辐射单元、天线子阵及天线阵列

技术领域

本发明属于移动通信技术领域，具体涉及一种辐射单元及配置了所述辐射单元的天线子阵，以及配置了所述天线子阵的天线阵列。

背景技术

自第五代移动通信网络开始覆盖以来，第五代移动通信网络迎来了大规模的生产建设，因此业内对可使用于第五代移动通信网络的天线的需求愈发强烈，而辐射单元作为天线的最重要的部件之一，其需要也愈发强烈，因此提高辐射单元的生产效率是迫在眉睫的。

但是，可适于第五代移动通信网络的辐射单元的制造工艺复杂，一般采用STM工艺生产，STM工艺产生的辐射单元一般为压铸贴片振子与PCB贴片振子，但PCB贴片振子存在结构强度差、零部件多以及装配工艺复杂等问题；压铸贴片振子存在开模周期长，高成本，以及质量大等缺点。由此采用传统的STM工艺生产辐射单元将提高第五代移动通信网络的辐射单元的生产制造成本，不利于大规模推广。

为解决适于第五代移动通信网络使用的辐射单元的成本问题，现业内提出了一种一体成型的辐射单元，但是该一体成型的辐射单元其辐射性能较差，不适于第五代移动通信网络使用，而且该一体成型的辐射单元的结构不稳定，辐射单元易弯曲变形，电流密度大，电流流向不一致，由此不符合设计需求，辐射效率和交叉极化都受到了极大的影响。

因此，业内亟需一种辐射性能与结构稳定性连接，制造工艺简单的辐射单元。

发明内容

本发明的首一目的在于提供一种一体成型且辐射性能较佳的辐射单元。

本发明的次一目的在于提供一种天线子阵。

本发明的在于目的在于提供一种天线阵列。

适于本发明的目的，本发明采用如下技术方案：

适于本发明的首一目的而提供一种辐射单元，呈一体成型结构，包括以极化正交设置的两对辐射臂，每个辐射臂具有共平面设置的辐射面，同一极化中的每个辐射臂在其与另一辐射臂相远的端部上设有向与辐射面相反的背面方向弯折的角部；沿该辐射单元的周向，相邻的两个角部之间设有用于连接该两个角部的边沿，该边沿与所述角部同方向弯折。

进一步的，每个辐射臂中部设有内陷槽，该内陷槽自该辐射臂的所述端部朝同一极化的另一辐射臂方向延伸设置。

进一步的，所述边沿相对于在两侧与之相连接的角部具有较窄尺寸以形成开口槽。

具体的，所述辐射单元包括分别对应四个辐射臂的四个馈电引脚，每个馈电引脚一端与相应的一个内陷槽的边缘相连接，一端被弯折成与所述辐射面相平行的安装片。

较佳的，所述馈电引脚均为辐射单元被冲压以形成其内陷槽而折弯成型的部件。

具体的，所述馈电引脚所占面积与所述内陷槽大致相同。

较佳的，相邻两个辐射臂之间设有用于隔开该两个辐射臂的分隔槽，两对辐射臂所对应形成的四个分隔槽相连通以组成十字槽。

具体的，相邻两个辐射臂之间设有隔离槽，该隔离槽与该两个辐射臂之间的边沿平行设置，边沿上还设有连通隔离槽的开口，以形成开放结构。

优选的，所述辐射单元由钣金冲压成型。

适于本发明的次一目的而提供一种天线子阵，其特征在于，包括介质板与设置于介质板上多个如首一目的所提供的辐射单元，所述介质板上设有与该多个辐射单元电性连接的差分馈电网络，以通过差分馈电网络向各辐射单元馈电。

进一步的，所述多个辐射单元呈列或排设置。

优选的，所述天线子阵包括三个辐射单元，该三个辐射单元组成1/3子阵。

适于本发明的再一目的而提供一种天线阵列，其特征在于，包括多个如次一目的所提供的天线子阵，该多个天线子阵并排设置。

相对于现有技术，本发明的优势如下：

首先，本发明所本发明的辐射单元可通过在同一极化的每个辐射臂与另一辐射臂相远的端部上设置朝辐射单元背面方向弯折的角部，角部与辐射臂之间可对应形成稳定的三角结构，有利于辐射单元的结构的稳定；弯折的角部将可把馈入于辐射臂上电流聚集于其上，将可提高辐射单元的增益，减少交叉极化。

其次，本发明的辐射单元的相邻的两个角部之间设有用于连接两个角部的、且与角部同方向弯折的边沿，边沿的设置将可延长辐射单元的边缘长度，有利于辐射单元的小型化，提高辐射单元的隔离度。

再次，本发明的辐射单元的各辐射臂之间共平面设置辐射面，将可使得辐射单元朝同一方向辐射信号，且弯折的角部和边沿将不会影响辐射单元的对外辐射信号的方向。

此外，本发明的辐射单元为一体成型结构，可减少辐射单元的生产加工环节，降低成本，以便于大规模生产制造。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明的一个实施例的辐射单元的俯视图。

图2为本发明的一个实施例的辐射单元的立体图。

图3为本发明的一个实施例的辐射单元设置于介质板的示意图。

图4为本发明的另一实施例的辐射单元的俯视图。

图5为本发明的天线子阵的结构示意图。

图6为本发明的天线阵列的结构示意图。

图7为当测试天线使用本发明所提供的辐射单元时的驻波比仿真曲线图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的实施例。虽然附图中显示了本发明的某些实施例，然而应当理解的是，本发明可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例，相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本发明。应当理解的是，本发明的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本发明的保护范围。

应当理解，本发明的方法实施方式中记载的各个步骤可以按照不同的顺序执行，和/或并行执行。此外，方法实施方式可以包括附加的步骤和/或省略执行示出的步骤。本发明的范围在此方面不受限制。

本文使用的术语“包括”及其变形是开放性包括，即“包括但不限于”。术语“连接”可以是直接相接，也可是通过中间部件(元件)间接连接。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”；术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”；术语“一些实施例”表示“至少一些实施例”。其他术语的相关定义将在下文描述中给出。

需要注意，本发明中提及的“第一”、“第二”等概念仅用于对装置、模块或单元进行区分，并非用于限定这些装置、模块或单元一定为不同的装置、模块或单元，也并非用于限定这些装置、模块或单元所执行的功能的顺序或者相互依存关系。

本发明提供了一种辐射单元，该辐射单元一体成型，可提高增益、拓展频带以及提高隔离度。

在本发明的典型实施例中，结合图1和图2，所述辐射单元10包括两对辐射臂11、角部12、边沿13以及用于支撑辐射臂11的馈电引脚14。

所述两对辐射臂11以极化正交的方式设置，且该两对辐射臂11共四个辐射臂11的辐射面在同一平面上。该四个辐射臂11呈规则形状，例如矩形、三角形、五边形及六边形等等。在本发明的典型实施例中，辐射臂11呈矩形状，以下以呈矩形状的辐射臂11揭示本发明的技术方案。

因两对辐射臂11以极化正交的方式设置，则辐射臂11两两之间相邻，其中一个辐射臂11与另一极化的两个辐射臂11相邻，而与同一极化的另一辐射臂11相对。且呈矩形状的辐射臂11具有四个端部，则该四个端部中的其中三个分别与辐射单元10的另外三个辐射臂11相对或相邻或相接；而剩余一个端部不与辐射单元10的另外三个辐射臂11相对或相邻或相接，称该端部为角端部15。辐射单元10的四个辐射臂11分别各具有一个角端部15。

具体言之，称辐射单元10的四个辐射臂11顺次分别为第一辐射臂111、第二辐射臂112、第三辐射臂113及第四辐射臂114，其中第一辐射臂111与第三辐射臂113居于同一极化，第二辐射臂112与第四辐射臂114居于同一极化，第一辐射臂111分别与第二辐射臂112和第四辐射臂114相邻，第三辐射臂113分别与第二辐射臂112和第四辐射臂114相邻。

以第一辐射臂111为例，呈矩形状的第一辐射臂111具有四个端部，该四个端部顺次分别为第一端部、第二端部、第三端部及第四端部，其中第一端部与第三辐射臂113相对，第二端部与第四辐射臂114相邻，第四端部与第二辐射臂112相邻，而第三端部均不与第二辐射臂112、第三辐射臂113及第四辐射臂114相邻，则该第三端部为所述角端部15。

所述角部12设置所述角端部15上。角部12自辐射臂11的辐射面朝与辐射面相反的背面方向弯折。所述角部12可为规则形状或不规则形状，例如三角形、矩形、五边形、六边形、圆形及椭圆形等等。角部12朝辐射臂11的背面方向的弯折角度在0°至180°之间，优选弯折角度为30°、45°及60°。在一个实施例中，角部12与角端部15一体连接，角部12与角端部15之间通过面连接的方式连接。

在辐射单元10的四个辐射臂11各自的角端部15上分别对应设置一个角部12，也即是说，第一辐射臂111的角端部15上对应设置一个角部12，第二辐射臂112的角端部15上对应设置一个角部12，第三辐射臂113的角端部15上对应设置一个角部12，第四辐射臂114的角端部15上对应设置一个角部12；四个角部12均具有相同的弯折角度。在辐射单元10的四个辐射臂11上分别设置角部12，将提高辐射臂11单元的结构强度，还可减少辐射单元10的交叉极化。与辐射臂11的角端部15连接的角部12将与该辐射臂11对应形成稳定的三角结构，有利于辐射臂11结构的稳定；且弯折的角部12将可把馈入辐射单元10上的电流聚集于其上，以增强辐射单元10的增益，减少交叉极化。

所述边沿13设置于辐射臂11的相邻的两个角部12之间，该边沿13与角部12同方向弯折。具体言之，在辐射单元10的周向上，两两相邻的角部12之间设有用于连接该两个角部12的边沿13，且边沿13自辐射单元10的辐射面朝背面方向弯折，边沿13的弯折角度与角部12的弯折角度相同。边沿13弯折设置，将延长辐射单元10的边缘的长度，将有利于辐射单元10的小型化，且辐射单元10的尺寸的减小将使得天线的各辐射单元10与天线隔离条之间的距离减小，从而天线隔离条对辐射单元10的影响也相应减小，以提高辐射单元10的隔离度。在一个实施例中，边沿13与其所连接的两个角部12所对应的两个角端部15之间的虚设连线相平行。

所述边沿13还设有开口槽131，该开口槽131沿边沿13的长度方向设置，具体而言，该开口槽131为边沿13相对与其两侧相连接的角部12具有较窄尺寸而形成。

辐射单元10的四个辐射臂11对应四个角端部15，四个角端部15中相邻的两个角端部15之间均通过边沿13连接，则辐射单元10上对应设置四个边沿13。

所述辐射臂11上还设有内陷槽16，该内陷槽16自该辐射臂11的角端部15同一极化的另一辐射臂11方向延伸设置。该内陷槽16为设置于辐射臂11上的通槽，内陷槽16的设置可用于延长辐射单元10的电连接长度，提高辐射单元10的增益。在一个实施例中，内陷槽16可呈矩形状、五边形及椭圆形状等形状。

在另一个实施例中，内陷槽16可延伸至角部12，减少内陷槽16的面积，提高辐射单元10的电连接长度。内陷槽16延伸至角部12处的形状可为矩形状、半椭圆形及半圆形状等形状。在部分实施例中，为便于内陷槽16延伸至角部12，内陷槽16还可扩展至位于角部12两侧的两个边沿13上。

辐射单元10的四个辐射臂11上均各自分别设置一个内陷槽16，减小辐射单元10的辐射面的面积，提高辐射单元10的电连接长度。

在辐射单元10的相邻两个辐射臂11之间设有用于分隔两个辐射臂11的分隔槽17，辐射单元10的四个辐射臂11之间所对应形成的四个分隔槽17相连通，以在辐射单元10中形成一个十字槽171。具体言之，第一辐射臂111与第二辐射臂112之间设有分隔槽17；第二辐射臂112与第三辐射臂113之间设有分隔槽17；第三辐射臂113与第四辐射臂114之间设置有分隔槽17；第四辐射臂114与第一辐射臂111之间设有分隔槽17，该四个分隔槽17相连通以形成十字槽171。

在一个实施例中，当辐射单元10为交叉偶极子辐射单元10时，所述十字槽171可用于互补导体，使得本发明的辐射单元10以偶极子模式工作，通过该十字槽171的加载，可使得辐射单元10馈出双频点，以提高辐射单元10的带宽，辐射单元10的工作频带在3.2GHz-4.2GHz之间，优选辐射单元10可馈出4.05GHz的频点。十字槽171还可使得辐射单元10上的电流分布更为的均匀，以提高辐射单元10的增益。此外，十字槽171的设置将改变极化方向上的两个辐射臂11之间的馈电引脚14之间的电长度，从而调节辐射单元10的驻波。

结合图7，图7为当测试天线使用本辐射单元11时，测试天线的驻波比仿真曲线图。由该图7可知，因本发明的辐射单元11的十字槽171可馈出4.05GHz频点,边沿13可馈出3.3GHz频点，十字槽171与边沿13可共同扩展带宽。

在一个实施例中，结合图4，在辐射单元10的相邻的两个辐射臂11之间设有隔离槽18，该隔离槽18与该两个辐射臂11之间的边沿13相平行设置，该隔离槽18设置于两个辐射臂11的中部，与该两个辐射臂11之间的分隔槽17相对应。所述隔离槽18在所对应的边沿13上还设有开口，该开口与两个辐射臂11之间的分隔槽17的延伸方向相同，以使得隔离槽18形成开放结构。当隔离槽18与所述开口均呈矩形状时，隔离槽18与开口形成T形槽181结构。

结合图2和图3，所述辐射单元10上设有四个馈电引脚14，该四个馈电引脚14分别对应辐射单元10的四个辐射臂11。所述馈电引脚14设置辐射臂11背面之下，且馈电引脚14与辐射臂11的内陷槽16的边缘相连接。具体言之，馈电引脚14的其中一端与辐射臂11的内陷槽16的边缘相连接，另一端用于与外界馈电端连接。在一个实施例中，所述馈电引脚14与内陷槽16边缘相连接的一端被折弯成与内陷槽16相平行的馈电片141，以便于电连接；馈电引脚14与外界馈电端连接的一端弯折成与辐射单元10的辐射面相平行的安装片142，以便于使得馈电引脚14支撑在外界馈电端上。

在一个实施例中，所述馈电引脚14的馈电片141与辐射臂11的内陷槽16靠近同一极化的另一辐射臂11的边缘相连接，或者，所述馈电引脚14的馈电片141与辐射臂11的内陷槽16靠近角端部15的边缘相连接。优选，所述馈电引脚14的馈电片141与辐射臂11的内陷槽16靠近同一极化的另一辐射臂11的边缘相连接，由此使得辐射单元10的结构更为紧凑，便于辐射单元10的小型化，且当辐射单元10的馈电引脚14的馈电片141与差分馈电网络20相电性连接时，弯折的馈电片141有利于差分馈电网络20的布局。

所述辐射单元10为一体成型结构，为便于馈电引脚14的制造与弯折成型。在本发明的典型实施例中，所述辐射单元10可采用钣金冲压成型，以使得辐射单元10一体成型。当制造所述馈电引脚14时，通过冲压辐射臂11以形成内陷槽16，而冲压辐射臂11形成内陷槽16的材料用于形成辐射臂11所对应的馈电引脚14，从而使得辐射单元10可一体成型。其中，馈电引脚14与内陷槽16相连接部分为在冲压辐射臂11时余留的材料，也即是说，未冲压馈电引脚14与内陷槽16相连接部分，以使得馈电引脚14可与辐射臂11一体连接。且便于冲压辐射臂11形成内陷槽16与馈电引脚14，馈电引脚14与内陷槽16相连接部分位于辐射臂11的内陷槽16靠近同一极化的另一辐射臂11的边缘，或者，辐射臂11的内陷槽16靠近角端部15的边缘；便于钣金冲压成型。

因馈电引脚14为冲压内陷槽16所形成的，则馈电引脚14所占的面积与内陷槽16所占的面积大致相同。

辐射单元10由钣金冲压工艺，使用模具一次冲压成型便于减少辐射单元10的生产环节，降低误差，减少生产成本，便于大规模的生产制造。

在一个实施例中，辐射单元10的辐射臂11的厚度优选为0.5mm-1mm，辐射单元10的高度为9.3mm(0.1λ)。

本发明还提供了一种天线子阵30，结合图5，该天线子阵30包括介质板19与设置于介质板19上的多个如上文所述的辐射单元10以及设置于介质板19的差分馈电网络20。

所述介质板19包括顺次层叠设置的反射板、PCB地板以及PCB介质板，所述差分馈电网络20设置于PCB介质板上，辐射单元10通过其四个馈电引脚14的安装片142分别与该差分馈电网络20电性连接。

天线子阵30的多个辐射单元10共用同一介质板19与差分馈电网络20，该多个辐射单元10并排设置或呈列设置。

在一个实施例中，所述天线子阵30包括三个辐射单元10，该三个辐射单元10呈列或并排设置，以组成1/3子阵。

本发明还提供了一种天线阵列40，结合图6，该天线阵列40包括多个如上文所述天线子阵30，该多个天线子阵30并排设置。优选所述天线子阵30为1/3天线子阵30。

综上所述，本发明的辐射单元可通过在同一极化的每个辐射臂与另一辐射臂相远的端部上设置朝辐射单元背面方向弯折的角部，该角部将提高辐射臂单元的结构强度与减少辐射单元的交叉极化；相邻的两个角部之间设有用于连接两个角部的、且与角部同方向弯折的边沿，边沿的设置便于辐射单元的小型化，提高辐射单元的隔离度。

以上描述仅为本发明的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本发明中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本发明中发明的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

尽管已经采用特定于结构特征和/或方法逻辑动作的语言描述了本主题，但是应当理解所附权利要求书中所限定的主题未必局限于上面描述的特定特征或动作。相反，上面所描述的特定特征和动作仅仅是实现权利要求书的示例形式。