CN214153188U - 多端口宽频板状天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种多端口宽频板状天线，包括反射板、低频辐射模块、中频辐射模块、高频辐射模块、第一合路器、第二合路器及四个馈线，低频、中频、高频辐射模块均具有第一极化方向和第二极化方向；低频、中频、高频辐射模块分别接第一合路器，第一合路器将第一极化方向的低、中、高频信号合路后通过一馈线输出及将第二极化方向的低、中、高频信号合路后通过另一馈线输出；中频、高频辐射模块分别接第二合路器，第二合路器将第一极化方向的中、高频信号合路后通过一馈线输出及将第二极化方向的中、高频信号合路后通过另一馈线输出。本实用新型实现了多端口宽频带设计，结构简单；同时，可以实现两个不同极化方向的信号收发。

Description

多端口宽频板状天线

技术领域

本实用新型涉及天线设计技术领域，尤其涉及一种多端口宽频板状天线。

背景技术

随着移动通信的发展，对通信系统的数据容量要求越来越高。在天线设计领域中，通常是通过设计更多端口的天线来满足需求。尤其是在5G时代，高速率、大容量、低延时的特点决定了多端口天线的应用越来越多。同时，又要兼容其它频段的制式，要求天线的带宽更宽，以覆盖2G、3G、4G、5G移动通信的所使用的频段。然而，现有的多端口宽频天线结构复杂，成本高；而且，天线尺寸普遍都比较大，安装在室内不美观，无法满足市场对于天线小型化的需求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种新的多端口宽频板状天线。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种多端口宽频板状天线，其包括反射板、设于所述反射板上的低频辐射模块、中频辐射模块、高频辐射模块、第一合路器及第二合路器、以及四个馈线。所述低频辐射模块、中频辐射模块、高频辐射模块均具有第一极化方向和第二极化方向，所述第二极化方向与所述第一极化方向不同。所述低频辐射模块、中频辐射模块、高频辐射模块分别接所述第一合路器，所述第一合路器的输出端接其中两馈线，所述第一合路器将所述第一极化方向的低、中、高频信号合路后通过一馈线输出及将所述第二极化方向的低、中、高频信号合路后通过另一馈线输出。所述中频辐射模块、高频辐射模块分别接所述第二合路器，所述第二合路器的输出端接另外两馈线，所述第二合路器将所述第一极化方向的中、高频信号合路后通过一馈线输出及将所述第二极化方向的中、高频信号合路后通过另一馈线输出。

与现有技术相比，本实用新型设有分别具有两个极化方向的低频辐射模块、中频辐射模块、高频辐射模块，通过第一合路器将第一极化方向的低、中、高频信号合路后输出及将第二极化方向的低、中、高频信号合路后输出，通过第二合路器将第一极化方向的中、高频信号合路后输出及将第二极化方向的中、高频信号合路后输出，实现了多端口宽频带设计，结构简单；同时，可以实现两个不同极化方向的信号收发。

较佳地，所述中频辐射模块包括两个中频辐射单元，所述高频辐射模块包括两个高频辐射单元，所述中频辐射单元、高频辐射单元均具有所述第一极化方向和第二极化方向，所述低频辐射模块包括极化方向分别为所述第一极化方向、第二极化方向的两个单极化低频辐射单元。

较佳地，所述第一合路器包括相互隔离的两个第一合路单元，其中一所述第一合路单元对应两所述中频辐射单元、两所述高频辐射单元的第一极化方向及第一极化方向的低频辐射单元，另一所述第一合路单元对应两所述中频辐射单元、两所述高频辐射单元的第二极化方向及第二极化方向的低频辐射单元，两所述第一合路单元的输出端分别接一馈线；所述第二合路器包括相互隔离的两个第二合路单元，其中一所述第二合路单元对应两所述中频辐射单元、两所述高频辐射单元的第一极化方向，另一所述第二合路单元对应两所述中频辐射单元、两所述高频辐射单元的第二极化方向，两所述第二合路单元的输出端分别接一馈线。

较佳地，四所述馈线纵向并排设置，四所述馈线位于所述反射板的同一侧。

较佳地，两所述中频辐射单元纵向并排设置，两所述高频辐射单元纵向并排设置，每一所述高频辐射单元正对一所述中频辐射单元，其中一所述低频辐射单元设于所述中频辐射单元远离所述高频辐射单元的一侧并正对两所述中频辐射单元，另一所述低频辐射单元设于所述高频辐射单元远离所述中频辐射单元的一侧并正对两所述高频辐射单元，两所述低频辐射单元纵向延伸。

较佳地，所述低频辐射单元为微带半波对称振子结构，其竖直设置在所述反射板上。

较佳地，所述高频辐射单元包括有两个四点馈电方式的PCB振子，两所述PCB振子横向排布。

较佳地，所述低频辐射模块的覆盖频段为698MHz-960MHz，所述中频辐射模块的覆盖频段为1710MHz-2700MHz，所述高频辐射模块的覆盖频段为3300-4000MHz。

较佳地，所述低频辐射模块、中频辐射模块、高频辐射模块设于所述反射板的正面，所述第一合路器、第二合路器并排设于所述反射板的背面。

较佳地，所述多端口宽频板状天线还包括设于所述反射板的下方的底板以及罩设在所述底板之上的天线罩，所述反射板、底板之间通过支撑柱固定，四所述馈线纵向并排设置在所述底板上。

附图说明

图1为本实用新型实施例多端口宽频板状天线的结构示意图。

图2为图1所示多端口宽频板状天线去掉天线罩之后的示意图。

图3为图2所示结构的另一角度。

图4为图3所示结构去掉馈线后的俯视图。

具体实施方式

为了详细说明本实用新型的技术内容、构造特征，以下结合实施方式并配合附图作进一步说明。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“底”、“横向”、“纵向”、“正面”、“背面”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，仅是为便于描述本实用新型和简化描述，因而不能理解为对本实用新型保护内容的限制。

请参阅图1至图4，本实用新型提供了一种多端口宽频板状天线100，其包括底板10、反射板20、低频辐射模块、中频辐射模块、高频辐射模块、第一合路器60、第二合路器70、四个馈线81-84以及天线罩90，天线罩90罩设在底板10之上，天线罩90、底板10围成容置空间。反射板20通过多个支撑柱11固定设于底板10之上(如图2所示)。低频辐射模块、中频辐射模块、高频辐射模块设于反射板20的正面，第一合路器60、第二合路器70设于反射板20的背面。低频辐射模块、中频辐射模块、高频辐射模块均具有第一极化方向和第二极化方向，第二极化方向与第一极化方向不同。低频辐射模块、中频辐射模块、高频辐射模块分别接第一合路器60，第一合路器60的输出端接其中两馈线81、82，第一合路器60将第一极化方向的低、中、高频信号合路后通过一馈线81输出及将第二极化方向的低、中、高频信号合路后通过另一馈线82输出。中频辐射模块、高频辐射模块分别接第二合路器70，第二合路器70的输出端接另外两馈线83、84，第二合路器70将第一极化方向的中、高频信号合路后通过一馈线83输出及将第二极化方向的中、高频信号合路后通过另一馈线84输出。

其中，低频辐射模块的覆盖频段为698MHz-960MHz，中频辐射模块的覆盖频段为1710MHz-2700MHz，高频辐射模块的覆盖频段为3300-4000MHz。通过馈线81、馈线82实现698-4000MZ频段的全频段输出，通过馈线83、馈线84实现1710-4000MZ频段的中高频段输出，覆盖了2G、3G、4G、5G移动通信的所使用的频段，有效的解决了人员密集场所的信号覆盖。第一极化方向为-45°方向，第二极化方向为+45°方向，但不应以此为限。

第一合路器60包括相互隔离的两个第一合路单元61、62，其中一第一合路单元61对应低频辐射模块、中频辐射模块、高频辐射模块的第一极化方向，该第一合路单元61的输出端接至馈线81；另一第一合路单元62对应低频辐射模块、中频辐射模块、高频辐射模块的第二极化方向，该第一合路单元62的输出端接至馈线82。同样的，第二合路器70也包括相互隔离的两个第二合路单元71、72，其中一第二合路单元71对应中频辐射模块、高频辐射模块的第一极化方向，该第二合路单元71的输出端接至馈线83；另一第二合路单元72对应中频辐射模块、高频辐射模块的第二极化方向，该第二合路单元72的输出端接至馈线84。四馈线81、82、83、84纵向并排设置在底板10上(如图3所示)。

附带一提的是，如何设计第一合路器60的结构以能够分别将第一极化方向的低、中、高频信号合路后输出及将第二极化方向的低、中、高频信号合路后输出为本领域技术人员可以根据低频辐射模块、中频辐射模块、高频辐射模块的具体结构和实际需求进行灵活调整；同样，如何设计第二合路器70的结构以能够分别将第一极化方向的中、高频信号合路后输出及将第二极化方向的中、高频信号合路后输出也为本领域技术人员可以根据中频辐射模块、高频辐射模块的具体结构和实际需求进行灵活调整。

如图2所示，中频辐射模块包括两个中频辐射单元41、42，高频辐射模块包括两个高频辐射单元51、52，中频辐射单元41、42、高频辐射单元51、52均具有第一极化方向和第二极化方向，低频辐射模块包括极化方向分别为第一极化方向、第二极化方向的两个单极化低频辐射单元31、32。通过设置两个中频辐射单元41、42、高频辐射单元51、52，以使板状天线100在中频和高频具有更高的增益。当然，中频辐射单元和高频辐射单元的数目也可以为一个，故不应以此为限。可选的，低频辐射单元31、32也可以为具有第一极化方向和第二极化方向的双极化辐射单元，此时，低频辐射单元的数目也可以为一个。

具体的，两中频辐射单元41、42纵向并排设置，两高频辐射单元51、52纵向并排设置，每一高频辐射单元51/52正对一中频辐射单元41/42。其中一低频辐射单元31设于高频辐射单元51、52远离中频辐射单元41、42的一侧并正对两高频辐射单元51、52，另一低频辐射单元32设于中频辐射单元41、42远离高频辐射单元51、52的一侧并正对两中频辐射单元41、42，两低频辐射单元31、32纵向延伸。通过该布局方式，板状天线100的结构紧凑，可以进一步实现小型化设计。

在该实施例中，所有的辐射单元均采用了印刷PCB振子。其中，低频辐射单元31、32为微带半波对称振子结构，其竖直设置在反射板20上，进一步减小了低频辐射单元31、32的占用面积，从而可以实现更小尺寸的天线设计。同时，也获得了较低的频带带宽。在该实施例中，整个板状天线100的尺寸只有308x190x65mm。高频辐射单元51包括有两个四点馈电方式的PCB振子511、512，两PCB振子511、512横向排布，高频辐射单元52包括有两个四点馈电方式的PCB振子521、522，两PCB振子521、522横向排布(如图2所示)。高频辐射单元51、52具有较好的隔离度，且增益高。在该实例中，反射板20采用的是单面覆铜的PCB板，反射板20通过M3*15的支撑柱固定在底板10之上。两个中频辐射单元41、42分别通过M3*35的尼龙柱固定在反射板20上，两个低频辐射单元31、32直接通过焊接的方式固定在反射板20上。

如图3、图4所示，两个第一合路单元61、62，及两个第二合路单元71、72依次纵向并排设于反射板20的背面，其中一第一合路单元61对应两中频辐射单元41、42、两高频辐射单元51、52的第一极化方向及第一极化方向的低频辐射单元31；另一第一合路单元62对应两中频辐射单元41、42、两高频辐射单元51、52的第二极化方向及第二极化方向的低频辐射单元32。同样的，其中一第二合路单元71对应两中频辐射单元41、42、两高频辐射单元51、52的第一极化方向；另一第二合路单元72对应两中频辐射单元41、42、两高频辐射单元51、52的第二极化方向。合路单元61、62、71、72分别通过同轴线(图未示)与低频辐射单元31、32，中频辐射单元41、42，高频辐射单元51、52对应电连接。

与现有技术相比，本实用新型设有分别具有两个极化方向的低频辐射模块、中频辐射模块、高频辐射模块，通过第一合路器60将第一极化方向的低、中、高频信号合路后输出及将第二极化方向的低、中、高频信号合路后输出，通过第二合路器70将第一极化方向的中、高频信号合路后输出及将第二极化方向的中、高频信号合路后输出，实现了多端口宽频带设计。实现的工作频段为698-4000MHz，覆盖了2G、3G、4G、5G移动通信的所使用的频段，且结构简单，具有良好的辐射特性；同时，可以实现两个不同极化方向的信号收发。进一步地，通过合理利用低、中、高频辐射单元的组合和布局，极大的减小了天线的体积，最终板状天线100体积小、且成本低。

以上所揭露的仅为本实用新型的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属于本实用新型所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种多端口宽频板状天线，其特征在于，包括反射板、设于所述反射板上的低频辐射模块、中频辐射模块、高频辐射模块、第一合路器及第二合路器、以及四个馈线，所述低频辐射模块、中频辐射模块、高频辐射模块均具有第一极化方向和第二极化方向，所述第二极化方向与所述第一极化方向不同；所述低频辐射模块、中频辐射模块、高频辐射模块分别接所述第一合路器，所述第一合路器的输出端接其中两馈线，所述第一合路器将所述第一极化方向的低、中、高频信号合路后通过一馈线输出及将所述第二极化方向的低、中、高频信号合路后通过另一馈线输出；所述中频辐射模块、高频辐射模块分别接所述第二合路器，所述第二合路器的输出端接另外两馈线，所述第二合路器将所述第一极化方向的中、高频信号合路后通过一馈线输出及将所述第二极化方向的中、高频信号合路后通过另一馈线输出。

2.如权利要求1所述的多端口宽频板状天线，其特征在于，所述中频辐射模块包括两个中频辐射单元，所述高频辐射模块包括两个高频辐射单元，所述中频辐射单元、高频辐射单元均具有所述第一极化方向和第二极化方向，所述低频辐射模块包括极化方向分别为所述第一极化方向、第二极化方向的两个单极化低频辐射单元。

3.如权利要求2所述的多端口宽频板状天线，其特征在于，所述第一合路器包括相互隔离的两个第一合路单元，其中一所述第一合路单元对应两所述中频辐射单元、两所述高频辐射单元的第一极化方向及第一极化方向的低频辐射单元，另一所述第一合路单元对应两所述中频辐射单元、两所述高频辐射单元的第二极化方向及第二极化方向的低频辐射单元，两所述第一合路单元的输出端分别接一馈线；所述第二合路器包括相互隔离的两个第二合路单元，其中一所述第二合路单元对应两所述中频辐射单元、两所述高频辐射单元的第一极化方向，另一所述第二合路单元对应两所述中频辐射单元、两所述高频辐射单元的第二极化方向，两所述第二合路单元的输出端分别接一馈线。

4.如权利要求3所述的多端口宽频板状天线，其特征在于，四所述馈线纵向并排设置，四所述馈线位于所述反射板的同一侧。

5.如权利要求2所述的多端口宽频板状天线，其特征在于，两所述中频辐射单元纵向并排设置，两所述高频辐射单元纵向并排设置，每一所述高频辐射单元正对一所述中频辐射单元，其中一所述低频辐射单元设于所述中频辐射单元远离所述高频辐射单元的一侧并正对两所述中频辐射单元，另一所述低频辐射单元设于所述高频辐射单元远离所述中频辐射单元的一侧并正对两所述高频辐射单元，两所述低频辐射单元纵向延伸。

6.如权利要求5所述的多端口宽频板状天线，其特征在于，所述低频辐射单元为微带半波对称振子结构，其竖直设置在所述反射板上。

7.如权利要求5所述的多端口宽频板状天线，其特征在于，所述高频辐射单元包括有两个四点馈电方式的PCB振子，两所述PCB振子横向排布。

8.如权利要求1至7任一项所述的多端口宽频板状天线，其特征在于，所述低频辐射模块的覆盖频段为698MHz-960MHz，所述中频辐射模块的覆盖频段为1710MHz-2700MHz，所述高频辐射模块的覆盖频段为3300-4000MHz。

9.如权利要求1所述的多端口宽频板状天线，其特征在于，所述低频辐射模块、中频辐射模块、高频辐射模块设于所述反射板的正面，所述第一合路器、第二合路器并排设于所述反射板的背面。

10.如权利要求1所述的多端口宽频板状天线，其特征在于，还包括设于所述反射板的下方的底板以及罩设在所述底板之上的天线罩，所述反射板、底板之间通过支撑柱固定，四所述馈线纵向并排设置在所述底板上。

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