CN210744157U - 一种应用于5g系统的高性能超宽带辐射单元 - Google Patents
一种应用于5g系统的高性能超宽带辐射单元 Download PDFInfo
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Abstract
一种应用于5G系统的高性能超宽带辐射单元，包括PCB基板，PCB基板的下端面设置有辐射单元平衡器，PCB基板的上端面为辐射面，辐射面采用双极化振子结构，双极化振子结构包括四个呈正交设置的辐射臂，在四个辐射臂中，相邻的两个辐射臂靠近PCB基板边缘的部分设置有连接槽，在连接槽部位通过PCB基板表面的金属铜箔进行连接，从而使得相邻的两个辐射臂连接在一起；本方案设计的的辐射单元每个极化由两个变形的折合振子并联组成，并且巧妙地采用了复用技术，即本极化的折合振子复用另外一个极化的辐射臂，此种方案可以有效减小振子辐射口径，实现振子的小型化和超宽带特性。
Description
技术领域
本实用新型属于辐射单元技术领域，具体涉及一种应用于5G系统的高性能超宽带辐射单元。
背景技术
随着社会信息的高速发展，人们对移动通信网络的时延和网速提出了越来越苛刻的要求，这就需要极大提高目前通信系统的信道容量，但是根据香农公式可知，提高信道容量最有效的办法就是增加带宽，故此，新一代5G移动通信系统向着越来越高频段发展，这促使了基站天线向新的领域发展。
传统的辐射单元由于结构上的缺陷，常规半波折合振子的阻抗较高，从而很难匹配、无法实现超宽带频段，达不到5G移动通信的要求。
因此，有必要设计一种应用于5G系统的高性能超宽带辐射单元，通过采用双极化振子，有效减小振子辐射口径，减小半波折合振子的阻抗，实现振子的小型化和超宽带特性，利于 5G大规模阵列天线辐射性能的优化。
发明内容
为克服上述现有技术中的不足，本实用新型目的在于提供一种应用于5G系统的高性能超宽带辐射单元。
为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供的技术方案是：一种应用于5G系统的高性能超宽带辐射单元，包括PCB基板，所述PCB基板的下端面设置有辐射单元平衡器，所述PCB基板的上端面为辐射面，所述辐射面采用双极化振子结构，所述双极化振子结构包括四个呈正交设置的辐射臂，在四个所述辐射臂中，相邻的两个所述辐射臂靠近所述PCB基板边缘的部分设置有连接槽，在所述连接槽部位的PCB基板表面设置金属铜箔，相邻的两个所述辐射臂通过所述金属铜箔连接。
优选的，在每一个所述辐射臂表面都开设有箭头形状的无铜箔空槽，四个所述无铜箔空槽的箭头部位都指向所述辐射面的中心。
优选的，在四个所述辐射臂中，相邻的两个所述辐射臂之间设置有细长的空隙，所述空隙和所述连接槽连通。
优选的，在每一个所述辐射臂上都设置凸起的支撑块，所述支撑块底部和所述辐射单元平衡器固定连接。
优选的，所述辐射单元平衡器的侧壁上设置有馈电电路，所述馈电电路连通所述PCB基板。
优选的，所述辐射面的形状为正方形或去掉四个直角的八边形或圆形。
优选的，所述连接槽的形状为长方形或正方形或圆形。
针对上述方案的结构特征，解释如下：
本方案设计的辐射单元为双极化振子，每个极化包含了两个变形的半波折合振子。众所周知，常规的半波折合振子的阻抗Zf＝4Zd＝4×73.1＝292.4Ω，其中Zd＝73.1Ω，为常规半波振子的阻抗，本发明公开的折合振子与常规的有所差异，通过调节各段线宽可使单个变形的半波折合振子阻抗为188Ω，由于两个变形的半波折合振子存在互阻抗致使其阻抗变小，阻抗值约为134Ω，两者通过并联形式连接在一起，阻抗约为134Ω的一半左右，实际仿真数值为62Ω，故通过上述巧妙设计，成功地将高阻抗292.4Ω变换成62Ω附近，极易实现常规50Ω输入阻抗的匹配，这种设计方式克服了常规半波折合振子的高输入阻抗难匹配、难实现超宽带频段困难的问题，辐射面通过复用技术，即本极化辐射单元复用另一个极化的辐射臂，实现了一个辐射面可以布局四组半波折合振子，实现了天线的小型化和超宽带特性。
在每一个辐射臂表面都开设有箭头形状的无铜箔空槽，此设计为了改变两个并联折合振子的互阻抗以及改变本身折合振子阻抗，使得辐射单元的阻抗要远小于常规的半波折合振子的阻抗，便于输入匹配，进而实现辐射单元的超宽带特性。
相邻的两个辐射臂之间设置细长的空隙，空隙和连接槽连通，此种设计主要功能是调节辐射单元的阻抗值。
支撑块的作用是加强辐射单元平衡器和PCB基板之间的固定效果。
本实用新型的有益效果为：与现有辐射单元相比，本方案设计的辐射单元由于采用变形的半波折合振子并联、互阻抗原理以及辐射面复用技术等方式实现了辐射单元超宽带性能，并且此方案可以大幅度减小辐射单元之间的互耦，减弱辐射单元对外部边界的敏感度，极大地提升了天线辐射性能，可以很好地应用于5G系统。
附图说明
图1为本实用新型整体结构示意图。
以上附图中，PCB基板1、辐射臂2、连接槽3、空隙4、无铜箔空槽5、辐射单元平衡器6、馈电电路7、支撑块8。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。
请参阅图1。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。
实施例：如图1所示，一种应用于5G系统的高性能超宽带辐射单元，包括PCB基板1，PCB基板1的下端面设置有辐射单元平衡器6，PCB基板1的上端面为辐射面，辐射面采用双极化振子结构，双极化振子结构包括四个呈正交设置的辐射臂2，在四个辐射臂2中，相邻的两个辐射臂2靠近PCB基板1边缘的部分设置有连接槽3，在连接槽3部位的PCB基板 1表面设置有金属铜箔，相邻的两个辐射臂2通过金属铜箔连接。
本方案设计的的辐射单元为双极化振子，每个极化包含了两个变形的半波折合振子。众所周知，常规的半波折合振子的阻抗Zf＝4Zd＝4×73.1＝292.4Ω，其中Zd＝73.1Ω，为常规半波振子的阻抗，本发明公开的折合振子与常规的有所差异，通过调节各段线宽可使单个变形的半波折合振子阻抗为188Ω，由于两个变形的半波折合振子存在互阻抗致使其阻抗变小，阻抗值约为134Ω，两者通过并联形式连接在一起，阻抗约为134Ω的一半左右，实际仿真数值为62Ω，故通过上述巧妙设计，成功地将高阻抗292.4Ω变换成62Ω附近，极易实现常规50Ω输入阻抗的匹配，这种设计方式克服了常规半波折合振子的高输入阻抗难匹配、难实现超宽带频段困难的问题，辐射面通过复用技术，即本极化辐射单元复用另一个极化的辐射臂2，实现了一个辐射面可以布局四组半波折合振子，实现了天线的小型化和超宽带特性。
优选的实施方式如下：
在每一个辐射臂2表面都开设有箭头形状的无铜箔空槽5，四个无铜箔空槽5的箭头部位都指向辐射面的中心；此设计为了改变两个并联折合振子的互阻抗以及改变本身折合振子阻抗，使得辐射单元的阻抗要远小于常规的半波折合振子的阻抗，便于输入匹配，进而实现辐射单元的超宽带特性。
在四个辐射臂2中，相邻的两个辐射臂2之间设置有细长的空隙4，空隙4和连接槽3连通；此种设计主要功能是调节辐射单元的阻抗值。
在每一个辐射臂2上都设置凸起的支撑块8，支撑块8底部和辐射单元平衡器6固定连接；支撑块8的作用是加强辐射单元平衡器6和PCB基板1之间的固定效果。
辐射单元平衡器6的侧壁上设置有馈电电路7，馈电电路7连通PCB基板1，通过馈电电路7实现PCB基板1上辐射面和辐射单元平衡器6的互通。
辐射面的形状为正方形或去掉四个直角的八边形或圆形；如图1所示，本方案的辐射面形状为正方形，此方式目前较优，但实际实现时不局限于此，可以为削掉四个直角的一部分形成八边形，也可以整体形成圆形。
连接槽3的形状为长方形或正方形或圆形，如图1所示，空隙4形状为一长方形，但实际中不限于此形状，可以为正方形或圆形。
本实施例的有益效果为：本发明采用两个变形的半波折合振子并联及互阻抗原理实现了辐射单元之间耦合小，干扰少，天线对外界环境的敏感度相对常规半波振子要低，这非常有利于5G大规模阵列天线辐射性能的优化。
上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。
Claims (7)
1.一种应用于5G系统的高性能超宽带辐射单元，其特征在于：包括PCB基板，所述PCB基板的下端面设置有辐射单元平衡器，所述PCB基板的上端面为辐射面，所述辐射面采用双极化振子结构，所述双极化振子结构包括四个呈正交设置的辐射臂，在四个所述辐射臂中，相邻的两个所述辐射臂靠近所述PCB基板边缘的部分设置有连接槽，在所述连接槽部位的PCB基板表面设置有金属铜箔，相邻的两个所述辐射臂通过所述金属铜箔连接在一起。
2.根据权利要求1所述的一种应用于5G系统的高性能超宽带辐射单元，其特征在于：在每一个所述辐射臂表面都开设有箭头形状的无铜箔空槽，四个所述无铜箔空槽的箭头部位都指向所述辐射面的中心。
3.根据权利要求1所述的一种应用于5G系统的高性能超宽带辐射单元，其特征在于：在四个所述辐射臂中，相邻的两个所述辐射臂之间设置有细长的空隙，所述空隙和所述连接槽连通。
4.根据权利要求1所述的一种应用于5G系统的高性能超宽带辐射单元，其特征在于：在每一个所述辐射臂上都设置凸起的支撑块，所述支撑块底部和所述辐射单元平衡器固定连接。
5.根据权利要求1所述的一种应用于5G系统的高性能超宽带辐射单元，其特征在于：所述辐射单元平衡器的侧壁上设置有馈电电路，所述馈电电路连通所述PCB基板。
6.根据权利要求1所述的一种应用于5G系统的高性能超宽带辐射单元，其特征在于：所述辐射面的形状为正方形或去掉四个直角的八边形或圆形。
7.根据权利要求1所述的一种应用于5G系统的高性能超宽带辐射单元，所述连接槽的形状为长方形或正方形或圆形。
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| CN201921273776.5U CN210744157U (zh) | 2019-08-07 | 2019-08-07 | 一种应用于5g系统的高性能超宽带辐射单元 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113437506A (zh) * | 2021-07-02 | 2021-09-24 | 中信科移动通信技术股份有限公司 | 一种贴片辐射单元与阵列天线 |
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2019
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