CN108963454A - 天线组件、非屏蔽电路组件和辐射单元组件 - Google Patents

天线组件、非屏蔽电路组件和辐射单元组件 Download PDF

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Abstract

本公开提供了一种天线组件、一种非屏蔽电路组件和一种辐射单元组件。该天线组件包括：多个辐射单元；非屏蔽电路；以及输入端子，其中该多个辐射单元通过多个额外的电缆中的相应的一个连接到该非屏蔽电路，并且该非屏蔽电路通过输入电缆连接到该输入端子，并且其中该多个额外的电缆和该输入电缆中的至少一个连接到第一开路连接线。

Description

天线组件、非屏蔽电路组件和辐射单元组件
技术领域
本公开概括而言涉及天线系统，更具体而言，涉及具有包括非屏蔽电路的馈电网络的天线系统。
背景技术
无源互调(PIM)失真是一种在两个或更多个射频(RF)信号沿着RF传输路径在非线性电气接头或材料处相遇时可能产生的电气干扰。这种非线性性可以像混频器一样使得这些RF信号产生原始RF信号的数学组合形式的新的RF信号。这些新产生的RF信号被称为“互调产物”。这些新产生的RF信号可能落在已有的RF信号的带宽内。例如，当通过设备传输的信号产生落在与通过该设备接收的信号的相同带宽内时，可能出现这种情况。如果出现这种情况，接收机带宽内已有的RF信号经历的噪声水平可能会升高。当噪声水平升高时，可能必须降低数据速率和/或服务质量。PIM失真是一种非常重要的互连质量特性，因为由于低质量互连所产生的PIM失真可能会降低整个RF通信系统的电气性能。在天线中来自电缆的外导体的不希望的电流可能会提高PIM失真水平和/或影响天线的绝缘稳定性。
不希望的电流可能出现在天线的馈电网络中包含的非屏蔽电路中。非屏蔽电路例如可以是由能够向外辐射的微带或印刷电路板材料制成的任何元件。例如，非屏蔽电路可以是功分器或移相器。多个电缆能够附接到非屏蔽电路上。例如，如果非屏蔽电路是移相器，输入电缆和多个相位电缆可以连接到该非屏蔽电路。不希望的电流可能出现在这些电缆中的一个的外导体上。
不希望的电流还可能或额外地出现在天线的辐射单元附近。通常，每个辐射单元与天线的反射器相连，反射器用作接地平面，并且辐射单元还通过电缆与非屏蔽电路相连。当执行服务和维护工作时，技术人员可以将辐射单元与反射器分开，从而辐射单元可能不再接地。在这种情况下，例如，不希望的电流可能通过连接的电缆的外导体泄漏。
发明内容
考虑到上述问题，本公开建议了用于消除上述不希望的电流的一种天线组件、一种在天线中使用的非屏蔽电路组件和与天线一起使用的辐射单元组件。
根据本公开的一个方面，提供了一种天线组件。该天线组件包括多个辐射单元；非屏蔽电路；以及输入端子，其中该多个辐射单元通过多个额外的电缆中的相应的一个连接到该非屏蔽电路，并且该非屏蔽电路通过输入电缆连接到该输入端子，并且其中该多个额外的电缆和该输入电缆中的至少一个连接到第一开路连接线。
在一种实现中，该天线组件还包括：第二开路连接线，其连接在邻近该辐射单元中的第一辐射单元和该额外的电缆中、与该辐射单元中的第一辐射单元相连的第一额外的电缆之间的连接点处。
在一种实现中，该第一开路连接线的长度和/或该第二开路连接线的长度是与该天线组件的工作频带的中心频率相对应的波长的1/4。
在一种实现中，该第一开路连接线和/或该第二开路连接线中的至少一个是L形的。
在一种实现中，该多个额外的电缆和该输入电缆中的该至少一个经由焊接连接到该第一开路连接线。
在一种实现中，该第二开路线经由焊接连接到邻近该辐射单元中的该第一辐射单元和该额外的电缆中的该第一额外的电缆之间的该连接点处。
在一种实现中，该输入电缆连接到该第一开路连接线。
在一种实现中，该多个额外的电缆和该输入电缆中的该至少一个连接到邻近该非屏蔽电路的该第一开路连接线。
在一种实现中，该非屏蔽电路包括功分器或移相器。
在一种实现中，该辐射单元包括偶极子。
根据本公开的另一个方面，提供了一种用于天线中的非屏蔽电路组件。该非屏蔽电路组件包括：非屏蔽电路；输入电缆；以及多个额外的电缆，其中该输入电缆和该多个额外的电缆连接到该非屏蔽电路，并且其中该输入电缆和该多个额外的电缆中的至少一个连接到开路连接线。
在一种实现中，该开路连接线的长度是与该天线的工作频带的中心频率相对应的波长的1/4。
在一种实现中，该开路连接线是L形的。
在一种实现中，该输入电缆和该多个额外的电缆中的该至少一个经由焊接连接到该开路连接线。
在一种实现中，该输入电缆连接到该开路连接线。
在一种实现中，该输入电缆和该多个额外的电缆中的该至少一个连接到邻近该非屏蔽电路的该开路连接线。
在一种实现中，该非屏蔽电路包括功分器或移相器。
根据本公开的又一个方面，提供了一种与天线一起使用的辐射单元组件。该辐射单元组件包括：辐射单元；以及非屏蔽电路，其中该辐射单元通过电缆连接到该非屏蔽电路，并且其中开路连接线连接到邻近该辐射单元和该电缆之间的连接点处。
在一种实现中，该开路连接线的长度是与该天线的工作频带的中心频率相对应的波长的1/4。
在一种实现中，该开路连接线是L形的。
在一种实现中，该开路连接线经由焊接连接到邻近该辐射单元和该电缆之间的该连接点处。
在一种实现中，该辐射单元包括偶极子。
根据本公开，能够完全消除非屏蔽电路和/或辐射单元区域中的来自电缆的电缆外导体的不希望的电流。能够增强天线PIM水平和绝缘稳定性。并且，能够消除共模谐振。
附图说明
根据结合以下附图给出的本公开的具体实施例的描述能够更好地理解本公开，其中：
图1是根据本公开的一个实施例的组件的示意图；
图2是图1的组件的等效示意图；
图3是根据本公开的一个实施例的天线系统的一部分的示意图；
图4是图3的天线系统的等效示意图；
图5是图3的天线系统的另一等效示意图；以及
图6是根据本公开的另一实施例的天线组件的示意图。
在附图中，相同或相似的附图标记指示相同或相似的元素。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
图1是根据本公开的一个实施例的、包含非屏蔽电路的组件10的示意图。如图1中所示，组件10包括非屏蔽电路100和多个电缆120、130、140和150。当然，可以包含任意适当数量的电缆。非屏蔽电路例如可以是天线馈电网络的一个元件。非屏蔽电路100例如可以包括在印刷电路板(PCB)上实现的馈电网络的一部分。由于非屏蔽电路100不包括屏蔽，因此其可以向外辐射能量。例如，非屏蔽电路100可以是功分器或移相器。在非屏蔽电路100是移相器的实施例中，电缆120可以是位于移相器的“无线电器件侧”的输入电缆，电缆130、140和150可以是(直接或间接)连接到天线的辐射元件的输出电缆(也统称为相位电缆)。
输入电缆120可以将来自无线电器件的RF信号携带给移相器100。移相器100可以将输入RF信号分成多个子分量(在图1的实例中为三个子分量)并且可以向这些子分量中的一个或多个施加不同的相移。RF信号的子分量然后可以通过相位电缆130、140、150例如输出给天线系统的相应的辐射单元或者辐射单元的子阵列(未示出)。不希望的电流可能入射到输入电缆120或相位电缆130、140和150中的任一个的外导体上。这种不希望的电流可以由电缆120、130、140和150携带到非屏蔽电路100。
根据本公开的实施例，可以使用开路连接线来降低或消除例如由电缆120、130、140和150中的一个的外导体上携带的不希望的电流。再次参考图1，开路连接线125可以连接到一个电缆。在所示的实施例中，开路连接线125连接到输入电缆120以消除该不希望的电流。这里，“开路连接线”是指具有电开路的远端的传输线。
在另一个示例性实施例中，所有电缆可以连接到相应的开路连接线125，以降低或消除在电缆120、130、140和150的外导体上携带的不希望的电流。
在一些实施例中，开路连接线125可以焊接到与其相关联的电缆上。然而，可以理解，可以使用其他连接方法，或者开路连接线125可以与电缆的其他部分集成地形成。在一些实施例中，电缆可以连接到邻近非屏蔽电路100的开路连接线125。
根据本公开的一个实施例，开路连接线125的长度可以是天线的频带的中心频率的大约1/4波长。对于RF和微波频率的信号来说，将长度为1/4波长的开路连接线125连接到电缆等效于将电缆连接到接地元件，如天线系统的反射器。图2是图1的组件的等效示意图。如图2中所示，将开路连接线125连接到输入电缆120等效于将输入电缆120连接到天线的反射器160，因此出现在输入电缆120的外导体上的不希望的电流可以接地(图2中以圆圈示出)并且从而被消除。
在本公开的一个实施例中，开路连接线是L形的。然而，本公开并不局限于此，开路连接线125可以具有任何适当的形状，如直线形等。
图3是根据本公开的实施例的天线系统的一部分的示意图。如图3中所示，天线系统包括辐射单元组件30，其包括辐射单元310和非屏蔽电路100。辐射单元310例如可以包括偶极子、正交偶极子、贴片辐射单元或用于发射和接收RF和/或微波信号的任何其他适当的辐射单元。天线系统例如可以包括含有多个辐射单元310的相控阵天线。在一种示例性实施例中，天线系统可以包括具有至少一个垂直辐射单元阵列的基站天线。辐射单元310可以例如通过相位电缆330连接到非屏蔽电路100。
在典型的相控阵天线中，每个辐射单元310连接到反射器320。反射器可以用作天线的接地平面，并且可以电气接地。然而，当例如对天线执行服务和/或维护工作时，技术人员可能将辐射单元310与反射器320分开，因此辐射单元310可能不再接地。因此，不希望的电流可能通过相位电缆330的外导体泄漏。
为了降低或消除这种不希望的电流，开路连接线315可以连接到邻近辐射单元310和相位电缆330之间的连接点处，如图3中所示。根据本公开的一个实施例，开路连接线315经由焊接连接在辐射单元310和相位电缆330之间的连接点处。然而，可以理解，在其他实施例中可以采用其他连接点和将开路连接线315连接到电缆330的其他连接方式。在本公开的一个实施例中，开路连接线315是L形的。然而，本公开并不局限于此，开路连接线315可以形成为任何希望的形状，如直线形等。
根据本公开的实施例，开路连接线315的长度可以是与辐射单元310用来发送和接收信号的频带的中心频率相对应的波长的大约1/4。在微波和射频，使用长度为1/4波长的开路连接线315等效于将相位电缆330连接到接地元件，如天线的反射器320。图4和图5是根据本公开的实施例的如图3中所示的天线系统的部分的两个等效示意图。
如图4中所示，将图3的开路连接线315连接到相位电缆330等效于将辐射单元310连接到反射器320。这样，来自相位电缆330的不希望的电流可以短路接地。或者，如图5中所示，将图3的开路连接线315连接到相位电缆330等效于将相位电缆330连接到接地元件，如反射器320，因此来自相位电缆330的不希望的电流可以再次被短路接地，从而被降低或消除。因此，通过提供开路连接线315，辐射单元310可以有效接地，使得来自相位电缆的不希望的电流可以被降低或消除。
因此，在该实施例中，虽然辐射单元310并不实际接触反射器320或以其他方式电连接到反射器320以提供接地，但是来自相位电缆330的外导体的电流仍然可以被降低或消除，因此仍然可以降低或消除共模谐振。此外，可以提高天线的PIM水平和隔离稳定性。
图6是根据本公开的实施例的天线组件60的示意图。图6的实施例是图1和图3的实施例的组合。虽然出于说明的目的图6中仅仅示出了一个辐射单元310，但是天线组件60可以包括多个辐射单元310。天线组件60包括非屏蔽电路100和输入端子110。天线的输入端子110可以被配置为例如从无线电器件接收输入数据，并且可以经由输入电缆120连接到非屏蔽电路100。
如图6中所示，辐射单元310可以安装为在天线组件60的反射器320的上方延伸，而包括非屏蔽电路100的天线馈电网络安装在反射器320下方。
多个相位电缆330、130和150(图3中显示为3个)中的每一个的一端经由非屏蔽电路100连接到输入电缆120。每个相位电缆330、130和150的另一端连接到相应的一个辐射单元。出于说明起见，图6仅示出了相位电缆330和辐射单元310之间的连接，另外两个相位电缆130和150也可以以相同的方式连接到对应的辐射单元。
为了消除非屏蔽电路100中的不希望的电流，开路连接线125可以连接到与非屏蔽电路100相连的电缆。在一些实施例中，可以进行测试以确定检测到了不希望的电流的电缆，然后可以向所确定的电缆附接开路连接线125。这样，例如如果在输入电缆120上检测到不希望的电流，则开路连接线125可以连接到输入电缆120以消除该不希望的电流，如图6中所示。在本公开的一个实施例中，输入电缆120连接到邻近非屏蔽电路100的开路连接线125。
此外，为了消除辐射单元组件30中的不希望的电流，开路连接线315连接到邻近辐射单元310和相位电缆330之间的连接点处，以消除不希望的电流。开路连接线315(未示出)可以类似地在相位电缆130、150和它们的对应的辐射单元之间的连接处连接到相位电缆130、150。
根据本公开的实施例，开路连接线125的长度和/或开路连接线315的长度可以是天线组件/天线的频带的中心频率的大约1/4波长。在一个实施例中，开路连接线125/315可以形成为L形线，如图6中所示。然而，本公开并不局限于此，开路连接线125和/或315可以形成为任意希望的形状，如直线形等。开路连接线125和/或315与对应的电缆之间的连接可以通过焊接来实现。
根据本公开的实例，开路连接线125/315可以是金属制成的杆或者具有金属涂层的杆，例如射频同轴电缆或者铜杆等。在通常的600-2700MHz的工作频率下，可以使用普通的射频同轴电缆来用作开路连接线。
本公开的以上描述用于使本领域普通技术人员能够实现或使用本公开。对于本领域技术人员来说，本公开的各种修改都是显而易见的，并且本文定义的一般性原理也可以在不脱离本公开的精神和保护范围的情况下应用于其它变形。因此，本公开并不限于本文所述的实例和设计，而是与本文公开的原理和新颖性特性的最广范围相一致。

Claims (22)

1.一种天线组件，包括：
多个辐射单元；
非屏蔽电路；以及
输入端子，
其中所述多个辐射单元通过多个额外的电缆中的相应的一个连接到所述非屏蔽电路，并且所述非屏蔽电路通过输入电缆连接到所述输入端子，并且
其中所述多个额外的电缆和所述输入电缆中的至少一个连接到第一开路连接线。
2.如权利要求1所述的天线组件，还包括：第二开路连接线，其连接在邻近所述辐射单元中的第一辐射单元和所述额外的电缆中、与所述辐射单元中的第一辐射单元相连的第一额外的电缆之间的连接点处。
3.如权利要求1或2所述的天线组件，其中所述第一开路连接线的长度和/或所述第二开路连接线的长度是与所述天线组件的工作频带的中心频率相对应的波长的1/4。
4.如权利要求1或2所述的天线组件，其中所述第一开路连接线和/或所述第二开路连接线中的至少一个是L形的。
5.如权利要求1所述的天线组件，其中所述多个额外的电缆和所述输入电缆中的所述至少一个经由焊接连接到所述第一开路连接线。
6.如权利要求2所述的天线组件，其中所述第二开路线经由焊接连接到邻近所述辐射单元中的所述第一辐射单元和所述额外的电缆中的所述第一额外的电缆之间的所述连接点处。
7.如权利要求1所述的天线组件，其中所述输入电缆连接到所述第一开路连接线。
8.如权利要求1所述的天线组件，其中所述多个额外的电缆和所述输入电缆中的所述至少一个连接到邻近所述非屏蔽电路的所述第一开路连接线。
9.如权利要求1所述的天线组件，其中所述非屏蔽电路包括功分器或移相器。
10.如权利要求1所述的天线组件，其中所述辐射单元包括偶极子。
11.一种用于天线中的非屏蔽电路组件，包括：
非屏蔽电路；
输入电缆；以及
多个额外的电缆，
其中所述输入电缆和所述多个额外的电缆连接到所述非屏蔽电路，并且其中所述输入电缆和所述多个额外的电缆中的至少一个连接到开路连接线。
12.如权利要求11所述的非屏蔽电路组件，其中所述开路连接线的长度是与所述天线的工作频带的中心频率相对应的波长的1/4。
13.如权利要求11所述的非屏蔽电路组件，其中所述开路连接线是L形的。
14.如权利要求11所述的非屏蔽电路组件，其中所述输入电缆和所述多个额外的电缆中的所述至少一个经由焊接连接到所述开路连接线。
15.如权利要求11所述的非屏蔽电路组件，其中所述输入电缆连接到所述开路连接线。
16.如权利要求11所述的非屏蔽电路组件，其中所述输入电缆和所述多个额外的电缆中的所述至少一个连接到邻近所述非屏蔽电路的所述开路连接线。
17.如权利要求11所述的非屏蔽电路组件，其中所述非屏蔽电路包括功分器或移相器。
18.一种与天线一起使用的辐射单元组件，包括：
辐射单元；以及
非屏蔽电路，
其中所述辐射单元通过电缆连接到所述非屏蔽电路，并且其中开路连接线连接到邻近所述辐射单元和所述电缆之间的连接点处。
19.如权利要求18所述的辐射单元组件，其中所述开路连接线的长度是与所述天线的工作频带的中心频率相对应的波长的1/4。
20.如权利要求18所述的辐射单元组件，其中所述开路连接线是L形的。
21.如权利要求18所述的辐射单元组件，其中所述开路连接线经由焊接连接到邻近所述辐射单元和所述电缆之间的所述连接点处。
22.如权利要求18所述的辐射单元组件，其中所述辐射单元包括偶极子。
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