CN213753054U - 天线振子单元 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种天线振子单元，包括辐射件和巴伦支撑。所述辐射件固定于所述巴伦支撑上，所述辐射件包括沿所述巴伦支撑周向分布的多个低频振子臂。每个所述低频振子臂包括相互连接的两个辐射段和将两个所述辐射段衔接成封闭回路的连接段，两个所述辐射段基本垂直。本实用新型提供的天线振子单元能避免和相邻的高频振子信号互耦，并能提高辐射电磁信号能力。

Description

天线振子单元

技术领域

本实用新型涉及通信技术领域，尤其涉及一种天线振子单元。

背景技术

于现有技术中，多频天线阵列具有交错排列的多个低频天线振子单元和多个高频天线振子单元。通常而言，低频天线振子单元和高频天线振子单元的振子臂在金属反射板上均呈正负45度放置，即低频天线振子单元和高频天线振子单元的振子臂平行设置，因低频振子的振子臂长度较长，容易对下方的高频振子形成遮挡，增加高低频段之间的互耦，不利于电磁波的辐射。

实用新型内容

本实用新型提供一种天线振子单元，解决现有技术中低频振子单元对高频振子形成遮挡，造成信号互耦的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种天线振子单元，包括辐射件和巴伦支撑，辐射件固定于巴伦支撑上，辐射件包括沿巴伦支撑周向分布的多个低频振子臂，每个低频振子臂包括相互连接的两个辐射段和将两个辐射段衔接成封闭回路的连接段，两个所述辐射段基本垂直。

上述天线振子单元主要对低频振子臂的结构进行改进，将低频振子臂设计成包括两个辐射段和连接段构成的三角形结构，这种设计可以减少传统的斜向低频振子臂(例如负45度)对高频振子的遮挡，从而在有限的设计空间内，避免高低频段之间的互耦。

此外，两个辐射段基本垂直。并和巴伦支撑共同配合，合成极化实现正负45度的极化方向。

再者，连接段可以消除末端残余电流，优化极化的纯度，提高异极化隔离度，并可有效收敛波束宽度；另通过辐射段和连接段的衔接形成封闭回路，扩展了低频振子臂的涵盖面积，进而强化低频振子臂的结构强度。

进一步的，所述连接段包括分别连接相应的所述低频振子臂的两个所述辐射段的两个第一连接部和连接在两个所述第一连接部之间的第二连接部，两个所述第一连接部和所述第二连接部之间形成用于避开高频振子的避位口。

进一步的，所述第一连接部包括平行于相邻的所述低频振子臂的所述辐射段的第一连接线，每个所述第一连接部还包括连接且垂直于相邻的所述辐射段的第二连接线。

进一步的，每个所述第一连接部还包括第一加载块，连接在相应的所述第二连接线和相应的所述辐射段之间。

进一步的，所述第二连接部包括连接在两个所述第一连接部之间的第二加载块。

进一步的，所述第二加载块的延长线与其相邻的两个所述辐射段之间的夹角为35至55度之间。

进一步的，所述第二加载块的延长线分别与其相邻的两个所述辐射段相交形成两个交点，每个所述交点至多个所述低频振子臂围绕成的中心的距离在25至40毫米之间。

进一步的，所述低频振子臂的数量为四个，两个相邻的所述低频振子臂的两个相邻的所述辐射段彼此平行。

进一步的，每个所述低频振子臂还包括多个加载块。

进一步的，每个所述低频振子臂还包括连接于两个所述辐射段之间的块状馈入部。

进一步的，所述辐射件还包括基板，所述多个低频振子臂设置在所述基板上。

进一步的，每个所述低频振子臂上设有与所述巴伦支撑配合的安装槽。

进一步的，所述巴伦支撑包括交叉接合的两个巴伦板，每个所述巴伦板具有第一表面、相对于所述第一表面的第二表面、位于所述第一表面的馈电线路和位于所述第二表面的巴伦线路。

进一步的，所述馈电线路包括交替连接的多个块状部和多个蜿蜒部。

进一步的，所述巴伦线路包括分置在另一所述巴伦板的两侧的二个长形巴伦块。

进一步的，所述天线振子单元还包括固定于所述巴伦支撑的馈电板。

以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述，但不作为对本实用新型的限定。

附图说明

图1是本实用新型第一实施例的天线振子单元的立体图；

图2是本实用新型第一实施例的天线振子单元的分解图；

图3A是本实用新型第一实施例的辐射件的俯视图；

图3B是本实用新型第一实施例的辐射件的仰视图；

图4A是本实用新型第一实施例的一个巴伦板的俯视图；

图4B是本实用新型第一实施例的一个巴伦板的仰视图；

图5A是本实用新型第一实施例的另一个巴伦板的俯视图；

图5B是本实用新型第一实施例的另一个巴伦板的仰视图；

图6是本实用新型第一实施例的馈电板的俯视图；

图7是本实用新型第一实施例的天线振子单元的另一立体图；

图8是本实用新型第一实施例的天线振子单元的水平面方向图；

图9是本实用新型第一实施例的天线振子单元的驻波比图；

图10是本实用新型第一实施例的天线振子单元的异极化隔离图；

图11是本实用新型第二实施例的天线振子单元的俯视图；

图12是本实用新型第二实施例的高频振子水平面方向图；

图13是现有技术的天线振子单元的俯视图；

图14是现有技术的高频振子水平面方向图。

附图标记

1:辐射件

11、11a～11d、11’:低频振子臂

112:辐射段

114:连接段

341:第一连接部

3411:第一连接线

3412:第二连接线

3413:第一加载块

342:第二连接部

3424:第二加载块

116:块状馈入部

117:安装槽

118:镂空区

12:基板

13:避位口

2:巴伦支撑

21、21a、21b:巴伦板

211:第一表面

212:第二表面

213:馈电线路

2131:块状部

2132:蜿蜒部

2133:馈入段

214:巴伦线路

2141:长形巴伦块

216:槽口

217:馈电端口

218:接地端口

3、3’:天线振子单元

4:馈电板

41:馈电信号线

43:固定槽

5、5’:高频振子

6:导电体

θ:角度

a、b:距离

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的结构原理和工作原理作具体的描述：

参照图1和图2，是本实用新型第一实施例的天线振子单元3的立体图和分解图。天线振子单元3包括辐射件1和巴伦支撑2。辐射件1固定于巴伦支撑2上。辐射件1包括沿巴伦支撑2周向分布的多个低频振子臂11。在本实施例中，低频振子臂11的数量是以四个为例，但本实用新型不以此为限。巴伦支撑2具有馈电线路213和巴伦线路214。馈电线路213电连接辐射件1，以对辐射件1馈电。巴伦线路214提供平衡馈电的功能。

在一实施例中，天线振子单元3还包括馈电板4。辐射件1和馈电板4分别固定在巴伦支撑2的两端。馈电板4具有至少一馈电信号线41(于此以两条为例)。馈电信号线41电连接馈电线路213。

在一些实施例中，天线振子单元3可通过其他方式馈电(例如通过同轴线缆)，而不具有馈电板4。

参照图3A和图3B，是本实用新型第一实施例的辐射件1的俯视图和仰视图。在本实施例中，辐射件1是由印刷电路板实现，因此辐射件1还包括供设置低频振子臂11的基板12。基板12的两面上分别具有如图3A和图3B所示的四个低频振子臂11构成的导电图案。两者的差异在于，图3A所示的导电图案连接安装槽117，图3B所示的导电图案并没有连接安装槽117而保有间隙。此两面的导电图案经由若干过孔电连接(为了图式清晰，于此并未绘示)，以形成能够传导激励电流的四个低频振子臂11。在一些实施例中，也可以仅在印刷电路板的其中一面布设如图3A所示的导电图案，而无需于另一面布设如图3B所示的导电图案。当然可以理解，辐射件1也可以不增设基板12。

如图3A和图3B所示，四个低频振子臂11两两正交以形成两对正交的辐射组合。也就是说，两个相对的低频振子臂11(如低频振子臂11a、11c)形成一对辐射组合；另两个相对的低频振子臂11(如低频振子臂11b、11d)形成另一对辐射组合。四个低频振子臂11形状相同，依据四个低频振子臂11围绕成的中心成点对称。其中一对辐射组合接收第一极化方向的激励电流(后称「第一激励电流」)，另一对辐射组合接收第二极化方向的激励电流(后称「第二激励电流」)，第一极化方向和第二极化方向正交。在本实施例中，第一极化方向和第二极化方向分别为正负45度。第一激励电流和第二激励电流的信号等幅同相。

如图3A和图3B所示，每个低频振子臂11包括两个辐射段112、一个连接段114和一个块状馈入部116。两个辐射段112相互连接且基本垂直，其中，基本垂直是指两个辐射段112基本呈90度的位置关系，也就是说，两个辐射段112的夹角包括但不限于90度。块状馈入部116连接于两个辐射段112，也就是说，两个辐射段112一端连接块状馈入部116并沿两侧延伸。具体地，两个辐射段112分别沿相邻两侧的低频振子臂11外缘延伸。例如，低频振子臂11b的一个辐射段112沿低频振子臂11a的外侧延伸而紧邻低频振子臂11a的一个辐射段112；低频振子臂11b的另一个辐射段112沿低频振子臂11c的外侧延伸而紧邻低频振子臂11c的一个辐射段112。也就是说，两个相邻的低频振子臂11的两个相邻的辐射段112彼此平行。每个低频振子臂11的两个辐射段112的延伸方向是分别为垂直方向和水平方向，借以和巴伦支撑2共同作用，合成极化实现正负45度的极化方向。

如图3A和图3B所示，连接段114连接于两个辐射段112的末端，以将两个辐射段112衔接成封闭回路。藉此，可消除末端残余电流，优化极化的纯度。此外，由于连接段114增加了电流路径长度，可以有效限制波束宽度。另一方面，通过连接段114扩展了基板12的面积，可强化低频振子臂11结构强度。基板12可开设有一个或多个镂空区118，位于两个辐射段112和连接段114所形成的封闭回路的内部，以减轻板体重量，强化天线振子单元3的稳固性。在本实施例中，每个低频振子臂11所涵盖的区域内具有两个镂空区118。

如图3A和图3B所示，连接段114包括两个第一连接部341和第二连接部342。两个第一连接部341分别连接其中一个辐射段112的末端。第二连接部342连接在两个第一连接部341之间。两个第一连接部341和第二连接部342之间形成避位口13。藉此，当正负45度方向紧邻地设置有其他天线振子臂时，可避免与其重叠而造成信号干扰。具体地，每个第一连接部341包括第一连接线3411，第一连接线3411平行于其所相邻的辐射段112。也就是说，第一连接线3411的延伸方向平行于辐射段112的延伸方向。在本实施例中，两个第一连接线3411分别朝垂直方向和水平方向延伸。

如图3A和图3B所示，每个第一连接部341还包括连接且垂直于相邻的辐射段112的第二连接线3412。辐射段112通过第二连接线3412连接第一连接线3411。也就是说，位于相应的第一连接线3411和辐射段112之间。

如图3A和图3B所示，低频振子臂11还包括多个加载块。具体来说，每个第一连接部341还包括第一加载块3413，连接在相应的第二连接线3412和相应的辐射段112之间。第二连接部342则包括第二加载块3424，连接在两个第一连接部341的第一连接线3411之间。前述辐射段112、第一连接线3411和第二连接线3412是相较于加载块显著地细的走线，如此可以让其他天线振子单元的辐射能量耦合在此些走线之后能够被有效地消耗，而减少电磁互耦量。加载块交替连接在此些走线之间，可有效地改变低频振子臂11的阻抗，以提供良好的阻抗匹配特性。

如图3A所示，第二加载块3424的延长线与其相邻的两个辐射段112之间的夹角θ为35至55度之间。较佳地，夹角θ为45度，能使得整个低频振子结构更加对称，从而获得更加对称波瓣图，更好的交叉极化性能。

如图3A所示，第二加载块3424的延长线与其相邻的两个辐射段112相交形成两个交点，所述交点至低频振子臂11围绕成的中心的距离a、b在25至40毫米之间。藉此，第二加载块3424可尽可能的靠近低频振子臂11围绕成的中心，使得避位口13能尽可能的大，尽可能的减少信号干扰。

在本实施例中，连接基板12两面的导电图案的若干过孔是分布在块状馈入部116和加载块(即第一加载块3413和第二加载块3424)。

参照图1和图2，巴伦支撑2包括两个交叉接合的巴伦板21(即巴伦板21a、21b)。巴伦板21是由印刷电路板实现。图4A及图4B是本实用新型第一实施例的一个巴伦板21(21a)的俯视图和仰视图；图5A及图5B是本实用新型第一实施例的另一个巴伦板21(21b)的俯视图和仰视图。合并参照图1、图2、图4A及图5A。此两巴伦板21分别具有槽口216，通过槽口216来交叉接合，形成剖面为十字形的巴伦支撑2。巴伦板21具有第一表面211、相对于第一表面211的第二表面212、位于第一表面211的馈电线路213和位于第二表面212的巴伦线路214。馈电线路213包括交替连接的多个块状部2131和多个蜿蜒部2132，借以提供合适的阻抗匹配。蜿蜒部2132是由来回蜿蜒的走线实现。块状部2131的宽度较蜿蜒部2132的走线宽度宽。巴伦线路214包括二个分置在另一巴伦板21的两侧的长形巴伦块2141。如图2所示，巴伦板21b的两个长形巴伦块2141分置在巴伦板21a的两侧。

合并参照图1、图2、图3A、图4A及图5A。低频振子臂11的块状馈入部116具有安装槽117，可供巴伦板21上端的凸部穿过。馈电线路213还包括位于凸部的馈入段2133，使得馈入段2133穿过安装槽117后可与块状馈入部116电连接，进而将激励电流传送到同一辐射组合的两低频振子臂11。在一实施例中，馈入段2133和块状馈入部116是通过焊接方式电连接。在本实施例中，馈入段2133没有与块状部2131或蜿蜒部2132连接在一起，而是通过电性耦合的方式进行馈电。在一些实施例中，馈入段2133也可以是与块状部2131或蜿蜒部2132连接在一起，以直接连接的方式进行馈电。

如图4A和图5A所示，巴伦板21的第一表面211还设有馈电端口217和若干接地端口218。馈电端口217连接馈电线路213，使得馈电线路213可通过馈电端口217获得激励电流。合并参照图4A、图4B、图5A和图5B，接地端口218的位置和第二表面212上的长形巴伦块2141的位置相对应。接地端口218通过若干过孔电连接长形巴伦块2141，使得长形巴伦块2141可通过接地端口218获得接地信号。

参照图6，是本实用新型第一实施例的馈电板4的俯视图。馈电板4是由印刷电路板实现，具有与巴伦支撑2底端相应形状的固定槽43(于此为十字形)和两条馈电信号线41。在本实施例中，两条馈电信号线41是位于同一表面，但本实用新型并非以此为限。于此，两条馈电信号线41是位于邻近辐射件1的表面。两条馈电信号线41分别传递第一激励电流和第二激励电流。

合并参照图6和图7，图7是本实用新型第一实施例的天线振子单元3的另一立体图。天线振子单元3还包含两个导电体6，位于馈电板4的远离辐射件1的表面，并分别连接其中一条馈电信号线41。巴伦支撑2的两个巴伦板21的底端穿过固定槽43后，两个导电体6各自电连接其中一个巴伦板212的馈电端口217。在一实施例中，导电体6和馈电端口217是通过焊接方式电连接。

参阅图7，进一步地，每个巴伦板与上方的每个低频振子臂的辐射段夹角均为45度，这样可以更好地与低频振子臂配合，实现合成极化实现正负45度的极化方向。

参照图8，是本实用新型第一实施例的天线振子单元3的水平面方向图。可以看到，在698MHz～894MHz中取698MHz、747MHZ、796MHz、845MHZ、894MHz等五个典型频点来考查，波束宽度为64.7～73.2度，交叉极化为-19.2dB，前后比为-23.5dB。

参照图9，是本实用新型第一实施例的天线振子单元3的驻波比图。可以看到，在698MHz～894MHz频段内，驻波比在1.40以下。

参照图10，是本实用新型第一实施例的天线振子单元3的异极化隔离图。可以看到，在698MHz～894MHz频段内，隔离度在-24.1dB以下。

参照图11，是本实用新型第二实施例的天线振子单元3的俯视图。相较于第一实施例，第二实施例的天线振子单元3的外侧还设有高频振子5。在此，为四个高频振子5，设置在低频振子臂11周围。于此，四个高频振子5设置于天线振子单元3的四个低频振子臂11的正负45度方向。高频振子5与避位口3之间存在间隙。这样设置的好处是可以避免低频振子臂11对高频振子5的遮挡，从而在有限的设计空间内，避免高低频段之间的互耦。

可以理解，高频振子5也具有高频振子臂、巴伦支撑等必要部件，在此不再赘述。

参照图12，是本实用新型第二实施例的高频振子5水平面方向图。可以看到，3dB水平波束宽度(HBW)为57.1～66.2度，30度内前后比为-21.2dB，交叉极化鉴别率(XPD)在0度为-17.9dB，且曲线畸变小，可符合使用需求。

参照图13及图14，是现有技术的天线振子单元3’的俯视图和高频振子5’的水平面方向图。现有技术的天线振子单元的高频振子5’和低频振子臂11’均呈正负45度放置。如图14所示，3dB水平波束宽度为59.5～75.4度，30度内前后比为-21.8dB，交叉极化鉴别率在0度为-17.5dB，曲线畸变大，无法满足使用要求。对照图12和图14，可以看到本实用新型第二实施例的天线振子单元3相较于现有技术确实具有较佳的信号。

综上所述，本实用新型提供一种天线振子单元3，通过将低频振子臂11设计成包括两个辐射段112和连接段114构成的三角形结构，可以减少传统的斜向低频振子臂3’(例如负45度)对高频振子5的遮挡，从而在有限的设计空间内，避免高低频段之间的互耦。此外，两个辐射段112基本垂直。并和巴伦支撑2共同配合，合成极化实现正负45度的极化方向。再者，连接段114可以消除末端残余电流，优化极化的纯度，提高异极化隔离度，并可有效收敛波束宽度；另通过辐射段112和连接段114的衔接形成封闭回路，扩展了低频振子臂11的涵盖面积，进而强化低频振子臂11的结构强度。

当然，本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (16)

1.一种天线振子单元，其特征在于，包括辐射件和巴伦支撑，所述辐射件固定于所述巴伦支撑上，所述辐射件包括沿所述巴伦支撑周向分布的多个低频振子臂，每个所述低频振子臂包括相互连接的两个辐射段和将两个所述辐射段衔接成封闭回路的连接段，两个所述辐射段基本垂直。

2.根据权利要求1所述的天线振子单元，其特征在于，所述连接段包括分别连接相应的所述低频振子臂的两个所述辐射段的两个第一连接部和连接在两个所述第一连接部之间的第二连接部，两个所述第一连接部和所述第二连接部之间形成用于避开高频振子的避位口。

3.根据权利要求2所述的天线振子单元，其特征在于，所述第一连接部包括平行于相邻的所述低频振子臂的所述辐射段的第一连接线，每个所述第一连接部还包括连接且垂直于相邻的所述辐射段的第二连接线。

4.根据权利要求3所述的天线振子单元，其特征在于，每个所述第一连接部还包括第一加载块，连接在相应的所述第二连接线和相应的所述辐射段之间。

5.根据权利要求3所述的天线振子单元，其特征在于，所述第二连接部包括连接在两个所述第一连接部之间的第二加载块。

6.根据权利要求5所述的天线振子单元，其特征在于，所述第二加载块的延长线与其相邻的两个所述辐射段之间的夹角为35至55度之间。

7.根据权利要求5所述的天线振子单元，其特征在于，所述第二加载块的延长线分别与其相邻的两个所述辐射段相交形成两个交点，每个所述交点至多个所述低频振子臂围绕成的中心的距离在25至40毫米之间。

8.根据权利要求1所述的天线振子单元，其特征在于，所述低频振子臂的数量为四个，两个相邻的所述低频振子臂的两个相邻的所述辐射段彼此平行。

9.根据权利要求1所述的天线振子单元，其特征在于，每个所述低频振子臂还包括多个加载块。

10.根据权利要求1所述的天线振子单元，其特征在于，每个所述低频振子臂还包括连接于两个所述辐射段之间的块状馈入部。

11.根据权利要求1所述的天线振子单元，其特征在于，所述辐射件还包括基板，所述多个低频振子臂设置在所述基板上。

12.根据权利要求1所述的天线振子单元，其特征在于，每个所述低频振子臂上设有与所述巴伦支撑配合的安装槽。

13.根据权利要求1所述的天线振子单元，其特征在于，所述巴伦支撑包括交叉接合的两个巴伦板，每个所述巴伦板具有第一表面、相对于所述第一表面的第二表面、位于所述第一表面的馈电线路和位于所述第二表面的巴伦线路。

14.根据权利要求13所述的天线振子单元，其特征在于，所述馈电线路包括交替连接的多个块状部和多个蜿蜒部。

15.根据权利要求13所述的天线振子单元，其特征在于，所述巴伦线路包括分置在另一所述巴伦板的两侧的二个长形巴伦块。

16.根据权利要求1所述的天线振子单元，其特征在于，还包括固定于所述巴伦支撑的馈电板。

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