CN211045718U - 一种低剖面天线单元 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种低剖面天线单元，包括寄生单元、贴片单元和功分器微带电路；还包括从上至下，依次放置有介电常数值高于空气的第一介质层、第二介质层和第三介质层；第一介质层、第二介质层和第三介质层间压合无间隙；第一介质层上端面设有寄生单元；第二介质层上端面设有贴片单元，下端面设有接地面；第三介质层下端面设有功分器微带电路；功分器微带电路和贴片单元，共用接地面；还包括贯穿第二介质层，连通贴片单元和接地面的接地通道；还包括贯穿第二介质层和第三介质层，连通贴片单元和功分器微带电路的馈电通道。

Description

一种低剖面天线单元

技术领域

本实用新型涉及通信设备领域，具体涉及一种低剖面天线单元。

背景技术

随着通信技术的更新换代，5G时代即将开启一个万物互通的时代。天线单元集成有源模块，网络自适应，可为每个波束提供独立的最大波束。因此必须选用大规模多阵列的天线形式，才能带来与之匹配的大容量高速率，并提高网络覆盖能力。而小型化，轻量化成为了天线需要解决的关键技术之一，同时可以减小阵元之间的耦合，减轻波束之间的互扰。

常用的天线单元形式有以下几种：第一种,采用金属压铸，一体成型，利用金属片直馈或耦合的形式；第二种，采用PCB双面覆有导电涂层板作为辐射叶片，加金属底座作为支撑，通过同轴电缆馈电的形式；第三种：采用金属贴片单元，上下两层空气耦合，两点或四点馈电的形式。

上述方案，第一种和第二种采用半波长对称阵子的形式,第三种是采用空气耦合的贴片单元，在现有空气介质的情况下，根据电磁波的传输特性，需要在原有的尺寸上乘以相应材料介电常数的平方根，导致寄生单元和贴片单元间距离过大，所以天线单元整体剖面高度会根据介电常数的大小相应增加。继而导致天线单元整体占地面积大、剖面高。

但是现有天线单元中，采用介电常数不可改变的空气作为介质，导致贴片单元与寄生单元之间距离不可调。第一种形式和第二种形式，均采用对称半波长振子形式，具体来说，若单元谐振频率为3.5G，那高度为1/4波长，约在20mm左右。

如图1所示的申请号：CN201721437748.3和图2所示的申请号：CN201320217089.8的专利申请中可看出，寄生单元和贴片单元采用空气作为介质，当贴片单元与寄生单元之间的距离为绝缘介质的厚度的5～15倍时，所得的工作频率完全满足要求，而作为优选，当贴片单元与寄生单元之间的距离为绝缘介质的厚度的10倍时，可得到最佳的工作频率。因此导致间距离过大，继而导致天线单元整体占地面积大、剖面高。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题：本实用新型的目的是为了解决现有技术中的不足，提供一种剖面超低、介电常数可变的一种低剖面天线单元。

本实用新型的技术方案：本实用新型所述的一种低剖面天线单元，包括寄生单元、贴片单元和功分器微带电路；其特征在于：还包括从上至下，依次放置有介电常数值高于空气的第一介质层、第二介质层和第三介质层；所述第一介质层、第二介质层和第三介质层间压合无间隙；

所述第一介质层上端面设有寄生单元；所述第二介质层上端面设有贴片单元，下端面设有接地面；所述第三介质层下端面设有功分器微带电路；所述功分器微带电路和所述贴片单元，共用所述接地面；

还包括贯穿所述第二介质层，连通所述贴片单元和接地面的接地通道；

还包括贯穿所述第二介质层和第三介质层，连通所述贴片单元和所述功分器微带电路的馈电通道。

进一步的，所述寄生单元的金属辐射面为正方形，所述金属辐射面中心设有正方形空区。

进一步的，所述贴片单元中心设有接地通道。

进一步的，所述功分器微带电路为一分二型功分器微带电路；所述功分器微带电路两分支末端在所述馈电通道上。

进一步的，所述馈电通道有四条，绕所述接地通道均匀等距分布。

进一步的，所述第一介质层、第二介质层和第三介质层为PCB板。

本实用新型与现有技术相比的有益效果：

1.设有三层介质层，将寄生单元和贴片单元由原有的介电常数不可调的空气变为可控的介质层，代替现有空气介质。从而可以自由的选择介电常数高的介质层，极大程度缩小寄生单元和辐射单元间距离，控制天线单元的剖面高度；其中，介质层可选用介电常数可调的PCB板，在控制天线单元剖面高度的同时，增加产品适用性和稳定性。

2.寄生单元的金属辐射面为正方形，所述金属辐射面中心设有正方形空区，形状成“回”字型，通过改变电流路径，可相对增加带宽，扩大频率范围。

3.贴片单元和功分器微带电路以及接地面件采用四点馈电的激励方式，使得贴片单元的表面电流更均匀，会获得较好的电流方向图，提高两个极化的一致性。

附图说明

图1为现有天线单元的结构示意图；

图2为现有天线单元的结构示意图；

图3为本实用新型的整体结构示意图；

图4为本1中A-A的剖面示意图；

图5为现有寄生单元结构示意图；

图6为现有寄生单元带宽仿真结果图；

图7为本实用新型寄生单元结构示意图；

图8为寄生单元中心设有矩形通槽后的带宽仿真结果图。

具体实施方式

为了加深本实用新型的理解，下面我们将结合附图对本实用新型作进一步详述，该实施例仅用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型保护范围的限定。

如图1-图2示出了本实用新型一种低剖面天线单元的实施方式，包括寄生单元1、贴片单元2和功分器微带电路4；还包括从上至下，依次放置有介电常数值高于空气的第一介质层11、第二介质层21和第三介质层31；第一介质层11、第二介质层21和第三介质层31为PCB板，可选取介电常数为2.55、3.5、4.4或10.2。第一介质层11上端面覆铜，与设置在第一介质层11上端面的寄生单元1组成第一微带电路；第二介质层21双面覆铜；第二介质层21上端面设有贴片单元2，下端面设有接地面3；第三介质层31上端面覆铜，所覆铜面即为功分器微带电路4；其中，接地通道51贯穿第二介质层21，连通接地面3和贴片单元2；馈电通道52贯穿第二介质层21和第三介质层31，连通贴片单元2和功分器微带电路4。寄生单元1和贴片单元2之间通过第一介质层11，即PCB板耦合馈电，从而令寄生单元1产生激励电流。

寄生单元1的金属辐射面为正方形，所述金属辐射面中心设有正方形空区。通过改变电流路径，可相对增加带宽，扩大频率范围。

如图6，原始的驻波值小于1.55的范围，处于3.40-3.55GHZ之间，故而带宽在150MHz左右；如图8，当寄生单元中心设有矩形通槽后，驻波小于1.55的范围，处于3,36-3.63GHZ之间带宽值接近300MHz，图7相较于图5设计，带宽增加一倍。且改过之后，从图8可看出，本方案的带内平坦度更好。

贴片单元2中心设有接地通道51。馈电通道52有四条，绕接地通道51均匀等距分布。功分器微带电路4为一分二型功分器微带电路4；功分器微带电路4两分支末端在馈电通道52上，使贴片单元的表面电流更均匀，会获得较好的方向图，提高两个极化的一致性。

其中，第一介质层11、第二介质层21和第三介质层31为PCB覆有导电涂层板叠加，通过胶水固定压合而成。具体的，本方案选择碳氢材料的PCB基材，以为此基材硬度更强，有利于接地通道51和馈电通道52的金属化孔的工艺加工，产品可靠性更高。

其中，三层介质板第一层，第二层厚度可以在0.762mm，1.524mm，2.286mm里面选择，第三层介质板为0.762mm。故而本实用新型天线单元，整体剖面高度在2.286-5.334mm之间，远低于现有天线单元20mm以上的剖面高度。

上述具体实施方式，仅为说明本实用新型的技术构思和结构特征，目的在于让熟悉此项技术的相关人士能够据以实施，但以上内容并不限制本实用新型的保护范围，凡是依据本实用新型的精神实质所作的任何等效变化或修饰，均应落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种低剖面天线单元，包括寄生单元、贴片单元和功分器微带电路；其特征在于：还包括从上至下，依次放置有介电常数值高于空气的第一介质层、第二介质层和第三介质层；所述第一介质层、第二介质层和第三介质层间压合无间隙；

所述第一介质层上端面设有寄生单元；所述第二介质层上端面设有贴片单元，下端面设有接地面；所述第三介质层下端面设有功分器微带电路；所述功分器微带电路和所述贴片单元，共用所述接地面；

还包括贯穿所述第二介质层，连通所述贴片单元和接地面的接地通道；

还包括贯穿所述第二介质层和第三介质层，连通所述贴片单元和所述功分器微带电路的馈电通道。

2.根据权利要求1所述的一种低剖面天线单元，其特征在于：所述寄生单元的金属辐射面为正方形，所述金属辐射面中心设有正方形空区。

3.根据权利要求1所述的一种低剖面天线单元，其特征在于：所述贴片单元中心设有接地通道。

4.根据权利要求1所述的一种低剖面天线单元，其特征在于：所述功分器微带电路为一分二型功分器微带电路；所述功分器微带电路两分支末端在所述馈电通道上。

5.根据权利要求1所述的一种低剖面天线单元，其特征在于：所述馈电通道有四条，绕所述接地通道均匀等距分布。

6.根据权利要求1-5中任一所述的一种低剖面天线单元，其特征在于：所述第一介质层、第二介质层和第三介质层为PCB板。

Images