CN216120744U - 一种三频段的双极化室内定向壁挂天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种三频段的双极化室内定向壁挂天线，包括反射底板，安装于所述反射底板上的两个结构相同的合路器和辐射单元，所述辐射单元包括有三个PCB介质板，每个所述PCB介质板上分别印刻有低频振子、中频振子和高频振子，其中，所述低频振子、中频振子和高频振子均设有第一激励端口和第二激励端口，且所述中频振子和高频振子均开设有若干个矩形凹槽。该壁挂天线能够实现2G/3G/LTE/5G全频段的覆盖，解决了现有技术中壁挂天线覆盖频段较少的问题，适用于多个应用场景。通过调节辐射单元与合路器之间的阻抗匹配，壁挂天线的性能较为良好，且具有高端口隔离度、结构稳定和体积小的优点。

Description

一种三频段的双极化室内定向壁挂天线

技术领域

本实用新型涉及通信天线技术领域，更具体地说涉及一种三频段的双极化室内定向壁挂天线。

背景技术

目前市面上的大部分壁挂天线只覆盖了两个频段，覆盖三个频段的壁挂天线还是比较少见的。覆盖三个频段意味着拥有更多的应用场景，随着通信系统的功能越来越复杂化，对天线的性能要求也越来越高。同时由于应用于室内，所有要求整个壁挂天线具有小型化、低剖面的特征。辐射单元的S11参数一般小于-10 dB就可以应用，但实际应用中自然是越小越好，数值越小，意味着反射回来的能量越少，代表天线辐射到自由空间的能量越多。因此，要求辐射单元的S11参数尽可能小。

覆盖三频段的合路器也比较少见，且合路器作为馈电网络的一部分，具有小型化的要求。传统合路器运用腔体式结构，这给安装和使用带来了极大的不便，使用微带线设计合路器能够使合路器结构简单，同时运用成熟的PCB技术，便利了合路器的制作，也减少了制作合路器的成本。

实用新型内容

针对现有技术中的不足，本实用新型的目的在于提供一种三频段的双极化室内定向壁挂天线，具备高端口隔离度、结构稳定和体积小的优点。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种三频段的双极化室内定向壁挂天线，包括反射底板，安装于所述反射底板上的两个结构相同的合路器和辐射单元，所述辐射单元包括有三个PCB介质板，每个所述PCB介质板上分别印刻有低频振子、中频振子和高频振子，其中，所述低频振子、中频振子和高频振子均设有第一激励端口和第二激励端口，且所述中频振子和高频振子均开设有若干个矩形凹槽。

进一步地，所述合路器由于基板、阻抗匹配器、低通滤波器、带通滤波器、高通滤波器和传输单元组成，所述传输单元包括有第一端口、第二端口、第三端口和第四端口组成，其中，所述第一端口为信号输入端口，第二端口、第三端口和第四端口均为信号输出端口，任意一个所述合路器的第一端口连接有第一SMA接口，另一所述合路器的第一端口连接第二SMA接口，任意一个所述合路器的第二端口、第三端口和第四端口分别对应与低频振子、中频振子和高频振子的第一激励端口连接，另一所述合路器的第二端口、第三端口和第四端口分别对应与低频振子、中频振子和高频振子的第二激励端口连接。

进一步地，所述基板的板材为F4B高频板。

进一步地，所述基板的长为100-150mm之间，宽为40-80mm之间，高为0.8-1.2mm之间。

进一步地，所述基板的下表面覆铜。

进一步地，所述PCB介质板的板材为FR4，其厚度为0.8mm。

进一步地，所述第一激励端口为＋45°极化激励端口。

进一步地，所述第二激励端口为－45°极化激励端口。

本实用新型采用上述技术解决方案所能达到的有益效果是：该壁挂天线能够实现2G/3G/LTE/5G全频段的覆盖，解决了现有技术中壁挂天线覆盖频段较少的问题，适用于多个应用场景。同时采用将-45°极化馈电线分别印刷在介质板上下表面的方法，实现了较高的隔离度。通过调节辐射单元与合路器之间的阻抗匹配，壁挂天线的性能较为良好，且具有高端口隔离度、结构稳定和体积小的优点。

附图说明

图1为本实用新型三频段的双极化室内定向壁挂天线的结构示意图；

图2为本实用新型所述实施例中合路器的结构示意图；

图3为本实用新型所述实施例中低频振子的结构示意图；

图4为本实用新型所述实施例中中频振子的结构示意图；

图5为本实用新型所述实施例中高频振子的结构示意图；

图6为本实用新型所述实施例中中频振子与未除去矩形凹槽的S11参数对比图；

图7为本实用新型所述实施例中高频振子与未除去矩形凹槽的S11参数对比图；

图8为本实用新型所述实施例中三频段的双极化室内定向壁挂天线在频段0.8-0.96GHz的增益效果测试图。

图中标号：1为反射底板、11为合路器、111为基板、112为第一端口、113为第二端口、114-第三端口、115-第四端口、116为阻抗匹配器、117为低通滤波器、118为带通滤波器、119为高通滤波器、12为辐射单元、121为PCB介质板、122为低频振子、123为中频振子、124为高频振子、125为第一激励端口、126为第二激励端口、127为矩形凹槽、13为第一SMA接口、14为第二SMA接口。

具体实施方式

以下结合附图就本实用新型的实施例进行描述，附图中类似的元件标号代表类似的元件。

此外，附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。需要说明的是，本公开中，用语“包括”、“配置有”、“设置于”用以表示开放式的包括在内的意思，并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等；用语“第一”、“第二”等仅作为标记使用，不是对其对象数量或次序的限制；术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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。

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；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

参考图1-图5所示，一种三频段的双极化室内定向壁挂天线，包括反射底板1，安装于反射底板1上的两个结构相同的合路器11和辐射单元12，辐射单元12包括有三个PCB介质板121，每个PCB介质板121上分别印刻有低频振子122、中频振子123和高频振子124，其中，低频振子122、中频振子123和高频振子124均设有第一激励端口125和第二激励端口126，且中频振子123和高频振子124均开设有若干个矩形凹槽127，由于中频振子123和高频振子124覆盖的频段较宽，需要将其振子挖去一小部分矩形，以达到扩展带宽的目的。

在实施例中，合路器11由于基板111、阻抗匹配器116、低通滤波器117、带通滤波器118、高通滤波器119和传输单元组成，传输单元包括有第一端口112、第二端口113、第三端口114和第四端口115组成，通过在每个滤波器加入开路枝节形成传输零点，实现滤波的功能，合路器11将输入的一路多频信号滤波成多个单频信号并从相应的端口输出后与辐射单元12进行连接，其中，第一端口112为信号输入端口，第二端口113、第三端口114和第四端口115均为信号输出端口，任意一个合路器11的第一端口112连接有第一SMA接口13，另一合路器11的第一端口112连接第二SMA接口14，此处需要说明的是，本技术领域人员可根据实际需求进行适应性选择，此处不作限定，任意一个合路器11的第二端口113、第三端口114和第四端口115分别对应与低频振子122、中频振子123和高频振子124的第一激励端口125连接，另一合路器11的第二端口113、第三端口114和第四端口115分别对应与低频振子122、中频振子123和高频振子124的第二激励端口126连接，此处需要说明的是，本技术领域人员可根据实际需求进行适应性选择不作限定，两个合路器11结构相同，需其中一个合路器11的第一端口112连接第一SMA接口13，第二端口113、第三端口114和第四端口115分别对应与低频振子122、中频振子123和高频振子124的第一激励端口125连接，另一合路器11的第一端口112连接第二SMA接口14，第二端口113、第三端口114和第四端口115分别对应与低频振子122、中频振子123和高频振子124的第二激励端口126连接即可。

具体的，低频振子122频段为806MHz-960MHz、中频振子123频段为1710MHz-2700MHz和高频振子124频段3300MHz-3700MHz，由于中频振子123和高频振子124覆盖的频段较宽，通过在中频振子123和高频振子124中开设出矩形部分，改变了中频振子123和高频振子124内的电流方向，从而达到扩展带宽的目的；合路器11通过通过增加开路枝节实现传输零点，达到滤波的效果，其中，低通滤波器117用于滤除3G频段、LTE频段和5G频段的信号，带通滤波器118用于滤除2G频段和5G频段的信号，高通滤波器119用于滤除2G频段、3G频段和LTE频段的信号，三个滤波器通过合路端连接起来，通过阻抗匹配器116进行后实现一个端口输入，三个端口输出的功能；图6为中频振子123未除去矩形凹槽127和已除去矩形凹槽127的S11参数对比图，图7为高频振子124未除去矩形凹槽127和已除去矩形凹槽127的S₁₁参数对比图，通过图6和图7不难看出，在除去矩形凹槽127后，改变了其中频振子123和高频振子124内的电流方向，从而展宽了中频振子123和高频振子124的带宽，并且拉伸了其带宽内的S₁₁参数。

在实施例中，基板111的板材为F4B高频板，材料的选用介电常数为2.65性能较好的高频板。基板111的长为100-150mm之间，宽为40-80mm之间，高为0.8-1.2mm之间，最优选是通过将基板111的尺寸采用长130mm、宽60mm以及高为1mm以满足合路器11尺寸的需求并且能够实现小型化的目的；基板111的下表面覆铜,从而减小地线阻抗，提高抗干扰能力；降低压降，提高电源效率；通过与地线相连，还可以减小环路面积。

在实施例中，PCB介质板121的板材为FR4，其厚度为0.8mm，合适的介质板厚度可以优化宽频单元的回波耗损、改善宽频辐射单元12的辐射特性，材料的选用的介电常数为4.4。

在实施例中，第一激励端口125为＋45°极化激励端口；第二激励端口126为－45°极化激励端口，具体的高楼等遮挡物比较多的地方，实际到达手机的信号在正负45°两个方向上的分量最多，使得垂直极化的应用效果更优。

本实用新型的壁挂天线经过实验验证后，能够同时覆盖806MHz-960MHz、1710MHz-2700MHz和3300MHz-3700MHz频段的应用于2G/3G/LTE/5G的±45°，参考图8所示 ，该壁挂天线在频段0.8-0.96GHz内，增益稳定在6.7dBi；在频段1.7-2.7GHz内，增益稳定在7.4dBi；在3.3-3.7GHz，增益稳定在7.3dBi。双极化室内定向壁挂天线，解决了现有技术中壁挂天线覆盖频段较少的问题，适用于多个应用场景，同时采用将-45°极化馈电线分别印刷在介质板上下表面的方法，实现了较高的隔离度，另外，通过调节辐射单元12与合路器11之间的阻抗匹配，壁挂天线的性能较为良好，且具有高端口隔离度、结构稳定和体积小的优点。

以上具体实施方式对本实用新型的实质进行了详细说明，但并不能以此来对本实用新型的保护范围进行限制。显而易见地，在本实用新型的启示下，本技术领域普通技术人员还可以进行许多改进和修饰，需要注意的是，这些改进和修饰都落在本实用新型的权利要求保护范围之内。

Claims (8)

1.一种三频段的双极化室内定向壁挂天线，包括反射底板（1），安装于所述反射底板（1）上的两个结构相同的合路器（11）和辐射单元（12），其特征在于，所述辐射单元（12）包括有三个PCB介质板（121），每个所述PCB介质板（121）上分别印刻有低频振子（122）、中频振子（123）和高频振子（124），其中，所述低频振子（122）、中频振子（123）和高频振子（124）均设有第一激励端口（125）和第二激励端口（126），且所述中频振子（123）和高频振子（124）均开设有若干个矩形凹槽（127）。

2.根据权利要求1所述的一种三频段的双极化室内定向壁挂天线，其特征在于，所述合路器（11）由于基板（111）、阻抗匹配器（116）、低通滤波器（117）、带通滤波器（118）、高通滤波器（119）和传输单元组成，所述传输单元包括有第一端口（112）、第二端口（113）、第三端口（114）和第四端口（115）组成，其中，所述第一端口（112）为信号输入端口，第二端口（113）、第三端口（114）和第四端口（115）均为信号输出端口，任意一个所述合路器（11）的第一端口（112）连接有第一SMA接口（13），另一所述合路器（11）的第一端口（112）连接第二SMA接口（14），任意一个所述合路器（11）的第二端口（113）、第三端口（114）和第四端口（115）分别对应与低频振子（122）、中频振子（123）和高频振子（124）的第一激励端口（125）连接，另一所述合路器（11）的第二端口（113）、第三端口（114）和第四端口（115）分别对应与低频振子（122）、中频振子（123）和高频振子（124）的第二激励端口（126）连接。

3.根据权利要求2所述的一种三频段的双极化室内定向壁挂天线，其特征在于，所述基板（111）的板材为F4B高频板。

4.根据权利要求3所述的一种三频段的双极化室内定向壁挂天线，其特征在于，所述基板（111）的长为100-150mm之间，宽为40-80mm之间，高为0.8-1.2mm之间。

5.根据权利要求4所述的一种三频段的双极化室内定向壁挂天线，其特征在于，所述基板（111）的下表面覆铜。

6.根据权利要求1所述的一种三频段的双极化室内定向壁挂天线，其特征在于，所述PCB介质板（121）的板材为FR4，其厚度为0.8mm。

7.根据权利要求1所述的一种三频段的双极化室内定向壁挂天线，其特征在于，所述第一激励端口（125）为＋45°极化激励端口。

8.根据权利要求1所说的一种三频段的双极化室内定向壁挂天线，其特征在于，所述第二激励端口（126）为－45°极化激励端口。

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