一种层叠式多频天线的制作方法

1.本实用新型涉及多频天线技术领域，尤其涉及一种层叠式多频天线。


背景技术：

2.无线通信升级迭代过程中，终端设备必须保持最先进的技术，而无线通信模块包括了天线、射频前端模块、射频收发模块和基带信号处理器四部分，其中天线充当先行者，处于供求关系的最上端。天线通过一定的物理结构来辐射电磁波，其不能简单的由集中元件组成一个器件，尤其是在越低的频段，其波长愈长，其尺寸愈难缩小，如何使天线在严苛的几何尺寸下，高辐射效率传输电磁能量，是现代通信面临的首要问题。
3.天线需要为不同的通信标准服务，为实现多频或宽带，其天线数量会相应的增加，但这种简单粗暴的方法不利于通信系统的成本降低，且会造成更多的电磁干扰，为此天线必须朝小体积、大容量、多频段的方向发展。为提高系统的集成度，一方面可以采用多频微带天线来满足多种通信模式的需求，但多频微带天线一般采用缝隙耦合产生多模激励来实现多频段的要求，其最主要的缺点的就是带宽太窄，往往只有几十兆甚至几兆的带宽，不满足现代通信超宽频带的要求，且微带天线增益较低功率承受发阈值小。


技术实现要素：

4.为了解决上述问题，本实用新型提供了一种层叠式多频天线。
5.为达到上述目的，本实用新型采用了如下所述的技术方案：
6.一种层叠式多频天线，其包括反射板及在所述反射板上由下往上依次叠设的第一辐射单元、第二辐射单元和第三辐射单元，所述第一辐射单元、第二辐射单元和第三辐射单元为异频辐射单元且单元尺寸依次变小；其中，所述第一辐射单元为微带贴片单元。
7.作为本实用新型提供的所述的层叠式多频天线的一种优选实施方式，所述微带贴片单元包括上层贴片和下层贴片，所述下层贴片面积大于上层贴片面积，所述上层贴片和下层贴片在垂直方向有一定的间隔空气层。
8.作为本实用新型提供的所述的层叠式多频天线的一种优选实施方式，所述上层贴片包括介质板及形成在所述介质板的贴片层；所述下层贴片为金属板。
9.作为本实用新型提供的所述的层叠式多频天线的一种优选实施方式，所述介质板中部开设有通孔，所述第二辐射单元固定在所述金属板且穿过所述通孔。
10.作为本实用新型提供的所述的层叠式多频天线的一种优选实施方式，所述金属板侧边向上折起边，其与水平面形成一定的夹角。
11.作为本实用新型提供的所述的层叠式多频天线的一种优选实施方式，所述第一辐射单元还包括l形耦合馈电结构，所述第一辐射单元的一个极化对应耦合一对l形馈电部，同一极化上的一对l形馈电部的激励相位为反相。
12.作为本实用新型提供的所述的层叠式多频天线的一种优选实施方式，所述l形耦合馈电结构设置在所述第一辐射单元的金属板的下方，所述l形耦合馈电结构与所述金属
板之间设置有耦合馈电间距。
13.作为本实用新型提供的所述的层叠式多频天线的一种优选实施方式，所述第二辐射单元为镂空碗状压铸单元，包括两对半波偶极子，每个所述偶极子包含一对振子臂；所述第三辐射单元镶嵌在第二辐射单元内部，所述三辐射单元不与第二辐射单元在同一平面上。
14.作为本实用新型提供的所述的层叠式多频天线的一种优选实施方式，所述第二辐射单元的一对振子臂通过电缆同相并馈后从馈电出口输出。
15.作为本实用新型提供的所述的层叠式多频天线的一种优选实施方式，第一辐射单元、第二辐射单元及第三辐射单元的中心工作频率分别为f1、f2、f3，f1<f2<f3。
16.本实用新型具有以下有益效果：
17.本实用新型层叠式多频天线将三种工作于不同频率的辐射单元在垂直方向上的层叠，实现了多频天线在同一结构上的共存。同时将工作于最低频率的天线（第一辐射单元）采用微带贴片的形式作为多频天线共形的载体，其具有低剖面的特性可减少多频天线的体积，然后在载体上嵌套其余两种异频单元（第二辐射单元和第三辐射单元），从而实现了在有限空间的多频天线的目的，所述层叠式多频天线体积小、组装方便、性能稳定，除此之外，本实用新型还具有结构简单、带宽大、增益高等优点。
附图说明
18.图1为本实用新型层叠式多频天线的结构示意图；
19.图2为本实用新型层叠式多频天线中第一辐射单元的侧视图；
20.图3为本实用新型层叠式多频天线中金属板和l形耦合馈电结构的示意图；
21.图4为本实用新型层叠式多频天线中金属板和l形耦合馈电结构的仰视示意图；
22.图5为本实用新型层叠式多频天线中第二辐射单元和第三辐射单元的示意图；
23.图6为本实用新型层叠式多频天线中第二辐射单元的示意图。
具体实施方式
24.为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。
25.请参考图1
‑
6，一种层叠式多频天线，其包括反射板1、第一辐射单元2、第二辐射单元3及第三辐射单元4，所述第一辐射单元2、第二辐射单元3及第三辐射单元4在空间结构上沿垂直方向由下往上依次叠放在所述反射板1上且单元尺寸依次变小，最底层的为多频天线中工作频率最低的第一辐射单元2，最上层的为多频天线中工作频率最高的第三辐射单元4，即第一辐射单元2、第二辐射单元3及第三辐射单元4的中心工作频率分别为f1、f2、f3，f1<f2<f3。进一步地，所述第一辐射单元2为微带贴片单元，微带贴片具有剖面低、易与其它载体共形的优点，可作为层叠天线的最底层。通过底层共形结构的复用，实现了有限空间的多频化，使得多频天线体积更小、组装更方便、性能更稳定。
26.具体地，所述微带贴片单元为双层贴片空气微带结构，具体包括上层贴片和下层贴片，所述下层贴片面积大于上层贴片面积，所述上层贴片和下层贴片在垂直方向有一定的间隔空气层23。如此设计，所述间隔空气层23的厚度h1即为双层贴片的垂直距离，利用空气介电常数比其他介质稳定的作用，其不仅可以降低天线的等效介电常数，天线q值也会降低，还可拓宽第一辐射单元2的带宽。进一步地，所述下层贴片距离反射板1的垂直距离为h2，h1<h2，如此设计更有利于阻抗匹配。
27.进一步地，所述上层贴片包括介质板21及形成在所述介质板21的贴片层。其中，所述介质板21优选但不限定为双面敷铜微带介质板21。所述下层贴片为金属板22。具体实现时，所述介质板21上有周期性小圆孔211阵列，如此设计可作为一种频率选择表面，有利于减少对第二、第三辐射单元的干扰。所述介质板21中部开设有通孔212，所述第二辐射单元3穿过所述通孔212并固定在所述金属板22上。所述金属板22优选通过多个绝缘六角柱11固定在反射板1上，其中反射板1为带侧围框的金属框。
28.进一步地，所述金属板22优选但不限定为正方形结构，所述金属板22侧边向上折起边221，其与所述金属板22的水平面形成一定的夹角θ，如此设计有利于辐射单元物理尺寸的减少。
29.进一步地，所述第一辐射单元2还包括l形耦合馈电结构24，所述第一辐射单元2的一个极化对应耦合一对l形馈电部，同一极化上的一对l形馈电部的激励相位为反相。所述第一辐射单元2有正交的两个极化，共包含两对l形耦合馈电结构24。以第一辐射单元2的一个极化为例，该极化上包含一对l形馈电部241、242，l形馈电部241、242关于金属板22中心对称，对第一辐射单元2馈电时，两个l形馈电部为反相，即两者激励相位相差180
°
，这样的激励有助于提升极化隔离度和交叉极化鉴别率。
30.所述l形耦合馈电结构24设置在所述第一辐射单元2的金属板22的下方，具体实现时，所述l形耦合馈电结构24位于所述金属板22的正下方，自上而下俯视，两对l形耦合馈电结构24的四个所述l形馈电部正好处于所述金属板22的对角线上。进一步地，所述l形耦合馈电结构24与所述金属板22之间有一定的缝隙作为耦合馈电间距。
31.所述第二辐射单元3为镂空碗状压铸单元，具体为四面镂空碗状结构，优选通过铝合金压铸而成。所述第二辐射单元3包括两对半波偶极子31，每个所述半波偶极子31包含一对振子臂311，所述振子臂311呈勾状结构，所述第二辐射单元3底部设有4个扇形臂体32，4个臂体32组成所述第二辐射单元3的腔体。
32.所述第三辐射单元4镶嵌在第二辐射单元3内部，具体地，所述第二辐射单元3的底部中心有一圆柱凸台33，所述第三辐射单元4可固定于此凸台33上。所述第三辐射单元4为铝合金压铸单元，其每个极化包含一对偶极子，整体置于第二辐射单元3内部，所述三辐射单元不与第二辐射单元3在同一平面上，一种实施方式是所述第三辐射单元4的顶部不超过所述第二辐射单元3的顶部，如此设计可以避免两者之间的高次模谐振干扰。此时，所述第一辐射单元2等效于所述第二辐射单元3的反射板，所述第二辐射单元3的内部等效于所述第三辐射单元4的反射板，此种结构有利于第三辐射单元4波束的收敛。
33.所述第二辐射单元3通过两根50
‑
2的同轴电缆34并馈，然后从馈电出口35输出，如此设计，可以直接在外部把辐射单元焊接好，再组装在层叠结构上，而如果按传统的背馈方式，需要在组装好的层叠结构上对所述第二辐射单元3进行焊接，比较难以操作。进一步地，
所述第三辐射单元4是通过同轴电缆直馈，当三种辐射单元分别馈电后可通过合路器进行信号的合路，以便减少输出连接器。
34.本实用新型具有以下有益效果：
35.本实用新型层叠式多频天线将三种工作于不同频率的辐射单元在垂直方向上的层叠，实现了多频天线在同一结构上的共存。同时将工作于最低频率的天线（第一辐射单元2）采用微带贴片的形式作为多频天线共形的载体，其具有低剖面的特性可减少多频天线的体积，然后在载体上嵌套其余两种异频单元（第二辐射单元3和第三辐射单元4），从而实现了在有限空间的多频天线的目的，所述层叠式多频天线体积小、组装方便、性能稳定，除此之外，本实用新型还具有结构简单、带宽大、增益高等优点。
36.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
37.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
38.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
39.显然，以上所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例，附图中给出了本技术的较佳实施例，但并不限制本技术的专利范围。本技术可以以许多不同的形式来实现，相反地，提供这些实施例的目的是使对本技术的公开内容的理解更加透彻全面。尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，对于本领域的技术人员而言，其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本技术说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本技术专利保护范围之内。