CN211017415U - 缝隙天线子阵、天线阵列和基站 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及通讯技术领域，尤其涉及一种缝隙天线子阵、天线阵列和基站。所述缝隙天线子阵包括导电罩、馈电板、多个振子和至少两个隔离板，所述导电罩设有一侧开口的容置槽，所述馈电板和多个振子设于所述容置槽内，两个相邻的振子之间间隔设置两个隔离板，所述两个间隔设置的隔离板之间形成隔离带。本实用新型的缝隙天线子阵、天线阵列和基站结构优化设计、成本低、结构简单易大规模生产，满足Massive MIMO的组阵需求，同时具有优秀的同极化隔离度和异极化隔离度，优化了天线阵列互耦严重的问题。
Description
【技术领域】
本实用新型涉及通讯技术领域，尤其涉及一种缝隙天线子阵、天线阵列和基站。
【背景技术】
工信部为我国5G技术研发试验规划了以下频段：2.515-2.675GHz、3.3-3.6GHz频段、4.8-5.0GHz频段、24.75-27.5GHz频段、37-42.5GHz频段。充分体现了我国大力支持5G国际标准和技术验证、加速推进5G产业发展的决心。而大规模天线技术(Massive MIMO)无疑是5G系统中的最关键的技术之一。
采用大规模天线阵列，可以显著增加频谱效率，但现有的缝隙天线往往比较长和大，不利于5G的大规模天线阵列部署，并且规模阵列部署时互耦干扰严重。
因此，有必要提供一种结构优化的缝隙天线子阵以解决上述问题。
【实用新型内容】
本实用新型的目的在于提供一种结构优化设计、成本低、结构简单易大规模生产的缝隙天线子阵，满足Massive MIMO的组阵需求，同时具有优秀的同极化隔离度和异极化隔离度，优化了天线阵列互耦严重的问题。
本实用新型的技术方案如下：
本实用新型提供了一种缝隙天线子阵，所述缝隙天线子阵包括导电罩、馈电板、多个振子和至少两个隔离板，所述导电罩设有一侧开口的容置槽，所述馈电板和多个振子设于所述容置槽内，两个相邻的振子之间间隔设置两个隔离板，所述两个间隔设置的隔离板之间形成隔离带。
优选地，所述馈电板为双面印刷电路板(Printed Circuit Board，PCB)，所述馈电板通过金属栓固定于所述容置槽的底部、并通过所述金属栓电性接地。
优选地，所述馈电板上设有缝隙馈电网络，所述缝隙馈电网络包括双极化馈电位置和馈电电路走线，所述馈电电路走线为接地共面波导。
优选地，设于同一馈电板上的两个所述振子组成1×2天线子阵，设于同一馈电板上的三个所述振子组成1×3天线子阵，设于同一馈电板上的四个所述振子组成1×4天线子阵。
优选地，所述1×2天线子阵馈电板上设置一分二功分器，所述1×3天线子阵馈电板上设置一分三功分器，所述1×4天线子阵馈电板上设置功分网络。
优选地，每一振子包括辐射片和塑料栓，每一辐射片设于所述容置槽开口侧并通过相应的塑料栓固定在所述馈电板上。
优选地，所述馈电板设置在所述辐射片和所述容置槽的底部之间，所述辐射片在所述馈电板上的投影覆盖所述振子对应的缝隙馈电电路。
优选地，所述导电罩的底部对应所述振子的投影覆盖区域设有凹槽，所述馈电板与所述凹槽间隔设置形成空气腔体。
本实用新型还提供一种天线阵列，所述天线阵列包括上述的缝隙天线子阵。
此外，本实用新型还提供一种基站，所述基站包括上述的天线阵列。
本实用新型提供的缝隙天线子阵，结构优化设计，成本低，结构简单易大规模生产，满足Massive MIMO的组阵需求，同时具有优秀的同极化隔离度和异极化隔离度，优化了天线阵列互耦严重的问题。
【附图说明】
图1为本实用新型实施例一提供的1×2缝隙天线子阵的立体结构示意图；
图2为本实用新型实施例一提供的1×2缝隙天线子阵的爆炸结构示意图；
图3为本实用新型实施例一提供的导电罩的立体结构示意图；
图4为本实用新型实施例一提供的馈电板正面结构示意图；
图5为本实用新型实施例一提供的馈电板背面结构示意图；
图6为图1中沿A-A的剖视结构示意图；
图7为本实用新型实施例二提供的1×3缝隙天线子阵的立体结构示意图；
图8为本实用新型实施例二提供的1×3缝隙天线子阵的爆炸结构示意图；
图9为本实用新型实施例二提供的导电罩的立体结构示意图；
图10为本实用新型实施例二提供的馈电板正面结构示意图；
图11为本实用新型实施例二提供的馈电板背面结构示意图；
图12为图7中沿B-B的剖视结构示意图；
图13为本实用新型实施例三提供的1×4缝隙天线子阵的立体结构示意图；
图14为本实用新型实施例三提供的1×4缝隙天线子阵的爆炸结构示意图；
图15为本实用新型实施例三提供的导电罩的立体结构示意图；
图16为本实用新型实施例三提供的馈电板正面结构示意图；
图17为本实用新型实施例三提供的馈电板背面结构示意图；
图18为图13中沿C-C的剖视结构示意图。
【具体实施方式】
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
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”、“第三”、“第四”等(如果存在)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。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
需要说明的是，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
实施例一、1×2缝隙天线子阵：
请一并参照图1和图2，本实用新型提供了一种缝隙天线子阵1，所述缝隙天线子阵1包括导电罩10、馈电板20、第一振子31、第二振子32、第一隔离板41和第二隔离板42，所述导电罩10设有一侧开口的容置槽11，所述馈电板20、第一振子31和第二振子32设于所述容置槽11内；在第一振子31和第二振子32之间设置有第一隔离板41和第二隔离板42，在第一隔离板41和第二隔离板42之间形成隔离带401。所述馈电板20通过使用金属栓201固定在所述导电罩10上，所述馈电板20通过所述金属栓201电性接地；其中，所述金属栓201包括金属铆钉和金属螺丝，其位置和数量不作限定。所述第一振子31包括第一辐射片311和第一塑料栓312，所述第二振子32包括第二辐射片321和第二塑料栓322，其中，第一辐射片311和第二辐射片321为规则形状，包括但不限于圆形、正方形、八边形、六边形、棱形和四角星形；所述第一塑料栓312和第二塑料栓322包括塑料铆钉和塑料螺丝。
请参见图3，所述导电罩10包括底板12和从底板12向上延伸的四个侧板13。底板12和四个侧板13围设成带有开口112的容置槽11。底板12为容置槽11的底部，侧板13为容置槽11的侧壁。导电罩10的形状为长方体形。底板12包括第一腔体121和第二腔体122，第一腔体121为第一辐射片311在底板12上的投影覆盖区域，第二腔体122为第二辐射片321在底板12上的投影覆盖区域。第一腔体121和第二腔体122之间为隔离区域1201。导电罩10的材料为导电的材料，优选为导电金属或合金。导电罩10的材料包括但不限于铜、铝、银。导电罩10可以通过冲压工艺、压铸工艺或塑料电镀工艺制作。
请一并参照图4和图5，为本实施例馈电板20的正面和背面示意图，所述馈电板20为双面PCB板，所述馈电板20上设有缝隙馈电网络21，所述缝隙馈电网络21包括双极化馈电位置、缝隙馈电电路213和馈电电路走线214，所述缝隙馈电电路213为与辐射片耦和的十字缝隙；其中所述双极化馈电位置包括第一馈电位置211和第二馈电位置212，所述馈电线走线214位于缝隙馈电电路与双极化馈电位置之间，所述馈电电路走线214为接地共面波导。
所述馈电板20上设置一分二功分器22，所述功分器22实现1×2天线子阵双极化天线的馈电电路走线。
请参见图2、图3和图6，所述导电罩10底部12对应第一辐射片311投影覆盖区域设有第一凹槽121，对应第二辐射片321投影覆盖区域设有第二凹槽122，所述馈电板20盖设于所述第一凹槽121与第二凹槽122之上并分别与所述第一凹槽121和第二凹槽122间隔设置形成第一空气腔体1211和第二空气腔体1221，第一空气腔体1211和第二空气腔体1221之间相互隔离；所形成的空气腔体是缝隙天线所必须的设计。所述馈电板20通过金属栓101与第一凹槽121、第二凹槽122槽口周缘的底板12上。所述第一辐射片311使用第一塑料栓312固定，所述第二辐射片321使用第二塑料栓322固定，第一辐射片311和第二辐射片321之间通过第一隔离片41和第二隔离片42形成的隔离带401隔离，通过所述的隔离设置形成振子与振子之间的隔离墙，优化互耦干扰。导电罩10底部对应馈电板20上的第一馈电位置和第二馈电位置设有馈电连接口110，射频连接器210穿过所述馈电连接口110与馈电板20上的第一馈电位置211和第二馈电位置212电连接。
本实用新型还提供一种天线阵列，所述天线阵列包括上述的缝隙天线子阵。
此外，本实用新型还提供一种基站，基站包括上述的天线阵列。
实施例二、1×3缝隙天线子阵：
请一并参照图7和图8，本实用新型提供了一种缝隙天线子阵1，所述缝隙天线子阵1包括导电罩10、馈电板20、第一振子31、第二振子32、第三振子33、第一隔离板41、第二隔离板42、第三隔离板43和第四隔离板44，所述导电罩10设有一侧开口的容置槽11，所述馈电板20、第一振子31、第二振子32和第三振子33设于所述容置槽11内；在第一振子31和第二振子32之间设置有第一隔离板41和第二隔离板42，在第一隔离板41和第二隔离板42之间形成第一隔离带401；在第二振子32和第三振子33之间设置有第三隔离板43和第四隔离板44，在第三隔离板43和第四隔离板44之间形成第二隔离带402。所述馈电板20通过使用金属栓201固定在所述导电罩10上，所述馈电板20通过所述金属栓201电性接地；其中，所述金属栓201包括金属铆钉和金属螺丝，其位置和数量不作限定。所述第一振子31包括第一辐射片311和第一塑料栓312，所述第二振子32包括第二辐射片321和第二塑料栓322，所述第三振子33包括第三辐射片331和第三塑料栓332，其中，第一辐射片311、第二辐射片321和第三辐射片331为规则形状，包括但不限于圆形、正方形、八边形、六边形、棱形和四角星形；所述第一塑料栓312、第二塑料栓322和第三塑料栓332包括塑料铆钉和塑料螺丝。
请参见图9，所述导电罩10包括底板12和从底板12向上延伸的四个侧板13。底板12和四个侧板13围设成带有开口112的容置槽11。底板12为容置槽11的底部，侧板13为容置槽11的侧壁。导电罩10的形状为长方体形。底板12包括第一腔体121、第二腔体122和第三腔体123，第一腔体121为第一辐射片311在底板12上的投影覆盖区域，第二腔体122为第二辐射片321在底板12上的投影覆盖区域，第三腔体123为第三辐射片331在底板12上的投影覆盖区域。第一腔体121和第二腔体122之间为隔离区域1201，第二腔体122和第三腔体123之间为隔离区域1202。导电罩10的材料为导电的材料，优选为导电金属或合金。导电罩10的材料包括但不限于铜、铝、银。导电罩10可以通过冲压工艺、压铸工艺或塑料电镀工艺制作。
请一并参照图10和图11，为本实施例馈电板20的正面和背面示意图，所述馈电板20为双面PCB板，所述馈电板上设有缝隙馈电网络21，所述缝隙馈电网络21包括双极化馈电位置、缝隙馈电电路213和馈电电路走线214，所述缝隙馈电电路213为与辐射片耦和的十字缝隙；其中所述双极化馈电位置包括第一馈电位置211和第二馈电位置212，所述馈电线走线214位于缝隙馈电电路与双极化馈电位置之间，所述馈电电路走线214为接地共面波导，中间为缝隙，所述缝隙两侧接地。
所述馈电板20上设置一分三功分器22，所述功分器22实现1×3天线子阵双极化天线的馈电电路走线。
请参见图8、图9和图12，所述导电罩10底部12对应第一辐射片311投影覆盖区域设有第一凹槽121，对应第二辐射片321投影覆盖区域设有第二凹槽122，对应第三辐射片331投影覆盖区域设有第三凹槽123；所述馈电板20盖设于所述第一凹槽121、第二凹槽122与第三凹槽123之上并分别与所述第一凹槽121、第二凹槽122和第三凹槽123间隔设置形成第一空气腔体1211、第二空气腔体1221和第三空气腔体1231，第一空气腔体1211和第二空气腔体1221之间相互隔离，第二空气腔体1221和第三空气腔体1231之间相互隔离；所形成的空气腔体是缝隙天线所必须的设计。所述馈电板20通过金属栓101与第一凹槽121、第二凹槽122和第三凹槽123槽口周缘的底板12上。所述第一辐射片311使用第一塑料栓312固定，所述第二辐射片321使用第二塑料栓322固定，所述第三辐射片331使用第三塑料栓332固定；第一辐射片311和第二辐射片321之间通过第一隔离片41和第二隔离片42形成的第一隔离带401隔离，第二辐射片321和第三辐射片331之间通过第三隔离片43和第四隔离片44形成的第二隔离带402隔离，通过所述的隔离设置形成振子与振子之间的隔离墙，优化互耦干扰。导电罩10底部对应馈电板20上的第一馈电位置和第二馈电位置设有馈电连接口110，馈电通过所述馈电连接口110与馈电板20上的第一馈电位置211和第二馈电位置212连接。
本实用新型还提供一种天线阵列，所述天线阵列包括上述的缝隙天线子阵。
此外，本实用新型还提供一种基站，基站包括上述的天线阵列。
实施例三、1×4缝隙天线子阵：
请一并参照图13和图14，本实用新型提供了一种缝隙天线子阵1，所述缝隙天线子阵1包括导电罩10、馈电板20、第一振子31、第二振子32、第三振子33、第四振子34、第一隔离板41、第二隔离板42、第三隔离板43、第四隔离板44、第五隔离板45和第六隔离板46，所述导电罩10设有一侧开口的容置槽11，所述馈电板20、第一振子31、第二振子32、第三振子33和第四振子34设于所述容置槽11内；在第一振子31和第二振子32之间设置有第一隔离板41和第二隔离板42，在第一隔离板41和第二隔离板42之间形成第一隔离带401；在第二振子32和第三振子33之间设置有第三隔离板43和第四隔离板44，在第三隔离板43和第四隔离板44之间形成第二隔离带402；在第三振子33和第四振子34之间设置有第五隔离板45和第六隔离板46，在第五隔离板45和第六隔离板46之间形成第三隔离带403。所述馈电板20通过使用金属栓201固定在所述导电罩10上，所述馈电板20通过所述金属栓201电性接地；其中，所述金属栓201包括金属铆钉和金属螺丝，其位置和数量不作限定。所述第一振子31包括第一辐射片311和第一塑料栓312，所述第二振子32包括第二辐射片321和第二塑料栓322，所述第三振子33包括第三辐射片331和第三塑料栓332，所述第四振子34包括第四辐射片341和第四塑料栓342；其中，第一辐射片311、第二辐射片321、第三辐射片331和第四辐射片341为规则形状，包括但不限于圆形、正方形、八边形、六边形、棱形和四角星形；所述第一塑料栓312、第二塑料栓322、第三塑料栓332和第四塑料栓342包括塑料铆钉和塑料螺丝。
请参见图15，所述导电罩10包括底板12和从底板12向上延伸的四个侧板13。底板12和四个侧板13围设成带有开口112的容置槽11。底板12为容置槽11的底部，侧板13为容置槽11的侧壁。导电罩10的形状为长方体形。底板12包括第一腔体121、第二腔体122、第三腔体123和第四腔体124，第一腔体121为第一辐射片311在底板12上的投影覆盖区域，第二腔体122为第二辐射片321在底板12上的投影覆盖区域，第三腔体123为第三辐射片331在底板12上的投影覆盖区域，第四腔体124为第四辐射片341在底板12上的投影覆盖区域。第一腔体121和第二腔体122之间为隔离区域1201，第二腔体122和第三腔体123之间为隔离区域1202，第三腔体123和第四腔体124之间为隔离区域1203。导电罩10的材料为导电的材料，优选为导电金属或合金。导电罩10的材料包括但不限于铜、铝、银。导电罩10可以通过冲压工艺、压铸工艺或塑料电镀工艺制作。
请一并参照图16和图17，为本实施例馈电板20的正面和背面示意图，所述馈电板20为双面PCB板，所述馈电板上设有缝隙馈电网络21，所述缝隙馈电网络21包括双极化馈电位置、缝隙馈电电路213和馈电电路走线214，所述缝隙馈电电路213为与辐射片耦和的十字缝隙；其中所述双极化馈电位置包括第一馈电位置211和第二馈电位置212，所述馈电路走线214位于缝隙馈电电路与双极化馈电位置之间，所述馈电电路走线214为接地共面波导，中间为缝隙，所述缝隙两侧接地。
所述馈电板20上设置功分网络22，所述功分器22实现1×4天线子阵双极化天线的馈电电路走线。
请参见图18，所述导电罩10底部12对应第一辐射片311投影覆盖区域设有第一凹槽121，对应第二辐射片321投影覆盖区域设有第二凹槽122，对应第三辐射片331投影覆盖区域设有第三凹槽123,对应第四辐射片341投影覆盖区域设有第四凹槽124；所述馈电板20盖设于所述第一凹槽121、第二凹槽122、第三凹槽123和第四凹槽124之上并分别与所述第一凹槽121、第二凹槽122、第三凹槽123和第四凹槽124间隔设置形成第一空气腔体1211、第二空气腔体1221、第三空气腔体1231和第四空气腔体1241，第一空气腔体1211和第二空气腔体1221之间相互隔离，第二空气腔体1221和第三空气腔体1231之间相互隔离，第三空气腔体1231和第四空气腔体1241之间相互隔离；所形成的空气腔体是缝隙天线所必须的设计。所述馈电板20通过金属栓101与第一凹槽121、第二凹槽122槽口、第三凹槽123和第四凹槽124周缘的底板12上。所述第一辐射片311使用第一塑料栓312固定，所述第二辐射片321使用第二塑料栓322固定，所述第三辐射片331使用第三塑料栓332固定，所述第四辐射片341使用第四塑料栓342固定；第一辐射片311和第二辐射片321之间通过第一隔离片41和第二隔离片42形成的第一隔离带401隔离，第二辐射片321和第三辐射片331之间通过第三隔离片43和第四隔离片44形成的第二隔离带402隔离，第三辐射片331和第四辐射片341之间通过第五隔离片45和第六隔离片46形成的第三隔离带403隔离，通过所述的隔离设置形成振子与振子之间的隔离墙，优化互耦干扰。导电罩10底部对应馈电板20上的第一馈电位置和第二馈电位置设有馈电连接口110，馈电通过所述馈电连接口110与馈电板20上的第一馈电位置211和第二馈电位置212连接。
本实用新型还提供一种天线阵列，所述天线阵列包括上述的缝隙天线子阵。
此外，本实用新型还提供一种基站，基站包括上述的天线阵列。
以上所述的仅是本实用新型的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本实用新型的保护范围。
Claims (9)
1.一种缝隙天线子阵，其特征在于，所述缝隙天线子阵包括导电罩、馈电板、多个振子和至少两个隔离板，所述导电罩设有一侧开口的容置槽，所述馈电板和多个振子设于所述容置槽内，两个相邻的振子之间间隔设置两个隔离板，所述两个间隔设置的隔离板之间形成隔离带。
2.根据权利要求1所述的缝隙天线子阵，其特征在于，所述馈电板通过金属栓固定于所述容置槽的底部、并通过所述金属栓电性接地。
3.根据权利要求1所述的缝隙天线子阵，其特征在于，所述馈电板上设有缝隙馈电网络，所述缝隙馈电网络包括双极化馈电位置、对应所述振子且与所述振子耦合的缝隙馈电电路和连接所述双极化馈电位置和所述缝隙馈电电路的馈电电路走线，所述馈电电路走线为接地共面波导。
4.根据权利要求1所述的缝隙天线子阵，其特征在于，所述振子的数量为2个、3个或4个，并排列组成1×2缝隙天线子阵、1×3缝隙天线子阵或1×4缝隙天线子阵。
5.根据权利要求3所述的缝隙天线子阵，其特征在于，每一振子包括辐射片和塑料栓，每一辐射片设于所述容置槽开口侧并通过相应的塑料栓固定在所述馈电板上。
6.根据权利要求5所述的缝隙天线子阵，其特征在于，所述馈电板设置在所述辐射片和所述容置槽的底部之间，所述辐射片在所述馈电板上的投影覆盖所述振子对应的缝隙馈电电路。
7.根据权利要求1所述的缝隙天线子阵，其特征在于，所述导电罩的底部对应所述振子的投影覆盖区域设有凹槽，所述馈电板盖设于所述凹槽之上并与所述凹槽间隔设置形成空气腔体。
8.一种天线阵列，其特征在于，所述天线阵列包括如权利要求1-7任一项所述的缝隙天线子阵。
9.一种基站，其特征在于，所述基站包括如权利要求8所述的天线阵列。
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