CN210576472U - 一种天线振子、天线单元、天线及通信设备 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供了一种天线振子、天线单元、天线及通信设备，天线振子包括反射板以及设置在反射板同一侧的支撑结构、辐射结构和馈电结构；支撑结构与反射板注塑一体成型；馈电结构设置在支撑结构上；辐射结构架设在支撑结构顶部，并与馈电结构空间隔离，通过本实用新型，解决了相关技术中天线加工复杂、装配误差高的问题，进而达到了提高了生产效率，降低了成产成本效果的效果。

Description

一种天线振子、天线单元、天线及通信设备
技术领域
本实用新型涉及通信领域，具体而言，涉及一种天线振子、天线单元、天线及通信设备。
背景技术
随着通信技术的发展，通信系统信号容量越来越紧张，为了提升信道容量及吞吐率，多输入多输出(MIMO)技术越来越受业界重视。对应地，在基站天线中，大规模多输入多输出(Massive MIMO)阵列天线得到广泛应用。天线阵列单元数量的倍增，必定会出现质量过重、成本过高的问题。
图1是相关技术中天线振子的结构示意图，如图1所示，天线振子由辐射贴片101、馈电线路102、巴伦馈电板103以及金属地板105组成，辐射单元通过金属孔104焊接在巴伦馈电板上，再十字交叉安装在金属地板上，实际使用时需要手动焊接及安装完成。该PCB振子由于巴伦馈电板的存在使得天线剖面较高，金属地板的存在使得天线较重，而且焊点较多不可避免造成误差。也就是说，在相关技术中，基站阵列天线技术多采用传统的金属材料压铸或冲压后机加工成型，由于天线振子一般结构比较复杂，因此会造成加工程序复杂，所以不可避免存在加工误差；同时该振子还存在成本高且装配复杂(焊点较多)不易上产线的缺陷；而且该振子属于分立式天线单元子模块，在测试使用时需要人工安装调整，也存在安装或者焊接误差；另外，在使用时，由于金属密度较大，因此还存在运输不便等问题。
实用新型内容
本实用新型实施例提供了一种天线振子，以至少解决相关技术中天线加工复杂、装配误差高的问题。
根据本实用新型的一个实施例，提供了一种天线振子，天线振子包括反射板以及设置在反射板同一侧的支撑结构、辐射结构和馈电结构；支撑结构与反射板注塑一体成型；馈电结构设置在支撑结构上；辐射结构架设在支撑结构顶部，并与馈电结构空间隔离。
根据本实用新型的另一个实施例，提供了一种天线单元，包括阵列式排列的多个如上述的天线振子，其中，天线单元中的多个反射板和多个支撑结构注塑一体成型，多个天线振子共用一个主反射板。
根据本实用新型的又一个实施例，提供了一种天线，包括阵列式排列的多个上述的天线单元。
根据本实用新型的再一个实施例，提供了一种通信设备，包括上述的天线。
通过本实用新型实施例，由于支撑结构和反射板注塑一体成型，并且馈电结构和辐射结构设置在反射板的同一侧，可以减少天线振子的焊点，避免过孔设计，因此可以解决相关技术中天线加工复杂、装配误差高的问题，达到提高了生产效率，降低了成产成本效果。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
图1是相关技术中天线振子的结构示意图；
图2是根据本实用新型实施方式一的天线振子的结构示意图；
图3是根据本实用新型实施方式一的天线振子的结构爆炸图；
图4是根据本实用新型实施方式一的天线单元的结构示意图；
图5是根据本实用新型实施方式二的天线振子的结构示意图；
图6是根据本实用新型实施方式二的天线振子的结构爆炸图；
图7是根据本实用新型实施方式二的天线单元的结构示意图；
图8是根据本实用新型实施方式三的天线振子的结构示意图；
图9是根据本实用新型实施方式三的天线振子的结构爆炸图；
图10是根据本实用新型实施方式三的天线单元的结构示意图；
图11是根据本实用新型实施方式四的天线振子的结构示意图；
图12是根据本实用新型实施方式四的天线振子的结构爆炸图；
图13是根据本实用新型实施方式四的天线单元的结构示意图；
图14是根据本实用新型实施方式四的天线中的天线阵列的结构示意图；
图15是根据本实用新型实施方式四的天线中的天线阵列的局部结构放大图。
具体实施方式
下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
实施例1
本实施例提供了一种天线振子，天线振子包括反射板以及设置在反射板同一侧的支撑结构、辐射结构和馈电结构；支撑结构与反射板注塑一体成型；馈电结构设置在支撑结构上；辐射结构架设在支撑结构顶部，并与馈电结构空间隔离。
通过本实用新型实施例，由于支撑结构和反射板注塑一体成型，并且馈电结构和辐射结构设置在反射板的同一侧，可以减少天线振子的焊点，避免过孔设计，因此可以解决相关技术中天线加工复杂、装配误差高的问题，达到提高了生产效率，降低了成产成本效果。
需要说明的是，上述注塑一体成型并不限定反射板和支撑结构的材质必须是某种塑料，所有的能够一体成型的轻质材料所构成的反射板和支撑结构应该都包括在本实用新型的保护范围之内，因为使用能够一体成型的轻质材料所制成的反射板和支撑结构能够达到本实用新型所述的技术效果。反射板和支撑结构的材质可以是较轻PPS塑料掺杂玻璃纤维。
在一个实施方式中，馈电结构可以设置在支撑结构的侧面；或者，还可以延伸至反射板的表面；或者，馈电结构也可以设置在支撑结构的上表面，并延伸至支撑结构的侧面和反射板的表面。
需要说明的是，支撑结构的作用主要是使得馈电结构和辐射结构有一个能够依附的对象，从而使馈电结构和辐射结构之间馈电。所以本实用新型并不具体限定支撑结构的具体结构，只要能够起到支撑或者说承载馈电结构和辐射结构的任何一种结构都可以认为是本实用新型所述的“支撑结构”。
另外，需要说明的是，馈电结构可以只依附在支撑结构上，也可以延伸到反射板上，与反射板上的其他电路连接。
在一个实施方式中，支撑结构的侧面开设有用于承载馈电结构的台阶，馈电结构设置在台阶的表面，并延伸至支撑结构的侧面，也可以进一步延伸到反射板的表面；或者，支撑结构的侧面开设有用于承载馈电结构的沟槽，馈电结构设置在沟槽内，并延伸至支撑结构的侧面，也可以进一步延伸到反射板的表面。
在一个实施方式中，馈电结构雕刻在支撑结构上。
在一个实施方式中，辐射结构与支撑结构直接接触连接，例如，辐射结构雕刻在支撑结构的顶部；或者，所述支撑结构上设有与所述支撑结构一体成型的连接结构，所述辐射结构通过所述连接结构架设在所述支撑结构的顶部；例如，支撑结构上设有与支撑结构一体成型的固定柱，辐射结构上设有与固定柱匹配的固定孔，辐射结构通过固定柱架设在支撑结构的顶部。
在一个实施方式中，支撑结构包括呈旋转对称分布的第一馈电柱、第二馈电柱、第三馈电柱和第四馈电柱，其中，第一馈电柱上设置有第一耦合馈电线路，第二馈电柱上设置有第二耦合馈电线路，第三馈电柱上设置有第三耦合馈电线路，第四馈电柱上设置有第四耦合馈电线路，第一耦合线路和第三耦合线路、第二耦合线路和第四耦合线路分别组成两组差分线路；
在一个实施方式中，支撑结构包括第一支撑柱、第二支撑柱、第五馈电柱和第六馈电柱，其中第五馈电柱上设置有第五耦合馈电线路，第六馈电柱上设置有第六耦合馈电线路，第五耦合馈电线路和第六耦合馈电线路呈角馈形式分布；
在一个实施方式中，支撑结构包括空心的支撑柱，空心的支撑柱上设置有相互隔离的第七耦合馈电线路和第八耦合馈电线路，其中，第七耦合馈电线路和第八耦合馈电线路呈角馈形式分布；
在一个实施方式中，支撑结构包括支撑台，支撑台上设置有相互隔离的第九耦合馈电线路和第十耦合馈电线路，其中，第九耦合馈电线路和第十耦合馈电线路呈角馈形式分布。
本实施例还提供了一种天线单元，包括阵列式排列的多个如上述任一项的天线振子，其中，天线单元中的多个反射板和多个支撑结构注塑一体成型，多个天线振子共用一个主反射板。
需要说明的是，主反射板相当于是每个天线振子的反射板一体成型的结构。
在一个实施方式中，在该天线单元中，至少两个天线振子的馈电结构通过功分线路相互连接，功分线路设置在主反射板上。
本实施例还提供了一种天线，该天线包括阵列式排列的多个如上述任一项所述的天线单元。需要说明的是，多个天线单元之间可以使用铆钉连接，也可以使用其他方式连接。
本实施例还提供了一种通信设备，包括上述的天线。
在实际使用场景中，本实用新型的天线振子可以采用质量较轻的材质，例如塑料混合玻纤制成，可利用注塑及电镀工艺将多个天线振子及其馈电网络线路注塑一体成型，与传统分立式单元天线振子相比，大大减少了天线振子的生产工序，提高了生产效率，降低了成产成本。而且此天线振子根据需求可以直接做成一分三或者一分四模组等天线单元，再通过铆钉将每一个天线单元按照一定形式排列组阵便可使用。
需要说明的是，本实用新型可以是一种单层耦合馈电模组天线振子，例如可以是正负45°极化结构的天线振子，其主要特点在于采用较轻PPS塑料掺杂玻璃纤维作为反射板和馈电基板材料(相当于上述实施例中的支撑结构)，加工方式采用注塑及电镀一体成型工艺，将耦合馈电板以及功分馈电网络线路板注塑成一个整体模组，整个线路无需通过过孔走线，即无焊接点存在。辐射贴片的形式可采用与模组衬底一体成型的方式，或者采用独立的金属辐射片通过卡扣安装在塑料衬底上的方式。单个模组振子再通过铆钉简单装配即可组成阵列天线。与传统振子PCB振子相比，具有质量轻，装配简单且精度高，性能稳定，成本低等优点；与同类别塑料振子天线相比，具有剖面低、性能好、安装工序简单、焊接误差小，成本低等优点。
本实用新型实施例可以采用耦合角馈的馈电方式将电磁能量耦合到金属辐射贴片上向外辐射电磁能量。具体实现方案可以是采用较轻PPS塑料掺杂40％玻璃纤维作为耦合馈电板和反射板的材料，采用注塑及镭雕电镀工艺将耦合馈电板和反射板注塑成一个整体模组衬底，将耦合馈电线路雕刻在模组衬底的侧壁上，辐射贴片可通过镭雕工艺直接镭雕在模组衬底上或者通过对应的卡针及卡槽固定到模组衬底的相应位置。整个天线振子无金属通孔存在，减少了焊接及加工误差。
以下结合具体实施方式对本实用新型实施例提供的天线振子、天线单元、天线和通信设备的结构进一步说明：
实施方式一
图2是根据本实用新型实施方式一的天线振子的结构示意图，图3是根据本实用新型实施方式一的天线振子的结构爆炸图，如图2、图3所示，本实施方式的天线振子包括辐射贴片201(相当于上述实施例中的辐射结构)、耦合馈电线路202(相当于上述实施例中的馈电结构)、耦合馈电板203(相当于上述实施例中的支撑结构)、卡扣螺钉204(相当于上述实施例中的连接结构)以及反射板205(相当于上述实施例中的反射板)；其中，4个耦合馈电板与反射板205呈垂直的关系并且按照方形布置在靠近反射板的四个角处，每个耦合馈电板上都附着有耦合馈电线路；耦合馈电板203、卡扣螺钉204和反射板205是通过注塑及电镀工艺一体成型注塑成一个整体模组衬底，耦合馈电线路202雕刻(电镀)在每个耦合馈电板203的侧壁上以及模组衬底底部的反射板205的表面；并且耦合馈电线路是按照差分的形式分布的。辐射贴片201通过对应的卡扣螺钉204固定到相应位置。
另外，图4是根据本实用新型实施方式一的天线单元的结构示意图，如图4所示，本实用新型还提供了实施方式一的一拖三天线单元的结构示意图，在该天线单元中包括了三个上述的天线振子，各个天线振子共用了一个主反射板205(此处由于主反射板就是多个天线振子的反射板205一体成型的结构，所以此处主反射板也用标号205指代)，主反射板205和每个天线振子的耦合馈电板、卡扣螺钉都是注塑一体成型的，通过一拖三功分器206将每个天线振子连接起来，功分器可以是雕刻(电镀)在主反射板上表面的电路。在实际使用时可根据需求直接将N个一拖三天线单元通过铆钉直接连接使用。
实施方式二
图5是根据本实用新型实施方式二的天线振子的结构示意图，图6是根据本实用新型实施方式二的天线振子的结构爆炸图，如图5、图6所示，本实施方式的天线振子包括辐射贴片301(相当于上述实施例中的辐射结构)、耦合馈电线路302(相当于上述实施例中的馈电结构)、耦合馈电板303(相当于上述实施例中的支撑结构)、支撑柱306(也相当于上述实施例中的支撑结构)、卡扣螺钉304(相当于上述实施例中的连接结构)以及反射板305(相当于上述实施例中的反射板)；其中，2个耦合馈电板上附着有耦合馈电线路，该耦合馈电线路302是按照角馈的形式分布的；为了能够架设起辐射贴片301，靠2个耦合馈电板303不太足够，所以可以增设2个支撑柱306，并且，2个耦合馈电板303和2个支撑柱306整体大致按照方形分布在靠近反射板305四个角处。另外，耦合馈电板303、卡扣螺钉304、反射板305、支撑柱306是通过注塑及电镀工艺一体成型注塑成一个整体模组衬底，耦合馈电线路302雕刻(电镀)在每个耦合馈电板303的上表面和侧壁上以及模组衬底底部的反射板305的表面；辐射贴片301通过对应的卡扣螺钉304固定到相应位置。
另外，图7是根据本实用新型实施方式二的天线单元的结构示意图，如图7所示，本实用新型还提供了实施方式二的一拖三天线单元的结构示意图，在该天线单元中包括了三个上述的天线振子，各个天线振子共用了一个主反射板(主反射板相当于每个天线振子的反射板一体成型的结构)，主反射板和每个天线振子的耦合馈电板、卡扣螺钉都是注塑一体成型的，通过一拖三功分器306将每个天线振子连接起来，功分器可以是雕刻(电镀)在主反射板上表面的电路。在实际使用时可根据需求直接将N个一拖三天线单元通过铆钉直接连接使用。
实施方式三
图8是根据本实用新型实施方式三的天线振子的结构示意图，图9是根据本实用新型实施方式三的天线振子的结构爆炸图，如图8、图9所示，本实施方式的天线振子包括辐射贴片401(相当于上述实施例中的辐射结构)、耦合馈电线路402(相当于上述实施例中的馈电结构)、耦合馈电板403(相当于上述实施例中的支撑结构)以及反射板405(相当于上述实施例中的反射板)；其中，耦合馈电板403、反射板405是通过注塑及电镀工艺一体成型注塑成一个整体模组衬底，耦合馈电板403呈方形凸起状，中间可以制成空心的，这样可以进一步减轻重量。耦合馈电板403的侧面开设有一圈台阶(图中未标号)，耦合馈电线路被雕刻(电镀)在台阶的表面并且顺着耦合馈电板的侧面延伸到反射板405的表面，该耦合馈电线路402是按照角馈的形式分布的；辐射贴片401通过镭雕工艺雕刻在耦合馈电板403的上表面。
另外，图10是根据本实用新型实施方式三的天线单元的结构示意图，如图10所示，本实用新型还提供了实施方式三的一拖三天线单元的结构示意图，在该天线单元中包括了三个上述的天线振子，各个天线振子共用了一个主反射板，主反射板和每个天线振子的耦合馈电板都是注塑一体成型的，通过一拖三功分器406将每个天线振子连接起来，功分器可以是雕刻(电镀)在主反射板上表面的电路。在实际使用时可根据需求直接将N个一拖三天线单元通过铆钉直接连接使用。
实施方式四
图11是根据本实用新型实施方式四的天线振子的结构示意图，图12是根据本实用新型实施方式四的天线振子的结构爆炸图，如图11、图12所示，本实施方式的天线振子包括辐射贴片501(相当于上述实施例中的辐射结构)、耦合馈电线路502(相当于上述实施例中的馈电结构)、耦合馈电板503(相当于上述实施例中的支撑结构)以及反射板505(相当于上述实施例中的反射板)；其中，耦合馈电板503、反射板505是通过注塑及电镀工艺一体成型注塑成一个整体模组衬底，耦合馈电板503呈方形凸起状，耦合馈电线路502被雕刻在耦合馈电板503的侧面并延伸到反射板505的表面，该耦合馈电线路502是按照角馈的形式分布的；辐射贴片501通过镭雕工艺雕刻在耦合馈电板503的上表面。
另外，图13是根据本实用新型实施方式四的天线单元的结构示意图，如图13所示，本实用新型还提供了实施方式四的一拖三天线单元的结构示意图，在该天线单元中包括了三个上述的天线振子，各个天线振子共用了一个主反射板，主反射板和每个天线振子的耦合馈电板都是注塑一体成型的，通过一拖三功分器506将每个天线振子连接起来，功分器可以是雕刻(电镀)在主反射板上表面的电路。在实际使用时可根据需求直接将N个一拖三天线单元通过铆钉直接连接使用。
需要说明的是，本实用新型并不限定天线单元中所包含的天线振子的数量，一拖三或者一拖四、一拖N都应该包含在本实用新型的保护范围之内。在实际使用场景中，可以利用铆钉等连接结构将多个上述的任一种或者任意几种天线单元连接起来，以下举例说明：
图14是根据本实用新型实施方式四的天线中的天线阵列的结构示意图；图15是根据本实用新型实施方式四的天线中的天线阵列的局部结构放大图，如图14、15所示，多个天线单元可以通过连接结构连接起来构成阵列式的天线。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种天线振子，其特征在于，所述天线振子包括反射板(205)以及设置在所述反射板同一侧的支撑结构、辐射结构和馈电结构；
所述支撑结构与所述反射板(205)注塑一体成型；
所述馈电结构设置在所述支撑结构上；
所述辐射结构架设在所述支撑结构顶部，并与所述馈电结构空间隔离。
2.根据权利要求1所述的天线振子，其特征在于，所述馈电结构设置在所述支撑结构的侧面；或者，
所述馈电结构设置在所述支撑结构的侧面，并且延伸至所述反射板(205)的表面；或者，
所述馈电结构设置在所述支撑结构的上表面，并延伸至所述支撑结构的侧面和所述反射板(205)的表面。
3.根据权利要求1或2所述的天线振子，其特征在于，所述支撑结构的侧面开设有用于承载所述馈电结构的台阶，所述馈电结构设置在所述台阶的表面，并延伸至所述支撑结构的侧面；或者，
所述支撑结构的侧面开设有用于承载所述馈电结构的沟槽，所述馈电结构设置在所述沟槽内。
4.根据权利要求1所述的天线振子，其特征在于，所述辐射结构与所述支撑结构直接接触连接；或者，
所述支撑结构上设有与所述支撑结构一体成型的连接结构(204)，所述辐射结构通过所述连接结构(204)架设在所述支撑结构的顶部。
5.根据权利要求4所述的天线振子，其特征在于，所述辐射结构与所述支撑结构直接接触连接包括：所述辐射结构雕刻在所述支撑结构的顶部。
6.根据权利要求1所述的天线振子，其特征在于，所述馈电结构雕刻在所述支撑结构上。
7.根据权利要求1所述的天线振子，其特征在于，所述支撑结构包括呈旋转对称分布的第一馈电柱、第二馈电柱、第三馈电柱和第四馈电柱，其中，所述第一馈电柱上设置有第一耦合馈电线路，所述第二馈电柱上设置有第二耦合馈电线路，所述第三馈电柱上设置有第三耦合馈电线路，所述第四馈电柱上设置有第四耦合馈电线路，所述第一耦合线路和所述第三耦合线路、所述第二耦合线路和所述第四耦合线路分别组成两组差分线路；或者，
所述支撑结构包括第一支撑柱、第二支撑柱、第五馈电柱和第六馈电柱，其中所述第五馈电柱上设置有第五耦合馈电线路，所述第六馈电柱上设置有第六耦合馈电线路，所述第五耦合馈电线路和所述第六耦合馈电线路呈角馈形式分布；或者，
所述支撑结构包括空心的支撑柱，所述空心的支撑柱上设置有相互隔离的第七耦合馈电线路和第八耦合馈电线路，其中，所述第七耦合馈电线路和所述第八耦合馈电线路呈角馈形式分布；或者，
所述支撑结构包括支撑台，所述支撑台上设置有相互隔离的第九耦合馈电线路和第十耦合馈电线路，其中，所述第九耦合馈电线路和所述第十耦合馈电线路呈角馈形式分布。
8.一种天线单元，其特征在于，包括阵列式排列的多个如权利要求1至7中任一项所述的天线振子，其中，所述天线单元中的多个所述反射板(205)和多个所述支撑结构注塑一体成型，多个所述天线振子共用一个主反射板。
9.根据权利要求8所述的天线单元，其特征在于，在所述天线单元中，至少两个所述天线振子的馈电结构通过功分线路(206)相互连接，所述功分线路(206)设置在所述主反射板上。
10.一种天线，其特征在于，所述天线包括阵列式排列的多个如权利要求8或9所述的天线单元。
11.一种通信设备，其特征在于，包括如权利要求10所述的天线。
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