CN210692748U - 一种5G制式4.9GHz宽带小型双极化振子 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于无线通信基站天线技术领域，具体涉及一种5G制式4.9GHz宽带小型双极化振子，包括辐射体、振子基座以及设置于辐射体和振子基座之间为辐射体馈电的巴伦；辐射体包括介质基板和设置于介质基板上的辐射片，辐射片包括四个T型子辐射片，包括相互垂直的横部和竖部，内部具有T型镂空部，四个T型子辐射片的横部之间互不接触，T型镂空部包括横镂空部和竖镂空部，横镂空部将横部分成靠近竖部的横部一和远离竖部的横部二，竖镂空部将竖部分成竖部一和竖部二，每个T型子辐射片的竖部一都与相邻T型子辐射片的竖部二连接，构成一个密闭的空间，四个T型镂空部通过竖镂空部相互连通；横部一的宽度为a1，横部二的宽度为a2，a1大于a2。

Description

一种5G制式4.9GHz宽带小型双极化振子

技术领域

本实用新型属于无线通信基站天线技术领域，具体涉及一种5G制式4.9GHz宽带小型双极化振子。

背景技术

近年来，移动通信技术得到了快速发展，第五代移动通信技术(5th generationmobile networks，简称5G)是最新一代蜂窝移动通信技术，其性能目标是高数据速率、减少延迟、节省能源、降低成本、提高系统容量和大规模设备连接。天线作为移动通信系统的接收和发射端部件，天线性能直接影响着通讯质量的性能，尤其是5G时代的到来，系统容量更高、传输速率更快、端到端时延更低等要求无疑也使天馈系统的设计要求更加严格，特别是天线的工作带宽和方向图一致性。

由于5G天线采用密集阵方式布置，常规辐射单元在高密度布局中，波宽容易变形，因此，采用全波振子有助于减少波束变形。除了需要控制波束变形问题，还需要满足小尺寸、高集成度及低剖面的要求，并具有良好的增益、波宽收敛、低隔离和方向图特性。作为天线的辐射部分，天线对振子的尺寸以及性能提出了更高要求，通常需要在保证天线尺寸小的同时不降低天线的性能。因此，有必要提供一种5G制式的4.9GHz双极化振子，在具有小尺寸、低剖面的同时，保证高增益、低隔离、波宽收敛、方向图一致性。

实用新型内容

为了使5G制式4.9GHz宽带双极化振子在尺寸小、剖面低的同时能够保证高增益、低隔离、波宽收敛和方向图一致性，本实用新型公开了一种5G制式4.9GHz宽带小型双极化振子，辐射片由四个T型子辐射片组成，且内部为连通的镂空结构，该辐射片结构的设计有助于在更小的振子尺寸下获得高增益、低隔离、波宽收敛、方向图一致性高的效果。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种5G制式4.9GHz宽带小型双极化振子，包括辐射体、振子基座以及设置于辐射体和振子基座之间为辐射体馈电的巴伦；所述辐射体包括介质基板和设置于介质基板上表面的辐射片，所述辐射片包括四个T型子辐射片，所述T型子辐射片包括相互垂直的横部和竖部，内部具有相应的T型镂空部，所述四个T型子辐射片的横部之间互不接触，所述T型镂空部包括相互垂直的横镂空部和竖镂空部，所述横镂空部将横部分隔成靠近竖部的横部一和远离竖部的横部二，所述竖镂空部将竖部分隔成竖部一和竖部二，每个所述T型子辐射片的竖部一都与相邻T型子辐射片的竖部二连接，构成一个密闭的空间，四个所述T型镂空部通过竖镂空部相互连通；所述横部一的宽度为a1，所述横部二的宽度为a2，所述a1大于a2。

作为优选，上述竖部一和竖部二的宽度均为b1，所述a1等于b1。

作为优选，上述辐射片的相对两个T型子辐射片的最远距离为d，d为1/2λ；所述介质基板的厚度小于0.8mm，介电常数小于3.0。

作为优选，上述横部的两端在靠近竖部的一侧均具有直线倒角，在两个相邻横部之间形成通道。

作为优选，上述通道在远离竖部的一端具有一向两侧扩展的扩口。

作为优选，上述巴伦包括巴伦一和巴伦二；

所述巴伦一包括巴伦基板一、正耦合片一和背耦合片一，所述巴伦基板一中央开设有凹口一，所述巴伦基板一在凹口一的两侧分别设有一个上连接部一，所述巴伦基板一在与两个上连接部一相对的一端设有两个下连接部一，所述正耦合片一呈M型，所述M型正耦合片一设置在巴伦基板一的正面，使凹口一位于M型正耦合片一的正上方，所述M型正耦合片一的左端延长到对应的下连接部一上，所述背耦合片一设置在巴伦基板一的背面，被凹口一所在中央区域分为两部分；

所述巴伦二包括巴伦基板二、正耦合片二和背耦合片二，所述巴伦基板二中央具有与凹口一匹配的凹口二，所述巴伦基板二在凹口二的两侧分别设有一个下连接部二，所述巴伦基板二在与两个下连接部二相对的一端设有两个上连接部二，所述正耦合片二呈倒U型，设置在巴伦基板二的正面，使凹口二位于倒U型正耦合片二的内部，所述倒U型正耦合片二的右端延长到对应的下连接部二上，所述背耦合片二设置在巴伦基板二的背面，被凹口二所在中央区域分为两部分；

所述辐射体上设有四个连接孔一，所述四个连接孔一分别位于四个T型子辐射片的竖部一和竖部二两两相连的位置；

所述振子基座上设有四个与连接孔一对应的连接孔二和两个连接片，所述两个连接片的一端分别延伸至两个连接孔二；

所述巴伦一和巴伦二通过凹口一与凹口二彼此垂直连接，并通过上连接部一和上连接部二与连接孔一的配合与辐射体连接，通过下连接部一和下连接部二与连接孔二的配合与振子基座连接。

作为优选，上述倒U型正耦合片二的顶部为倒V型，所述凹口二位于倒V型的正下方。

作为优选，上述连接片设置在振子基座远离辐射体的一侧，所述振子基座上设有凹槽，所述连接片设置在凹槽内。

作为优选，上述巴伦基板一和巴伦基板二的高度均为h，h为1/5λ-1/4λ，厚度均为0.5-0.8mm，介电常数均小于3.0；所述振子基座的宽度为w，w为1/4λ，厚度为1mm，介电常数小于3.0。

作为优选，上述辐射片、正耦合片一、背耦合片一、正耦合片二、背耦合片二和连接片所用的材质均为良性导体，厚度均为0.035mm；所述正耦合片一和正耦合片二的宽度均为1-1.5mm。

本实用新型具有如下的有益效果：本实用新型的双极化振子，辐射片由四个T型子辐射片组成，且内部为连通的镂空结构，该辐射片结构的设计有助于在更小的振子尺寸下获得高增益、低隔离、波宽收敛、方向图一致性高效果；本实用新型的辐射片长度为1/2λ，巴伦高度为1/5λ-1/4λ，在达到低剖面的同时，具有高增益、低隔离、波宽收敛的特性；在相同振子尺寸跟单元数量下，天线辐射参数跟电路参数能达到最优，该振子的整体数据明显优于市场上同功能的产品。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型辐射体的结构示意图；

图3是本实用新型另一种实施方式的辐射体结构示意图；

图4是本实用新型巴伦一主视图；

图5是本实用新型巴伦一的后视图；

图6是本实用新型巴伦二的主视图；

图7是本实用新型巴伦二的后视图；

图8是本实用新型振子基座的结构示意图(仰视图)；

图9是本实用新型双极化振子的立体图(显示连接片位置)；

图10是本实用新型双极化振子的电压驻波比；

图11是本实用新型双极化振子端口隔离度；

图12是本实用新型双极化振子H面辐射方向图；

图中：1.振子基座；11.连接孔二；12.连接片；13.凹槽；2.巴伦；21.巴伦一；211.巴伦基板一；2111.凹口一；2112.上连接部一；2113.下连接部一；212.正耦合片一；213.背耦合片一；22.巴伦二；221.巴伦基板二；2211.凹口二；2212.下连接部二；2213.上连接部二；222.正耦合片二；223.背耦合片二；3.介质基板；41.横部；411.横部一；412.横部二；42.竖部；421.竖部一；422.竖部二；431.横镂空部；432.竖镂空部；44.通道；441.扩口；5.连接孔一。

具体实施方式

现在结合实施例对本实用新型作进一步详细的说明。

一种5G制式4.9GHz宽带小型双极化振子，如图1-2所示，包括辐射体、振子基座1以及设置于辐射体和振子基座1之间为辐射体馈电的巴伦2；辐射体包括介质基板3和设置于介质基板3上表面的辐射片，辐射片包括四个T型子辐射片，T型子辐射片包括相互垂直的横部41和竖部42，内部具有相应的T型镂空部，四个T型子辐射片的横部41之间互不接触， T型镂空部包括相互垂直的横镂空部431和竖镂空部432，横镂空部431将横部41分隔成靠近竖部42的横部一411和远离竖部42的横部二412，竖镂空部432将竖部42分隔成竖部一 421和竖部二422，每个T型子辐射片的竖部一421都与相邻T型子辐射片的竖部二422连接，构成一个密闭的空间，四个T型镂空部通过竖镂空部432相互连通；横部一411的宽度为a1，横部二412的宽度为a2，a1大于a2。在具体实施方式中，可以根据具体的参数需求调试得到适当的a1和a2大小。

在一种具体的实施方式中，如图2所示，竖部一421和竖部二422的宽度均为b1，a1等于b1。

在一种具体的实施方式中，如图2所示，辐射片的相对两个T型子辐射片的最远距离为 d，d为1/2λ；介质基板3的厚度小于0.8mm，介电常数小于3.0。

在一种具体的实施方式中，如图2所示，横部41的两端在靠近竖部42的一侧均具有直线倒角，在两个相邻横部41之间形成通道44。由于两个相邻辐射臂(即T型子辐射片)之间需要留有缝隙，以通道44的方式设置该缝隙可以增加辐射臂的长度，同时通道44的设置有助于降低辐射单元驻波。

在一种具体的实施方式中，如图3所示，通道44在远离竖部42的一端具有一向两侧扩展的扩口441。扩口441的设置有利于延长辐射路径。

在一种具体的实施方式中，如图1-9所示，巴伦2包括巴伦一21和巴伦二22；巴伦一21包括巴伦基板一211、正耦合片一212和背耦合片一213，巴伦基板一211中央开设有凹口一2111，巴伦基板一211在凹口一2111的两侧分别设有一个上连接部一2112，巴伦基板一211在与两个上连接部一2112相对的一端设有两个下连接部一2113，正耦合片一212呈M型，M型正耦合片一212设置在巴伦基板一211的正面，使凹口一2111位于M型正耦合片一212的正上方，M型正耦合片一212的左端延长到对应的下连接部一2113上，背耦合片一 213设置在巴伦基板一211的背面，被凹口一2111所在中央区域分为两部分；巴伦二22包括巴伦基板二221、正耦合片二222和背耦合片二223，巴伦基板二221中央具有与凹口一2111 匹配的凹口二2211，巴伦基板二221在凹口二2211的两侧分别设有一个下连接部二2212，巴伦基板二221在与两个下连接部二2212相对的一端设有两个上连接部二2213，正耦合片二222呈倒U型，设置在巴伦基板二221的正面，使凹口二2211位于倒U型正耦合片二222 的内部，倒U型正耦合片二222的右端延长到对应的下连接部二2212上，背耦合片二223 设置在巴伦基板二221的背面，被凹口二2211所在中央区域分为两部分；辐射体上设有四个连接孔一5，四个连接孔一5分别位于四个T型子辐射片的竖部一421和竖部二422两两相连的位置；振子基座1上设有四个与连接孔一5对应的连接孔二11和两个连接片12，两个连接片12的一端分别延伸至两个连接孔二11；巴伦一21和巴伦二22通过凹口一2111与凹口二2211彼此垂直连接，并通过上连接部一2112和上连接部二2213与连接孔一5的配合与辐射体连接，通过下连接部一2113和下连接部二2212与连接孔二11的配合与振子基座1连接。其中，正耦合片二222顶部到上连接部二2213的垂直距离大于1mm，即正耦合片二222 顶部到介质基板3的距离大于1mm。在具体实施方式中，被凹口二2211所在中央区域分为两部分的背耦合片二223间距为1.5mm左右。

本实用新型振子采用耦合馈电，正耦合片一212设置为M型，正耦合片二222设置为倒 U型，有利于延长耦合线的长度，降低驻波比。

在一种具体的实施方式中，如图6所示，倒U型正耦合片二222的顶部为倒V型，凹口二2211位于倒V型的正下方。此种方式具有更好的阻抗匹配度。

在一种具体的实施方式中，如图8-9所示，连接片12设置在振子基座1远离辐射体的一侧，振子基座1上设有凹槽13，连接片12设置在凹槽13内。连接片12设置在振子基座1远离辐射体的一侧便于阵列天线，方便装配焊接。

在一种具体的实施方式中，如图4和图6所示，巴伦基板一211和巴伦基板二221的高度均为h，h为1/5λ-1/4λ，厚度均为0.5-0.8mm，介电常数均小于3.0；振子基座1的宽度为w，w为1/4λ，厚度为1mm，介电常数小于3.0。较低高度的巴伦使本实用新型的振子具有低剖面的优点。

在一种具体的实施方式中，辐射片、正耦合片一212、背耦合片一213、正耦合片二222、背耦合片二223和连接片12所用的材质均为良性导体，厚度均为0.035mm；正耦合片一212 和正耦合片二222的宽度均为1-1.5mm。在具体实施方式中，辐射片、正耦合片一212、背耦合片一213、正耦合片二222、背耦合片二223和连接片12所用的材质可以是铜、铝等良导体。

将本实用新型的双极化振子通过HFSS软件仿真，得出了辐射单元在4.8-5GHz处各项参数图。

从图10可以看出，本实用新型振子的电压驻波比(VSWR)阻抗匹配较好，完全能满足 4.8-5GHz。

从图11可以看出，端口隔离度大于30dB，有利于矩阵小型化，降低隔离度调试难度。

从图12可以看出，本实用新型振子具有较高的增益，具有良好的前后比，水平面和垂直面的方向图具有较好的对称性，说明本实用新型的宽带双极化振子具有良好的辐射特性。

以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (8)

1.一种5G制式4.9GHz宽带小型双极化振子，其特征在于：包括辐射体、振子基座（1）以及设置于辐射体和振子基座（1）之间为辐射体馈电的巴伦（2）；所述辐射体包括介质基板（3）和设置于介质基板（3）上表面的辐射片，所述辐射片包括四个T型子辐射片，所述T型子辐射片包括相互垂直的横部（41）和竖部（42），内部具有相应的T型镂空部，所述四个T型子辐射片的横部（41）之间互不接触，所述T型镂空部包括相互垂直的横镂空部（431）和竖镂空部（432），所述横镂空部（431）将横部（41）分隔成靠近竖部（42）的横部一（411）和远离竖部（42）的横部二（412），所述竖镂空部（432）将竖部（42）分隔成竖部一（421）和竖部二（422），每个所述T型子辐射片的竖部一（421）都与相邻T型子辐射片的竖部二（422）连接，构成一个密闭的空间，四个所述T型镂空部通过竖镂空部（432）相互连通；所述横部一（411）的宽度为a1，所述横部二（412）的宽度为a2，所述a1大于a2；

所述横部（41）的两端在靠近竖部（42）的一侧均具有直线倒角，在两个相邻横部（41）之间形成通道（44）；

所述通道（44）在远离竖部（42）的一端具有一向两侧扩展的扩口（441）。

2.如权利要求1所述的5G制式4.9GHz宽带小型双极化振子，其特征在于：所述竖部一（421）和竖部二（422）的宽度均为b1，所述a1等于b1。

3.如权利要求1所述的5G制式4.9GHz宽带小型双极化振子，其特征在于：所述辐射片的相对两个T型子辐射片的最远距离为d，d为1/2λ；所述介质基板（3）的厚度小于0.8mm，介电常数小于3.0。

4.如权利要求1所述的5G制式4.9GHz宽带小型双极化振子，其特征在于：所述巴伦（2）包括巴伦一（21）和巴伦二（22）；

所述巴伦一（21）包括巴伦基板一（211）、正耦合片一（212）和背耦合片一（213），所述巴伦基板一（211）中央开设有凹口一（2111），所述巴伦基板一（211）在凹口一（2111）的两侧分别设有一个上连接部一（2112），所述巴伦基板一（211）在与两个上连接部一（2112）相对的一端设有两个下连接部一（2113），所述正耦合片一（212）呈M型，所述M型正耦合片一（212）设置在巴伦基板一（211）的正面，使凹口一（2111）位于M型正耦合片一（212）的正上方，所述M型正耦合片一（212）的左端延长到对应的下连接部一（2113）上，所述背耦合片一（213）设置在巴伦基板一（211）的背面，被凹口一（2111）所在中央区域分为两部分；

所述巴伦二（22）包括巴伦基板二（221）、正耦合片二（222）和背耦合片二（223），所述巴伦基板二（221）中央具有与凹口一（2111）匹配的凹口二（2211），所述巴伦基板二（221）在凹口二（2211）的两侧分别设有一个下连接部二（2212），所述巴伦基板二（221）在与两个下连接部二（2212）相对的一端设有两个上连接部二（2213），所述正耦合片二（222）呈倒U型，设置在巴伦基板二（221）的正面，使凹口二（2211）位于倒U型正耦合片二（222）的内部，所述倒U型正耦合片二（222）的右端延长到对应的下连接部二（2212）上，所述背耦合片二（223）设置在巴伦基板二（221）的背面，被凹口二（2211）所在中央区域分为两部分；

所述辐射体上设有四个连接孔一（5），所述四个连接孔一（5）分别位于四个T型子辐射片的竖部一（421）和竖部二（422）两两相连的位置；

所述振子基座（1）上设有四个与连接孔一（5）对应的连接孔二（11）和两个连接片（12），所述两个连接片（12）的一端分别延伸至两个连接孔二（11）；

所述巴伦一（21）和巴伦二（22）通过凹口一（2111）与凹口二（2211）彼此垂直连接，并通过上连接部一（2112）和上连接部二（2213）与连接孔一（5）的配合与辐射体连接，通过下连接部一（2113）和下连接部二（2212）与连接孔二（11）的配合与振子基座（1）连接。

5.如权利要求4所述的5G制式4.9GHz宽带小型双极化振子，其特征在于：所述倒U型正耦合片二（222）的顶部为倒V型，所述凹口二（2211）位于倒V型的正下方。

6.如权利要求4所述的5G制式4.9GHz宽带小型双极化振子，其特征在于：所述连接片（12）设置在振子基座（1）远离辐射体的一侧，所述振子基座（1）上设有凹槽（13），所述连接片（12）设置在凹槽（13）内。

7.如权利要求4所述的5G制式4.9GHz宽带小型双极化振子，其特征在于：所述巴伦基板一（211）和巴伦基板二（221）的高度均为h，h为1/5λ-1/4λ，厚度均为0.5-0.8mm，介电常数均小于3.0；所述振子基座（1）的宽度为w，w为1/4λ，厚度为1mm，介电常数小于3.0。

8.如权利要求4-7任一项所述的5G制式4.9GHz宽带小型双极化振子，其特征在于：所述辐射片、正耦合片一（212）、背耦合片一（213）、正耦合片二（222）、背耦合片二（223）和连接片（12）所用的材质均为良性导体，厚度均为0.035mm；所述正耦合片一（212）和正耦合片二（222）的宽度均为1-1.5mm。

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