本發(fā)明涉及通訊領(lǐng)域，特別涉及一種多頻調(diào)天線。

背景技術(shù)：

在現(xiàn)有的多頻天線，包括高頻輻射單元以及低頻輻射單元肩并肩排列于天線反射板上，從而覆蓋較寬頻段。然而，現(xiàn)有技術(shù)的多頻天線中，高頻與低頻輻射單元之間輻射特性相互影響限制，因此天線的電性能降低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于：提供一種多頻天線，改善現(xiàn)有肩并肩多頻天線輻射特性低下的問題。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案：一種多頻天線，包括反射板以及安裝于反射板上的多個(gè)輻射單元，所述輻射單元包括在低頻段工作的中心頻率為f1的若干第一輻射單元，覆蓋頻段的中心頻率為f2的若干第二輻射單元以及覆蓋頻段的中心頻率為f3的若干第三輻射單元；其中f2＞f1，f3/f2＞1.45；在第二和/或第二輻射單元外罩設(shè)有金屬外框。

所述金屬外框內(nèi)的輻射單元工作頻段對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)為λ；所述金屬外框側(cè)壁上形成有用于控制和改善其內(nèi)輻射單元的輻射特性以及提交其內(nèi)輻射單元的波束收斂性的若干條有序排列的縫隙和開槽，所述縫隙沿金屬外框側(cè)壁上下豎直貫通至金屬外框底邊；所述開槽水平設(shè)置；金屬外框的長(zhǎng)度小于0.75λ。

所述縫隙的長(zhǎng)度為1/8λ～1/4λ。

所述金屬外框?yàn)樗倪呅?，形成有四條縫隙，分別位于四邊形的四個(gè)角且豎直向上貫通。

所述金屬外框包括圍成環(huán)形的側(cè)壁以及底邊向內(nèi)延伸形成環(huán)形水平底壁，環(huán)形水平底壁安裝于反射板表面；所述金屬外框?yàn)槎噙呅谓Y(jié)構(gòu)，所述同一金屬外框設(shè)有四條豎直縫隙，兩兩平行豎直向上與反射板垂直。

所述每一個(gè)金屬外框由多層金屬框架構(gòu)成；每層金屬框架之間以所述水平開槽間隔；每一層開槽包括若干段開槽形成不連續(xù)的環(huán)狀；同一層開槽中的兩段開槽分別位于對(duì)應(yīng)豎直縫隙兩側(cè)邊沿并排對(duì)齊，該兩段開槽通過中間的豎直縫隙而相互貫通；所述各層對(duì)應(yīng)的開槽平行排列；所述每層開槽形成的非連續(xù)環(huán)狀沿金屬外框側(cè)壁不貫通。

第一輻射單元是由一組雙極化半波單極子，壓鑄成“+”形狀，λ2為第一輻射單元中心頻率相對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)；在反射板上位于所述第一輻射單元的兩側(cè)、平行設(shè)置用以提高低頻陣列波束收斂性的一組工作在窄頻段擴(kuò)展的寄生單元；寄生單元為λ2的1/2倍。其中第一輻射單元是水平或垂直極化單極子產(chǎn)生正負(fù)45度交叉極化；每個(gè)振子結(jié)構(gòu)具有兩個(gè)饋電點(diǎn)，兩個(gè)饋電點(diǎn)位于離反射板的距離λ2的1/4倍(λ2為第一輻射單元中心頻率相對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng))。

每個(gè)第二、第三輻射單元包括兩對(duì)正交放置的偶極子構(gòu)成，排列成四邊形形狀，單偶極子為環(huán)形；輻射單元表面正上方置有金屬圓環(huán)；非導(dǎo)電介質(zhì)單元為筒狀結(jié)構(gòu)，置于第二個(gè)或者第三個(gè)輻射單元于金屬圓環(huán)之間，起到將金屬圓環(huán)穩(wěn)固置于二個(gè)或者第三個(gè)輻射單元之上的作用；金屬圓環(huán)的直徑以及距離對(duì)應(yīng)輻射單元表面正上方的高度都是精心優(yōu)化的以達(dá)到阻抗匹配。

所述第一、第二、第三輻射單元為若干個(gè)，分別排成三列形成天線陣列；第二和第三輻射單元形成的天線陣列之間設(shè)置有分界板；反射板沿長(zhǎng)度方向的兩側(cè)設(shè)置豎直側(cè)壁；所述分界板與反射板的兩側(cè)壁平行。

每?jī)蓚€(gè)第二輻射單元以及兩個(gè)第三輻射單元排列成四邊形，第一輻射單元位于該四邊形中心且高出第二、三輻射單元；每個(gè)第二、第三輻射單元外圍的金屬外框?yàn)檎叫危黄鋬?nèi)的輻射單元位于正方形中心；正方形金屬框平行排列，邊長(zhǎng)與反射板長(zhǎng)度方向一致；被安置在反射板上的開槽的金屬外框與自身連接且形成縫隙控制第二、第三輻射單元的輻射特性；所述每一個(gè)第一輻射單元的一組寄生單元為兩個(gè)，分別與第一輻射單元對(duì)稱地排列于靠近反射板兩側(cè)壁內(nèi)側(cè)且位于第二、第三輻射單元外側(cè)。

采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明取得的有益效果：本發(fā)明的若干低頻第一輻射單元、若干第二輻射單元和若干第三輻射單元并肩集成于反射板上形成三個(gè)天線陣列，通過在第二、第三輻射單元外部設(shè)置豎直縫隙以及水平開槽的金屬外框，選擇合適的工作頻段，從而有效改善現(xiàn)有肩并肩多頻天線輻射特性，提高各頻段陣列波束收斂性。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳述。

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的多頻天線的主視圖。

圖2是本發(fā)明實(shí)施例的多頻天線的立體圖。

圖3是本發(fā)明實(shí)施例的多頻天線的第二/第三天線裝置立體圖。

圖4是本發(fā)明實(shí)施例的多頻天線的一個(gè)開槽的框的立體圖。。

圖5是本發(fā)明實(shí)施例的多頻天線的第一天線裝置的第一輻射單元的立體圖。

圖6是本發(fā)明實(shí)施例的多頻天線的第一天線裝置的第一輻射單元的另一立體圖。

圖7是本發(fā)明實(shí)施例的第一天線裝置的寄生單元的平面結(jié)構(gòu)圖。

圖8是本發(fā)明實(shí)施例的多頻天線不采用寄生單元時(shí)第一天天線裝置的輻射特性圖。

圖9是本發(fā)明實(shí)施例的多頻天線采用寄生單元時(shí)第一天天線裝置的輻射特性圖。

圖10是本發(fā)明實(shí)施例的多頻天線的第二輻射單元或者第三輻射單元未采用金屬外框邊界條件下的輻射特性圖。

圖11是本發(fā)明實(shí)施例的多頻天線的第二輻射單元或者第三輻射單元采用金屬外框邊界條件下的輻射特性圖。

具體實(shí)施方式

請(qǐng)參照?qǐng)D1-7，本發(fā)明的多頻天線100包括反射板10，以及安裝于反射板10上的若干個(gè)第一天線裝置20，若干個(gè)第二天線裝置30和若干個(gè)第三天線裝置40。反射板10為長(zhǎng)條平板形，沿長(zhǎng)度方向的兩側(cè)邊界形成有豎直的側(cè)壁13。第二天線裝置30和若干第三天線裝置40分別排列成并肩的兩列；兩列之間設(shè)置有將兩列分隔開的分界板51。分界板51至少為一條，位于反射板的兩側(cè)壁13且相互平行。

一個(gè)第一天線裝置20、一個(gè)第二天線裝置30、一個(gè)第三天線裝置40構(gòu)成一個(gè)多頻天線單元，若干個(gè)多頻天線單元在反射板10上排成列。多頻天線100可根據(jù)具體需要在反射板10上設(shè)置多列多頻天線單元。反射板10可以是一個(gè)常見的面板形狀的蓋子。

多頻天線100的構(gòu)造中，第一天線裝置20包括第一輻射單元11和第一附加單元或稱寄生單元21、22組成。寄生單元21、22提高了第一輻射單元11的波束收斂性，改善了第一輻射單元11的輻射特性。參照?qǐng)D7-8所示的頻譜，其中圖8為不增加寄生單元21、22邊界條件下的輻射特性圖，其半功率角波速寬度為65°～73°；頻譜圖9為增加寄生單元21、22邊界條件下的輻射特性圖，其半功率角波速寬度為65°～69°，相對(duì)于不加寄生單元，半功率角收斂性明顯提高。

參照?qǐng)D5-6所示，第一輻射單元11的工作頻段為低頻段工作，其中心頻率為f1。第一輻射單元11構(gòu)成為第一天線陣，被集成到反射板10上。反射板10上形成對(duì)應(yīng)的孔位(未圖示)來固定第一輻射單元11。其中第一輻射單元11包括四個(gè)元素12、平衡巴倫13、饋電元素18、19以及非導(dǎo)電介質(zhì)圓環(huán)9。每?jī)蓚€(gè)相對(duì)元素12通過平衡巴倫13連接形成一個(gè)單極子，其斜對(duì)角距離約為(λ2)/2倍(λ2為輻射單元11中心頻率相對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng))。兩個(gè)單極子正交放置形成“+”字狀的雙極化半波振子即輻射單元11。四個(gè)元素12兩兩并排從而構(gòu)成一個(gè)壓鑄成“+”形狀的元素，并通過平衡巴倫13將“+”形狀的元素構(gòu)成一體形成第一輻射單元11。平衡巴倫13包括四個(gè)圓柱狀以及圓形底座，高度約為(λ₂)/4。圓柱中心鏤空形成第一鏤空部16，鏤空部16的邊界可為多邊形或其他形狀。四個(gè)元素12靠近交叉中心附近，兩兩連接形成一個(gè)四方形或基于它閉合形狀的連接環(huán)17，從而將四個(gè)元素12連接成一體，以增強(qiáng)強(qiáng)度以及電性能。連接環(huán)17的各段與元素12交叉中心之間形成三角形的第二鏤空部15。第一輻射單元進(jìn)一步包括非導(dǎo)電介質(zhì)圓環(huán)9，非導(dǎo)電介質(zhì)圓環(huán)9由自反射板10上豎直向上延伸的支撐腳穿過三角形的第二鏤空部15，從而將非導(dǎo)電介質(zhì)圓環(huán)9固定于交叉元素12的頂部上方。第一輻射單元11上方的非導(dǎo)電介質(zhì)圓環(huán)9，對(duì)每個(gè)元素12的外邊條起到支撐作用，同時(shí)也對(duì)輻射單元11兩極化之間的縫隙起到支撐作用，保證兩極化之間的縫隙保持一致，改善輻射單元11的駐波比。

第一輻射單元11的元素12壓鑄成交叉結(jié)構(gòu)，四組元素12兩兩并排排布形成“+”字形狀，并通過平衡巴倫13連接成一體構(gòu)成第一輻射單元11。

其中第一輻射單元11的每個(gè)元素的結(jié)構(gòu)幾乎都是具有兩個(gè)饋電點(diǎn)的水平/垂直極化單極子，兩個(gè)饋電點(diǎn)位于離反射板10距離為λ₂的四分之一倍(λ₂為第一輻射單元11中心頻率相對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng))。

作為一個(gè)實(shí)施例，輻射單元11是由一組雙極化半波單極子組成。

第一輻射單元11位于多頻天線單元的中心位置。

第一附加單元21、22相比于第一輻射單元11是一組工作在窄頻段擴(kuò)展的寄生單元。

寄生單元21、22是由金屬或者PCB材料制成的偶極子。實(shí)例中寄生單元21、22由介質(zhì)板23以及覆銅層24構(gòu)成。

寄生單元21、22的長(zhǎng)度大約為λ2的二分之一(λ2為第一輻射單元11中心頻率相對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng))。

寄生單元21、22被固定在反射板10側(cè)邊邊板上。

寄生單元21、22根據(jù)第一輻射單元11的位置，可以是水平或垂直放置并正對(duì)第一輻射單元11。如圖2所示，寄生單元21、22位于水平位置，靠近反射板10的兩側(cè)壁13的內(nèi)壁，覆銅層24由介質(zhì)板23支撐至離反射板10一定高度，與第一輻射單元11高度一致。作為一實(shí)例，介質(zhì)板23包括中間的豎直臂、頂端的水平臂以及由上至下分散的兩根側(cè)臂，構(gòu)成三角結(jié)構(gòu)。

第二天線裝置包括兩個(gè)并列的第二輻射單元31、32，覆蓋的工作頻段的中心頻率為f2；其中f2＞f1。第二天線裝置30也稱為第二天線陣被集成到反射板10上，其第二輻射單元31、32包括兩對(duì)正交排列的偶極子33，偶極子33對(duì)稱排列成四邊形結(jié)構(gòu)，每個(gè)偶極子33為環(huán)狀，并通過平衡巴倫安置在反射板10上。每個(gè)輻射單元31、32正上方設(shè)有金屬圓環(huán)8，非導(dǎo)電介質(zhì)單元7向上延伸將金屬圓環(huán)8固定于輻射單元31、32正上方一定高度的距離上。非導(dǎo)電介質(zhì)單元7為筒狀結(jié)構(gòu)，置于第二個(gè)輻射單元31、32與金屬圓環(huán)8之間，起到將金屬圓環(huán)8穩(wěn)固置于第二個(gè)輻射單元31、32之上的作用。金屬圓環(huán)8的直徑以及距離對(duì)應(yīng)輻射單元表面正上方的高度都是精心優(yōu)化的以達(dá)到阻抗匹配。介質(zhì)單元7主要起到支撐固定金屬環(huán)8的作用，其高度主要在1/8λ到1/4λ之間(其λ為對(duì)應(yīng)的第二輻射單元及第三輻射單元的波長(zhǎng))，可根據(jù)輻射單元與金屬環(huán)的阻抗匹配情況選擇最佳的介質(zhì)單元的高度。

第三天線裝置40包括第三輻射單元41、42，覆蓋頻段的中心頻率為f3；其中f3/f2＞1.45。

其中第三天線裝置40也稱為第三天線陣被集成到反射板10上。其第三輻射單元41、42包括兩對(duì)正交排列的偶極子43，偶極子43對(duì)稱排列成四邊形結(jié)構(gòu)，每個(gè)偶極子43為環(huán)狀，并通過平衡巴倫安置在反射板10上。每個(gè)輻射單元41、42正上方設(shè)有金屬圓環(huán)8，非導(dǎo)電介質(zhì)單元7向上延伸將金屬圓環(huán)8固定于輻射單元41、42正上方一定高度的距離上。非導(dǎo)電介質(zhì)單元7為筒狀結(jié)構(gòu)，置于第三個(gè)輻射單元41、42與金屬圓環(huán)8之間，起到將金屬圓環(huán)8穩(wěn)固置于第三個(gè)輻射單元41、42之上的作用。金屬圓環(huán)8的直徑以及距離對(duì)應(yīng)輻射單元表面正上方的高度都是精心優(yōu)化的以達(dá)到阻抗匹配。

第二、第三天線裝置30、40的每一個(gè)輻射單元31、32、41、42外圍還進(jìn)一步分別設(shè)置有四條縫隙的外框61、62、63、64分別環(huán)繞在第二個(gè)輻射單元31、32和第三個(gè)輻射單元41、42周圍。

其中每個(gè)外框61、62、63、64是開槽的金屬外框，由多層金框架構(gòu)成，每層框架之間是以不連續(xù)的水平開槽616分隔形成。該金屬外框長(zhǎng)度小于0.75λ，金屬外框長(zhǎng)度為是金屬外框兩相對(duì)單邊之間的垂直距離，λ是相關(guān)輻射單元31、32、41、42對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)。該每層框架以鏤空部分為一層，如圖3-4中的616標(biāo)示，框的每一側(cè)都開有四組有序排列的縫616，實(shí)例中每組排列三個(gè)垂直方向高度一致的縫隙616，縫隙616的水平方向長(zhǎng)度約為1/8λ到1/4λ(λ為對(duì)應(yīng)的第二輻射單元及第三輻射單元的波長(zhǎng))。

其中開槽的金屬外框61、62被安置在反射板10上與自身連接到形成縫隙610/620控制第二個(gè)輻射單元31、32。

開槽的金屬外框63、64被安置在反射板10上與自身連接到形成縫隙630/640控制第三個(gè)輻射單元41、42。

以其中一個(gè)開槽的金屬外框61為例進(jìn)行說明，如圖5，作為一種實(shí)施方式，金屬外框61為四邊形外框，當(dāng)然其它形狀的金屬框也是適用的。金屬外框61包括四條側(cè)壁圍成的上下敞口的框形結(jié)構(gòu)，底部向內(nèi)延伸形成一條用于安裝于反射板10的環(huán)形底壁618。四條側(cè)壁617上形成有4層開槽616，每層開槽包括多段不連續(xù)開槽，每條開槽616將金屬框分隔為上下兩層。本實(shí)施例中，一共有5層金屬框，由底部向上，分別第一層金屬框611、第二層金屬框612、第三層金屬框613、第四層金屬框614、第五層金屬框615。各層金屬框611、612、613、614、615構(gòu)成一個(gè)整體的四邊形金屬框61，兩側(cè)壁之間斷開，形成間隙610。本實(shí)施例中，每?jī)蓷l側(cè)壁617之間均斷開各形成一條豎直間隙610，一共為四條豎直間隙610。其中，每層金屬框?qū)?yīng)的開槽616中，其中位于外側(cè)的兩段一樣的開槽與相鄰的側(cè)壁開槽邊沿端部相對(duì)，通過二者之間的間隙610貫通，用于分離兩側(cè)壁形成獨(dú)立金屬框架。在本實(shí)施例中，四層開槽616在金屬外框61的四條側(cè)壁邊沿，均有一段開槽貫通側(cè)壁的豎直邊緣而與相鄰側(cè)壁上的一段開槽對(duì)應(yīng)貫通。更具體地，本實(shí)施例中，各側(cè)壁617上地應(yīng)的四層開槽616，分別為三組，其中兩組分別貫通對(duì)應(yīng)側(cè)壁的豎直邊緣而與相鄰側(cè)壁之間的間隙貫通，另一組位于側(cè)壁中部。

四個(gè)開槽的框61、62、63、64被安置在反射板10上與自身連接到形成縫隙控制第二個(gè)輻射單元31、32和第三個(gè)輻射單元41、42，改善了第二個(gè)輻射單元31、32和第三個(gè)輻射單元41、42的輻射特性，提高第二個(gè)輻射單元31、32和第三個(gè)輻射單元41、42的波束收斂性。

本實(shí)施例中，分界板51、52放在反射板10的中心。一組有四個(gè)縫隙的外框61、62、63、64，環(huán)繞在第二個(gè)輻射單元31、32和第三個(gè)輻射單元41、42。

其中每個(gè)開槽的框61、62、63、64是由多層金框架構(gòu)成，其長(zhǎng)度小于0.75λ(λ是相關(guān)輻射單元31、32、41、42對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng))。

每個(gè)開槽的框61、62、63、64長(zhǎng)度小于0.75λ，其中λ是相關(guān)輻射單元31、32、41、42對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)。每個(gè)框的一側(cè)都開有四組有序排列的縫610或620或630或640，縫的長(zhǎng)度約為1/8λ到1/4λ?？p的長(zhǎng)度為垂直方向的高度，即兩兩相鄰的外邊框之間構(gòu)成的縫隙的垂直高度。

本發(fā)明各輻射單元的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，均為了提高電輻射特性。頻譜圖10為第二輻射單元31、32或者第三輻射單元41、42未采用金屬外框61邊界條件下的輻射特性圖，其半功率角波束寬度49°～67°，離散性大；頻譜圖11為采用金屬外框61的邊界條件下的輻射特性圖，其半功率角波束寬度59°～71°，較頻譜圖10明顯收斂。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何基于本發(fā)明技術(shù)方案上的等效變換均屬于本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。