CN215266630U - 一体化空气介质辐射单元及天线基站 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种一体化空气介质辐射单元，包括：一体化辐射及馈电单元，包括至少一下层辐射片和馈电线路，所述下层辐射片与所述馈电线路电性连接，且所述下层辐射片上设有至少一第一卡位孔；绝缘支撑板，所述绝缘支撑板对应每个所述下层辐射片设有一辐射支撑区，每个所述辐射支撑区设有至少一支撑柱和多个第一通气孔，所述支撑柱穿过所述第一卡位孔以固定所述下层辐射片；并且所述绝缘支撑板对应所述馈电线路设有馈电支撑区，所述馈电支撑区包括交叉排列的多个支撑和多个第二通气孔，通过所述辐射支撑区、所述馈电支撑区和空气作为所述一体化辐射及馈电单元的介质。借此，本实用新型能够实现一体化、低成本、高品质和高增益。

Description

一体化空气介质辐射单元及天线基站

技术领域

本实用新型涉及通信技术领域，尤其涉及一种一体化空气介质辐射单元及天线基站。

背景技术

在4G(Fourth Generation，第四代移动通信技术)网络时代，网络规模趋于稳定，但频率资源紧缺，存在巨大的能源消耗及网络优化问题。随着不断改进和创新相关技术，以实现全网络时代为目标，为用户提供更好的服务，比4G更宽带宽，更快速度，更强覆盖和向下延展5G(Fifth Generation，第五代移动通信技术)网络逐步商用，实现了万物互联，生活云端化，智能交互等新功能，使虚拟现实、增强现实、智能设备、自动驾驶、远程医疗、远程控制等各种应用成为可能或更加亲民化。

但在5G网络商用的同时也暴露出其存在的弊端，5G基站天线结构组成固化，主要有反射板、辐射单元、PCB(Printed Circuit Board，印刷电路板)馈电网络、背面移相器、滤波器及接头等组件组成，在这种固化模式下成本已做到极限，各个厂家的性能及成本逐渐趋同。如何打破这种固化模式，即保证性能，又能降低成本，是当前5G研究急需突破的难点。

综上可知，现有技术在实际使用上显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。

实用新型内容

针对上述的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种一体化空气介质辐射单元及天线基站，其能够实现一体化、低成本、高品质和高增益。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种一体化空气介质辐射单元，包括：

一体化辐射及馈电单元，包括至少一下层辐射片和馈电线路，所述下层辐射片与所述馈电线路电性连接，且所述下层辐射片上设有至少一第一卡位孔；

绝缘支撑板，所述一体化辐射及馈电单元固定于所述绝缘支撑板上；所述绝缘支撑板对应每个所述下层辐射片设有一辐射支撑区，每个所述辐射支撑区设有至少一支撑柱和多个第一通气孔，所述支撑柱穿过所述第一卡位孔以固定所述下层辐射片；并且所述绝缘支撑板对应所述馈电线路设有馈电支撑区，所述馈电支撑区包括交叉排列的多个支撑和多个第二通气孔，通过所述辐射支撑区、所述馈电支撑区和空气作为所述一体化辐射及馈电单元的介质。

根据本实用新型所述的一体化空气介质辐射单元，所述绝缘支撑板由塑料材料通过一体化注塑制成；和/或

所述绝缘支撑板上还设有至少一减重孔；和/或

所述馈电支撑区的所述支撑为相邻两个所述第二通气孔之间的所述绝缘支撑板的区域；和/或

所述支撑包括条形支撑，所述第二通气孔包括条形通气孔。

根据本实用新型所述的一体化空气介质辐射单元，所述馈电支撑区的所述支撑的厚度小于预定的第一阈值；和/或

所述绝缘支撑板采用耐高温的塑胶材料，所述塑胶材料的介质常数与FR4材料的介质常数的差值小于预定的第二阈值，且所述塑胶材料的损耗正切值小于FR4材料的损耗正切值；和/或

所述辐射支撑区设有至少一对所述支撑柱，每对所述支撑柱包括实心圆柱支撑柱和开槽圆柱支撑柱。

根据本实用新型所述的一体化空气介质辐射单元，所述一体化辐射及馈电单元还设有连接孔，所述连接孔分别与所述馈电线路、天线接头和/或背面组件电性连接；和/或

所述一体化辐射及馈电单元由金属材料通过蚀刻工艺或者冲压工艺制成。

根据本实用新型所述的一体化空气介质辐射单元，所述下层辐射片为N个，N为大于或等于2的整数；

N个所述下层辐射片通过所述馈电线路电性连接，所述馈电线路采用N合1的走线形式。

根据本实用新型所述的一体化空气介质辐射单元，每个下层辐射片上对应设有至少一层上层辐射片，所述上层辐射片上设有至少一第二卡位孔，所述绝缘支撑板的所述支撑柱穿过所述第二卡位孔以固定所述上层辐射片。

根据本实用新型所述的一体化空气介质辐射单元，所述上层辐射片的每个侧边还设有至少一开口孔；和/或

所述上层辐射片由金属材料制成；和/或

所述上层辐射片呈方形、矩形、圆形或不规则形。

根据本实用新型所述的一体化空气介质辐射单元，所述开口孔为T型的条形孔。

本实用新型还提供一种基站天线，包括反射板，所述反射板上设有至少一任一项所述的一体化空气介质辐射单元。

根据本实用新型所述的基站天线，所述基站天线还设有天线外罩，所述天线外罩设于所述反射板上并且共同形成封闭空间，所述一体化空气介质辐射单元容置于所述封闭空间中。

本实用新型一体化空气介质辐射单元及天线基站打破了现有基站天线的固化结构，即保证性能，又能降低成本。所述一体化空气介质辐射单元包括一体化辐射及馈电单元和绝缘支撑板；所述一体化辐射及馈电单元包括下层辐射片和馈电线路；所述绝缘支撑板设有辐射支撑区和馈电支撑区，每个辐射支撑区设有用于固定下层辐射片的支撑柱和第一通气孔，第一通气孔用于调节下层辐射片下方的介电常数尽可能等效于空气；馈电支撑区包括交叉排列的多个支撑和多个第二通气孔，第二通气孔用于调节馈电线路下方的介电常数尽可能等效于空气，通过辐射支撑区、馈电支撑区和空气作为一体化辐射及馈电单元的介质。本实用新型采用一体化辐射及馈电单元，通过绝缘支撑板和空气作为辐射单元及馈电线路的介质，因此不再需要PCB板作为馈电网络，使成本得到大幅降低；同时借助空气，实现辐射单元与馈电线路的一体化，达到辐射单元与馈电线路之间的免焊接，不仅能降低生产工时，同时避免焊接带来的空洞率、接触不良及一致性问题，从而提高产品质量；并且，因为空气是一种低损耗介质，使整个基站天线的增益相对于传统依赖PCB板作为馈电网络的基站天线得到大幅提高。借此，本实用新型一体化空气介质辐射单元及基站天线能够实现一体化、低成本、高品质和高增益。本实用新型尤其适用于5G基站天线。

附图说明

图1是本实用新型优选具有一体化空气介质辐射单元的基站天线的立体分解图；

图2是本实用新型优选一体化空气介质辐射单元的一体化辐射及馈电单元的结构示意图；

图3是本实用新型优选一体化空气介质辐射单元的绝缘支撑板的结构示意图；

图4是本实用新型优选一体化空气介质辐射单元的上层辐射片的结构示意图；

图5是本实用新型另一优选基站天线的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的，本说明书中针对“一个实施例”、“实施例”、“示例实施例”等的引用，指的是描述的该实施例可包括特定的特征、结构或特性，但是不是每个实施例必须包含这些特定特征、结构或特性。此外，这样的表述并非指的是同一个实施例。进一步，在结合实施例描述特定的特征、结构或特性时，不管有没有明确的描述，已经表明将这样的特征、结构或特性结合到其它实施例中是在本领域技术人员的知识范围内的。

此外，在说明书及后续的权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件或部件，所属领域中具有通常知识者应可理解，制造商可以用不同的名词或术语来称呼同一个组件或部件。本说明书及后续的权利要求并不以名称的差异来作为区分组件或部件的方式，而是以组件或部件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及后续的权利要求书中所提及的“包括”和“包含”为一开放式的用语，故应解释成“包含但不限定于”。以外，“连接”一词在此系包含任何直接及间接的电性连接手段。间接的电性连接手段包括通过其它装置进行连接。

图1～图4示出了本实用新型优选一体化空气介质辐射单元的结构，所述一体化空气介质辐射单元100至少包括一体化辐射及馈电单元10和绝缘支撑板20，所述一体化辐射及馈电单元10固定于绝缘支撑板20上，其中：

所述一体化辐射及馈电单元10，包括至少一下层辐射片11和馈电线路12，下层辐射片11与馈电线路12电性连接，且下层辐射片11上设有至少一第一卡位孔13。所述一体化辐射及馈电单元10实现将辐射单元及馈电线路合二为一。本实施例中，一体化辐射及馈电单元10包括3个不规则方形的下层辐射片11，但下层辐射片11的个数和形状并不受具体限制，可以根据实际需要任意设定。例如下层辐射片11的个数可以是1个、2个、4个、5个等任意个数，又例如下层辐射片11的形状可以呈方形、矩形、圆形或不规则形等。所述第一卡位孔13用于与绝缘支撑板20的固定。本实施例中，每个下层辐射片11包括4个圆形的第一卡位孔13，但第一卡位孔13的个数和形状并不受具体限制，可以根据实际需要任意设定。例如第一卡位孔13的个数可以是1个、2个、3个或5个等任意个数。又例如第一卡位孔13还可以是方形、矩形、三角形等任意多边形或不规则形等。所述馈电线路12作为功分馈电结构，多个下层辐射片11通过馈电线路12电性连接。

所述绝缘支撑板20，采用塑料、陶瓷等绝缘材料制成，其对应每个下层辐射片11设有一辐射支撑区21，所述辐射支撑区21的个数与下层辐射片11的个数相对应，用于为下层辐射片11下端提供支撑。每个辐射支撑区21设有至少一支撑柱25和多个第一通气孔23～24，第一通气孔23～24用于调节下层辐射片11下方的介电常数尽可能等效于空气。所述支撑柱25用于卡位和固定下层辐射片11，具体是支撑柱25穿过第一卡位孔13以固定下层辐射片11，支撑柱25的个数和形状并不受具体限制。并且绝缘支撑板20对应馈电线路12设有馈电支撑区26，馈电支撑区26用于为馈电线路12下端提供支撑。馈电支撑区26包括交叉排列的多个支撑22和多个第二通气孔27，第二通气孔27用于调节馈电线路12下方的介电常数尽可能等效于空气，通过辐射支撑区21、馈电支撑区26和空气作为一体化辐射及馈电单元10的介质。

本实用新型一体化空气介质辐射单元100打破了现有基站天线的固化结构，实现一体化、低成本、高品质和高增益。本实用新型通过绝缘支撑板20和空气作为下层辐射单元11及馈电线路12的介质，不再需要PCB板作为馈电网络，使成本得到大幅降低；同时借助空气，实现下层辐射单元11与馈电线路12的一体化，达到下层辐射单元11与馈电线路12之间的免焊接，尤其对于端口数巨大的5G基站天线可使生产工时大副降低，同时避免焊接带来的空洞率，焊接导致的接触不良及一致性问题，从而提高产品质量；此外，因为空气是一种低损耗介质，又使整个基站天线的增益相对于传统依赖PCB板作为馈电网络的基站天线得到提高。即本实用新型不仅在成本上实现低成本，结构上实现一体化，性能上也实现高品质和高增益。

本实用新型一体化空气介质辐射单元100尤其适用于5G基站天线，但不仅可用于5G基站天线，还可拓展到其他形式的基站天线。例如4G主流的多频嵌套天线或者未来的6G基站天线等。

优选的是，所述一体化辐射及馈电单元10由金属材料通过蚀刻工艺一体加工制成，加工精度更高，可实现尺寸更精细。当然，所述一体化辐射及馈电单元10也可采用冲压工艺等工艺加工制成。更好的是，所述一体化辐射及馈电单元10可以采用铝合金为材料，具备导电功能，成本低，且免除辐射单元与馈电线路之间的焊接，降低装配工时，避免焊接空洞率。

优选的是，所述下层辐射片11为N个，N为大于或等于2的整数。N个下层辐射片11通过馈电线路12电性连接，馈电线路12作为功分馈电结构，采用N合1的走线形式，该走线形式结构简单，紧凑。

优选的是，所述一体化辐射及馈电单元10还设有连接孔14，连接孔14分别与馈电线路12、天线接头500和/或背面组件等组件电性连接。本实施例中，所述一体化辐射及馈电单元10包括2个连接孔14，但连接孔14的个数并不受具体限制，可以根据实际需要任意设定。

所述绝缘支撑板20及空气作为馈电线路12及下层辐射单元11的介质。优选的是，所述绝缘支撑板20由塑料材料通过一体化注塑制成，例如一体化开模塑料件。更好的是，绝缘支撑板20采用耐高温的塑胶材料，在预定温度范围内性能稳定，并且塑胶材料的介质常数与FR4材料的介质常数的差值小于预定的第二阈值，即塑胶材料与FR4材料的介质常数接近；并且塑胶材料的损耗正切值小于FR4材料的损耗正切值，便于实现基站天线的小型化。

优选的是，所述绝缘支撑板20的辐射支撑区21设有至少一对支撑柱25，如图1和图3所示，每对支撑柱25包括实心圆柱支撑柱251和开槽圆柱支撑柱252，实心圆柱支撑柱251和开槽圆柱支撑柱252的组合结构可以稳固地固定下层辐射片11。本实施例中，包括3个辐射支撑区21，每个辐射支撑区21的中间位置伸出4个支撑柱25，分别是2个实心圆柱支撑柱251和2个开槽圆柱支撑柱252。显然，支撑柱25的个数不限于4个，可以根据需要设置为任意个数。

优选的是，所述绝缘支撑板20的馈电支撑区26的支撑22为相邻两个第二通气孔27之间的绝缘支撑板20的区域。更好的是，支撑22包括条形支撑22，第二通气孔27包括条形通气孔27，条形支撑22和条形通气孔27周期性交叉排列于馈电支撑区26上。所述馈电支撑区26的支撑22的厚度小于预定的第一阈值，即设计上要求支撑22的厚度尽可能薄，以减少传输损耗，既用于支撑馈电线路12，又使馈电线路12下方介电常数尽可能等效于空气，使损耗最小化。

优选的是，所述绝缘支撑板20上还设有至少一减重孔28，如图3所示，用于减轻绝缘支撑板20的整体重量。本实施例中，包括2个不规则矩形的减重孔28，但减重孔28的个数和形状并不受具体限制，可以根据实际需要任意设定。例如减重孔28的个数可以是1个、3个、4个、5个等任意个数，又例如减重孔28的形状可以呈方形、矩形、圆形或不规则形等。

如图1和图4所示，每个下层辐射片11上优选对应设有至少一层上层辐射片30，所述上层辐射片30上设有至少一第二卡位孔31，所述第二卡位孔31用于与绝缘支撑板20的固定，具体为绝缘支撑板20的支撑柱25穿过第二卡位孔31以固定上层辐射片30。所述上层辐射片30主要用于拓宽辐射单元带宽和提高增益，对于带宽较窄的天线可不需要上层辐射片30，对于带宽较宽的天线可增加多个上层辐射片30，即上层辐射片30并非必不可少的部件。本实施例中，每个上层辐射片30包括4个圆形的第二卡位孔31，但第二卡位孔31的个数和形状并不受具体限制，可以根据实际需要任意设定。例如第二卡位孔31的个数可以是1个、2个、3个、5个等任意个数。又例如第二卡位孔31还可以是方形、矩形、三角形等任意多边形或不规则形等。

优选的是，所述下层辐射片11由金属材料制成，优选采用冲压工艺制成，价格便宜，易于加工。每个下层辐射片11上对应可设有一层或多层上层辐射片30。本实施例中，上层辐射片30呈方形，如图1和图4所示，但上层辐射片30的形状并不受具体限制，可以根据实际需要任意设定，例如上层辐射片30还可以是矩形、三角形、梯形等任意多边形、圆形或不规则形等。

优选的是，所述上层辐射片30的每个侧边还设有至少一开口孔32，所述开口孔32用于缩小上层辐射片30的尺寸，其原理在于在一定的物理口径下，增加电流走线长度，起到缩小口径的作用。本实施例中，开口孔32为T型的条形孔，如图1和图4所示，所述T型的条形孔能够更大程度的增加电流走线长度，起到缩小口径的作用。当然，开口孔32并不局限于此种结构，还可采用矩形孔、方形孔、圆孔、椭圆孔或不规则形孔等形状。

图1和图5示出了本实用新型优选基站天线的结构，所述基站天线200包括反射板300，反射板300上设有如图1～4所示的一体化空气介质辐射单元100。

优选的是，所述基站天线200还设有天线外罩400，天线外罩400设于反射板300上并且共同形成封闭空间，一体化空气介质辐射单元100容置于封闭空间中，天线外罩400用于保护一体化空气介质辐射单元100的各个部件不受损害。

所述基站天线200天线的使用过程及实现原理说明如下：

反射板300作为一体化辐射及馈电单元10的地；绝缘支撑板20作为一体化辐射及馈电单元10的介质，贴在反射板300上，或用塑料铆钉固定在反射板300上；一体化辐射及馈电单元10卡在绝缘支撑板20上面，最后将上层辐射片30卡在绝缘支撑板20上，通过连接孔14与背面结构实现连接。

综上所述，本实用新型一体化空气介质辐射单元及天线基站打破了现有基站天线的固化结构，即保证性能，又能降低成本。所述一体化空气介质辐射单元包括一体化辐射及馈电单元和绝缘支撑板；所述一体化辐射及馈电单元包括下层辐射片和馈电线路；所述绝缘支撑板设有辐射支撑区和馈电支撑区，每个辐射支撑区设有用于固定下层辐射片的支撑柱和第一通气孔，第一通气孔用于调节下层辐射片下方的介电常数尽可能等效于空气；馈电支撑区包括交叉排列的多个支撑和多个第二通气孔，第二通气孔用于调节馈电线路下方的介电常数尽可能等效于空气，通过辐射支撑区、馈电支撑区和空气作为一体化辐射及馈电单元的介质。本实用新型采用一体化辐射及馈电单元，通过绝缘支撑板和空气作为辐射单元及馈电线路的介质，因此不再需要PCB板作为馈电网络，使成本得到大幅降低；同时借助空气，实现辐射单元与馈电线路的一体化，达到辐射单元与馈电线路之间的免焊接，不仅能降低生产工时，同时避免焊接带来的空洞率、接触不良及一致性问题，从而提高产品质量；并且，因为空气是一种低损耗介质，使整个基站天线的增益相对于传统依赖PCB板作为馈电网络的基站天线得到大幅提高。借此，本实用新型一体化空气介质辐射单元及基站天线能够实现一体化、低成本、高品质和高增益。本实用新型尤其适用于5G基站天线。

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 (10)

1.一种一体化空气介质辐射单元，其特征在于，包括：

一体化辐射及馈电单元，包括至少一下层辐射片和馈电线路，所述下层辐射片与所述馈电线路电性连接，且所述下层辐射片上设有至少一第一卡位孔；

绝缘支撑板，所述一体化辐射及馈电单元固定于所述绝缘支撑板上；所述绝缘支撑板对应每个所述下层辐射片设有一辐射支撑区，每个所述辐射支撑区设有至少一支撑柱和多个第一通气孔，所述支撑柱穿过所述第一卡位孔以固定所述下层辐射片；并且所述绝缘支撑板对应所述馈电线路设有馈电支撑区，所述馈电支撑区包括交叉排列的多个支撑和多个第二通气孔，通过所述辐射支撑区、所述馈电支撑区和空气作为所述一体化辐射及馈电单元的介质。

2.根据权利要求1所述的一体化空气介质辐射单元，其特征在于，所述绝缘支撑板由塑料材料通过一体化注塑制成；和/或

所述绝缘支撑板上还设有至少一减重孔；和/或

所述馈电支撑区的所述支撑为相邻两个所述第二通气孔之间的所述绝缘支撑板的区域；和/或

所述支撑包括条形支撑，所述第二通气孔包括条形通气孔。

3.根据权利要求1所述的一体化空气介质辐射单元，其特征在于，所述馈电支撑区的所述支撑的厚度小于预定的第一阈值；和/或

所述绝缘支撑板采用耐高温的塑胶材料，所述塑胶材料的介质常数与FR4材料的介质常数的差值小于预定的第二阈值，且所述塑胶材料的损耗正切值小于FR4材料的损耗正切值；和/或

所述辐射支撑区设有至少一对所述支撑柱，每对所述支撑柱包括实心圆柱支撑柱和开槽圆柱支撑柱。

4.根据权利要求1所述的一体化空气介质辐射单元，其特征在于，所述一体化辐射及馈电单元还设有连接孔，所述连接孔分别与所述馈电线路、天线接头和/或背面组件电性连接；和/或

所述一体化辐射及馈电单元由金属材料通过蚀刻工艺或者冲压工艺制成。

5.根据权利要求1所述的一体化空气介质辐射单元，其特征在于，所述下层辐射片为N个，N为大于或等于2的整数；

N个所述下层辐射片通过所述馈电线路电性连接，所述馈电线路采用N合1的走线形式。

6.根据权利要求1所述的一体化空气介质辐射单元，其特征在于，每个下层辐射片上对应设有至少一层上层辐射片，所述上层辐射片上设有至少一第二卡位孔，所述绝缘支撑板的所述支撑柱穿过所述第二卡位孔以固定所述上层辐射片。

7.根据权利要求6所述的一体化空气介质辐射单元，其特征在于，所述上层辐射片的每个侧边还设有至少一开口孔；和/或

所述上层辐射片由金属材料制成；和/或

所述上层辐射片呈矩形、圆形或不规则形。

8.根据权利要求7所述的一体化空气介质辐射单元，其特征在于，所述开口孔为T型的条形孔。

9.一种基站天线，其特征在于，包括反射板，所述反射板上设有至少一如权利要求1～8任一项所述的一体化空气介质辐射单元。

10.根据权利要求9所述的基站天线，其特征在于，所述基站天线还设有天线外罩，所述天线外罩设于所述反射板上并且共同形成封闭空间，所述一体化空气介质辐射单元容置于所述封闭空间中。

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