CN111430941B - 一种用于5g通信的智能拼接天线 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于5G通信的智能拼接天线，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组件，密集辐射阵中设有PCB板，PCB板上对称设有双极化辐射单元和去耦装置，双极化辐射单元设有多组且多组双极化辐射单元构成单元模块，单元模块、功分网络和盲插型连接器构成射频通道，盲插型连接器电连接设置在PCB板与收发组件之间；本发明通过多路耦合度一致的定向耦合器实现对信号进行检测和校准，大规模批量生产天线颗粒，把天线的定制变成天线颗粒个数的设置，搭配拼接式的PCB板结构可灵活地调整天线阵列个数和去耦电路和部件，通过功分网络可灵活配置天线功率，以适应未来5G应用的各种非结构化场景。

Description

一种用于5G通信的智能拼接天线
技术领域
本发明涉及5G通信技术领域，尤其涉及一种用于5G通信的智能拼接天线。
背景技术
人类社会对信息数据传输的巨大需求推动着通信技术的不断向前发展，每一次移动通信的升级，对应了下行速率约10倍的提升，作为5G关键技术之一的大规模天线技术，在基站端布置几十甚至上百个天线规模的天线阵，通过波束成形技术，构造朝向多个目标客户的不同波束，并有效减少各个波束之间的干扰；
这种对空间资源的充分挖掘，可以有效利用宝贵而稀缺的频带资源并且几十倍地提升网络容量[1-3]，目前，针对5G大规模天线的研究还未形成统一的行业标准或国家标准，处于定制化开发满足5G系统应用时期，产品形态和方案等各有不同，因此，本发明提出一种用于5G通信的智能拼接天线以解决现有技术中存在的问题。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提出一种用于5G通信的智能拼接天线，该用于5G通信的智能拼接天线通过多路耦合度一致的定向耦合器实现对信号进行检测和校准，大规模批量生产天线颗粒，把天线的定制变成天线颗粒个数的设置，搭配拼接式的PCB板结构可灵活地调整天线阵列个数和去耦电路和部件，通过功分网络可灵活配置天线功率，以适应未来5G应用的各种非结构化场景。
为实现本发明的目的，本发明通过以下技术方案实现：一种用于G通信的智能拼接天线，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组件，所述密集辐射阵中设有PCB板，所述PCB板侧边设有榫卯连接块和连接槽，所述PCB板上对称设有双极化辐射单元，所述双极化辐射单元为独立颗粒状，所述双极化辐射单元可随意拼接组成阵列，所述PCB板上双极化辐射单元之间固定设有去耦装置，所述双极化辐射单元设有多组且多组所述双极化辐射单元由去耦装置分成多组单元模块，所述单元模块、功分网络和盲插型连接器构成射频通道，所述盲插型连接器电连接设置在PCB板与收发组件之间，所述耦合校准网络中设有定向耦合器。
进一步改进在于：所述PCB板上下侧和左右侧均分别设有榫卯连接块和连接槽，所述PCB板设置有多组，多组所述PCB板之间通过榫卯连接块与连接槽配合的方式拼接连接。
进一步改进在于：所述去耦装置为去耦条，所述去耦条在双极化辐射单元之间设置方式有两种，一种为所述去耦条横向设置在双极化辐射单元之间，将双极化辐射单元分隔成以一行为单位的多行阵列；另一种为所述去耦条纵向设置在双极化辐射单元之间，将双极化辐射单元分隔成以一列为单位的多行阵列。
进一步改进在于：所述双极化辐射单元是基于LCP基材，采用D-MID技术，通过LDS工艺加工成型的微带辐射单元，所述双极化辐射单元拼接阵列按照横向间距小于0.55λ、纵向间距小于0.8λ分布。
进一步改进在于：所述双极化辐射单元与功分网络电连接，所述功分网络为双面微带PCB结构，所述功分网络对多组双极化辐射单元构成的单元模块进行馈电激励和幅相配置。
进一步改进在于：所述耦合校准网络电路结构为多层板结构的带状线传输线结构，所述耦合校准网络对单元模块、功分网络和盲插型连接器构成射频通道进行信号校准。
进一步改进在于：所述定向耦合器与单元模块、功分网络和盲插型连接器构成射频通道和收发组件一一对应设置。
进一步改进在于：所述单元模块设置一定的预制倾角。
本发明的有益效果为：本发明通过多路耦合度一致的定向耦合器实现对信号进行检测和校准，大规模批量生产天线颗粒，把天线的定制变成天线颗粒个数的设置，搭配拼接式的PCB板结构可灵活地调整天线阵列个数和去耦电路和部件，通过功分网络可灵活配置天线功率，以适应未来5G应用的各种非结构化场景。
附图说明
图1为本发明的构架图。
图2为本发明耦合校准网络校准原理图。
图3为本发明双极化辐射单元密集阵列图。
图4为本发明榫卯连接块和连接槽拼接图。
图5为本发明PCB板俯视剖视图。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明做进一步详述，本实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
实施例1
根据图1、2、3、4所示，本实施例提供了一种用于5G通信的智能拼接天线，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组件，所述密集辐射阵中设有PCB板1，所述PCB板1侧边设有榫卯连接块4和连接槽5，所述PCB板1上对称设有双极化辐射单元2，所述双极化辐射单元2为独立颗粒状，所述双极化辐射单元2可随意拼接组成阵列，所述PCB板1上双极化辐射单元2之间固定设有去耦装置，所述双极化辐射单元2设有多组且多组所述双极化辐射单元2由去耦装置分成多组单元模块，所述单元模块、功分网络和盲插型连接器构成射频通道，所述盲插型连接器电连接设置在PCB板1与收发组件之间，所述耦合校准网络中设有定向耦合器。
所述PCB板1上下侧和左右侧均分别设有榫卯连接块4和连接槽5，通过多组榫卯连接块4和连接槽5的设置使得PCB板1四方均可实现榫卯拼接，所述PCB板1设置有多组，多组所述PCB板1之间通过榫卯连接块4与连接槽5配合的方式拼接连接这样可以既防止阵列由于震动散开，又不需要金属连接部件。
所述去耦装置为去耦条3，所述去耦条3在双极化辐射单元2之间设置方式有两种，一种为所述去耦条3横向设置在双极化辐射单元2之间，将双极化辐射单元2分隔成以一行为单位的多行阵列；另一种为所述去耦条3纵向设置在双极化辐射单元2之间，将双极化辐射单元2分隔成以一列为单位的多行阵列。
所述双极化辐射单元2是基于LCP基材，采用3D-MID技术，通过LDS工艺加工成型的微带辐射单元，所述双极化辐射单元2拼接阵列按照横向间距小于0.55λ、纵向间距小于0.8λ分布。
所述双极化辐射单元2与功分网络电连接，所述功分网络为双面微带PCB结构，所述功分网络对多组双极化辐射单元2构成的单元模块进行馈电激励和幅相配置，所述单元模块设置一定的预制倾角，下表1分析了在单元模块预制为0°、3°、6°三种倾角时，以96单元阵列为例，整机天线在不同垂直倾角时的增益表现，从表1里面可以看出，在大下倾角扫描时，单元模块预制6°下倾的增益优势非常明显，考虑5G基站密度增加，单个基站覆盖范围减少，天线挂高等因素，其工作状态更多处于下倾角较大的情况，因此对5G大规模天线的单元模块设置一定的预制倾角有利于其实际应用。
表1
Figure BDA0002434436350000051
所述耦合校准网络电路结构为多层板结构的带状线传输线结构，可避免外来信号对校准电路自身信号的干扰，所述耦合校准网络对单元模块、功分网络和盲插型连接器构成射频通道进行信号校准，所述定向耦合器与单元模块、功分网络和盲插型连接器构成射频通道和收发组件一一对应设置，所述收发组件为一体化有源天线，一体化有源天线集成了天线与RRU的功能，每个数字接口通过收发组件独立控制每个射频通道的信号输入，通过耦合校准网络的对每个射频通道的信号检测和校准来判断信号强度和相位信息，最后通过系统数字赋型算法调节收发单元激励到每个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。
实施例2
所述双极化辐射单元2与功分网络电连接，所述功分网络为四层板带状线结构，所述功分网络对多组双极化辐射单元2构成的单元模块进行馈电激励和幅相配置。
该用于5G通信的智能拼接天线通过多路耦合度一致的定向耦合器实现对信号进行检测和校准，大规模批量生产天线颗粒，把天线的定制变成天线颗粒个数的设置，搭配拼接式的PCB板1结构可灵活地调整天线阵列个数和去耦电路和部件，通过功分网络可灵活配置天线功率，以适应未来5G应用的各种非结构化场景。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (2)

1.一种用于5G通信的智能拼接天线，其特征在于：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组件，所述密集辐射阵中设有PCB板(1)，所述PCB板(1)侧边设有榫卯连接块(4)和连接槽(5)，所述PCB板(1)上下侧和左右侧均分别设有榫卯连接块(4)和连接槽(5)，所述PCB板(1)设置有多组，多组所述PCB板(1)之间通过榫卯连接块(4)与连接槽(5)配合的方式拼接连接，所述PCB板(1)上对称设有双极化辐射单元(2)，所述双极化辐射单元(2)为独立颗粒状，所述双极化辐射单元(2)可随意拼接组成阵列，所述PCB板(1)上双极化辐射单元(2)之间固定设有去耦装置，所述双极化辐射单元(2)设有多组且多组所述双极化辐射单元(2)由去耦装置分成多组单元模块，所述单元模块、功分网络和盲插型连接器构成射频通道，所述盲插型连接器电连接设置在PCB板(1)与收发组件之间，所述耦合校准网络中设有定向耦合器，所述耦合校准网络电路结构为多层板结构的带状线传输线结构，所述耦合校准网络对单元模块、功分网络和盲插型连接器构成射频通道进行信号校准；
所述双极化辐射单元(2)是基于LCP基材，采用3D-MID技术，通过LDS工艺加工成型的微带辐射单元，所述双极化辐射单元(2)拼接阵列按照横向间距小于0.55λ、纵向间距小于0.8λ分布；
所述定向耦合器与单元模块、功分网络和盲插型连接器构成射频通道和收发组件一一对应设置；所述单元模块设置一定的预制倾角；
所述双极化辐射单元(2)与所述功分网络电连接，所述功分网络为双面微带PCB结构或四层板带状线结构，所述功分网络对多组双极化辐射单元(2)构成的单元模块进行馈电激励和幅相配置。
2.根据权利要求1所述的一种用于5G通信的智能拼接天线，其特征在于：所述去耦装置为去耦条(3)，所述去耦条(3)在双极化辐射单元(2)之间设置方式有两种，一种为所述去耦条(3)横向设置在双极化辐射单元(2)之间，将双极化辐射单元(2)分隔成以一行为单位的多行阵列；另一种为所述去耦条(3)纵向设置在双极化辐射单元(2)之间，将双极化辐射单元(2)分隔成以一列为单位的多行阵列。
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