专利名称：一种天线辐射单元的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电子技术领域，特别是涉及天线辐射单元。
背景技术：
随着用户和业务的大量增加，对通信设备的需求巨大，尤其是对天线的辐 射效率和辐射质量方面的需求。用户希望能在不增加天线辐射单元的情况下， 提高天线的辐射特性和阻抗特性。
目前，现有的天线辐射单元的结构参见图l所示。现有的天线辐射单元主
要由紫铜材料的U型振子l构成，U型振子1被用铆钉12固定在U型接地板 13上。U型振子1由两个对称的辐射臂(即左辐射臂2和右辐射臂3 )和支撑 结构4组成。连接片10与左辐射臂2在焊接点11处焊接。用于馈电的同轴线 5的外导体6与右辐射臂3在焊接点9处焊接，以及与支撑结构4在焊接点8 处焊接，同轴线5的内导体7与连接片IO焊接。
由于同轴线5只与右辐射臂3直接连接，与左辐射臂2的连接是通过连接 片IO实现的，并且同轴线5与支撑结构4的一端连接，所以导致左右辐射臂 的电流不平衡，从而影响了天线辐射单元的辐射特性和阻抗特性。并且，紫铜 材料的U型振子1与铝板制成的U型接地板13连接，两种不同金属材料相互 接触容易产生无源三阶互调。以及，现有天线辐射单元的焊接点较多，导致加 工工艺复杂，给批量生产带来困难。另夕卜，U型振子1由紫铜材料制成，使得 生产成本较高。
实用新型内容
本实用新型实施例提供一种天线辐射单元，用于提高天线辐射单元振子的 左右臂的电流平衡，从而提高辐射效率和辐射带宽。一种天线辐射单元，接地片、印刷电路板、馈电部件、支撑杆和同轴线；
其中
与接地片平行的印刷电路板，包括第一辐射臂和第二辐射臂，且第一辐射
臂和第二辐射臂相对于印刷电路板的纵轴线对称；
馈电部件，用于给辐射臂馈电；
支撑杆，其一端与第一辐射臂电连接，该一端还与馈电部件电连接，另一 端与接地片电连接；
同轴线，其一端的外导体与第二辐射臂电连接，该一端的内导体与馈电部 件电连接，同轴线另一端穿过接地片且外导体与接地片电连接；
支撑杆和同轴线相对于印刷电路板的纵轴线对称。
分支导体型巴伦以及具有对称结构的辐射臂201和203,提高了辐射臂201和 203的电流平衡性。并且，由于支撑杆、同轴线和印刷电路板制成的辐射臂所 采用的导体材料较少，所以减少了无源交调干扰(Pessive Intermodulation, PIM) 的产生，并且节约了成本。
图1为现有技术中天线辐射单元的结构图2为本实用新型实施例中天线辐射单元的结构图3为本实用新型实施例中天线辐射单元中馈电金属带部分的结构图。
具体实施方式
本实用新型实施例通过天线辐射单元中对称的偶数个辐射臂和分支导体 型巴伦来实现偶数个辐射臂的电流平衡。其中，本实用新型实施例通过相互对 称的支撑杆与同轴线、及馈电结构来实现分支导体型巴伦。
本实施例中的导体材料包括金属，尤其指铜(包括紫铜等)。 参见图2所示的透视图，本实施例提供的天线辐射单元包括接地片219、印刷电路板221、辐射臂201、辐射臂203、馈电金属带215、支撑杆216和同 轴线217。
接地片219由导体材料制成，可以是铜，或者为了节约成本也可以采用其 它便于电连接的材料。接地片219包括孔218，用于通过铆钉等方式将天线辐 射单元固定在U型接地板220 (或称反射板)上，便于天线辐射单元的安装。
印刷电路板221,由环氧材料制成，与接地片219基本平行，在实际操作 中允许有一定的误差，因为达到理论上的绝对平行很难。若印刷电路板221与 接地片219明显不平行，则影响支撑杆216和同轴线217的对称性，从而导致 辐射臂201和辐射臂203的电流不平衡。印刷电路板221的形状可以任意，本 实施例只是以长方形为例，若印刷电路板221为不规则形状，则可能导致材料 的浪费。
在印刷电路板221的一面敷有两部分导体材料，该两部分导体材料分别形 成辐射臂201和辐射臂203。辐射臂201和辐射臂203相对于印刷电路板的纵 轴线基本对称，因为在实际生产中很难实现完全对称。辐射臂201和辐射臂203 的形状可以任意，本实施例只是以长方形为例，便于生产印刷电路板221时的 模具制做。本实施例中的纵轴线是指图3所示印刷电路板的南北向。为了提高 天线辐射单元的辐射特性，辐射臂201和辐射臂203自身还相对于印刷电路板 的横轴线基本对称。
用于给辐射臂馈电的馈电部件，馈电部件的具体结构有多种，如所述馈电 部件为金属件，该金属件电连接于支撑杆216的所述一端，同时金属件与同轴 线内导体217-2的一端电连接；或者，参见图2，所述馈电部件为由敷在印刷 电路板上的导体材料形成的馈电金属带215，馈电金属带215位于印刷电路板 221的所述一面，馈电金属带215与支撑杆216电连接，且与辐射臂203连通。 辐射臂203和馈电金属带215可以由一块导体材料制成。同时，馈电金属带215 与同轴线内导体217-2的一端电连接。馈电金属带215的宽度与天线辐射单 元的阻抗有关，适当调整宽度可改善天线辐射单元的阻抗特性。本实施例中的电连接包括通过导体材料焊接或铆接等连接方式。该馈电部件还可以由同轴线
的内导体217-2实现，即同轴线的内导体217-2直接与支撑杆216的一端电连接。
支撑杆216,由导体材料制成，其一端与辐射臂203电连接，另一端与接 地片219电连接。支撑杆216的长度通常约1/4波长，以便起到扼流的作用， 并且支撑杆216的长度与天线辐射单元的辐射频带有关，视实际需要而定，本 实施例中支撑杆216的长度为0.2-0.3波长。
同轴线217,包括同轴线的内导体217-2和同轴线的外导体217-1,同 轴线217—端的外导体217- 1与辐射臂201电连接，该一端的内导体217-2 与馈电部件电连接，外导体217-1的另一端均与接地片219电连接，并且穿 过接地片219，内导体217-2的另一端穿过接地片219且不接触；外导体217 -1和内导体217-2分别连接接地片219下面的馈电网络。并且，同轴线217 有支撑印刷电路板221的作用。由于本实施例中的辐射臂采用敷铜的印刷电路 板，与现有技术相比其重量轻得多，因此一般的同轴线和支撑杆所构成的结构 便可以支撑，也可以采用加强的结构。
支撑杆216和同轴线217相对于印刷电路板的纵轴线对称，并且均与接地 片219和印刷电路板221垂直，再结合本实施例中的馈电结构，构成了分支导 体型巴伦，来提高辐射臂201和辐射臂203的电流平衡。较佳的，支撑杆216 和同轴线217等高和等粗，但在实际操作中允许有一定的误差，如支撑杆216 和同轴线217的直径和高度均相差0.5厘米，因为达到理论上的绝对等高和等 粗很难。
为了降低天线辐射单元的阻抗，本实施例在印刷电路板221的一面敷有金 属耦合片207。金属耦合片207在馈电金属带215的一侧，且位于辐射臂201 和辐射臂203之间，并且不与馈电金属带215、辐射臂201和辐射臂203接触， 通过金属微扰法来实现的阻抗降低，并且有助于提高辐射频带的带宽。为了使 辐射臂201和辐射臂203平衡，并且希望辐射臂201和辐射臂203的电流尽可
8能达到平衡，所以较佳的，金属耦合片207自身相对于印刷电路板221的纵轴 线对称。本实施例中的耦合片由导体材料制成，由于导体材料主要是金属，所 以将耦合片称为金属耦合片。
为了进一步降低天线辐射单元的阻抗，本实施例在印刷电路板221的一面 还敷有金属耦合片205。金属耦合片205在馈电金属带215的另一侧，且位于 辐射臂201和辐射臂203之间，并且不与馈电金属带215、辐射臂201和辐射 臂203接触。为了使辐射臂201和辐射臂203尽可能平衡，金属耦合片205自 身相对于印刷电路板221的纵轴线对称，并且与金属耦合片207相对于印刷电 路板221的横轴线对称。
为了进一步平衡左右辐射臂的电流，以及提高天线辐射单元的辐射效率和 辐射带宽，本实施例在印刷电路板221的另一面也敷有两部分导体材料，该两 部分导体材料分别形成辐射臂202和辐射臂204。辐射臂202和辐射臂204相 对于印刷电路板的纵轴线对称。辐射臂202和辐射臂204的形状可以任意。较 佳的，为了充分利用印刷电路板221的面积，以及尽量提高辐射效率，辐射臂 202与辐射臂201相对于印刷电路板221基本对称，辐射臂204与辐射臂203 相对于印刷电路板221基本对称，辐射臂202与辐射臂204相对于印刷电路板 221的纵轴线基本对称。
由于增加了辐射臂202和辐射臂204,则支撑杆216还与辐射臂204电连 接，以及同轴线217的外导体217 - 1与辐射臂202电连接。
并且，为了提高辐射臂的电流平衡，进一步提升辐射单元的辐射特性(阻 抗也有适当的变化)，印刷电路板221还包括多个敷有导体材料(主要是金属 材料)的孔(以下称为金属化孔)。该多个金属化孔中的第一部分金属化孔209 和210用于将辐射臂201和辐射臂202电连接，第二部分金属化孔211和212 用于将辐射臂203和辐射臂204电连接。为了进一步提高辐射臂的电流平衡， 第一部分金属化孔209和210的数量与第二部分金属化孔211和212的数量相 同，并且第一部分金属化孔209和210的位置与第二部分金属化孔211和212
9的位置相对于印刷电路板221的纵轴线对称。较佳的，金属化孔209与金属化 孔210相对于印刷电路板221的横轴线对称，金属化孔211与金属化孔212相 对于印刷电路板221的横轴线对称。其中，第一部分金属化孔和第二部分金属 化孔均可以只包括一个金属化孔，只是包括多个金属化孔时的效果更佳。
为了简化工程难度，支撑杆216和同轴线217的外导体217 - 1可以不直 接与辐射臂201和辐射臂203电连接，而是通过辐射臂202和辐射臂204及金 属化孔(209、 210、 211和212)来实现支撑杆216和同轴线217的外导体217 - 1分别与辐射臂201和辐射臂203的电连接。
如前所述，为了降低阻抗，展宽天线辐射单元的阻抗带宽，本实施例增加 了金属耦合片205和金属耦合片207,由于进一步增加了辐射臂202和辐射臂 204，所以为了进一步降低阻抗，本实施例在印刷电路板221的另一面还敷有 金属耦合片206和208。金属耦合片206和208分别位于印刷电路板221横轴 线的两侧，且均在辐射臂202和辐射臂204之间，以及不与辐射臂202和辐射 臂204接触。为了使辐射臂202和辐射臂204的电流平衡，金属耦合片206和 208各自自身相对于印刷电路板221的纵轴线对称，金属耦合片206和208之 间相对于印刷电^各板221的横轴线对称。并且，由于辐射臂202与辐射臂201 相对于印刷电路板221对称，辐射臂204与辐射臂203相对于印刷电路板221 对称，所以较佳的，金属耦合片205与金属耦合片206相对于印刷电路板221 对称，金属耦合片207与金属耦合片208相对于印刷电路板221对称。
为了的改善辐射单元的阻抗，并保证辐射单元在各极化方向的方向图都相 对比较对称，前述的多个金属化孔中的第三部分金属化孔213用于连接金属耦 合片205和金属耦合片206，第四部分金属化孔214用于连接金属耦合片207 和金属耦合片208。较佳的，第三部分金属化孔213与第四部分金属化孔214 的数量相同，且第三部分金属化孔213与第四部分金属化孔214的位置相对于 印刷电路板221的横轴线对称。若第三部分金属化孔213和第四部分金属化孔 214均包括多个金属化孔，则较佳的，各自的多个金属化孔之间相对于印刷电路板的纵轴线对称。
采用本实施例所述的天线辐射单元，可实现1710MHz ~ 2400MHz频段的 电压驻波比(Voltage Standing Wave Ratio, VSWR )大约在1.52以下；1710MHz ~ 2350MHz频段的VSWR大约在1.4以下，尤其值得注意的是，在1710MHz-2400MHz范围内，绝大部分频率的VSWR在1.3以下(并且有^艮大一部分在 1.2以下)，由此可见，当VSWR《1.4时的相对带宽可达到23.7%，满足了宽 频带的辐射需要。并且，水平面半功率波束宽度基本都在58。以上，能够满足 实际的需要，有利于65° ±6° 、 90。 ±9。等单才及化天线辐射单元和65° ±6 °双极化天线辐射单元的组阵。
本实用新型实施例通过支撑杆216和同轴线217构成的分支导体型巴伦以 及具有对称结构的辐射臂201和203，提高了辐射臂201和203的电流平衡性。 并且，由于支撑杆、同轴线和附着在印刷电路板上的辐射臂所采用的导体材料 较少，所以减少了无源交调干扰的产生，并且节约了成本。以及，通过增加辐 射臂202和204提高了辐射效率和辐射带宽。本实用新型实施例还通过增加耦 合片来降低天线辐射单元的阻抗，从而有助于提高辐射质量和辐射带宽。以及， 通过金属化孔来使辐射臂的电流进一步达到均衡，以及使阻抗进一步降低。另 外，辐射臂、耦合片和金属化孔均是在印刷电路板上实现，只要制作好模具便 可批量生产，并且整个天线辐射单元相对于现有技术而言焊接点有所减少，降 低了实际施工的难度，便于天线辐射单元的安装。
本实用新型的精神和范围。这样，倘若对本实用新型的这些修改和变型属于本 实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改 动和变型在内。
权利要求1、一种天线辐射单元，其特征在于，包括接地片、印刷电路板、馈电部件、支撑杆和同轴线；其中与接地片平行的印刷电路板，包括第一辐射臂和第二辐射臂，且第一辐射臂和第二辐射臂相对于印刷电路板的纵轴线对称；馈电部件，用于给辐射臂馈电；支撑杆，其一端与第一辐射臂电连接，该一端还与馈电部件电连接，另一端与接地片电连接；同轴线，其一端的外导体与第二辐射臂电连接，该一端的内导体与馈电部件电连接，同轴线另一端穿过接地片且外导体与接地片电连接；支撑杆和同轴线相对于印刷电路板的纵轴线对称。
2、 如权利要求1所述的天线辐射单元，其特征在于，第一辐射臂和第二 辐射臂自身相对于印刷电路板的横轴线对称。
3、 如权利要求1所述的天线辐射单元，其特征在于，在第一辐射臂所在 的印刷电路板面上还包括第一耦合片，该第一耦合片在馈电部件的一侧且位于 第一辐射臂和第二辐射臂之间，以及该第一耦合片自身相对于印刷电路板的纵 轴线对称。
4、 如权利要求3所述的天线辐射单元，其特征在于，在第一辐射臂所在 的印刷电路板面上还包括第二耦合片，该第二耦合片在^t电部件的另一侧且位 于第一辐射臂和第二辐射臂之间，以及该第二耦合片自身相对于印刷电路板的 横轴线与第一耦合片对称。
5、 如权利要求1所述的天线辐射单元，其特征在于，印刷电路板的另一 面还包括第三辐射臂和第四辐射臂，且第三辐射臂和第四辐射臂相对于印刷电 路板的纵轴线对称；支撑杆连接第一辐射臂的一端同时与第三辐射臂电连接；同轴线的外导体 连接第二辐射臂的一端同时还与第四辐射臂电连接；印刷电路板包括多个孔，该多个孔中的第一部分孔将第一辐射臂和第三辐 射臂电连接，第二部分孔将第二辐射臂和第四辐射臂电连接，其中，该第一部 分孔和第二部分孔的数量相同，且第一部分金属化孔与第二部分金属化孔的位置相对于印刷电^各板的纵轴线对称。
6、 如权利要求5所述的天线辐射单元，其特征在于，当第一部分孔和第 二部分孔均包括多个孔时，第一部分孔和第二部分孔各自包含的多个孔之间相 对于印刷电路板的横轴线对称。
7、 如权利要求5所述的天线辐射单元，其特征在于，在印刷电路板的两 面中每面还分别包括多个耦合片；在第一辐射臂所在的印刷电路板的板面，第一耦合片在馈电部件的一側且 位于第一辐射臂和第二辐射臂之间，以及该第一耦合片自身相对于印刷电路板 的纵轴线对称；在第一辐射臂所在的印刷电路板的板面，第二耦合片在馈电部件的另一侧 且位于第一辐射臂和第二辐射臂之间，以及该第二耦合片自身相对于印刷电路 板的横轴线与第 一耦合片对称；在第三辐射臂所在的印刷电路板的板面，第三耦合片位于印刷电路板的横 轴线的一侧且在第三辐射臂和第四辐射臂之间，以及该第三耦合片与第一耦合 片相对于印刷电^各^反对称；在第三辐射臂所在的印刷电路板的板面，第四耦合片位于印刷电路板的横 轴线的另一侧且在第三辐射臂和第四辐射臂之间，以及该第四耦合片与第二耦 合片相对于印刷电路板对称，以及与第三耦合片相对于印刷电路板的横轴线对 称。
8、 如权利要求7所述的天线辐射单元，其特征在于，所述多个孔中的第 三部分孔用于将第一耦合片与第三耦合片电连接，所述多个金属化孔中的第四 部分孔用于将第二耦合片与第四耦合片电连接；其中，第三部分孔和第四部分 孔的数量相同，且第三部分孔与第四部分孔的位置相对于印刷电路;f反的;f黄轴线对称。
9、如权利要求8所述的天线辐射单元，其特征在于，当第三部分孔和第 四部分孔均包括多个孔时，该多个孔相对于印刷电3各板的纵轴线对称。
专利摘要本实用新型公开一种天线辐射单元，用于提高天线辐射单元振子的左右臂的电流平衡，从而提高辐射效率和辐射带宽。所述天线辐射单元包括接地片、印刷电路板、馈电部件、支撑杆和同轴线；其中与接地片基本平行的印刷电路板，包括第一辐射臂和第二辐射臂，且第一辐射臂和第二辐射臂相对于印刷电路板的纵轴线基本对称；馈电部件，用于给辐射臂馈电；支撑杆，其一端与第一辐射臂电连接，该一端还与馈电部件电连接，另一端与接地片电连接；同轴线，其一端的外导体与第二辐射臂电连接，该一端的内导体与馈电部件电连接，同轴线另一端穿过接地片且外导体与接地片电连接；支撑杆和同轴线相对于印刷电路板的纵轴线基本对称。
文档编号H01Q1/38GK201285797SQ20082012350
公开日2009年8月5日 申请日期2008年10月29日 优先权日2008年10月29日
发明者佳 刘, 刘芳丽, 周敏刚, 健 苏, 欣 马 申请人:中国移动通信集团公司;西安海天天线科技股份有限公司