CN114914680B - 一种超宽频小型化双极化天线辐射单元 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超宽频小型化双极化天线辐射单元，包括支撑巴伦和辐射单元，所述辐射单元包括基板以及位于基板上表面的两对±45度极化正交设置的振子臂，两对振子臂的每个振子臂均采用相同的结构，每个振子臂包括若干个串联连接的框型微带以及位于框型微带两侧的耦合微带，所述若干个串联连接的框型微带构成糖葫芦串结构。本发明的振子臂由单面PCB电路板蚀刻而成，结构紧凑，可大大减小振子臂尺寸，进而减少天线尺寸，振子臂主体结构为糖葫芦串结构和耦合微带组合的结构，增强了+45度与‑45度极化之间的隔离度，降低了天线阵列之间的互耦。

Description

一种超宽频小型化双极化天线辐射单元

技术领域

本发明属于通信技术领域，具体涉及一种超宽频小型化双极化天线辐射单元。

背景技术

天线是无线通讯系统中必不可少的组件。它的功能是辐射或者接收无线电波。实现任意两点之间的无线电信号的传递。

随着移动通信技术的不断进步，移动通信进入了5G时代，当前的5G通讯也对移动基站的天线性能提出了更高的要求。主要体现在：多频带覆盖，实现超宽频，天线尺寸小型化、轻量化，阵列天线的高隔离度、低互耦等。

5G通信具有低延时、高传输速率的特性。需要阵列天线具备宽频工作带宽。传统的超宽频天线，其利用高低频振子混搭实现的双频宽带大多用于“3G+4G”多频天线中。其阵元数较少，阵元分布稀疏，交互耦合影响较小。而目前的5G超宽频天线，所要兼容的频段较宽，且阵元数量众多，分布紧凑，互耦较高，尺寸较大，隔离度较差。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种高隔离、低互耦、尺寸小的超宽频小型化双极化天线辐射单元，可实现1710～2690MHz频率范围内的4G和5G应用场景覆盖。

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：

一种超宽频小型化双极化天线辐射单元，包括支撑巴伦和辐射单元，所述辐射单元包括基板以及位于基板上表面的两对±45度极化正交设置的振子臂，两对振子臂的每个振子臂均采用相同的结构，每个振子臂包括若干个串联连接的框型微带以及位于框型微带两侧的耦合微带，所述若干个串联连接的框型微带构成糖葫芦串结构。

进一步的，所述辐射单元由单面PCB电路板蚀刻制成。

优选的，所述框型微带的数量≥2。

进一步的，相邻的框型微带之间具有一定的间隙，在该间隙的中间部分设置连接微带，所述连接微带用于电连接相邻的框型微带。

优选的，所述耦合微带对称设置于糖葫芦串结构两侧。

进一步的，所述耦合微带长度＜糖葫芦串结构的长度。

进一步的，所述耦合微带与糖葫芦串结构之间具有一定的间隙，该间隙的宽度＜耦合微带的宽度。

进一步的，所述振子臂上设置有馈电连接微带，所述馈电连接微带设置于每个糖葫芦串结构靠近两对振子臂正交中心的一端，所述馈电连接微带中心设置插接孔，插接孔用于插接支撑巴仑。

进一步的，所述支撑巴仑由正交设置的两个巴仑臂构成，每个巴仑臂的上侧设置两个上插接头，每个巴仑臂的下上侧设置两个下插接头，每个巴仑臂的正面设置巴仑微带线，背面设置巴仑地，所述支撑巴仑通过上插接头与辐射单元插接固定，所述支撑巴仑通过下插接头与巴伦座插接固定，所述巴仑地与所述馈电连接微带焊接连接。

进一步的，还包括反射板，所述反射板为U型结构，所述辐射单元通过支撑巴仑和巴仑座固定于反射板内中心位置。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

本发明的振子臂由单面PCB电路板蚀刻而成，结构紧凑，可大大减小振子臂尺寸，进而减少天线尺寸，振子臂主体结构为糖葫芦串结构和耦合微带组合的结构，增强了+45度与-45度极化之间的隔离度，降低了天线阵列之间的互耦。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，作为本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不构成对本发明的不当限定。

附图说明如下：

图1是本发明超宽频小型化双极化天线辐射单元立体结构示意图；

图2是本发明超宽频小型化双极化天线辐射单元振子臂±45度结构图；

图3是本发明超宽频小型化双极化天线辐射单元振子臂结构示意图；

图4是本发明巴仑臂结构示意图；

其中：1、辐射单元，2、支撑巴仑，3、反射板，4、巴仑座，5、振子臂，10、基板，11、糖葫芦串结构，12、耦合微带，110、框型微带，111、连接微带，112、馈电连接微带，113、插接孔，20、巴仑臂，21、上插接头，22、下插接头，23、巴仑地。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，本发明所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。因此，以下实施例的详细描述并非对本发明保护范围的限制，而是方便本领域一般技术人员对本发明进行理解；本领域普通技术人员基于本发明中的实施例，在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“横向”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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发明和简化描述，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发明的限制；除非另有明确的限定。

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；对于本领域的一般技术人员而言，可以根据具体实施例结合实际应用理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，本发明是一种超宽频小型化双极化天线辐射单元，包括辐射单元1、支撑巴仑2、巴仑座4以及反射板3。其中辐射单元1固定在支撑巴仑2上方，巴仑座4固定在支撑巴仑2下方，所述辐射单元1通过支撑巴仑2和巴仑座4固定于反射板3内中心位置。所述反射板3为U型结构，如图所示，辐射单元1、支撑巴仑2和巴仑座4构成的整体结构位于U内，反射板为位于U内的辐射单元提高信号接收灵敏度提供保障。本发明通过对双极化天线辐射单元的改进，减小天线整体尺寸，提高隔离度，降低互耦，实现1710～2690MHz频率范围内的4G和5G应用场景覆盖。

如图2和图3所示，本发明所的述辐射单元1包括基板以及位于基板上表面的两对±45度极化正交设置的振子臂5，两对振子臂的每个振子臂5均采用相同的结构，每个振子臂5包括若干个串联连接的框型微带110以及位于框型微带110两侧的耦合微带12，所述若干个串联连接的框型微带110构成糖葫芦串结构11。

作为本发明的优选实施方式，所述辐射单元1由单面PCB电路板蚀刻制成。

对于本发明，所述框型微带110的数量≥2。作为优选的实施方式，本发明的振子臂5的框型微带110的数量为4个，对于本发明，框型微带110的数量以及框型微带的尺寸规格决定了振子臂的最低工作频点。

作为本发明的优选实施方式，相邻的框型微带110之间具有一定的间隙，在该间隙的中间部分设置连接微带111，所述连接微带111用于电连接相邻的框型微带110。参见图3，连接微带111长度＜框型微带110的宽度(或长度)，使得两个相邻的框型微带110之间除了电连接两个框型微带的连接微带之外，在连接微带111两侧还具有一段和连接微带宽度相同的间隙，该间隙以及连接微带等效为LC谐振电路，影响谐振的深度。

对于本发明，所述耦合微带12对称设置于糖葫芦串结构11两侧，并且所述耦合微带12长度＜糖葫芦串结构11的长度。所述耦合微带12与糖葫芦串结构11之间具有一定的间隙，该间隙的宽度＜耦合微带12的宽度。本发明的耦合微带结构影响振子臂的谐振深度，间隙影响耦合度。

为了将振子臂5连接馈电，进行信号的收发，作为本发明的优选实施方式，所述振子臂5上设置有馈电连接微带112，所述馈电连接微带112设置于每个糖葫芦串结构11靠近两对振子臂正交中心的一端并与糖葫芦串结构11电连接，所述馈电连接微带112中心设置插接孔113，插接孔113用于插接支撑巴仑2。

如图3所示，所述支撑巴仑2由正交设置的两个巴仑臂20构成，每个巴仑臂20的上侧设置两个上插接头21，每个巴仑臂20的下侧设置两个下插接头22，每个巴仑臂20的正面设置巴仑微带线，背面设置巴仑地23，所述支撑巴仑2通过上插接头21与辐射单元1插接固定，所述支撑巴仑2通过下插接头22与巴伦座4插接固定，所述巴仑地23与所述馈电连接微带112焊接连接。所述支撑巴仑2起到宽带阻抗变换、平衡阵子臂表面电流以及支撑阵子臂的作用。

对于本发明，所述支撑巴仑2采用双面PCB电路板蚀刻而成，巴仑座4可以采用电路板制作，也可以采用其他材料的基板制作。

本发明通过糖葫芦串结构的框型微带之间的耦合间隙，使等效的LC谐振电路增加了电长度,减小了物理长度，实现了振子臂尺寸的减小，进而使整体天线的尺寸减小12％，降低了阵列天线单元之间的互耦,提高了阵列天线的隔离度。

以上对本申请实施例的一种超宽频小型化双极化天线辐射单元进行了详细介绍，上文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的技术方案及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (4)

1.一种超宽频小型化双极化天线辐射单元，其特征在于：包括支撑巴仑（2）和辐射单元（1），所述辐射单元（1）包括基板（10）以及位于基板（10）上表面的两对±45度极化正交设置的振子臂（5），两对振子臂的每个振子臂（5）均采用相同的结构，每个振子臂（5）包括若干个串联连接的框型微带（110）以及位于框型微带（110）两侧的耦合微带（12），所述若干个串联连接的框型微带构成糖葫芦串结构（11）；

所述辐射单元（1）由单面PCB电路板蚀刻制成；

所述框型微带（110）的数量≥2；

相邻的框型微带（110）之间具有一定的间隙，在该间隙的中间部分设置连接微带（111），所述连接微带（111）用于电连接相邻的框型微带（110），连接微带（111）长度＜框型微带（110）的宽度或长度，使得两个相邻的框型微带（110）之间除了电连接两个框型微带（110）的连接微带（111）之外，在连接微带（111）两侧还具有一段和连接微带（111）宽度相同的间隙，该间隙以及连接微带（111）等效为LC谐振电路，影响谐振的深度；

所述耦合微带（12）对称设置于糖葫芦串结构（11）两侧；

所述耦合微带（12）长度＜糖葫芦串结构（11）的长度；

所述耦合微带（12）与糖葫芦串结构（11）之间具有一定的间隙，该间隙的宽度＜耦合微带（12）的宽度。

2.根据权利要求1所述的一种超宽频小型化双极化天线辐射单元，其特征在于：所述振子臂（5）上设置有馈电连接微带（112），所述馈电连接微带（112）设置于每个糖葫芦串结构（11）靠近两对振子臂正交中心的一端并与糖葫芦串结构（11）电连接，所述馈电连接微带（112）中心设置插接孔（113），插接孔（113）用于插接支撑巴仑（2）。

3.根据权利要求2所述的一种超宽频小型化双极化天线辐射单元，其特征在于：所述支撑巴仑（2）由正交设置的两个巴仑臂（20）构成，每个巴仑臂（20）的上侧设置两个上插接头（21），每个巴仑臂（20）的下侧设置两个下插接头（22），每个巴仑臂的正面设置巴仑微带线，背面设置巴仑地（23），所述支撑巴仑（2）通过上插接头（21）与辐射单元（1）插接固定，所述支撑巴仑（2）通过下插接头（22）与巴仑座（4）插接固定，所述巴仑地（23）与所述馈电连接微带（112）焊接连接。

4.根据权利要求1或2所述的一种超宽频小型化双极化天线辐射单元，其特征在于：还包括反射板（3），所述反射板（3）为U型结构，所述辐射单元（1）通过支撑巴仑（2）和巴仑座（4）固定于反射板（3）内中心位置。