CN113851860A

CN113851860A - 一种双极化大张角射灯天线

Info

Publication number: CN113851860A
Application number: CN202111176203.2A
Authority: CN
Inventors: 张伟强
Original assignee: Guangdong Zhongyuan Creative Technology Co ltd
Current assignee: Guangdong Zhongyuan Creative Technology Co ltd
Priority date: 2021-10-09
Filing date: 2021-10-09
Publication date: 2021-12-28

Abstract

本发明提供了一种双极化大张角射灯天线，包括：低频双极化天线区，包括有低频反射腔，所述低频反射腔由反射底板和两侧反射壁围绕形成上端开口的半封闭腔体，所述低频反射腔中设置有低频介质板、两个低频双极化振子和低频功分器；中频双极化天线区，包括有中频反射腔，所述中频反射腔由反射底板和两侧反射壁围绕形成上端开口的半封闭腔体，所述中频反射腔中设置有中频介质板、四个中频双极化振子和中频功分器；高频双极化天线区，包括有高频反射腔，所述高频反射腔由反射底板和两侧反射壁围绕形成上端开口的半封闭腔体，所述高频反射腔中设置有高频介质板、四个高频双极化振子和高频功分器。

Description

一种双极化大张角射灯天线

技术领域

本发明涉及一种射灯天线，更为具体地说，涉及一种双极化大张角射灯天线。

背景技术

随着5G大规模商用的开启，5G天线的应用变得普遍。而当前的很多通信系统只是覆盖了2G/3G / LTE频段，因而需要补充包含5G天线的通信系统。传统用于移动通信设备的射灯美化天线已经不能满足通信覆盖的需求，尤其是高层建筑等高度较高的场景时，普通的射灯天线垂直面的辐射范围已经不能满足高层建筑垂直面的覆盖高度，而且通信容量小，因而需要一款具有宽垂直覆盖面的双极化天线来满足这种场景的通信需求。另外，对于布置基站的过程而言，天线的前后比衡量天线排除后向干扰的一个重要指标，它是指接受天线的前向最大接受能力与后向最大接受能力的比值，前后比越大表明天线的抗干扰能力越好。

常见的射灯天线普遍是单极化的形式，为了能够更大限度地使用频谱资源，采用双极化的方式来提高天线的信道容量是很有必要的。但是由于频段的拓展，天线需要相应频段的天线振子才能很好的实现相关的性能。振子数量变多就意味着天线的整体口径面变大。这样使得装配难度变大，影响组装效率，因而模块化的设计可以简化装配过程，降低装配难度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双极化、高增益、宽覆盖角以及结构简单，稳定性高的双极化大张角射灯天线。

为了实现上述目的，本发明通过采用如下技术方案：

一种双极化大张角射灯天线，包括：

低频双极化天线区，包括有低频反射腔，所述低频反射腔由反射底板和两侧反射壁围绕形成上端开口的半封闭腔体，所述低频反射腔中设置有低频介质板、两个低频双极化振子和低频功分器；

中频双极化天线区，包括有中频反射腔，所述中频反射腔由反射底板和两侧反射壁围绕形成上端开口的半封闭腔体，所述中频反射腔中设置有中频介质板、四个中频双极化振子和中频功分器；

高频双极化天线区，包括有高频反射腔，所述高频反射腔由反射底板和两侧反射壁围绕形成上端开口的半封闭腔体，所述高频反射腔中设置有高频介质板、四个高频双极化振子和高频功分器；

所述低频双极化振子采用垂直极化，设置有馈电同轴线和两个折弯且互相垂直的L型探针，通过L型探针安装于低频介质板上；所述中频双极化振子设置有馈电同轴线和金属支撑条，所述馈电同轴线贯穿于中频介质板与所述金属支撑条用于将中频双极化振子支撑于中频介质板上端；所述高频双极化振子设置有馈电同轴线和金属支撑条，所述馈电同轴线贯穿于高频介质板，所述金属支撑条用于将高频双极化振子支撑于高频介质板上端。

作为优选的，所述低频反射腔、中频反射腔和高频反射腔中均开设有过线通孔。

作为优选的，所述低频双极化振子中的馈电同轴线经过线通孔贯穿反射底板延申至另一侧，所述中频双极化振子中的馈电同轴线经过线通孔贯穿反射底板延申至另一侧，所述高频双极化振子中的馈电同轴线经过线通孔贯穿高频反射底板延申至另一侧。

作为优选的，所述高频反射腔高度为24mm，中频反射腔高度为34mm，低频反射腔高度为66mm。

作为优选的，所述低频介质板、中频介质板和高频介质板材料均为FR4板材，其厚度为1mm，介电常数为4.4。

作为优选的，所述低频双极化天线区的低频双极化振子在反射底板中由上至下顺序排列。

作为优选的，所述中频双极化天线区的中频双极化振子在反射底板中由上至下顺序排列。

作为优选的，所述高频双极化天线区的高频双极化振子在反射底板中由上至下顺序排列。

作为优选的，所述低频反射腔、中频反射腔和高频反射腔横向左到右依次排列，且相邻的反射腔之间通过螺钉固定反射壁连接。

有益效果：本次设计将3种频段的天线阵列独立设计，并形成阵列模块，分别806-960MHz、1710-2690MHz、3300-3800MHz频段，然后通过螺丝钉组合在一起，最后形成一个完整的六端口双极化大张角射灯天线，阵列模块化的设计可以简化装配过程，降低装配难度，使得生产自由度得到提升，当多个振子组成组阵列模块时，能够提供足够大的工作带宽使其满足生产要求。

附图说明

图1为本发明的一种双极化大张角射灯天线的结构立体图；

图2为本发明的一种双极化大张角射灯天线的结构俯视图；

图3为本发明中低频双极化天线区的立体图；

图4为本发明中中频双极化天线区的立体图；

图5为本发明中高频双极化天线区的立体图；

图6为本发明实施例中低频双极化天线区的前后比测试图；

图7为本发明实施例中低频双极化天线区的增益测试图；

图8为本发明实施例中中频双极化天线区的S参数测试图；

图9为本发明实施例中中频双极化天线区的前后比测试图；

图10为本发明实施例中中频双极化天线区的增益测试图；

图11为本发明实施例中高频双极化天线区的S参数测试图；

图12为本发明实施例中高频双极化天线区的前后比测试图；

图13为本发明实施例中高频双极化天线区的增益测试图。

图中标号：1-低频双极化天线区、11-低频反射腔、12-低频介质板、13-低频双极化振子、14-L型探针、2-中频双极化天线区、21-中频反射腔、22-中频介质板、23-中频双极化振子、3-高频双极化天线区、31-高频反射腔、32-高频介质板、33-高频双极化振子、4-馈电同轴线、5-金属支撑条。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。

参考图1-图5所示，一种双极化大张角射灯天线，包括：

低频双极化天线区1，包括有低频反射腔11，所述低频反射腔11由反射底板和两侧反射壁围绕形成上端开口的半封闭腔体，所述低频反射腔11中设置有低频介质板12、两个低频双极化振子13和低频功分器（图中未进行标记）；

中频双极化天线区2，包括有中频反射腔21，所述中频反射腔21由反射底板和两侧反射壁围绕形成上端开口的半封闭腔体，所述中频反射腔21中设置有中频介质板22、四个中频双极化振子23和中频功分器（图中未进行标记）；

高频双极化天线区3，包括有高频反射腔31，所述高频反射腔31由反射底板和两侧反射壁围绕形成上端开口的半封闭腔体，所述高频反射腔31中设置有高频介质板、四个高频双极化振子和高频功分器（图中未进行标记）。

在实施例中，所述低频双极化振子13采用垂直极化，设置有馈电同轴线4和两个折弯且互相垂直的L型探针14，通过L型探针14安装于低频介质板12上，将L型探针14刻蚀在低频介质板12上并且以垂直于低频介质板12平面的方式放置，另一面进行覆铜作为地板，两个低频双极化振子13的馈电同轴线4经过反射底板上的过线通孔接上一分二功分器分别连接到1、2两个信号端口构成低频双极化天线阵列模块。

其中，如图6所示，通过采用低频双极化天线区1进行测试，由图中可明显看出低频双极化天线区1在806-960MHz频段内两极化的前后比≥22.8dB，对后瓣抑制效果好，可满足实际应用。

其中，如图7所示，通过采用低频双极化天线区1进行测试，由图中可明显看出低频双极化天线区1在806-960MHz频段内两极化的增益≥10.25dB，其增益效果好，可满足实际应用。

在实施例中，所述中频双极化振子23设置有馈电同轴线4和金属支撑条5，所述馈电同轴线4贯穿于中频介质板22与所述金属支撑条5用于将中频双极化振子23支撑于中频介质板22上端，中频双极化振子23采用同轴线直接馈电结构，并以两组交叉偶极子实现双极化功能，馈电同轴线4的内导体连接偶极子的一个电臂，外导体连接偶极子的另外一个电臂，馈电同轴线4垂直反射底板放置，并在中频反射底板上的中频介质板22地连接，同时，两根金属支撑条5分别连接偶极子的一个电臂，这样同轴线外导体与金属支撑条5配合交叉偶极子就形成了磁偶极子，最后馈电同轴线4经过反射底板上的过线通孔，再接上一分四功分器分别连通到3、4两个信号端口。这样构成中频双极化天线阵列模块。

其中，如图8所示，通过采用中频双极化天线区2进行测试，由图中可明显看出中频双极化天线区2在1710-2690MHz频段内两极化的S参数＜-14dB，可满足实际应用。

其中，如图9所示，通过采用中频双极化天线区2进行测试，由图中可明显看出中频双极化天线区2在1710-2690MHz频段内两极化的前后比≥23dB，对后瓣抑制效果好，可满足实际应用。

其中，如图10所示，通过采用中频双极化天线区2进行测试，由图中可明显看出中频双极化天线区2在1710-2690MHz频段内两极化两极化的增益≥10.5dB，其增益效果好，可满足实际应用。

在实施例中，所述高频双极化振子设置有馈电同轴线4和金属支撑条5，所述馈电同轴线4贯穿于高频介质板，所述金属支撑条5用于将高频双极化振子支撑于高频介质板上端，高频双极化振子采用同轴线直接馈电结构，并以两组交叉偶极子实现双极化功能，馈电同轴线4的内导体连接偶极子的一个电臂，外导体连接偶极子的另外一个电臂，馈电同轴线4垂直反射底板放置，并在中频反射底板上的中频介质板22地连接，同时，两根金属支撑条5分别连接偶极子的一个电臂，这样同轴线外导体与金属支撑条5配合交叉偶极子就形成了磁偶极子，馈电同轴线4经过反射底板上的过线通孔，再接上一分四功分器分别连通到5、6两个信号端口。这样构成高频双极化天线阵列模块。

其中，如图11所示，通过采用高频双极化天线区3进行测试，由图中可明显看出高频双极化天线区3在3300-3800MHz频段内两极化的S参数＜-13dB，可满足实际应用。

其中，如图12所示，通过采用高频双极天线区进行测试，由图中可明显看出高频双极化天线区3在3300-3800MHz频段内两极化的前后比≥24dB，对后瓣抑制效果好，可满足实际应用。

其中，如图13所示，通过采用高频双极化天线区3进行测试，由图中可明显看出高频双极化天线区3在3300-3800MHz频段内两极化的增益≥11.6dB，其增益效果好，可满足实际应用。

在实施例中，所述低频双极化振子13中的馈电同轴线4经过线通孔贯穿反射底板延申至另一侧，所述中频双极化振子23中的馈电同轴线4经过线通孔贯穿反射底板延申至另一侧，所述高频双极化振子中的馈电同轴线4经过线通孔贯穿高频反射底板延申至另一侧。具体的，在反射底板上对应振子的正下方设计过线通孔，使得馈电线缆走线到反射底板的后面，能够有效避免馈电网络干扰天线振子的辐射。

在实施例中，所述高频反射腔31高度为24mm，中频反射腔21高度为34mm，低频反射腔11高度为66mm。此处需要说明的是，通过采用不同高度的反射腔，使得整体的天线结构两边的磁场强度分布不一样，能够有效的改善天线阵列的前后对比。

在实施例中，所述低频介质板12、中频介质板22和高频介质板材料均为FR4板材，其厚度为1mm，其介电常数为4.4。

在实施例中，所述低频双极化天线区1的低频双极化振子13在反射底板中由上至下顺序排列；所述中频双极化天线区2的中频双极化振子23在反射底板中由上至下顺序排列；所述高频双极化天线区3的高频双极化振子在反射底板中由上至下顺序排列；具体的，低频双极化天线区1、中频双极化天线区2和高频双极化天线区3的振子均采用由上至下排列的设计，分别对应806-960MHz、1710-2690MHz、3300-3800MHz频段。所述低频反射腔11、中频反射腔21和高频反射腔31横向左到右依次排列，且相邻的反射腔之间通过螺钉固定反射壁连接，随后低频反射腔11、中频反射腔21和高频反射腔31相邻的反射腔利用螺钉进行固定安装，形成阵列式，在其反射固定安装成型后可增设外壳对天线整体进行保护，其外壳结构可采用长方体结构整体尺寸为长530mm×宽505mm×高66mm，使得整个天线的体积降低的同时能保证天线性能指标的实现，从而降低了天线的生产成本，且其振子两边的不同高度的反射腔，使得天线振子两边的磁场强度分布不一样，在后端的叠加的磁场强度就有效降低，从而改善了天线阵列的前后比。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims

1.一种双极化大张角射灯天线，其特征在于，包括：

低频双极化天线区（1），包括有低频反射腔（11），所述低频反射腔（11）由反射底板和两侧反射壁围绕形成上端开口的半封闭腔体，所述低频反射腔（11）中设置有低频介质板（12）、两个低频双极化振子（13）和低频功分器；

中频双极化天线区（2），包括有中频反射腔（21），所述中频反射腔（21）由反射底板和两侧反射壁围绕形成上端开口的半封闭腔体，所述中频反射腔（21）中设置有中频介质板（22）、四个中频双极化振子（23）和中频功分器；

高频双极化天线区（3），包括有高频反射腔（31），所述高频反射腔（31）由反射底板和两侧反射壁围绕形成上端开口的半封闭腔体，所述高频反射腔（31）中设置有高频介质板（32）、四个高频双极化振子和高频功分器；

所述低频双极化振子（13）采用±45°极化，设置有馈电同轴线（4）和两个折弯且互相垂直的L型探针（14），通过L型探针（14）安装于低频介质板（12）上；所述中频双极化振子（23）设置有馈电同轴线（4）和金属支撑条（5），所述馈电同轴线（4）贯穿于中频介质板（22）与所述金属支撑条（5）用于将中频双极化振子（23）支撑于中频介质板（22）上端；所述高频双极化振子设置有馈电同轴线（4）和金属支撑条（5），所述馈电同轴线（4）贯穿于高频介质板（32），所述金属支撑条（5）用于将高频双极化振子支撑于高频介质板（32）上端。

2.根据权利要求1所述的一种双极化大张角射灯天线，其特征在于，所述低频反射腔（11）、中频反射腔（21）和高频反射腔（31）中均开设有过线通孔。

3.根据权利要求1或2所述的一种双极化大张角射灯天线，其特征在于，所述低频双极化振子（13）中的馈电同轴线（4）经过线通孔贯穿反射底板延申至另一侧，所述中频双极化振子（23）中的馈电同轴线（4）经过线通孔贯穿反射底板延申至另一侧，所述高频双极化振子中的馈电同轴线（4）经过线通孔贯穿高频反射底板延申至另一侧。

4.根据权利要求1所述的一种双极化大张角射灯天线，其特征在于，所述高频反射腔（31）高度为24mm，中频反射腔（21）高度为34mm，低频反射腔（11）高度为66mm。

5.根据权利要求4所述的一种双极化大张角射灯天线，其特征在于，所述低频介质板（12）、中频介质板（22）和高频介质板（32）材料均为FR4板材，其厚度为1mm，介电常数为4.4。

6.根据权利要求1所述的一种双极化大张角射灯天线，其特征在于，所述低频双极化天线区（1）的低频双极化振子（13）在反射底板中由上至下顺序排列。

7.根据权利要求1所述的一种双极化大张角射灯天线，其特征在于，所述中频双极化天线区（2）的中频双极化振子（23）在反射底板中由上至下顺序排列。

8.根据权利要求1所述的一种双极化大张角射灯天线，其特征在于，所述高频双极化天线区（3）的高频双极化振子在反射底板中由上至下顺序排列。

9.根据权利要求1所示的一种双极化大张角射灯天线，其特征在于，所述低频反射腔（11）、中频反射腔（21）和高频反射腔（31）横向左到右依次排列，且相邻的反射腔之间通过螺钉固定反射壁连接。