多频天线及其辐射结构的制作方法

本实用新型涉及通信技术领域，具体涉及一种多频天线及其辐射结构。

背景技术：

无线通信技术的快速发展，多频天线成为发展的趋势。为了满足各个运营商或多个运营商的使用需要，需要将多个频段集成至一个天线上。为了满足多频天线小型化、高性能的需求，通常多频天线中的低频辐射单元包括设置为四对辐射体和两个馈电片，每对所述辐射体包括两个辐射臂，每个辐射体内的两个辐射臂相互垂直，相邻两个辐射体的两个相邻辐射臂平行设置；两个所述馈电片对应为四对辐射体馈电。为降低对多频天线高频段指标的影响，低频辐射单元的四组辐射体为线状结构，导致低频辐射单元的辐射臂呈开放的结构，有效口径小，辐射效率低。

技术实现要素：

基于此，提出了一种多频天线及其辐射结构，所述辐射结构能够提升低频辐射单元的辐射口径，辐射效率高；如此，采用所述辐射结构的多频天线的辐射指标优良。

其技术方案如下：

一方面，提供了一种辐射结构，包括：低频辐射单元，所述低频辐射单元包括四组第一辐射体，每组所述第一辐射体包括两个呈夹角设置的辐射臂；高频辐射单元，所述高频辐射单元为四个，四个所述高频辐射单元一一对应的设置于一组所述第一辐射体的两个辐射臂之间；及辅助耦合元件，所述辅助耦合元件为四个，四个所述辅助耦合元件一一对应的设置于四个所述高频辐射单元的上方，且所述辅助耦合元件与对应设置的所述辐射臂电磁耦合相关。

上述实施例的辐射结构，低频辐射单元的每组第一辐射体包括两个呈夹角设置的辐射臂。将四个高频辐射单元一一对应的设置在每组的第一辐射体的两个辐射臂之间，即每组第一辐射体的两个呈夹角设置的辐射臂之间对应设有一个高频辐射单元。在每个高频辐射单元的上方设置一个辅助耦合元件，使得辅助耦合元件与对应的两个辐射臂电磁耦合相关。利用辅助耦合元件与一组第一辐射体的两个辐射臂的电磁耦合相关，能够实现低频辐射单元的辐射臂的开放结构设计以抑制低频辐射单元对高频辐射单元的性能造成影响；并且，能够提升低频辐射单元的辐射口径、设计带宽，也能实现增益、波束收敛性的改善，辐射效率高。同时，辅助耦合元件对高频辐射单元具有一定引向寄生的作用，能够提升高频辐射单元的辐射指标和改善带宽设计。

下面进一步对技术方案进行说明：

在其中一个实施例中，所述辅助耦合元件设置为设有第一通孔的方形闭合结构，所述方形闭合结构的边长大于0.5λ1且小于0.8λ1，其中，λ1为所述高频辐射单元的工作频段中心频点对应的波长。

在其中一个实施例中，所述辅助耦合元件设置为圆环结构，所述圆环结构的外径大于0.5λ1，小于0.8λ1，其中，λ1为所述高频辐射单元的工作频段中心频点对应的波长。

在其中一个实施例中，辐射结构还包括非金属的介质基板，所述介质基板设有与所述高频辐射单元对应设置的第二通孔，所述辅助耦合元件设置于所述介质基板上。

在其中一个实施例中，辐射结构还包括用于支撑所述辅助耦合元件的支撑件，所述支撑件采用绝缘材质。

在其中一个实施例中，所述支撑件包括伸缩柱，所述伸缩柱的一端固设于反射板上，所述伸缩柱的另一端与所述辅助耦合元件连接。

在其中一个实施例中，所述辅助耦合元件与反射板的距离大于0.5λ1且小于0.75λ1，其中，λ1为所述高频辐射单元的工作频段中心频点对应的波长。

在其中一个实施例中，辐射结构还包括寄生加载件，所述寄生加载件与所述高频辐射单元的第二辐射体连接，且所述寄生加载件与所述第二辐射体的距离为0.125λ1～0.25λ1，其中，λ1为所述高频辐射单元的工作频段中心频点对应的波长。

另一方面，提供了一种多频天线，包括反射板及所述的辐射结构，所述低频辐射单元、所述高频辐射单元均与所述反射板连接。

上述实施例的多频天线，低频辐射单元的每组第一辐射体包括两个呈夹角设置的辐射臂。将四个高频辐射单元一一对应的设置在每组的第一辐射体的两个辐射臂之间，即每组第一辐射体的两个呈夹角设置的辐射臂之间对应设有一个高频辐射单元。在每个高频辐射单元的上方设置一个辅助耦合元件，使得辅助耦合元件与对应的两个辐射臂电磁耦合相关。利用辅助耦合元件与一组第一辐射体的两个辐射臂的电磁耦合相关，能够实现低频辐射单元的开放结构设计以抑制低频辐射单元对高频辐射单元的性能造成影响；并且，能够提升低频辐射单元的辐射口径、设计带宽，也能实现增益、波束收敛性的改善，辐射效率高。同时，低频辐射单元的辐射臂在反射板上的投影面积可以最大化减小，也能使得多频天线结构紧凑，减小多频天线的尺寸。

在其中一个实施例中，所述辐射结构至少为两个，且所述低频辐射单元、所述高频辐射单元及所述辅助耦合元件均呈阵列设置。

在其中一个实施例中，相邻的两个所述低频辐射单元之间的距离为相邻的两个所述高频辐射单元之间的间距的两倍。

附图说明

图1为一个实施例的多频天线的结构示意图；

图2为图1的多频天线的俯视图；

图3为图1的多频天线的高频辐射单元与辅助耦合元件的配合图；

图4为图1的多频天线的低频辐射单元的结构示意图；

图5为另一个实施例的多频天线的俯视图；

图6为图5的多频天线的高频辐射单元与辅助耦合元件的配合图；

图7为再一个实施例的多频天线的俯视图；

图8为图7的多频天线的高频辐射单元与辅助耦合元件的配合图。

附图标记说明：

10、多频天线，100、低频辐射单元，110、第一辐射体，111、辐射臂，120、第一巴伦座，200、高频辐射单元，210、第二辐射体，220、第二巴伦座，230、寄生加载件，300、辅助耦合元件，310、耦合块，311、第一通孔，320、耦合圆环，330、耦合基板，331、第二通孔，400、支撑件，500、反射板。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本实用新型进行进一步的详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本实用新型，并不限定本实用新型的保护范围。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”、“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当元件被称为“固设于”另一个元件，或与另一个元件“固定连接”，它们之间可以是可拆卸固定方式也可以是不可拆卸的固定方式。当一个元件被认为是“连接”、“转动连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“上”、“下”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于约束本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本实用新型中所述“第一”、“第二”、“第三”等类似用语不代表具体的数量及顺序，仅仅是用于名称的区分。

还应当理解的是，在解释元件时，尽管没有明确描述，但元件解释为包括误差范围，该误差范围应当由本领域技术人员所确定的特定值可接受的偏差范围内。例如，“大约”、“近似”或“基本上”可以意味着一个或多个标准偏差内，在此不作限定。

如图1至图4所示，在一个实施例中，提供了一种辐射结构，包括低频辐射单元100、高频辐射单元200及辅助耦合元件300。其中，低频辐射单元100包括四组第一辐射体110，每组第一辐射体110包括两个呈夹角设置的辐射臂111；高频辐射单元200为四个，四个高频辐射单元200一一对应的设置于一组第一辐射体110的两个辐射臂111之间；辅助耦合元件300为四个，四个辅助耦合元件300一一对应的设置于四个高频辐射单元200的上方，且辅助耦合元件300与对应设置的辐射臂111电磁耦合相关。

上述实施例的辐射结构，低频辐射单元100的四组第一辐射体110通过第一巴伦座120设置于反射板500上，并利用第一馈电组件(未图示)对四组第一辐射体110进行馈电。其中，每组第一辐射体110包括两个呈夹角设置的辐射臂111。将四个高频辐射单元200一一对应的设置在每组的第一辐射体110的两个辐射臂111之间，即每组第一辐射体110的两个呈夹角设置的辐射臂111之间对应设有一个高频辐射单元200。在每个高频辐射单元200的上方设置一个辅助耦合元件300，使得辅助耦合元件300与对应的两个辐射臂111电磁耦合相关。利用辅助耦合元件300与一组第一辐射体110的两个辐射臂111的电磁耦合相关，能够实现低频辐射单元100的辐射臂111的开放结构设计以抑制低频辐射单元100对高频辐射单元200的性能造成影响；并且，能够提升低频辐射单元100的辐射口径、设计带宽，也能实现增益、波束收敛性的改善，辐射效率高。同时，辅助耦合元件300对高频辐射单元200具有一定引向寄生的作用，能够提升高频辐射单元200的辐射指标和改善带宽设计。

需要进行说明的是，可以通过铆接或卡接等方式将第一巴伦座120固设于反射板500上。高频辐射单元200可以是现有的结构，例如，高频辐射单元200包括两组极化正交的第二辐射体210，利用第二巴伦座220对第二辐射体210进行支撑并采用铆接或卡接的形式固设于反射板500上，通过第二馈电组件(未图示)对第二辐射体210进行馈电。辅助耦合元件300与对应设置的辐射臂111电磁耦合相关，是指一组第一辐射体110的两个辐射臂111围设的区域内对应设有一个辅助耦合元件300，且辅助耦合元件300与对应的两个辐射臂111电磁耦合相关。每组第一辐射体110中的两个辐射臂111优选为近似垂直或近似平行设置，且优选为相邻的两组第一辐射体110中，相邻的两个辐射臂111平行或近似平行设置，使得低频辐射单元100的辐射臂111呈“十”字型，使得低频辐射单元100的辐射臂111的开放结构设计更加合理，从而能够更好的抑制低频辐射单元100对高频辐射单元200的性能造成影响。其中，近似垂直和近似平行是考虑到加工误差和装配误差的影响，在误差允许范围内都可认为是垂直或平行设置，例如，当两个辐射臂111之间的夹角为89°～91°时均可认为两个辐射臂111垂直设置，当两个辐射臂111之间的夹角为0°～1°时均可认为两个辐射臂111平行设置。辅助耦合元件300可以采用金属材质，通过钣金冲压成型，加工方便。

辅助耦合元件300的轮廓形状可以根据实际使用需要进行灵活的选择，只需满足能够与对应的辐射臂111电磁耦合相关，并且不会对高频辐射单元200的辐射性能造成影响即可。

如图2及图3所示，在一个实施例中，辅助耦合元件300设置为设有第一通孔311的方形闭合结构310。方形闭合结构310的边长大于0.5λ1且小于0.8λ1，其中，λ1为高频辐射单元200的工作频段中心频点对应的波长。如此，可以利用宽度小于10mm的金属带状件围合而成带有第一通孔311的方形闭合结构310，不会对下方的高频辐射单元200的辐射性能造成影响。且方形闭合结构310的边长与高频辐射单元200的工作频段中心频点对应的波长存在比例关系，也保证低频辐射单元100能够实现宽频设计；同时也不会增大高频辐射单元200组成的阵列与低频辐射单元100组成的阵列之间的间距，减小天线尺寸。方形闭合结构310可以是正方形、矩形或五边形等，方形闭合结构310的各个边的长度均大于0.5λ1且小于0.8λ1。金属带状件可以是现有的带状线、带状条等元件。

如图5及图6所示，在一个实施例中，辅助耦合元件300设置为圆环结构320，圆环结构320的外径(如图6的d所示)大于0.5λ1，小于0.8λ1，其中，λ1为高频辐射单元200的工作频段中心频点对应的波长。如此，圆环结构320便于加工，可以通过钣金件冲压成型。且圆环结构320的外径与高频辐射单元200的工作频段中心频点对应的波长存在比例关系，保证圆环结构320不会影响高频辐射单元200的辐射性能，保证低频辐射单元100能够实现宽频设计；同时也不会增大高频辐射单元200组成的阵列与低频辐射单元100组成的阵列之间的间距，减小天线尺寸。圆环结构320也可以利用宽度小于10mm的金属带状件围合而成。

如图7及图8所示，在一个实施例中，辐射结构还包括采用非金属材质的介质基板330，介质基板330设有与高频辐射单元200对应设置的第二通孔331，辅助耦合元件300设置于介质基板330上。如此，第二通孔331使得介质基板330不会对高频辐射单元200的辐射性能造成影响。方向闭合结构310或圆环结构320均可以环绕第二通孔331的周向设置，也能够保证辅助耦合元件300与对应的辐射臂111实现良好的电磁耦合相关，保证低频辐射单元100能够实现宽频带设计。其中，介质基板330可以是pcb(printedcircuitboard，印制电路板)板。

第一通孔311和第二通孔331的尺寸及圆环结构320的尺寸可以根据高频辐射单元200的第二辐射体210的尺寸进行灵活的调整，只需满足不会对高频辐射单元200的辐射性能造成影响即可。

如图1图3、图6及图8所示，在上述任一实施例的基础上，辐射结构还包括用于支撑辅助耦合元件300的支撑件400，支撑件400采用绝缘材质。如此，采用铆接或卡接等方式将支撑件400固设于反射板500上，从而将辅助耦合元件300稳定的固设于反射板500上并使得辅助耦合元件300与反射板500间隔设置，支撑稳定，连接可靠。支撑件400可以采用塑料等绝缘材质。

支撑件400可以设置为柱状、条状等形状，只需能够对辅助耦合元件300进行支撑即可。

在一个实施例中，支撑件400包括伸缩柱(未图示)，伸缩柱的一端采用铆接或卡接等方式固设于反射板500上，伸缩柱的另一端与辅助耦合元件300采用卡接等方式进行连接。如此，能够根据实际使用需要灵活的调节辅助耦合元件300与反射板500之间的间距，能够适应不同高度的高频辐射单元200和低频辐射单元100的使用需要，保证能够实现低频辐射单元100的宽频带设计，也不会对高频辐射单元200的辐射性能造成影响。

在上述任一实施例的基础上，辅助耦合元件300与反射板500的距离(如图1的h所示)大于0.5λ1且小于0.75λ1，其中，λ1为高频辐射单元200的工作频段中心频点对应的波长。如此，保证辅助耦合元件300能够与低频辐射单元100的辐射臂111实现电磁耦合相关，从而能够保证低频辐射单元100的宽频带设计，也使得低频辐射单元100不会对高频辐射单元200的辐射性能造成影响。

如图2、图3、图5至图8所示，在上述任一实施例的基础上，辐射结构还包括寄生加载件230。寄生加载件230通过铆接或卡接等方式与高频辐射单元200的第二辐射体210连接。如此，利用寄生加载件230能够进一步提升高频辐射单元200的辐射性能，提升高频辐射单元200的带宽。寄生加载件230与第二辐射体210的距离为0.125λ1～0.25λ1，其中，λ1为高频辐射单元200的工作频段中心频点对应的波长。如此，使得寄生加载件230与辅助耦合元件300之间不会相互造成影响，保证工作的可靠性。

如图1至图3所示，在一个实施例中，还提供了一种多频天线10，包括反射板500及上述任一实施例的辐射结构，低频辐射单元100、高频辐射单元200及辅助耦合元件300均与反射板500连接。

上述实施例的多频天线10，低频辐射单元100的每组第一辐射体110包括两个呈夹角设置的辐射臂111。将四个高频辐射单元200一一对应的设置在每组的第一辐射体110的两个辐射臂111之间，即每组第一辐射体110的两个呈夹角设置的辐射臂111之间对应设有一个高频辐射单元200。在每个高频辐射单元200的上方设置一个辅助耦合元件300，使得辅助耦合元件300与对应的两个辐射臂111电磁耦合相关。利用辅助耦合元件300与一组第一辐射体110的两个辐射臂111的电磁耦合相关，能够实现低频辐射单元100的辐射臂111的开放结构设计以抑制低频辐射单元100对高频辐射单元200的性能造成影响；并且，能够提升低频辐射单元100的辐射口径、设计带宽，也能实现增益、波束收敛性的改善，辐射效率高。同时，低频辐射单元100的辐射臂111在反射板500上的投影面积可以最大化减小，也能使得多频天线10结构紧凑，减小多频天线10的尺寸。

在一个实施例中，辐射结构至少为两个，且低频辐射单元100、高频辐射单元200及辅助耦合元件300均呈阵列设置。如此，使得天线上的低频辐射单元100与低频辐射单元100之间呈阵列设置，高频辐射单元200与高频辐射单元200之间呈阵列设置，辅助耦合元件300与辅助耦合元件300之间也呈阵列设置，使得高频辐射单元200与低频辐射单元100之间互不影响，保证多频天线10的辐射性能；也使得多频天线10的内部结构紧凑，减小多频天线10尺寸。

进一步地，相邻的两个低频辐射单元100之间的距离为相邻的两个高频辐射单元200之间的间距的两倍。如此，能够最大化缩小高频辐射单元200组成的阵列与低频辐射单元100组成的阵列之间的间距，使得多频天线10内部的结构更加紧凑，缩小多频天线10尺寸。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的约束。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。