振子装置及低剖面天线的制作方法

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种振子装置及低剖面天线。

背景技术：

massivemimo是5g(第五代移动通信)的关键技术之一，理论研究、实验室测试、现场场测均表明，massivemimo技术能够极大提升5g的系统性能；massivemimo天线相对于传统基站天线或者传统一体化有源天线，其形态差异为阵列数量非常大、单元具备独立收发能力，大规模天线阵列具有多波束能力提升了网络容量，而波束赋形提升单用户sinr和多种场景的覆盖；多通道上下接收，可最大化提升上行接收增益。

相对于传统基站天线而言，massivemimo天线和rru(remoteradiounit，遥控射频单元)是一体的，需要天线与载体的共形，而在有限的空间实现共性是一个挑战。

因此，有必要提供一种直径小、高度低的天线振子以使天线在有限空间与载体共形。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种振子装置及低剖面天线，用于解决在有限的空间实现共性是一个挑战的技术问题。

本发明的技术方案如下：

第一方面，本发明提供了一种振子装置，包括：第一金属板，在所述第一金属板法向与所述第一金属板平行间隔设置的第一金属板及第二金属板；若干寄生柱，所述寄生柱的一端与所述第一金属板电连接且远离所述第二金属板，另一端开路设置；四个馈电柱，所述馈电柱的一端与所述第一金属板电连接且远离所述第二金属板；馈电板，所述馈电板设有两个差分馈电端口，每个所述差分馈电端口通过差分馈电线分别与两个所述馈电柱电连接；其中，一个所述差分馈电端口对应的两个所述馈电柱与所述第一金属板的连接点所在的直线和另一个所述差分馈电端口对应的两个所述馈电柱与所述第一金属板的连接点所在的直线正交，以使所述振子装置产生正交极化。

作为一种改进，所述寄生柱的数量为四个，其中每两个所述寄生柱对称分设于同一差分馈电端口对应的两个所述馈电柱的两端，四个所述馈电柱与所述第一金属板的连接点连接形成正方形，四个所述寄生柱与所述第一金属板的连接点连接形成正方形，两个所述正方形的四侧边平行。

作为一种改进，所述振子装置还包括固定于所述馈电板的绝缘支架，所述绝缘支架包括与所述馈电板间隔平行设置的支撑台、自所述支撑台向所述馈电板延伸并与所述馈电板相接的第一支撑柱以及自所述支撑台向所述馈电板延伸并与所述馈电板相间隔的第二支撑柱，所述第一金属板设于所述支撑台朝向所述馈电板的表面上，所述馈电柱设于所述第一支撑柱的表面上，所述寄生柱设于所述第二支撑柱的表面上。

作为一种改进，所述第二金属板通过塑料铆钉铆接至所述支撑台。

作为一种改进，所述第一金属板和/或所述第二金属板上设有槽。

作为一种改进，所述槽的形状包括：圆形、正方形中的至少一种。

作为一种改进，设馈电板远离馈电柱的一侧的表面到第二金属板远离馈电柱的一侧的表面的距离为振子装置的高度，所述振子装置的高度为7.5㎜时，振子装置的工作频率覆盖3.4ghz至3.6ghz。

第二方面，本发明还提供了一种低剖面天线，包括至少一个第一方面所述的振子装置。

作为一种改进，所述振子装置数量为多个，所述低剖面天线包括多个按阵列排列的阵元，所述阵元包括多个按阵列排列的所述振子装置。

本发明的有益效果在于：通过设置双层金属板作为辐射体，有效拓展了带宽，从而降低了振子装置的剖面高度；另外通过在第一金属板和馈电板之间设置寄生柱，进一步的拓展带宽，降低频段，从而降低了振子装置的剖面高度和横向尺寸。因此，本发明的振子装置直径小、高度低以使低剖面天线在有限空间与载体共形。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

其中：

图1为本发明振子装置的结构示意图；

图2是图1所示的振子装置的立体分解示意图；

图3是图1所示的振子装置的侧视示意图；

图4为图1所示的振子装置的仰视示意图；

图5为图1所示的振子装置的俯视示意图。

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。

请参阅图1至图5，本发明实施例提供的低剖面天线包括至少一个振子装置，所述振子装置包括第一金属板10、第二金属板20、若干寄生柱(31,32,33,34)、四个馈电柱(41,42,43,44)、馈电板50，用于发射和接收信号。图1至图3示出了四个寄生柱，可以理解的是，寄生柱的数量可以大于四个。第一金属板10用于辐射，第二金属板20用于辐射和引向，寄生柱(31,32,33,34)用于产生谐振以扩宽振子装置工作的带宽。

请参阅图1和图2，所述第一金属板10、所述第二金属板20、所述寄生柱(31,32,33,34)、所述馈电柱(41,42,43,44)、所述馈电板50采用pcb(printedcircuitboard，印制电路板，采用电子印刷术制作)、lds(laserdirectstructuring，激光直接成型技术)、塑料电镀、压铸、冲压、3d打印(运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术)中的任一种工艺制造，可以理解的是所述第一金属板10、所述第二金属板20、所述寄生柱(31,32,33,34)、所述馈电柱(41,42,43,44)、所述馈电板50还可以采用其他工艺制造。所述第一金属板10、所述第二金属板20、所述寄生柱(31,32,33,34)、所述馈电柱(41,42,43,44)、所述馈电板50的内部可以是非导电的支架，在支架表面覆有导电层，从而减轻了振子装置的重量。第一金属板10、第二金属板20、馈电板50可以是圆形、平行四边形、正方形等平面板，还可以是曲面板、弧形面板等非平面板，在此不作具体限定。四个寄生柱(31,32,33,34)的规格相同，可以是圆柱形、锥形、长方体等，在此不作具体限定。四个馈电柱(41,42,43,44)的规格相同，可以是圆柱形、锥形、长方体等，在此不作具体限定。寄生柱(31,32,33,34)和馈电柱(41,42,43,44)的直径和高度根据材料、振子装置的整体结构需求确定，在此不作具体限定。

在本发明中，在所述第一金属板10法向与所述第一金属板10平行间隔设置的第一金属板10及第二金属板20；所述寄生柱(31,32,33,34)的一端与所述第一金属板10电连接且远离所述第二金属板20，另一端开路设置；四个馈电柱(41,42,43,44)，所述馈电柱(41,42,43,44)的一端与所述第一金属板10电连接且远离所述第二金属板20；馈电板50，所述馈电板50设有两个差分馈电端口(511,512)，每个所述差分馈电端口(511,512)通过差分馈电线51分别与两个所述馈电柱(41和43,42和44)电连接。通过设置双层金属板(第一金属板10和第二金属板20)作为辐射体，有效拓展了带宽，从而降低了振子装置的剖面高度；另外通过在第一金属板10和馈电板50之间设置寄生柱(31,32,33,34)，进一步的拓展带宽，降低频段，从而降低了振子装置的剖面高度和横向尺寸。因此，本发明的振子装置直径小、高度低以使低剖面天线在有限空间与载体共形。

请参阅图2，所述差分馈电线51位于所述馈电板50上，所述差分馈电线51用于向四个馈电柱(41,42,43,44)进行差分馈电。所述差分馈电线51设有四个馈电接口(521，522，523，524)，四个馈电接口(521和523，522和524)由两个差分馈电端口(511,512)馈电，比如，馈电接口(521和523)由差分馈电端口511馈电，馈电接口(522和524)由差分馈电端口512馈电，馈电柱(41,42,43,44)与馈电接口(521，522，523，524)一一对应，馈电柱(41,42,43,44)与馈电接口(521，522，523，524)焊接并且电连接。差分馈电线51的走线形式可以根据馈电板50的形状、馈电需求设计，在此不作具体限定。

在本发明中，一个所述差分馈电端口(511)对应的两个所述馈电柱(41和43)与所述第一金属板10的连接点所在的直线和另一个所述差分馈电端口(512)对应的两个所述馈电柱(42和44)与所述第一金属板10的连接点所在的直线正交，以使所述振子装置产生正交极化。每个振子装置设有两个差分馈电端口(511,512)，每一端口通过差分馈电线51馈电，使第一金属板10和第二金属板20产生一个方向的线极化，两个差分馈电端口(511,512)对应的工作频段相同，可以同时并且相互独立的操作。正交极化使两个端口的极化方向正交，从而在两个端口的极化方向之间产生相对隔离度，避免信号相互干扰，提高了天线接收和发射信号的质量。可以理解的是，同一直线上的馈电柱(41和43,42和44)根据第一金属板10、第二金属板20、四个寄生柱(31,32,33,34)、四个馈电柱(41,42,43,44)的材料以及振子装置的整体结构需求确定，在此不作具体限定。

位于平行四边形同一对角线同一端的寄生柱(31,32,33,34)和馈电柱(41,42,43,44)的中心轴平行，提高了天线接收和发射信号的质量。

在本发明优选的实施例中，四个寄生柱(31,32,33,34)、四个馈电柱(41,42,43,44)与第一金属板10所在平面垂直，有利于生产加工，进一步提高了天线接收和发射信号的质量。

请参阅图2，在本发明优选的实施例中，所述振子装置还包括固定于所述馈电板50的绝缘支架(611，621，622)，所述绝缘支架包括与所述馈电板50间隔平行设置的支撑台611、自所述支撑台611向所述馈电板50延伸并与所述馈电板50相接的第一支撑柱621以及自所述支撑台611向所述馈电板50延伸并与所述馈电板50相间隔的第二支撑柱622，所述第一金属板10设于所述支撑台611朝向所述馈电板50的表面上，所述馈电柱(41,42,43,44)设于所述第一支撑柱621的表面上，所述寄生柱(31,32,33,34)设于所述第二支撑柱622的表面上。从而在所述第一金属板10与所述馈电板50产生更好的支撑力，避免振子装置因外力作用而变形，提高了产品质量；所述馈电柱(41,42,43,44)与所述第一支撑柱621分开制造后再组装、所述寄生柱(31,32,33,34)与所述第二支撑柱622分开制造后再组装方便拆卸维修，降低了维修成本。

在本发明优选的实施例中，所述馈电柱(41,42,43,44)与所述第一支撑柱621一体成型，所述寄生柱(31,32,33,34)与所述第二支撑柱622一体成型，从而减少组装的成本。

在本发明优选的实施例中，所述第二金属板20通过塑料铆钉铆接至所述支撑台611，塑料铆钉避免对第二金属板20辐射信号的产生干扰，进一步提高了天线接收和发射信号的质量。

在本发明中，振子装置的高度和频段相关，频段越高则所述振子装置的高度越低，本发明的振子装置的高度为7.5㎜(该高度可以上下浮动5％)时，振子装置的工作频率覆盖3.4ghz至3.6ghz；而在该频段下常规的半波振子高度在20㎜(该高度可以上下浮动5％)，而常规微带振子高度在10㎜(该高度可以上下浮动5％)，从而可知在相同的工作频段本发明的振子装置的高度相对传统的振子更低，从而进一步有效的使采用本发明的振子装置的低剖面天线在有限空间与载体共形。可以理解的是，本发明的振子装置还可以发射和接收1.8ghz、2.5ghz、3.5ghz、4.8ghz等频段的信号。

在本发明优选的实施例中，所述寄生柱的数量为四个，其中每两个所述寄生柱对称分设于同一差分馈电端口(511,512)对应的两个所述馈电柱(41和43,42和44)的两端，四个所述馈电柱(41,42,43,44)与所述第一金属板10的连接点连接形成正方形，四个所述寄生柱(31,32,33,34)与所述第一金属板10的连接点连接形成正方形，两个所述正方形的四侧边平行。正方形的两个对角线垂直相交，从而实现了两个端口的极化方向的正交极化，使两个端口的极化方向之间呈现最佳的相对隔离度，进一步避免相互干扰，进一步提高了天线接收和发射信号的质量。

在本发明优选的实施例中，所述第一金属板10和/或所述第二金属板20上设有槽(211)。所述槽(211)的形状包括：圆形、正方形、长方形、三角形等，在此不作具体限定。可以理解的是，可以在第一金属板10上设至少一个槽(211)并且在第二金属板20不设槽(211)，或者在第二金属板20设上至少一个槽(211)并且在第一金属板10不设槽(211)，或者在第一金属板10设上至少一个槽(211)并且在第二金属板20上设至少一个槽(211)，槽(211)的位置不作限定只要不影响振子装置发射和接收信号即可。通过设置槽(211)提高振子装置的阻抗，进一步有利于振子装置的小型化，从而更有利于使低剖面天线在有限空间与载体共形。

在本发明优选的实施例中，所述振子装置数量为多个，所述低剖面天线包括多个按阵列排列的阵元，所述阵元包括多个按阵列排列的所述振子装置。比如，把振子装置按1×2、1×3、1×4的阵列排列成阵元，然后把阵元组成8t8r(8通道收发天线)、16t16r(16通道收发天线)，32t32r(32通道收发天线)、64t64r(64通道收发天线)等大规模的低剖面天线阵列。通过阵列的方式，方便生产和组装，也方便拆下维修，提高了生产效率，降低了维护成本。可以理解的是，振子装置还可以按其他阵列排列成阵元，阵元还可以按其他阵列排列成大规模的低剖面天线。

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。