一种低频振子及天线装置

技术领域

本申请涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种低频振子及天线装置。

背景技术

随着无线通信系统复杂性的提升，其使用的频段也更多，模式也随之增加，这需要天线支持的频段、模式也相应增加，但基站上天线放置位置十分有限，来自网络与基站位置的双重需求成为了同一支天线多频多模的必然选择。

现有的多频天线包括反射板和多个设置于反射板上的辐射单元，辐射单元包括高频振子和低频振子，当高、低频辐射单元之间的距离较近时，高、低频辐射单元之间相互耦合严重，导致方向图畸变，使得天线辐射性能恶化；为了防止方向图畸变，现有技术中一般采取三种措施：第一种是，在天线高、低频辐射单元之间增加去耦装置；第二种是，增大高、低频辐射单元之间的距离；第三种是，在天线的辐射单元中设置“十”字型的低频振子。

然而，增加去耦装置，会增加天线的复杂程度，加大天线的安装调试难度；增大高、低频辐射单元之间的距离会对高、低频辐射单元的排布形成制约，导致天线迎风面积过大；“十”字型的低频振子增益偏低，要达到更多单元数的要求，会增加天线长度，增大天线的部署难度。因此，目前的天线结构都会使得天线的使用性能变差。

发明内容

本申请提供一种低频振子及天线装置，其中，天线装置的体积较小，且易安装调试。

一方面，本申请提供一种低频振子，包括基座、馈电结构、承载件和振子臂组件，馈电结构设置在基座上，承载件包括矩形框体，馈电结构位于矩形框体的角部；振子臂组件包括多个设置于矩形框体上的振子臂单元，振子臂单元与馈电结构对应设置，多个振子臂单元相对于矩形框体的中心呈中心对称分布；振子臂单元包括两个互成角度的振子臂，振子臂的延伸方向与其所在的矩形框体的侧边的延伸方向一致；振子臂包括至少两个间隔设置的主导电部和连接在相邻两个主导电部之间的导电连接臂，导电连接臂的中部向矩形框体的中心弯折。

可选的，在本申请提供的低频振子中，导电连接臂包括两个延伸段，两个延伸段分别对应于导电连接臂所连接的相邻两个主导电部，且两个延伸段的第一端与对应的主导电部连接，两个延伸段的第二端相互连接。

可选的，在本申请提供的低频振子中，延伸段的延伸方向与相邻两个主导电部的连接方向相互垂直。

可选的，在本申请提供的低频振子中，导电连接臂所包括的两个延伸段对称设置。

可选的，在本申请提供的低频振子中，导电连接臂和主导电部位于同一平面内。

可选的，在本申请提供的低频振子中，基座为多个，基座与馈电结构对应设置。

可选的，在本申请提供的低频振子中，在每个振子臂单元中，两个振子臂的延伸方向之间的夹角为90°。

可选的，在本申请提供的低频振子中，每个振子臂包括三个间隔设置的主导电部。

另一方面，本申请提供一种天线装置，包括反射板和设置于反射板上的天线阵列，天线阵列包括多个互相平行的辐射子阵列，多个辐射子阵列包括第一辐射子阵列和第二辐射子阵列，第一辐射子阵列与第二辐射子阵列交错分布；第一辐射子阵列和第二辐射子阵列中的一者包括多个上述的低频振子和多个第一高频振子，另一者包括多个间隔分布的第二高频振子，且第一高频振子与第二高频振子在多个辐射子阵列的排布方向上的投影不重合。

可选的，在本申请提供的天线装置中，还包括天线罩，反射板和天线阵列均位于天线罩内。

本申请提供的低频振子及天线装置中，低频振子包括基座、馈电结构、承载件和振子臂组件，馈电结构设置在基座上，承载件包括矩形框体，馈电结构位于矩形框体的角部；振子臂组件包括多个设置于矩形框体上的振子臂单元，振子臂单元与馈电结构对应设置，多个振子臂单元相对于矩形框体的中心呈中心对称分布；振子臂单元包括两个互成角度的振子臂，振子臂的延伸方向与其所在的矩形框体的侧边的延伸方向一致；振子臂包括至少两个间隔设置的主导电部和连接在相邻两个主导电部之间的导电连接臂，导电连接臂的中部向矩形框体的中心弯折。本申请提供的天线装置体积较小，且易安装调试。

本申请的构造以及它的其他申请目的及有益效果将会通过结合附图而对优选实施例的描述而更加明显易懂。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的天线装置的结构示意图；

图2a为本申请实施例提供的天线装置的内部结构示意图；

图2b为本申请实施例提供的天线装置的内部结构的俯视图；

图2c为本申请实施例提供的天线装置的内部结构的局部结构示意图；

图3a为本申请实施例提供的低频振子的结构示意图；

图3b为本申请实施例提供的低频振子沿图3a俯视方向的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的低频振子中的基座的结构示意图；

图5a为本申请实施例提供的低频振子中的馈电结构的结构示意图；

图5b为本申请实施例提供的低频振子中的馈电结构的又一结构示意图；

图6为图3b的局部结构示意图；

图7a为单高频振子的方向图；

图7b为现有的天线装置中的高频振子的方向图；

图7c为本申请实施例提供的天线装置中的第一高频振子的第二高频振子的方向图；

图8为图7a、图7b和图7c所对应的三种情况下的高频振子在3dB波束宽度下的对比图。

附图标记说明：

1-基座；11-安装槽；12-安装孔；13-连接孔；2-馈电结构；21-馈电线；22-主体；3-承载件；4-振子臂组件；41-振子臂单元；411-振子臂；4111-主导电部；4112-导电连接臂；41121-延伸段；41122-过渡连接段；10-反射板；20-天线阵列；201-辐射子阵列；2011-第一辐射子阵列；2012-第二辐射子阵列；30-天线罩；40-阻隔件；401、401a、401b-第一阻隔件；4011-阻隔段；402-第二阻隔件；4021-阻隔部；100-低频振子；200-第一高频振子；300-第二高频振子。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。

基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本申请的描述中，需要理解的是，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。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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。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。

需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于方便描述不同的部件，而不能理解为指示或暗示顺序关系、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。

天线是移动通信系统的重要组成部分，直接关系到移动通信网络的覆盖范围和服务质量。随着无线通信系统复杂性的提升，其使用的频段也更多，模式也随之增加，这需要天线支持的频段、模式也相应增加，但基站上天线放置位置十分有限，来自网络与基站位置的双重需求成为了同一支天线多频多模的必然选择。

现有的多频天线包括反射板和多个设置于反射板上的辐射单元，辐射单元包括高频振子和低频振子，当高、低频辐射单元之间的距离较近时，高、低频辐射单元之间相互耦合严重，导致方向图畸变，使得天线辐射性能恶化；为了防止方向图畸变，现有技术中一般采取三种措施：第一种是，在天线高、低频辐射单元之间增加去耦装置；第二种是，增大高、低频辐射单元之间的距离；第三种是，设置“十”字型的低频振子；然而，增加去耦装置，会增加天线的复杂程度，加大天线的安装调试难度；增大高、低频辐射单元之间的距离会对高、低频辐射单元的排布形成制约，导致天线迎风面积过大；“十”字型的低频振子增益偏低，要达到更多单元数的要求，会增加天线长度，增大天线的部署难度。

因此，目前的天线结构都会使得天线的使用性能变差。

由此，本申请提供一种低频振子及天线装置，以克服上述的缺陷。

以下结合附图和具体实施方式对本申请实施例进行说明。

图1为本申请实施例提供的天线装置的结构示意图。图2a为本申请实施例提供的天线装置的内部结构示意图。

如图1和图2a所示，本申请实施例提供一种天线装置，包括反射板10和设置于反射板10上的天线阵列20，还包括天线罩30，反射板10和天线阵列20均位于天线罩30内，其中，天线罩30可以由玻璃钢或硬聚氯乙烯(Unplasticized Polyvinyl Chloride，UPVC)等材质制成。

在本申请实施例提供的天线装置中，天线阵列20包括多个互相平行的辐射子阵列201，多个辐射子阵列201包括第一辐射子阵列2011和第二辐射子阵列2012，第一辐射子阵列2011与第二辐射子阵列2012交错分布；第一辐射子阵列2011和第二辐射子阵列2012中的一者包括多个低频振子100和多个第一高频振子200，另一者包括多个间隔分布的第二高频振子300。其中，低频振子100工作于820～960MHz。

为了防止第一高频振子200与第二高频振子300之间产生干扰，第一高频振子200与第二高频振子300在多个辐射子阵列201的排布方向上的投影不重合，这样，可以增大第一高频振子200与第二高频振子300之间的距离，防止第一高频振子200与第二高频振子300之间产生干扰，以使得相邻的第一辐射子阵列2011与第二辐射子阵列2012之间可以独立工作。

在一些可选的实施方式中，低频振子100与第一高频振子200之间的距离可以为0.77λ，其中，λ指的是天线装置的中心频率所对应的波长。需要说明的是，根据天线装置的实际需求，随着天线装置的宽度的改变，低频振子100与第一高频振子200之间的距离也可以进行适当调整，在此，对具体的调整情况不进行介绍。

在本实施例的具体的实施方式中，天线阵列20包括两个第一辐射子阵列2011和两个第二辐射子阵列2012。

进一步地，第一辐射子阵列2011包括多个低频振子100和多个第一高频振子200，第二辐射子阵列2012包括多个间隔分布的第二高频振子300。

在一些可选的实施方式中，在第一辐射子阵列2011中，低频振子100内可以嵌套第一高频振子200，也可以不嵌套第一高频振子200。而该低频振子100的开口形状也可以为口字形或菱形等形状，在此，对低频振子100与第一高频振子200的嵌套方式以及低频振子100的形状不作具体限制。

而为了提升第一辐射子阵列2011中第一高频振子200的增益，在本实施例的第一辐射子阵列2011中，低频振子100内嵌套第一高频振子200，且相邻的两个低频振子100之间具有一个第一高频振子200，这样，可以充分利用低频振子100的内部空间，从而，在不增加安装面积的条件下增加第一高频振子200的数量，提升第一高频振子200的增益。

图2b为本申请实施例提供的天线装置的内部结构的俯视图。图2c为本申请实施例提供的天线装置的内部结构的局部结构示意图。

如图2b和图2c所示，为了进一步防止第一高频振子200与第二高频振子300之间产生干扰，本实施例提供的天线装置还包括设置在反射板10上的阻隔件40，阻隔件40包括第一阻隔件401，第一阻隔件401包括第一阻隔件401a和第一阻隔件401b，第一阻隔件401a设置在反射板10的沿其宽度方向的一侧，且第一阻隔件401a面向第二辐射子阵列2012，第一阻隔件401b设置在相邻的第一辐射子阵列2011与第二辐射子阵列2012之间，第一阻隔件401b在反射板10的长度方向上的端部延伸至在该方向上的第二高频振子300外侧。

进一步地，为了避让低频振子100，第一阻隔件401b包括多个阻隔段4011，以在相邻的阻隔段4011之间形成避让低频振子100的间隔。

而为了防止外界对低频振子100产生干扰，阻隔件40还包括第二阻隔件402，第二阻隔件402设置在反射板10的沿其宽度方向的另一侧，第二阻隔件402具有多个阻隔部4021，阻隔部4021与低频振子100对应设置，且凸向低频振子100。

需要说明的是，上述的反射板10为金属制成的板状件，可以是铝板。

当第一高频振子200(第二高频振子300)与低频振子100距离较近时，传统的低频振子臂会对高频振子形成遮挡，在低频振子臂上产生高频感应电流，高频感应电流二次辐射，对高频方向图产生很大的影响，为了避免第一高频振子200辐射的电磁场或第二高频振子300辐射的电磁场在低频振子100处的感应电流二次辐射，影响高频方向图。本申请实施例还提供一种低频振子100，通过在振子臂之间设置金属条，以使得集中在金属条上的第一高频振子200或第二高频振子300产生的感应电流所产生的二次辐射场由于金属条的对折能够互相抵消，以避免高频方向图发生畸变。

以下结合附图和具体实施方式对本申请实施例提供的低频振子进行说明。

图3a为本申请实施例提供的低频振子的结构示意图。图3b为本申请实施例提供的低频振子沿图3a俯视方向的结构示意图。

如图3a和图3b所示，本申请实施例提供一种低频振子100，包括基座1、馈电结构2、承载件3和振子臂组件4，基座1与反射板10可拆卸连接，馈电结构2设置在基座1上，承载件3包括矩形框体，馈电结构2位于矩形框体的角部；振子臂组件4包括多个设置于矩形框体上的振子臂单元41，振子臂单元41与馈电结构2对应设置，多个振子臂单元41相对于矩形框体的中心呈中心对称分布；振子臂单元41包括两个互成角度的振子臂411，振子臂411的延伸方向与其所在的矩形框体的侧边的延伸方向一致；振子臂411包括至少两个间隔设置的主导电部4111和连接在相邻两个主导电部4111之间的导电连接臂4112，导电连接臂4112的中部向矩形框体的中心弯折。在本实施例提供的低频振子100中，由于在相邻的主导电部4111之间通过导电连接臂4112相连，而且电连接臂4112的中部向矩形框体的中心弯折，从而使得第一高频振子200或第二高频振子300产生的感应电流会集中在导电连接臂4112，在导电连接臂4112上形成两个方向相反的电磁场，以相互抵消，从而能够避免第一高频振子200或第二高频振子300在低频振子100处产生的感应电流二次辐射，提升低频振子100的增益，防止高频方向图畸变。

需要说明的是，上述的主导电部4111和导电连接臂4112均由金属制成，可以是铜，在此，对制成主导电部4111和导电连接臂4112的具体的金属类型不作限制。

在本实施例的具体的实施方式中，基座1为多个，基座1与馈电结构2对应设置，馈电结构2的一端与基座1相连，其中，基座1和馈电结构2均由PCB制成，其与反射板10的接壤面覆有铜箔，铜箔上边覆盖一层绿油，既避免了铜箔与反射板10的直接接触而引起无源互调变差，也实现了基座1与反射板10的电耦合连接，从而形成公共信号地层；馈电结构2在其厚度方向的两个侧面上也均覆有铜层，具体的，两个侧面上的铜层通过介质耦合连接，以在频带内实现良好的阻抗匹配。在此，对介质不进行详细介绍。

图4为本申请实施例提供的低频振子中的基座的结构示意图。图5a为本申请实施例提供的低频振子中的馈电结构的结构示意图。

如图4和图5a所示，基座1上具有安装槽11、安装孔12和连接孔13，馈电结构2的一端插入安装槽11，并焊接于安装槽11；安装孔12用于穿设螺纹紧固件，以将基座1固定在反射板10上；馈电结构2上具有馈电线21，馈电线21的第一端电连接于连接孔13，馈电线21的第二端电连接于馈电结构2的主体22，以实现平衡馈电。

需要说明的是，馈电方式一般是通过同轴线焊接的方式，将信号输送到天线阵列20中的低频振子或高频振子，具体是，同轴线的内导体穿过连接孔13焊接至馈电线21的底部，同轴线的外导体焊接至基座1的底部。

图5b为本申请实施例提供的低频振子中的馈电结构的又一结构示意图。

如图5b所示，主体22的朝向矩形框体的一侧具有两个凸出部221，凸出部221能够与位于矩形框体的角部的主导电部4111连接，具体的，位于矩形框体的角部的主导电部4111具有插孔41111，凸出部221连接于插孔41111并凸出插孔41111，从而实现馈电结构2和振子臂411的连接。

在本实施例中，承载件3和振子臂411共同组合形成一PCB板，其中，承载件3为介质基层，振子臂411为铜层，且振子臂411的厚度较小，且振子臂411通过特定的工艺覆盖于承载件3上，在此，对承载件3的具体材质以及振子臂411与承载件3之间的连接工艺不作具体限制。

需要说明的是，上述的低频振子100为一种双极化低频振子，由PCB制成，具体的，当无线电波在空间传播时，其电场方向是按一定的规律变化的，这种现象则为无线电波的极化；而双极化低频振子则是由极化彼此正交的两个振子组成。

在一些可选的实施方式中，上述的低频振子100的驻波比＜1.3，隔离度小于-28dB，其中，驻波比是表示天馈线与基站匹配程度的指标，其产生是由于入射波能量传输到天线输入端后未被完全反射出去，产生反射波，迭加而成的；隔离度是指一个天线发射的信号与另一个天线所接收的信号功率的比值。

图6为图3b的局部结构示意图。

如图6所示，在本实施例的具体的实施方式中，导电连接臂4112包括两个延伸段41121，两个延伸段41121的分布方向与其所在的矩形框体的侧边的延伸方向一致，两个延伸段41121分别对应于导电连接臂4112所连接的相邻两个主导电部4111，且两个延伸段41121的第一端与对应的主导电部4111连接，两个延伸段41121的第二端相互连接。这样，当第一高频振子200或第二高频振子300产生的感应电流集中在低频振子100上时，两个延伸段41121之间能够产生方向相反的电磁场，以相互抵消，从而能够避免第一高频振子200或第二高频振子300在低频振子100处产生的感应电流二次辐射，影响高频方向图。

进一步地，在本实施例中，延伸段41121的延伸方向与相邻两个主导电部4111的连接方向相互垂直。这样，使得两个延伸段41121对应的每一处所抵消的电磁场的强度一致，以进一步避免高频方向图发生畸变。

而为了保证第一高频振子200和第二高频振子300在每个方向都不会产生感应电流的二次辐射，在本实施例中，导电连接臂4112所包括的两个延伸段41121对称设置，这样，以确保在不同的振子臂单元41中，第一高频振子200和第二高频振子300产生的感应电流都不会二次辐射，由此能够防止高频方向图发生畸变。

在本实施例的具体的实施方式中，导电连接臂4112和主导电部4111位于同一平面内，这样，在本实施例中，能够保证第一高频振子200和第二高频振子300产生的感应电流在各个方向都能进行正常辐射，防止高频方向图发生畸变。

如图6所示，在本实施例中，导电连接臂4112还包括连接于两个延伸段41121之间的过渡连接段41122，过渡连接段41122的延伸方向与延伸段41121的延伸方向垂直，且过渡连接段41122连接于延伸段41121的朝向矩形框体的一端，以使得导电连接臂4112呈“U”形。

在本实施例的具体的实施方式中，为了实现低频振子100的双极化，在每个振子臂单元41中，两个振子臂411的延伸方向之间的夹角为90°。

在一些可选的实施方式中，每个振子臂411包括三个间隔设置的主导电部4111，具体的，位于矩形框体的角部的主导电部4111具有斜面，斜面与振子臂组件4中的另一个振子臂411相对设置。

本实施例提供的低频振子100中，在不同对角线上的振子臂单元41同时进行馈电，由此，能够有效提升低频振子100的方向性系数。

为了进一步说明本实施例提供的低频振子100能够有效防止第一高频振子200与第二高频振子300的方向图发生畸变，以下结合具体的附图进行说明。

图7a为单高频振子的方向图。图7b为现有的天线装置中的高频振子的方向图。图7c为本申请实施例提供的天线装置中的第一高频振子的第二高频振子的方向图，图8为图7a、图7b和图7c所对应的三种情况下的高频振子在3dB波束宽度下的对比图。

如图7a至图8所示，其中，横坐标表示方向角，纵坐标表示归一化电平值，每个图中都可以看出不同频率下的高频振子随着方向角的变化其回波损耗的变化，由于在方向图的边界区域可以存在一定的误差，因此，在对方向图进行分析时，主要观察方向图的中部位置。

结合图7a至图8可以看出，本申请实施例提供的天线装置的高频3dB波束宽度与单高频的拟合较好，由此，本申请提供的低频振子100中，由于在振子臂411中设置导电连接臂4112，从而能够防止第一高频振子200或第二高频振子300产生的感应电流在低频振子100进行二次辐射，以防止第一高频振子200或第二高频振子300的方向图发生畸变。

本申请实施例提供的低频振子及天线装置中，天线装置包括低频振子，低频振子包括基座、馈电结构、承载件和振子臂组件，馈电结构设置在基座上，承载件包括矩形框体，馈电结构位于矩形框体的角部；振子臂组件包括多个设置于矩形框体上的振子臂单元，振子臂单元与馈电结构对应设置，多个振子臂单元相对于矩形框体的中心呈中心对称分布；振子臂单元包括两个互成角度的振子臂，振子臂的延伸方向与其所在的矩形框体的侧边的延伸方向一致；振子臂包括至少两个间隔设置的主导电部和连接在相邻两个主导电部之间的导电连接臂，导电连接臂的中部向矩形框体的中心弯折。由此，能够防止高频方向图发生畸变，使得本实施例提供的天线装置具有较好的使用性能。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。