多频天线阵列的制作方法

1.本技术涉及通信设备领域，特别是涉及一种多频天线阵列。


背景技术：

2.基站即公用移动通信基站，是移动设备接入互联网的接口设备，也是无线电台站的一种形式，是指在一定的无线电覆盖区中，通过移动通信交换中心，与移动电话终端之间进行信息传递的无线电收发信电台。
3.随着第五代移动通信系统商用的展开，2g/3g/4g/5g多制式共存成为现代通信发展的主要特点。目前的多频天线阵列的频段集中在694-960mhz和1710-2690mhz，而应用于5g的基站天线所需频段提高至3300-3600mhz和4800-5000mhz，依照现有的高低频天线阵列的排布方式，会使高低频阵列的阵元间距过大，而天线阵列的紧密排布虽然能解决基站天面资源紧张的问题，但会影响阵列天线的方向图性能。
4.所以针对上述的技术问题还需进一步解决。


技术实现要素：

5.本实用新型的主要目的在于，提供一种多频天线阵列，使其可以在单个天线罩内容纳多种工作制式(2g/3g/4g/5g)的天线，有利于改善基站天面资源紧张的问题，并且降低对阵列天线的方向图性能的影响。
6.为解决上述技术问题，本技术实施例提供如下技术方案：
7.本技术提供一种多频天线阵列，包括：
8.多组多频阵元组和第一反射板，多组所述多频阵元组沿所述第一反射板的第一方向间隔的设置在所述第一反射板的上表面；
9.其中，每组多频阵元组包括两个第一高频单元和一个低频单元，两个所述第一高频单元设置在所述低频单元在所述第一反射板上表面所围成的容置空间内；
10.多组高频阵元组，每组所述高频阵元组设置于相邻的所述多频阵元组之间并与所述第一反射板的上表面连接；
11.其中，每个所述高频阵元组包括两个第二高频单元。
12.本实用新型的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
13.可选地，前述的多频天线阵列，其中每组所述多频阵元组中的两个所述第一高频单元沿所述第一反射板的第一方向间隔的设置在所述低频单元内；
14.每组所述高频阵元组中的两个所述第二高频单元沿所述第一反射板的第一方向间隔。
15.可选地，前述的多频天线阵列，其中每组所述多频阵元组中的两个所述第一高频单元之间的距离、每组所述高频阵元组中的两个所述第二高频单元之间的距离以及相邻的所述第一高频单元与所述第二高频单元之间的距离均相同；
16.其中，相邻的所述低频单元之间的距离是每组所述多频阵元组中的两个所述第一
高频单元之间的距离的四倍。
17.可选地，前述的多频天线阵列，其中每组所述多频阵元组还包括：
18.第二反射板，所述第二反射板位于所述低频单元内并与所述第一反射板的上表面连接，所述第二反射板沿所述第一反射板的第二方向的截面为u字形，所述第二方向垂直于所述第一方向；
19.其中，每组所述多频阵元组中的两个所述第一高频单元设置在所述第二反射板上，并将两个所述第一高频单元抬高。
20.可选地，前述的多频天线阵列，其中还包括：
21.多个第三高频单元和多个第四高频单元；
22.其中，多组所述多频阵元组和多组所述高频阵元组均位于所述第一反射板的第一方向的中轴线上，多个所述第三高频单元和多个所述第四高频单元分别位于多个所述多频阵元组的两侧并与所述第一反射板的上表面连接，且多个所述第三高频单元和多个所述第四高频单元均沿所述第一反射板的宽度方向间隔设置。
23.可选地，前述的多频天线阵列，其中贯穿所述第一反射板的上表面设置镂空结构；
24.其中，所述镂空结构位于所述低频单元外的周侧。
25.可选地，前述的多频天线阵列，其中还包括：
26.两个第一挡板，两个所述第一挡板对称的设置在多组所述多频阵元组的两侧，并与所述第一反射板的上表面连接；
27.其中，一个所述第一挡板将多个所述第三高频单元与多组所述多频阵元组和多组所述高频阵元组分隔，另一个所述第一挡板将多个所述第四高频单元与多组所述多频阵元组和多组所述高频阵元组分隔。
28.可选地，前述的多频天线阵列，其中还包括：
29.两个第二挡板，两个所述第二挡板分别设置在所述第一反射板的边沿处，且两个所述第二挡板均与两个所述第一挡板相互平行。
30.可选地，前述的多频天线阵列，其中所述第二挡板的高度高于所述第一挡板的高度。
31.可选地，前述的多频天线阵列，其中所述第二反射板下表面距所述第一反射板上表面之间的高度大于所述第二挡板的高度。
32.借由上述技术方案，本实用新型多频天线阵列至少具有下列优点：
33.本实用新型实施例提供的多频天线阵列，其通过多个第一高频单元、多个低频单元以及多个第二高频单元的配合使用下，使单个基站可以同时支持2g/3g/4g/5g多种工作制式，并按照一个低频单元内设置两个第一高频单元，两个低频单元之间设置两个第二高频单元的排布方式，缩短了高、低频单元之间间距的同时提高了单个基站的一个扇面内的空间利用率，使单个基站的一个扇面内能排布更多的高、低频单元，进而不仅提高了单个基站的覆盖面积，还增强了单个基站的信号强度，即改善了阵列天线的方向图性能，有效地解决了现有技术中所存在的技术问题。
34.上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
35.通过参考附图阅读下文的详细描述，本技术示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本技术的若干实施方式，相同或对应的标号表示相同或对应的部分，其中：
36.图1示意性地示出了一种多频天线阵列的第一视角结构示意图；
37.图2示意性地示出了一种多频天线阵列的第二视角结构示意图；
38.图3示意性地示出了一种多频天线阵列的第三视角结构示意图；
39.图4示意性地示出了现有技术中低频辐射单元和高频辐射单元通过肩并肩排列的组阵的结构示意图；
40.图5示意性地示出了现有技术中低频辐射单元和高频辐射单元通过共轴嵌套排列的组阵的结构示意图；
41.图6示意性地示出了一种多频天线阵列的驻波比仿真结果示意图；
42.图7示意性地示出了一种多频天线阵列的低频单元水平面的辐射方向示意图；
43.图8示意性地示出了一种多频天线阵列的低频单元垂直面的辐射方向示意图；
44.图9示意性地示出了一种多频天线阵列的第一高频单元和第二高频单元、第三高频单元以及第四高频单元水平面的辐射方向示意图；
45.图10示意性地示出了一种多频天线阵列的第一高频单元和第二高频单元、第三高频单元以及第四高频单元垂直面的辐射方向示意图。
46.图1-图10中各标号为：
47.1、多频阵元组；11、第一高频单元；12、低频单元；13、第二反射板；2、第一反射板；3、高频阵元组；31、第二高频单元；32、第三反射板；4、第三高频单元；5、第四高频单元；6、镂空结构；7、第一挡板；8、第二挡板。
具体实施方式
48.下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
49.需要注意的是，除非另有说明，本技术使用的技术术语或者科学术语应当为本技术所属领域技术人员所理解的通常意义。
50.如图1-图3所示，本实用新型的实施例提出的一种多频天线阵列，包括：多组多频阵元组1、第一反射板2以及多组高频阵元组3；
51.多组所述多频阵元组1沿所述第一反射板2的第一方向间隔的设置在所述第一反射板2的上表面；
52.其中，每组多频阵元组1包括两个第一高频单元11和一个低频单元12，两个所述第一高频单元11设置在所述低频单元12在所述第一反射板2上表面所围成的容置空间内；
53.每组所述高频阵元组3设置于相邻的所述多频阵元组1之间并与所述第一反射板2的上表面连接；
54.其中，每个所述高频阵元组3包括两个第二高频单元31。
55.具体地，第一反射板2具有定向辐射的效果，其采用金属材料制备而成，例如：采用铝合金材料制备而成。第一反射板2的第一方向可以是第一反射板2上表面的长度方向，也可以是第一反射板2上表面的宽度方向。第一反射板2用于支撑多组多频阵元组1以及多组高频阵元组3。技术人员可根据实际情况选择第一反射板2的尺寸以及形状，本技术不作限定，但本技术中的第一反射板2的形状优选为矩形。
56.多频阵元组1包括两个第一高频单元11和一个低频单元12，两个第一高频单元11可以与低频单元12容置空间内的第一反射板2进行直接连接，也可以通过其他器件与低频单元12容置空间内的第一反射板2进行间接连接，其只要能将两个第一高频单元11与低频单元12容置空间内的第一反射板2进行连接即可。低频单元12与第一反射板2电连接。多频阵元组1之间间隔的距离可根据实际情况而定。两个第一高频单元11可以在低频单元12内进行自由排列。第一高频单元11为印制电路板(pcb)结构的双极化偶极子天线。低频单元12为碗状金属结构的双极化偶极子天线。低频单元12其采用金属材料制备而成，例如；采用铝合金材料制备而成。第一反射板2能对低频单元12外散的辐射进行反射。
57.每组高频阵元组3包括两个第二高频单元31，第一高频单元11与第二高频单元31为相同结构。两个第二高频单元31可以与第一反射板2进行直接连接，也可以通过其他器件与第一反射板2进行间接连接，其只要能将两个第二高频单元31与第一反射板2进行连接即可。两个多频阵元组1之间的高频阵元组3中的两个第二高频单元31可以自由排列。
58.此外，通过低频单元12与第一高频单元11以及第二高频单元31之间的协作配合，使单个基站可以同时支持2g/3g/4g/5g多种工作制式。
59.但是需要注意的是，如图4-图5所示，现有技术中学术界和产业界对多频天线阵列的研究方案一般是将低频天线阵列和高频天线阵列通过肩并肩排列或共轴嵌套的方式组成阵列。就肩并肩排列的组阵方式相比于沿一条直线间隔排布的天线来说，肩并肩排列的组阵方式可以有效地减小天线罩的纵向尺寸。而共轴嵌套的组阵方式相比于肩并肩排列的组阵方式来说，共轴嵌套的组阵方式可以进一步减小天线罩的横向尺寸。但按照共轴嵌套的方式进行设计，高频辐射单元依次放置在低频辐射单元的内部和两个低频辐射单元之间，低频阵列的间距刚好为高频阵列的两倍，使得低频段的波长为高频段波长的三倍多，进而使高低频单元12的间隔增大，导致造成基站天面资源紧张的问题出现，而在本技术中并不会出现该技术问题，由于本技术中是按照一个低频单元12内设置两个第一高频单元11，两个低频单元12之间设置两个第二高频单元31的排布方式，缩短了高、低频单元之间间距的同时提高了单个基站的一个扇面内的空间利用率，使单个基站的一个扇面内能排布更多的高、低频单元，进而不仅提高了单个基站的覆盖面积，还增强了单个基站的信号强度，即改善了阵列天线的方向图性能。
60.本实用新型实施例提供的多频天线阵列，其通过多个第一高频单元11、多个低频单元12以及多个第二高频单元31的配合使用下，使单个基站可以同时支持2g/3g/4g/5g多种工作制式，并按照一个低频单元12内设置两个第一高频单元11，两个低频单元12之间设置两个第二高频单元31的排布方式，缩短了高、低频单元之间间距的同时提高了单个基站的一个扇面内的空间利用率，使单个基站的一个扇面内能排布更多的高、低频单元，进而不仅提高了单个基站的覆盖面积，还增强了单个基站的信号强度，即改善了阵列天线的方向图性能，有效地解决了现有技术中所存在的技术问题。
61.如图1所示，在具体实施中，其中每组所述多频阵元组1中的两个所述第一高频单元11沿所述第一反射板2的第一方向间隔的设置在所述低频单元12内；每组所述高频阵元组3中的两个所述第二高频单元31沿所述第一反射板2的第一方向间隔。
62.具体地，本技术中优选为两个第一高频单元11沿第一反射板2的第一方向间隔的设置在低频单元12内，高频阵元组3中的两个第二高频单元31沿第一反射板2的第一方向间隔，此结构设计，可便于低频单元12与第一高频单元11以及第二高频单元31之间的配合协作，使多频阵元组1和高频阵元组3均具有良好的辐射性能，进而保证单个基站可以同时支持2g/3g/4g/5g多种工作制式。
63.如图1-图3所示，在具体实施中，其中每组所述多频阵元组1中的两个所述第一高频单元11之间的距离、每组所述高频阵元组3中的两个所述第二高频单元31之间的距离以及相邻的所述第一高频单元11与所述第二高频单元31之间的距离均相同；其中，相邻的所述低频单元12之间的距离是每组所述多频阵元组1中的两个所述第一高频单元11之间的距离的四倍。
64.具体地，本技术中优选为每组多频阵元组1中的两个第一高频单元11之间的距离、每组高频阵元组3中的两个第二高频单元31之间的距离以及相邻的第一高频单元11与第二高频单元31之间的距离均相同，相邻的低频单元12之间的距离是每组多频阵元组1中的两个第一高频单元11之间的距离的四倍。此结构设计可便于提高单个基站的一个扇面内的空间利用率，即缩短了高、低频单元12之间的间距，使单个基站的一个扇面内能排布更多的高、低频单元12，提高了单个基站覆盖面积的同时还增强了单个基站的信号强度，即改善了阵列天线的方向图性能。
65.进一步地，如图1-图3所示，每组所述多频阵元组1还包括：第二反射板13，所述第二反射板13位于所述低频单元12内并与所述第一反射板2的上表面连接，所述第二反射板13沿所述第一反射板2的第二方向的截面为u字形，所述第二方向垂直于所述第一方向；其中，每组所述多频阵元组1中的两个所述第一高频单元11设置在所述第二反射板13上，并将两个所述第一高频单元11抬高。
66.具体地，第二反射板13具有定向辐射的效果，其采用金属材料制备而成，例如：采用铝合金材料制备而成。第二方向可以是第一反射板2上表面的宽度方向，也可以是第一反射板2上表面的长度方向。第二反射板13用于支撑第一高频单元11。技术人员可根据实际情况选择第二反射板13的尺寸以及形状，本技术不作限定，但本技术中的第二反射板13的形状优选为u形，第二反射板13为u形结构用于提高第一高频单元11辐射范围的对称性，第二反射板13能对第一高频单元11外散的辐射进行反射，其中，第二反射板13的挡板将打在其(挡板)上的辐射进行反射，进而保证了第一高频单元11辐射范围的宽度，以使第一高频单元11辐射的范围具有对称的效果。通过第二反射板13将第一高频单元11抬高，以改善第一高频单元11与低频单元12之间的耦合干扰。第一高频单元11的pcb通过导线与第二反射板13电连接，第一高频单元11的pcb与第二反射板13的上表面之间具有支撑部，支撑部可起到对第一高频单元11的pcb进行支撑和固定的效果，支撑部采用塑料制备而成。第二反射板13与第一反射板2的上表面之间具有支撑部，支撑部可起到对第二反射板13进行支撑和固定的效果。
67.进一步地，如图1-图3所示，每组所述高频阵元组3还包括：第三反射板32，所述第
三反射板32的下表面与所述第一反射板2的上表面连接，所述第三反射板32沿所述第一反射板2的第二方向的截面为u字形，其中，每组所述高频阵元组3中的两个所述第二高频单元31设置在所述第三反射板32上。
68.具体地，第三反射板32具有定向辐射的效果，其采用金属材料制备而成，例如：采用铝合金材料制备而成。技术人员可根据实际情况选择第三反射板32的尺寸以及形状，本技术不作限定，但本技术中的第三反射板32的形状优选为u形，第三反射板32为u形结构用于提高第二高频单元31辐射范围的对称性，第三反射板32对第二高频单元31外散的辐射进行反射，其中，第三反射板32的挡板将打在其(挡板)上的辐射进行反射，进而保证了第二高频单元31辐射范围的宽度，以使第二高频单元31辐射的范围具有对称的效果。第三反射板32与第一反射板2的上表面之间具有支撑部，支撑部采用塑料制备而成，支撑部可起到对第三反射板32进行支撑和固定的效果。第二高频单元31的pcb通过导线与第三反射板32电连接，第二高频单元31的pcb与第三反射板32之间具有支撑部，支撑部采用塑料制备而成，支撑部可起到对第二高频单元31的pcb进行支撑和固定的效果。
69.进一步地，如图1-图3所示，还包括：多个第三高频单元4和多个第四高频单元5；
70.其中，多组所述多频阵元组1和多组所述高频阵元组3均位于所述第一反射板2的第一方向的中轴线上，多个所述第三高频单元4和多个所述第四高频单元5分别位于多个所述多频阵元组1的两侧并与所述第一反射板2的上表面连接，且多个所述第三高频单元4和多个所述第四高频单元5均沿所述第一反射板2的宽度方向间隔设置。
71.具体地，多组多频阵元组1和多组高频阵元组3均位于第一反射板2的第一方向的中轴线上。此结构设计，可保证多频阵元组1和多组高频阵元组3与多个第三高频单元4和多个第四高频单元5之间进行配合时具有良好的辐射性能。第三高频单元4和第四高频单元5可以与第一高频单元11是相同的结构，也可以是不同于第一高频单元11的结构，多个第三高频单元4之间的间隔和多个第四高频单元5之间的间隔可以与第一高频单元11之间的间隔相同，多个第三高频单元4之间的间隔和多个第四高频单元5之间的间隔也可以与第一高频单元11之间的间隔不同。本技术中第三高频单元4的结构以及第四高频单元5的结构优选为与第一高频单元11相同的结构，且多个第三高频单元4之间的间隔和多个第四高频单元5之间的间隔与第一高频单元11之间的间隔相同。
72.第三高频单元4和第四高频单元5的设置起到辅助多组多频阵元组1以及多组高频阵元组3进行工作的效果，即增强了单个基站的信号强度，使单个基站可以同时更好的支持2g/3g/4g/5g多种工作制式。第一反射板2能对第三高频单元4和第四高频单元5外散的辐射进行反射。第三高频单元4的pcb通过导线与第一反射板2电连接，第三高频单元4的pcb与第一反射板2之间具有支撑部，支撑部采用塑料制备而成，支撑部可起到对第三高频单元4的pcb进行支撑和固定的效果。第四高频单元5的pcb通过导线与第一反射板2电连接，第四高频单元5的pcb与第一反射板2之间具有支撑部，支撑部采用塑料制备而成，支撑部可起到对第四高频单元5的pcb进行支撑和固定的效果。
73.如图1-图2所示，在具体实施中，其中贯穿所述第一反射板2的上表面设置镂空结构6；其中，所述镂空结构6位于所述低频单元12外的周侧。
74.具体地，镂空结构6具有阻隔的效果，其用于减小低频单元12工作时表面电流对第三高频单元4以及第四高频单元5性能的影响。镂空结构6的形状可根据实际情况而定，本申
请不作限定。
75.进一步地，如图1-图3所示，还包括：两个第一挡板7；
76.两个所述第一挡板7对称的设置在多组所述多频阵元组1的两侧，并与所述第一反射板2的上表面连接；其中，一个所述第一挡板7将多个所述第三高频单元4与多组所述多频阵元组1和多组所述高频阵元组3分隔，另一个所述第一挡板7将多个所述第四高频单元5与多组所述多频阵元组1和多组所述高频阵元组3分隔。
77.具体地，第一挡板7具有反射的效果，其采用金属材料制备而成，例如：采用铝合金材料制备而成。第一挡板7与第一反射板2之间可以通过可拆卸连接的方式进行连接，也可以通过固定连接的方式进行连接，而本技术中的第一挡板7与第一反射板2之间优选为采用一体成型工艺铸造成一体式结构。第一挡板7用于提高低频单元12辐射范围的对称性，第一挡板7对低频单元12外散的辐射进行反射，即低频单元12的辐射打在第一挡板7上，第一挡板7对打在其上的辐射进行反射，保证了低频单元12辐射范围的宽度，以使低频单元12辐射的范围具有对称的效果。
78.进一步地，如图1-图3所示，还包括：两个第二挡板8；
79.两个所述第二挡板8分别设置在所述第一反射板2的边沿处，且两个所述第二挡板8均与两个所述第一挡板7相互平行。
80.具体地，第二挡板8具有反射的效果，其采用铝合金材料制备而成。第二挡板8与第一反射板2之间可以通过可拆卸连接的方式进行连接，也可以通过固定连接的方式进行连接，而本技术中的第二挡板8与第一反射板2之间优选为采用一体成型工艺铸造成一体式结构。第二挡板8配合第一挡板7用于提高第三高频单元4和第四高频单元5辐射范围的对称性，第二挡板8对第三高频单元4和第四高频单元5外散的辐射进行反射，即第三高频单元4和第四高频单元5的辐射打在第一挡板7和第二挡板8上，第一挡板7和第二挡板8对打在其上的辐射进行反射，保证了第三高频单元4和第四高频单元5辐射范围的宽度，以使第三高频单元4和第四高频单元5辐射的范围具有对称的效果。
81.如图1和图3所示，在具体实施中，其中所述第二挡板8的高度高于所述第一挡板7的高度。
82.具体地，此结构设计，用于保证第三高频单元4和第四高频单元5辐射范围的宽度，以使第三高频单元4和第四高频单元5辐射的范围具有对称的效果。
83.如图3所示，在具体实施中，其中所述第二反射板13下表面距所述第一反射板2上表面之间的高度大于所述第二挡板8的高度。
84.具体地，此结构设计，可保证多频天线阵列具有良好的辐射性能。
85.如图6所示，为本实用新型多频天线阵列的电压驻波比仿真结果。
86.可以得出：该多频天线阵列满足vswr《1.5的低频带宽为670-990mhz，高频带宽为2100-3800mhz。
87.如图7-图8所示，为本实用新型多频天线阵列中的低频单元12在中心频点处的方向图仿真结果。
88.可以得出：低频单元12方向图在830mhz的水平面半功率波瓣宽度分别为60
°
，垂直面半功率波瓣宽度为37
°
，方向图没有明显的畸变，具有一定的对称性，且定向性良好。
89.如图9-图10所示，为本实用新型多频天线阵列中的第一高频单元11和第二高频单
元31、第三高频单元4以及第四高频单元5在中心频点处的方向图仿真结果。
90.可以得出：第一高频单元11和第二高频单元31、第三高频单元4以及第四高频单元5在3ghz的水平面半功率波瓣宽度分别为65
°
、63
°
和65
°
，垂直面半功率波瓣宽度分别为36
°
、39
°
和36
°
，方向图没有明显的畸变，具有一定的对称性，且定向性良好。
91.可以理解的是，上述装置中的相关特征可以相互参考。另外，上述实施例中的“第一”、“第二”等是用于区分各实施例，而并不代表各实施例的优劣。
92.在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本实用新型的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
93.以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术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技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。