CN111613887A - 一种天线、天线阵列及基站 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种天线，其包括基板，所述基板包括第一表面、第二表面，其特征在于，所述基板一体注塑成型，所述天线还包括形成于所述第二表面的金属地层、多个分别沿线性方向延伸形成且并排设置的支撑壁、多个在所述第一表面沿背离所述金属地层方向延伸形成的凸起部、电镀形成于凸起部的辐射单元、电镀形成于所述凸起部且与所述辐射单元相间隔的馈电枝节、电镀形成于所述第一表面且连接多个所述馈电枝节的功分馈电网络及电镀形成于所述支撑壁且与所述金属地层相连接的去耦结构，多个所述凸起部分布于多个并排设置的支撑壁之间。最终实现了5G大规模基站阵列天线的低成本，低剖面，小型化，高隔离度和轻量化等要求。
Description
【技术领域】
本发明涉及通讯技术领域，特别涉及一种天线、天线阵列及基站。
【背景技术】
第五代移动通信系统将广泛采用大规模阵列天线(Massive MIMO)技术，天线一般要求实现小型化，低剖面，高增益和高隔离度等特性。目前，5G宏基站天线将采用64通道甚至更多的天线辐射单元，以实现良好的3D波束赋形能力，并且天线将与射频拉远单元(Radio Remote Unit，RRU)集成在一起，形成有源一体化天线(Active Antenna Unit，AAU)。因此，如果天线继续采用传统的工艺和基材，必将导致基站天线重量过大，组装复杂，无形中也增加了天线设计成本。
因此，有必要提供一种低剖面，小型化，高隔离度和轻量化的天线。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种低剖面，小型化，高隔离度和轻量化的天线。
本发明的技术方案如下：一种天线，其包括基板，所述基板包括第一表面及与第一表面相对的第二表面，所述基板一体注塑成型，所述天线还包括形成于所述第二表面的金属地层、多个分别沿线性方向延伸形成且并排设置的支撑壁、多个在所述第一表面沿背离所述金属地层方向延伸形成的凸起部、电镀形成于凸起部的辐射单元、电镀形成于所述凸起部且与所述辐射单元相间隔的馈电枝节、电镀形成于所述第一表面且连接多个所述馈电枝节的功分馈电网络及电镀形成于所述支撑壁且与所述金属地层相连接的去耦结构，多个所述凸起部分布于多个并排设置的支撑壁之间。
更优地，所述凸起部包括与所述第一表面相平行的第三表面及连接第一表面与第三表面的第一侧面，所述辐射单元设于所述第三表面，所述馈电枝节设于所述第一侧面。
更优地，所述支撑壁包括并排设置的第一支撑壁、第二支撑壁及第三支撑壁，所述辐射单元包括形成于所述第一支撑壁与所述第二支撑壁之间的多个第一辐射单元及形成于所述第二支撑壁与所述第三支撑壁之间的第二辐射单元，所述去耦结构至少设置于所述第二支撑壁靠近所述第一辐射单元的一侧。
更优地，所述基板在所述第二支撑壁靠近所述第一辐射单元的位置设置有接地孔，所述去耦结构包括经所述第二支撑壁两端及所述接地孔向靠近所述金属地层方向延伸形成且与所述金属地层相连接的接地部及在去耦结构表面镂空形成的去耦缝隙。
更优地，所述凸起部的对角线一端沿靠近所述第一表面方向去除形成切角部，所述切角部自所述辐射单元沿靠近所述第一表面方向电镀形成寄生单元，所述寄生单元与所述辐射单元电性连接，所述凸起部的对角线另一端形成与所述第三表面相平行的第一台阶，所述馈电枝节自所述凸起部一侧延伸至所述第一平台并向对角线两侧延伸形成Y字型开路传输线。
更优地，所述馈电枝节包括远离所述去耦结构一侧的第一馈电枝节及靠近所述去耦结构一侧的第二馈电枝节，所述功分馈电网络包括连接多个第一馈电枝节的第一馈电网络及连接多个第二馈电枝节的第二馈电网络。
更优地，多个所述辐射单元为包括3个排列于所述第一支撑壁与第二支撑壁之间形成1×3排列的第一辐射单元及3个排列于所述第二支撑壁与第三支撑壁之间形成1×3排列的第二辐射单元，所述第一辐射单元与所述第二辐射单元共同形成包括6个所述辐射单元以2×3排列的天线子阵。
更优地，所述凸起部靠近所述金属地层的一侧镂空形成凹槽，所述基板在多个所述凸起部之间形成有贯穿孔。
更优地，所述天线还包括固定于所述金属地层远离所述基板一端的反射板及贯穿所述基板且连接所述功分馈电网络与所述金属地层的端口。
一种天线阵列，所述天线阵列包括若干个阵列排列的如上任一所述的天线。
一种基站，包括如上所述的天线阵列。
本发明的有益效果在于：本发明通过采用耦合馈电技术和塑料电镀的加工工艺，在天线中采用了去耦结构，最终实现了5G大规模基站阵列天线的低成本，低剖面，小型化，高隔离度和轻量化等要求，该大规模阵列天线可以很好的应用到5G宏基站上。
【附图说明】
图1为本发明的天线结构背向去耦架构一侧立体示意图；
图2为本发明的天线结构面向去耦结构一侧立体示意图；
图3为本发明的天线结构俯视图；
图4为图3中C-C处剖面图；
图5为本发明的天线结构面向第二表面一侧立体示意图；
图6为本发明的去耦结构平面示意图；
图7为本发明的天线阵列结构示意图；
图8为图1中A处局部放大示意图；
图9为图1中B处局部放大示意图；
图10为本发明的天线结构分解示意图。
【具体实施方式】
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。
本发明的实施例一提供一种天线100，本实施例一的天线100工作在2500-2700MHz，但本发明天线100的技术构思不仅限于该频段，通过调节本实施例的天线100尺寸可以使本实施例一的天线100工作于其他频段如：3400-3800MHz，4800-5000MHz。
参见图10，所述天线100包括基板10、金属地层20、凸起部30、支撑壁40、辐射单元50、馈电枝节60、功分馈电网络70及去耦结构80。
具体地，参见图1～图4，所述基板10为一体注塑成型的板状结构，所述基板包括第一表面11及与第一表面11相对的第二表面12。所述金属地层20形成于第二表面12，本实施例中，所述金属地层20通过塑料电镀工艺形成于所述第二表面12。
参见图1、图2、图4和图8，所述凸起部30在第一表面11沿背离所述金属地层20方向延伸形成，所述凸起部30包括第三表面35和第一侧面36，所述第三表面35为凸起部30远离所述金属地层20的一面，所述第三表面35与所述第一表面11相平行，所述辐射单元50设置于所述第三表面35。所述第一侧面36连接所述第三表面35与所述第一表面11，本市实施例中，所述第一侧面36与所述第三表面35相垂直，所述凸起部30的数量为多个，多个所述凸起部30分多组分别沿线性方向x排列，所述线性方向x为支撑壁40的延伸方向，多个所述凸起部分布于多个并列设置的支撑壁之间。本实施例中，参见图1，所述凸起部30数量为6个，6个所述凸起部30以2×3排列形成于所述第一表面11。本实施例中，参加图4，所述凸起部30靠近所述金属地层20的一侧镂空形成凹槽31，参见图1～图5，所述基板10在多个所述凸起部30之间形成有贯穿孔14，所述凹槽31和所述贯穿孔14减轻天线100的重量和材料成本。
参见图1～图3，所述支撑壁40数量为多个，多个所述支撑壁40并排设置，本实施例中，所述支撑壁40包括并排设置的第一支撑壁41、第二支撑壁42及第三支撑壁43，所述辐射单元50的数量与所述凸起部30数量相对应，所述辐射单元50通过塑料电镀工艺形成于所述第三表面35。本实施例中，所述辐射单元50的数量为6个，且6个所述辐射单元50与6个所述凸起部30相对应地设置为以2×3排列形成于第三表面35。本实施例中，所述辐射单元50包括第一辐射单元51和第二辐射单元52，所述第一辐射单元51形成于所述第一支撑壁41与所述第二支撑壁42之间，所述第二辐射单元52形成于第二支撑壁42与第三支撑壁43之间，本实施例中所述第一辐射单元51的数量为3个，所述第一辐射单元51在所述第一支撑壁41与所述第二支撑壁42之间形成1×3结构，所述第二辐射单元52的数量为3个，所述第二辐射单元52在所述第二支撑壁42与所述第三支撑壁43之间形成1×3结构，3个所述第一辐射单元51与3个所述第二辐射单元52共同形成包括6个所述辐射单元50以2×3排列的天线100子阵。
参见图1～3及图8和图9，所述馈电枝节60通过塑料电镀工艺形成于所述第一侧面36，且所述馈电枝节60与所述辐射单元50相间隔形成开路。参见图3，所述第三表面35为接近矩形的结构，矩形结构的四个角存在两条对角线y，所述凸起部30在其中一条对角线y一端沿靠近所述第一表面11方向去除形成切角部32，参见图9，所述切角部32自所述辐射单元50沿靠近所述第一表面11方向电镀形成寄生单元33，所述寄生单元33与所述辐射单元50通过电镀一体成型，所述寄生单元33与所述辐射单元50电性连接。所述寄生单元33用来调节天线100的谐振点，以实现天线100的小型化。所述凸起部30在对角线y另一端形成与所述第三表面35相平行的第一台阶34，参见图8，所述馈电枝节60自所述凸起部30一侧延伸至所述第一平台并向对角线y两侧延伸形成Y字型开路传输线，从而产生+/-45°的双极化波。参见图3，所述馈电枝节60包括远离所述去耦结构80一侧的第一馈电枝节61及靠近所述去耦结构80一侧的第二馈电枝节62。本实施例中，6个凸起部30对应设置2组1×3排列共计6个第一馈电枝节61和2组1×3排列6个第二馈电枝节62，
参见图1～图3，所述功分馈电网络70通过塑料电镀工艺形成于所述第一表面11，且所述功分馈电网络70连接多个所述馈电枝节60，本实施例中，所述功分馈电网络70包括连接多个第一馈电枝节61的第一馈电网络71及连接多个第二馈电枝节62的第二馈电网络72。本实施例中，所述第一馈电网络71为分别连接2组1×3排列的第一馈电枝节61的2个一分三功分馈电网络70，所述第二馈电网络72为分别连接2组1×3排列的第二馈电枝节62的2个一分三功分馈电网络70，以用于给各辐射单元50激励起等幅度和具有一定相位差的信号，天线100最终产生带固定下倾角的辐射方向图。
参见图1～4及图5和图6，去耦结构80通过塑料电镀工艺形成于所述支撑壁40，所述去耦结构80至少设置于所述第二支撑壁42靠近所述第一辐射单元51的一侧，本实施例中，单个天线100内，所述天线100的辐射单元形成2×3阵列排列，具体为2组分别沿线性方向x排列的辐射单元，所述去耦结构80仅设置于所述第二支撑壁42靠近所述第一辐射单元51的一侧，使得去耦结构80处于2组辐射单元之间，提高了异极化隔离度。当若干个天线100阵列排列时，根据实际需求，所述去耦结构80还设置于所述第一支撑壁41和所述第三支撑壁43上，使得天线阵列200内的多组分别沿线性方向x排列的辐射单元50之间设有去耦结构80以提高异极化隔离度。且所述去耦结构80与所述金属地层20相连接的。所述基板10在所述第二支撑壁42靠近所述第一辐射单元51的位置设置有接地孔13，本实施例中，所述去耦结构80为电镀与所述支撑壁40一侧的矩形金属镀层，所述去耦结构80包括接地部82及去耦缝隙81，所述接地部82经所述第二支撑壁42沿所述凸起部30排列方向的两端及对应所述接地孔13的位置向靠近所述金属地层20方向延伸形成，且所述接地部82与所述金属地层20相连接。所述去耦缝隙81镂空形成于所述去耦结构80表面，所述去耦缝隙81可以有多种镂空结构，本实施例中，参见图6，所述去耦缝隙81为镂空的Z字型结构，除了本实施例公开的Z字型结构，所述去耦缝隙81还可以为镂空的H字型结构、横放的T字型结构或U字型结构等其他镂空结构，以提高天线100的异极化隔离度。
参见图7，所述天线100还包括反射板90及端口110，所述反射板90通过铆钉固定于所述金属地层20远离所述基板10一端。所述端口110贯穿所述基板10，且所述端口110连接所述功分馈电网络70与所述金属地层20的端口110，本实施例，对应4个一分三的功分馈电网络70设置有4个分别与功分馈电网络70相连接的端口110。
需要说明的是，以上仅为举例说明，并不对本申请的技术方案构成限定。
本发明的实施例二涉及一种天线阵列200，该天线阵列200的结构如图7所示，所述天线阵列200包括16个以4×4排列的如实施例一涉及的天线100。
本发明的实施例三涉及一种基站，该基站上述包括如实施例二涉及的天线阵列200，16个以4×4排列的如实施例一涉及的2x3天线100最终组装成为64通道的5G宏基站。
以上所述的仅是本发明的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本发明的保护范围。
Claims (11)
1.一种天线，其包括基板，所述基板包括第一表面及第一表面相对的第二表面，其特征在于，所述基板一体注塑成型，所述天线还包括形成于所述第二表面的金属地层、多个分别沿线性方向延伸形成且并排设置的支撑壁、多个在所述第一表面沿背离所述金属地层方向延伸形成的凸起部、电镀形成于凸起部的辐射单元、电镀形成于所述凸起部且与所述辐射单元相间隔的馈电枝节、电镀形成于所述第一表面且连接多个所述馈电枝节的功分馈电网络及电镀形成于所述支撑壁且与所述金属地层相连接的去耦结构，多个所述凸起部分布于多个并排设置的支撑壁之间。
2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于：所述凸起部包括与所述第一表面相平行的第三表面及连接第一表面与第三表面的第一侧面，所述辐射单元设于所述第三表面，所述馈电枝节设于所述第一侧面。
3.根据权利要求1所述的天线，其特征在于：所述支撑壁包括并排设置的第一支撑壁、第二支撑壁及第三支撑壁，所述辐射单元包括形成于所述第一支撑壁与所述第二支撑壁之间的多个第一辐射单元及形成于所述第二支撑壁与所述第三支撑壁之间的第二辐射单元，所述去耦结构至少设置于所述第二支撑壁靠近所述第一辐射单元的一侧。
4.根据权利要求3所述的天线，其特征在于：所述基板在所述第二支撑壁靠近所述第一辐射单元的位置设置有接地孔，所述去耦结构包括经所述第二支撑壁两端及所述接地孔向靠近所述金属地层方向延伸形成且与所述金属地层相连接的接地部及在去耦结构表面镂空形成的去耦缝隙。
5.根据权利要求1所述的天线，其特征在于：所述凸起部的对角线一端沿靠近所述第一表面方向去除形成切角部，所述切角部自所述辐射单元沿靠近所述第一表面方向电镀形成寄生单元，所述寄生单元与所述辐射单元电性连接，所述凸起部的对角线另一端形成与所述第三表面相平行的第一台阶，所述馈电枝节自所述凸起部一侧延伸至所述第一平台并向对角线两侧延伸形成Y字型开路传输线。
6.根据权利要求1所述的天线，其特征在于：所述馈电枝节包括远离所述去耦结构一侧的第一馈电枝节及靠近所述去耦结构一侧的第二馈电枝节，所述功分馈电网络包括连接多个第一馈电枝节的第一馈电网络及连接多个第二馈电枝节的第二馈电网络。
7.根据权利要求3所述的天线，其特征在于：多个所述辐射单元为包括3个排列于所述第一支撑壁与第二支撑壁之间形成1×3排列的第一辐射单元及3个排列于所述第二支撑壁与第三支撑壁之间形成1×3排列的第二辐射单元，所述第一辐射单元与所述第二辐射单元共同形成包括6个所述辐射单元以2×3排列的天线子阵。
8.根据权利要求1所述的天线，其特征在于：所述凸起部靠近所述金属地层的一侧镂空形成凹槽，所述基板在多个所述凸起部之间形成有贯穿孔。
9.根据权利要求1所述的天线，其特征在于：所述天线还包括固定于所述金属地层远离所述基板一端的反射板及贯穿所述基板且连接所述功分馈电网络与所述金属地层的端口。
10.一种天线阵列，其特征在于，所述天线阵列包括若干个阵列排列的如权利要求1～9任一所述的天线。
11.一种基站，其特征在于，包括如权利要求10所述的天线阵列。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20200901 |
|
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |