CN212695310U - 塑料振子单元及天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了塑料振子单元及天线，涉及天线零部件技术领域，为解决现有技术中，振子具有成本高、安装不便、无法满足5G频段的技术问题，本实用新型的技术方案如下：包括：塑料基板和塑料振子，塑料基板和塑料振子通过塑料加工方式一体成型，多个塑料振子呈阵列状均匀分布于塑料基板上，每个塑料振子的上表面设置第一铜质微带电路，且所述第一铜质微带电路形成四边呈连续状的第一矩形开窗；每个所述塑料振子的下表面设置第二铜质微带电路，且所述第二铜质微带电路形成四边呈分段状的第二矩形开窗。本实用新型中的塑料振子单元，在辐射方向上具有高前后比，高交叉极化比，高隔离和超宽带的效果，可满足5G通信技术的性能要求。

Description

塑料振子单元及天线

技术领域

本实用新型涉及天线零部件技术领域，特别涉及塑料振子。

背景技术

天线振子是天线上的元器件，具有导向和放大电磁波的作用，是天线的关键部件之一；同时天线振子的几何尺寸和接收或发射电磁波波长相对应才能达到最大的辐射和接收效果。传统天线振子主要采用金属材料制作，而在5G通信时代，天线的结构会发生较大的变化。一方面是5G天线单扇面振子数量达到64个、128个、甚至256个，采用金属材料制作振子会导致重量大幅增加，从而导致成本高、不便于安装等问题；另一方面，5G工作频率越来越高，波长越来越短，对振子的尺寸精度要求越来越高，而采用金属材料制作的振子尺寸精度已无法满足5G天线的要求，从而影响天线的增益、方向图、波束指向、极化特性等电性能。

综上可知，传统的振子具有成本高、安装不便、无法满足5G频段的技术问题。

实用新型内容

为解决现有技术中，传统的振子具有成本高、安装不便、无法满足5G频段的技术问题，本实用新型的技术方案如下：

第一方面，本实用新型提供了一种塑料振子单元，包括塑料基板和塑料振子，其中，所述塑料基板和所述塑料振子通过塑料加工方式一体成型，多个所述塑料振子呈阵列状均匀分布于所述塑料基板上，每个所述塑料振子的上表面设置第一铜质微带电路，且所述第一铜质微带电路形成四边呈连续状的第一矩形开窗；每个所述塑料振子的下表面设置第二铜质微带电路，且所述第二铜质微带电路形成四边呈分段状的第二矩形开窗。

本实用新型中的塑料振子单元，通过空间上下分布的耦合馈电的方式，从而能够节省铜质微带电路的制作量进而大大降低了该振子的生产成本，并且塑料振子的上下表面均采用矩形开窗的方式，能够更好的缩小辐射面口径，制作的塑料振子单元在辐射方向上具有高前后比，高交叉极化比，高隔离和超宽带的效果。塑料材料不仅密度低，而且易于成型，采用塑料材料直接注塑成型后，再进行金属化处理，得到的塑料振子不仅重量轻、而且尺寸精度高，可满足5G通信技术中对天线振子性能的要求。

其中，前后比是指主瓣的最大辐射方向(规定为0°)的功率通量密度与相反方向附近(规定为180°±20°范围内)的最大功率通量密度之比值，它表明了天线对后瓣抑制的好坏，前后比越大，天线的后向辐射(或接收)越小；交叉极化比用于描述±45°极化或其他正交极化方式天线的极化纯度，具体定义为主极化分量与交叉极化分量的比，交叉极化比越大，说明从天线能够获得的信号正交性越强，两路信号之间的相关性越小，极化效果越好，因此天线的交叉极化比是评价基站天线优劣的重要指标；天线隔离度是指一个天线发射信号，通过另一个天线接收的信号与该发射天线信号的比值，隔离度就是为了尽量减少各种干扰对接收机的影响所采取的抑制干扰措施，通常有几种措施，最重要的就是增加空间隔离度，增加空间的距离或者避免方向上和干扰源面对面，再次就是在发射端增加滤波器或者在接收端干扰来的方向上加金属隔离网做屏蔽。

在一种可能的设计中，所述第一矩形开窗内通过所述第一铜质微带电路形成有交叉结构；所述第二矩形开窗内通过所述第二铜质微带电路形成有交叉结构。该结构能够更好的缩小辐射面口径。

在一种可能的设计中，所述塑料振子的下表面所在的凹槽内布置有与第二铜质微带电路尺寸相适应的筋板。

其中，所述筋板为了提高塑料振子凹槽内的强度，同时为所述第二铜质微带电路提供附着基体。

可选地，筋板轮廓形状为箭头式的图形，在箭头式的筋板上附着所述第二铜质微带电路，能够使天线更好的提高极化特性，提高隔离度和交叉极化比。

在一种可能的设计中，所述塑料基板还设置第三铜质微带电路，所述第三铜质微带电路形成功分网络。

可选地，所述第三铜质微带电路形成一分三的功分网络，还可以是一分二功分网络、一分四功分网络、一分五功分网络等。

在一种可能的设计中，所述第一铜质微带电路、第二铜质微带电路和第三铜质微带电路通过铜化过孔连接。

其中，过孔也称金属化孔，在双面板和多层板中，为连通各层之间的印制导线，在各层需要连通的导线的交汇处钻上一个公共孔，即过孔，过孔的孔壁圆柱面上用化学沉积的方法镀上一层金属，用以连通中间各层需要连通的电路，而过孔的上下两面做成圆形焊盘形状。

可选地，过孔不仅可以是通孔，还可以是掩埋式。所谓通孔式过孔是指穿通所有敷铜层的过孔；掩埋式过孔则仅穿通中间几个敷铜层面，仿佛被其它敷铜层掩埋起来

在一种可能的设计中，所述塑料基板的两侧具有翻边，所述翻边的外侧具有镀铜层。该部分能够更好的提高天线的辐射±60°交叉极化比和隔离度。

在一种可能的设计中，所述塑料基板的下表面具有镀铜层。所述塑料基板的下表面的镀铜部分与天线反射板接触，更大可能性的保证了天线接地良好。

在一种可能的设计中，所述塑料基板和所述塑料振子一体注塑成型；所述塑料基板还嵌件注塑有铜针件。

其中，嵌件注塑是将金属嵌件预先固定在模具中适当的位置，然后再注入塑料成型，开模后嵌件被冷却固化的塑料包紧埋在制品内得到带有如螺纹环、电极等嵌件的制品的方法。

优选地，在铜针件要求包埋的部位有适当的结构和厚度，模具内固定铜针件的部位可以迅速可靠地定位并防止塑料流入固定孔内；铜针件也需经过特殊设计，比如在被包埋部位进行滚花、切槽、扭弯等加工，保证其在塑料内部固定的可靠性。

在一种可能的设计中，所述塑料基板和所述塑料振子的材质为聚苯硫醚、液晶聚合物或聚醚酰亚胺。采用耐高温可电镀的工程塑料作为原料进行注塑成型，使产品能够提供高介电常数稳定性、低热膨胀系数、低吸水率和高机械强度，同时能够更好的保证制造的天线产品满足低成本、低重量的要求。

可选地，所述塑料基板和所述塑料振子采用的工程塑料详解如下：

聚苯硫醚(PPS)是一种综合性能优异的特种工程塑料，具有优良的耐高温、耐腐蚀、耐辐射、阻燃、均衡的物理机械性能和极好的尺寸稳定性以及优良的电性能等特点，被广泛用作结构性高分子材料，通过填充、改性后广泛用作特种工程塑料。同时，还可制成各种功能性的薄膜、涂层和复合材料，在电子电器、航空航天、汽车运输等领域获得成功应用。

液晶聚合物(LCP)具有一系列优异的性能，如高强度、高模量、突出的耐热性、极小的线膨胀系数、优良的耐燃性、电绝缘性、耐化学腐蚀性、耐气候老化和能透微波，以及优异的成型加工性能等。被用于电子、电气、光导纤维、汽车及宇航等领域。可制成薄膜，用于软质印刷线路、食品包装等。

聚醚酰亚胺(PEI)是无定形聚醚酰亚胺所制造的超级工程塑料，具有最佳之耐高温及尺寸稳定性，以及抗化学性、阻燃、电气性、高强度、高刚性等，广泛应用耐高温端子，IC底座、照明设备、软性线路板、液体输送设备、飞机内部零件、医疗设备和家用电器等。

在一种可能的设计中，所述镀铜层、第一铜质微带电路、第二铜质微带电路和第三铜质微带电路通过镭雕和/或电镀方式加工后附着于所述塑料基板或所述塑料振子表面。

其中，镭雕又名激光雕刻加工，是利用数控技术为基础，激光为加工媒介，加工材料在激光雕刻照射下瞬间的熔化和气化的物理变性，能使激光雕刻达到加工的目的；电镀是利用电解作用使金属或其它材料制件的表面附着一层金属膜的工艺，进而使被附着的基材能够提高自身的抗氧化性、耐磨性、导电性、反光性、抗腐蚀性及增进美观等作用。

可选地，在对所述塑料基板或所述塑料振子进行镀铜前，对其表面进行粗化处理，采用机械粗化和化学粗化组合形式对表面粗化处理，在表面形成圆滑凹坑，并形成微沟和微孔，表面活性提高，从而提高塑料基板或塑料振子与镀层的结合度。具体的机械粗化为喷砂，喷砂材料可以是80目、120目的白刚玉、棕刚玉等。化学粗化选用氢氟酸酸蚀。

第二方面，本实用新型还提供了天线，包括反射板以及与所述反射板连接的所述塑料振子单元。本实用新型中的天线所采用的振子由塑料注塑后经过电镀、镭雕等加工工艺而成型，塑料的特性决定了该振子在一定程度上能够实现高精度、高性能的特性，并且由于该振子在人工成本和物料成本方面的优势，能够降低整体天线的成本，并能够满足移动5G频段。

附图说明

图1是本实用新型中，一种实施例提供的塑料振子单元的示意图；

图2是图1的后视图；

图3是本实用新型中，一种实施例提供的塑料振子的立体图；

图4是本实用新型中，一种实施例提供的塑料振子的背侧立体图；

图5是本实用新型中，一种实施例提供的天线的示意图。

附图标记：1、塑料基板；11、第三铜质微带电路；12、铜化过孔；13、翻边；14、铜针件；2、塑料振子；21、第一铜质微带电路；211、第一矩形开窗；22、第二铜质微带电路；221、第二矩形开窗；23、交叉结构；24、筋板；3、反射板。

具体实施方式

下面将结合附图，对本实用新型中的技术方案进行描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；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。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。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“侧”、“内”、“外”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于安装的方位或位置关系，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。

还需说明的是，本实用新型实施例中以同一附图标记表示同一组成部分或同一零部件，对于本实用新型实施例中相同的零部件，图中可能仅以其中一个零件或部件为例标注了附图标记，应理解的是，对于其他相同的零件或部件，附图标记同样适用。

以下，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”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

如图1-5所示，本实施例提供了一种塑料振子单元，包括塑料基板1和塑料振子2，其中，塑料基板1和塑料振子2通过塑料加工方式一体成型，多个塑料振子2呈阵列状均匀分布于塑料基板1上，每个塑料振子2的上表面设置第一铜质微带电路21，且第一铜质微带电路21形成四边呈连续状的第一矩形开窗211；每个塑料振子2的下表面设置第二铜质微带电路22，且第二铜质微带电路22形成四边呈分段状的第二矩形开窗221，如图4所示，第二铜质微带电路22形成的第二矩形开窗221，四边呈非连续结构，具有断槽。

本实施例中的塑料振子单元，通过空间上下分布的耦合馈电的方式，从而能够节省铜质微带电路的制作量进而大大降低了该振子的生产成本，并且塑料振子2的上下表面均采用矩形开窗的方式，能够更好的缩小辐射面口径，制作的塑料振子单元在辐射方向上具有高前后比，高交叉极化比，高隔离和超宽带的效果。塑料材料不仅密度低，而且易于成型，采用塑料材料直接注塑成型后，再进行金属化处理，得到的塑料振子2不仅重量轻、而且尺寸精度高，可满足5G通信技术中对天线振子性能的要求。

其中，前后比是指主瓣的最大辐射方向(规定为0°)的功率通量密度与相反方向附近(规定为180°±20°范围内)的最大功率通量密度之比值，它表明了天线对后瓣抑制的好坏，前后比越大，天线的后向辐射(或接收)越小；交叉极化比用于描述±45°极化或其他正交极化方式天线的极化纯度，具体定义为主极化分量与交叉极化分量的比，交叉极化比越大，说明从天线能够获得的信号正交性越强，两路信号之间的相关性越小，极化效果越好，因此天线的交叉极化比是评价基站天线优劣的重要指标；天线隔离度是指一个天线发射信号，通过另一个天线接收的信号与该发射天线信号的比值，隔离度就是为了尽量减少各种干扰对接收机的影响所采取的抑制干扰措施，通常有几种措施，最重要的就是增加空间隔离度，增加空间的距离或者避免方向上和干扰源面对面，再次就是在发射端增加滤波器或者在接收端干扰来的方向上加金属隔离网做屏蔽。

在另一种实施例中，第一矩形开窗211内通过第一铜质微带电路21形成有交叉结构23；第二矩形开窗221内通过第二铜质微带电路22形成有交叉结构23。该结构能够更好的缩小辐射面口径。

在另一种实施例中，塑料振子2的下表面所在的凹槽内布置有与第二铜质微带电路22尺寸相适应的筋板24。

其中，筋板24为了提高塑料振子2凹槽内的强度，同时为第二铜质微带电路22提供附着基体。

如图4所示，筋板24轮廓形状为箭头式的图形，在箭头式的筋板24上附着第二铜质微带电路22，能够使天线更好的提高极化特性，提高隔离度和交叉极化比。

在另一种实施例中，塑料基板1还设置第三铜质微带电路11，第三铜质微带电路11形成功分网络。

可选地，第三铜质微带电路11形成一分三的功分网络，还可以是一分二功分网络、一分四功分网络、一分五功分网络等。

在另一种实施例中，第一铜质微带电路21、第二铜质微带电路22和第三铜质微带电路11通过铜化过孔12连接。

其中，过孔也称金属化孔，在双面板和多层板中，为连通各层之间的印制导线，在各层需要连通的导线的交汇处钻上一个公共孔，即过孔，过孔的孔壁圆柱面上用化学沉积的方法镀上一层金属，用以连通中间各层需要连通的电路，而过孔的上下两面做成圆形焊盘形状。

可选地，过孔不仅可以是通孔，还可以是掩埋式。所谓通孔式过孔是指穿通所有敷铜层的过孔；掩埋式过孔则仅穿通中间几个敷铜层面，仿佛被其它敷铜层掩埋起来

在另一种实施例中，塑料基板1的两侧具有翻边13，翻边13的外侧具有镀铜层。该部分能够更好的提高天线的辐射±60°交叉极化比和隔离度。

在另一种实施例中，塑料基板1的下表面具有镀铜层。塑料基板1的下表面的镀铜部分与天线反射板3接触，更大可能性的保证了天线接地良好。

在另一种实施例中，塑料基板1和塑料振子2一体注塑成型；塑料基板1还嵌件注塑有铜针件14。

其中，嵌件注塑是将金属嵌件预先固定在模具中适当的位置，然后再注入塑料成型，开模后嵌件被冷却固化的塑料包紧埋在制品内得到带有如螺纹环、电极等嵌件的制品的方法。

优选地，在铜针件14要求包埋的部位有适当的结构和厚度，模具内固定铜针件14的部位可以迅速可靠地定位并防止塑料流入固定孔内；铜针件14也需经过特殊设计，比如在被包埋部位进行滚花、切槽、扭弯等加工，保证其在塑料内部固定的可靠性。

在另一种实施例中，塑料基板1和塑料振子2的材质为聚苯硫醚、液晶聚合物或聚醚酰亚胺。采用耐高温可电镀的工程塑料作为原料进行注塑成型，使产品能够提供高介电常数稳定性、低热膨胀系数、低吸水率和高机械强度，同时能够更好的保证制造的天线产品满足低成本、低重量的要求。

优选地，塑料基板1和塑料振子2采用的工程塑料为聚苯硫醚(PPS)，是一种综合性能优异的特种工程塑料，具有优良的耐高温、耐腐蚀、耐辐射、阻燃、均衡的物理机械性能和极好的尺寸稳定性以及优良的电性能等特点，被广泛用作结构性高分子材料，通过填充、改性后广泛用作特种工程塑料。同时，还可制成各种功能性的薄膜、涂层和复合材料，在电子电器、航空航天、汽车运输等领域获得成功应用。

在另一种实施例中，镀铜层、第一铜质微带电路21、第二铜质微带电路22和第三铜质微带电路11通过镭雕和/或电镀方式加工后附着于塑料基板1或塑料振子2表面。

其中，镭雕又名激光雕刻加工，是利用数控技术为基础，激光为加工媒介，加工材料在激光雕刻照射下瞬间的熔化和气化的物理变性，能使激光雕刻达到加工的目的；电镀是利用电解作用使金属或其它材料制件的表面附着一层金属膜的工艺，进而使被附着的基材能够提高自身的抗氧化性、耐磨性、导电性、反光性、抗腐蚀性及增进美观等作用。

优选地，在对塑料基板1或塑料振子2进行镀铜前，对其表面进行粗化处理，采用机械粗化和化学粗化组合形式对表面粗化处理，在表面形成圆滑凹坑，并形成微沟和微孔，表面活性提高，从而提高塑料基板1或塑料振子2与镀层的结合度。具体的机械粗化为喷砂，喷砂材料可以是80目、120目的白刚玉、棕刚玉等。化学粗化选用氢氟酸酸蚀。

本实施例还提供了天线，包括反射板3以及与反射板3连接的塑料振子单元。本实施例中的天线所采用的振子由塑料注塑后经过电镀、镭雕等加工工艺而成型，塑料的特性决定了该振子在一定程度上能够实现高精度、高性能的特性，并且由于该振子在人工成本和物料成本方面的优势，能够降低整体天线的成本，并能够满足移动5G频段。

优选地，塑料振子单元由水平排列的6个塑料振子2组成，天线包括有16个塑料振子2，16个塑料振子2分为8组竖直排列，每组包括水平排列的2个塑料振子单元。本实用新型主要设计是在轴向方向上进行组合，为实现塑料振子2的装配简单、快速，将塑料振子2做成1拖6的方式，整机天线采用16组塑料模块进行装配，在一定程度上降低了天线的人工成本。

需要说明的是，本实用新型天线所包含的塑料振子单元的数量并不受限制。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种塑料振子单元，其特征在于，包括：

塑料基板(1)；

塑料振子(2)，多个所述塑料振子(2)设置于所述塑料基板(1)上，每个所述塑料振子(2)的上表面设置第一铜质微带电路(21)，且所述第一铜质微带电路(21)形成四边呈连续状的第一矩形开窗(211)；每个所述塑料振子(2)的下表面设置第二铜质微带电路(22)，且所述第二铜质微带电路(22)形成四边呈分段状的第二矩形开窗(221)。

2.根据权利要求1所述的塑料振子单元，其特征在于，所述第一矩形开窗(211)内通过所述第一铜质微带电路(21)形成有交叉结构(23)；所述第二矩形开窗(221)内通过所述第二铜质微带电路(22)形成有交叉结构(23)。

3.根据权利要求2所述的塑料振子单元，其特征在于，所述塑料振子(2)的下表面所在的凹槽内布置有与第二铜质微带电路(22)尺寸相适应的筋板(24)。

4.根据权利要求3所述的塑料振子单元，其特征在于，所述塑料基板(1)还设置第三铜质微带电路(11)，所述第三铜质微带电路(11)形成功分网络。

5.根据权利要求4所述的塑料振子单元，其特征在于，所述第一铜质微带电路(21)、第二铜质微带电路(22)和第三铜质微带电路(11)通过铜化过孔(12)连接。

6.根据权利要求5所述的塑料振子单元，其特征在于，所述塑料基板(1)的两侧具有翻边(13)，所述翻边(13)的外侧具有镀铜层；所述塑料基板(1)的下表面具有镀铜层。

7.根据权利要求6所述的塑料振子单元，其特征在于，所述塑料基板(1)和所述塑料振子(2)一体注塑成型；所述塑料基板(1)还嵌件注塑有铜针件(14)。

8.根据权利要求7所述的塑料振子单元，其特征在于，所述塑料基板(1)和所述塑料振子(2)的材质为聚苯硫醚、液晶聚合物或聚醚酰亚胺。

9.根据权利要求8所述的塑料振子单元，其特征在于，所述镀铜层、第一铜质微带电路(21)、第二铜质微带电路(22)和第三铜质微带电路(11)通过镭雕和/或电镀方式加工后附着于所述塑料基板(1)或所述塑料振子(2)表面。

10.天线，其特征在于，包括反射板(3)以及与所述反射板(3)连接的权利要求1-9中任一项所述的塑料振子单元。

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