一种高增益双极化5G天线的制作方法

一种高增益双极化5g天线
技术领域
1.本实用新型涉及天线结构领域，尤其涉及一种高增益双极化5g天线。


背景技术：

2.cpe的英文名叫customer premise equipment,是一种接收移动信号并以wifi信号转发出来的无线通信终端接入设备。随着5g网络覆盖的不断完善，5g cpe作为5g时代的新型无线终端，将会得到大规模商业。5g cpe能将基站的5g信号进行二次放大，再以wi-fi信号的形式转发出去，能够针对室内和室外等专用场景，提升无线信号覆盖质量。
3.当前主流的5g cpe既包含4g/5g频段，还包含wifi/gps等频段，且要求整机尺寸不能太大，天线的数量变多，这对天线的设计造成很大的难度。
4.因此，如何在有限的空间里设计一款小尺寸的5g天线,是业界急需解决的问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本技术的方案提供了一种高增益双极化5g天线，来解决现有技术中的问题，实现5g天线的小型化。
6.具体的，本实用新型提出了以下具体的实施例：
7.本实用新型实施例提出了一种高增益双极化5g天线，包括：多个辐射基板、多个支撑基板和反射板；
8.其中，每个所述辐射基板包括形状大小均相同的第一辐射片、第二辐射片、第三辐射片和第四辐射片；所述第一辐射片和所述第四辐射片在所述辐射基板上中心对称；所述第二辐射片和所述第三辐射片在所述辐射基板上中心对称；所述第一辐射片和所述第四辐射片的对角连线与所述第二辐射片和所述第三辐射片的对角连线垂直；所述第一辐射片、所述第二辐射片、所述第三辐射片及所述第四辐射片上均设置有十字槽；
9.每个所述支撑基板包括第一介质板和第二介质板；其中，所述第一介质板与所述第二介质板卡接；
10.所述第一辐射片与所述第四辐射片均连接所述第一介质板；
11.所述第二辐射片与所述第三辐射片均连接所述第二介质板；
12.所述第一介质板和所述第二介质板均连接所述反射板。
13.在一个具体的实施例中，所述第一辐射片、所述第二辐射片、所述第三辐射片及所述第四辐射片的形状均为六边形。
14.在一个具体的实施例中，所述第一辐射片、所述第二辐射片、所述第三辐射片及所述第四辐射片均设置有卡接所述支撑基板的内部通孔，所述内部通孔的两侧设置有用于与所述支撑基板电气连接的辐射焊盘。
15.在一个具体的实施例中，所述支撑基板的高度范围在0.2λ-0.3λ之间；λ为信号波长。
16.在一个具体的实施例中，所述第一介质板上设置有第一结构槽；所述第二介质板
上设置有第二结构槽；
17.所述第一介质板与所述第二介质板通过所述第一结构槽与所述第二结构槽的卡接实现连接。
18.在一个具体的实施例中，所述第一介质板的背面设置有第一接地片；所述第一介质板的背面在所述第一接地片的上方还设置有支撑第一接地焊盘；
19.所述第一辐射片与所述第四辐射片均通过所述支撑第一接地焊盘与所述第一接地片电气连接；
20.所述第二介质板上的背面设置有第二接地片；所述第二介质板的背面在所述第二接地片的上方还设置有支撑第三接地焊盘；
21.所述第二辐射片与所述第三辐射片均通过所述支撑第三接地焊盘与所述第二接地片电气连接。
22.在一个具体的实施例中，所述第一介质板的背面在所述第一接地片的下方还设置有支撑第二接地焊盘；所述第一介质板的正面还设置有第一馈电巴伦及支撑第一馈电焊盘；所述支撑第一馈电焊盘位于所述第一馈电巴伦下方；
23.所述第一介质板通过所述支撑第二接地焊盘与所述支撑第一馈电焊盘实现与所述反射板电性连接；
24.所述第二介质板的背面在所述第二接地片的下方还设置有支撑第四接地焊盘；所述第二介质板的正面还设置有第二馈电巴伦以及支撑第二馈电焊盘；所述支撑第二馈电焊盘位于所述第二馈电巴伦下方；
25.所述第二介质板通过所述支撑第四接地焊盘与所述反射板电性连接。
26.在一个具体的实施例中，所述反射板上设置有功分网络、反射第一接地焊盘、反射第一馈电焊盘；
27.通过所述支撑第一馈电焊盘与所述反射第一馈电焊盘的电性连接，实现所述第一馈电巴伦与所述功分网络的电性连接；
28.所述支撑第二接地焊盘与所述反射第一接地焊盘电性连接；
29.所述支撑第四接地焊盘与所述反射第一接地焊盘电性连接；
30.通过所述支撑第二馈电焊盘与所述反射第一馈电焊盘的电性连接，实现所述第二馈电巴伦与所述功分网络的电性连接。
31.在一个具体的实施例中，所述反射板上还设置有第一结构通孔和第二结构通孔；
32.所述第一介质板的底部设置有第一结构块；所述第二介质板的底部设置有第二结构块；
33.分别通过所述第一结构块嵌入所述第一结构通孔，所述第二结构块嵌入所述第二结构通孔的方式实现所述第一介质板与所述反射板的连接。
34.在一个具体的实施例中，所述反射板上还设置有反射第二接地焊盘和反射第二馈电焊盘；其中，所述反射第二馈电焊盘连接所述功分网络；所述反射第二接地焊盘与所述反射第二馈电焊盘用于与外接同轴线的内芯与外圈电气连接，作为天线的馈电部分。
35.以此，本实用新型实施例提出了一种高增益双极化5g天线，包括：多个辐射基板、多个支撑基板和反射板；其中，每个所述辐射基板包括形状大小均相同的第一辐射片、第二辐射片、第三辐射片和第四辐射片；所述第一辐射片和所述第四辐射片在所述辐射基板上
中心对称；所述第二辐射片和所述第三辐射片在所述辐射基板上中心对称；所述第一辐射片和所述第四辐射片的对角连线与所述第二辐射片和所述第三辐射片的对角连线垂直；所述第一辐射片、所述第二辐射片、所述第三辐射片及所述第四辐射片上均设置有十字槽；每个所述支撑基板包括第一介质板和第二介质板；其中，所述第一介质板与所述第二介质板卡接；所述第一辐射片与所述第四辐射片均连接所述第一介质板；所述第二辐射片与所述第三辐射片均连接所述第二介质板；所述第一介质板和所述第二介质板均连接所述反射板。本技术的方案中，设置有多个作为天线的辐射基板，且通过反射板连接在一起，能显著提高天线增益，且利于减小天线辐射基板尺寸，进而有效降低了整个5g天线的尺寸。
附图说明
36.为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对本实用新型保护范围的限定。在各个附图中，类似的构成部分采用类似的编号。
37.图1示出了本实用新型实施例提出的一种高增益双极化5g天线的整体结构示意图；
38.图2示出了本实用新型实施例提出的一种高增益双极化5g天线的辐射基板的结构示意图；
39.图3示出了本实用新型实施例提出的一种高增益双极化5g天线的支撑基板的正视结构示意图；
40.图4示出了本实用新型实施例提出的一种高增益双极化5g天线的支撑基板的后视结构示意图；
41.图5示出了本实用新型实施例提出的一种高增益双极化5g天线的反射板结构示意图；
42.图6示出了本实用新型实施例提出的一种高增益双极化5g天线的驻波示意图；
43.图7示出了本实用新型实施例提出的一种高增益双极化5g天线的隔离度示意图；
44.图8示出了本实用新型实施例提出的一种高增益双极化5g天线的增益和水平3db波束宽度图。
45.图例说明：
46.1-辐射基板；11-第一辐射片；12-第二辐射片；13-第三辐射片；14-第四辐射片；15-pcb板；16-十字槽；17-内部通孔；18-辐射焊盘；
47.2-支撑基板；
48.21-第一介质板；211-第一馈电巴伦；212-支撑第一馈电焊盘；213-支撑第一接地焊盘；214-第一结构块；215-第一接地片；216-支撑第二接地焊盘；217-第一结构槽；
49.22-第二介质板；221-第二馈电巴伦；222-支撑第二馈电焊盘；223-支撑第三接地焊盘；224-第二结构块；225-第二接地片；226-支撑第四接地焊盘；227-第二结构槽；
50.3-反射板；31-功分网络；32-反射第一接地焊盘；33-第二结构通孔；34-第一结构通孔；35-反射第一馈电焊盘；36-反射第二馈电焊盘；37-反射第二接地焊盘。
具体实施方式
51.下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
52.通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员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，都属于本实用新型保护的范围。
53.在下文中，可在本实用新型的各种实施例中使用的术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。
54.此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
55.除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本实用新型的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本实用新型的各种实施例中被清楚地限定。
56.实施例1
57.本实用新型实施例1公开了一种高增益双极化5g天线，如图1与图2所示，包括：多个辐射基板1、多个支撑基板2和反射板3；
58.其中，每个所述辐射基板1包括第一辐射片11、第二辐射片12、第三辐射片13和第四辐射片14；所述第一辐射片11、所述第二辐射片12、所述第三辐射片13及所述第四辐射片14的形状大小均相同；所述第一辐射片11和所述第四辐射片14在所述辐射基板1的中心对称；所述第二辐射片12和所述第三辐射片13在所述辐射基板1的中心对称；所述第一辐射片11和所述第四辐射片14的对角连线与所述第二辐射片12和所述第三辐射片13的对角连线垂直；所述第一辐射片11、所述第二辐射片12、所述第三辐射片13及所述第四辐射片14上均设置有十字槽16；
59.每个所述支撑基板2包括第一介质板21和第二介质板22；其中，所述第一介质板21与所述第二介质板22卡接；
60.所述第一辐射片11与所述第四辐射片14均连接所述第一介质板21；
61.所述第二辐射片12与所述第三辐射片13均连接所述第二介质板22；
62.所述第一介质板21和所述第二介质板22均连接所述反射板3。
63.具体的，如1图所示，辐射基板1主要由普通fr4材质的双面pcb板15及印在双面板上的天线振子构成。支撑基板2由两块双面fr4材质的介质板通过不同结构(第一介质板21与第二介质板22)相互错开形成90度夹角，并作为辐射基板1的结构支撑。反射板3位于支撑基板2的底部，将两个天线辐射单元通过结构孔固定到一块反射板3上。
64.具体的，所述第一辐射片11与第四辐射片14在pcb板15的位置中心对称；所述第一辐射片11与第四辐射片14的对角联系与第二辐射片12、第三辐射片13的对角连线相互垂直；
65.所述第一辐射片11、所述第二辐射片12、所述第三辐射片13及所述第四辐射片14均设置有卡接所述支撑基板2的内部通孔17，所述内部通孔17的两侧设置有用于与所述支撑基板2电气连接的辐射焊盘18。
66.所述第一辐射片11、第二辐射片12、第三辐射片13和第四辐射片14含有内部通孔17，通过内部通孔17与支撑基板2固定；具体的，这四块辐射片的内部通孔17的左右两边各有两个辐射焊盘18，通过辐射焊盘18与支撑基板2电气连接。
67.所述第一辐射片11、所述第二辐射片12、所述第三辐射片13及所述第四辐射片14的形状均为六边形。具体的，这四块辐射片的形状、大小均相同，这四块辐射片的表面都设有十字槽16，这四块辐射片都为六边形。
68.所述支撑基板2的高度范围在0.2λ-0.3λ之间。具体的，例如可以为0.25λ；其中，λ为5g信号的波长，5g信号的波长由公式：光速＝波长
×
频率来决定，光速是恒定的，为每秒30万km，具体的5g分sub 6g与毫米波频段，本方案中的5g是指示sub 6g,即6g以下频段，本方案中的天线主要是覆盖3.3-5g的频段。
69.具体的，在本方案中，第一辐射片11和第四辐射片14形成负45度天线，第二辐射片12和第三辐射片13形成正45度天线，从而形成双极化天线；这四个辐射片的表面都设有十字槽16，可以增大电流路径，减小天线辐射基板1尺寸。
70.此外，如图3与图4所示，所述第一介质板21上设置有第一结构槽217；所述第二介质板22上设置有第二结构槽227；
71.所述第一介质板21与所述第二介质板22通过所述第一结构槽217与所述第二结构槽227的卡接实现连接。
72.具体的，第一介质板21与第二介质板22通过第一结构槽217与第二结构槽227相互错位，形成90度垂直摆放。
73.在一个具体的实施例中，如图3与图4所示，所述第一介质板21的背面设置有第一接地片215；所述第一介质板21的背面在所述第一接地片215的上方还设置有支撑第一接地焊盘213；
74.所述第一辐射片11与所述第四辐射片14均通过所述支撑第一接地焊盘213与所述第一接地片215电气连接；
75.所述第二介质板22上的背面设置有第二接地片225；所述第二介质板22的背面在所述第二接地片225的上方还设置有支撑第三接地焊盘223；
76.所述第二辐射片12与所述第三辐射片13均通过所述支撑第三接地焊盘223与所述第二接地片225电气连接。
77.具体的，所述第一介质板21的正面分别设有第一馈电巴伦211、支撑第一馈电焊盘212，所述第一介质板21的背面分别设有第一接地片215、支撑第一接地焊盘213和支撑第二接地焊盘216。
78.所述第二介质板22的正面分别设有第二馈电巴伦221、支撑第二馈电焊盘222，所述第二介质板22的背面分别设有第二接地片225、支撑第三接地焊盘223和第四接地焊盘。
79.所述第一辐射片11、第四辐射片14通过支撑第一接地焊盘213与第一接地片215电气连接；所述第二辐射片12、第三辐射片13通过支撑第三接地焊盘223与第二接地片225电气连接。
80.在一个具体的实施例中，所述第一介质板21的背面在所述第一接地片215的下方还设置有支撑第二接地焊盘216；所述第一介质板21的正面还设置有第一馈电巴伦211及支撑第一馈电焊盘212；所述支撑第一馈电焊盘212位于所述第一馈电巴伦211下方；
81.所述第一介质板21通过所述支撑第二接地焊盘216与所述支撑第一馈电焊盘212实现与所述反射板3电性连接；
82.所述第二介质板22的背面在所述第二接地片225的下方还设置有支撑第四接地焊盘226；所述第二介质板22的正面还设置有第二馈电巴伦221以及支撑第二馈电焊盘222；所述支撑第二馈电焊盘222位于所述第二馈电巴伦221下方；
83.所述第二介质板22通过所述支撑第四接地焊盘226与所述反射板3电性连接。
84.具体的，支撑基板2上设置有馈电巴伦，辐射基板1通过支撑基板2顶部的金属过孔连接到支撑基板2的接地片，使辐射基板1的辐射片与支撑基板2的接地片形成一个完整的地连接。
85.进一步的，如图5所示，所述反射板3上设置有功分网络31、反射第一接地焊盘32、反射第一馈电焊盘35；
86.通过所述支撑第一馈电焊盘212与所述反射第一馈电焊盘35的电性连接，实现所述第一馈电巴伦211与所述功分网络31的电性连接；
87.所述支撑第二接地焊盘216与所述反射第一接地焊盘32电性连接；
88.所述支撑第四接地焊盘226与所述反射第一接地焊盘32电性连接；
89.通过所述支撑第二馈电焊盘222与所述反射第一馈电焊盘35的电性连接，实现所述第二馈电巴伦221与所述功分网络31的电性连接。
90.具体的，所述第一介质板21通过支撑第一巴伦馈电焊盘与反射板3的反射第一馈电焊盘35电气连接，所述第一介质板21通过支撑第二接地焊盘216与反射板3的反射第一接地焊盘32电气连接。
91.所述第二介质板22通过所述支撑第二巴伦馈电焊盘与反射板3的反射第一馈电焊盘35电气连接，所述第二介质板22通过支撑第四接地焊盘226与反射板3的反射第一接地焊盘32电气连接。
92.支撑基板2的馈电焊盘与反射板3的馈电焊盘电气连接，形成巴伦耦合馈电，这样能扩展天线带宽，使之覆盖n77、n78、n79频段。反射板3通过一个一分二的功分网络31将两个天线辐射单元组成一个二元阵列天线，能够提高天线增益。天线阵元间距可在0.7-1λ之间，从而可使辐射主瓣宽度控制在合理的范围内。
93.为了更好的固定反射板3与支撑基板2，所述反射板3上还设置有第一结构通孔34和第二结构通孔33；
94.所述第一介质板21的底部设置有第一结构块214；所述第二介质板22的底部设置有第二结构块224；
95.分别通过所述第一结构块214嵌入所述第一结构通孔34，所述第二结构块224嵌入所述第二结构通孔33的方式实现所述第一介质板21与所述反射板3的连接。
96.此外，如图5所示，所述反射板3上还设置有反射第二接地焊盘37和反射第二馈电焊盘36；其中，所述反射第二馈电焊盘36连接所述功分网络31；所述反射第二接地焊盘37与所述反射第二馈电焊盘36用于与外接同轴线的内芯与外圈电气连接，作为天线的馈电部分。
97.反射第二馈电焊盘36与反射第二接地焊盘37在实际使用中可与同轴线的内芯与外圈地电气连接，作为天线的馈电部分。
98.进一步的，图6、7为本技术实施例的一种双极化高增益5g阵列天线驻波和隔离度图，从图中可以看出，所述双极化5g天线振子在3300～5000mhz的宽频带范围，驻波都在2以下，隔离度都在-20db以下。图8为本技术实施例的一种双极化高增益5g阵列天线增益和水平3db波束宽度图。从图中可以看出，所述双极化5g天线振子在3300～5000mhz天线增益在8.9dbi以上，波束宽度大于70度。可知本方案的5g天线可以满足需要。
99.以此，本实用新型实施例提出了一种高增益双极化5g天线，包括：多个辐射基板1、多个支撑基板2和反射板3；其中，每个所述辐射基板1包括第一辐射片11、第二辐射片12、第三辐射片13和第四辐射片14；所述第一辐射片11、所述第二辐射片12、所述第三辐射片13及所述第四辐射片14的形状大小均相同；所述第一辐射片11和所述第四辐射片14在所述辐射基板1的中心对称；所述第二辐射片12和所述第三辐射片13在所述辐射基板1的中心对称；所述第一辐射片11和所述第四辐射片14的对角连线与所述第二辐射片12和所述第三辐射片13的对角连线垂直；所述第一辐射片11、所述第二辐射片12、所述第三辐射片13及所述第四辐射片14上均设置有十字槽16；每个所述支撑基板2包括第一介质板21和第二介质板22；其中，所述第一介质板21与所述第二介质板22卡接；所述第一辐射片11与所述第四辐射片14均连接所述第一介质板21；所述第二辐射片12与所述第三辐射片13均连接所述第二介质板22；所述第一介质板21和所述第二介质板22均连接所述反射板3。本技术的方案中，设置有多个作为天线的辐射基板1，且通过反射板3连接在一起，能显著提高天线增益，在第一辐射片11、第二辐射片12、第三辐射片13和第四辐射片14都设有十字槽16，可以增大电流路径，减小天线辐射基板1尺寸，进而有效降低了整个5g天线的尺寸。
100.在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和结构图显示了根据本实用新型的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，结构图和/或流程图中的每个方框、以及结构图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
101.另外，在本实用新型各个实施例中的各功能模块或单元可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或更多个模块集成形成一个独立的部分。
102.所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以
存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本实用新型的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是智能手机、个人计算机、服务器、或者网络设备等)执行本实用新型各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
103.以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。