一种低频辐射单元及天线的制作方法

1.本实用新型涉及通信技术领域，特别是涉及一种低频辐射单元及天线。


背景技术：

2.随着移动通信技术的发展，多系统共用基站天线逐渐成为主流产品。此类天线一般包含gsm900通信系统辐射单元，其在880-960mhz频段工作，同时也包含dcs1800通信系统辐射单元，其在1710-1880mhz频段工作，可能还包含wcdma通信系统辐射单元，其在1920-2170mhz频段工作。一般情况下，三个通信系统同时工作。由于较高频带是较低频带的频率的倍数关系，因而存在较高频带的频率在低频带辐射单元部件上发生谐振的可能性，这种相互作用使得低频带辐射单元对高频信号进行散射，导致高频带辐射方向图变形，波束宽度波动变大，基站天线的信号覆盖效果变差。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是：提供一种低频辐射单元及天线，解决天线阵列中高、低频辐射单元间的互耦问题，降低低频辐射单元对高频辐射单元的干扰，便于天线的多频化、集成化设计。
4.为了解决上述技术问题，第一方面，本实用新型实施例提供一种低频辐射单元，所述低频辐射单元包括：
5.底板；
6.一端设置在所述底板上的支撑板；
7.设置在所述支撑板的另一端的辐射板；
8.其中，所述辐射板包括上下交叉、相互垂直设置的两个振子臂，所述振子臂包括第一辐射臂和第二辐射臂，所述第一辐射臂上设置有若干个螺旋槽结构，所述第二辐射臂与所述第一辐射臂旋转对称。
9.作为一个优选方案，所述第一辐射臂和所述第二辐射臂为矩形铜箔。
10.作为一个优选方案，所述螺旋槽结构包括缝隙和因所述缝隙形成的螺旋形导体段。
11.作为一个优选方案，所述缝隙的宽度为0.5mm～2mm，所述螺旋形导体段的宽度为0.5mm～2mm。
12.作为一个优选方案，所述支撑板包括两个基板，两个基板的中部互补开槽并相互交叉嵌合。
13.作为一个优选方案，所述基板的正面具有l形的微带线，所述微带线包括长度不同、宽度不同的阻抗变换段。
14.在一个优选方案中，所述基板的背面具有导电层，所述导电层的外侧具有开口线段。
15.作为一个优选方案，所述基板的高度为低频工作频率波长的四分之一。
16.作为一个优选方案，所述底板、所述支撑板和所述辐射板均为pcb板结构。
17.为了解决上述技术问题，第二方面，本实用新型实施例提供一种天线，所述天线包括：
18.反射板；
19.若干个高频辐射单元；以及
20.若干个如第一方面任一项所述的低频辐射单元；
21.其中，若干个所述低频辐射单元和若干个所述高频辐射单元设置在所述反射板上，且若干个所述低频辐射单元设置于若干个所述高频辐射单元的中间。
22.与现有技术相比，本实用新型实施例提供的一种低频辐射单元及天线，其有益效果在于：在振子臂上增加螺旋槽结构，形成带阻滤波电路，使其具备高频滤波功能，有效解决天线阵列中高、低频辐射单元间的互耦问题，降低低频辐射单元对高频辐射单元的干扰，有利于天线的多频化、集成化设计；而且对于螺旋槽结构的数量及大小进行优化，还能够展宽高频阻带的带宽。
附图说明
23.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术特征，下面将对本实用新型实施例中所需要使用的附图做简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域技术人员来说，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。
24.图1是本实用新型实施例提供的一种低频辐射单元的立体结构示意图；
25.图2是本实用新型实施例提供的一种低频辐射单元的俯视图；
26.图3是本实用新型实施例提供的辐射臂的放大图；
27.图4是本实用新型实施例提供的辐射臂的等效电路图；
28.图5是本实用新型实施例提供的辐射臂的仿真结果；
29.图6是本实用新型实施例提供的第一基板的正面及背面的机构示意图；
30.图7是本实用新型实施例提供的第二基板的正面及背面的机构示意图
31.图8是本实用新型实施例提供的一种天线的嵌套组阵平面图。
具体实施方式
32.为了对本实用新型的技术特征、目的、效果有更加清楚的理解，下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例仅用于说明本实用新型，但是不用来限制本实用新型的保护范围。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，都应属于本实用新型的保护范围。
33.在本实用新型的描述中，应当理解的是，本文中的编号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有顺序或者技术含义，不能理解为规定或者暗示所描述的对象的重要性。
34.参见图1和图2，本实用新型实施例提供的一种低频辐射单元包括：
35.底板10；
36.一端设置在所述底板10上的支撑板20；
37.设置在所述支撑板20的另一端的辐射板30；
38.其中，所述辐射板30包括上下交叉、相互垂直设置的第一振子臂31和第二振子臂32；
39.所述第一振子臂31包括第一辐射臂311和第二辐射臂31；
40.所述第一辐射臂311上设置有若干个螺旋槽结构40；
41.所述第二辐射臂312与所述第一辐射臂311(180
°
)旋转对称(即具有相同的结构)；
42.所述第二振子臂32与所述第一振子臂具有相同的结构，相当于所述第一振子臂31旋转90
°
得到。
43.具体而言，所述第二振子臂32相当于是所述第一振子臂31旋转90
°
形成，两个振子臂相互垂直且上下交叉放置，形成双极化振子。所述第一振子臂31由旋转对称分布的第一辐射臂311和第二辐射臂312组成，其上设置可以设置1～5个螺旋槽结构40。
44.其中，螺旋槽结构40形成一个lc带阻滤波电路，对其形状进行调节能够使其阻带谐振频率处于高频信号位置，从而针对性滤除低频带辐射单元上的高频感应信号。
45.所述第一辐射臂311以及所述第二辐射臂312上可以设置多个螺旋槽结构40，相当于多个lc带阻滤波电路进行串联，具有更好的抑制高频感应电流的效果。对所述第一辐射臂311以及所述第二辐射臂312上螺旋槽结构40的数量及大小进行优化，还可以展宽高频阻带的带宽。
46.本实用新型实施例提供的一种低频辐射单元，在振子臂上增加螺旋槽结构，形成带阻滤波电路，使其具备高频滤波功能，有效解决天线阵列中高、低频辐射单元间的互耦问题，降低低频辐射单元对高频辐射单元的干扰，有利于天线的多频化、集成化设计；而且对于螺旋槽结构的数量及大小进行优化，还能够展宽高频阻带的带宽。
47.在一个优选实施例中，所述第一辐射臂311和所述第二辐射臂312为矩形铜箔。
48.其中，矩阵铜箔的长度约为中心工作频率波长的四分之一。
49.在本实施例中，所述第一辐射臂31和所述第二辐射臂32都采用铜箔设计为矩形，降低了辐射臂的设计难度。
50.在一个优选实施例中，参见图3，所述螺旋槽结构40包括缝隙401和因所述缝隙401形成的螺旋形导体段402。
51.该螺旋槽结构40由缝隙401(即沟槽)及因此形成的螺旋形导体段402组成。在微波频段，上述缝隙401等效于电容c，上述螺旋形导体段402等效于电感l，如此螺旋槽结构40形成一个lc带阻滤波电路(当频率很高时，金属与金属之间的缝隙会产生电容效应，细的金属条会产生电感效应)。
52.其中，辐射臂串接了3个螺旋槽结构40的等效电路图如图4所示，对其进行仿真之后，仿真结果如图5所示，可见在1710-2690mhz频段范围内，有三个明显的阻带谐振点，可以有效的衰减高频感应信号。
53.另外，对缝隙401的长度、宽度及形状进行调节，使其阻带谐振频率处于高频信号位置，即可针对性滤除低频带辐射单元上的高频感应信号。辐射臂上可以具有多个螺旋槽结构40，相当于多个滤波电路进行串联，具有更好的抑制高频感应电流的效果。
54.在一个优选实施例中，所述缝隙401的宽度为0.5mm～2mm，所述螺旋形导体段402的宽度为0.5mm～2mm。
55.其中，通过改变缝隙401的宽度和螺旋形导体段402的宽度能够改变等效电路中电容和电感的值，而且，多种组合都能够实现同一谐振频率。
56.参见图6、图7，在一个优选实施例中，所述支撑板20包括第一基板21和第二基板22，两个基板的中部互补开槽并相互交叉嵌合。
57.具体而言，所述第一基板21和所述第二基板22呈90度旋转对称的形式，并相交呈十字形。两个基板中部互补开槽并相互交叉嵌合，且所述第一基板21和第二基板22的下端固定连接于底板10上。所述第一基板21的上端与所述第一振子臂31焊接，形成 45度极化辐射单元，所述第二基板22的上端与所述第二振子臂32焊接，形成-45度极化辐射单元。
58.优选的，所述第一基板21和所述第二基板22的高度约为低频工作频率波长的四分之一，从而形成巴伦结构，提供平衡-不平衡转换功能。
59.其中，所述第一基板21、所述第二基板22的正面具有l形的微带线51，所述微带线51包括长度不同、宽度不同的阻抗变换段。
60.如图6所示，所述第一基板21和第二基板22的正面包括有呈l形的微带线51。所述微带线51包含不同长度及宽度的阻抗变换段。信号通过所述微带线51底部馈入，经过多个阻抗变换段后，通过耦合馈电给振子臂。
61.进一步的，所述第一基板21、所述第二基板22的背面具有导电层52，所述导电层的外侧具有开口线段521。
62.如图7所示，所述第一基板21及第二基板22的背面为导电层52，所述导电层52的外侧包括开口线段521，所述开口线段521的长度优选为较高频带工作频率波长的四分之一，其与所述导电层52形成扼流结构，能够阻止高频感应信号在所述导电层52上流动，从而减小高频信号的散射影响。
63.在一个优选实施例中，所述底板10、所述支撑板20和所述辐射板30均为pcb板结构。
64.在本实施例中，所述底板10、所述支撑板20、所述辐射板30均采用pcb板结构，结构简单，一致性好。
65.相应的，本实用新型实施例还提供一种天线，所述天线包括：
66.反射板300；
67.若干个高频辐射单元200；以及
68.若干个如上述任一实施例所述的低频辐射单元100；
69.其中，若干个所述低频辐射单元100和若干个所述高频辐射单元200设置在所述反射板300上，且若干个所述低频辐射单元100设置于若干个所述高频辐射单元200的中间。
70.在一个优选实施例中，参见图8，该天线包括一个低频辐射单元100、六个高频辐射单元200和反射板300，所述低频辐射单元100和高频辐射单元200均设置于反射板300上，并且低频辐射单元100设置于六个高频辐射单元200的中间。由于本实用新型低频辐射单元100对高频感应电流具有较强的抑制作用，所以本实用新型低频辐射单元100和高频辐射单元200的嵌套组合，能够有效降低低频辐射单元对高频辐射单元性能的影响，从而能够实现天线的多频化、集成化。
71.需要说明的是，本实用新型天线的低频辐射单元100和高频辐射单元200的排列和个数不限于图8所示，可以根据实际需要任意设定。
72.以上所述，仅是本实用新型的优选实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，应当指出，对于本领域技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干等效的明显变型方式和/或等同替换方式，这些明显变型方式和/或等同替换方式也应视为本实用新型的保护范围。