一种定向天线结构[实用新型专利]

(12)实用新型专利

(10)授权公告号 CN 206947542 U(45)授权公告日 2018.01.30

(21)申请号 201720828375.6(22)申请日 2017.07.10

(73)专利权人 佛山市波谱达通信科技有限公司

地址 528200 广东省佛山市南海区狮山镇

桃园东路88号慧泉科技园1栋3楼(72)发明人 苏小兵　熊峰　杨国政　范伟航　(74)专利代理机构 佛山市海融科创知识产权代

理事务所(普通合伙) 44377

代理人 陈志超　李勇(51)Int.Cl.

H01Q 19/10(2006.01)H01Q 15/18(2006.01)H01Q 3/28(2006.01)

(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利

(54)实用新型名称

一种定向天线结构(57)摘要

本实用新型公开了一种定向天线结构，包括辐射振子、反射板、天线罩和馈电网络，所述辐射振子和所述反射板均设置在所述天线罩内部，并且所述辐射振子置于所述反射板的反射面上，所述辐射振子与所述馈电网络连接，其中，所述反射板四侧均设置有对天线信号进行反射的反射侧板，所述反射侧板与反射板配合形成反射腔体。本实用新型通过将传统的平面状的反射板设置成反射腔体，提高了通信天线的波束宽度收敛性；同时通过设置引向片，实现了收窄天线的3dB波束宽度，使天线的体积小型化，降低成本。

权利要求书1页 说明书5页 附图4页

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权　利　要　求　书

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1.一种定向天线结构，包括辐射振子、反射板、天线罩和馈电网络，所述辐射振子和所述反射板均设置在所述天线罩内部，并且所述辐射振子置于所述反射板的反射面上，所述辐射振子与所述馈电网络连接，其特征在于，所述反射板四侧均设置有对天线信号进行反射的反射侧板，所述反射侧板与反射板配合形成反射腔体。

2.根据权利要求1所述的定向天线结构，其特征在于，所述各反射侧板之间、各反射侧板与反射板之间均无缝连接，使所述反射腔体内表面形成连续的反射面。

3.根据权利要求1所述的定向天线结构，其特征在于，所述定向天线结构的任意一个或多个反射侧板的上设置至少一个凹槽。

4.根据权利要求3所述的定向天线结构，其特征在于，所述凹槽的长度在被反射信号的最小波长的一半至最大波长的一半的范围内。

5.根据权利要求1所述的定向天线结构，其特征在于，所述定向天线结构的任意一个或多个反射侧板的上设置至少一个窗口。

6.根据权利要求5所述的定向天线结构，其特征在于，所述窗口的长度在被反射信号的最小波长的一半至最大波长的一半的范围内。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的定向天线结构，其特征在于，所述定向天线结构还包括至少一个对反射信号进行引向并收窄反射信号波束宽度的引向片，所述引向片设置在所述反射腔体所对应的反射空间中；所述引向片并不接触所述辐射振子。

8.根据权利要求7所述的定向天线结构，其特征在于，所述引向片长度在被反射信号的最小波长的一半至最大波长的一半的范围内。

9.根据权利要求7所述的定向天线结构，其特征在于，还包括支撑件，所述支撑件设置在所述天线罩内，所述支撑件一端与所述天线罩或所述反射腔体连接，另一端与所述引向片固定连接，使所述引向片悬置于所述反射腔体所对应的反射空间中；所述支撑件为绝缘支撑件。

10.根据权利要求7所述的定向天线结构，其特征在于，所述引向片包括一导电长片，所述导电长片长度在被反射信号的最小波长的一半至最大波长的一半的范围内。

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技术领域

[0001]本实用新型涉及通信领域，尤其涉及的是一种定向天线结构。

背景技术

[0002]传统的通信天线（包括定向天线）一般由辐射振子、反射板、天线罩、馈电网络四部分组成。辐射振子和反射板均设置在天线罩内部，并且辐射振子置于反射板的反射面上，辐射振子与馈电网络连接。馈电网络将信号发送给辐射振子，辐射振子向外辐射信号，并由反射板反射后向外发送。[0003]实际应用中，移动通信天线针对不同的使用场景，移动通信运营商建站时对天线的覆盖范围（即3dB波束宽度）、前后比有相应的要求，因此天线的3dB波束宽度收敛性，及前后比对移动通信基站高效使用具有重要意义。[0004]所谓波束宽度收敛，是指在辐射频率范围内的各个频点所对应的波束宽度基本相同，例如收敛后的波束宽度为A，那么在辐射频率范围内的各个频点所对应的波束宽度应该在A±5°范围内。

[0005]传统的通信天线的反射板一般为平面状的反射板，采用这种平面状反射板的通信天线的波束宽度收敛性较差。[0006]因此，现有技术还有待于改进和发展。实用新型内容

[0007]本实用新型的目的在于提供一种定向天线结构，旨在解决传统的采用平面状反射板的通信天线的波束宽度收敛性较差的技术问题。[0008]本实用新型的技术方案如下：一种定向天线结构，包括辐射振子、反射板、天线罩和馈电网络，所述辐射振子和所述反射板均设置在所述天线罩内部，并且所述辐射振子置于所述反射板的反射面上，所述辐射振子与所述馈电网络连接，其中，所述反射板四侧均设置有对天线信号进行反射的反射侧板，所述反射侧板与反射板配合形成反射腔体。[0009]所述的定向天线结构，其中，所述各反射侧板之间、各反射侧板与反射板之间均无缝连接，使所述反射腔体内表面形成连续的反射面。[0010]所述的定向天线结构，其中，所述定向天线结构的任意一个或多个反射侧板的上设置至少一个凹槽。

[0011]所述的定向天线结构，其中，所述凹槽的长度在被反射信号的最小波长的一半至最大波长的一半的范围内。

[0012]所述的定向天线结构，其中，所述定向天线结构的任意一个或多个反射侧板的上设置至少一个窗口。

[0013]所述的定向天线结构，其中，所述窗口的长度在被反射信号的最小波长的一半至最大波长的一半的范围内。

[0014]所述的定向天线结构，其中，所述定向天线结构还包括至少一个对反射信号进行

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引向并收窄反射信号波束宽度的引向片，所述引向片设置在所述反射腔体所对应的反射空间中；所述引向片并不接触所述辐射振子。[0015]所述的定向天线结构，其中，所述引向片长度在被反射信号的最小波长的一半至最大波长的一半的范围内。

[0016]所述的定向天线结构，其中，还包括支撑件，所述支撑件设置在所述天线罩内，所述支撑件一端与所述天线罩或所述反射腔体连接，另一端与所述引向片固定连接，使所述引向片悬置于所述反射腔体所对应的反射空间中；所述支撑件为绝缘支撑件。[0017]所述的定向天线结构，其中，所述引向片包括一导电长片，所述导电长片长度在被反射信号的最小波长的一半至最大波长的一半的范围内。[0018]本实用新型的有益效果：本实用新型通过将传统的平面状的反射板设置成反射腔体，提高了通信天线的波束宽度收敛性；同时通过设置引向片，实现了收窄天线的3dB波束宽度，使天线的体积小型化，降低成本。附图说明

[0019]图1是本实用新型实施例1的定向天线的结构简图。[0020]图2是本实用新型实施例1中反射腔体的结构简图。[0021]图3是实施例2带有凹槽的反射腔体的结构简图。[0022]图4是实施例3带有窗口的反射腔体的结构简图。[0023]图5是实施例4带有引向片的定向天线的结构简图。[0024]图6是实施例4带有引向片的反射腔体的结构简图。[0025]图7是“7”字形引向片的结构简图。

具体实施方式

[0026]为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本实用新型进一步详细说明。[0027]实施例1

[0028]本实施例公开了一种定向天线结构，参见图1，包括辐射振子100、反射板200、天线罩300和馈电网络（图中没有画出），辐射振子100和反射板200均设置在天线罩300内部，并且辐射振子100置于反射板200的反射面上，辐射振子100与馈电网络连接，馈电网络将信号发送给辐射振子，辐射振子向外辐射信号，并由反射板反射后向外发送。为了提高天线波束的一致性（收敛性），即使在辐射频率范围内的各个频点所对应的波束宽度基本相同，本实施例的反射板200四侧均设置有对天线信号进行反射的反射侧板400，各反射侧板400与反射板200配合形成反射腔体。从图1中可以看出，反射侧板400与反射板200并非设置在同一平面上，通过合理设置反射侧板400，在有限的空间中极大的增大了天线信号的反射面积，同时将传统的单纯的平面反射变成了三维凹面反射，实现了提高天线波束的收敛性，使得在使用频段内天线的3dB波束宽度收敛在很小的范围内（同时针对水平波束宽度和垂直波束宽度，具有非常好的收敛效果），从而提高天线的辐射效率。[0029]实际应用中，反射侧板400可以垂直于反射板200，当然也可以倾斜设置，使反射侧板400与反射板200形成一个钝角。

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实际应用中，反射侧板400可以采用与反射板200相同的材质制作，或者采用已知

的其他具有反射天线信号的材质制作，例如铝板等金属板材，或者表面导电的复合材料板材。

[0031]实际应用中，参见图2，制作反射腔体时，可以采用一块面积较大的铝板，通过合理的裁剪后，将铝板的四个侧边翻折起来，使铝板的底面作为反射板，四个翻折起来的侧面作为反射侧板，形成反射腔体。通过利用螺丝固定等已知的固定方式，将整个反射腔体固定在天线罩300内部即可。[0032]当然，反射板200和反射侧板400也可以分开设置，例如分别采用5个铝板作为反射板和四个反射侧板，反射板固定安装在天线罩300底部，四个反射侧板分别固定安装在天线罩300的四个内侧面上，形成反射腔体。[0033]实际应用中，根据天线的设计要求以及辐射振子（组）的设计特性（包括辐射振子的数量以及各辐射振子的位置），可以对各反射侧板之间、各反射侧板与反射板之间进行无缝连接，使反射腔体内表面形成连续的反射面。无缝连接的方式可以采用多种，例如焊接，又或者直接采用一块铝板一体成型出反射腔体。[0034]实施例2

[0035]本实施例公开的定向天线结构基本与实施例1相同，不同的是，参见图3，定向天线结构的四个反射侧板上均设置有多个凹槽410。本实施例的这种带有凹槽的反射侧板结构，特别适用于具有多个辐射振子的天线，对具有多个辐射振子的天线的波束的收敛性具有较为明显的提高作用。[0036]当然，实际应用中，可以在定向天线结构的任意一个或多个反射侧板的上设置至少一个凹槽，并且凹槽的形状、数量、位置、宽度和深度均需要根据天线产品的设计要求和辐射振子（组）的设计特性（包括辐射振子的数量以及各辐射振子的位置）进行具体选择。[0037]为了进一步加强反射腔体对具有多个辐射振子的天线的波束收敛性的提高作用，优选的，凹槽410的长度在被反射信号的最小波长的一半至最大波长的一半的范围内（在该范围内效果最佳）。例如被反射信号的全频段为800-2700MHz，根据电磁波频率和波长的计算公式：V=λf（其中V为光速，λ为波长，f为频率），可以得到全频段为800-2700MHz反射信号所对应的波长范围为111.1-375mm，其最小波长的一半至最大波长的一半的范围为：55.6-187.5mm，即凹槽410的长度在55.6-187.5mm之间，根据天线产品的设计要求和辐射振子（组）的设计特性（包括辐射振子的数量以及各辐射振子的位置）进行具体选择。[0038]实施例3

[0039]本实施例公开的定向天线结构基本与实施例1相同，不同的是，参见图4，定向天线结构的四个反射侧板上均设置有多个窗口420。本实施例的这种带有窗口的反射侧板结构，特别适用于具有多个辐射振子的天线，对具有多个辐射振子的天线的波束的收敛性具有较为明显的提高作用。[0040]当然，实际应用中，可以在定向天线结构的任意一个或多个反射侧板的上设置至少一个窗口，并且窗口的形状、数量、位置、宽度和深度均需要根据天线产品的设计要求和辐射振子（组）的设计特性（包括辐射振子的数量以及各辐射振子的位置）进行具体选择。[0041]为了进一步加强反射腔体对具有多个辐射振子的天线的波束收敛性的提高作用，优选的，窗口420的长度在被反射信号的最小波长的一半至最大波长的一半的范围内（在该

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范围内效果最佳）。例如被反射信号的全频段为800-2700MHz，其最小波长的一半至最大波长的一半的范围为：55.6-187.5mm，即窗口420的长度在55.6-187.5mm之间，根据天线产品的设计要求和辐射振子（组）的设计特性（包括辐射振子的数量以及各辐射振子的位置）进行具体选择。

[0042]实际应用中，本实施例的带窗口的反射侧板结构可以与实施例2的带凹槽的反射侧板结构进行组合使用。例如在同一天线中，四个反射侧板分别选取带窗口的反射侧板结构和带凹槽的反射侧板结构进行搭配使用；或者在同一个反射侧板中，合理的进行设置凹槽410和窗口420。[0043]实施例4

[0044]实际应用中，天线是一种能量集中的装置，在某个方向辐射的增强意味着其他方向辐射的减弱，通常可以通过水平波束宽度的缩减来增强某个方向的辐射强度以提高天线增益。在天线增益一定的情况下，天线的水平波束宽度与垂直波束宽度成反比，其关系可以表示为：

[0045]Ga≈10*lg[32400/(a*b)]。[0046]其中Ga为天线增益：某一方向上的天线增益是指该方向上的功率通量密度和理想点源或半波振子在最大辐射方向上的功率通量密度之比；[0047]a为水平波束宽度：在水平方向上，在最大辐射方向2侧，辐射功率下降3dB的两个方向的夹角；[0048]b为垂直波束宽度：在垂直方向上，在最大辐射方向2侧，辐射功率下降3dB的2个方向的夹角。

[0049]传统的天线在收窄波束宽度时，是通过拉开各辐射振子之间的距离实现的，而天线产品具有一定的尺寸要求，例如中国移动LTE及WLAN系统天线设备规范，对高楼天线的尺寸要求：

[0050]

长（单位m）宽（单位m）≤0.55≤0.55≤0.43≤0.43≤0.36≤0.36

[0051]如果在尺寸一定的前提下，难以通过拉开各辐射振子之间的距离实现收窄波束宽度，即传统的方式难以在小天线的尺寸要求下满足大天线的波束宽度收窄要求。[0052]为了不影响天线尺寸而实现对天线的波束宽度进行收窄，本实施例对上述实施例1-3进行了优化，在实施例1-3的结构中增加了至少一个对反射信号进行引向并收窄反射信号波束宽度的引向片，该引向片设置在反射腔体所对应的反射空间中，并且引向片并不接触所述辐射振子。

[0053]为了使本实施例更加清楚，引用实施例1的方案进行优化说明。[0054]参见图5和图6，在实施例1的方案上，增加了对反射信号进行引向并收窄反射信号波束宽度的引向片500，该引向片500通过支撑件600悬置于反射腔体的反射面所对应的空间中（包括反射腔体的内部空间及其沿反射方向向外延伸的空间）。[0055]图5和图6的方案中，设置有两个垂直设置的辐射振子100，两个引向片500分别对

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类型大天线中天线小天线

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应两个辐射振子100，引向片500平行于辐射振子100设置（即引向片500同为垂直设置），这种设置方式，可以有效的对两个辐射振子100所发出的波束的水平波束宽度进行收窄，从而实现了在不影响天线尺寸的前提下，对天线的波束宽度进行收窄，提高了天线的增益。[0056]实际应用中，引向片垂直设置，对天线的水平波束宽度的收窄效果最好；引向片水平设置，对天线的垂直波束宽度的收窄效果最好。引向片的设置方向，具体需要根据天线的设计要求和辐射振子（组）的设计特性（包括辐射振子的数量以及各辐射振子的位置和设置方向）进行具体选择。[0057]具体的，引向片可以采用金属或者其他导电材质制作，其形状可以为圆弧形、条形、异边形、扁平片状或者柱状等其他可以实现对波束宽度进行收窄的形状，例如可以选择如图5和图6所示的长导电片结构的引向片或者如图7所示的“7”字形引向片。同时，引向片的位置优选设置在与反射腔体的反射面所对应的空间中，例如如图5和图6所示，两个引向片500悬置在反射腔体的反射面所对应的空间中，置于两个辐射振子100之间的空间中。引向片的形状、位置和数量需要根据天线的设计要求和辐射振子（组）的设计特性（包括辐射振子的数量以及各辐射振子的位置和设置方向）进行具体选择，只要是在反射腔体的反射面所对应的空间中设置引向片对天线的波束进行收窄的，均属于本实用新型的 保护范围。[0058]优选的，为了进一步提高引向片对波束宽度的收窄作用，引向片长度在被反射信号的最小波长的一半至最大波长的一半的范围内（在该范围内效果最佳）。例如，被反射信号的全频段为800-2700MHz，其最小波长的一半至最大波长的一半的范围为：55.6-187.5mm，即引向片500的长度在55.6-187.5mm之间，根据天线产品的设计要求和辐射振子（组）的设计特性（包括辐射振子的数量以及各辐射振子的位置和设置方向）进行具体选择。[0059]实际应用中，引向片500的安装方式可以多种多样，只要是可以将引向片500设置在反射腔体的反射面所对应的空间中并实现对波束宽度进行收窄作用即可。例如可以如图5和图6所示，设置支撑件600，该支撑件600一端与反射板200连接，另一端与引向片500固定连接，使引向片500悬置于反射腔体所对应的反射空间中；又如，可以将引向片500固定在天线罩的壳体内部（如密封在天线罩的盖子内部或者固定贴于天线罩的盖子内表面），当天线罩的盖子盖合时，刚好使引向片500置于反射腔体所对应的反射空间中。[0060]实际应用中，为了避免支撑件600对引向片的收窄作用产生不良影响，支撑件600优选为绝缘支撑件。

[0061]本实施例通过在天线中设置引向片，实现了在不改变天线尺寸的前提下，对天线的波束宽度进行收窄，提高天线的增益，使小尺寸的天线可以达到大尺寸天线的指标要求。[0062]应当理解的是，本实用新型的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

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