CN220914583U - 双频天线阵列 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种双频天线阵列，属于天线技术领域，包括：底板和多个双频天线，多个双频天线直线排列于底板的同一侧，底板上还设置有功分器，双频天线的馈点与功分器的一个输出端一一对应连接。本实用新型通过设置于底板上的功分器与多个双频天线的连接，以实现底板上多个双频天线的馈电信号等幅同相，用于加强天线阵列的辐射信号，以更小的体积实现更高的天线增益，从而满足基站和终端通信产品中的天线对增益的需求。

Description

双频天线阵列

技术领域

本实用新型涉及天线技术领域，尤其涉及一种双频天线阵列。

背景技术

目前，越来越多的产品运用无线通信技术对资料、声音、图像、传感参数等进行无线传输。

天线是无线传输系统的关键部件，无线信号依靠天线来收发。越来越多的中继天线、物联网天线、毫米波天线对增益要求比较高，就会采取阵列天线形式，阵列天线有着高增益的特性，在通信电子领域应用越来越广泛。

传统的阵列天线体积大，不适合无线终端产品上使用；传统的单辐射体天线增益小，限制了无线终端的覆盖距离。而应用于基站和终端通信产品中的天线不仅对增益要求较高，对天线的体积大小和支持频段也有了更高的要求。

因此，对于应用于基站和终端通信产品中的天线，如何同时满足其体积和增益的需求仍是需要解决的问题。

实用新型内容

本实用新型提供一种双频天线阵列，用以解决现有技术中应用于基站和终端通信产品中的天线难以同时满足小体积和高增益需求的缺陷，实现一种体积适配于基站和终端产品的高增益双频天线。

本实用新型提供一种双频天线阵列，包括：底板和多个双频天线，多个双频天线直线排列于底板的同一侧，底板上还设置有功分器，双频天线的馈点与功分器的一个输出端一一对应连接。

根据本实用新型提供的一种双频天线阵列，双频天线包括一体的第一辐射面和第二辐射面，第一辐射面的面积大于第二辐射面的面积。

根据本实用新型提供的一种双频天线阵列，还包括卡位板，卡位板一端固接于双频天线、另一端固接于底板上。

根据本实用新型提供的一种双频天线阵列，卡位板设置于第一辐射面和第二辐射面相接处。

根据本实用新型提供的一种双频天线阵列，双频天线还包括接地端，接地端用于连接底板与第一辐射面或连接底板与第二辐射面。

根据本实用新型提供的一种双频天线阵列，卡位板有两个，馈点设置于一个卡位板靠近底板的一端，且与底板连接；接地端设置于另一个卡位板靠近底板的一端，且与底板连接。

根据本实用新型提供的一种双频天线阵列，多个馈点均设置于双频天线邻近功分器的一侧。

根据本实用新型提供的一种双频天线阵列，相邻两个双频天线的阵列间距为双频天线的低频段中心点波长的0.6倍。

根据本实用新型提供的一种双频天线阵列，双频天线的数量为4组。

本实用新型提供的一种双频天线阵列，通过设置于底板上的功分器与多个双频天线的连接，以实现底板上多个双频天线的馈电信号等幅同相，用于加强天线阵列的辐射信号，使其辐射信号强度高于同体积的传统天线阵列产生的辐射信号强度，以更小的体积实现更高的天线增益，从而满足基站和终端通信产品中的天线对增益的需求。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型提供的双频天线阵列的整体结构示意图；

图2是本实用新型提供的双频天线阵列中主要用于展示双频天线的结构示意图；

图3是本实用新型提供的双频天线阵列的天线方向仿真图；

图4是本实用新型提供的双频天线阵列的电气性能仿真图。

附图标记：

1、底板；2、双频天线；21、第一辐射面；22、第二辐射面；23、馈点；24、接地端；25、卡位板；3、功分器。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

下面结合图1-图4描述本实用新型的双频天线2阵列，如图1所示，双频天线2阵列包括底板1和多个双频天线2，多个双频天线2直线排列于底板1的同一侧，底板1上还设置有功分器3，双频天线2的馈点与功分器3的一个输出端一一对应连接。

其中，底板1为PCB板，便于承载电路设计，用于双频天线2与功分器3的连接。

双频天线2即兼容两个频段的天线。

双频天线2的材质为金属弹片。本实施例中具体为钢片天线。

可选地，底板1为矩形板，底板1的大小根据双频天线2的大小、数量和阵列间距确定。

多个双频天线2沿直线同幅同相均布于底板1的一侧，底板1的同侧还设置有功分器3。功分器3包括一个输入端口和多个输出端口，图1中的黑点表示功分器3的馈点。

双频天线2的馈点23与功分器3的输出端一一对应连接，通过功分器3实现多个双频天线2的等幅同相，以在辐射面的法线方向上实现能力叠加，提高天线增益，用于加强辐射信号。

双频天线2的数量可以根据实际指标需求调整，双频天线2的数量越多，组合得到的双频天线2阵列的增益越高，同时所需的底板1体积也越大。因此，可以根据实际指标需求确定双频天线2的数量，具体由实际设计仿真确定。

以底板1上设置有四个双频天线2为例，采用一分四功分器3构成天线馈电网络，一分四功分器3的四个输出端与四个双频天线2的馈点23一一对应连接，以将功分器3的能量通过馈点23把信号传输给双频天线2；给四个双频天线2的馈电信号等幅同相，用于加强天线的辐射信号。

可选地，功分器3为微带功分器。

微带功分器通过微带线连接其输出端口与馈点23。

如图1所示，本实施例中的一分四功分器3为一分二，二分四形式。为了便于描述，将图1的双频天线2按从左到右的顺序依次命名为第一天线、第二天线、第三天线和第四天线。

具体地，微带线先将第一天线与第二天线的馈点23连接，实现第一天线与第二天线的并联；将第三天线与第四天线的馈点23连接，实现第三天线与第四天线的并联；再将其连接至功分器3，以实现一分二、二分四的连接。

其中，功分器3四个输出口(也就是四个馈点23处)的微带线特性阻抗为200欧姆，每个天线单元的阻抗也为200欧姆，和天线输入阻抗匹配，以保证最大功率的传输效率；第一天线和第二天线并联后，阻抗为100欧姆，第三天线和第四天线并联后，阻抗也为100欧姆；两组100欧姆的天线再并联后，阻抗为50欧姆。

本实施例通过设置于底板1上的功分器3与多个双频天线2的连接，以实现底板1上多个双频天线2的馈电信号等幅同相，用于加强天线阵列的辐射信号，使其辐射信号强度高于同体积的传统天线阵列产生的辐射信号强度，以更小的体积实现更高的天线增益，从而满足基站和终端通信产品中的天线对增益的需求。

本实用新型双频天线2阵列中，双频天线2包括一体的第一辐射面21和第二辐射面22，第一辐射面21的面积大于第二辐射面22的面积。

双频天线2为PIFA天线(Planar Inverted-F Antenna，平面倒F天线)。

如图2所示，双频天线2包括一体的第一辐射面21和第二辐射面22，第一辐射面21和第二辐射面22均为矩形辐射面，且第一辐射面21的面积大于第二辐射面22的面积，使第一辐射面21和第二辐射面22构成的双频PIFA天线整体呈刀形。

第一辐射面21和第二辐射面22均平行于底板1设置。

进一步地，高频对应的辐射面面积较大，低频对应的辐射面面积较小，通过面积不同的第一辐射面21和第二辐射面22兼容高低不同的两个频段，实现一种双频PIFA天线，克服了传统PIFA天线由单辐射体天线组成，增益较小，无法满足5G移动通信基站和无线终端的增益需求且有效覆盖距离受到限制的问题。

本实施例中，第一辐射面21形成4G/1710-1880MHz的谐振，第二辐射面22形成5G/3300-3600MHz的谐振，构成双频PIFA天线。

可选地，也可通过调整辐射面的设计兼容其他4G频段和5G频段。辐射面的具体大小和形状与其兼容的频段相关，具体由实际仿真结果确定。

本实施例通过大小不同的第一辐射面21和第二辐射面22，使PIFA天线同时能支持4G/1710-1880MHz的4G低频段和5G/3300-3600MHz的5G高频段，从而满足基站和终端通信产品中的天线的需求。

本实用新型双频天线2阵列中，还包括卡位板25，卡位板25一端固接于双频天线2、另一端固接于底板1上。

卡位板25用于将双频天线2固定于底板1上。

可选地，卡位板25为矩形板，卡位板25的两端分别与双频天线2和底板1焊接固定。

可选地，卡位板25的数量为两个或多个，具体可以根据双频天线2的大小确定，只需满足将双频天线2平行固定于底板1上即可。

本实施例对卡位板25的位置不做限定，卡位板25的位置根据双频天线2的大小和每个双频天线2使用的卡位板数量确定。

在一种可行的实施方式中，卡位板25数量为2，分别位于第一辐射面21的两个相邻侧边，能在尽可能稳定的将双频天线2固定于底板1的同时，尽可能大的保留双频天线2与底板1间的金属净空间，用于安装其他元器件。

本实施例通过设置卡位板25实现双频天线2与底板1间的安装固定。

本实用新型双频天线2阵列中，卡位板25设置于第一辐射面21和第二辐射面22相接处。

由于双频天线2包含大小不同的第一辐射面21和第二辐射面22，因此，将卡位板25设置于第一辐射面21和第二辐射面22相接处，能够更稳定地将辐射面固定于底板1上。

具体地，如图2所示，本实施例中卡位板25设置有两个，其中一个卡位板25固定于第一辐射面21与第二辐射面22连接的一侧，另一个卡位板25固定于第一辐射面21与第二辐射面22共面的一个侧壁，以将双频天线2稳定安装于底板1上，同时又尽可能保留了第一辐射面21和第二辐射面22下的空间。

本实用新型双频天线2阵列中，双频天线2还包括接地端24，接地端24用于连接底板1与第一辐射面21或连接底板1与第二辐射面22。

由于第一辐射面21与第二辐射面22一体设置，因此，接地端24与第一辐射面21或第二辐射面22固接后，均能实现辐射面与底板1的连接，即将双频天线2与底板1地面连接形成短路效果，以等效并联电感的作用，有利于天线的阻抗匹配。

第一辐射面21、第二辐射面22、卡位板25、双频天线2的馈点23和接地端24共同构成一个完整的双频天线2单元。

本实用新型双频天线2阵列中，卡位25板有两个，馈点23设置于一个卡位板25靠近底板1的一端，且与底板1连接；接地端24设置于另一个卡位板25靠近底板1的一端，且与底板1连接。

如图2所示，本实施例中每个双频天线2的馈点23设置于第一辐射面21与第二辐射面22连接的一侧的卡位板25上，接地端24设置于与第一辐射面21与第二辐射面22共面的侧壁上的卡位板25上，且馈点23和接地端24均与底板1连接。

在此设计下，卡位板25既能用于双频天线2的固定安装，同时实现了双频天线2的馈点23与底板1的连接，以及双频天线2的接地端24与底板1的连接，进一步优化了空间利用率。

本实用新型双频天线2阵列中，多个馈点23均设置于双频天线2邻近功分器3的一侧。

由于双频天线2的馈点23用于与功分器3的输出端连接，因此，将多个双频天线2的馈点23设置于双频天线2邻近功分器3的一侧，便于馈电电路的走线，以提高底板1的面积利用率。

本实用新型双频天线2阵列中，相邻两个双频天线2的阵列间距为双频天线2的低频段中心点波长的0.6倍。

双频天线2的阵列间距越大，天线阵列的辐射信号增益越高，波束宽度越窄，副瓣越高，同时天线阵列所需的底板1体积越大。

双频天线2的阵列间距越小，天线阵列的辐射信号增益越低，副瓣越低，同时天线阵列所需的底板1体积越小。

本实施例中，相邻两个双频天线2的阵列间距优选为双频天线2的低频段中心点波长的0.6倍，较传统的单频PIFA天线，增益增加约4-5dBi。

本实用新型双频天线2阵列中，双频天线2的数量为4组。

本实施例中，双频天线2单元设置为4组，以便实现双频天线2阵列的体积及天线增益的平衡，在此基础上，得到的天线方向仿真图如图3所示，得到的电气性能仿真图如图4所示。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种双频天线阵列，其特征在于，包括：底板和多个双频天线，多个所述双频天线直线排列于所述底板的同一侧，所述底板上还设置有功分器，所述双频天线的馈点与所述功分器的一个输出端一一对应连接。

2.根据权利要求1所述的双频天线阵列，其特征在于，所述双频天线包括一体的第一辐射面和第二辐射面，所述第一辐射面的面积大于所述第二辐射面的面积。

3.根据权利要求2所述的双频天线阵列，其特征在于，还包括卡位板，所述卡位板一端固接于所述双频天线、另一端固接于所述底板上。

4.根据权利要求3所述的双频天线阵列，其特征在于，所述卡位板设置于所述第一辐射面和所述第二辐射面相接处。

5.根据权利要求3所述的双频天线阵列，其特征在于，所述双频天线还包括接地端，所述接地端用于连接所述底板与所述第一辐射面或连接所述底板与所述第二辐射面。

6.根据权利要求5所述的双频天线阵列，其特征在于，所述卡位板有两个，所述馈点设置于一个所述卡位板靠近所述底板的一端，且与所述底板连接；所述接地端设置于另一个所述卡位板靠近所述底板的一端，且与所述底板连接。

7.根据权利要求1-6任一项所述的双频天线阵列，其特征在于，多个所述馈点均设置于所述双频天线邻近所述功分器的一侧。

8.根据权利要求1-6任一项所述的双频天线阵列，其特征在于，相邻两个所述双频天线的阵列间距为所述双频天线的低频段中心点波长的0.6倍。

9.根据权利要求1-6任一项所述的双频天线阵列，其特征在于，所述双频天线的数量为4组。