈电网络板连接，金属支撑柱的另一端通过金属螺钉与天线辐射片连接。

7.根据权利要求6所述的一种移动通信天线的单元结构，其特征在于：所述支撑结构设于金属围框中心，馈针为两个且均与支撑结构平行，馈针与天线辐射片和馈电网络板均垂直，两个馈针共面且支撑结构在该面的投影位于两个馈针的中心，支撑结构与两个馈针的连线相互垂直。

8.一种移动通信天线的阵列结构，其特征在于：包括馈电网络板(3)和设于馈电网络板一侧的多个均匀排布或非均匀排布的如权利要求1-7任一项所述的移动通信天线的单元结构。

9.根据权利要求8所述的一种移动通信天线的阵列结构，其特征在于：所述馈电网络板的另一侧还连接有金属底板(4)。

10.根据权利要求9所述的一种移动通信天线的阵列结构，其特征在于：所述金属底板与馈电网络板连接侧的另一侧还连接有同轴连接器(5)。

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