CN212485565U - 一种5g场馆天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种5G场馆天线，其包括：金属反射板；天线阵，包括至少三组不同工作频率的环状辐射阵列，所述至少三组不同工作频率的环状辐射阵列按工作频率由高至低自内向外同心圆排列在所述金属反射板上；合路器，分别与所述至少三组不同工作频率的环状辐射阵列电性连接，用于将不同工作频率的信号合成一路到输出端口。本实用新型提供了一种多频段、小型化、低副瓣、窄波束的5G场馆天线。具体地，本5G场馆天线通过不同工作频率的环状辐射阵列相互嵌套同心圆式布阵，充分利用金属反射板空间，大大减小了天线体积，有助于天线的轻量化、小型化。

Description

一种5G场馆天线

技术领域

本实用新型涉及天线技术领域，尤其涉及一种5G场馆天线。

背景技术

近年来，国家不断加大对文化体育类场馆设施的投入，并要求各级政府坚持打造体现城市特质、蕴含城市精神的重大文体设施建设，伴随着我国“新基建”的提出和加速推进，5G作为关键的信息基础设施更加重要。

对于聚集了成千上万用户的体育竞技场和其他大型的场馆来说，提供高效的覆盖和容量系统远比增加天线安装更有价值，场馆天线因其赋形天线的波瓣在横截面方向上趋向于矩形，覆盖波形与场馆坐席的几何形状可以基本吻合；另外赋形天线无论在水平方向还是垂直方向，在半功率角外波瓣都能够迅速收缩，可以较好抑制同频小区间的干扰。以上特点使赋形天线可以有效消除相邻复用蜂窝区的覆盖重叠或盲区，使小区边界尽量清晰，最大程度地提高了频率复用效率和场馆室内分布系统容量。

随着5G的正式商用，各大运营商5G网络建设也在如火如荼的进行中，但工信部分配给各大运营商的5G频段不相同，因此有必要开发一种可满足各运营商5G频段的全频场馆天线，以适用于体育场馆此类空间开阔无阻挡的区域。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种多频段、小型化、低副瓣、窄波束的5G场馆天线。

为达到上述目的，本实用新型采用了如下所述的技术方案：

一种5G场馆天线，其包括：

金属反射板；

天线阵，包括至少三组不同工作频率的环状辐射阵列，所述至少三组不同工作频率的环状辐射阵列按工作频率由高至低自内向外同心圆排列在所述金属反射板上；

合路器，分别与所述至少三组不同工作频率的环状辐射阵列电性连接，用于将不同工作频率的信号合成一路到输出端口，同时可避免不同输入口信号之间的相互干扰。

上述如此多环嵌套的布阵方式，相较于side by side布阵或前后排布阵，此种布阵有利于减少天线体积。

作为本实用新型提供的所述的5G场馆天线的一种优选实施方式，所述至少三组不同工作频率的环状辐射阵列包括工作在高频段n78频段的第一环状辐射阵列、工作在中频段n79频段的第二环状辐射阵列及工作在低频段n41频段的第三环状辐射阵列。

作为本实用新型提供的所述的5G场馆天线的一种优选实施方式，所述第一环状辐射阵列、第二环状辐射阵列及第三环状辐射阵列的半径长度为各自中心工作频率波长的0.6-0.8倍。

作为本实用新型提供的所述的5G场馆天线的一种优选实施方式，所述第一环状辐射阵列的辐射单元的巴伦高度为1/4λ ₁ ，所述第二环状辐射阵列的辐射单元和所述第三环状辐射阵列的辐射单元的巴伦高度分别为1/8λ ₂ 、1/8λ ₃ ，其中λ ₁ 、λ ₂ 、λ ₃ 为其工作频段的中心频率波长。

如此设计，1/8λ ₂ 、1/8λ ₃ 的巴伦高度有助于保持振子的低剖面，可有效减少整机体积。

作为本实用新型提供的所述的5G场馆天线的一种优选实施方式，所述辐射单元为PCB辐射单元。

作为本实用新型提供的所述的5G场馆天线的一种优选实施方式，每一所述环状辐射阵列包括至少4个辐射单元；位于同一所述环状辐射阵列圆周方向上的辐射单元连线构成一规则多边形，不同所述环状辐射阵列的规则多边形的对称轴均不重合。

作为本实用新型提供的所述的5G场馆天线的一种优选实施方式，所述第一环状辐射阵列通过所述金属反射板正面的PCB功分网络馈电，第二环状辐射阵列、第三环状辐射阵列的馈电点在所述金属反射板背面，所述第一环状辐射阵列、第二环状辐射阵列和第三环状辐射阵列分别并联馈电后接入所述合路器。

各环状辐射阵列的馈电位置不相同，各环状辐射阵列分别并联馈电后接入合路器，通过正反面馈电可充分利用反射板空间，减少不同辐射阵列之间的互耦干扰。

作为本实用新型提供的所述的5G场馆天线的一种优选实施方式，所述PCB功分网络包括有若干阶梯阻抗谐振器开路线，用于过滤其他频段的杂波；所述PCB功分网络中心处开有正方形缺口，用于置放所述第二环状辐射阵列的中心辐射单元。

作为本实用新型提供的所述的5G场馆天线的一种优选实施方式，所述金属反射板边沿设有翻边，所述翻边偏移一定距离并平行于所述第三环状辐射阵列的相邻辐射单元的连线，所述翻边上对应所述第二环状辐射阵列的辐射单元开设有矩形缺口。

作为本实用新型提供的所述的5G场馆天线的一种优选实施方式，所述合路器为微带线合路器。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型提供了一种多频段、小型化、低副瓣、窄波束的5G场馆天线。具体地，本5G场馆天线通过不同工作频率的环状辐射阵列相互嵌套同心圆式布阵，充分利用金属反射板空间，大大减小了天线体积，有助于天线的轻量化、小型化；中低频率的两组环状辐射阵列的振子采用不超过1/8波长的巴伦进行匹配，有利于实现天线的超低剖面及减少因不同频率振子高度相差过大而产生的波瓣畸变；窄波束低副瓣的方向图特性有利于场馆地形等热点区域的高效覆盖；三频合路集成满足了天线的多频段，使整机实现一机多用，可满足不同运营商的5G频率要求，有助于减少站点天线数量、节省天馈空间。

附图说明

图1为本实用新型5G场馆天线整体结构立体图；

图2为本实用新型5G场馆天线辐射阵列拓扑简图；

图3为本实用新型5G场馆天线辐射阵列另一拓扑简图；

图4为本实用新型5G场馆天线中第一环状辐射阵列安装立体图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。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，都应当属于本实用新型保护的范围。

请参考图1-4，本实施例提供了一种5G场馆天线，其包括：

金属反射板4；

天线阵，包括至少三组不同工作频率的环状辐射阵列，所述至少三组不同工作频率的环状辐射阵列按工作频率由高至低自内向外同心圆排列在所述金属反射板4上；

合路器5，分别与所述至少三组不同工作频率的环状辐射阵列电性连接，用于将不同工作频率的信号合成一路到输出端口，同时可避免不同输入口信号之间的相互干扰。

为了便于说明，本实施例以三组环状辐射阵列为例进行详细说明。

本实施例的天线阵包括工作在高频段n78频段的第一环状辐射阵列1、工作在中频段n79频段的第二环状辐射阵列2及工作在低频段n41频段的第三环状辐射阵列3。所述第一环状辐射阵列1的辐射单元的巴伦高度约为1/4λ ₁ ，所述第二环状辐射阵列2的辐射单元和所述第三环状辐射阵列3的辐射单元11、12、13的巴伦高度分别约为1/8λ ₂ 、1/8λ ₃ ，其中、、为其工作频段的中心频率波长。如此设计，1/8λ ₂ 、1/8λ ₃ 的巴伦高度有助于保证天线的电性能的同时降低了振子的剖面，可有效减少整机体积。进一步地，所述频辐射单元均为PCB辐射单元，PCB辐射单元有利于天线的轻量化、性能的一致性，而性能的一致性对于高频率的毫米波天线而言，尤为重要。

如图2所示，三个环状辐射阵列的轮廓为圆环，自内向外环环嵌套，其中最内的为第一环状辐射阵列1，中环为第二环状辐射阵列2，外环为第三环状辐射阵列3，三个圆环的中心点重合于一点，此点为天线阵中心点43。上述如此多环嵌套的布阵方式，相较于sideby side布阵或前后排布阵，此种布阵有利于减少天线体积。所述第一环状辐射阵列1的第一圆环12的半径为R1，所述第二环状辐射阵列2的第二圆环22半径为R2，所述第三环状辐射阵列3的第三圆环32半径为R3，R1<R2<R3，R1,R2,R3长度为各自中心工作频率波长的0.6-0.8倍。

每一所述环状辐射阵列包括至少4个辐射单元；位于同一所述环状辐射阵列圆周方向上的辐射单元连线构成一规则多边形，不同所述环状辐射阵列的规则多边形的对称轴均不重合。为了便于说明，下面以第一环状辐射阵列1由4个高频辐射单元11组成，第二环状辐射阵列2由5个中频辐射单元21组成，第三环状辐射阵列3由4个低频辐射单元31组成为例进行详细说明，具体如下：

如图3所示，三个圆环均内嵌一个正方形，第一圆环12内嵌有第一正方形13，4个高频辐射单元11位于第一正方形13的4个顶点上；第二圆环22内嵌有第二正方形23，4个中频辐射单元21位于第二正方形23的4个顶点上，还有1个中心中频辐射单元24位于天线阵中心点43上；第三圆环32内嵌有第三正方形33，4个低频辐射单元31位于第三正方形33的4个顶点上。三个正方形对称轴绕天线阵中心点43旋转一定的角度，且角度均不相同，即三个圆环的对称轴不重合。通过三环嵌套的布阵，可大大节约天线内部空间，有利于减小天线体积。

所述第一环状辐射阵列1通过所述金属反射板4正面的PCB功分网络6馈电，第二环状辐射阵列2、第三环状辐射阵列3的馈电点在所述金属反射板4背面，所述第一环状辐射阵列1、第二环状辐射阵列2和第三环状辐射阵列3分别并联馈电后接入所述合路器5。

各环状辐射阵列的馈电位置不相同，各环状辐射阵列分别并联馈电后接入合路器5，通过正反面馈电可充分利用金属反射板4空间，减少不同辐射阵列之间的互耦干扰。

进一步地，所述PCB功分网络6包括有若干阶梯阻抗谐振器开路线，用于可滤除第二、第三辐射阵的杂波干扰；所述PCB功分网络6中心处开有正方形缺口61，用于置放所述第二环状辐射阵列2的中心中频辐射单元24。

所述金属反射板4边沿还设有翻边41，所述翻边41偏移一定距离并平行于所述第三环状辐射阵列3的相邻辐射单元的连线，所述翻边41上对应所述第二环状辐射阵列2的辐射单元开设有矩形缺口42。具体优选但不限定地，所述金属反射板4上有四条L形翻边41，所述L形翻边41偏移并平行于第三正方形33的四条边，所述L形翻边41上开有一矩形缺口42，其对准第二环状辐射阵列2的4个中频辐射单元21，此种结构有利于天线前后比的提升。

所述合路器5为微带线合路器5，用于所述第一环状辐射阵列1、第二环状辐射阵列2及第三环状辐射阵列3的合路，实现三个不同频段的天线共形于一个天线。本实施例例包含两个所述合路器5，对应于天线的两个极化。

与现有技术相比，本实用新型提供了一种多频段、小型化、低副瓣、窄波束的5G场馆天线。具体地，本5G场馆天线通过不同工作频率的环状辐射阵列相互嵌套同心圆式布阵，充分利用金属反射板4空间，大大减小了天线体积，有助于天线的轻量化、小型化；中低频率的两组环状辐射阵列的振子采用不超过1/8波长的巴伦进行匹配，有利于实现天线的超低剖面及减少因不同频率振子高度相差过大而产生的波瓣畸变；窄波束低副瓣的方向图特性有利于场馆地形等热点区域的高效覆盖；三频合路集成满足了天线的多频段，使整机实现一机多用，可满足不同运营商的5G频率要求，有助于减少站点天线数量、节省天馈空间。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

显然，以上所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例，附图中给出了本申请的较佳实施例，但并不限制本申请的专利范围。本申请可以以许多不同的形式来实现，相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容的理解更加透彻全面。尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，对于本领域的技术人员而言，其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本申请说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本申请专利保护范围之内。

Claims (10)

1.一种5G场馆天线，其特征在于，其包括：

金属反射板；

天线阵，包括至少三组不同工作频率的环状辐射阵列，所述至少三组不同工作频率的环状辐射阵列按工作频率由高至低自内向外同心圆排列在所述金属反射板上；

合路器，分别与所述至少三组不同工作频率的环状辐射阵列电性连接，用于将不同工作频率的信号合成一路到输出端口。

2.根据权利要求1所述的5G场馆天线，其特征在于，所述至少三组不同工作频率的环状辐射阵列包括工作在高频段n78频段的第一环状辐射阵列、工作在中频段n79频段的第二环状辐射阵列及工作在低频段n41频段的第三环状辐射阵列。

3.根据权利要求2所述的5G场馆天线，其特征在于，所述第一环状辐射阵列、第二环状辐射阵列及第三环状辐射阵列的半径长度为各自中心工作频率波长的0.6-0.8倍。

4.根据权利要求2或3所述的5G场馆天线，其特征在于，所述第一环状辐射阵列的辐射单元的巴伦高度为1/4λ ₁ ，所述第二环状辐射阵列的辐射单元和所述第三环状辐射阵列的辐射单元的巴伦高度分别为1/8λ ₂ 、1/8λ ₃ ，其中λ ₁ 、λ ₂ 、λ ₃ 为其工作频段的中心频率波长。

5.根据权利要求4所述的5G场馆天线，其特征在于，所述辐射单元为PCB辐射单元。

6.根据权利要求1至3任一所述的5G场馆天线，其特征在于，每一所述环状辐射阵列包括至少4个辐射单元；位于同一所述环状辐射阵列圆周方向上的辐射单元连线构成一规则多边形，不同所述环状辐射阵列的规则多边形的对称轴均不重合。

7.根据权利要求2或3所述的5G场馆天线，其特征在于，所述第一环状辐射阵列通过所述金属反射板正面的PCB功分网络馈电，第二环状辐射阵列、第三环状辐射阵列的馈电点在所述金属反射板背面，所述第一环状辐射阵列、第二环状辐射阵列和第三环状辐射阵列分别并联馈电后接入所述合路器。

8.根据权利要求7所述的5G场馆天线，其特征在于，所述PCB功分网络包括有若干阶梯阻抗谐振器开路线，中心处开有正方形缺口，用于置放所述第二环状辐射阵列的中心辐射单元。

9.根据权利要求2所述的5G场馆天线，其特征在于，所述金属反射板边沿设有翻边，所述翻边偏移一定距离并平行于所述第三环状辐射阵列的相邻辐射单元的连线，所述翻边上对应所述第二环状辐射阵列的辐射单元开设有矩形缺口。

10.根据权利要求1所述的5G场馆天线，其特征在于，所述合路器为微带线合路器。

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