CN106410405B - 电调天线馈电装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电调天线馈电装置，包括腔体和容置在所述腔体内的馈电电路，以及与所述馈电电路各末端连接的输入端口和输出端口，所述馈电电路包括形成微波滤波器的第一分路和形成隔直电容的第二分路；本发明还提供了一种方法，包括以下步骤：获取包含射频信号和机电控制信号的混合信号；滤除所述混合信号中的高频射频信号以输出包含低频射频信号和机电控制信号的第一分离信号；隔离所述混合信号中的机电控制信号和低频射频信号以输出包含高频射频信号的第二分离信号；所述第一分离信号下行至天线的移相控制模块；所述第二分离信号下行至天线的射频模块。基于上述技术方案，本发明能够在将馈电器内置的情况下实现低互调。

Description

电调天线馈电装置及方法

技术领域

本发明涉及移动通信基站电调天线技术领域，具体而言，本发明涉及一种电调天线馈电装置及方法。

背景技术

在移动通信网络覆盖中，基站天线是覆盖网络的关键设备之一，随着用户和网络规模的高速发展，电调天线已经是普遍的应用，但现有的远程电调控制设备普遍与基站天线独立存在，用户在使用时需要在另外基站天线上外接电调控制器和电调控制线。电调控制线同时也用于传输天线信号，天线信号为射频信号，因此，电调控制线可能同时存在两种信号，即射频信号和控制信号。为解决上述问题，需要将电调控制器与天线一体化设计，这不仅需要将射频信号输入到天线，也同时需要将控制信号输入到内置电调控制器的装置中。

现有技术中，将电调控制器内置于天线，同时采用射频馈线同时传输射频信号和控制信号，简化了电调控制系统的设置。虽此技术有诸多的好处，但是大规模的应用产品却少之又少，其主要是馈电器的设计难度较大，内置馈电器交调的稳定性差。

基于以上问题，提出一种解决射频信号与控制信号同时传输和隔离，并且能有效解决内置馈电器交调稳定性的技术是非常迫切的。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种新的低互调的射频信号和控制信号混合输入馈电装置及馈电方法。

为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种电调天线馈电装置，包括腔体和容置在所述腔体内的馈电电路，以及与所述馈电电路各末端连接的输入端口和输出端口，所述馈电电路包括形成微波滤波器的第一分路和形成隔直电容的第二分路。

进一步地，所述馈电电路还包括在第一分路和第二分路上游进行合路输入的第三分路；且所述第三分路的输入端与所述输入端口相连接，所述第一分路的输出端连接第一输出端口，第二分路的输出端连接第二输出端口。

其中，所述输入端口和输出端口伸出到腔体以外。

进一步地所述馈电电路由带状线结构电路实现。

更进一步地，所述馈电电路由双面覆铜PCB板实现。

其中，所述双面覆铜PCB板上设有导通双面铜层的过孔。

其中，所述第一分路包括主支路和若干从所述主支路向两侧延伸出的开路支节，所述开路支节的末段与所述主支路平行以实现耦合。

其中，所述开路支节为L型开路支节。

其中，所述第一分路还包括相对于所述开路支节上下布设的介质块。

其中，形成所述第二分路的双面覆铜PCB板包括上铜层和下铜层；所述上铜层开设第一隔断，所述下铜层开设第二隔断，所述第一隔断和第二隔断的间距为λ/4，其中为射频信号的波长。

其中，所述第一隔断远离所述输出端口；所述第二隔断靠近所述输出端口；并在所述第一隔断远离所述输出端口的一侧设置过孔，以及在所述第二隔断靠近所述输出端口的一侧设置过孔。

进一步地，所述第一分路与第二分路位于同一平面上，并且设置在所述腔体的两侧。

本发明还提供一种方法，其技术方案如下：

一种电调天线馈电的方法，包括以下步骤：获取包含射频信号和机电控制信号的混合信号；滤除所述混合信号中的高频射频信号以输出包含低频射频信号和机电控制信号的第一分离信号；隔离所述混合信号中的机电控制信号和低频射频信号以输出包含高频射频信号的第二分离信号；所述第一分离信号下行至天线的移相控制模块；所述第二分离信号下行至天线的射频模块。

还包括步骤：向馈电模块馈入混合信号。

其中，所述混合信号中的高频射频信号的滤除方法为：设置第一分路，所述第一分路包括用于抑制所述高频射频信号通过的微波滤波器。

优选地，所述微波滤波器通过微带线实现。

其中，所述混合信号中的机电控制信号和低频射频信号的隔离方法为：设置第二分路，所述第二分路包括用于隔离直流信号和低频信号的隔直电容。

优选地，所述隔直电容通过微带线实现。

其中，所述第一分离信号和第二分离信号分别通过馈电线进行下行传输。

相比现有技术，本发明的方案具有以下优点：

(1)本发明将电调控制器内置于天线，同时采用射频馈线同时传输射频信号和控制信号，一方面节省了电调控制电缆，降低了工程成本；另一方面简化了电调控制系统的设置。

(2)本发明内置电调控制模块可以在生产时将天线的相关信息提前设置好，如频段、型号、下倾角范围等的信息，这可以减少了在实际使用中因为调节带来的误差，而致使天线稳定性差等问题。

(3)本发明采用双面覆铜PCB板来实现整个电路，一方面使电调天线小型化，另一方面可以做到在很宽的频段内获得良好的匹配；更进一步地，解决了内置馈电器交调稳定性的问题。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明电调天线馈电装置的馈电部分结构示意图。

图2为本发明电调天线馈电装置的馈电部分其中一种实施例的结构示意图。

图3为本发明电调天线馈电装置的馈电部分其中一种实施例的带状线结构部分示意图，并示出第二分路的隔断部分。

图中：1第一输入端口 2过孔

3第三分路 4 L型开路支节

5 L型开路支节 6 L型开路支节

7第一输出端口 8介质块

9并排过孔 10隔断

11第二输出端口 12腔体

13小孔 14第一分路

15第二分路

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

参考图1，图1是本发明电调天线馈电装置的馈电部分结构示意图，如图1所示，包括设置在腔体12外部的第一输入端口1、第一输出端口7和第二输出端口11，设置在腔体12内部的第一分路14、第二分路15以及第三分路3。

上述各部分的结构分布方式如下：

第一分路14、第二分路15以及第三分路3分别悬空设置于腔体12内部，并分别电连通至腔体12上的信号传输端口，第一分路14与第一输出端口7电连通、第二分路15与第二输出端口11电连通、第三分路3与第一输入端口1电连通，其中，电连通为电连接。

第三分路3为第一分路14、第二分路15在上游合路输入部分，通过第一分路14与第二分路15并联连接实现。

其中，第一分路14用于实现微波滤波，第二分路15用于实现容性耦合连接。

其中，第一输入端口1、第一输出端口7及第二输出端口11分别用于插入馈线。

参考图2，图2是本发明电调天线馈电装置的馈电部分其中一种实施例的结构示意图。如图2所示，包括布设于第一分路14上的L型开路支节4、5、6和设计有小孔13的介质块8；布设于第二分路15上的隔断10、并排过孔9；容置于腔体12内的第一分路14、第二分路15、第三分路3；设置于腔体12外部的第一输入端口1、第一输出端口7、第二输出端口11。

在本实施例中，所有馈电电路为带状线结构电路，实现了与天线结构的一体化设计。

优选地，本实施例中利用双面覆铜PCB板设计馈电电路，进一步减少了馈电电路所占的体积，更使工程成本控制在可接受的范围，解决了内置馈电器交调稳定性的问题。

进一步地，所述双面覆铜PCB板上设有导通双面铜层的过孔2，所述过孔2分布的间距根据基站天线的电气性能要求而设定，其可有效降低回波损耗和增强器件的耐功率能力。

其中，第一分路14包括主支路和若干从所述主支路向两侧延伸出的开路支节，所述开路支节的末段与所述主支路平行以实现耦合。其中，所述开路支节包括L型开路支节4、5、6。按照特定的应用情况，在适应不同频段的应用下，所述L型开路支节4、5、6的长度可以不尽相同，且其所述L型开路枝节的数量及分布位置不定，均由相对于开路支节上下布设的介质块8决定。其中，L型开路支节4、5、6为高频开路线。

上述的L型开路支节4、5、6以及介质块8在第一分路1上构成了微波滤波器，用于滤除高频射频信号。优选地，所述微波滤波器为低通滤波器。

具体实施时，介质块8可采用单层的或双层的。具体的，单层的介质块8可分布并全覆盖在第一分路14的上方或可分布并全托盘在第一分路14的下方；双层的介质块8中包括了上层介质块与下层介质块，所述第一分路14夹置在上层介质块和下层介质块之间。

更进一步地，由于所述第一分路14所处的环境中既有微波介质材料又有空气，电磁波在第一分路14上传输时会在两种不同介质的交界面上产生反射波，从而影响第一分路14的阻抗匹配。在所述介质块8上开设特定的小孔13，使得不同介质交界面上产生的反射波互相抵消，从而实现阻抗匹配。所述小孔13的分布位置、形状及个数可根据实际情况进行调整，本领域技术人员能够依据其所需的目的而确定相应的小孔13的个数、形状及分布的位置，尽管此处未明细给出，但不影响本领域技术人员依据此处的解释进行技术实现。

其中，介质块8为第一分路14的耦合介质，其所分布的位置或选用的材料将影响信号传输的相位，而对介质块8的设计根据天线原理，本领域技术人员能够依据其所需的目的进行相应的设计，尽管此处未明细给出，但不影响本领域技术人员依据此处的解释进行技术实现。优选的，介质块8是介质常数大于1的低损耗微波介质材料块。

需要说明的是，附图2中介质块8的形状规则是优选的实施方式，其还可以采用其他规则或不规则的形状。

其中，第二分路15由包括上铜层和下铜层的双面覆铜PCB板形成。参考图3，其中，在所述上铜层开设第一隔断101，在所述下铜层开设第二隔断102。所述第一隔断101与第二隔断102之间的电路长度(即两个隔断的距离)不同便可应用在不同的频段，该长度一般为L＝λ/4,其中λ为射频信号的波长，在实际应用上可根据射频信号频段来确定其尺寸；其中，所述第一隔断101布设在远离所述输出端口一侧，所述第二隔断102布设在靠近所述输出端口一侧。

具体实施时，所述第二分路15通过在馈电电路上布设隔断10而形成隔直电容，其利用了容性耦合的性质，但是，在实际上容性耦合会造成过高的回波损耗，本实施例中，为了降低回波损耗和增强器件的耐功率能力，分别在第一隔断101及第二隔断102任意一侧布设了并排过孔9，所述并排过孔9与隔断10的断口平行。优选地，所述第一隔断101的并排过孔9设置在远离所述输出端口的一侧，所述第二隔断102的并排过孔9设置在靠近所述输出端口一侧。

上述设计的两处隔断10使所述第二分路形成了隔直电容，隔离了机电控制信号和低频射频信号。

其中，第三分路3为第一分路14及第二分路15上游合路输入的部分。混合信号从第一输入端口1输入，通过所述第三分路3之后，分路分别进入所述第一发路14和第二分路15，信号经过第一分路14与第二分路15可实现射频信号和机电控制信号的同时传输和隔离。

其中，所述射频信号与机电控制信号将同步或不同步馈入至所述馈电装置，所述射频信号通常分为高频射频信号和低频射频信号，所述高频射频信号主要运用于通信，所述低频射频信号运用到通信的频段较少，一般为基本的控制信号；所述机电控制信号由直流信号产生。

优选地，本实施例中，形成微波滤波器的第一分路14与形成隔直电容的第二分路15位于同一平面上，并且设置在腔体12的两侧，可有效减小了腔体12的尺寸及体积大小。本实施例馈电装置可对由集成在基站里的电调中心控制单元驱动的电调天线，尤其是内置电调控制器的电调天线，进行馈电，其馈电方式如下：

上述应用场景中，基站可向馈电装置馈入包括射频信号及机电控制信号的混合信号。

第三分路3所连通的第一输入端口1用于通行混合信号；第一分路14所连通的第一输出端口7用于通行分离后的第一分离信号；第二分路15所连通的第二输出端口11用于通行分离后的第二分离信号。

具体的，第三分路3可传输与其连通的第一输入端口1所输入的射频信号及机电控制信号，该输入信号可通过不同的途径传输。

第一分路14经由L型开路支节4、5、6及介质块8构成的微波滤波器滤除高频射频信号，获得第一分离信号，即低频射频信号和机电控制信号，所述第一分离信号最终由与第一分路14连通的第一输出端口输出。

第二分路15经过隔直电容耦合隔离低频射频信号和机电控制信号，得出第二分离信号，即高频射频信号，所述第二分路15的射频信号最终由与其连通的第二输出端口11输出。

第一输出端口7输出的信号传输至相应的移相控制模块，第二输出端口11输出的信号传输至射频模块，所述第一分离信号和第二分离信号分别通过馈电线进行下行传输。本实施例馈电电路实现多种信号的分离。

更进一步的是，电调控制器和本实施例的馈电装置可内置于天线中，馈电装置和电调控制器一体化集成设计。

此一体化设计可大大节省电调控制线，降低工程安装费用，简化电调控制系统的设置，将原有的电调天线的安装简化为非电调天线的安装。其中，内置的电调控制器可在天线生产时，将天线的相关信息提前设置好，如：频段、型号、下倾角范围等。

以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (14)

1.一种电调天线馈电装置，包括腔体和容置在所述腔体内的馈电电路，以及与所述馈电电路各末端连接的输入端口和输出端口，其特征在于，所述馈电电路由双面覆铜PCB板实现，包括形成微波滤波器的第一分路和形成隔直电容的第二分路；所述第二分路的双面覆铜PCB板包括上铜层和下铜层；所述上铜层开设第一隔断，所述下铜层开设第二隔断。

2.根据权利要求1所述的电调天线馈电装置，其特征在于，所述馈电电路还包括在第一分路和第二分路上游进行合路输入的第三分路；且所述第三分路的输入端与所述输入端口相连接，所述第一分路的输出端连接第一输出端口，第二分路的输出端连接第二输出端口。

3.根据权利要求2所述的电调天线馈电装置，其特征在于，所述馈电电路由带状线结构电路实现。

4.根据权利要求1所述的电调天线馈电装置，其特征在于，所述双面覆铜PCB板上设有导通双面铜层的过孔。

5.根据权利要求1所述的电调天线馈电装置，其特征在于，所述第一分路包括主支路和若干从所述主支路向两侧延伸出的开路支节，所述开路支节的末段与所述主支路平行以实现耦合。

6.根据权利要求5所述的电调天线馈电装置，其特征在于，所述开路支节为L型开路支节。

7.根据权利要求5所述的电调天线馈电装置，其特征在于，所述第一分路还包括相对于所述开路支节上方或下方布设的单层介质块；或，将所述开路支节夹置的由上层介质块、下层介质块构成的双层介质块。

8.根据权利要求1所述的电调天线馈电装置，其特征在于，所述第一隔断和第二隔断的间距为λ/4，其中λ为射频信号的波长。

9.根据权利要求8所述的电调天线馈电装置，其特征在于，所述第一隔断远离所述输出端口；所述第二隔断靠近所述输出端口；并在所述第一隔断远离所述输出端口的一侧设置过孔，以及在所述第二隔断靠近所述输出端口的一侧设置过孔。

10.根据权利要求1所述的电调天线馈电装置，其特征在于，所述第一分路与第二分路位于同一平面上，并且设置在所述腔体的两侧。

11.一种电调天线馈电的方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取包含射频信号和机电控制信号的混合信号；

滤除所述混合信号中的高频射频信号以输出包含低频射频信号和机电控制信号的第一分离信号；

将所述混合信号通过设置有隔直电容的第二分路，以隔离所述混合信号中的机电控制信号和低频射频信号，输出包含高频射频信号的第二分离信号；所述隔直电容由所述第二分路的双面覆铜PCB板中的上铜层开设的第一隔断和下铜层开设的第二隔断形成；

所述第一分离信号下行至天线的移相控制模块；

所述第二分离信号下行至天线的射频模块。

12.根据权利要求11所述的电调天线馈电的方法，其特征在于，所述混合信号中的高频射频信号的滤除方法为：设置第一分路，所述第一分路包括用于抑制所述高频射频信号通过的微波滤波器。

13.根据权利要求12所述的电调天线馈电的方法，其特征在于，所述微波滤波器通过微带线实现。

14.根据权利要求11所述的电调天线馈电的方法，其特征在于，所述隔直电容通过微带线实现。