CN213026482U - 一种5g定向基站天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种5G定向基站天线，包括天线单元，天线单元包括支架，支架上设有天线振子，天线振子上分别设有第一缝隙、第二缝隙、第三缝隙和第四缝隙，第一缝隙的形状为“十”字型，且第一缝隙将天线振子平均分为四个辐射部，每一个的辐射部上均设有中空部；第二缝隙位于中空部远离第一缝隙的一侧，且第二缝隙的一端与中空部连通；第三缝隙位于中空部靠近第一缝隙的中心的一侧，且第三缝隙的一端与中空部连通；第四缝隙靠近天线振子的边缘设置，第一缝隙的各个端部分别设有切角部，第四缝隙的中部通过切角部与第一缝隙连通。5G定向基站天线结构简单，整体体积小，制作成本低，具备超宽带宽、高交叉极化比和高隔离度的特点。

Description

一种5G定向基站天线

技术领域

本实用新型涉及天线技术领域，尤其涉及一种5G定向基站天线。

背景技术

继4G通信时代之后，5G通信开始兴起，低时延、高速率和海量连接是当今5G通信的主要特征。时分复用、频分复用、空间复用和极化复用等是常用的增加网络容量的方式。3GPP定义5G通信的通信频段分为FR1和FR2两种频段，FR2主要指毫米波，而FR1主要指6GHz以下的频段，即Sub6G。小于3G的部分，之前的网络中已经使用。对于当前的5G通信，3.5G是通信的主流频段，因此需要设计一种5G定向基站天线以满足5G通信要求。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种5G定向基站天线。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种5G定向基站天线，包括天线单元，所述天线单元包括支架，所述支架上设有天线振子，所述天线振子上分别设有第一缝隙、第二缝隙、第三缝隙和第四缝隙，所述第一缝隙的形状为“十”字型，且所述第一缝隙将所述天线振子平均分为四个辐射部，每一个的所述辐射部上均设有中空部；所述第二缝隙位于所述中空部远离第一缝隙的一侧，且所述第二缝隙的一端与所述中空部连通；所述第三缝隙位于所述中空部靠近第一缝隙的中心的一侧，且所述第三缝隙的一端与所述中空部连通；所述第四缝隙靠近所述天线振子的边缘设置，所述第一缝隙的各个端部分别设有切角部，所述第四缝隙的中部通过所述切角部与所述第一缝隙连通。

进一步的，所述中空部的形状为圆形或多边形。

进一步的，所述天线振子的形状为正方形，所述第二缝隙设置于所述天线振子的四个角，第三缝隙与所述第二缝隙位于所述辐射部的一组斜对角上，所述第四缝隙靠近所述天线振子的四个边设置。

进一步的，所述天线振子的边长为3.5GHz对应的波长的0.56倍。

进一步的，还包括PCB板，所述天线单元设置于所述PCB板上。

进一步的，所述支架包括水平支撑板和垂直支撑板，所述天线振子设置于所述水平支撑板上，所述水平支撑板通过所述垂直支撑板设置于所述PCB板上，所述垂直支撑板包括互为90°设置的第一支撑板和第二支撑板。

进一步的，所述第一支撑板上设有第一馈电分支，所述第二支撑板上设有第二馈电分支，所述PCB板上设有馈电网络，所述第一馈电分支及第二馈电分支的一端分别与所述馈电网络连接。

进一步的，所述第一支撑板和第二支撑板上还分别设有巴伦，所述巴伦位于所述第一支撑板远离第一馈电分支的侧面上以及所述第二支撑板远离第二馈电分支的侧面上，还包括接地板，所述巴伦与所述接地板连接。

进一步的，所述馈电网络包括馈电端口和一分二功分器，所述馈电端口通过所述一分二功分器与所述第一馈电分支或第二馈电分支连接。

进一步的，所述天线单元的数量为多个，连接同一个所述一分二功分器的两个所述天线单元的中心距为3.5GHz对应的波长的0.8倍。

本实用新型的有益效果在于：通过在天线振子上设置第一缝隙、第二缝隙、第三缝隙、第四缝隙及切角部，可使天线工作在3.5G频段(3300MHz-3800MHz)，且具备超宽带宽、高交叉极化比和高隔离度的特点，电气性能良好；本实用新型的5G定向基站天线属于低剖面双极化小基站天线，其结构简单，整体体积小，制作成本低，易于工程实现，适用于批量化生产。

附图说明

图1为本实用新型实施例一的5G定向基站天线的结构示意图；

图2为本实用新型实施例一的5G定向基站天线的另一视角的结构示意图；

图3为本实用新型实施例一的5G定向基站天线中的天线单元的结构示意图；

图4为本实用新型实施例一的5G定向基站天线中的天线单元的俯视图；

图5为本实用新型实施例一的5G定向基站天线中的PCB板的俯视图；

图6为本实用新型实施例一的5G定向基站天线的驻波比仿真结果图；

图7为本实用新型实施例一的5G定向基站天线的隔离度仿真结果图；

图8为本实用新型实施例一的5G定向基站天线在H面的波瓣宽度仿真结果图；

图9为本实用新型实施例一的5G定向基站天线在E面的波瓣宽度仿真结果图；

图10为本实用新型实施例一的5G定向基站天线的交叉极化比仿真结果图；

图11为本实用新型实施例一的5G定向基站天线的最大增益随频率变化的曲线图。

标号说明：

1、天线单元；

2、PCB板；

3、支架；31、水平支撑板；32、垂直支撑板；33、第一馈电分支；34、第二馈电分支；

4、天线振子；41、第一缝隙；42、第二缝隙；43、第三缝隙；44、第四缝隙；45、中空部；46、切角部；

5、馈电网络；51、馈电端口；52、一分二功分器；

6、接地板；

7、表贴接头。

具体实施方式

为详细说明本实用新型的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

本实用新型最关键的构思在于：通过在天线振子上设置第一缝隙、第二缝隙、第三缝隙、第四缝隙及切角部，可使天线工作在3.5G频段(3300MHz-3800MHz)，且具备超宽带宽、高交叉极化比和高隔离度的特点。

请参照图1至图11，一种5G定向基站天线，包括天线单元1，所述天线单元1包括支架3，所述支架3上设有天线振子4，所述天线振子4上分别设有第一缝隙41、第二缝隙42、第三缝隙43和第四缝隙44，所述第一缝隙41的形状为“十”字型，且所述第一缝隙41将所述天线振子4平均分为四个辐射部，每一个的所述辐射部上均设有中空部45；所述第二缝隙42位于所述中空部45远离第一缝隙41的一侧，且所述第二缝隙42的一端与所述中空部45连通；所述第三缝隙43位于所述中空部45靠近第一缝隙41的中心的一侧，且所述第三缝隙43的一端与所述中空部45连通；所述第四缝隙44靠近所述天线振子4的边缘设置，所述第一缝隙41的各个端部分别设有切角部46，所述第四缝隙44的中部通过所述切角部46与所述第一缝隙41连通。

从上述描述可知，本实用新型的有益效果在于：

通过在天线振子4上设置第一缝隙41、第二缝隙42、第三缝隙43、第四缝隙44及切角部46，通过调整第一缝隙41、第二缝隙42、第三缝隙43、第四缝隙44及切角部46的长度和宽度可使天线工作在3.5G频段(3300MHz-3800MHz)，第一缝隙41可以削弱交叉极化分量，降低两路极化通道之间的耦合；切角部46的设置使得5G定向基站天线的增益在工作所需带宽内；本实用新型的5G定向基站天线属于低剖面双极化小基站天线，其结构简单，整体体积小，制作成本低，易于工程实现，适用于批量化生产。

进一步的，所述中空部45的形状为圆形或多边形。

由上述描述可知，中空部45的形状可以根据需要进行设置，且中空部45的大小也可以根据需要进行调整。

进一步的，所述天线振子4的形状为正方形，所述第二缝隙42设置于所述天线振子4的四个角，第三缝隙43与所述第二缝隙42位于所述辐射部的一组斜对角上，所述第四缝隙44靠近所述天线振子4的四个边设置。

由上述描述可知，第四缝隙44处的窄支路使天线振子4沿该窄支路的组合电流方向为+45°或-45°极化方向，可以提高5G定向基站天线的交叉极化比；第二缝隙42使得末端电流更加集中于第二缝隙42的两侧，进一步加强辐射效果，提高增益。

进一步的，所述天线振子4的边长为3.5GHz对应的波长的0.56倍。

进一步的，还包括PCB板2，所述天线单元1设置于所述PCB板2上。

由上述描述可知，可以在PCB板2上设置相应的卡槽，便于天线单元1的组装。

进一步的，所述支架3包括水平支撑板31和垂直支撑板32，所述天线振子4设置于所述水平支撑板31上，所述水平支撑板31通过所述垂直支撑板32设置于所述PCB板2上，所述垂直支撑板32包括互为90°设置的第一支撑板和第二支撑板。

进一步的，所述第一支撑板上设有第一馈电分支33，所述第二支撑板上设有第二馈电分支34，所述PCB板2上设有馈电网络5，所述第一馈电分支33及第二馈电分支34的一端分别与所述馈电网络5连接。

由上述描述可知，第一馈电分支33连接馈电网络5的一端可以靠近第二馈电分支34连接馈电网络5的一端设置，这样可以降低耦合，提高隔离度。

进一步的，所述第一支撑板和第二支撑板上还分别设有巴伦，所述巴伦位于所述第一支撑板远离第一馈电分支33的侧面上以及所述第二支撑板远离第二馈电分支34的侧面上，还包括接地板6，所述巴伦与所述接地板6连接。

由上述描述可知，馈电巴伦的高度可以为3.5GHz对应的波长的0.82倍，如此，可令5G定向基站天线的高度比常规定向基站天线的高度低，有利于天线小型化的实现。

进一步的，所述馈电网络5包括馈电端口51和一分二功分器52，所述馈电端口51通过所述一分二功分器52与所述第一馈电分支33或第二馈电分支34连接。

进一步的，所述天线单元1的数量为多个，连接同一个所述一分二功分器52的两个所述天线单元1的中心距为3.5GHz对应的波长的0.8倍。

由上述描述可知，天线端口到两个天线单元1的相位相同，保证两天线单元1等幅同相，以获得良好的天线辐射性能。

实施例一

请参照图1至图11，本实用新型的实施例一为：一种5G定向基站天线，特别适用于3.5G频段(3300MHz-3800MHz)，如图1所示，包括天线单元1和PCB板2，所述天线单元1设置于所述PCB板2上，天线单元1的数目可以根据需要进行设置，本实施例中，天线单元1的数目为两个。

如图1至图3所示，所述天线单元1包括支架3，所述支架3上设有天线振子4。如图4所示，所述天线振子4上分别设有第一缝隙41、第二缝隙42、第三缝隙43和第四缝隙44，所述第一缝隙41的形状为“十”字型，且所述第一缝隙41将所述天线振子4平均分为四个辐射部，每一个的所述辐射部上均设有中空部45，所述中空部45的形状为圆形或多边形，如六边形等。本实施例中，所述天线振子4的形状为正方形，所述天线振子4的边长为3.5GHz对应的波长的0.56倍，第一缝隙41包括四个缝隙分支，但每一个缝隙分支并没有贯穿天线振子4的四条边。所述第二缝隙42位于所述中空部45远离第一缝隙41的一侧，且所述第二缝隙42的一端与所述中空部45连通，优选的，所述第二缝隙42设置于所述天线振子4的四个角，且第二缝隙42贯穿角的边缘；所述第三缝隙43位于所述中空部45靠近第一缝隙41的中心的一侧，且所述第三缝隙43的一端与所述中空部45连通，优选的，所述辐射部呈正方形，第三缝隙43与所述第二缝隙42位于所述辐射部的一组斜对角上，第三缝隙43连通所述第一缝隙41，详细的，所述第三缝隙43呈矩形，所述第三缝隙43分别连通两个所述缝隙分支；所述第四缝隙44靠近所述天线振子4的边缘设置，所述第一缝隙41的各个端部分别设有切角部46，所述第四缝隙44的中部通过所述切角部46与所述第一缝隙41连通，优选的，所述第四缝隙44靠近所述天线振子4的四个边设置，且第四缝隙44设置于天线振子4的四个边的中部。

请结合图1和图3，本实施例中，所述支架3包括水平支撑板31和垂直支撑板32，所述天线振子4设置于所述水平支撑板31上，所述水平支撑板31通过所述垂直支撑板32设置于所述PCB板2上，在PCB板2可以设置相应的卡槽以便于固定和组装垂直支撑板32，所述垂直支撑板32包括互为90°设置的第一支撑板和第二支撑板。请结合图1、图3和图5，所述第一支撑板上设有第一馈电分支33，所述第二支撑板上设有第二馈电分支34，所述PCB板2上设有馈电网络5，所述第一馈电分支33的一端及第二馈电分支34的一端分别与所述馈电网络5连接。第一馈电分支33连接馈电网络5的一端靠近第二馈电分支34连接馈电网络5的一端设置，这样可以降低耦合，提高隔离度。所述馈电网络5包括馈电端口51和一分二功分器52，所述馈电端口51通过所述一分二功分器52与所述第一馈电分支33或第二馈电分支34连接，此外，馈电网络5的走线可以采用50Ω的cable线。所述第一支撑板和第二支撑板上还分别设有巴伦，所述巴伦位于所述第一支撑板远离第一馈电分支33的侧面上以及所述第二支撑板远离第二馈电分支34的侧面上，优选的，馈电巴伦的高度可以为3.5GHz对应的波长的0.82倍。本实施例中，5G定向基站天线还包括接地板6，所述接地板6设于所述PCB板2远离所述天线振子4的一侧，所述巴伦与所述接地板6连接；所述PCB板2远离所述天线振子4的一侧还设有与所述馈电端口51连接的表贴接头7。本实施例中，连接同一个所述一分二功分器52的两个所述天线单元1的中心距为3.5GHz对应的波长的0.8倍，两个所述天线单元1到所述馈电端口51的相位相同，从而保证两天线单元1等幅同相，以获得良好的天线辐射性能。

图6为本实施例的5G定向基站天线的驻波比，其中VSWR(1)表示其中一个馈电端口的驻波比，VSWR(2)表示另一个馈电端口的驻波比，从图中可以看出两路极化端口的驻波比小于1.5，在3300MHz-3800MHz的频率范围内匹配良好。

图7为本实施例的5G定向基站天线的隔离度测试结果，从图中可以看出两路端口之间的隔离度大于26dB。

图8为本实施例的5G定向基站天线在H面的波瓣宽度。

图9为本实施例的5G定向基站天线在E面的波瓣宽度。

图10为本实施例的5G定向基站天线的交叉极化比。

图11为本实施例的5G定向基站天线最大增益随频率变化的曲线，从图中可以看出增益区间在11-11.6dBi的范围内。

综上所述，本实用新型提供的5G定向基站天线，其结构简单，整体体积小，制作成本低，具备超宽带宽、高交叉极化比和高隔离度的特点。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种5G定向基站天线，包括天线单元，所述天线单元包括支架，所述支架上设有天线振子，其特征在于：所述天线振子上分别设有第一缝隙、第二缝隙、第三缝隙和第四缝隙，所述第一缝隙的形状为“十”字型，且所述第一缝隙将所述天线振子平均分为四个辐射部，每一个的所述辐射部上均设有中空部；所述第二缝隙位于所述中空部远离第一缝隙的一侧，且所述第二缝隙的一端与所述中空部连通；所述第三缝隙位于所述中空部靠近第一缝隙的中心的一侧，且所述第三缝隙的一端与所述中空部连通；所述第四缝隙靠近所述天线振子的边缘设置，所述第一缝隙的各个端部分别设有切角部，所述第四缝隙的中部通过所述切角部与所述第一缝隙连通。

2.根据权利要求1所述的5G定向基站天线，其特征在于：所述中空部的形状为圆形或多边形。

3.根据权利要求1所述的5G定向基站天线，其特征在于：所述天线振子的形状为正方形，所述第二缝隙设置于所述天线振子的四个角，第三缝隙与所述第二缝隙位于所述辐射部的一组斜对角上，所述第四缝隙靠近所述天线振子的四个边设置。

4.根据权利要求3所述的5G定向基站天线，其特征在于：所述天线振子的边长为3.5GHz对应的波长的0.56倍。

5.根据权利要求1所述的5G定向基站天线，其特征在于：还包括PCB板，所述天线单元设置于所述PCB板上。

6.根据权利要求5所述的5G定向基站天线，其特征在于：所述支架包括水平支撑板和垂直支撑板，所述天线振子设置于所述水平支撑板上，所述水平支撑板通过所述垂直支撑板设置于所述PCB板上，所述垂直支撑板包括互为90°设置的第一支撑板和第二支撑板。

7.根据权利要求6所述的5G定向基站天线，其特征在于：所述第一支撑板上设有第一馈电分支，所述第二支撑板上设有第二馈电分支，所述PCB板上设有馈电网络，所述第一馈电分支及第二馈电分支的一端分别与所述馈电网络连接。

8.根据权利要求7所述的5G定向基站天线，其特征在于：所述第一支撑板和第二支撑板上还分别设有巴伦，所述巴伦位于所述第一支撑板远离第一馈电分支的侧面上以及所述第二支撑板远离第二馈电分支的侧面上，还包括接地板，所述巴伦与所述接地板连接。

9.根据权利要求7所述的5G定向基站天线，其特征在于：所述馈电网络包括馈电端口和一分二功分器，所述馈电端口通过所述一分二功分器与所述第一馈电分支或第二馈电分支连接。

10.根据权利要求9所述的5G定向基站天线，其特征在于：所述天线单元的数量为多个，连接同一个所述一分二功分器的两个所述天线单元的中心距为3.5GHz对应的波长的0.8倍。

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