CN101521546A - 智能天线的校准网络装置 - Google Patents

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卜斌龙
刘培涛
赖展军
郭建江
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Abstract

本发明公开一种智能天线的校准网络装置，包括校准电路板，该校准电路板设有至少具有两个分路端口的功率分配器，和若干个定向耦合器，每个定向耦合器用于在功率分配器的一个分路端口与智能天线的一个子阵列辐射单元之间实现信号耦合；其还包括屏蔽盒，屏蔽盒上设有供与校准电路板与天线子阵列电性连接的端口，所述校准电路板封装在屏蔽盒中，屏蔽盒内设有用于调谐电磁场干扰的调谐装置。与现有技术相比，本发明具备如下优点：1.屏蔽了外界电磁场对耦合校准网络的干扰；2.具有去谐振功能，避免耦合校准网络谐振自激；3.封闭的金属屏蔽盒保护了耦合校准电路免受外力冲击破坏，工作稳定可靠。

Description

智能天线的校准网络装置
【技术领域】
本发明涉及移动通信天线领域，尤其涉及一种智能天线的校准网络装置。
【技术背景】
智能天线作为TD-SCDMA系统的关键技术之一，已成为天线行业的研究热点。在TD-SCDMA系统中，通过使用智能天线，可以大大提高系统性能。在已有的智能天线系统中，由于阵列单元加工误差、几何位置安装误差、单元互耦、方向图边缘效应、馈线及分配网络误差、连接器的不一致性等误差；以及射频收发通道随环境温度、时间、工作频率变化时，放大器的相位和增益发生变化；混频器件特性漂移、滤波器件时延及幅/相失真、I/Q通道的非完全正交、天线阵列在室外随环境的形变等因素，都会造成整个智能天线系统性能恶化，严重时甚至造成无法正常工作。因此校准天线阵列的误差成为智能天线的关键技术之一。
2003年2月19日公告的题为“无线通信系统智能天线阵的耦合校准网络及耦合校准方法”的CN1398124号专利，详细描述了智能天线阵的电路耦合校准及电路耦合校准方法的实现情况，同时分析了电场耦合校准的优劣。虽然电场耦合校准方式在理论上能够校准包括收/发通道及天线阵列在内的所有误差。但电场耦合模型依赖于校准天线与被校阵列之间的对称性。圆环阵具有天然的对称结构，但耦合模型容易受到干扰；定向阵耦合模型需要特别设计。同时，在实际应用中校准耦合天线模型受安装环境的影响很大，校准精度难以得到保证。电路校准虽然无法校准天线阵列的误差，但却可以简单可靠的校准收发通道的误差，满足了智能天线系统的校准要求。
目前智能天线阵列的校准方式绝大多数都是以电路耦合校准为主，且电路耦合校准网络大都为电路印制板形式。但这些电路耦合校准网络均为开放式结构，容易受到来自外界的电磁干扰，大大降低了电路耦合校准网络对天线阵列的收发通道幅度、相位校准的精确性。
【发明内容】
本发明的目的就是要解决开放式结构的校准网络易受外界电磁干扰这一问题，而提出一种智能天线的校准网络装置。
本发明的目的是通过如下技术方案实现的：
本发明智能天线的校准网络装置，包括校准电路板，该校准电路板设有至少具有两个分路端口的功率分配器，和若干个定向耦合器，每个定向耦合器用于在功率分配器的一个分路端口与智能天线的一个子阵列辐射单元之间实现信号耦合；其还包括屏蔽盒，屏蔽盒上设有供与校准电路板与天线子阵列电性连接的端口，所述校准电路板封装在屏蔽盒中，屏蔽盒内设有用于调谐电磁场干扰的调谐装置。
该调谐装置设于屏蔽盒的至少一个内壁面上。调谐装置包含至少一个调谐单元。调谐单元可呈圆柱状、多边形柱状或片状或者其它几何体。调谐单元与屏蔽盒相铆接、螺锁或焊接以实现固定安装。
根据本发明的一个实施例，所述屏蔽盒包括端盖和腔体，所述校准电路板固定在腔体底面上，所述调谐装置固定在由端盖所形成的内壁面上，端盖与腔体盖合以对校准电路板实施屏蔽。所述端盖与腔体之间为滑动抽拉安装结构。
根据本发明的另一实施例，所述屏蔽盒包括端盖和托板，所述校准电路板固定在托板上，端盖四边设有安装部，所述调谐装置固定在由端盖所形成的内壁面上，端盖通过其安装部与托板螺锁或铆接以对校准电路板实施屏蔽。
与现有技术相比，本发明具备如下优点：
1、屏蔽了外界电磁场对耦合校准网络的干扰；
2、具有去谐振功能，避免耦合校准网络谐振自激；
3、封闭的金属屏蔽盒保护了耦合校准电路免受外力冲击破坏，工作稳定可靠。
【附图说明】
图1为本发明第一实施例的组装结构立体示意图，屏蔽盒的端盖与托板之间采用螺锁或铆接方式组装；
图2基于第一实施例，表达具有片状调谐单元的屏蔽盒的端盖的底面立体示意图；
图3基于第一实施例，表达具有柱状调谐单元的屏蔽盒的端盖的底面立体示意图；
图4基于第一实施例，表达柱状和片状调谐单元组合成调谐装置时的屏蔽盒的端盖底面立体示意图；
图5为本发明第二实施例的组装结构立体示意图，屏蔽盒的端盖与腔体之间采用抽拉方式组装；
图6至图9为调谐单元可采用的其它几种调谐单元轮廓的示意图。
【具体实施方式】
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明：
根据电磁场理论，本发明智能天线的校准网络装置所采用的金属屏蔽盒能够起到屏蔽外界电磁场干扰的作用。但简单的引入金属屏蔽盒屏蔽校准电路，虽然解决了割断外界电磁干扰的问题，但由于屏蔽盒本身是一个封闭式金属腔体，特定形状的金属腔体有着固定的谐振频率f0和品质因数Q0值，当谐振频率f0恰好在校准网络的工作频带之内时，就会引起耦合校准电路的谐振自激，严重破坏了校准网络幅度和相位的精度。为了解决上述问题，本发明在设计上通过采用金属屏蔽盒装配若干金属调谐柱、金属调谐片或其他任意形状的金属调谐体，可以改变谐振频率f0，使得谐振频率f0不在校准网络的工作频带之内，从而达到防止外界电磁干扰和耦合校准电路自激谐振的目的。
请参阅图1，本发明的校准网络装置包括金属屏蔽盒(11，12)调谐装置和校准电路板4。
校准电路板4上印制校准网络，用于对智能天线进行信号校准。其包括一分为n的功率分配器2和n个相应的定向耦合器3，一个定向耦合器3与功率分配器2的一个分路端口电性连接，用于从功率分配器2中耦合一部分信号传输至智能天线的辐射单元。
在图1所示的优选实施例中，所述金属屏蔽盒(11，12)包括端盖11和托板12，端盖11具有一槽，该槽提供了调谐装置在金属屏蔽盒(11，12)内的存放空间，端盖11的四边还设有带螺孔的安装部110；而托板12为平板状，校准电路板4固定在金属托板12表面。所述调谐装置固定在由端盖11(参阅图2至图4)所形成的内壁面上，端盖11的安装部110与托板12可以铆接或螺锁的方式相结合，实现稳固连接。
需要指出的是，金属屏蔽盒(11，12)的形状以及结构并不局限于本发明所列举的实施例，只要屏蔽盒(11，12)不影响所述调谐装置的装设，便应视为不超出本发明的精神框架之内。如在图5所示的另一实施例中，所述金属屏蔽盒(11′，12′)包括端盖11′和腔体12′，与前一实施例不同的是，本实施例的端盖11′呈平板状，而腔体12′状如前一实施例的端盖11，即具有一槽可供收容所述调谐装置，端盖11′与腔体12′相对的面上设置所述调谐装置，为便于维护，所述端盖11′与腔体12′之间采用公知的滑动抽拉安装结构。
为便于与外部电路连接，金属屏蔽盒(11，12)设有供与其内的校准电路板4与外部智天线子阵列电性连接的端口。
请参阅图2至图4，本发明优选实施例中的端盖11在图1的朝向被反转，其底面已朝上，揭示了所述调谐装置的结构。调谐装置通常包括有一个至多个调谐单元。如：
图2中，仅设置一个调谐单元61，该调谐单元61呈薄片状，沿所述端盖11的纵长方向设置；图3所示的3个调谐单元62则呈柱状，截面呈六边形，在端盖11的纵长方向上间隔设置；图4中，则采用两种调谐单元61和62相结合的方式，也即，在端盖11的纵长方向上，除了设置片状调谐单元61外，还设置柱状调谐单元62。众所周知地，所述调谐单元61，62应采用金属材料制作，调谐单元61，62与端盖11之间可采用铆接、焊接或螺锁等方式进行固定。
所述调谐单元61，62的几何尺寸及几何形状以及其放置在端盖11上的具体位置，均并未受本发明实施例的限制，其可适应具体的电磁场环境进行调节，如图6至图9中，显出了另外四种优选的调谐单元形状的示意图，其中露天6和图7为柱状调谐单元，而图8和图9为片状调谐单元。
本发明中的金属屏蔽盒(11，12)可以起到屏蔽外界电磁波的作用，避免了校准电路板4受外部电磁辐射的干扰。同时，金属屏蔽盒(11，12)在物理结构上也起到保护校准电路板4免受外力冲击破坏的作用。再通过调整金属调谐单元61、62、63的大小、尺寸以及在金属屏蔽盒(11，12)空腔内的位置，可以避免校准电路板4在腔体内谐振，达到调谐目的。由于，在金属屏蔽盒(11，12)空腔内安装任何形状尺寸的金属调谐单元，以及找到合适的尺寸和位置，都能达到改变金属屏蔽盒(11，12)空腔内的谐振频率和品质因数的值，从而避免耦合校准网络在空腔内谐振自激。
综上所述，本发明已经解决了开放式结构的校准网络易受外界电磁干扰这一问题，使该领域的技术有了明显的进步。
如上所述，尽管参照特定的优选实例已经表示和描述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制，本领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围的前提下，可对其在形式上和细节上做出各种变化。所附的权利要求书覆盖了本发明精神和范围内的所有这些改变和修改。

Claims (10)

1、一种智能天线的校准网络装置，包括校准电路板，该校准电路板设有至少具有两个分路端口的功率分配器，和若干个定向耦合器，每个定向耦合器用于在功率分配器的一个分路端口与智能天线的一个子阵列辐射单元之间实现信号耦合，其特征在于：其还包括屏蔽盒，屏蔽盒上设有供与校准电路板与天线子阵列电性连接的端口，所述校准电路板封装在屏蔽盒中，屏蔽盒内设有用于调谐电磁场干扰的调谐装置。
2、根据权利要求1所述的智能天线的校准网络装置，其特征在于：该调谐装置设于屏蔽盒的至少一个内壁面上。
3、根据权利要求2所述的智能天线的校准网络装置，其特征在于：所述调谐装置包含至少一个调谐单元。
4、根据权利要求3所述的智能天线的校准网络装置，其特征在于：至少一个调谐单元呈圆柱状。
5、根据权利要求3所述的智能天线的校准网络装置，其特征在于：至少一个调谐单元呈多边形柱状。
6、根据权利要求3所述的智能天线的校准网络装置，其特征在于：至少一个调谐单元呈片状。
7、根据权利要求3所述的智能天线的校准网络装置，其特征在于：所述调谐单元与屏蔽盒相铆接、螺锁或焊接以实现固定安装。
8、根据权利要求1至7中任意一项所述的智能天线的校准网络装置，其特征在于：所述屏蔽盒包括端盖和腔体，所述校准电路板固定在腔体底面或中间位置上，所述调谐装置固定在由端盖所形成的内壁面上，端盖与腔体盖合以对校准电路板实施屏蔽。
9、根据权利要求8所述的智能天线的校准网络装置，其特征在于：所述端盖与腔体之间为滑动抽拉安装结构。
10、根据权利要求1至7中任意一项所述的智能天线的校准网络装置，其特征在于：所述屏蔽盒包括端盖和托板，所述校准电路板固定在托板上，端盖四边设有安装部，所述调谐装置固定在由端盖所形成的内壁面上，端盖通过其安装部与托板螺锁或铆接以对校准电路板实施屏蔽。
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