具有高增益及高频陷波的双极化基站辐射阵子.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201922156440.7 (22)申请日 2019.12.03 (73)专利权人 摩比科技 （深圳） 有限公司 地址 518000 广东省深圳市光明新区公明 街道根玉路摩比科技大厦整栋 专利权人 摩比通讯技术 （吉安） 有限公司 摩比科技(西安)有限公司 摩比天线技术 （深圳） 有限公司 深圳市晟煜智慧网络科技有限公 司 深圳市摩比网络通信有限公司 (72)发明人 马建郑文锋高天成李自华 廖东 (74)专利代理机构 北京律诚同业知识产权代理 有限公司 11006 代理人 刘健。

2、黄韧敏 (51)Int.Cl. H01Q 1/36(2006.01) H01Q 1/38(2006.01) H01Q 1/50(2006.01) H01Q 19/10(2006.01) H01Q 21/00(2006.01) H01Q 21/30(2006.01) H01Q 1/24(2006.01) (ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利 (54)实用新型名称 具有高增益及高频陷波的双极化基站辐射 阵子 (57)摘要 本实用新型适用于基站天线设备技术领域， 提供了一种具有高增益及高频陷波的双极化基 站辐射阵子， 包括有： 一个反射底板； 至少一个低 频辐射阵子， 固定安装在所述反射底板上。

3、； 至少 四个高频辐射阵子， 固定安装在所述反射底板 上， 且均匀环绕在所述低频辐射阵子的四周； 至 少四条金属丝， 分别独立对称架设在所述低频辐 射阵子四周分布的支撑架上。 借此， 本实用新型 在低频天线阵子四周设置的金属丝起到了寄生 辐射天线的作用， 该寄生天线产生的辐射场与低 频阵子产生的辐射场相叠加， 在不影响嵌套布局 方案的情况下， 充分利用空间资源提高低频天线 的增益。 权利要求书1页 说明书5页 附图3页 CN 211320314 U 2020.08.21 CN 211320314 U 1.一种具有高增益及高频陷波的双极化基站辐射阵子， 其特征在于， 包括有： 一个反射底板； 至。

4、少一个低频辐射阵子， 固定安装在所述反射底板上； 至少四个高频辐射阵子， 固定安装在所述反射底板上， 且均匀环绕在所述低频辐射阵 子的四周； 至少四条金属丝， 分别独立对称架设在所述低频辐射阵子四周分布的支撑架上。 2.根据权利要求1所述的具有高增益及高频陷波的双极化基站辐射阵子， 其特征在于， 所述低频辐射阵子包括有一个压铸馈电结构、 一个PCB耦合馈电结构和四个PCB辐射枝节， 所述压铸馈电结构的下端固定安装在所述反射底板上， 所述PCB耦合馈电结构和所述PCB辐 射枝节安装于所述压铸馈电结构的上端。 3.根据权利要求2所述的具有高增益及高频陷波的双极化基站辐射阵子， 其特征在于， 所述P。

5、CB耦合馈电结构包括有一介质板， 所述介质板的上下两面分别都印制有四个呈类矩 形的铜箔， 且所述介质板上下两面的所述铜箔通过金属化过孔一一对应导通； 所述介质板 同一面上的四个所述铜箔呈对称分布， 且四个所述铜箔两两相邻间隔出四条间隔缝隙； 每 一所述铜箔上均刻蚀有一开路缝隙。 4.根据权利要求3所述的具有高增益及高频陷波的双极化基站辐射阵子， 其特征在于， 所述开路缝隙为直线型缝隙或L型缝隙或弯折型缝隙， 且所述开路缝隙的总长度为对应频 点的四分之一波长。 5.根据权利要求3所述的具有高增益及高频陷波的双极化基站辐射阵子， 其特征在于， 四个所述PCB辐射枝节的一端分别安装在所述介质板上端面。

6、的四个所述间隔缝隙上， 所述 PCB辐射枝节上下两面设有相同的至少一辐射片， 所述辐射片呈矩形和/或阶梯型和/或多 折线型结构。 6.根据权利要求3所述的具有高增益及高频陷波的双极化基站辐射阵子， 其特征在于， 所述压铸馈电结构包括有空气微带线结构和至少两根短路金属柱， 所述空气微带线结构与 所述短路金属柱连接以构成天线的巴伦。 7.根据权利要求6所述的具有高增益及高频陷波的双极化基站辐射阵子， 其特征在于， 所述空气微带线结构包括有第一微带地、 第二微带地、 第一微带馈电片和第二微带馈电片， 所述第一微带地和所述第一微带馈电片通过第一印制金属导体与所述介质板下端面的两 个铜箔连接， 所述第二。

7、微带地和所述第二微带馈电片通过第二印制金属导体与所述介质板 下端面的另两个铜箔连接。 8.根据权利要求3所述的具有高增益及高频陷波的双极化基站辐射阵子， 其特征在于， 所述介质板为FR4基板。 9.根据权利要求1所述的具有高增益及高频陷波的双极化基站辐射阵子， 其特征在于， 所述支撑架为塑料材质， 且竖立安装在所述反射底板上。 10.根据权利要求19任一项所述的具有高增益及高频陷波的双极化基站辐射阵子， 其特征在于， 所述金属丝为直线型或直角型或圆弧型； 和/或 单个所述金属丝的总长度在215mm245mm； 和/或 所述高频辐射阵子为常规高频压铸阵子， 所述低频辐射阵子嵌套于所述高频辐射阵子。

8、 的正中心。 权利要求书 1/1 页 2 CN 211320314 U 2 具有高增益及高频陷波的双极化基站辐射阵子 技术领域 0001 本实用新型涉及基站天线设备技术领域， 尤其涉及一种具有高增益及高频陷波的 双极化基站辐射阵子。 背景技术 0002 随着全球通信领域建设的日益完善,移动通信系统现在是2G/3G/4G多个制式并存 的， 未来还将与5G共存， 各运营商为了降低建网和运营维护成本、 长远考虑后期网络的可演 进性， 对天线的宽带化、 小型化、 多制式提出来更高的需求。 要求一副天线能满足更多的网 络制式、 覆盖现有和将来可能用到的所有移动通信频段， 并且要求天线体积小以便于基站 选。

9、址， 节约空间资源。 因此， 对多频、 宽带、 小型化基站天线技术的研究很有必要， 高低频嵌 套方案的阵列天线是实现小型化的主要路径之一。 0003 现有的基站阵列天线中， 往往需要高频辐射阵子与低频辐射阵子共同安装在一个 地板上， 实现天线系统的多制式和小型化。 为了减小低频辐射单元对高频辐射单元的遮挡， 现有专利中提出利用水平辐射单元和垂直辐射单元合成45 极化的十字阵子， 如公开号 为CN104916910A提出的低频辐射阵子。 由于在基站天线系统中， 高频天线和低频天线共同 存在， 且相互距离较近， 容易产生互耦， 导致方向图发生畸变， 现有公开号为CN206412463U 提出在低频。

10、辐射片上加载H形结构的滤波网络来抑制低频阵子对高频辐射方向图的影响。 0004 综上可知， 现有的方法在实际使用上， 存在着较多的问题， 所以有必要加以改进。 实用新型内容 0005 针对上述的缺陷， 本实用新型的目的在于提供一种具有高增益及高频陷波的双极 化基站辐射阵子， 在低频天线阵子四周设置的金属丝起到了寄生辐射天线的作用， 该寄生 天线产生的辐射场与低频阵子产生的辐射场相叠加， 在不影响嵌套布局方案的情况下， 充 分利用空间资源提高低频天线的增益。 0006 为了实现上述目的， 本实用新型提供一种具有高增益及高频陷波的双极化基站辐 射阵子， 包括有： 0007 一个反射底板； 0008。

11、 至少一个低频辐射阵子， 固定安装在所述反射底板上； 0009 至少四个高频辐射阵子， 固定安装在所述反射底板上， 且均匀环绕在所述低频辐 射阵子的四周； 0010 至少四条金属丝， 分别独立对称架设在所述低频辐射阵子四周分布的支撑架上。 0011 根据所述的具有高增益及高频陷波的双极化基站辐射阵子， 所述低频辐射阵子包 括有一个压铸馈电结构、 一个PCB耦合馈电结构和四个PCB辐射枝节， 所述压铸馈电结构的 下端固定安装在所述反射底板上， 所述PCB耦合馈电结构和所述PCB辐射枝节安装于所述压 铸馈电结构的上端。 0012 根据所述的具有高增益及高频陷波的双极化基站辐射阵子， 所述PCB耦合。

12、馈电结 说明书 1/5 页 3 CN 211320314 U 3 构包括有一介质板， 所述介质板的上下两面分别都印制有四个呈类矩形的铜箔， 且所述介 质板上下两面的所述铜箔通过金属化过孔一一对应导通； 所述介质板同一面上的四个所述 铜箔呈对称分布， 且四个所述铜箔两两相邻间隔出四条间隔缝隙； 每一所述铜箔上均刻蚀 有一开路缝隙。 0013 根据所述的具有高增益及高频陷波的双极化基站辐射阵子， 所述开路缝隙为直线 型缝隙或L型缝隙或弯折型缝隙， 且所述开路缝隙的总长度为对应频点的四分之一波长。 0014 根据所述的具有高增益及高频陷波的双极化基站辐射阵子， 四个所述PCB辐射枝 节的一端分别安装。

13、在所述介质板上端面的四个所述间隔缝隙上， 所述PCB辐射枝节上下两 面设有相同的至少一辐射片， 所述辐射片呈矩形和/或阶梯型和/或多折线型结构。 0015 根据所述的具有高增益及高频陷波的双极化基站辐射阵子， 所述压铸馈电结构包 括有空气微带线结构和至少两根短路金属柱， 所述空气微带线结构与所述短路金属柱连接 以构成天线的巴伦。 0016 根据所述的具有高增益及高频陷波的双极化基站辐射阵子， 所述空气微带线结构 包括有第一微带地、 第二微带地、 第一微带馈电片和第二微带馈电片， 所述第一微带地和所 述第一微带馈电片通过第一印制金属导体与所述介质板下端面的两个铜箔连接， 所述第二 微带地和所述第。

14、二微带馈电片通过第二印制金属导体与所述介质板下端面的另两个铜箔 连接。 0017 根据所述的具有高增益及高频陷波的双极化基站辐射阵子， 所述介质板为FR4基 板。 0018 根据所述的具有高增益及高频陷波的双极化基站辐射阵子， 所述支撑架为塑料材 质， 且竖立安装在所述反射底板上。 0019 根据所述的具有高增益及高频陷波的双极化基站辐射阵子， 所述金属丝为直线型 或直角型或圆弧型或不规则型； 和/或 0020 单个所述金属丝的总长度在215mm245mm； 和/或 0021 所述高频辐射阵子为常规高频压铸阵子， 所述低频辐射阵子嵌套于所述高频辐射 阵子的正中心。 0022 本实用新型所述具有。

15、高增益及高频陷波的双极化基站辐射阵子包括有一个反射 底板； 至少一个低频辐射阵子， 固定安装在所述反射底板上； 至少四个高频辐射阵子， 固定 安装在所述反射底板上， 且均匀环绕在所述低频辐射阵子的四周； 至少四条金属丝， 分别独 立对称架设在所述低频辐射阵子四周分布的支撑架上。 借此， 本实用新型在低频天线阵子 四周设置的金属丝起到了寄生辐射天线的作用， 该寄生天线产生的辐射场与低频阵子产生 的辐射场相叠加， 在不影响嵌套布局方案的情况下， 充分利用空间资源提高低频天线的增 益。 附图说明 0023 图1为本实用新型优选实施例所述具有高增益及高频陷波的双极化基站辐射阵子 的结构示意图； 002。

16、4 图2为本实用新型优选实施例所述具有高增益及高频陷波的双极化基站辐射阵子 的所述低频辐射阵子的结构示意图； 说明书 2/5 页 4 CN 211320314 U 4 0025 图3为本实用新型优选实施例所述具有高增益及高频陷波的双极化基站辐射阵子 的所述低频辐射阵子的所述PCB辐射枝节上的电流分布图； 0026 图4为本实用新型优选实施例所述具有高增益及高频陷波的双极化基站辐射阵子 的所述低频辐射阵子的所述PCB耦合馈电结构的结构示意图； 0027 图5为本实用新型优选实施例所述具有高增益及高频陷波的双极化基站辐射阵子 的所述低频辐射阵子的所述压铸馈电结构的结构示意图； 0028 图6为所述。

17、具有高增益及高频陷波的双极化基站辐射阵子的所述低频辐射阵子的 所述PCB耦合馈电结构上有无刻蚀开路缝隙情况下的所述高频辐射阵子在2690MHz频点处 的辐射方向图； 0029 图7为双极化基站辐射阵子四周有无金属丝情况下的所述低频辐射阵子的增益随 频率的变化曲线。 具体实施方式 0030 为了使本实用新型的目的、 技术方案及优点更加清楚明白， 以下结合附图及实施 例， 对本实用新型进行进一步详细说明。 应当理解， 此处所描述的具体实施例仅仅用以解释 本实用新型， 并不用于限定本实用新型。 0031 图1示出本实用新型优选实施例所述的具有高增益及高频陷波的双极化基站辐射 阵子， 包括有一个反射底。

18、板4； 至少一个低频辐射阵子1， 固定安装在反射底板4上， 至少四个 高频辐射阵子2， 固定安装在反射底板4上， 且均匀环绕在低频辐射阵子2的四周； 至少四条 金属丝3， 分别独立对称架设在低频辐射阵子1四周分布的支撑架5上； 低频辐射阵子1是十 字阵子， 其工作频段为698MHz960MHz， 高频辐射阵子2的工作频段为1710MHz2690MHz， 且高频辐射阵子2和低频辐射阵子1均为45 极化的天线； 本实施例包括有四个高频辐射 阵子2和四条金属丝3， 在低频辐射阵子1的四周均匀对称分布设置四个高频辐射阵子2， 所 述低频辐射阵子1的四周附近还设有若干个支撑架5， 四条金属丝3对称架设在。

19、支撑架5上， 即可利用在阵子四周对称的四条金属丝3产生的寄生辐射来提高阵子的增益， 该寄生天线 产生的辐射场与低频阵子产生的辐射场相叠加， 在不影响嵌套布局方案的情况下， 充分利 用空间资源提高低频天线的增益。 0032 低频辐射阵子1辐射后， 金属丝3可以耦合到相应的电流， 这部分的耦合电流辐射 的电磁波与低频辐射阵子1辐射的电磁波进行叠加， 在不影响嵌套布局方案的情况下， 充分 利用空间资源改善原来仅低频阵子辐射的方向图。 图7给出有无金属丝3的情况下， 低频辐 射阵子1的增益随频率的变化曲线， 可以看出， 增加金属丝3后， 天线的平均增益提升0.7dBi 左右， 增益提升明显。 0033。

20、 参见图2， 所述低频辐射阵子1包括有一个压铸馈电结构8、 一个PCB耦合馈电结构7 和四个PCB辐射枝节6， 压铸馈电结构8的下端固定安装在反射底板4上， 所述PCB耦合馈电结 构7和PCB辐射枝节6安装于压铸馈电结构8的上端。 其中， 所述PCB耦合馈电结构7包括有一 介质板16， 介质板16的上下两面分别都印制有四个呈类矩形的铜箔， 且介质板16上下两面 的所述铜箔通过金属化过孔15一一对应导通； 介质板16同一面上的四个所述铜箔呈对称分 布， 且四个铜箔两两相邻间隔出四条间隔缝隙； 每一所述铜箔上均刻蚀有一开路缝隙17。 如 图4， 包括有第一铜箔11、 第二铜箔12、 第三铜箔13和。

21、第四铜箔14， 所述介质板16呈矩形状， 说明书 3/5 页 5 CN 211320314 U 5 四个铜箔分别对称分布在对角处； 激励高频辐射阵子2在低频辐射阵子1的PCB耦合馈电结 构7和PCB辐射枝节6上会产生耦合电流， 这部分的电流也参与辐射， 并与高频辐射阵子2辐 射的场进行叠加， 导致高频方向图发生畸变， 参见图6； 本实施例中， 在高频方向图畸变频点 处， 高频耦合电流主要集中在低频的PCB耦合馈电结构7上， 低频的PCB辐射枝节6上耦合的 高频电流较弱， 故在PCB耦合馈电结构7的每个近似矩形的铜箔上均刻蚀一个细长的开路缝 隙17， 通过调节开路缝隙17的长度， 可以改善对应频。

22、段的高频方向图。 本实施例的所述开路 缝隙17为直线型缝隙， 或者在其他实施例还可以是L型缝隙或弯折型缝隙， 且所述开路缝隙 17的总长度为对应频点的四分之一波长， 对应频点为高频方向图因PCB馈电片上耦合较强 电流而畸变的频点； 从图6可以看出， 当低频辐射阵子1的PCB耦合馈电结构7上没有开路缝 隙17情况下， 高频的辐射方向图畸变较大， 当低频辐射阵子1的PCB耦合馈电结构7上有开路 缝隙17时， 高频的辐射方向图畸变小并与仅高频辐射时候的方向图接近。 若在某种状态下， 低频辐射阵子1的PCB辐射枝节6上耦合的高频电流较为集中， 那么可以考虑在PCB辐射枝节 6上刻蚀四分之一波长的开路缝。

23、隙。 0034 进一步的是， 四个PCB辐射枝节6的一端分别安装在介质板16上端面的四个所述间 隔缝隙上， 所述PCB辐射枝节6上下两面设有相同的至少一辐射片， 所述辐射片呈矩形和/或 阶梯型和/或多折线型结构。 PCB辐射枝节6可以耦合电磁波并进行辐射， 调节耦合馈电结构 的间隙大小和间隙长度可以调节天线的阻抗特性。 参见图3， 上下两面的PCB辐射枝节6的形 状相同， 其上的辐射片的形状可以为矩形和/或梯形和/或弯折线。 本实用新型使用的是矩 形线和弯折线相结合的方式作为低频辐射阵子1的辐射片， 通过弯折线可以增加电流的有 效流径， 减小辐射片的物理尺寸。 当低频辐射阵子1的 45 口被激。

24、励时， 在四个PCB辐射枝节 6上形成的电流10， 这四个电流辐射的场可以合成 45 的辐射场， 同理， 当低频辐射阵子1 的-45 口被激励时， 四个PCB辐射枝节6上电流辐射的场可以合成-45 的辐射场。 所述反射 底板4与低频辐射阵子1的PCB辐射枝节6之间的距离约为中心频点的四分之一波长。 0035 参见图5， 所述压铸馈电结构8包括有空气微带线结构和至少两根短路金属柱22， 所述空气微带线结构与短路金属柱22连接以构成天线的巴伦。 两个金属柱22的长度尺寸约 为天线中心频率的四分之一波长。 进一步的是， 所述空气微带线结构包括有第一微带地18、 第二微带地20、 第一微带馈电片19和。

25、第二微带馈电片21， 所述第一微带地18和第一微带馈 电片19通过第一印制金属导体与介质板16下端面的两个铜箔连接， 所述第二微带地20和第 二微带馈电片21通过第二印制金属导体与介质板16下端面的另两个铜箔连接。 具体是， 第 一微带地18和第一微带馈电片19通过一段印刷金属导体将激励信号传输给近似矩形的第 一铜箔11和第三铜箔13； PCB辐射枝节6耦合到近似矩形的第一铜箔11和第三铜箔13上的激 励信号， 可以形成电流10， 产生 45 的辐射场。 而第二微带地20和第二微带馈电片21通过一 段印刷金属导体将激励信号传输给近似矩形的第二铜箔12和第四铜箔14， 则可以产生-45 的辐射场。

26、。 0036 优选的是， 所述介质板16为FR4(一种耐燃材料等级的代号)基板。 所述支撑架5为 塑料材质， 且竖立安装在反射底板4上。 0037 本实施例的所述金属丝3为直角型， 当前在其他实施例中还可以是直线型或圆弧 型或不规则型； 具体的是， 单个所述金属丝的总长度在215mm245mm， 即金属丝3的总长度 约为工作频段最低频点的半波长。 选取合适的金属丝3的形状和放置位置， 可以改善低频阵 说明书 4/5 页 6 CN 211320314 U 6 子的增益、 波宽、 前后比等指标， 交叉极化比略微变差。 所述高频辐射阵子2为常规高频压铸 阵子， 低频辐射阵子1嵌套于高频辐射阵子2的正。

27、中心， 即在四个高频辐射振子2的正中心处 设置一个低频辐射振子1， 可以减小阵列天线的空间尺寸。 利用在阵子四周对称的增加四条 金属丝产生的寄生辐射来提高阵子的增益。 通过在低频阵子的耦合馈电片上刻蚀开路缝 隙， 抑制低频阵子对高频辐射方向图的影响。 0038 综上所述， 本实用新型在低频天线阵子四周设置的金属丝起到了寄生辐射天线的 作用， 该寄生天线产生的辐射场与低频阵子产生的辐射场相叠加， 在不影响嵌套布局方案 的情况下， 充分利用空间资源提高低频天线的增益。 在PCB耦合馈电的近似矩形铜箔上刻蚀 的开路缝隙， 可以在高频的对应频点处产生陷波特性， 用于抑制高频电磁波， 减小高低频之 间的。

28、耦合， 改善高频方向图； 并且压铸空气微带和短路金属柱构成的馈电和巴伦结构更加 牢固， 便于批量加工生产。 0039 当然， 本实用新型还可有其它多种实施例， 在不背离本实用新型精神及其实质的 情况下， 熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形， 但这些 相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。 说明书 5/5 页 7 CN 211320314 U 7 图1 图2 图3 说明书附图 1/3 页 8 CN 211320314 U 8 图4 图5 说明书附图 2/3 页 9 CN 211320314 U 9 图6 图7 说明书附图 3/3 页 10 CN 211320314 U 10 。