CN212542676U

CN212542676U - 一种振子天线

Info

Publication number: CN212542676U
Application number: CN202021236040.3U
Authority: CN
Inventors: 许文恺; 徐澄宇; 李振华; 周正国; 陈露; 张万强; 顾梦云
Original assignee: Kunshan Luxshare RF Technology Co Ltd
Current assignee: Suzhou Lixun Technology Co ltd
Priority date: 2020-06-29
Filing date: 2020-06-29
Publication date: 2021-02-12
Anticipated expiration: 2030-06-29

Abstract

本实用新型实施例提供了一种振子天线，通过采用设置在所述支撑板第一面的第一导电图案和设置在所述支撑板第二面的第二导电图案来共同组成振子臂。振子臂形成在支撑板的两面，能够缩小振子尺寸，提高振子天线的集成度，减轻振子天线的重量。同时，这种结构还能提高振子天线的电性能和辐射性能。

Description

一种振子天线

技术领域

本实用新型涉及天线技术领域，尤其涉及一种振子天线。

背景技术

天线是一种变换器，它把传输线上传播的导行波，变换成在无界媒介(通常是自由空间)中传播的电磁波，或者进行相反的变换。无线电通信、广播、电视、雷达、导航、电子对抗、遥感以及射电天文等工程系统，凡是利用电磁波来传递信息的，都依靠天线来进行工作。然而，现有的振子天线存在体积和重量过大的缺点。

实用新型内容

有鉴于此,本实用新型提供一种振子天线，以减小天线的尺寸和重量。

本实用新型实施例提供的振子天线包括：

引向片，具有引向图案；

功分板，与所述引向片平行设置，包括接地导电层；

支撑结构，设置在所述引向片和所述功分板之间，包括垂直交叉的两个支撑板，所述支撑板垂直于所述功分板；以及

多个振子臂，设置在所述支撑结构上，与所述功分板的接地导电层电连接；

其中，所述振子臂包括设置在所述支撑板第一面的第一导电图案和设置在所述支撑板第二面的第二导电图案，所述第一面和所述第二面相对。

优选地，所述第一导电图案和所述第二导电图案通过金属化过孔相互耦合。

优选地，所述第一导电图案的第一部分沿垂直方向延伸至所述支撑板底部，所述第一导电图案的第二部分沿水平方向延伸并与所述第一部分的端部连通，所述第一部分和所述第二部分在延伸方向上的长度之和等于四分之一工作波长。

优选地，所述第二导电图案形成为矩形。

优选地，所述振子天线还包括：

巴伦，采用印刷电路板工艺形成在所述支撑板上，用于平衡阻抗；以及

同轴馈电线，所述同轴馈电线的内导体与所述巴伦电连接，所述同轴馈电线的外导体与所述第一导电图案电连接。

优选地，所述巴伦设置在所述支撑板的第二面，所述巴伦的长度等于四分之一工作波长。

优选地，所述巴伦包括相互平行的第一子图案和第二子图案，以及连接所述第一子图案和第二子图案顶端的第三子图案。

优选地，所述引向片包括基底，引向图案采用印刷电路板工艺形成在所述基底上；

所述基底为边长等于四分之一工作波长的具有倒角的正方形，所述引向图案具有从所述基底的中心向所述基底的四边延伸的缝隙，以及由所述缝隙隔离的中心对称的四个子图案。

优选地，所述子图案是以所述正方形的对角线为对称轴的轴对称图形。

优选地，两个所述支撑板分别设置在所述引向片的对角线的下方。

优选地，所述接地导电层设置在所述功分板的底部，且包括用于容纳所述支撑板底端穿过的凹槽；

在所述凹槽的底部，所述振子臂与所述接地导电层焊接，以使得所述振子臂和所述接地导电层电连接。

附图说明

通过以下参照附图对本实用新型实施例的描述，本实用新型的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1是本实用新型实施例的振子天线的立体示意图；

图2是本实用新型实施例的振子天线的爆炸图；

图3是本实用新型实施例的振子天线的引向片的俯视图；

图4是本实用新型实施例的振子天线的第一支撑板的第一面的示意图；

图5是本实用新型实施例的振子天线的第一支撑板的第二面的示意图；

图6是本实用新型实施例的振子天线的第二支撑板的第一面的示意图；

图7是本实用新型实施例的振子天线的第二支撑板的第二面的示意图；

图8是本实用新型实施例的振子天线的立体示意图；

图9是本实用新型实施例的振子天线的立体示意图；

图10是本实用新型实施例的振子天线的电压驻波比的示意图；

图11是本实用新型实施例的振子天线的隔离度的示意图。

附图标记说明：

10引向片；11引向图案；12基底；111子图案；20功分板；接地21导电层；22基底；23凹槽；30支撑结构；31第一支撑板；第一缝隙311；32第二支撑板；第二缝隙321；40振子臂；41第一导电图案；411第一部分；412第二部分；42第二导电图案；43金属化过孔；50巴伦；51第一子图案；52第二子图案；53第三子图案；60同轴馈电线；61内导体；62外导体；AA’中轴线。

具体实施方式

以下基于实施例对本实用新型进行描述，但是本实用新型并不仅仅限于这些实施例。在下文对本实用新型实施例的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本实用新型。为了避免混淆本实用新型的实质，公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细叙述。

此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。

除非上下文明确要求，否则在本申请中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。

在本实用新型实施例的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本实用新型实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

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；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申请中的具体含义。

当一元件或层被提及为在另一元件或层“上”、“被接合到”、“被连接到”或“被联接到”另一元件或层时，其可直接在另一元件或层上、被直接接合、连接或联接到另一元件或层，或者可存在中间元件或层。相比之下，当一元件被提及为“直接”在另一元件或层“上”、“直接被接合到”、“直接被连接到”或“直接被联接到”另一元件或层时，可不存在中间元件或层。用于描述元件之间关系的其它词语应该以相似方式被解释。如在此使用的，术语“和/或”包括一个或更多关联的所列项目中的任一或全部组合。

为易于说明，诸如“内”、“外”、“之下”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”等等的空间相关术语在此被用于描述图中例示的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。将理解的是，空间相关术语可意欲包含设备在使用或操作中的除图中描绘的方位之外的不同的方位。例如，如果图中的设备被翻转，则被描述为在其它元件或特征“下方”或“之下”的元件于是将被定位为在该其它元件或特征“上方”。因而，示例术语“下方”能包含上方和下方的方位二者。设备可以以其它方式被定向，并且在此使用的空间相关描述词应该被相应地解释。

5G振子天线大多为压铸振子天线，重量重，焊接繁琐，极大的增加了5G基站天线的成本。随着5G网络的全球布网，急需研究出一种体积小，重量轻，安装灵活方便的5G振子天线。

有鉴于此,本实用新型的提供一种振子天线，以减小天线的尺寸和重量。

图1是本实用新型实施例的振子天线的立体示意图。图2是本实用新型实施例的振子天线的爆炸图。如图1和图2所示，所述振子天线包括：引向片10，功分板20，支撑结构30以及多个振子臂40。

图3是本实用新型实施例的振子天线的引向片10的俯视图。如图2所示，引向片10具有引向图案11。引向片10用于提高振子天线的辐射性能具体地，所述引向片10包括基底12，引向图案11采用印刷电路板(Printed circuit boards，PCB)工艺形成在所述基底12上。在本实施例中，引向图案11位于基底12上方。

所述基底12的材料可以是常用的制作印刷电路板的绝缘材料，例如，酚醛纸质层压板，环氧纸质层压板，聚酯玻璃毡层压板以及环氧玻璃布层压板等。所述引向图案11可以是由导电材料形成，具体可以是铜，金或者银等导电率高的材料。具体可以采用电镀或者印刷等工艺形成预定的引向图案11。

在本实施例中，采用印刷电路板材料完全能满足振子天线辐射需求，印刷电路板材料具有260℃的耐温性，满足高无源互调(Passive Inter Modulation，PIM)要求。同时由于该材料广泛用于其他领域，技术相对成熟，材料成本有很大优势。

所述基底12为边长等于四分之一工作波长的具有倒角的正方形。所述引向图案11具有从所述基底12的中心向所述基底12的四边延伸的缝隙，以及由所述缝隙隔离的中心对称的四个子图案111。所述子图案111是以所述正方形的对角线为对称轴的轴对称图形。如图2所示，各子图案111位于正方形的对角线上，且子图案111的顶点距离正方形中心的距离相同。子图案111是由以顶点为端点引出的两条直线与正方形的两边所围成的形状。两条直线相对于对角线镜像对称。且两条直线之间的夹角为锐角，具体地，两条直线之间的夹角的角度可以是30°-70°。

本实施例中的引向片10可以很好的匹配驻波，收敛方向图。通过设计为开缝式的引向图案11，可以有效的提高极化间的隔离度。

功分板20与所述引向片10平行设置，包括接地导电层21和基底22。所述接地导电层21设置在所述功分板20的底部。功分板20的形成方法与引向片10类似，在此不再赘述。功分板20用于将一路信号均分为多路信号，起着功率平均分配的作用。功分板20的底部具有交叉设置的凹槽23。

支撑结构30设置在所述引向片10和所述功分板20之间，包括垂直交叉的两个支撑板，所述支撑板垂直于所述功分板20。两个所述支撑板分别设置在所述引向片10的对角线的下方。两个支撑板的上表面和引向片10的底面固定连接。两个支撑板的底部穿过功分板20上的凹槽23。

图4和图5分别是第一支撑板31的第一面和第二面示意图。图6和图7分别是第二支撑板32的第一面和第二面的示意图。如图4-7所示，第一支撑板31和第二支撑板32的外形基本相同。支撑板的包括长度基本等于正方形基底12的对角线的上部分和长度小于正方形基底12的对角线的下部分。上部分的长度基本等于正方形基底12的对角线，并固定连接到正方形基底12的对角线的位置，以更好的支撑引向片10。下部分的长度小于正方形基底12的对角线，可以减小支撑板的体积，从而减小振子天线的重量。

第一支撑板31在沿中轴线AA’的位置上具有第一缝隙311，第二支撑板32在沿中轴线AA’的位置上具有第二缝隙321。其中，第一缝隙311的开口向下，第二缝隙321的开口向上。通过第一缝隙311和第二缝隙321的配合，使得第一支撑板31和第二支撑板32交叉固定。

多个振子臂40设置在所述支撑结构30上，且每个振子臂40与对应的子图案111馈电，与所述功分板20的接地导电层21电连接。所述振子臂40包括设置在所述支撑板第一面的第一导电图案41和设置在所述支撑板第二面的第二导电图案42，所述第一面和所述第二面相对。所述第一导电图案41和所述第二导电图案42通过金属化过孔43相互耦合。金属化过孔43即在支撑板上形成的通孔中填充导电材料，具体地，在通孔中填充金属材料。

将第一导电图案41和第二导电图案42分别设置在第一支撑板31的两侧，并通过金属化过孔43相互耦合，能够缩小振子尺寸，又能调节电性能和辐射性能。所述金属化过孔43可以有多个。在本实施例中，振子天线具有4个振子臂40，每个振子臂40上有6个金属化过孔43，6个金属化过孔43阵列排布。每个振子臂40相对于振子天线的中轴线AA’对称。

支撑结构30的材料可以是印刷电路板的基底材料，振子臂40可以是采用印刷电路板的形成工艺形成在支撑结构30上。具体地，振子臂40可以是以电镀的工艺形成在支撑结构30上。

所述振子臂40在凹槽23的底部与接地导电层21焊接，以使得所述振子臂40和所述接地导电层21电连接。

所述第一导电图案41的第一部分411沿垂直方向延伸至所述支撑板底部，所述第一导电图案41的第二部分412沿水平方向延伸并与所述第一部分411的端部连通，所述第一部分411和所述第二部分412在延伸方向上的长度之和等于四分之一工作波长。第一部分411和第二部分412组成近似倒置的L型。所述第二导电图案42形成为矩形。将振子臂40的第一导电图案41形成为L型，使得第一导电图案41在水平和垂直两个方向延伸，提高空间利用率，可以减小支撑板的高度尺寸。进而能够减小振子天线的重量，并节约原材料，能够降低振子天线的成本。

其中，第一导电图案41和功分板20的接地导电层21直接电连接馈电。与现有的采用同轴线在振子臂40和功分板20馈电的方式相比，本实施例通过印刷电路板的方式直接馈电，不需要焊接同轴线，组装方便，能够确保振子天线的可靠性，并降低振子天线的安装成本。

在一种可选的实现方式中，如图8和图9所示，本实用新型实施例的振子天线还包括：巴伦50和同轴馈电线60。

巴伦50采用印刷电路板工艺形成在所述支撑板上，用于平衡阻抗。具体地，巴伦50设置在所述支撑板的第二面，所述巴伦50的长度等于四分之一工作波长。所述巴伦50包括相互平行的第一子图案51和第二子图案52，以及连接所述第一子图案51和第二子图案52顶端的第三子图案53。其中，第一子图案51和第二子图案52基本平行于中轴线AA’，且第一子图案51和第二子图案52到中轴线AA’的距离基本相同。第一支撑板31和第二支撑板32上的巴伦50的位置不同，第一支撑板31上的巴伦50的位置高于第二支撑板32上的巴伦50的位置。

同轴馈电线60的内导体61与所述巴伦50电连接，所述同轴馈电线60的外导体62与所述第一导电图案41电连接。

在本实施例中，引向片10和功分板20均采用印刷电路板的工艺形成，巴伦50和振子臂40也采用印刷电路板的工艺形成在支撑结构30上。这种形成工艺成型效率高。同时，便于组装，相比于压铸振子天线，本实用新型实施例的振子天线的焊接点大大减少。由此，能够提高组装的效率，降低振子天线的成本。同时，印刷电路板的材料具有成本低和重量轻等优点，能够减轻振子天线的重量，降低原材料成本。

在本实施例中，频率带宽为2.5Ghz-4.2Ghz，为超宽带振子，适用范围广。本实用新型实施例的振子天线的3dB波束宽度收敛在69±3°。图10是本实用新型实施例的振子天线的电压驻波比的示意图。如图10所示，本实施例中的振子天线的电压驻波比在1.4以下。图11是本实用新型实施例的振子天线的隔离度的示意图。如图11所示，本实施例中的振子天线的隔离度在-28dB以下。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，对于本领域技术人员而言，本实用新型可以有各种改动和变化。凡在本实用新型的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种振子天线，其特征在于，所述振子天线包括：

引向片(10)，具有引向图案(11)；

功分板(20)，与所述引向片(10)平行设置，包括接地导电层(21)；

支撑结构(30)，设置在所述引向片(10)和所述功分板(20)之间，包括垂直交叉的两个支撑板，所述支撑板垂直于所述功分板(20)；以及

多个振子臂(40)，设置在所述支撑结构(30)上，与所述功分板(20)的接地导电层(21)电连接；

其中，所述振子臂(40)包括设置在所述支撑板第一面的第一导电图案(41)和设置在所述支撑板第二面的第二导电图案(42)，所述第一面和所述第二面相对。

2.根据权利要求1所述的振子天线，其特征在于，所述第一导电图案(41)和所述第二导电图案(42)通过金属化过孔(43)相互耦合。

3.根据权利要求2所述的振子天线，其特征在于，所述第一导电图案(41)的第一部分沿垂直方向延伸至所述支撑板底部，所述第一导电图案(41)的第二部分沿水平方向延伸并与所述第一部分的端部连通，所述第一部分和所述第二部分在延伸方向上的长度之和等于四分之一工作波长。

4.根据权利要求2所述的振子天线，其特征在于，所述第二导电图案(42)形成为矩形。

5.根据权利要求3所述的振子天线，其特征在于，所述振子天线还包括：

巴伦(50)，采用印刷电路板工艺形成在所述支撑板上，用于平衡阻抗；以及

同轴馈电线，所述同轴馈电线的内导体与所述巴伦(50)电连接，所述同轴馈电线的外导体与所述第一导电图案(41)电连接。

6.根据权利要求5所述的振子天线，其特征在于，所述巴伦(50)设置在所述支撑板的第二面，所述巴伦(50)的长度等于四分之一工作波长。

7.根据权利要求6所述的振子天线，其特征在于，所述巴伦(50)包括相互平行的第一子图案(51)和第二子图案(52)，以及连接所述第一子图案(51)和第二子图案(52)顶端的第三子图案(53)。

8.根据权利要求1所述的振子天线，其特征在于，所述引向片(10)包括基底(12)，引向图案(11)采用印刷电路板工艺形成在所述基底(12)上；

所述基底(12)为边长等于四分之一工作波长的具有倒角的正方形，所述引向图案(11)具有从所述基底(12)的中心向所述基底(12)的四边延伸的缝隙，以及由所述缝隙隔离的中心对称的四个子图案(111)。

9.根据权利要求8所述的振子天线，其特征在于，所述子图案(111)是以所述正方形的对角线为对称轴的轴对称图形。

10.根据权利要求8所述的振子天线，其特征在于，两个所述支撑板分别设置在所述引向片(10)的对角线的下方。

11.根据权利要求1所述的振子天线，其特征在于，所述接地导电层(21)设置在所述功分板(20)的底部，且包括用于容纳所述支撑板底端穿过的凹槽(23)；

在所述凹槽(23)的底部，所述振子臂(40)与所述接地导电层(21)焊接，以使得所述振子臂(40)和所述接地导电层(21)电连接。