CN219144500U - 一种天线单元及基站 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及通信技术领域,尤其公开了一种天线单元，包括印制电路板、支架和柔性电路板；印制电路板包括馈电点、馈地点、金属化过孔和微带线，微带线的一端与馈电点连接，微带线的另一端与金属化过孔连接，微带线的走线形状为S型；支架设置于印制电路板的顶部；柔性电路板覆盖于支架的一侧边，柔性电路板与馈电点和馈地点接通。通过上述方式，本实用新型改变微带线的走线方式，通过采用S型的微带线走线方式，构建微带线水平方向上的电流两两反向，实现微带线向自由空间辐射的电磁能相互抵消，进而降低微带线走线对天线单元水平全向自由辐射的影响，即降低天线单元水平方向上的不圆度。

Description

一种天线单元及基站

技术领域

本实用新型涉及通信技术领域，特别是涉及一种天线单元及基站。

背景技术

随着城市化的进程，城市人口密度不断加大，为了保证和提高移动通信的体验感和顺畅化，通常会采用室内小型基站对宏基站衍生出的信号盲区进行补盲。

室内小型基站装置主要由金属机盒、天线单元、天线罩结构和信号模块等组成。其中，天线单元一般被设置在金属机盒的对角处，并且天线单元需具备水平全向自由辐射的特性，通常以不圆度来表征全向辐射的程度，所谓的不圆度，指的是在某个切面各个方向上，最大增益与最小增益的差值，即天线单元发射或接收功率分布的不均匀程度。

传统的天线单元通常通过改变周边环境、改变天线结构或加载悬浮寄生等方式优化天线的不圆度。但是，对于加载了PCB(印制电路板)和一体化支架的天线单元而言，当不圆度已经优化到一定程度时，再通过上述的方式实现对水平方向上不圆度的优化，效果不佳，其原因在于，加载了PCB(印制电路板)的天线单元中存在PCB微带线，PCB微带线走线会产生弱耦合，向自由空间辐射少量的电磁波，与主天线单元辐射的电磁波相互合成，从而恶化天线单元电磁能量在水平方向上的均衡辐射，即导致天线单元水平方向上的不圆度升高。

因此，急需一种改变微带线走线方式的天线单元，降低微带线走线对天线单元水平全向自由辐射的影响，即降低天线单元水平方向上的不圆度。

实用新型内容

本实用新型主要解决的技术问题是提供一种S型走线的微带线结构的天线单元，降低天线单元水平方向上的不圆度。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：一种天线单元，包括印制电路板、支架和柔性电路板；印制电路板包括馈电点、馈地点、金属化过孔和微带线，馈电点和馈地点间隔设置，微带线的一端与馈电点连接，微带线的另一端与金属化过孔连接，微带线的走线形状为S型；支架设置于印制电路板的顶部，支架的底部端面与印制电路板的顶部端面水平贴合；柔性电路板覆盖于支架的一侧边，柔性电路板的一端与支架的顶部端面水平贴合，柔性电路板的另一端与印制电路板的顶部端面水平贴合，柔性电路板的另一端与馈电点和馈地点接通。

可选的，印制电路板还包括板体、弹簧针顶盘、馈电焊盘和馈地焊盘；弹簧针顶盘设置于板体的一端面，弹簧针顶盘用于与弹簧针建立电连接，馈电焊盘、馈地焊盘、微带线和金属化过孔均设置于板体的另一端面，馈电焊盘与馈地焊盘间隔设置，馈电点设置于馈电焊盘，用于与柔性电路板建立电连接，馈地点设置于馈地焊盘，用于将柔性电路板的能量注入到地，微带线的一端与馈电焊盘连接。

可选的，微带线包括第一线体、第二线体、第三线体、第四线体和第五线体；第一线体、第二线体、第三线体、第四线体和第五线体依次连接，并且第一线体远离第二线体的一端与馈电焊盘连接，第五线体远离第四线体的一端与金属化过孔连接；其中，第一线体和第二线体的连接处形成第一折弯，第二线体与第三线体的连接处形成第二折弯，第三线体与第四线体的连接处形成第三折弯，第四线体与第五线体的连接处形成第四折弯。

可选的，第一折弯、第二折弯、第三折弯和第四折弯的折弯角度均小于或等于90度。

可选的，馈电焊盘的面积大于微带线的一端的面积。

可选的，馈地焊盘的面积大于或等于馈电焊盘的面积。

可选的，支架的一侧边设有第一斜面和第二斜面，第一斜面和第二斜面共用一棱边，当柔性电路板的一端与支架的顶部端面水平贴合，柔性电路板的另一端与印制电路板的顶部端面水平贴合时，柔性电路板的底部端面还分别与第一斜面和第二斜面倾斜贴合。

可选的，支架的底部部分覆盖板体的顶部，并且支架的底部覆盖微带线和金属化过孔。

可选的，柔性电路板的底部覆盖馈电焊盘和馈地焊盘。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的另一个技术方案是：提供一种基站，包括上述天线单元。

本实用新型的有益效果是：区别于现有技术的情况，本实用新型通过采用S型的微带线走线方式，构建微带线水平方向上的电流两两反向，实现微带线向自由空间辐射的电磁能相互抵消，进而降低微带线走线对天线单元水平全向自由辐射的影响，即降低天线单元水平方向上的不圆度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施例或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1是本实用新型实施例提供的天线单元的整体结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的天线单元的印制电路板的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的采用S型走线的微带线结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供的采用向内走线的微带线结构示意图；

图5是本实用新型实施例提供的采用向中走线的微带线结构示意图；

图6是本实用新型实施例提供的采用向外走线的微带线结构示意图；

图7是本实用新型实施例提供的四种微带线走线方式，在SAT I MO中获取频点3.3GHz水平方向上(Theta＝80deg)的方向图；

图8是本实用新型实施例提供的四种微带线走线方式，在SAT I MO中获取频点3.54GHz水平方向上(Theta＝80deg)的方向图；

图9是本实用新型实施例提供的四种微带线走线方式，在SAT I MO中获取频点3.8GHz水平方向上(Theta＝80deg)的方向图。

图中：1印制电路板、10金属化过孔、11微带线、110第一线体、111第二线体、112第三线体、113第四线体、114第五线体、115第一折弯、116第二折弯、117第三折弯、118第四折弯、12板体、13弹簧针顶盘、14馈电焊盘、15馈地焊盘、2支架、20第一斜面、21第二斜面、3柔性电路板、4金属机盒。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面结合附图和具体实施例，对本实用新型进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“上”、“下”、“内”、“外”、“垂直的”、“水平的”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。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本实用新型。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1至图3，一种天线单元，包括印制电路板1、支架2和柔性电路板3，印制电路板1包括馈电点、馈地点、金属化过孔10和微带线11，馈电点和馈地点间隔设置，微带线11的一端与馈电点连接，微带线11的另一端与金属化过孔10连接，微带线11的走线形状为S型，支架2设置于印制电路板1的顶部，支架2的底部端面与印制电路板1的顶部端面水平贴合，柔性电路板3覆盖于支架2的一侧边，柔性电路板3的底部端面与支架2的顶部端面水平贴合，柔性电路板3的另一端与印制电路板1的顶部端面水平贴合，柔性电路板3的另一端与馈电点和馈地点接通，另外，印制电路板1还包括板体12、弹簧针顶盘13、馈电焊盘14和馈地焊盘15，弹簧针顶盘13设置于板体12的一端面，弹簧针顶盘13用于与弹簧针建立电连接，馈电焊盘14、馈地焊盘15、微带线11和金属化过孔10均设置于板体12的另一端面，馈电焊盘14与馈地焊盘15间隔设置，馈电点设置于馈电焊盘14，用于与柔性电路板3建立电连接，馈地点设置于馈地焊盘15，用于将柔性电路板3的能量注入到地，微带线11的一端与馈电焊盘14连接。

在一些实施例中，天线单元的印制电路板1和柔性电路板3均为矩形形状，支架2为具备固定高度的一体化支架2，如图1至图3所示。

组装时，支架2安装于板体12的顶部，并且支架2的底部端面与板体12的顶部端面水平贴合，板体12底部端面的弹簧针顶盘13通过弹簧针与金属机盒4构建连接，进而实现天线单元安装于金属机盒4，柔性电路板3安装于支架2的一侧边，并且，柔性电路板3底部端面的一端与支架2的顶部端面水平贴合，柔性电路板3底部端面的另一端与板体12的顶部端面水平贴合，柔性电路板3底部端面的中部与支架2的一侧边的端面贴合，同时，柔性电路板3底部端面的另一端分别与馈电焊盘14和馈地焊盘15连接导通；其中，需要注意的是，柔性电路板3底部端面的中部与支架2的一侧边的端面贴合可避免柔性电路板3于支架2一侧边处产生镂空，即柔性电路板3底部端面的中部与支架2的一侧边的端面不接触，进而使得柔性电路板3紧贴支架2的一侧边，提高柔性电路板3的稳定性，有利柔性电路板3的能量传输。

运行时，基于板体12底部端面的弹簧针顶盘13通过弹簧针与金属机盒4构建连接，因此，天线单元的具体连接传输过程如下：金属机盒4通过弹簧针与设置于板体12底部端面的弹簧针顶盘13建立电连接并进行能量的正常传输，然后通过弹簧针顶盘13与金属化过孔10建立电连接，紧接着金属化过孔10通过微带线11实现与馈电焊盘14的电连接并进行能量的正常传输，再通过馈电焊盘14与柔性电路板3实现电连接并进行能量的正常传输，最后将柔性电路板3的能量通过馈电焊盘14注入到地，达到柔性电路板3直流到地的要求，使得在雷电环境中，柔性电路板3直流到地起到保护天线单元的作用，并且使得整个天线单元满足PI FA(平面倒F形天线)的结构，实现电磁场在水平反向上的正常辐射；其中，需要注意的是，对于馈电焊盘14和馈地焊盘15的形状，没有指定的形状限制，用户可根据实际需求和环境因素的限制，设计不同形状的馈电焊盘14和馈地焊盘15。

另外，一般情况下，微带线11仅能传输电磁能，但由于微带线11边缘与地之间存在缝隙，因此，微带线11会产生弱耦合，即使微带线11向自由空间辐射少量的电磁波，该电磁波与天线单元辐射的电磁波相互合成，进而恶化天线单元电磁能在水平方向上的均衡辐射，即恶化天线单元水平方向上的不圆度，然而，本申请中，微带线11的走线方式为S型，使得微带线11的弯折处构建水平方向上的电流两两反向，实现微带线11向自由空间辐射的电磁能相互抵消，进而减少微带线11对天线单元在水平方向上电磁辐射的影响，从而降低天线单元水平方向上的不圆度。

在另一些实施例中，如图4至图6所示，微带线11分别采用向内走线、向中走线或向外走线的走线方式。

为了更直观了解S型走线、向内走线、向中走线和向外走线分别对天线单元不圆度的影响，在SAT I MO(SAT I MO为一种天线测试系统，即多探头天线测试系统)暗室中分别获取3.3GHz、3.54GHz和3.8GHz三个频点在水平切面上(Theta＝80deg)的方向图，如图7至图9所示，并由图7至图9计算出了S型走线、向内走线、向中走线和向外走线四种走线分别在3.3GHz、3.54GHz和3.8GHz三个频点上的不圆度，具体如下表1、表2和表3所示：

表1

名称	S型走线	向内走线	向中走线	向外走线
					截面不圆度/dB	6.2dB	8.3dB	7.0dB	7.3dB

表2

名称	S型走线	向内走线	向中走线	向外走线
					截面不圆度/dB	5.5dB	11.2dB	8.3dB	8.4dB

表3

名称	S型走线	向内走线	向中走线	向外走线
					截面不圆度/dB	5.7dB	15.7dB	7.4dB	8.8dB

由以上表1、表2和表3可知，微带线11的走线方式为S型走线时，不管天线单元在哪个频点工作，在水平切面(Theta＝80deg)上的不圆度，都要明显优于其他三种走线方式，且基本能够满足运营商小型基站通信的要求。此外，由以上表1、表2和表3可知，采用S型微带线11走线方式的天线单元，可实现覆盖不同的工作频段，如sub-6G频段中常见的1.8G(1.71～1.88GHz)、2.1G(1.92～2.17GHz)、2.6G(2.496～2.69GHz)和4.7G(4.4～5GHz)等频段，当天线单元水平方向上不圆度较高时，采用S型微带线11走线的方式可有效降低天线单元水平方向上不圆度。

进一步的，对于上述S型微带线11，请参阅图2和图3，微带线11包括第一线体110、第二线体111、第三线体112、第四线体113和第五线体114，第一线体110、第二线体111、第三线体112、第四线体113和第五线体114依次连接，并且第一线体110远离第二线体111的一端与馈电焊盘14连接，第五线体114远离第四线体113的一端与金属化过孔10连接，其中，第一线体110和第二线体111的连接处形成第一折弯115，第二线体111与第三线体112的连接处形成第二折弯116，第三线体112与第四线体113的连接处形成第三折弯117，第四线体113与第五线体114的连接处形成第四折弯118，另外，第一折弯115、第二折弯116、第三折弯117和第四折弯118的折弯角度均小于或等于90度。

在一些实施例中，基于印制电路板1的板体12为矩形，沿板体12的一对角线设为第一方向，沿板体12的另一对角线设为第二方向，如图3所示，微带线11的具体结构如下：沿第一方向顺时针偏移固定角度，第一线体110延伸固定长度，沿第二方向，第二线体111延伸固定长度，并且第一线体110和第二线体111连接的折弯处小于90度，沿第一方向，第三线体112延伸固定长度，并且第二线体111和第三线体112的连接折弯处等于90度，沿第二方向，第四线体113延伸固定长度，并且第三线体112和第四线体113的连接折弯处等于90度，沿第一方向，第五线体114延伸固定长度，并且第四线体113和第五线体114的连接折弯处等于90度，其中，需要注意的是，对于第一线体110、第二线体111、第三线体112、第四线体113和第五线体114的长度，没有指定的长度限制，用户可根据实际需求和环境因素的限制，设计不同长度的线体。

对于S型微带线11电磁能相互抵消的原理，具体如下：基于天线单元表面电流分布中出现电流反相(即指向反向)，电磁能会相互抵消，因此，常规微带线11(直线型，线长小于二分之一波长的微带线11)，表面电流在不同位置处均同相(即指向相同)，导致微带线11会向自由空间辐射，从而影响到天线单元的辐射性能。为了能够减弱微带线11的辐射影响，现需要在微带线11上生成反相电流，即构建S型走线形式，在微带线11每次折弯后会生成反相电流，与折弯前微带线11表面电流相互反相，实现此处表面电流相互抵消的效果，减弱微带线11向自由空间的辐射影响，从而达到减小微带线11对天线单元辐射性能的影响的目的，即降低对天线在水平方向上电磁辐射的影响，其中，需要注意的是，微带线11折弯处的角度等于90度时，表面电流相互抵消的效果达到最佳。

进一步的，请参阅图3，馈电焊盘14的面积大于微带线11的一端的面积，馈地焊盘15的面积大于或等于馈电焊盘14的面积，通过增大馈电焊盘14和馈地焊盘15的面积，有利于提高柔性电路板3分别与馈电焊盘14和馈地焊盘15接触的稳定性，即通过增大面积确保馈电焊盘14和馈地焊盘15均与柔性电路板3连接导通。

对于上述支架2，请参阅图1，支架2的一侧边设有第一斜面20和第二斜面21，第一斜面20和第二斜面21共用一棱边，当柔性电路板3的一端与支架2的顶部端面水平贴合，柔性电路板3的另一端与印制电路板1的顶部端面水平贴合时，柔性电路板3的底部端面还分别与第一斜面20和第二斜面21倾斜贴合。

在一些实施例中，由于支架2具备固定的高度，若支架2的一侧边为垂直结构设计，则当柔性电路板3安装于支架2的一侧边时，柔性电路板3底部端面的中部与支架2的一侧边将产生镂空，导致柔性电路板3在长时间的使用过程中易产生松动，不利于天线单元的正常使用，因此，支架2的一侧边设有不同倾斜度的第一斜面20和第二斜面21，可避免柔性电路板3底部端面的中部与支架2的一侧边产生镂空，进而提高柔性电路板3的稳定性。

进一步的，为了避免微带线11和金属化过孔10裸露，使得天线单元在使用过程中被其他环境因素造成影响，影响微带线11和金属化过孔10的能量正常传输，请参阅图1，支架2的底部部分覆盖板体12的顶部，并且支架2的底部覆盖微带线11和金属化过孔10，通过支架2的底部覆盖微带线11和金属化过孔10可起到遮挡作用，有效避免微带线11和金属化过孔10裸露。

对于上述柔性电路板3，为了避免馈电焊盘14和馈地焊盘15裸露，使得天线单元在使用过程中被其他环境因素造成影响，影响馈电焊盘14和馈地焊盘15的能量正常传输，请参阅图1，柔性电路板3的底部覆盖馈电焊盘14和馈地焊盘15，通过柔性电路板3的底部覆盖馈电焊盘14和馈地焊盘15可起到遮挡作用，有效避免馈电焊盘14和馈地焊盘15裸露。

本实用新型通过采用S型的微带线走线方式，构建微带线水平方向上的电流两两反向，实现微带线向自由空间辐射的电磁能相互抵消，进而降低微带线走线对天线单元水平全向自由辐射的影响，即降低天线单元水平方向上的不圆度。

本实用新型又提供基站实施例，基站包括上述天线单元，对于上述天线单元的具体结构和功能可参阅上述实施例，此处不再一一赘述。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种天线单元，其特征在于，包括：

印制电路板，所述印制电路板包括馈电点、馈地点、金属化过孔和微带线，所述馈电点和馈地点间隔设置，所述微带线的一端与所述馈电点连接，所述微带线的另一端与所述金属化过孔连接，所述微带线的走线形状为S型；

支架，所述支架设置于所述印制电路板的顶部，所述支架的底部端面与所述印制电路板的顶部端面水平贴合；

柔性电路板，所述柔性电路板覆盖于所述支架的一侧边，所述柔性电路板的一端与所述支架的顶部端面水平贴合，所述柔性电路板的另一端与所述印制电路板的顶部端面水平贴合，所述柔性电路板的另一端与馈电点和馈地点接通。

2.根据权利要求1所述的天线单元，其特征在于，所述印制电路板还包括板体、弹簧针顶盘、馈电焊盘和馈地焊盘；

所述弹簧针顶盘设置于所述板体的一端面，所述弹簧针顶盘用于与弹簧针建立电连接，所述馈电焊盘、馈地焊盘、微带线和金属化过孔均设置于所述板体的另一端面，所述馈电焊盘与所述馈地焊盘间隔设置，所述馈电点设置于所述馈电焊盘，用于与柔性电路板建立电连接，所述馈地点设置于所述馈地焊盘，用于将柔性电路板的能量注入到地，所述微带线的一端与所述馈电焊盘连接。

3.根据权利要求2所述的天线单元，其特征在于，所述微带线包括第一线体、第二线体、第三线体、第四线体和第五线体；

所述第一线体、第二线体、第三线体、第四线体和第五线体依次连接，并且所述第一线体远离所述第二线体的一端与馈电焊盘连接，所述第五线体远离第四线体的一端与所述金属化过孔连接；

其中，所述第一线体和第二线体的连接处形成第一折弯，所述第二线体与第三线体的连接处形成第二折弯，所述第三线体与第四线体的连接处形成第三折弯，所述第四线体与所述第五线体的连接处形成第四折弯。

4.根据权利要求3所述的天线单元，其特征在于，所述第一折弯、第二折弯、第三折弯和第四折弯的折弯角度均小于或等于90度。

5.根据权利要求2所述的天线单元，其特征在于，所述馈电焊盘的面积大于所述微带线的一端的面积。

6.根据权利要求3所述的天线单元，其特征在于，所述馈地焊盘的面积大于或等于所述馈电焊盘的面积。

7.根据权利要求1所述的天线单元，其特征在于，所述支架的一侧边设有第一斜面和第二斜面，所述第一斜面和第二斜面共用一棱边，当所述柔性电路板的一端与所述支架的顶部端面水平贴合，所述柔性电路板的另一端与所述印制电路板的顶部端面水平贴合时，所述柔性电路板的底部端面还分别与所述第一斜面和第二斜面倾斜贴合。

8.根据权利要求2所述的天线单元，其特征在于，所述支架的底部部分覆盖所述板体的顶部，并且所述支架的底部覆盖所述微带线和金属化过孔。

9.根据权利要求2所述的天线单元，其特征在于，所述柔性电路板的底部覆盖所述馈电焊盘和馈地焊盘。

10.一种基站，其特征在于，包括金属机盒、若干弹簧针和若干如权利要求1-9中任意一项所述天线单元，一所述弹簧针和一天线单元均设置于所述金属机盒的对角处，一所述弹簧针的一端与所述金属机盒连接，一所述弹簧针的另一端与一所述天线单元连接。

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