CN110380170A - 一种afu天线及其滤波器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种AFU天线及其滤波器，将天线射频端口从耦合PCB板移至滤波器上，且滤波器分两列镜像排布在耦合校准网络的PCB板上，在不改变AFU射频端口相对位置的情况下，有效减少PCB板的面积；且本发明的滤波器谐振片与腔体一侧一体化成型，减少装配难度；低通组件使用PCB微带线，精度高、结构多样化。

Description

一种AFU天线及其滤波器

技术领域

本发明涉及通讯设备技术领域，具体涉及一种AFU天线及其滤波器。

背景技术

5G大规模天线系统架构，如图8，包括密集辐射阵、功分网络、耦合校准网络、盲插型连接器和收发单元，密集辐射阵由若干双极化辐射单元按照一定的横向间距和纵向间距组阵；为减低密集组阵的互藕影响，提升各射频通道的方向图一致性和端口隔离度，密集辐射阵中设计有去耦装置；功分网络将每个单元模块包含的一组若干辐射单元进行激励和幅相配置，每组功分网络激励的辐射单元个数、辐射单元间距决定了单元模块增益；射频通道包括单元模块、功分网络和盲插型连接器；在射频通道数确定的情况下，单元模块的增益，单元模块之间的横、纵向间距决定了大规模天线整机的增益。

耦合校准网络由多路耦合度一致的定向耦合器多级功分合路构成，每一组定向耦合器对应一组射频通道，实现对该射频通道的幅相信息进行精确检测；耦合校准的网络的作用就是对收发单元发送到每个射频通道的信号源幅相信息进行监控，如某个通道的幅相检测值偏离了预设值，则通过系统算法重新调整收发单元的发射功率和相位。

这样，整个5G天线系统的工作原理就是，天线射频通道（包括多个辐射单元组成的单元模块）实现无线传输信号的收发；收发单元实现对射频通道RF信号发射和接受；耦合校准网络实现对收发单元发射到每个射频通道的发射功率和相位的监测；这样，系统赋型算法通过调节收发单元激励到每个单元模块（射频通道）的幅相权值配置实现大规模天线的精准3维波束方向图和3维扫描。

AFU（天线滤波器一体化）天线是一种新型的5G天线结构，包括振子功分网络、耦合校准网络和滤波器，通过将以上部件一体化设计，尽最大努力降低成本，减轻重量，缩小产品体积，是5G天线技术研发的重要方向之一。

现有的AFU天线，滤波器在耦合PCB板上呈阵列排布，AFU天线的射频端口位于耦合校准网络PCB板上，由于功放及收发单元的布局，导制AFU天线射频接口列与列之间距离拉得较远，无形之中增加了耦合PCB板的面积，而耦合板PCB价格以面积计算，因此直接增加AFU天线成本，且不利于天线小型化。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种新的AFU天线和滤波器结构，通过优化滤波器结构及其在耦合PCB板上的排布方式，有效缩小了耦合PCB板的面积，实现降本增效，且利于天线的小型化设计。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种AFU天线的滤波器，该滤波器包括腔体和谐振片，其特征在于，所述腔体侧壁开口，具有侧盖板，所述谐振片与侧盖板一体成型，谐振片插入腔体后，通过焊接将侧盖板与腔体连接，组成一个封闭腔体，与侧盖板相对的腔体侧壁上设有若干用于调节滤波器性能的调螺组合；腔体一端设有插针，插针与谐振片连接，另一端设有连接针，设有连接针一端的腔体底板向腔体外侧延伸出延伸板，延伸板上设置射频端口，所述滤波器还包括低通组件，低通组件位于延伸板下方且一端通过连接针与腔体内部的谐振片连接，另一端与射频端口连接。

进一步地，所述低通组件包括低通PCB板和低通盖板，低通盖板和低通PCB板之间通过介质板隔开。

进一步地，所述滤波器还包括飞杆片，飞杆座固定在腔体的上盖板上，飞杆片安装在飞杆座上，所述谐振片上安装有飞杆线。

进一步地，所述插针通过插针介质与滤波器腔体隔离。

一种AFU天线，所述AFU天线包括振子功分网络、耦合校准网络和滤波器，所述滤波器采用前述结构的滤波器，所述耦合校准网络包括耦合PCB板，所述滤波器分两列设置在耦合PCB板上，且两列滤波器依耦合PCB板的中心线镜像排布，两列滤波器的射频端口均朝向远离耦合PCB板的中心线的方向。

进一步地，耦合PCB板的宽度只需保证大于两列滤波器插针之间的距离即可，无需延伸至覆盖整个滤波器或射频端口，所述滤波器靠近中心线的一端通过插针与耦合PCB板连接。

进一步地，所述耦合PCB板的下方依次设置有反射板、功分板和振子，滤波器远离中心线的一端通过紧定螺钉固定在反射板上，位于滤波器低通组件下方的反射板掏空以保证有足够的空间容纳所述滤波器的低通组件。

有益效果：本发明的AFU天线，将射频端口从耦合PCB板移至滤波器上，且滤波器分两列镜像排布在耦合校准网络的PCB板上，在不改变AFU射频端口相对位置的情况下，有效减少PCB板的面积，耦合PCB板仅需延伸至滤波器插针下方保证滤波器插针能够插入耦合PCB板即可，无需覆盖整个滤波器以及射频端口，相比现有技术，有效降低PCB板宽度，使其面积减少30%左右，从而有效节省成本，利于天线的小型化设计。

本发明的滤波器，将谐振片与侧盖板一体化设计，安装时插入腔体将侧盖板和腔体焊接并通过锡膏密封即可，调螺设置在与侧盖板对应的侧壁上，克服现有技术谐振片安装不便以及对尺寸和形位公差要求较高的问题。

本发明滤波器的低通采用PCB微带线取代传统的金属低通串（杆）结构，具有加工精度高、损耗低、结构多样化等优点。

附图说明

图1 为本发明滤波器的正面视角的立体结构图；

图2为本发明滤波器的底面视角的立体结构图；

图3为本发明滤波器的分解图；

图4为本发明滤波器的剖视图；

图5为本发明AFU天线剖视图；

图6为本发明滤波器在耦合PCB板的上排布方式；

图7为本发明AFU天线分解图；

图8为现有5G大规模天线系统架构；

图9为现有滤波器在耦合校准板的上排布方式；

图10为现有低通结构图；

附图标记：1、滤波器，2、腔体，3、谐振片，4、侧盖板，5、调螺，6、插针，7、连接针，8、底板，9、延伸板、10、射频端口、11、低通组件，12、低通PCB板，13、低通盖板，14、飞杆片，15、飞杆座，16、飞杆线，17、螺钉孔，18、耦合PCB板，19、中心线，20、反射板、21、功分板，22、振子，23、低通串，X、Y：耦合PCB板的宽度。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细的说明。

AFU（天线滤波器一体化）天线包括振子功分网络，耦合校准网络和滤波器，以上部件一体化设计，尽最大努力降低成本，减重，缩小产品体积。

本发明提供一种新的适用于AFU天线的滤波器结构，通过改进滤波器结构、优化滤波器在耦合校准网络PCB板（以下简称耦合PCB板）上的排布方式，降低PCB板的面积，实现降本增效。

如图1-4所示，一种AFU天线的滤波器，该滤波器1包括腔体2和谐振片3，所述腔体2侧壁开口，具有侧盖板4，所述谐振片3与侧盖板4一体成型，装配时，谐振片3插入腔体2后，通过焊接将侧盖板4与腔体2连接，组成一个封闭腔体，还可以进一步地通过锡膏将侧盖板4四周的缝隙进行密封，与侧盖板4相对的腔体2侧壁上设有若干用于调节滤波器性能的调螺5，相对于传统的上下结构的滤波器，本发明将谐振片3与侧盖板4一体成型，调螺5直接设置在腔体2上；腔体2一端设有插针6，插针6与谐振片3连接，另一端设有连接针7；设有连接针7一端的腔体2的底板8向腔体2外侧延伸出延伸板9，延伸板9上设置射频端口10，所述滤波器1还包括低通组件11，低通组件11位于延伸板9下方且一端通过连接针7与腔体2内部的谐振片3连接，另一端与射频端口10连接。

本发明的滤波器1采用的是侧向安装和调节方式，将谐振片3与腔体2的侧盖板4一体成型，然后通过焊接方法将该侧盖板4与腔体2焊接在一起，可解决现有技术中的上下结构的滤波器安装不便，对尺寸及形位公差要求较高的问题，将谐振片3的紧固方式改为与侧盖板4一体成型，减少装配难度，能有效地防止松动，保证产品性能。

同时，本发明还将滤波器底板8向一侧延伸出延伸板9，将AFU天线的射频端口10移至该延伸板9上，利于优化整个AFU天线的布局，该延伸板9位于低通组件11的上方，不额外过多占用滤波器的尺寸，在保证滤波器整体尺寸几乎不变的情况下，优化了AFU天线的滤波器结构。

延伸板9上还设有螺钉孔17，用于安装滤波器1。

进一步地，低通组件11包括低通PCB板12和低通盖板13，低通盖板13和低通PCB板12之间通过介质板隔开，传统的低通为金属材质，通过车削、压铸等加工成型，如图10所示为传统的低通串23形式的低通组件，精度低，结构单一，本发明的低通采用PCB微带线取代传统的金属低通串（杆）结构，具有加工精度高、损耗低，尺寸灵活等优点。

所述滤波器1还包括飞杆片14，腔体的上盖板上固定有飞杆座15，飞杆片14安装在飞杆座15上，所述谐振片3上安装有飞杆线16，所述插针6通过插针介质与滤波器腔体2隔离。

基于上述结构的滤波器，本发明还提供一种AFU天线，如图5-7，所述AFU天线包括振子功分网络、耦合校准网络和前文所述的滤波器1，所述耦合校准网络包括耦合PCB板18，所述滤波器1分两列设置在耦合PCB板18上，与现有技术不同的是，如图6所示，本发明的两列滤波器1依耦合PCB板18的中心线19镜像排布，两列滤波器1的射频端口10均朝向远离耦合PCB板18的中心线19的方向。

由于射频端口10从耦合PCB板18移至滤波器1上，因此，耦合PCB板18的宽度只需保证大于两列滤波器插针6之间的距离即可，以保证滤波器1能够通过插针6与耦合PCB板18连接，无需延伸至覆盖整个滤波器1或射频端口10，参考附图6及图9，图6为本发明滤波器1在AFU天线上的排布方式，Y表示本发明的耦合PCB板18的宽度，从图6可以明显看出，耦合PCB板18并没有延伸至覆盖整个滤波器1下方，更无需延伸至射频端口10，再加上两列滤波器1镜像排布，极大程度低降低了耦合PCB板18的宽度，图9为传统滤波器在AFU天线上的布局，X表示传统的AFU天线的耦合PCB板的宽度，本发明提供的滤波器结构及其排布方式大大缩小了耦合PCB板的宽度，相比现有技术宽度减少30%左右，能够有效地降低成本。

如图5和6，AFU天线的耦合,PCB板18的下方依次设置有反射板20、功分板21和振子22，滤波器1靠近耦合PCB板的中心线19的一端通过插针6与耦合PCB板18连接，滤波器远离中心线19的一端通过紧定螺钉17固定在反射板20上，由于射频端口10设置在滤波器1的延伸板9的顶面，为了不增加AFU天线的整体高度，在结构上将位于滤波器低通组件11下方的反射板20掏空，以保证有足够的空间容纳所述滤波器的低通组件11。

在本发明的整个AFU天线结构中，成本占比为：振子功分约占20%，耦合校网络约占40%，滤波器约占40%，本发明通优化滤波器在PCB板上的排布方式，达到降低PCB板的面积的目的，降低物料成本，从而实现降本增效。

AFU天线工作时，滤波器信号输入端与耦合PCB板通过焊点相连接（插针与耦合PCB板焊接），另一端通过其上面的射频端口与AAU功放及收发单元相连。

总之，本发明将滤波器谐振片与部分腔体（盖板）一体化成型，调螺位于腔体上，降低装配难度，提高滤波器的稳定性，滤波器低通用PCB微带线取代传统金属低通串（杆）结构，具有精度高、损耗低及尺寸灵活等优点。

本发明将AFU天线射频端口由耦合校准网络PCB板移至滤波器腔体上，滤波器在天线耦合校准网络PCB板上依中心线镜向排布，大大缩小了耦合PCB板的面积，射频端口设在滤波器上，通过挖空低通组件下方的反射板的方式，不增加AFU天线的整体高度。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种AFU天线的滤波器，该滤波器包括腔体和谐振片，其特征在于，所述腔体侧壁开口，具有侧盖板，所述谐振片与侧盖板一体成型，谐振片插入腔体后，通过焊接将侧盖板与腔体连接，组成一个封闭腔体，与侧盖板相对的腔体侧壁上设有若干用于调节滤波器性能的调螺组合；腔体一端设有插针，插针与谐振片连接，另一端设有连接针，设有连接针一端的腔体底板向腔体外侧延伸出延伸板，延伸板上设置射频端口，所述滤波器还包括低通组件，低通组件位于延伸板下方且一端通过连接针与腔体内部的谐振片连接，另一端与射频端口连接。

2.如权利要求1所述的一种AFU天线的滤波器，其特征在于，所述低通组件包括低通PCB板和低通盖板，低通盖板和低通PCB板之间通过介质板隔开。

3.如权利要求1所述的一种AFU天线的滤波器，其特征在于，所述滤波器还包括飞杆片，飞杆座固定在腔体的上盖板上，飞杆片安装在飞杆座上，所述谐振片上安装有飞杆线。

4.如权利要求1所述的一种AFU天线的滤波器，其特征在于，所述插针通过插针介质与滤波器腔体隔离。

5.一种AFU天线，所述AFU天线包括振子功分网络、耦合校准网络和滤波器，其特征在于：所述滤波器采用权利要求1-4任一项所述的滤波器，所述耦合校准网络包括耦合PCB板，所述滤波器分两列设置在耦合PCB板上，且两列滤波器依耦合PCB板的中心线镜像排布，两列滤波器的射频端口均朝向远离耦合PCB板的中心线的方向。

6.如权利要求5所述的一种AFU天线，其特征在于，耦合PCB板的宽度只需保证大于两列滤波器插针之间的距离即可，无需延伸至覆盖整个滤波器或射频端口，所述滤波器靠近中心线的一端通过插针与耦合PCB板连接。

7.如权利要求5所述的一种AFU天线，其特征在于，所述耦合PCB板的下方依次设置有反射板、功分板和振子，滤波器远离中心线的一端通过紧定螺钉固定在反射板上，位于滤波器低通组件下方的反射板掏空以保证有足够的空间容纳所述滤波器的低通组件。