CN108028463B - 多频段移动通信基站天线中的多线移相器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及多频段移动通信基站天线的多线移相器，包括：多路移相电路，接收第一频带的输入信号并分配和相变对应于多个辐射元件的输入信号；在多路移相电路中分配和相变的多个信号；和用于在第二复用器/解复用器中的多个辐射元件分配和相变的第二频带的多个信号；以及多个频率组合/分配电路，用于使对个辐射元件彼此耦合并且输出到多个辐射元件。

Description

多频段移动通信基站天线中的多线移相器
技术领域
本发明涉及适用于移动通信(PCS、蜂窝、CDMA、GSM、LTE等)中的基站和中继站的天线，更特别地涉及使用的多线移相器(MLPS)。
背景技术
在当前的移动通信环境中，不仅要开发2G(Generation)、3G、4G LTE(长期演进)的商业化，还要考虑引入下一代5G系统。移动通信业务的各种频段按通信系统或通信业务提供商和国家混合使用，基站环境多样化。因此，为了实现高效的基站系统并降低基站操作的成本，基站(和基站天线)正在构建宽带和多频带系统以覆盖各种服务频带。
图1是典型的多频段移动通信基站天线的示意性框图。参照图1，多频段移动通信基站天线10具有用于服务第一频带Band1和第二频带Band2的多频带天线结构。例如，第一频带可以是1.9GHz频带(例如，1.850至1.995GHz)的US-PCS(个人通信服务)频带，并且第二频带可以是例如2.495到宽带无线电业务(BRS)频段)。
在基站天线10中，可以为每个频带提供单独的辐射元件。然而，为了缩小基站天线10的尺寸，第一和第二频率公共频带，例如1至第五辐射元件111、112、113、114和115的多个辐射元件可以垂直布置在一条线。第一至第五辐射元件111-115是具有宽带特性的宽带辐射元件，并且被提供以覆盖例如具有约45％的分数带宽的频带。这样的辐射元件例如可以具有1710至2690MHz频带中的操作特性。
在该结构中，为了对第一频带的整个辐射束提供电垂直倾斜，将第一频带的输入信号In1提供给第一至第五辐射元件111-115。第一复用器/解复用器121，用于改变每个分配信号的相位，使得分配给辐射元件111-115的信号彼此具有预定的相位差。类似地，为了为第二频带的整个辐射束提供电垂直倾斜，第二频带的输入信号In2被接收并分配给第一至第五辐射元件111-115，并且第二复用器/解复用器122，用于改变相应的分配信号，使得分配给相应的辐射元件111-115的信号彼此具有预定的相位差。第一和第二复用器/解复用器121和122的技术的例子包括韩国专利申请No.2009-40978(标题为“用于垂直波束倾斜控制天线的多移相器”，由本申请人于2009年5月11日提交，发明人:Yeon Chan Moon,Choi OhSuk,Kim In Ho,Choi Kwang Suk)。
另一方面，为第一复用器/解复用器121中的第一至第五辐射元件111-115分配的多个信号以及为第一至第五辐射元件111-115分配的多个信号分别通过第一至第五频率耦合器/分配器131,132,133,134,135耦合到对应的信号。此时，通常在第一复用器/解复用器121和第二复用器/解复用器121与第一到第五合并器/分配器131-135之间传送多个信号的连接方案通常被预先设置，例如同轴电缆通过标准的馈电电缆来实现。第一至第五频率耦合器/分配器131-135可以包括用于对第一频带进行滤波的滤波器单元，用于组合用于对第二频带进行滤波的滤波器单元的双工器或送受转换器。
如图1所示，在多频带基站天线中，电子束倾斜条件对于每个频带是不同的。因此，为了对每个频带执行波束倾斜，每个频带需要单独的多线移相器。在这种情况下，由于需要相对较多的馈电电缆来连接多线移相器和多个频率合成器/分配器，所以多频带基站天线的内部结构通常是复杂的，或者整体尺寸是增加。
为了解决这个问题，已经考虑了多种方法，例如在多频带基站天线中设计多个多移相器，以及多个频率耦合器/分离器安装位置和连接结构最佳。但是，这是事实。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供用于多频移动通信系统基站的多线移相器，包括：多路移相电路，接收第一频带的输入信号并分配和相变对应于多个辐射元件的输入信号；在多路移相电路中分配和相变的多个信号；和用于在第二复用器/解复用器中的多个辐射元件分配和相变的第二频带的多个信号；以及多个频率耦合/分配电路，用于分别耦合从多个辐射元件输出的信号，以输出到多个辐射元件。
所述多个频耦组合/分配电路具有双工器或送受转换器的电路结构，其中用于对第一频带进行滤波的滤波器单元的结构和用于对第二频带进行滤波的滤波器单元的结构进行组合。
其中多路移相电路包括电路图案，用于改变输入到输入端口的信号的相位，所述输入端口分别从PCB类型的主PCB接收第一频带的输入信号到多个输出点；其中所述多个频率耦合/分配电路各自在主板中被实施为PCB型双工器或送受转换器电路图案；在多个频率耦合/分配电路中的每一个中，双工器或送受转换器电路图案的第一输入端连接到多路移相电路的多个输出点中相应的一个输出点，双工器电路的第二输入端是多线移相器的子输入端口，并且设置有提供在另一多移相器中的第二频带的多个信号中相应的一个，以及公共端子连接到多个辐射元件的相应的一个作为所述多线移相器的输出端口。
根据本发明的另一发面，提供多频段移动通信基站天线，包括：多个辐射元件，用于服务至少第一频带和第二频带的公共频带；第一复用器，用于接收第一频带的输入信号，分配与多个辐射元件对应的输入信号并输出，并改变分配给多个辐射元件的信号的相位；和第二复用器，用于接收第二频带的输入信号，分配对应于多个辐射元件的输入信号并将其输出，并改变分配给多个辐射元件的信号的相位；多路移相电路，接收所述第一频段的输入信号，并对所述多个辐射元件对应的输入信号进行分配和相位变换；第二复用器/解复用器中的多个辐射元件在多路移相电路中分布相位变化的多个信号以及第二频带的多个分布相移的信号；以及多个频率耦合/分配电路，用于组合分别从多个辐射元件输出的信号，并将信号输出到多个辐射元件。
其中，多个频率耦合/分配电路具有双工器或送受转换器的电路结构，其中用于对第一频带进行滤波的滤波器单元的结构和用于对第二频带进行滤波的滤波器单元的结构是组合天线。实施多路移相电路包括用于改变输入到输入端口的信号的相位的电路图案，所述输入端口分别接收从所述PCB类型的所述主PCB接收的所述第一频带的输入信号到所述多个输出点；其中所述多个频率耦合/分配电路各自在主板中被实施为PCB型双工器或送受转换器电路图案；在多个频率耦合/分配电路中的每一个中，双工器或送受转换器电路图案的第一输入端连接到多路移相电路的多个输出点中相应的一个输出点，双工器电路的第二输入端图案是多线移相器的子输入端口，并且被提供有设置在多线移相器中的第二频带的多个信号中相应的一个，并且公共端子连接到相应的一个作为多线移相器的输出端口。
技术问题
因此，本发明的目的是提供一种能够减少多频移动通信基站天线所需的馈电线数量的多移移相器。
本发明的另一个目的是提供一种可以具有更优化结构的多频段移动通信基站天线的多移移相器。
发明的效果
如上所述，根据本发明的多频段移动通信基站天线的多线移相器的结构可以减少天线所需的馈电电缆数量，使天线结构更加优化。
附图说明
图1是典型多线移相器的示意性框图。
图2是根据本发明的实施方案的多频段移动通信基站天线的示意性框图。
图3是图2中多线移相器的详细结构图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细描述根据本发明的实施例。
图2是根据本发明的实施方案的多频段移动通信基站天线的示意性框图。参照图2，根据本发明的实施方案的多频段移动通信基站天线20包括用于服务第一频带1和第二频带2的多频带天线结构。第一和第二频带的第一至第五辐射元件211,212,213,214和215垂直排列成一行。
另外，为了为第一频带的整个辐射束提供电垂直倾斜，提供第一频带的输入信号In1，并且第一至第五辐射元件211-215和第一复用器/解复用器221，用于改变每个分配信号的相位，使得分配给辐射元件211至215的信号彼此具有预定的相位差。类似地，为了为第二频带的整个辐射束提供电垂直倾斜，第二频带的输入信号In2被相应地接收和分配到第一至第五辐射元件211-215。并且第二复用器/解复用器222，用于改变各个分配信号，使得分配给辐射元件211至215的信号彼此具有预定的相位差。
同时，在根据本发明的实施方案的多频段移动通信基站天线20，第一复用器/解复用器221通过馈电电缆连接到第一到第五辐射元件211到215。第二复用器/解复用器222不直接连接到第一到第五辐射元件211至215，但是分别对应于第一至第五辐射元件211至215分配并相移到第一复用器/解复用器221。
图2，第一复用器/解复用器221基本上接收第一频带的输入信号In1，并且将第一频带的输入信号In1输出到第一至第五多路移相电路2210，其相应地分配和相位改变元件211-215；在多路移相电路2210中的多个分布和相移信号以及从第二复用器/解复用器222输入的用于第一至第五辐射元件211-215的多个分布和相移信号，第一到第五频率耦合/分配电路2211,2212,2213和2213，用于分别接收第一到第五辐射元件211-215的信号，并分别将组合信号输出到第一到第五辐射元件211-215。第一到第五频率耦合/分配电路2211到2215可以包括用于对第一频带进行滤波的滤波器单元，双工器或送受转换器(例如双工器)电路结构。
第二复用器/解复用器222可有一个通用的复用器/解复用器结构。然而，可以看出，第一复用器/解复用器221包括内部电路的输出端和放大器或双工器。利用这种结构，第二复用器/解复用器222的第二频带的输出信号与第一复用器/解复用器221中的第一频带的要输出的信号组合，最后输出信号第一复用器/解复用器221通过馈电电缆提供给辐射元件。
此时，第二复用器/解复用器222和第一复用器/解复用器221可以彼此相邻设置，并使用相对短的馈线(例如，馈线电缆)。因此，在本发明中，不需要用于将分配的和相移的信号中的每一个连接到第二复用器/解复用器222中的各个辐射元件的馈电电缆，可以减小整体天线的内部结构可以简化为具有稳定的机械结构。
图3是图2中多线移相器的详细结构图。参考图3，将更详细地描述第一第一复用器/解复用器221和第二复用器/解复用器222的内部结构。参照第二复用器/解复用器222的结构，第二复用器/解复用器222可以包括PCB类型的主PCB，其中形成用于信号分布和相变的电路图案。该PCB类型的主板具有输入端口b0，该输入端口b0接收第二频带的输入信号In2以及要提供给第一至第五辐射元件211-215的分布和相位变化信号，第一至第五输出端口b1，b2，b3，b4和b5被合适地形成。在主基板中，将输入到输入端口b0的信号分别分配到第一到第五输出端口b1，b2，b3，b4和b5，同时适当地形成用于相位变化的电路图案。此时，分配给各个端口的输入信号的分配比率不被设置为相同，并且可以将预定的分配比率设置为预定的。
下在具有上述配置的第二复用器/解复用器222中，用于相移的电路图案实际上与辅助(移动)基板(未示出)的电路图案协作形成可变长度线Lt；另外，第二复用器/解复用器222包括用于支撑和支撑主基板的壳体，该结构与上述韩国专利申请No.2009-40978中的多相结构相似，40978可以照原样使用。
第一复用器/解复用器221包括具有用于信号分配和相移的电路图案的复用器以及形成多个第一至第五频率耦合/分配电路2211,2212,2213,2214的PCB类型的复用器/主PCB，以及2215具有用于频率耦合的电路图案。如图2所示，
在该PCB类型的PCB中，形成多路移相电路2210的电路图案包括接收第一频带的输入信号In1的输入端口a0，第一至第五辐射元件211-215提供的可变分配及位相的信号分别形成其输出的第一至第五输出点a10,a20，a30，a40，a50，。由输入端口a0输入的信号随着其分别向第一至第五输出点a10，a20，a30，a40和a50分配并同时适当地形成用于相变的电路图案。
在主基板中，多路移相电路2210的第一到第五输出点a10，a20，a30，a40和a50连接到第一到第五频率耦合/分配电路2211,2212，2213,2214和2215和对应的第一至第五输入点a11，a21，a31,a41和a51。第一至第五频率耦合/分配电路2211至2225可以通过例如PCB型双工器(或送受转换器)电路图案来实现。第一到第五频率耦合/分配电路2211-2215对应的双工器(或送受转换器)电路图案的第一输入端子分别对应于第一到第五输入点a11，a21，a31，a41和a51。
第一至第五频率耦合/分配电路2211至2215分别接收从第二复用器/解复用器222的第一至第五输出端口b1至b5输出的信号，并将其提供给第二输入端模式。例如，从第二复用/解调器222的第一输出端口b1输出的信号被输入到第一复用器/解复用器221的第一子输入端口a12，从第二到第五输出端口第二复用器/解调器222的b2至b5被分别提供给第一复用器/解复用器221的第二至第五子输入端口2111(a22，a32，a42和a52)，并被提供给第二通过第五频率耦合/分配电路2212-2215。换句话说，第一到第五频率耦合/分配电路2211到2215各自具有连接到第一到第五子输入端口a22，a32，a42，a52)的相应的双工器电路图案的第二输入端。
第一到第五频率耦合/分配电路2211到2215分别设置有第一到第五辐射元件211到215，以便输出到相应的双工器电路图案的公共端。例如，第一频率耦合/分配电路2211的公共端对应于连接到第一辐射元件211的第一复用器/解复用器221的第一输出端口a13。类似地，公共端子第二到第五频率耦合/分配电路2212到2215分别对应于第一复用器/解复用器221的第二到第五输出端口a23，a33，a43和a53，它们分别连接到第二到第五频率辐射元件212-215。
在具有上述配置的第一复用器/解复用器221的多路移相电路2210中，用于相移的电路图案实际上包括与子节点的电路图案互锁的可变长度电路(未示出)形成一条线，可以有能够改变相位的结构。另外，第一复用器/解复用器222还可以包括用于支撑和支撑主基板的壳体。
图3，第一复用器/解复用器221包括多路移相电路2210和第一至第五频率耦合/分配电路2211,2212,2213,2214和2215。当天线一体地形成在一个PCB型主板上时，与传统的天线相比，可以整体减小馈电电缆的安装面积并简化天线的内部结构。
如上所述，可以执行根据本发明实施例的多频移动通信基站天线的多线移相器的配置和操作。尽管已经关于其特定实施例描述了本发明，但是可以在不脱离本发明的范围的情况下实施。
例如，在上面的描述中，多频段移动通信基站天线装置中与本发明有关的配置以外的配置被简化或省略。然而，在根据本发明的实施例的多频段移动通信基站天线中，第一至第五辐射元件211至215可以设置在金属板状反射器的一个表面(例如，前表面)(未示出)，而第二复用器/解复用器222可以安装在反射器的另一侧(例如，后侧)。另外，移动通信基站天线可以配备应用于通用结构的移动通信基站天线的各种部件，例如附加的分配/耦合电路或放大器，滤波器，各种电子部件(不是所示)，例如用于感测包括传输质量的天线的各种操作状态的感测电路，并且可以适当地安装用于控制整体操作的主控制器(例如，MCU)。
在以上描述中，多模移动通信基站天线中包括的辐射元件的数量是五。但是，辐射元件的数量可以是五个或更多。分配/耦合电路可以被设计成相应地形成各种数量。
另外，在上述实施例中，第一或第二多路复用器/多路分离器中的多路移相电路的主基板或频率分布/耦合电路上的电路图案的详细结构可以具有各种修改和变化，本发明不是由所描述的实施例来确定，而是应该由权利要求和权利要求的等同来确定。

Claims (6)

1.多频段移动通信基站天线的多线移相器，其中，包括：
多路移相电路，接收第一频段的输入信号并分配和相变对应于多个辐射元件的输入信号；
多个频率耦合/分配电路，用于接收输出到所述多路移相电路中分配和相变的辐射元件的信号的第一频带的输入信号、和用于在第二复用器/解复用器中的多个辐射元件分配和相变的第二频段的多个信号；而且所述多个频率耦合/分配电路用于分别组合从所述多个辐射元件输出的信号，并分别输出组合信号到所述多个辐射元件；
其中，第一复用器/解复用器通过馈电电缆连接到所述多个辐射元件，而且所述第二复用器/解复用器不直接连接到所述多个辐射元件，并且所述第二复用器/解复用器将所述第二频段的多个信号传输到所述第一复用器/解复用器。
2.根据权利要求1所述的多频段移动通信基站天线的多线移相器，其中，所述多个频率耦合/分配电路具有双工器的电路结构，其中用于对所述第一频段进行滤波的滤波器单元的结构和用于对所述第二频段进行滤波的滤波器单元的结构进行组合。
3.根据权利要求1所述的多频段移动通信基站天线的多线移相器，其中，
多路移相电路包括电路图案，接收所述第一频段的输入信号，并对所述多个辐射元件对应的输入信号进行分配和相位变换，输入端口分别从PCB类型的主PCB接收输入信号到多个输出点;
其中所述多个频率耦合/分配电路各自在主板中被实施为PCB型双工器;
在所述多个频率耦合/分配电路中的每一个中，所述双工器的第一输入端连接到所述多路移相电路的多个输出点中相应的一个输出点，所述双工器的第二输入端是所述多线移相器的子输入端口，并且产生提供在所述多线移相器中的第二频段的多个信号中相应的一个信号，以及公共端子连接到所述多个辐射元件的相应的一个作为所述多线移相器的输出端口。
4.多频段移动通信基站天线，其中
多个辐射元件，用于服务至少第一频段和第二频段的公共频带；
第一复用器/解复用器，用于接收所述第一频段的输入信号，分配与所述多个辐射元件对应的输入信号并输出，并改变分配给所述多个辐射元件的信号的相位；和
第二复用器/解复用器，用于接收所述第二频段的输入信号，分配对应于所述多个辐射元件的输入信号并将其输出，并改变分配给所述多个辐射元件的信号的相位；
多路移相电路，接收所述第一频段的输入信号，并对所述多个辐射元件对应的输入信号进行分配和相位变换；
第二复用器/解复用器中的所述多个辐射元件在所述多路移相电路中分布相位变化的多个信号以及所述第二频段的多个分布相移的信号；以及
多个频率耦合/分配电路，用于组合分别从所述多个辐射元件输出的信号，并分别将组合信号输出到所述多个辐射元件；
其中，第一复用器/解复用器通过馈电电缆连接到所述多个辐射元件，而且第二复用器/解复用器不直接连接到所述多个辐射元件，并且所述第二复用器/解复用器将所述第二频段的多个信号传输到所述第一复用器/解复用器。
5.根据权利要求4所述的多频段移动通信基站天线，其中，所述多个频率耦合/分配电路具有双工器或的电路结构，其中用于对所述第一频段进行滤波的滤波器单元的结构和用于对所述第二频段进行滤波的滤波器单元的结构是组合天线。
6.根据权利要求4所述的多频段移动通信基站天线，其中
多路移相电路包括电路图案，接收所述第一频段的输入信号，并对所述多个辐射元件对应的输入信号进行分配和相位变换，输入端口分别从PCB类型的主PCB接收的输入信号到所述多个输出点；
其中所述多个频率耦合/分配电路各自在主板中被实施为PCB型双工器；
在所述多个频率耦合/分配电路中的每一个中，双工器的第一输入端连接到所述多路移相电路的多个输出点中相应的一个输出点，所述双工器的第二输入端是多线移相器的子输入端口，并且产生提供在多线移相器中的所述第二频段的多个信号中相应的一个信号，并且公共端子连接到相应的一个作为多线移相器的输出端口。
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