本發(fā)明涉及一種結(jié)構(gòu)緊湊的饋電校準(zhǔn)綜合網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)。更具體地說，本發(fā)明是關(guān)于一種用于基站天線的饋電網(wǎng)絡(luò)及其下層天線校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)。

技術(shù)背景

天線是移動(dòng)通信系統(tǒng)的關(guān)鍵硬件設(shè)備之一。隨著移動(dòng)通信技術(shù)的飛速發(fā)展,系統(tǒng)越來越復(fù)雜,對(duì)天線性能的要求也越來越高。隨著通信技術(shù)的不斷發(fā)展，移動(dòng)通信已經(jīng)從初期的模擬通信走進(jìn)4g-lte時(shí)代，并逐步邁向5g時(shí)代，移動(dòng)通信基站天線也已演變?yōu)橹悄芴炀€形式。移動(dòng)基站天線一般采用陣列形式，通常均會(huì)采取二單元作為其子陣，減少通路數(shù)量而節(jié)約成本，因而需要對(duì)天線進(jìn)行二合一形式的合路器饋電網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)。同軸線、pcb帶狀線/微帶線、空氣帶狀線/微帶線是3種基站天線設(shè)計(jì)中常用的無源饋電網(wǎng)絡(luò)形式。傳統(tǒng)的陣列饋電網(wǎng)絡(luò)，多使用同軸電纜加功分饋電方案，它需要多處焊接，但焊接點(diǎn)過多會(huì)增加產(chǎn)生無源互調(diào)的風(fēng)險(xiǎn)，而且焊點(diǎn)處也往往是天線可靠性測(cè)試中較為薄弱的地方，控制不好容易導(dǎo)致一次性生產(chǎn)合格率偏低，使天線的覆蓋范圍減小。另一種得到廣泛使用的饋電網(wǎng)絡(luò)是空氣微帶線或帶狀線，目前利用該設(shè)計(jì)的雙極化天線中，每個(gè)極化的饋電網(wǎng)絡(luò)整體沖壓成形，當(dāng)輻射單元數(shù)進(jìn)一步增大時(shí)，存在沖壓難度大、加工成本高、通用性不強(qiáng)等缺陷。

智能天線的校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)是采集單元天線(陣元)信號(hào)幅度和相位一致性的部件，其校準(zhǔn)目的是補(bǔ)償基站處理器和天線連接帶來的振幅和相位差。想讓各單元天線發(fā)送的信號(hào)達(dá)到預(yù)定幅度和相位要求,需要采用一個(gè)精準(zhǔn)的校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)對(duì)其幅度/相位一致性進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，以對(duì)其幅相偏移進(jìn)行修正?；鞠到y(tǒng)只能補(bǔ)償從校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)反饋的各單元天線信號(hào)幅度和相位的偏差,卻無法消除由校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)帶來的誤差，因此精準(zhǔn)的校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)對(duì)提高智能天線的波束形成準(zhǔn)確性至關(guān)重要。作為基站天線的其中的核心部件之一，典型的校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)主要包括一個(gè)校準(zhǔn)端口和n個(gè)天線輸入端口，每條連接天線的通路均設(shè)有一個(gè)耦合器，這樣耦合的信號(hào)通過多路功分器合成傳輸?shù)叫?zhǔn)端口，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)天線各個(gè)端口信號(hào)的幅相一致性進(jìn)行檢測(cè)。目前的基站天線的校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)多采用開放式，雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝也較為方便，但其電性能受天線內(nèi)部電磁環(huán)境的影響明顯，抗干擾能力比較差，且所占用空間也比較大。一般的封閉式的校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)雖然具有較強(qiáng)的抗干擾能力，但會(huì)造成天線各通道信號(hào)之間的相互串?dāng)_問題，導(dǎo)致校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)的幅相一致性變差。為解決封閉式校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)改善通道之間的相互串?dāng)_問題，校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)可以通過增加金屬屏蔽盒的方法改善了其幅相一致性，但其加工及安裝都較為復(fù)雜，所占的空間也較大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的任務(wù)是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足之處，能夠在提供一種結(jié)構(gòu)緊湊且簡(jiǎn)單，體積小、重量輕、成本低，通用性強(qiáng)，可靠的用于基站天線的饋電校準(zhǔn)綜合網(wǎng)絡(luò)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是：一種緊湊型天線饋電校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)，包括：上層天線金屬地板1、中層天線合路器饋電網(wǎng)絡(luò)2和對(duì)稱結(jié)構(gòu)的下層天線校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)3，其特征在于：上層天線金屬地板1為頂層，其上制有對(duì)應(yīng)中層天線合路器饋電網(wǎng)絡(luò)2，按相同間隔錯(cuò)落排列填埋合路器模塊的嵌入槽，且合路器采用四種不同模型的四種合路器模塊，以每個(gè)二單元子陣雙極化所需的兩個(gè)合路器作為一個(gè)模塊，以分塊安裝形式與上層天線金屬地板1緊固結(jié)合在一起,組成連接天線單元和下層天線校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)3的中層天線合路器饋電網(wǎng)絡(luò)2，下層天線校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)3為帶線結(jié)構(gòu)，其h形連接板上分布有32個(gè)平行耦合線式定向耦合器15和1個(gè)一分三十二功分器14。

本發(fā)明具有如下有益效果：

結(jié)構(gòu)緊湊且簡(jiǎn)單。本發(fā)明采用上層天線金屬地板1、中層包含天線合路器的饋電網(wǎng)絡(luò)2和下層天線校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)3總共三層組成的基站天線饋電校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)。上層天線金屬地板1采用開槽方式將中層天線合路器饋電網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)模塊嵌入金屬地板1中，每個(gè)模塊用螺釘通過螺裝孔13與上層天線金屬地板1緊固結(jié)合在一起，這樣不僅使其結(jié)構(gòu)較為緊湊，而且裝配也較為方便。下層天線校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)3采用帶線結(jié)構(gòu)形式，校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)中所添加金屬化隔離柱16，使其在無需增加額外金屬屏蔽盒的前提下實(shí)現(xiàn)良好幅相一致性，結(jié)構(gòu)也更加簡(jiǎn)單而緊湊。

體積小、重量輕。本發(fā)明中合路器采用四種異型的合路器模塊7-10進(jìn)行設(shè)計(jì)以便于連接天線單元與下層天線校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)3，合路器采用嵌入上層天線金屬地板1的半空氣半介質(zhì)準(zhǔn)帶線結(jié)構(gòu)，合路器采用了分模塊形式嵌入金屬地板，即將每個(gè)二單元子陣雙極化所需的兩個(gè)合路器作為一個(gè)模塊填埋于金屬地板的嵌入淺槽4，地板的嵌入深槽5則為合路器和上層天線金屬地板1之間留有空氣間隙層6以實(shí)現(xiàn)合路器準(zhǔn)帶線結(jié)構(gòu)。帶狀線結(jié)構(gòu)的天線校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)3能夠在維持其良好電性能的同時(shí)，降低所需的剖面厚度、體積、重量等。合路器所采用的嵌入式準(zhǔn)帶線結(jié)構(gòu)以及校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)所采用的帶線結(jié)構(gòu)，這些都降低了天線饋電校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)所需的剖面厚度，同時(shí)減小了其體積和重量。

成本低。本發(fā)明中合路器采用嵌入金屬地板的半空氣半介質(zhì)準(zhǔn)帶線結(jié)構(gòu)，合路器就可以采用單層介質(zhì)板進(jìn)行加工，節(jié)約了合路器的成本。本發(fā)明中校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)在定向耦合器隔離端的耦合器吸收電阻17以及功分器隔離電阻18均采用外焊方式，即在帶線一側(cè)地面的漏空區(qū)域23-24，通過金屬化過孔19-20將貼片電阻焊盤置于帶線上表面地面漏空處，金屬化過孔19-20在下表面地板具有阻焊層25-26以避免其短路。這種電阻外焊方法能夠在維持其良好幅相一致性電性能的前提下，簡(jiǎn)化印制板加工復(fù)雜度，有效避免了采用傳統(tǒng)帶線電阻內(nèi)埋的高加工成本問題。

通用性強(qiáng)。本發(fā)明將合路器采用分模塊形式，以每個(gè)二單元子陣雙極化所需的兩個(gè)合路器作為一個(gè)模塊，通過螺釘與上層天線金屬地板1緊固結(jié)合在一起，合路器所采用的分模塊嵌入式準(zhǔn)帶線結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)的通用性；下層天線校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)3采用帶線形式，下層天線校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)3的信號(hào)傳輸路徑附近添加的一些金屬化隔離柱16，提高了各個(gè)通道之間的隔離度，避免了校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)中通道間的相互串?dāng)_問題，改善了校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)的幅相一致性，這種方法無需額外的金屬屏蔽盒，加工安裝較為方便，通用性較強(qiáng)；帶狀線校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)的電阻17-18均焊接于帶線一側(cè)地面漏空區(qū)域23-24，帶狀線校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)為節(jié)約成本所采用的這種電阻外焊方式也具有很強(qiáng)的通用性。

本發(fā)明可以應(yīng)用于移動(dòng)通信系統(tǒng)的基站天線以及其它類似智能天線領(lǐng)域。

附圖說明

圖1是本發(fā)明緊湊型天線饋電校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的分解示意圖。

圖2是圖1中單個(gè)合路器模塊對(duì)應(yīng)金屬地板結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是圖1中單個(gè)合路器模塊結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是圖3側(cè)向透視圖。

圖5是圖1中層天線合路器饋電網(wǎng)絡(luò)的合路器模塊分布示意圖。

圖6是圖1下層天線校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)示意圖。

圖7是圖5中最后一級(jí)功分器及兩路耦合器的局部放大示意圖。

圖8是圖6的耦合器吸收電阻及其焊接方式的局部放大示意圖。

圖9是圖6的功分器隔離電阻及其焊接方式的局部放大示意圖。

圖中：1上層天線金屬地板，2中層天線合路器饋電網(wǎng)絡(luò)，3下層天線校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)，4模塊嵌入淺槽，5模塊嵌入深槽，6地板中空氣間隙層，7-10合路器模塊，11天線接口，12校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)接口，13合路器螺裝孔，14功分器，15定向耦合器，16金屬隔離柱，17耦合器吸收電阻，18功分器隔離電阻，19-20金屬化過孔，21-22貼片電阻焊盤，23-24矩形漏空區(qū)域，25-26阻焊層，27天線smp端口，28校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)總端口，29校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)螺裝孔，30合路器接口。

具體實(shí)施方式

參閱圖1。本發(fā)明實(shí)施例描述的一種天線饋電校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)，主要包含天線上層天線金屬地板1、中層天線合路器饋電網(wǎng)絡(luò)2及下層天線校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)3三部分。上層天線金屬地板1、中層天線合路器饋電網(wǎng)絡(luò)2和對(duì)稱結(jié)構(gòu)的下層天線校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)3，上層天線金屬地板1為頂層，上層天線金屬地板1制有對(duì)應(yīng)中層天線合路器饋電網(wǎng)絡(luò)2中每個(gè)合路器模塊7按相同間隔錯(cuò)落排列的嵌入槽，以將每個(gè)合路器模塊7填埋于金屬地板中，合路器采用分塊安裝形式，以每個(gè)二單元子陣雙極化所需的兩個(gè)合路器作為一個(gè)模塊，以分塊安裝形式與上層天線金屬地板1緊固結(jié)合在一起,組成連接天線單元和下層天線校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)3的中層天線合路器饋電網(wǎng)絡(luò)2，下層天線校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)3為帶線結(jié)構(gòu)，其h形連接板上分布有32個(gè)平行耦合線式定向耦合器15和1個(gè)一分三十二功分器14。每個(gè)合路器模塊均通過螺釘與上層天線金屬地板1緊固結(jié)合在一起，下層天線校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)也通過螺釘與上層天線金屬地板和中層合路器饋電網(wǎng)絡(luò)緊固結(jié)合在一起。

參閱圖2、圖3和圖4。上層天線金屬地板1制有兩種不同深度的嵌入槽，其中，模塊嵌入淺槽4用來填埋每個(gè)合路器模塊7，模塊嵌入淺槽4中制有長(zhǎng)條形模塊嵌入深槽5。合路器與上層天線金屬地板1之間留有實(shí)現(xiàn)半空氣半介質(zhì)準(zhǔn)帶線結(jié)構(gòu)的空氣間隙層6。

參閱圖5。由于校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)為對(duì)稱結(jié)構(gòu)而陣列天線單元為非對(duì)稱布局形式，因此中層天線合路器饋電網(wǎng)絡(luò)2采用便于與天線單元和校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)的端口相連接的四種不同模型的合路器模塊。合路器模塊7-10均通過螺釘與上層天線金屬地板1緊固結(jié)合在一起。合路器模塊7-10上布設(shè)有天線接口11、校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)接口12和合路器螺裝孔13，其中合路器螺裝孔13沿合路器模塊7-10長(zhǎng)度方向的中線對(duì)稱分布。

參閱圖6。功分器可以采用1分32威爾金森功分器，耦合器可以采用平行耦合線式定向耦合器。下層天線校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)3采用帶線結(jié)構(gòu)，主要由1個(gè)1分32威爾金森功分器14和32個(gè)平行耦合線式定向耦合器15和組成。下層天線校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)3的信號(hào)傳輸路徑附近設(shè)有按線陣排列分布的金屬隔離柱16以避免各個(gè)通道之間的相互串?dāng)_，維持良好的幅相一致性。下層天線校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)3上布設(shè)有合路器接口31、校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)總端口28、天線smp端口27、螺裝孔30和金屬隔離柱16。

參閱圖7、圖8和圖9。定向耦合器隔離端的耦合器吸收電阻17以及功分器的隔離電阻18均采用外焊的方式，即在帶線一側(cè)金屬地面上制有矩形漏空區(qū)域23-24，通過金屬化過孔19-20將貼片電阻焊盤21-22置于漏空處，金屬化過孔19-20在另一側(cè)地面制有避免焊盤21-22短路的阻焊層25-26。這種外焊方式對(duì)貼片式電阻和插針式電阻均適用。校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)3上的電阻焊接處布設(shè)有電阻17-18、金屬化過孔19-20、焊盤21-22、漏空區(qū)域23-24和阻焊層25-26。

參閱圖1、圖4、圖8和圖9。天線的裝配方式為：第一步，將下層天線校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)3所有外接的電阻焊于對(duì)應(yīng)外置焊盤上；第二步，將合路器的校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)接口12與下層天線校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)3的合器器接口31用金屬短針通過焊接將它們連通；第三步，將smp接頭焊接于下層天線校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)3中天線smp端口27；第四步，將地板蓋于合路器之上，合路器埋于上層天線金屬地板1的模塊嵌入淺槽4；第五步，將所有待安裝的固定螺釘擰于合路器螺裝孔13,校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)螺裝孔30上。