CN110718736A - 大规模mimo阵列天线 - Google Patents

Abstract

本发明提供大规模M I MO阵列天线，包括天线组件和与所述天线组件电连接的射频组件，还包括连接组件；所述天线组件包括天线封装装置、设于所述天线封装装置内的反射板及设于所述反射板正面的天线阵列；所述射频组件通过连接组件安装于所述天线封装装置外侧，并且位于所述反射板背对所述天线阵列的一侧。本发明中，所述天线组件和所述射频组件分别独立封装，所述天线组件和所述射频组件通过连接组件进行固定连接，解除了所述天线组件和所述射频组件一体化封装，有利于天线的组装、拆卸和维护，降低了施工的难度，而且可靠性高，成本更低。

Description

大规模MIMO阵列天线

技术领域

本发明涉及天线技术领域，尤其涉及一种大规模MIMO阵列天线。

背景技术

随着移动通信网络的深度发展，用户对移动通信数据及其速率的需求呈爆炸式增长，各种热点覆盖场景层出不穷。第五代移动通信技术的研究已经展开，对应的大规模MOMO天线阵列也随之开展。特别是5G频谱的确定，更加促进和加快了第五代移动通信网络的商用进程。将2.6GHz频段确定为第五代移动通信网络使用频谱，使得16T16R阵列天线成为一种新的大规模MIMO天线阵列形式。

但是，现有的5G天线单元通常与射频单元一体化封装，即5G天线单元封装于射频单元内，这种封装方式不便于组装和拆卸。同时，有源设备的运行可靠性、无障碍运行时间(MTBF)小于无源天线，这种一体化的封装方式也不利于后续使用的维护与维修，以及天线或射频单元的独立升级与更换，而整体更换则带来维护成本的上升。有源设备与天线一体化封装使得散热也成为难题，甚至会严重影响系统的可靠性，对天线及射频设备的设计及材料的可靠性带来巨大的挑战，并大幅增加了产品成本。另外，天线单元与射频单元封装在一起，增大了产品的厚度，导致侧面风阻加大。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种便于安装的大规模MIMO阵列天线。

为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种大规模MIMO阵列天线，包括天线组件和与所述天线组件电连接的射频组件，还包括连接组件；所述天线组件包括天线封装装置、设于所述天线封装装置内的反射板及设于所述反射板正面的天线阵列；所述射频组件通过连接组件安装于所述天线封装装置外侧，并且位于所述反射板背对所述天线阵列的一侧。

优选的，所述连接组件包括固定于所述天线封装装置外侧且位于所述反射板背对所述天线阵列一侧的第一连接件和固定于所述射频组件上的第二连接件，所述第一连接件和所述第二连接件通过紧固件可拆卸连接。

优选的，所述第一连接件的一端与所述天线封装装置外侧固定连接，其另一端朝远离所述天线封装装置方向延伸一段距离后向上折弯，所述第二连接件的一端与所述射频组件固定连接，其另一端包括朝向所述天线封装装置方向延伸的水平部和延伸一段距离后朝向下折弯的弯折部，所述第一连接件向上折弯一端的侧面与所述第二连接件的弯折部的一侧相互抵接，且通过紧固件可拆卸连接。

优选的，所述第一连接件向上折弯的端部上开设有U型口，所述水平部的宽度小于或等于所述U型口的宽度，所述第二连接件的水平部嵌于所述U型口，且所述第二连接件的弯折部靠近所述射频组件的一侧抵接于所述第一连接件朝上弯折一端靠近所述天线封装装置的一侧。

优选的，所述第一连接件一端与所述天线封装装置固定连接，其另一端设有凸台，所述第二连接件一端与所述射频组件固定连接，其另一端开设有用于容纳所述凸台的容纳槽。

优选的，所述第一连接件一端与所述天线封装装置固定连接，其另一端设有T型扣，所述第二连接件一端与所述射频组件固定，其另一端设有与所述T型扣相配合的T型槽。

优选的，所述天线组件与所述射频组件之间存有间隙。

优选的，所述天线组件还包括移相器及馈电网络和校准网络模块；所述天线阵列包括呈阵列式设置的多个子阵单元，每个所述子阵单元包括至少一个辐射单元；所述移相器及馈电网络，用于将子阵单元所有辐射单元并联集中在一起馈电；所述校准网络模块通过传输线缆分别与多个子阵单元连接，所述校准网络模块具有至少一个第二射频端口和至少一个校准射频端口，所述第二射频端口和所述校准射频端口通过馈线接头与射频组件连接。

优选的，所述馈线接头设于所述天线封装装置靠近所述射频组件的一侧，所述天线组件通过馈线接头与所述射频组件电连接。

优选的，所述射频组件设置有至少两个，至少两个所述射频组件呈上下或左右式排布于所述天线封装装置的外侧。

相比现有技术，本发明的方案具有以下优点：

本发明的大规模MIMO阵列天线中，所述天线组件和所述射频组件分别独立封装，所述射频组件通过连接组件可拆卸地安装于天线组件的天线封装装置外侧，解除了所述天线组件和所述射频组件一体化封装，有利于天线的组装、拆卸和维护，降低了施工的难度，而且风阻小、散热效果好，从而可靠性高，成本更低。

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为本发明一个实施例的大规模MIMO阵列天线的立体图；

图2为本发明一个实施例的一个子阵单元阵列的原理示意图；

图3为本发明中阵列天线的子阵单元的结构示意图；

图4为本发明中一个实施例的射频组件与天线组件的安装结构示意图；

图5为本发明实施例一中射频组件和天线组件的安装结构示意图；

图6为本发明中图5的A处放大图；

图7为本发明实施例二中射频组件和天线组件的安装结构示意图；

图8为本发明中图7的B处放大图；

图9为本发明实施例三中射频组件和天线组件的安装结构示意图；

图10为本发明中图9的C处放大图。

附图标记：1、天线组件；11、天线封装装置；111、背板；112、外罩；12、子阵单元；13、移相器及馈电网络；14、校准网络模块；141、第二射频端口；2、射频组件；3、连接组件；31、第一连接件；311、第一弯折部；312、U型口；313、凸台；314、T型扣；32、第二连接件；321、水平部；322、第二弯折部；323、螺纹孔；324、容纳槽；325、T型槽；33、紧固件；4、馈线接头；5、馈线；6、工程抱杆；7、安装架。

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。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、零/部件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、零/部件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称零/部件被“连接”到另一零/部件时，它可以直接连接到其他零/部件，或者也可以存在中间零/部件。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。

实施例一：

如图1至图4所示，本发明涉及一种大规模MIMO阵列天线，包括天线组件1和与所述天线组件1电连接的射频组件2，所述射频组件2通过连接组件3与所述天线组件1固定连接。

所述天线组件1包括天线封装装置11、设于所述天线封装装置11内的反射板、设于所述反射板正面的天线阵列、移相器及馈电网络13以及校准网络模块14。

优选地，所述天线封装装置包括背板111及与所述背板111相连的外罩112。所述背板111例如采用金属钣金件制成，以使其具有较大的结构强度。所述反射板固定于所述背板111上。

所述天线阵列包括呈阵列式设置的多个子阵单元12，所述子阵单元12包括至少一个辐射单元，并且所述辐射单元优选为双极化辐射单元，以进行正交极化方向的信号的辐射。为了便于馈电及使天线具有较好的方向图，每个子阵单元12的双极化辐射单元并联馈电，并且子阵单元12内相同极化方向的馈线端集成为一个第一射频端口，即一个子阵单元12具有两个第一射频端口。

所述移相器及馈电网络13，用于将子阵单元12所有辐射单元并联集中在一起馈电，并且用于控制所述子阵单元12的幅度和相位。

所述校准网络模块14通过传输线缆分别与多个子阵单元12电连接，具体为校准网络模块14依次经馈电网络和移相器而与子阵单元12的辐射单元电连接。所述校准网络模块14具有至少一个第二射频端口141和至少一个校准射频端口，所述背板111上穿设有用于实现天线组件1与射频组件2电连接的馈线接头4，所述第二射频端口141和所述校准射频端口通过馈线接头4与固定于所述天线封装装置11外侧的射频组件2电连接。优选的，所述射频组件2可以通过馈线5或者盲插等形式与所述馈线接头4连接。

所述馈线接头4可以为多个第二射频端口141集成的集束接头和多个校准射频端口集成的集束接头，且两个集束成的馈线接头4均与射频组件2连接，所述馈线接头4也可以是单个第二射频端口141组成和单个校准射频端口组成。

优选的，所述馈线接头4为弯型结构，当所述射频组件2通过馈线5与所述馈线接头4连接时，所述馈线5折弯幅度最小，进而可以减小馈线5的损伤，同时，也可以使馈线5所需长度更短。

所述射频组件2通过连接组件3安装于所述天线封装装置11外侧，并且位于所述反射板背对所述天线阵列的一侧。

优选地，所述射频组件2通过至少一个，例如四个所述连接组件3安装于所述天线封装装置11外侧，并且四个所述连接组件3设于呈矩形状的所述射频组件2的四个角端位置处，进而保证了所述射频组件2稳定地固定安装于所述天线组件1的天线封装装置11上。

优选的，所述射频组件2固定于所述天线组件1的天线封装装置11上后，所述射频组件2与所述天线组件1之间存有间隙，通过在所述射频组件2与所述天线组件1之间保留间隙，有利于通风散热和减少侧面风阻。

如图1所示，所述射频组件2设置有两个，两个所述射频组件2可以上下排布于所述天线封装装置11外侧，所述馈线接头4设于两个所述射频组件2之间，两个所述射频组件2的接头均对着设于两个射频组件2之间的馈线接头4，进而使两个所述射频组件2通过馈线5与馈线接头4连接时，所述馈线5需要的长度较短，减小传输损耗；通过设置两个独立的射频组件2，可以使射频组件2的整体更薄，进一步减小侧面风阻，也方便装拆。

在另一种实施方式中，两个所述射频组件2也可以呈左右并排设于所述天线封装装置11外侧。

所述天线封装装置11上还设有用于将所述天线组件1和所述射频组件2固定于工程抱杆6上的安装架7，所述安装架7一端与所述天线封装装置11固定连接，所述安装架7的另一端固定于所述工程抱杆6上。所述安装架7的两端可相对转动设置，以调整天线组件1与抱杆6之间的夹角，进而调节天线的机械下倾角。

结合图5和图6所示，本实施例中，所述连接组件3包括第一连接件31、第二连接件32及用于实现所述第一连接件31和第二连接件32相对固定的紧固件33。

所述第一连接件31的一端固定于所述背板111靠近所述射频组件2的一侧，所述第一连接件31的另一端朝靠近所述射频组件2方向水平延伸一段距离后朝上折弯形成第一弯折部311，并且所述第一弯折部311开设有连接孔(图中未标号，下同)；所述第二连接件32的一端与所述射频组件2固定连接，所述第二连接件32的另一端具有水平朝向所述天线封装装置11方向延伸的水平部321和由水平部321延伸一段距离后向下折弯的第二弯折部322，所述第二弯折部322也开设有连接孔；所述第一弯折部311的一侧与所述第二弯折部322的一侧相互抵接，所述紧固件为螺栓，所述螺栓贯穿所述第一弯折部311和所述第二弯折部322的连接孔，将第一连接件31和第二连接件32紧固在一起。

优选的，所述第一弯折部311的顶端开设有U型口312，所述第二连接件32水平部321的宽度小于或等于所述U型口312的宽度，所述第二连接件32的水平部321嵌入所述U型口312内，并由所述第一弯折部311支撑。所述第二弯折部322靠近所述射频组件2的一侧抵接于所述第一弯折部311靠近所述天线封装装置11的一侧，以使所述第二连接件32挂设于所述第一连接件31上，进而将所述射频组件2固定于所述天线封装装置11外侧。

优选的，所述第二弯折部322上的连接孔为螺纹孔323，所述螺栓贯穿所述第一连接件32的连接孔，并与所述螺纹孔323螺纹连接，进而能方便螺栓将第一连接件31和第二连接件32固定连接，同时还能保证两者固定的稳定性。

实施例二：

如图7和图8所示，其与实施例一的区别在于：所述第一连接件31靠近所述第二连接件32的一侧设有凸台313，所述第二连接件32靠近所述第一连接件31的一侧开设有用于容纳所述凸台313的容纳槽324，所述凸台313嵌于所述容纳槽324内，所述紧固件33为螺栓，所述螺栓贯穿所述容纳槽324并且与所述凸台313螺纹连接，以固定所述第一连接件31和所述第二连接件32，进而将射频组件2固定于天线组件1上。

实施例三：

如图9和图10所示，其与实施例一的区别在于：所述第一连接件31靠近所述第二连接件32的一侧设有T型扣314，所述第二连接件32靠近所述第一连接件31的一侧设有与所述T型扣314相匹配的T型槽325，所述T型扣314与所述T型槽325连接，并可相对于所述T型槽325滑动，所述紧固件33为螺栓，所述螺栓贯穿所述T型槽325，并且螺纹连接于所述T型扣314上以固定所述第一连接件31和所述第二连接件32的相对位置，进而将射频组件2固定于天线组件1上。

综上所述，本发明的大规模MIMO阵列天线具有如下优点：

1.本发明通过将天线组件1和射频组件2分开封装，有效地减轻整体生产所带来的尺寸大、重量过重的问题，便于生产、运输和安装及维护，大大的提高了生产和使用效率，节约成本。

2.本发明通过将射频组件2设置成两个，可以使射频组件2整体更薄，有效地利用了天线背部空间，大大地节约了天线安装所需要的空间资源，提高了天线的空间复用率，有效地实现了天线的小型化设计，节约成本；另外本发明通过将射频组件2设置成两个，并且可以根据天线的型号适应性地将射频组件2上下或者左右排布，能大大的有效利用天线整体的空间利用率，降低了天线的安装难度，能够适应多种的天线安装环境，大大的节约了天线使用与安装的成本。

3.本发明中，所述射频组件2与天线组件1间留有间隙，有利于天线组件1和射频组件2的自然通风散热，提高了系统的可靠性，并大大降低产品成本。射频组件2与天线组件1间留有间隙还大大减少了侧面风阻。

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 (10)

1.一种大规模MIMO阵列天线，包括天线组件和与所述天线组件电连接的射频组件，其特征是：还包括连接组件；

所述天线组件包括天线封装装置、设于所述天线封装装置内的反射板及设于所述反射板正面的天线阵列；

所述射频组件通过连接组件安装于所述天线封装装置外侧，并且位于所述反射板背对所述天线阵列的一侧。

2.根据权利要求1所述的大规模MIMO阵列天线，其特征是：所述连接组件包括固定于所述天线封装装置外侧且位于所述反射板背对所述天线阵列一侧的第一连接件和固定于所述射频组件上的第二连接件，所述第一连接件和所述第二连接件可拆卸连接。

3.根据权利要求2所述的大规模MIMO阵列天线，其特征是：所述第一连接件的一端与所述天线封装装置固定连接，其另一端朝远离所述天线封装装置方向延伸并向上折弯形成第一弯折部，所述第二连接件的一端与所述射频组件固定连接，其另一端包括朝向所述天线封装装置方向延伸的水平部和由水平部向下折弯形成的第二弯折部，所述第一弯折部与第二弯折部通过紧固件可拆卸连接。

4.根据权利要求3所述的大规模MIMO阵列天线，其特征是：所述第一弯折部上开设有U型口，所述水平部嵌于所述U型口，且所述第二弯折部靠近所述射频组件的一侧抵接于所述第一弯折部靠近所述天线封装装置的一侧。

5.根据权利要求2所述的大规模MIMO阵列天线，其特征是：所述第一连接件一端与所述天线封装装置固定连接，其另一端设有凸台，所述第二连接件一端与所述射频组件固定连接，其另一端开设有用于套设所述凸台的容纳槽。

6.根据权利要求2所述的大规模MIMO阵列天线，其特征是：所述第一连接件一端与所述天线封装装置固定连接，其另一端设有T型扣，所述第二连接件一端与所述射频组件固定，其另一端设有与所述T型扣相配合的T型槽。

7.根据权利要求1所述的大规模MIMO阵列天线，其特征是：所述天线组件与所述射频组件之间存有间隙。

8.根据权利要求1所述的大规模MIMO阵列天线，其特征是：所述天线组件还包括移相器及馈电网络和校准网络模块；

所述天线阵列包括呈阵列式设置的多个子阵单元，每个所述子阵单元包括至少一个辐射单元；

所述移相器及馈电网络，用于将子阵单元所有辐射单元并联集中在一起馈电；

所述校准网络模块通过传输线缆分别与多个子阵单元连接，所述校准网络模块具有至少一个第二射频端口和至少一个校准射频端口，所述第二射频端口和所述校准射频端口通过馈线接头与射频组件连接。

9.根据权利要求8所述的大规模MIMO阵列天线，其特征是：所述馈线接头设于所述天线封装装置靠近所述射频组件的一侧，所述天线组件通过馈线接头与所述射频组件电连接。

10.根据权利要求9所述的大规模MIMO阵列天线，其特征是：所述射频组件设置有至少两个，至少两个所述射频组件呈上下或左右式排布于所述天线封装装置外侧。

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