CN215579069U

CN215579069U - 宽频高增益玻璃钢全向天线

Info

Publication number: CN215579069U
Application number: CN202121647371.0U
Authority: CN
Inventors: 张宏中
Original assignee: Foshan Anjiexin Communication Equipment Co ltd
Current assignee: Guangdong Anjiexin Communication Equipment Co ltd
Priority date: 2021-07-19
Filing date: 2021-07-19
Publication date: 2022-01-18
Anticipated expiration: 2031-07-19

Abstract

本实用新型公开一种宽频高增益玻璃钢全向天线，包括玻璃钢外壳、同轴馈线、PCB板、至少两辐射单元及接同轴馈线的第一功分器。辐射单元包括两偶极子振子，偶极子振子包括设于PCB板正面的第一辐射臂和第二辐射臂及设于PCB板背面的第三辐射臂和第四辐射臂。第一辐射臂与第三辐射臂、第二辐射臂与第四辐射臂分别通过金属化过孔电性连接，可以很好地拓宽带宽。两偶极子振子的第一辐射臂通过第二功分器连接，第四辐射臂通过第三功分器连接，第二、第三功分器接第一功分器，且第二、第三功分器构成平行宽边耦合双线，以对辐射单元进行交叉馈电，可以保证两偶极子振子同相辐射。且通过第一功分器并联至少两个辐射单元，提高了增益，天线体积也不会太大。

Description

宽频高增益玻璃钢全向天线

技术领域

本实用新型涉及移动通信天线技术领域，尤其涉及一种宽频高增益玻璃钢全向天线。

背景技术

对于一些非常规的场景，例如地铁、街道、公路、铁路、城中村的道路等场景，此类场景的网络覆盖采用常规的基站天线会存在很大的困难，解决覆盖的主要方法就是建设微蜂窝移动通信系统。这就需要增加天线覆盖。由于高增益玻璃钢全向天线，具有很好的抵御恶劣环境能力，而且覆盖范围广，占用位置少，是很好的选择。PCB振子具有重量轻，成本低，加工一致性好等优点，但难以做到宽频。所以，现有技术会采用套筒振子来实现宽频高增益玻璃钢全向天线。

天线提高增益常用的方法是采用单元串馈或者并馈组阵来增大天线的辐射口径，从而提高天线增益。串联馈电天线阵列结构简单，但波束的指向随频率的变化而发生偏移，工作频率偏离中心频率越多，波束偏移越大；天线的单元越多，波束偏移越大，而且这类天线串的单元越多，带宽越窄，很难兼顾高增益及宽频的同时要求。并联馈电虽然没有上述问题，但传统的金属套筒振子并联振子组阵的馈电网络复杂，对工艺及作业手法要求很高，通常都是中间穿过铜管固定套筒振子，馈电网络在铜管里面穿过走线，这样体积大，装配麻烦，而且重。

因此，亟需提供一种能够兼顾高增益、宽频及小体积的玻璃钢天线结构，以解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种结构简单、体积小的宽频高增益玻璃钢全向天线。

为了实现上述目的，本实用新型的宽频高增益玻璃钢全向天线包括玻璃钢外壳和设于所述玻璃钢外壳内的天线组件。所述天线组件包括辐射体和同轴馈线。所述辐射体包括PCB板、设于所述PCB板上的至少两辐射单元以及并联所述至少两辐射单元的第一功分器。所述第一功分器接所述同轴馈线。所述PCB板具有贯穿其正面和背面的若干金属化过孔。每一所述辐射单元包括两偶极子振子，每一所述偶极子振子包括设于所述PCB板正面的第一辐射臂和第二辐射臂及设于所述PCB板背面的第三辐射臂和第四辐射臂，所述第二辐射臂与所述第一辐射臂耦合，所述第四辐射臂与所述第三辐射臂耦合。所述第一辐射臂与所述第三辐射臂正对并通过金属化过孔电性连接，所述第二辐射臂与所述第四辐射臂正对并通过金属化过孔电性连接。所述辐射单元的两所述偶极子振子的第一辐射臂通过第二功分器连接，第四辐射臂通过第三功分器连接，所述第二功分器、第三功分器接所述第一功分器，且所述第二功分器、第三功分器构成平行宽边耦合双线，以对所述辐射单元进行交叉馈电。

与现有技术相比，本实用新型每一辐射单元包括有两偶极子振子，采用平行宽边耦合双线对两偶极子振子进行交叉馈电，可以保证两偶极子振子同相辐射，而且相位中心不随频率改变而改变，克服了一些展宽频带方法所存在的缺点，也不用另外添加一个一分二匹配网络，大大节省了位置，有利于实现小体积设计；而且，第一辐射臂与第三辐射臂通过金属化过孔电性连接，第二辐射臂与第四辐射臂通过金属化过孔电性连接，可以很好地拓宽带宽，当电流流经第一辐射臂/第四辐射臂时，部分电流通过金属化过孔流到第三辐射臂/第二辐射臂，这样，相当于加粗第一辐射臂、第四辐射臂，第一辐射臂与第三辐射臂、第二辐射臂与第四辐射臂之间也会产生耦合现象；通过一第一功分器并联至少两个辐射单元，提高了增益，同时天线体积也不会太大。

较佳地，所述第二功分器、第三功分器的中心位置分别设置第一馈电端口，所述第一功分器连接所述第一馈电端口，所述第一功分器的中心位置设置一第二馈电端口，所述同轴馈线连接所述第二馈电端口。

较佳地，所述第一辐射臂、第四辐射臂为U型。

较佳地，所述第一辐射臂、第四辐射臂分别包括沿所述PCB板的长度方向延伸且平行设置的两第一枝节和连接两所述第一枝节的第二枝节，所述第二辐射臂、第三辐射臂分别包括沿所述PCB板的长度方向延伸且平行设置的两金属片，每一所述金属片分别与一与其设于所述PCB板不同面上的第一枝节正对。

较佳地，所述第一辐射臂、第二辐射臂、第三辐射臂、第四辐射臂的长度为30mm，所述第一辐射臂、第四辐射臂的宽度为18mm，所述辐射单元的两所述偶极子振子的前端在所述PCB板长度方向的间距为63mm。

较佳地，每一所述辐射单元设于所述PCB板背面的辐射臂构成的图案与设于所述PCB板正面的辐射臂构成的图案呈中心对称。

较佳地，所述PCB板为罗杰斯板材，厚度为1.5mm，介电常数为4.0。

较佳地，所述同轴馈线的一端与所述第一功分器焊接连接，另一端焊接有同轴连接器。

较佳地，所述玻璃钢外壳包括柱状的玻璃钢管、盖设在所述玻璃钢管一端的天线罩、套设在所述玻璃钢管另一端的套管，所述天线组件安装在一底座上，所述底座固定在所述套管内侧，所述同轴连接器穿设在所述底座

附图说明

图1是本实用新型实施例宽频高增益玻璃钢全向天线的立体结构示意图。

图2是图1所示宽频高增益玻璃钢全向天线的剖视图。

图3是图1所示宽频高增益玻璃钢全向天线的部分结构示意图。

图4是本实用新型一实施例辐射体的正面结构示意图。

图5是本实用新型一实施例辐射体的背面结构示意图。

图6是本实用新型一实施例的仿真驻波示意图。

图7是本实用新型一实施例的仿真水平面方向图。

图8是本实用新型一实施例的仿真垂直面方向图。

图9是本实用新型一实施例的互调示意图。

具体实施方式

为详细说明本实用新型的内容、构造特征、所实现目的及效果，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“正面”、“背面”、“内”、“外”、“上”、“下”、“前”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5，本实用新型实施例公开了一种宽频高增益玻璃钢全向天线100，其可应用于小型化移动终端设备，尤其应用在2G，3G，4G，5G，具有高增益，宽频，三阶交调特性好<-153dBc(@2*20W)，不圆度好，电性能好，结构简单，体积小、装配简单，焊接部件较少，成本低等特点。具体的，宽频高增益玻璃钢全向天线100包括玻璃钢外壳和设于玻璃钢外壳内的天线组件。

其中，天线组件包括辐射体和同轴馈线4。辐射体包括PCB板1、设于PCB板1上的两辐射单元2以及并联两辐射单元2的第一功分器3(如图4、图5所示)。第一功分器3接同轴馈线4的第一端，同轴馈线4的第二端连接同轴连接器5以与馈源连接(如图3所示)。PCB板1具有贯穿其正面和背面的若干金属化过孔11(如图4、图5所示)。如图4、图5所示，每一组辐射单元2包括两偶极子振子2a、2b，每一偶极子振子2a、2b包括设于PCB板1正面的第一辐射臂21和第二辐射臂22及设于PCB板1背面的第三辐射臂23和第四辐射臂24，第二辐射臂22与第一辐射臂21耦合，第四辐射臂24与第三辐射臂23耦合。第一辐射臂21与第三辐射臂23正对并通过两个金属化过孔11电性连接，第二辐射臂22与第四辐射臂24正对并通过两个金属化过孔11电性连接，当电流流经第一辐射臂21时，部分电流通过金属化过孔11流到第三辐射臂23，当电流流经第四辐射臂24时，部分电流通过金属化过孔11流到第二辐射臂22，这样，相当于加粗第一辐射臂21、第四辐射臂24，第一辐射臂21与第三辐射臂23、第二辐射臂22与第四辐射臂24之间也会产生耦合现象。辐射单元2的两偶极子振子2a、2b的第一辐射臂21通过第二功分器25(如图4所示)连接，辐射单元2的两偶极子振子2a、2b的第四辐射臂24通过第三功分器26(如图5所示)连接，第二功分器25、第三功分器26接第一功分器3，且第二功分器25、第三功分器26构成平行宽边耦合双线，以对辐射单元2进行交叉馈电。

请参阅图1和图2，玻璃钢外壳包括柱状的玻璃钢管6、盖设在玻璃钢管6一端的天线罩7、套设在玻璃钢管6另一端的套管8，天线组件安装在一底座9上，底座9固定在套管8内侧，同轴连接器5穿设在底座9。玻璃钢硬度大，使天线100即使在恶劣环境下，也不容易损坏。使用时，通过天线支架(现有技术)将套管8和抱杆固定，安装方便，且成本低廉。

具体的，同轴馈线4包括芯线、绝缘层、金属网及保护层，同轴馈线4的芯线的一端焊接在同轴连接器5，另外一端焊接在第一功分器3。焊接连接方式操作简单，生产中可以很好控制天线的无源交调。

在一实施例中，第一功分器3、第二功分器25、第三功分器26为微带功分器，第二功分器25、第三功分器26的中心位置分别设置第一馈电端口251、261，第一功分器3连接第一馈电端口251、261(如图4、图5所示)，第一功分器3的中心位置设置一第二馈电端口31(如图3所示)，同轴馈线4连接第二馈电端口31。在第一功分器3、第二功分器25、第三功分器26的中心点直接馈电，可以减少天线100的体积。

请参阅图4和图5，如图4、图5所示，每一辐射单元2设于PCB板1背面的辐射臂构成的图案与设于PCB板1正面的辐射臂构成的图案呈中心对称。结构简单，易于加工。

第一辐射臂21、第四辐射臂24为U型，第一辐射臂21、第四辐射臂24组成结构相同，但U形开口相反。第二辐射臂22、第三辐射臂23结构相同。下面以第一辐射臂21、第三辐射臂23为例对各辐射臂的具体结构进行说明。第一辐射臂21包括沿PCB板1的长度方向延伸且平行设置的两第一枝节211和连接两第一枝节211的第二枝节212，第三辐射臂23包括沿PCB板1的长度方向延伸且平行设置的两金属片231、232，金属片231、232分别与一第一枝节211呈上下正对并分别通过一金属化过孔11与对应的第一枝节211电性连接。

两偶极子振子2a、2b的间距、宽度对电性能影响很大，通过优化，第一辐射臂21、第二辐射臂22、第三辐射臂23、第四辐射臂24的长度为30mm，即是，图4中L1为30mm；第一辐射臂21、第四辐射臂24的宽度为18mm，即是，图4中L2为30mm，辐射单元2的两偶极子振子2a、2b的前侧在PCB板1长度方向的间距为63mm，即是，图4中L3为30mm。这样，1710到2700MHz驻波比<1.8，不圆度<3。

第一辐射臂21与第三辐射臂23之间，第二辐射臂22与第四辐射臂24之间也会产生耦合现象，所以，PCB板1厚度选取十分关键，通过计算，PCB板1选取1.5mm厚度，介电常数越高越好，为了有更好的三阶交调，PCB板1选取罗杰斯板材，介电常数为4.0。

综上，本实用新型每一辐射单元2包括有两偶极子振子2a、2b，采用平行宽边耦合双线对两偶极子振子2a、2b进行交叉馈电，可以保证两偶极子振子2a、2b同相辐射，而且相位中心不随频率改变而改变，克服了一些展宽频带方法所存在的缺点，也不用另外添加一个一分二匹配网络，大大节省了位置，有利于实现小体积设计；而且，第一辐射臂21与第三辐射臂23通过金属化过孔11电性连接，第二辐射臂22与第四辐射臂24通过金属化过孔11电性连接，可以很好地拓宽带宽，当电流流经第一辐射臂21/第四辐射臂24时，部分电流通过金属化过孔11流到第三辐射臂23/第二辐射臂22，这样，相当于加粗第一辐射臂21、第四辐射臂24，第一辐射臂21与第三辐射臂23、第二辐射臂22与第四辐射臂24之间也会产生耦合现象；通过一第一功分器3并联至少两个辐射单元2，提高了增益，同时天线100的体积也不会太大。

以上所揭露的仅为本实用新型的优选实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型申请专利范围所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。

Claims

1.一种宽频高增益玻璃钢全向天线，其特征在于，包括玻璃钢外壳和设于所述玻璃钢外壳内的天线组件，所述天线组件包括辐射体和同轴馈线，所述辐射体包括PCB板、设于所述PCB板上的至少两辐射单元以及并联所述至少两辐射单元的第一功分器，所述第一功分器接所述同轴馈线，所述PCB板具有贯穿其正面和背面的若干金属化过孔；每一所述辐射单元包括两偶极子振子，每一所述偶极子振子包括设于所述PCB板正面的第一辐射臂和第二辐射臂及设于所述PCB板背面的第三辐射臂和第四辐射臂，所述第二辐射臂与所述第一辐射臂耦合，所述第四辐射臂与所述第三辐射臂耦合，所述第一辐射臂与所述第三辐射臂正对并通过金属化过孔电性连接，所述第二辐射臂与所述第四辐射臂正对并通过金属化过孔电性连接，所述辐射单元的两所述偶极子振子的第一辐射臂通过第二功分器连接，第四辐射臂通过第三功分器连接，所述第二功分器、第三功分器接所述第一功分器，且所述第二功分器、第三功分器构成平行宽边耦合双线，以对所述辐射单元进行交叉馈电。

2.根据权利要求1所述的宽频高增益玻璃钢全向天线，其特征在于，所述第二功分器、第三功分器的中心位置分别设置第一馈电端口，所述第一功分器连接所述第一馈电端口，所述第一功分器的中心位置设置一第二馈电端口，所述同轴馈线连接所述第二馈电端口。

3.根据权利要求2所述的宽频高增益玻璃钢全向天线，其特征在于，所述第一辐射臂、第四辐射臂为U型。

4.根据权利要求3所述的宽频高增益玻璃钢全向天线，其特征在于，所述第一辐射臂、第四辐射臂分别包括沿所述PCB板的长度方向延伸且平行设置的两第一枝节和连接两所述第一枝节的第二枝节，所述第二辐射臂、第三辐射臂分别包括沿所述PCB板的长度方向延伸且平行设置的两金属片，每一所述金属片分别与一与其设于所述PCB板不同面上的第一枝节正对。

5.根据权利要求4所述的宽频高增益玻璃钢全向天线，其特征在于，所述第一辐射臂、第二辐射臂、第三辐射臂、第四辐射臂的长度为30mm，所述第一辐射臂、第四辐射臂的宽度为18mm，所述辐射单元的两所述偶极子振子的前端在所述PCB板长度方向的间距为63mm。

6.根据权利要求2所述的宽频高增益玻璃钢全向天线，其特征在于，每一所述辐射单元设于所述PCB板背面的辐射臂构成的图案与设于所述PCB板正面的辐射臂构成的图案呈中心对称。

7.根据权利要求1至6任一项所述的宽频高增益玻璃钢全向天线，其特征在于，所述PCB板为罗杰斯板材，厚度为1.5mm，介电常数为4.0。

8.根据权利要求1所述的宽频高增益玻璃钢全向天线，其特征在于，所述同轴馈线的一端与所述第一功分器焊接连接，另一端焊接有同轴连接器。

9.根据权利要求8所述的宽频高增益玻璃钢全向天线，其特征在于，所述玻璃钢外壳包括柱状的玻璃钢管、盖设在所述玻璃钢管一端的天线罩、套设在所述玻璃钢管另一端的套管，所述天线组件安装在一底座上，所述底座固定在所述套管内侧，所述同轴连接器穿设在所述底座。