集成式多频共用天线与天线阵列

技术领域

本申请涉及天线技术领域，特别是涉及一种集成式多频共用天线与天线阵列。

背景技术

小型化多频段多阵列天线的高辐射效率、高集成度已成为当下基站天线行业的关注重点与行业发展趋势。高低频嵌套天线，作为多频共用天线的一种，其包括高频辐射单元与低频辐射单元。高频辐射单元与低频辐射单元嵌套设置，各自分别通过馈电电缆与相应的移相器电性连接，使得阵列天线布置较为紧凑来减小空间尺寸。然而，相关技术中的多频共用天线的线缆多，装配复杂，集成度低，整机系统链路损耗较高。

发明内容

基于此，有必要克服现有技术的缺陷，提供一种集成式多频共用天线与天线阵列，它能够提升集成度及降低插损，从而能提升辐射效率。

一种集成式多频共用天线，所述集成式多频共用天线包括：

第一辐射单元，所述第一辐射单元的底部设有第一馈电端口，所述第一馈电端口包括第一馈电件；

第二辐射单元，所述第二辐射单元与所述第一辐射单元相互嵌套并共口径设置，所述第二辐射单元用于辐射与接收电磁波的工作频段高于所述第一辐射单元用于辐射与接收电磁波的工作频段，所述第二辐射单元的底部设有第二馈电端口，所述第二馈电端口包括第二馈电件，所述第二馈电端口与天线轴线的间距小于所述第一馈电端口与天线轴线的间距；

第一移相器，所述第一移相器包括第一移相腔体及设于所述第一移相腔体内部的第一馈电网络，所述第一移相腔体设有与所述第一馈电件位置对应的第一贯穿孔，所述第一馈电件穿过所述第一贯穿孔与所述第一馈电网络电性连接；

第二移相器，所述第二移相器包括第二移相腔体及设于所述第二移相腔体内部的第二馈电网络，所述第二移相腔体设有与所述第二馈电件位置对应的第二贯穿孔，所述第二馈电件穿过所述第二贯穿孔与所述第二馈电网络电性连接；

其中，所述第一移相腔体位于所述第二移相腔体的上方，所述第一移相腔体与所述第二移相腔体设为一体化腔体，所述一体化腔体的顶面设为反射面，所述第一移相腔体与所述第二移相腔体沿水平方向上错位布置，所述第二贯穿孔与所述天线轴线的间距小于所述第一移相腔体与所述天线轴线的间距。

在其中一个实施例中，所述第一辐射单元与所述第二辐射单元均设为双极化辐射单元；所述第一馈电端口为两个，所述第一移相器为两个，各个所述第一馈电件与各个所述第一移相腔体对应设置；所述第二馈电端口为两个，所述第二移相器为两个，各个所述第二馈电件与各个所述第二移相腔体对应设置；所述第一移相腔体的长边与宽边构成的平面面向于所述第一辐射单元；两个所述第一移相腔体沿所述宽边的延伸方向依次设置并设有间隔，所述间隔设有连接部，所述连接部分别与两个所述第一移相腔体及两个所述第二移相腔体相连；所述第二贯穿孔与所述间隔的位置相应设置。

在其中一个实施例中，所述连接部上设有至少一个第一安装孔与至少一个第二安装孔；所述第一辐射单元的底部设有与所述第一安装孔相应的第一紧固件并通过所述第一紧固件固定地设置于所述第一移相腔体上；所述第二辐射单元的底部设有与所述第二安装孔相应的第二紧固件并通过所述第二紧固件固定地设置于所述第二移相腔体上。

在其中一个实施例中，两个所述第一移相腔体、两个所述第二移相腔体与所述连接部一体成型。

在其中一个实施例中，所述第一辐射单元的底部设有避让口，所述连接部的顶面设有与所述避让口位置对应的定位凹部，所述定位凹部朝远离于所述第二辐射单元的方向延伸设置，所述第二辐射单元的底部穿过所述避让口装入到所述定位凹部中。

在其中一个实施例中，所述连接部设有沿所述第一移相腔体的长边方向延伸设置的镂空口，所述第二紧固件能进入到所述镂空口中。

在其中一个实施例中，所述第二移相器的长边与宽边构成的平面垂直于所述第一移相器的长边与宽边构成的平面，所述第二移相器的长边平行于所述第一移相器的长边。

在其中一个实施例中，两个所述第二移相腔体沿垂直于所述第二移相腔体的宽边延伸方向上的投影位于所述连接部；沿所述第一移相腔体的宽边延伸方向，所述第一移相腔体与所述第二移相腔体完全错开或存在部分重叠。

在其中一个实施例中，所述第二移相器的长边与宽边分别平行于所述第一移相器的长边与宽边，各个所述第二移相腔体沿垂直于所述第二移相腔体的宽边延伸方向上的投影与所述连接部存在部分重叠。

在其中一个实施例中，所述一体化腔体的顶面相对两侧分别设有辐射边界。

在其中一个实施例中，所述集成式多频共用天线还包括反射板，所述反射板设有与所述一体化腔体相适应的凹陷结构，所述一体化腔体设置于所述凹陷结构中，并与所述凹陷结构耦合相连。

在其中一个实施例中，所述集成式多频共用天线还包括反射板，所述反射板上设有与所述一体化腔体相适应的窗口，所述一体化腔体设置于所述窗口中，并与所述反射板耦合相连。

一种天线阵列，所述天线阵列包括至少一个所述的集成式多频共用天线。

上述的集成式多频共用天线与天线阵列，一方面，一体化腔体的顶面设为反射面，即能用作反射板或者反射板的一部分，从而能省略掉反射板的至少一部分结构，甚至取代反射板，使得结构简化，便于装配，降低了成本；另一方面，由于第一馈电端口的第一馈电件穿过第一贯穿孔后与第一馈电网络电性连接，第二馈电端口的第二馈电件穿过第二贯穿孔后与第二馈电网络电性连接，从而省去电缆转接，免电缆，降低插损，能大大提升辐射效率；此外，由于第一移相腔体位于第二移相腔体的上方并沿水平方向上错位布置，第二贯穿孔与天线轴线的间距小于第一移相腔体与天线轴线的间距，第二馈电端口与天线轴线的间距小于第一馈电端口与天线轴线的间距，从而能便于第一馈电件穿过第一贯穿孔直接与第一馈电网络电性连接，第二馈电件穿过第二贯穿孔后直接与第二馈电网络电性连接，装配操作简单，大幅提升了多频共用复杂天线的装配效率，节省生产成本。

附图说明

图1为本申请一实施例的集成式多频共用天线的剖视图。

图2为本申请一实施例的集成式多频共用天线的结构图。

图3为图2所示结构中的一体化腔体的结构图。

图4为图3所示结构上装设第一辐射单元的结构图。

图5为图3所示结构上装设第二辐射单元的结构图。

图6为图3所示结构的另一视角结构图。

图7为图3所示结构的一实施例变形图。

图8为图3所示结构的另一实施例变形图。

图9为图3所示结构的又一实施例变形图。

图10为本申请另一实施例的集成式多频共用天线的剖视图。

图11为本申请另一实施例的集成式多频共用天线的结构图。

图12为图11所示结构中的一体化腔体的结构图。

图13为图12所示结构上装设第一辐射单元的结构图。

图14为图12所示结构上装设第二辐射单元的结构图。

图15为图14所示结构的另一视角结构图。

图16为图12所示结构的一实施例变形图。

图17为图12所示结构的另一实施例变形图。

图18为图12所示结构装设有反射板的结构图。

图19为本申请一实施例的天线阵列的结构图。

10、第一辐射单元；11、第一馈电件；12、第一紧固件；13、避让口；20、第二辐射单元；21、第二馈电件；22、第二紧固件；30、第一移相器；31、第一移相腔体；311、第一贯穿孔；32、第一馈电网络；40、第二移相器；41、第二移相腔体；411、第二贯穿孔；42、第二馈电网络；50、一体化腔体；51、连接部；511、第一安装孔；512、第二安装孔；513、定位凹部；514、镂空口；52、间隔；53、辐射边界；60、反射板；61、凹陷结构。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

参阅图1至图5或参阅图10至图15，图10至图15所示结构与图1至图5所示结构的主要区别在于一体化腔体50中的第二移相腔体41布置方向不同。本申请一实施例提供的一种集成式多频共用天线，集成式多频共用天线包括：第一辐射单元10、第二辐射单元20、第一移相器30及第二移相器40。第一辐射单元10的底部设有第一馈电端口，第一馈电端口包括第一馈电件11。第二辐射单元20与第一辐射单元10相互嵌套并共口径设置，第二辐射单元20用于辐射与接收电磁波的工作频段高于第一辐射单元10用于辐射与接收电磁波的工作频段，具体而言，第二辐射单元20为高频辐射单元，第一辐射单元10为低频辐射单元。第二辐射单元20的底部设有第二馈电端口，第二馈电端口包括第二馈电件21。第二馈电端口与天线轴线(如图1或图10中的虚线Z所示)的间距小于第一馈电端口与天线轴线Z的间距。第一移相器30包括第一移相腔体31及设于第一移相腔体31内部的第一馈电网络32。第一移相腔体31设有与第一馈电件11位置对应的第一贯穿孔311，第一馈电件11穿过第一贯穿孔311与第一馈电网络32电性连接。第二移相器40包括第二移相腔体41及设于第二移相腔体41内部的第二馈电网络42，第二移相腔体41设有与第二馈电件21位置对应的第二贯穿孔411。第二馈电件21穿过第二贯穿孔411与第二馈电网络42电性连接。

其中，第一移相腔体31位于第二移相腔体41的上方，第一移相腔体31与第二移相腔体41设为一体化腔体50，一体化腔体50的顶面设为反射面，第一移相腔体31与第二移相腔体41沿水平方向上错位布置，水平方向也即垂直于天线轴线Z的平面方向。此外，第二贯穿孔411与天线轴线Z的间距小于第一移相腔体31与天线轴线Z的间距。

上述的集成式多频共用天线，一方面，一体化腔体50的顶面设为反射面，即能用作反射板60或者反射板60的一部分，从而能省略掉反射板60的至少一部分结构，甚至取代反射板60，使得结构简化，便于装配，降低了成本；另一方面，由于第一馈电端口的第一馈电件11穿过第一贯穿孔311后与第一馈电网络32电性连接，第二馈电端口的第二馈电件21穿过第二贯穿孔411后与第二馈电网络42电性连接，从而省去电缆转接，免电缆，降低插损，能大大提升辐射效率；此外，由于第一移相腔体31位于第二移相腔体41的上方并沿水平方向上错位布置，第二贯穿孔411与天线轴线的间距小于第一移相腔体31与天线轴线的间距，第二馈电端口与天线轴线的间距小于第一馈电端口与天线轴线的间距，从而能便于第一馈电件11穿过第一贯穿孔311直接与第一馈电网络32电性连接，第二馈电件21穿过第二贯穿孔411后直接与第二馈电网络42电性连接，装配操作简单，大幅提升了多频共用复杂天线的装配效率，节省生产成本。

请参阅图2与图6，需要说明的是，第一移相腔体31通常设置为纵长的腔体，并与第一馈电网络32相适应设置，分为长边a1、宽边b1与高边c1，长边a1与宽边b1所构成的平面平行于第一馈电网络32的表面，高边c1垂直于第一馈电网络32的表面，也即与第一馈电网络32的厚度方向相同。其中，为了增加反射面的面积大小，第一移相腔体31的长边a1与宽边b1所构成的平面面向于第一辐射单元10，具体例如与第一辐射单元10的辐射面相互平行设置。

其中，第一辐射单元10与第二辐射单元20均例如设为双极化辐射单元或者单极化辐射单元，本实施例中将具体以设为双极化辐射单元为例进行展开介绍。

请参阅图1、图2与图6，在一个实施例中，第一辐射单元10与第二辐射单元20均设为双极化辐射单元。第一馈电端口为两个，第一移相器30为两个，各个第一馈电件11与各个第一移相腔体31对应设置；此外，第二馈电端口为两个，第二移相器40为两个，各个第二馈电件21与各个第二移相腔体41对应设置。第一移相腔体31的长边a1与宽边b1构成的平面面向于第一辐射单元10。两个第一移相腔体31沿宽边b1的延伸方向依次设置并设有间隔52，间隔52设有连接部51，连接部51分别与两个第一移相腔体31及两个第二移相腔体41相连。第二贯穿孔411与间隔52的位置相应设置。

如此，由于两个第一移相腔体31的长边a1与宽边b1构成的平面面向于第一辐射单元10，且两个第一移相腔体31沿宽边b1的延伸方向依次设置，这样两个第一移相腔体31的长边a1与宽边b1构成的平面均面向于第一辐射单元10，使得反射面的表面面积较大，从而能提升天线性能。此外，由于两个第一移相腔体31沿宽边b1的延伸方向设有间隔52，第二贯穿孔411与间隔52的位置相应设置，这样第二馈电件21沿竖向方向延伸依次穿过间隔52与第二贯穿孔411后与第二馈电网络42电性连接，也即间隔52的设置能实现第二馈电件21与第一移相腔体31相互避开，对第一移相腔体31不构成影响，且装配操作简单。

请参阅图2至图5，在一个实施例中，连接部51上设有至少一个第一安装孔511与至少一个第二安装孔512。第一辐射单元10的底部设有与第一安装孔511相应的第一紧固件12并通过第一紧固件12固定地设置于第一移相腔体31上。第二辐射单元20的底部设有与第二安装孔512相应的第二紧固件22并通过第二紧固件22固定地设置于第二移相腔体41上。如此，能实现第一辐射单元10、第二辐射单元20与一体化腔体50稳固地组装在一起。此外，第一辐射单元10、第二辐射单元20与一体化腔体50直接电性连接或者直接耦合连接实现接地，从而减去中间的电缆或微带线转接过程，减去了该部分结构带来的额外损耗，因此提升了天线的辐射效率。

在一些实施例中，第一紧固件12包括但不限于为螺钉、螺栓、销钉、铆钉、卡接件等，第一安装孔511设置成与第一紧固件12相应的安装孔。此外，第二紧固件22包括但不限于为螺钉、螺栓、销钉、铆钉、卡接件等，第二安装孔512设置成与第二紧固件22相应的安装孔。

在一些实施例中，第一安装孔511的数量与第二安装孔512的数量各自独立设置，均例如为一个、两个、三个、四个、六个等，具体可以根据实际需求灵活调整与设置。其中，第一安装孔511的数量例如为四个，通过四个第一紧固件12能实现与连接部51稳固地连接；此外，第二安装孔512的数量例如为一个，并与第二辐射单元20的底部中心位置对应，第二辐射单元20的外形尺寸小于第一辐射单元10的外形尺寸，采用一个第二紧固件22便能实现第二辐射单元20与连接部51稳固连接。

在一个实施例中，两个第一移相腔体31、两个第二移相腔体41与连接部51一体成型。

具体而言，两个第一移相腔体31、两个第二移相腔体41与连接部51包括但不限于采用铝合金拉挤一体成型、压铸一体成型、锻压成型、3D打印成型等，具体可以根据实际需求灵活调整与设置。

请参阅图1、图3至图5，在一个实施例中，第一辐射单元10的底部设有避让口13，连接部51的顶面设有与避让口13位置对应的定位凹部513，定位凹部513朝远离于第二辐射单元20的方向延伸设置，第二辐射单元20的底部穿过避让口13装入到定位凹部513中。如此，能实现第二辐射单元20与连接部51的稳固连接。

作为一些可选的方案，定位凹部513可以省略掉，也即连接部51的顶面设为平面。

请参阅图7或图17，在一个实施例中，连接部51设有沿第一移相腔体31的长边a1方向延伸设置的镂空口514，第二紧固件22能进入到镂空口514中。如此，在将第二辐射单元20与一体化腔体50组装连接时，使第二紧固件22穿入到镂空口514后，将连接部51与第二辐射单元20的底部组装在一起，组装操作方便，第二紧固件22由于穿过连接部51即与第二辐射单元20的底部相连，因此长度尺寸较小，同时第二紧固件22的头部位于镂空口514中，不会外露。

当然，作为一些可选的方案，镂空口514可以省略掉，如图6或图16所示。

请参阅图1至图9，在一个实施例中，第二移相器40的长边a2与宽边b2构成的平面垂直于第一移相器30的长边a1与宽边b1构成的平面，第二移相器40的长边a2平行于第一移相器30的长边a1。

请参阅图6至图9，在一个实施例中，两个第二移相腔体41沿垂直于第二移相腔体41的宽边b2延伸方向上的投影位于连接部51。沿第一移相腔体31的宽边b1延伸方向，第一移相腔体31与第二移相腔体41例如图6与图7所示的完全错开，或者如图8与图9所示的存在部分重叠。

请参阅图10至图18，在另一个实施例中，第二移相器40的长边a2与宽边b2分别平行于第一移相器30的长边a1与宽边b1，各个第二移相腔体41沿垂直于第二移相腔体41的宽边b1延伸方向上的投影与连接部51如图16与图17所示存在部分重叠。如此，第二馈电件21沿竖向方向延伸依次穿过间隔52与第二贯穿孔411后能与第二移相腔体41内部的第二馈电网络42电性连接，能实现第二馈电件21与第一移相腔体31相互避开，对第一移相腔体31不构成影响，且装配操作简单。

请参阅图8，在一个实施例中，一体化腔体50的顶面相对两侧分别设有辐射边界53。如此，一体化腔体50不仅能用于作为反射板60的至少一部分，还能用于作为连接于反射板60上的辐射边界53，使得天线性能提升。

需要说明的是，该“辐射边界53”可以为“一体化腔体50的一部分”，即“辐射边界53”与“一体化腔体50的其他部分”一体成型制造；也可以与“一体化腔体50的其他部分”可分离的一个独立的构件，即“辐射边界53”可以独立制造，再与“一体化腔体50的其他部分”组合成一个整体。

请参阅图18，在一个实施例中，集成式多频共用天线还包括反射板60。反射板60设有与一体化腔体50相适应的凹陷结构61，一体化腔体50设置于凹陷结构61中，并与凹陷结构61耦合相连。如此，凹陷结构61能方便一体化腔体50放置，装配效率较高；此外，一体化腔体50与反射板60共同形成集成式多频共用天线的完整反射板60或完整辐射边界53。

此外，一体化腔体50的顶面与反射板60的表面处于同一个平面上。

在另一个实施例中，集成式多频共用天线还包括反射板60。反射板60上设有与一体化腔体50相适应的窗口，一体化腔体50设置于窗口中，并与反射板60耦合相连。如此，反射板60上的窗口能方便放置一体化腔体50，此外，一体化腔体50与反射板60共同形成集成式多频共用天线的完整反射板60或完整辐射边界53。

请参阅图19，在一个实施例中，一种天线阵列，天线阵列包括至少一个上述任一实施例的集成式多频共用天线。

上述的天线阵列，一方面，一体化腔体50的顶面设为反射面，即能用作反射板60或者反射板60的一部分，从而能省略掉反射板60的至少一部分结构，甚至取代反射板60，使得结构简化，便于装配，降低了成本；另一方面，由于第一馈电端口的第一馈电件11穿过第一贯穿孔311后与第一馈电网络32电性连接，第二馈电端口的第二馈电件21穿过第二贯穿孔411后与第二馈电网络42电性连接，从而省去电缆转接，免电缆，降低插损，能大大提升辐射效率；此外，由于第一移相腔体31位于第二移相腔体41的上方并沿水平方向上错位布置，第二贯穿孔411与天线轴线的间距小于第一移相腔体31与天线轴线的间距，第二馈电端口与天线轴线的间距小于第一馈电端口与天线轴线的间距，从而能便于第一馈电件11穿过第一贯穿孔311直接与第一馈电网络32电性连接，第二馈电件21穿过第二贯穿孔411后直接与第二馈电网络42电性连接，装配操作简单，大幅提升了多频共用复杂天线的装配效率，节省生产成本。

在本申请的描述中，需要理解的是，若有出现这些术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等，这些术语指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，若有出现这些术语“第一”、“第二”，这些术语仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，若有出现术语“多个”，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，若有出现术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等，这些术语应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，若有出现第一特征在第二特征“上”或“下”等类似的描述，其含义可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，若元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。若一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。如若存在，本申请所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。