CN105960737A - 一种多频通信天线以及基站 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供了一种多频通信天线以及基站，包括：至少一个低频阵列(101)、至少一个高频阵列(102)、与所述高频阵列(102)对应设置的至少一个电路板(104)以及一个反射板(103)，所述电路板(104)上设置有用于去耦滤波的滤波部件(108)，所述滤波部件(108)的第一端与所述高频阵列(102)电气连接，所述滤波部件(108)的第二端与所述电路板(104)的所述信号地层(105)电气连接。本实施例所示的用于去耦滤波的所述滤波部件(108)设置在电路板104上，对阵列辐射环境破坏小，使得多频通信天线具有良好的宽带抑制特性，而且有效的抑制了多频互耦和宽频互耦。

Description

一种多频通信天线以及基站
技术领域
本发明涉及天线，尤其涉及的是一种多频通信天线以及基站。
背景技术
由于智能手机的普及，用户对高速数据服务的需求不断增长，所以现代移动通信正向着多频多模方向发展，但是可用站点资源的获取却越来越难而且站点对周围环境的融入性要求不断提高，这也使得集成度更高的多频通信天线成为基站天线未来的发展方向。
多频通信天线是指同一个天线中包含多个可工作于不同频段的天线阵列。在有限的安装空间排布多个不同频段的天线阵列往往由于较强的电磁耦合使得各阵列的电气性能，如水平波束宽度、交叉极化电平、前后比等显著降低。
为了保证多频通信天线在高集成的情况下仍然有良好的辐射特性，现有技术中，如申请号201210319758.21专利申请文件所公开的低频辐射装置，包括第一低频辐射模块以及第二低频辐射模块，在第一低频辐射模块与第二低频辐射模块的轴向中心一侧，分别设置有抑制高频电磁波在低频辐射装置中传输的开路枝节，通过该开路枝节抑制其他频率的耦合电流。
但是现有技术所示的低频辐射装置的缺陷在于，1、只能用钣金加工或者PCB加工方式在巴伦上实现开路枝节，压铸方式很难实现；2、即使采用多个不同长度的开路枝节，能够抑制的带宽也比较窄；3、消除互耦效果仅和所设计的开路枝节的结构长度相关，无法解决多频互耦和宽频互耦；4、消除互耦的开路枝节的结构破坏了低频辐射装置的工作环境。
发明内容
本发明提供了一种多频通信天线以及基站，可有效的抑制所述多频通信天线内产生异频互耦。
本发明实施例第一方面提供了一种多频通信天线，包括：至少一个低频阵列(101)、至少一个高频阵列(102)、与所述高频阵列(102)对应设置有至少一个电路板(104)，所述电路板(104)用于为所述高频阵列(102)馈电，所述多频通信天线还包括一个用于固定所述低频阵列(101)和所述高频阵列(102)的反射板(103)，其中，所述电路板(104)与所述反射板(103)相对的侧面为信号地层(105)，且所述电路板(104)的所述信号地层(105)与所述反射板(103)耦合连接；
所述电路板(104)上设置有用于去耦滤波的滤波部件(108)，所述滤波部件(108)的第一端与所述高频阵列(102)电气连接，所述滤波部件(108)的第二端与所述电路板(104)的所述信号地层(105)电气连接。
本实施例所示的用于去耦滤波的所述滤波部件(108)设置在电路板104上，无需在低频阵列(101)以及所述高频阵列(102)上设置用于滤波的部件，从而使得本发明实施例所提供的多频通信天线对阵列辐射环境破坏小，且不会破坏低频阵列(101)以及所述高频阵列(102)的工作环境。
加入所述滤波部件(108)后高频阵列(102)的10dB抑制带从660MHz-760MHz，涵盖了整个700M的收发频段，具有良好的宽带抑制特性。
结合本发明实施例第一方面，本发明实施例第一方面的第一种实现方式中，
所述高频阵列(102)包括辐射单元(109)以及馈电巴伦(110)，所述馈电巴伦(110)的第一端与所述辐射单元(109)电气连接，所述馈电巴伦(110)的第二端与所述电路板(104)的所述信号地层(105)电气连接，且所述馈电巴伦(110)的第二端还与所述滤波部件(108)的第一端电气连接。
结合本发明实施例第一方面的第一种实现方式，本发明实施例第一方面的第二种实现方式中，
所述馈电巴伦(110)的第二端设置有至少一个第一接地点(112)以及至少一个第二接地点(113)；
所述第一接地点(112)和所述第二接地点(113)穿过所述电路板(104)设置，且所述第一接地点(112)和所述第二接地点(113)焊接至所述电路板(104)与所述反射板(103)相对的侧面，其中，所述第一接地点(112)与所述电路板(104)的所述信号地层(105)电气连接，所述第二接地点(113)与所述滤波部件(108)的第一端电气连接。
结合本发明实施例第一方面的第二种实现方式，本发明实施例第一方面的第三种实现方式中，
所述滤波部件(108)包括设置在所述电路板(104)的信号线层(116)上的第一子部件(114)以及设置在所述电路板(104)的所述信号地层(105)的第二子部件(115)，且所述第一子部件(114)与所述电路板(104)的所述信号地层(105)电气连接，所述第二子部件(115)与所述辐射单元(109)电气连接。
结合本发明实施例第一方面的第三种实现方式，本发明实施例第一方面的第四种实现方式中，
贯穿所述电路板(104)设置有第一金属化过孔(117)以及第二金属化过孔(118)，且所述第一金属化过孔(117)与所述馈电巴伦(110)的距离小于所述第二金属化过孔(118)与所述馈电巴伦(110)的距离；
所述第二子部件(115)的第一端与所述馈电巴伦(110)的所述第二接地点(113)电气连接，所述第二子部件(115)的第二端通过所述第一金属化过孔(117)与所述第一子部件(114)的第一端电气连接，所述第一子部件(114)的第二端通过所述第二金属化过孔(118)与所述信号地层(105)电气连接。
结合本发明实施例第一方面至本发明实施例第一方面的第四种实现方式任一项所述的多频通信天线，本发明实施例第一方面的第五种实现方式中，
所述电路板(104)的所述信号地层(105)为至少一个金属层。
结合本发明实施例第一方面的第五种实现方式，本发明实施例第一方面的第六种实现方式中，
所述电路板(104)的所述信号地层(105)包括相互绝缘的第一金属层(120)和第二金属层(121)；
所述高频阵列(102)与所述第一金属层(120)电气连接，所述滤波部件(108)的第二端与所述第二金属层(121)电气连接。
结合本发明实施例第一方面的第三种实现方式或本发明实施例第一方面的第四种实现方式，本发明实施例第一方面的第七种实现方式中，
所述第一子部件(114)的结构可为以下所示的任一项：
等宽度带线、不等宽度带线、交指耦合线、接地耦合线、紧凑微带谐振单元以及蘑菇型接地耦合片。
结合本发明实施例第一方面至本发明实施例第一方面的第七种实现方式任一项所述的多频通信天线，本发明实施例第一方面的第八种实现方式中，
所述高频阵列(102)的中心频率与所述低频阵列(101)的中心频率的比值大于或等于1.5且小于或等于4。
本发明实施例第二方面提供了一种基站，包括本发明实施例第一方面至本发明实施例第一方面的第八种实现方式任一项所述的多频通信天线。
本发明实施例提供了一种多频通信天线以及基站，包括：至少一个低频阵列101、至少一个高频阵列102、与所述高频阵列102对应设置有至少一个电路板104以及一个反射板103，所述电路板104上设置有用于去耦滤波的滤波部件108，所述滤波部件108的第一端与所述高频阵列102电气连接，所述滤波部件108的第二端与所述电路板104的所述信号地层105电气连接。本实施例所示的用于去耦滤波的所述滤波部件108设置在电路板104上，对阵列辐射环境破坏小，使得多频通信天线具有良好的宽带抑制特性，而且有效的抑制了多频互耦和宽频互耦。
附图说明
图1为本发明实施例所提供的多频通信天线的一种实施例结构示意图；
图2为本发明实施例所提供的多频通信天线的一种实施例局部俯视结构示意图；
图3为本发明实施例所提供的多频通信天线的一种实施例局部仰视结构示意图；
图4为本发明实施例所提供的多频通信天线的一种实施例侧面局部结构示意图；
图5为本发明实施例所提供的多频通信天线的反射系数示意图；
图6为本发明实施例所提供的多频通信天线的用于去耦滤波的电路的一种实施例结构示意图；
图7为本发明实施例所提供的多频通信天线的用于去耦滤波的电路的另一种实施例结构示意图；
图8为本发明实施例所提供的多频通信天线的用于去耦滤波的电路的另一种实施例结构示意图；
图9为本发明实施例所提供的多频通信天线的信号地层的一种实施例结构示意图；
图10为本发明实施例所提供的多频通信天线的信号地层的另一种实施例结构示意图；
图11为本发明实施例所提供的多频通信天线的信号地层的另一种实施例结构示意图；
图12为本发明实施例所提供的多频通信天线的第一子部件的一种实施例结构示意图；
图13为本发明实施例所提供的多频通信天线的第一子部件的另一种实施例结构示意图；
图14为本发明实施例所提供的多频通信天线的第一子部件的另一种实施例结构示意图；
图15为本发明实施例所提供的多频通信天线的第一子部件的另一种实施例结构示意图；
图16为本发明实施例所提供的多频通信天线的第一子部件的另一种实施例结构示意图；
图17为本发明实施例所提供的多频通信天线的第一子部件的另一种实施例结构示意图。
具体实施方式
下面详细讨论本申请的实施例的制造和使用。但是，应当理解的是，本发明提供了许多可以在各种具体背景下实施的可行的创新性概念。所讨论的具体实施例仅是说明制造和使用本发明的具体方式，并不限制本发明的范围。
首先对多频通信天线进行详细说明：
本发明所提供的多频通信天线通常是指天线内部含有2个以上不同工作频率的独立天线阵列。
本发明实施例中，所述多频通信天线包括有低频阵列以及高频阵列。
当所述低频阵列以及所述高频阵列满足预设条件时，所述多频通信天线内则易产生异频互耦。
所述预设条件为所述高频阵列的中心频率与所述低频阵列的中心频率的比值大于或等于1.5且小于或等于4，且所述高频阵列与所述低频阵列呈水平排布，相邻的所述高频阵列与所述低频阵列之间距离较近。
本发明实施例对所述预设条件为举例说明，不做限定，只要所述多频通信天线内产生异频互耦即可。
本发明实施例所提供的所述多频通信天线的具体排布方式以图1所示为例，需明确的是，图1所示的多频通信天线的结构仅仅为一种示例，不做限定，只要所述低频阵列以及所述高频阵列满足所述预设条件即可。
其中，图1所示的所述低频阵列101工作于698-960MHz，所述高频阵列102工作于1710-2690MHz，且所述高频阵列102的中心频率与所述低频阵列101的中心频率的比值为2.65。
如图1所示可知，所述多频通信天线包括至少一个低频阵列101、至少一个高频阵列102、以及一个用于固定所述低频阵列101和所述高频阵列102的反射板103。
以下结合图1所示说明所述多频通信天线内是如何产生异频互耦的进行详细说明：
所述多频通信天线的异频互耦产生的主要过程如下：
当所述低频阵列101工作时，所述低频阵列101辐射的一路电磁波向远离所述反射板103的方向传播，所述低频阵列101辐射的另一路电磁波向朝向所述反射板103的方向传播。
朝向所述反射板103的方向传播的电磁波经过所述反射板103反射后与所述低频阵列101向远离所述反射板103的方向传播电磁波合成后向外辐射。
其中，朝向所述反射板103的方向传播的电磁波在所述反射板103上会感应出相应的感应电流。
所述低频阵列101在所述反射板103上感应出的所述感应电流会流入所述高频阵列102并辐射，从而使得所述低频阵列101的辐射被干扰。
本发明实施例所提供的所述多频通信天线能够有效的抑制所述低频阵列101的辐射被干扰，首先结合图2至图4所示对本发明实施例所提供的所述多频通信天线的具体结构进行进一步的详细说明：
所述多频通信天线还包括至少一个电路板104；
其中，所述电路板104与所述高频阵列102对应设置，即一个所述高频阵列102对应设置有至少一个所述电路板104。
在具体应用中，可使得每个所述高频阵列102对应设置有一个所述电路板104，或者相邻的多个所述高频阵列102共用一个所述电路板104。
具体的，与所述高频阵列102对应设置的所述电路板104用于为所述高频阵列102馈电。
以下结合图4所示对所述电路板104的结构进行说明：
所述电路板104与所述反射板103相对的侧面为信号地层105，且所述电路板104的所述信号地层105与所述反射板103耦合连接。
具体的，所述信号地层105为覆盖设置在所述电路板104与所述反射板103相对侧面上的金属层，所述电路板104的介质层106所用材料是AD300。
更具体的，所述电路板104与所述反射板103之间设置有耦合层107。
如图4所示可知，所述耦合层107位于所述反射板103和所述信号地层105之间。
所述耦合层107由2部分组成：所述信号地层105所涂覆的绿油，所述信号地层105与反射板103间放置的非导电介质薄片，两者的厚度总和可为0.25mm。
需明确的是，本实施例对耦合层107的厚度为可选说明，不做限定。
可见，通过所述耦合层107实现了所述信号地层105与所述反射板103耦合连接。
需明确的是，本实施例对所述耦合层107的说明为可选的示例，不做限定，只要所述耦合层107能够实现所述信号地层105与所述反射板103耦合连接即可。
为了抑制所述低频阵列101的辐射被干扰，如图2所示，所述电路板104上设置有用于去耦滤波的滤波部件108。
所述滤波部件108的第一端与所述高频阵列102电气连接，所述滤波部件的第二端与所述电路板104的所述信号地层105电气连接。
可见，本实施例所示的用于去耦滤波的所述滤波部件108设置在电路板104上，无需在低频阵列(101)以及所述高频阵列(102)上设置用于滤波的部件，从而使得本发明实施例所提供的多频通信天线对阵列辐射环境破坏小，且不会破坏低频阵列101以及所述高频阵列102的工作环境，且结合图5所示可知，图5是本发明实施例所提供的多频通信天线中加入所述滤波部件108前后的反射系数比较，从图5中可以看到加入滤波部件108后高频阵列102的10dB抑制带从660MHz-760MHz，涵盖了整个700M的收发频段，具有良好的宽带抑制特性。
以下结合附图所示对本发明实施例所提供的所述多频通信天线的具体结构进行详细说明：
具体如图2至图4所示，所述高频阵列102包括辐射单元109以及馈电巴伦110。
其中，所述馈电巴伦110的第一端与所述辐射单元109电气连接，所述馈电巴伦110的第二端与所述电路板104的所述信号地层105电气连接。
所述馈电巴伦110的第二端还与所述滤波部件108的第一端电气连接。
以下对所述滤波部件108能够实现去耦滤波的原理进行说明：
首先请参见图6所示，图6为本发明实施例所提供的多频通信天线的用于去耦滤波的电路示意图；
由图6所示，所述反射板103、去耦滤波电路111、所述馈电巴伦110以及所述辐射单元109依次串联。
其中，所述反射板103上可能再次辐射的感应电流向辐射单元109传输过程中被具有滤波特性的所述去耦滤波电路111所抑制从而保证了低频阵列101方向图的稳定。
本实施例中，以下结合图7和图8所示对所述去耦滤波电路111的具体结构进行说明：
图7和图8所示的所述去耦滤波电路111中的等效电容C1是通过电路板104的所述信号地层105和所述反射板103的射频耦合连接来实现的。
如图7所示的所述去耦滤波电路111中的等效电容C2、等效电感L，以及如图8所示的去耦滤波电路111中的等效电容C2以及等效电感L和等效电容C3的组合，是通过所述电路板104上所设置的所述滤波部件108实现的。
具体的，所述滤波部件108为设置在所述电路板104上的不同长度、不同宽度的带线组合来实现的。
通过本实施例所提供的所述去耦滤波电路111能够有效的抑制所述低频阵列101的辐射被干扰。
以下结合附图所示说明所述馈电巴伦110是如何实现与所述信号地层105以及所述滤波部件108电气连接的。
首先如图3所示，所述馈电巴伦110的第二端设置有至少一个第一接地点112以及至少一个第二接地点113。
具体的，所述电路板104贯穿设置有多个通孔，以使所述第一接地点112和所述第二接地点113能够穿过所述电路板104设置。
更具体的，所述第一接地点112和所述第二接地点113焊接至所述电路板104与所述反射板103相对的侧面。
其中，所述第一接地点112与所述电路板104的所述信号地层105电气连接，所述第二接地点113与所述滤波部件108的第一端电气连接。
以下对本实施例所提供的所述滤波部件108的具体结构进行详细说明：
如图2所示，所述滤波部件108包括设置在所述电路板104的信号线层116上的第一子部件114。
如图3所示，所述滤波部件108还包括设置在所述电路板104的所述信号地层105的第二子部件115。
具体的，所述第一子部件114与所述电路板104的所述信号地层105电气连接，所述第二子部件115与所述辐射单元109电气连接。
更具体的，结合图2至图4所示，贯穿所述电路板104设置有第一金属化过孔117以及第二金属化过孔118。
所述第一金属化过孔117与所述馈电巴伦110的距离小于所述第二金属化过孔118与所述馈电巴伦110的距离。
所述第二子部件115的第一端与所述馈电巴伦110的所述第二接地点113电气连接，所述第二子部件115的第二端通过所述第一金属化过孔117与所述第一子部件114的第一端电气连接，所述第一子部件114的第二端通过所述第二金属化过孔118与所述信号地层105电气连接。
以下对所述信号地层105的可选设置方式进行举例说明：
可选的，如图9所示，所述电路板104的所述信号地层105为一个金属层119。
在具体的电气连接过程中，所述第一接地点112与所述金属层119电气连接；
其中，如图9所示，本实施例以所述第一接地点112的数目为3个为例进行示例说明，不做限定。
所述第二接地点113与所述滤波部件108的第一端电气连接，所述滤波部件108的第二端也与所述金属层119电气连接。
其中，如图9所示，本实施例以所述第二接地点113的数目为1个为例进行示例说明，不做限定。
可选的，如图10所示，所述电路板104的所述信号地层105包括相互绝缘的第一金属层120和第二金属层121；
在具体的电气连接过程中，所述高频阵列102与所述第一金属层120电气连接，即所述第一接地点112与所述第一金属层120电气连接；
其中，如图10所示，本实施例以所述第一接地点112的数目为3个为例进行示例说明，不做限定。
所述第二接地点113与所述滤波部件108的第一端电气连接，所述滤波部件108的第二端与所述第二金属层121电气连接。
其中，如图10所示，本实施例以所述第二接地点113的数目为1个为例进行示例说明，不做限定。
可选的，如图11所示，所述电路板104的所述信号地层105包括相互绝缘的第一金属层120和第二金属层121；
本种设置方式中，所述馈电巴伦110的第二端设置有至少一个第三接地点123；
本实施例如图11所示，所述第三接地点123的数目为4个为例进行示例说明，不做限定。
在具体的电气连接过程中，多个所述第三接地点123通过所述第一金属层120相互连接，以使多个所述第三接地点123通过所述第一金属层120连接到公共节点122。
所述公共节点122与所述第二金属层121电气连接，且所述公共节点122还与所述滤波部件108的第一端电气连接。
以下结合附图所示对所述第一子部件114的结构进行详细说明：
可选的，所述第一子部件114的结构可为等宽度带线(如图12所示)或者，所述第一子部件114的结构可为不等宽度带线(如图13所示)，即如图13所示W1不等于W2，或者，所述第一子部件114的结构可为交指耦合线(如图14所示)、或者，所述第一子部件114的结构可为接地耦合线(如图15所示)、或者，所述第一子部件114的结构可为紧凑微带谐振单元(如图16所示)、或者，所述第一子部件114的结构可为蘑菇型接地耦合片(如图17所示)。
进一步的，上述所示的等宽度带线、不等宽度带线、交指耦合线、接地耦合线、紧凑微带谐振单元以及蘑菇型接地耦合片的具体原理请参见现有技术所示，具体在本实施例中不做赘述。
本发明实施例还提供了一种基站，本实施例所示的基站所包括的多频通信天线请详见上述所示，具体在本实施例中不做赘述。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例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同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种多频通信天线，其特征在于，包括：至少一个低频阵列(101)、至少一个高频阵列(102)、与所述高频阵列(102)对应设置有至少一个电路板(104)，所述电路板(104)用于为所述高频阵列(102)馈电，所述多频通信天线还包括一个用于固定所述低频阵列(101)和所述高频阵列(102)的反射板(103)，其中，所述电路板(104)与所述反射板(103)相对的侧面为信号地层(105)，且所述电路板(104)的所述信号地层(105)与所述反射板(103)耦合连接；
所述电路板(104)上设置有用于去耦滤波的滤波部件(108)，所述滤波部件(108)的第一端与所述高频阵列(102)电气连接，所述滤波部件(108)的第二端与所述电路板(104)的所述信号地层(105)电气连接。
2.根据权利要求1所述的多频通信天线，其特征在于，所述高频阵列(102)包括辐射单元(109)以及馈电巴伦(110)，所述馈电巴伦(110)的第一端与所述辐射单元(109)电气连接，所述馈电巴伦(110)的第二端与所述电路板(104)的所述信号地层(105)电气连接，且所述馈电巴伦(110)的第二端还与所述滤波部件(108)的第一端电气连接。
3.根据权利要求2所述的多频通信天线，其特征在于，所述馈电巴伦(110)的第二端设置有至少一个第一接地点(112)以及至少一个第二接地点(113)；
所述第一接地点(112)和所述第二接地点(113)穿过所述电路板(104)设置，且所述第一接地点(112)和所述第二接地点(113)焊接至所述电路板(104)与所述反射板(103)相对的侧面，其中，所述第一接地点(112)与所述电路板(104)的所述信号地层(105)电气连接，所述第二接地点(113)与所述滤波部件(108)的第一端电气连接。
4.根据权利要求3所述的多频通信天线，其特征在于，所述滤波部件(108)包括设置在所述电路板(104)的信号线层(116)上的第一子部件(114)以及设置在所述电路板(104)的所述信号地层(105)的第二子部件(115)，且所述第一子部件(114)与所述电路板(104)的所述信号地层(105)电气连接，所述第二子部件(115)与所述辐射单元(109)电气连接。
5.根据权利要求4所述的多频通信天线，其特征在于，贯穿所述电路板(104)设置有第一金属化过孔(117)以及第二金属化过孔(118)，且所述第一金属化过孔(117)与所述馈电巴伦(110)的距离小于所述第二金属化过孔(118)与所述馈电巴伦(110)的距离；
所述第二子部件(115)的第一端与所述馈电巴伦(110)的所述第二接地点(113)电气连接，所述第二子部件(115)的第二端通过所述第一金属化过孔(117)与所述第一子部件(114)的第一端电气连接，所述第一子部件(114)的第二端通过所述第二金属化过孔(118)与所述信号地层(105)电气连接。
6.根据权利要求1至5任一项所述的多频通信天线，其特征在于，所述电路板(104)的所述信号地层(105)为至少一个金属层。
7.根据权利要求6所述的多频通信天线，其特征在于，所述电路板(104)的所述信号地层(105)包括相互绝缘的第一金属层(120)和第二金属层(121)；
所述高频阵列(102)与所述第一金属层(120)电气连接，所述滤波部件(108)的第二端与所述第二金属层(121)电气连接。
8.根据权利要求4或5所述的多频通信天线，其特征在于，所述第一子部件(114)的结构可为以下所示的任一项：
等宽度带线、不等宽度带线、交指耦合线、接地耦合线、紧凑微带谐振单元以及蘑菇型接地耦合片。
9.根据权利要求1至8任一项所述的多频通信天线，其特征在于，所述高频阵列(102)的中心频率与所述低频阵列(101)的中心频率的比值大于或等于1.5且小于或等于4。
10.一种基站，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的多频通信天线。
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