CN112563729B - 功分网络、5g滤波天线及5g滤波天线的装配方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种功分网络、5G滤波天线及5G滤波天线的装配方法；其中，5G滤波天线，包括：反射板；塑胶构件，其安装在反射板的上端面，用于安装如上任一的功分网络；振子片，其设于功分网络的馈电构件上方；其中，振子片与功分网络的馈电构件构成天线振子。设计出了具有谐振枝节的功分网络；一方面，本5G滤波天线通过形成有开口谐振环的功分网络的设置，实现了本5G滤波天线的滤波功能，可去除现有天线的滤波器，将滤波器的带外抑制能力集成在天线之中，大幅减少滤波器谐振腔体的数量，降低成本；同时有效缩小占用空间，利于有源天线处理单元的小型化发展。另一方面，增加了天线正负极化之间的隔离度，提升性能，提高通信产品综合竞争力。

Description

功分网络、5G滤波天线及5G滤波天线的装配方法

技术领域

本发明涉及通讯技术领域，具体涉及一种功分网络、5G滤波天线及5G滤波天线的装配方法。

背景技术

用于5G基站的AAU(有源天线处理单元)主要包括Massive MIMO天线(大规模天线)、滤波器、有源组件等，其中天线与滤波器为两个独立的部件。滤波器采用金属腔体滤波器或陶瓷滤波器，其作用是抑制天线工作频带之外的信号，保证工作频带之内信号的传输质量。但本申请发明人在实现本申请实施例中发明技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：

天线与滤波器之间通常采用射频接头连接。为保证滤波器的带外抑制指标，滤波器需要增加谐振腔体的数量，这样导致的问题就是滤波器成本增加，插入损耗加大，同时占空间大，不利于有源天线处理单元的小型化，对5G的全面普及产生了一定的阻碍。

发明内容

为了解决上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种功分网络、5G滤波天线及5G滤波天线的装配方法。

依据本发明的一个方面，提供一种功分网络，包括：

功分电路；

馈电构件，其由所述功分电路的输出端折弯而成，用于形成天线振子的馈电单元；

谐振枝节，其延伸于所述馈电构件，用于与所述馈电构件配合形成开口谐振环；

其中，所述功分电路为带状线导电板。

优选的，所述开口谐振环为矩形环，且所述开口谐振环上设有缺失的开口段。

优选的，所述开口段设置在所述谐振枝节的上端靠近所述馈电构件处。

优选的，所述开口谐振环朝竖直方向设置。

依据本发明的另一个方面，提供一种5G滤波天线，包括：

反射板；

塑胶构件，其安装在所述反射板的上端面，用于安装如上任一所述的功分网络；

振子片，其设于所述功分网络的馈电构件上方；

其中，所述振子片与所述功分网络的馈电构件构成天线振子。

优选的，所述功分网络的开口谐振环的周长为所述5G滤波天线的谐振频率的四分之一波长。

优选的，所述开口谐振环的开口段的长度小于所述5G滤波天线的谐振波长的十分之一。

优选的，所述塑胶构件包括相互交叉地安装在所述反射板上的第一安装架、第二安装架，所述第一安装架、第二安装架上设有若干用于支撑所述功分网络的支撑挂件；

所述第一安装架上设有第一安装卡槽，所述第二安装架上设有第二安装卡槽，所述第二安装架通过所述第一安装卡槽、第二安装卡槽卡紧安装在所述第一安装架上。

优选的，贯穿所述振子片的上、下端面设有第一连接通孔，贯穿所述反射板的上、下端面设有第二连接通孔；

所述第一安装架、第二安装架的上端向上延伸有第一弹性卡扣，所述第一安装架、第二安装架的下端面向下延伸有第二弹性卡扣；

所述第一弹性卡扣穿过所述第一连接通孔使所述第一安装架、第二安装架与所述振子片连接固定，所述第二弹性卡扣穿过所述第二连接通孔使所述第一安装架、第二安装架与所述反射板连接固定。

依据本发明的另一个方面，提供一种如上任一所述5G滤波天线的装配方法，包括：

功分网络通过支撑挂件安装在第一安装架、第二安装架上，同时所述第二安装架通过第一安装卡槽、第二安装卡槽与所述第一安装架卡紧固定；

所述第一安装架、第二安装架通过第一弹性卡扣插入第二连接通孔中以使所述第一安装架、第二安装架的下端与反射板卡紧固定；

所述第一安装架、第二安装架通过第二弹性卡扣插入第一连接通过中以使所述第一安装架、第二安装架的上端与振子片卡紧固定。

本发明的有益效果为：本发明结构设计合理巧妙，设计出具有谐振枝节的功分网络；一方面，本5G滤波天线通过形成有开口谐振环的功分网络的设置，使得在与开口谐振环匹配的频段范围内，将天线振子的馈电单元上的传输能量限制在上述开口谐振环中，而传输不到天线振子的振子片上，从而实现了本5G滤波天线的滤波功能；因此，可去除现有天线的滤波器，将滤波器的带外抑制能力集成在天线之中，大幅减少滤波器谐振腔体的数量，降低成本；同时有效缩小占用空间，利于有源天线处理单元的小型化发展。另一方面，增加了天线正负极化之间的隔离度，提升了本5G滤波天线的性能；天线振子的馈电单元与功分网络的固定连接导通无需再采用焊接工艺；从而大幅降低焊接需求，降低后期品质管控难度、大幅缩短生产工时；克服材料成本高、生产成本高的问题，提高通信产品综合竞争力。

下面结合附图与具体实施方式，对本发明进一步说明。

附图说明

图1是本发明实施例中一种5G滤波天线的立体图；

图2是本发明实施例中功分网络的结构示意图；

图3是本发明实施例中开口谐振环的结构示意图；

图4是本发明实施例中一种5G滤波天线的结构分解示意图；

图5是本发明实施例中塑胶构件的结构分解示意图；

图6是本发明实施例中5G滤波天线在增设谐振枝节前、后在不同频率下的增益曲线图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要理解的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在中间元件。相反，当元件为称作“直接”与另一元件连接时，不存在中间元件。

实施例，参见图1至图6，本实施例提供的一种功分网络1，包括：

功分电路11；

馈电构件12，其由所述功分电路11的输出端折弯而成，用于形成天线振子的馈电单元；

谐振枝节13，其延伸于所述馈电构件12，用于与所述馈电构件12配合形成开口谐振环a；

其中，所述功分电路11为带状线导电板。

具体地，本功分网络1无需基于PCB板，功分电路11为带状线导电板，而该带状线导电板为钣金件，从而使得本功分网络1自身便拥有足够的刚度，而无需依靠PCB板提供支撑；从天线的应用角度考虑，本功分网络1能提供基于PCB板的功分网络1所不能达到的隔离度指标。

另外，天线振子的馈电单元指的是天线振子的馈线；功分电路11的输出端折弯而成馈电构件12，由于功分电路11为带状线导电板，而该带状线导电板为钣金件，才使得功分电路11的输出端折弯而成的馈电构件12的形状结构在无需PCB板支撑时得以保持，故悬空的馈电构件12，只需折弯成天线振子的馈线形状，便能直接作为天线振子的馈电单元使用，并且由于其由功分电路11的输出端折弯而成，其与功分电路11是固定连接且连通的，故当5G滤波天线采用本功分网络1时，天线振子的馈电单元与功分网络1的固定连接导通无需再焊接，从而大幅降低焊接需求，降低后期品质管控难度、大幅缩短生产工时；克服材料成本高、生产成本高的问题，提高通信产品综合竞争力。

故本功分网络1在生产制造时，可直接采用钣金加工设备进行自动化加工，甚至可一次性成型，对工时几乎不造成影响；进而，基本节省了传统天线振子的馈电单元加工成型步骤，从而进一步缩短5G天线模组的生产工时，节省生产成本。

需要注意的是，本功分网络1还通过谐振枝节13的设置，形成开口谐振环a，使得在与开口谐振环a匹配的频段范围内，将天线振子的馈电单元(即功分网络1的馈电构件12)上的传输能量限制在上述开口谐振环a中，而传输不到天线振子的振子片上，从而实现了天线的滤波能力。因此，可去除现有天线的滤波器，将滤波器的带外抑制能力集成在天线之中，即使得采用该功分网络1的5G滤波天线可在某一频带范围内形成信号的抑制能力，从而实现滤波，大幅减少滤波器谐振腔体的数量，降低成本；同时有效缩小占用空间，利于有源天线处理单元的小型化发展。

另一方面，通过该谐振枝节13的设置，使得5G滤波天线形成网络状，同时兼顾水平与竖直方向的极化信号，延长电流流通路径，提升天线正负极化之间的隔离度。

优选的，所述开口谐振环a为矩形环，且所述开口谐振环a上设有缺失的开口段a1。

一般地，在超材料领域，开口谐振环a的应用较为多，是磁性超导材料的一种，它的原理是通过一对同心的亚波长大小的开口谐振环a，互相方向放置，可以有效地提高磁导率。而本发明，利用开口谐振环a的磁谐振特性，结合天线极化信号传输的特性、及生产便利性，设计出上述矩形环；

所述矩形环包括：第一竖向枝节121，其为所述馈电构件12的一部分；第一横向枝节131，其延伸于所述馈电构件12一侧；第二竖向枝节132，其由所述第一横向枝节131向上折弯而成；第二横向枝节133，其由所述第二竖向枝节132朝所述馈电构件12方向折弯而成。

具体地，所述第二横向枝节133的长度短于所述第一横向枝节131的长度，使得第二横向枝节133的末端无法接连所述第一竖向枝节121，从而形成所述开口段a1。需要注意的是，由于第二竖向枝节132由第一横向枝节131折弯而成，第二横向枝节133由第二竖向枝节132折弯而成，该矩形环在生产制造时，可直接采用钣金加工设备进行自动化加工，甚至可一次性成型，对工时几乎不造成影响；进一步缩短5G滤波天线的生产工时，节省生产成本。

优选的，所述开口段a1设置在所述谐振枝节13的上端靠近所述馈电构件12处。

具体地，所述第二横向枝节133的长度短于所述第一横向枝节131的长度，使得第二横向枝节133的末端无法接连所述第一竖向枝节121，而形成的开口段a1正好位于所述谐振枝节13的上端靠近所述馈电构件12处。该开口段a1的设置位置紧贴所述馈电构件12，从而有效减少滤波干扰。

优选的，所述开口谐振环a朝竖直方向设置。

具体地，当所述开口谐振环a朝竖直方向设置时，对传输能量的限制性能最强，从而获得最佳的滤波性能，若开口谐振环a翻转90度呈水平，或倾斜，将会导致其滤波性能的大幅下降。

依据本发明的另一个方面，提供一种5G滤波天线，包括：

反射板2；

塑胶构件3，其安装在所述反射板2的上端面，用于安装如上任一所述的功分网络1；

振子片4，其设于所述功分网络1的馈电构件12上方；

其中，所述振子片4与所述功分网络1的馈电构件12构成天线振子。

具体地，本5G滤波天线通过形成有开口谐振环a的功分网络1的设置，使得在与开口谐振环a匹配的频段范围内，将天线振子的馈电单元(即功分网络1的馈电构件12)上的传输能量限制在上述开口谐振环a中，而传输不到天线振子的振子片4上，从而实现了本5G滤波天线的滤波能力。因此，可去除现有5G天线的滤波器，将滤波器的带外抑制能力集成在5G天线之中，即使得采用该功分网络1的5G滤波天线可在某一频带范围内形成信号的抑制能力，从而实现滤波，大幅减少滤波器谐振腔体的数量，降低成本；同时有效缩小占用空间，利于5G基站的有源天线处理单元的小型化发展。

进一步地，本5G滤波天线实现了一体化设计，通过塑胶构件3安装所述功分网络1，并将振子片4设于功分网络1的馈电构件12上方，使得反射板2与功分网络11的馈电构件12构成天线振子；

也就是说，本5G滤波天线，天线振子的馈电单元与功分网络1的固定连接导通无需再采用焊接工艺；从而大幅降低焊接需求，降低后期品质管控难度、大幅缩短生产工时；克服材料成本高、生产成本高的问题，提高通信产品综合竞争力。

优选的，所述功分网络1的开口谐振环a的周长为所述5G滤波天线的谐振频率的四分之一波长。

具体地，该开口谐振环a的周长会影响开口谐振环a的内径，随着开口谐振环a的内径增大，谐振频率向低频移动，反之，随着开口谐振环a的内径缩小，谐振频率向高频移动；则可在设计时适当调整开口谐振环a的周长，从而达到不同频率的滤波需求。

优选的，所述开口谐振环a的开口段a1的长度小于所述5G滤波天线的谐振波长的十分之一。

本实施例中，参见图6，该图为本5G滤波天线在增设上述谐振枝节13前、后在不同频率下的增益曲线，其中增加上述谐振枝节13前的增益曲线是曲线B，增加上述谐振枝节13后的增益曲线是曲线C。在M1频点，可见天线增益急剧下降，形成增益凹坑，即开口谐振环a起到滤波作用，在此频段内天线没有能量辐射出去。其中小于0dB的频带为4.12～4.28GHz，滤波中心频率为4.2GHz；也就是说，采用上述结构的开口谐振环a，在其滤波中心频率为4.2GHz时，其信号的抑制能力最强，达到了最佳的滤波效果；再由于上述5G滤波天线主要应用于5G基站，其需要滤波的频率正好为4.2GHZ，即本5G滤波天线的滤波性能完全能胜任其自身的滤波需求。并且使得5.0GHz之后的增益获得了较为可观的提升幅度，从而提升了本5G滤波天线的性能。

优选的，所述塑胶构件3包括相互交叉地安装在所述反射板2上的第一安装架31、第二安装架32，所述第一安装架31、第二安装架32上设有若干用于支撑所述功分网络1的支撑挂件；

所述第一安装架31上设有第一安装卡槽311，所述第二安装架32上设有第二安装卡槽321，所述第二安装架32通过所述第一安装卡槽311、第二安装卡槽321卡紧安装在所述第一安装架31上。

进一步地，所述第一安装架31、第二安装架32的侧面呈桥状。有利于提升所述第一安装架31、第二安装架32的竖向支撑力，提高本5G滤波天线的稳定性。

进一步地，所述第一安装架31包括：第一矩形支撑部312；

第一矩形加强框313，其延伸于所述第一矩形支撑部312的侧端壁面；

第二矩形加强框314，其延伸于所述第一矩形支撑部312的上端壁面。

具体地，其中第一矩形加强框313、第二矩形加强框314的设置，用于提高本塑胶构件3的刚度，在结构上提升塑料构件的刚度，从而减少材料的堆积，有助于成本的降低和产品体积的缩小。

进一步地，还包括向上地延伸于所述第一矩形支撑部312上端的第一弹性卡扣315、向下地延伸于所述第一矩形支撑部312下端的第二弹性卡扣316。

进一步地，所述第一安装架31、第二安装架32的下端还延伸有用于承托所述功分网络1中功分电路11的支撑托件317。

进一步地，所述支撑托件317呈L字形。即当功分电路11插入所述支撑托件317时即能通过该支撑托件317实现定位和支撑。

进一步地，所述支撑挂件包括：

第一挂钩318，其延伸于所述第一矩形加强框313，用于支撑所述功分网络1中谐振枝节13的第一横向枝节131；

第二挂钩319，其延伸于所述第一矩形支撑部312，用于支撑所述功分网络1中谐振枝节13的第二横向枝节133；

第三挂钩310，其延伸与所述第二矩形加强框314的，用于支撑所述功分网络1中的馈电构件12。

进一步地，所述第一挂钩318、第二挂钩319、第三挂钩310结构相同；所述第一挂钩318包括横向设置的连接块，于所述连接块的末端朝下地设有L形支撑块。

进一步地，所述所述第二安装架32包括：第二矩形支撑部322；

第三矩形加强框323，其延伸于所述第一矩形支撑部312的侧端壁面；

第四矩形加强框324，其延伸于所述第一矩形支撑部312的上端壁面；

其中，所述第二矩形支撑部322的下端设有躲避缺口段。

通过该躲避缺口段的设置，在安装时提供了供所述第一安装架31摆动调整的空间。结合上述第一安装卡槽311、第二安装卡槽321的设置，在安装功分网络1时，可通过第一安装架31的摆动调整功分网络1卡入支撑挂件、支撑托件317的位置，最后将第二安装架32通过第一安装卡槽311、第二安装卡槽321与所述第一安装架31卡紧固定即可，使得安装过程简便，提高了生产加工效率，有效降低成本。

优选的，贯穿所述振子片4的上、下端面设有第一连接通孔41，贯穿所述反射板2的上、下端面设有第二连接通孔21；

所述第一安装架31、第二安装架32的上端向上延伸有第一弹性卡扣315，所述第一安装架31、第二安装架32的下端面向下延伸有第二弹性卡扣316；

所述第一弹性卡扣315穿过所述第一连接通孔41使所述第一安装架31、第二安装架32与所述振子片4连接固定，所述第二弹性卡扣316穿过所述第二连接通孔21使所述第一安装架31、第二安装架32与所述反射板2连接固定。

具体地，通过所述第一连接通孔41、第二连接通孔21、第一弹性卡扣315、第二弹性卡扣316的设置，使得本5G滤波天线的组装，无需采用焊接工艺；从而大幅降低焊接需求，降低后期品质管控难度、大幅缩短生产工时；克服材料成本高、生产成本高的问题，提高通信产品综合竞争力。

依据本发明的另一个方面，提供一种如上任一所述5G滤波天线的装配方法，包括：

功分网络1通过支撑挂件安装在第一安装架31、第二安装架32上，同时所述第二安装架32通过第一安装卡槽311、第二安装卡槽321与所述第一安装架31卡紧固定；

所述第一安装架31、第二安装架32通过第一弹性卡扣315插入第二连接通孔21中以使所述第一安装架31、第二安装架32的下端与反射板2卡紧固定；

所述第一安装架31、第二安装架32通过第二弹性卡扣316插入第一连接通过中以使所述第一安装架31、第二安装架32的上端与振子片4卡紧固定。

进一步地，在功分网络1通过支撑挂件安装在第一安装架31、第二安装架32上时，通过摆动第一安装架31调整功分网络1卡入支撑挂件、支撑托件317的位置，再将第二安装架32通过第一安装卡槽311、第二安装卡槽321与所述第一安装架31卡紧固定。

本发明结构设计合理巧妙，设计出具有谐振枝节13的功分网络1；一方面，本5G滤波天线通过形成有开口谐振环a的功分网络1的设置，使得在与开口谐振环a匹配的频段范围内，将天线振子的馈电单元上的传输能量限制在上述开口谐振环a中，而传输不到天线振子的振子片4上，从而实现了本5G滤波天线的滤波功能；因此，可去除现有天线的滤波器，将滤波器的带外抑制能力集成在天线之中，大幅减少滤波器谐振腔体的数量，降低成本；同时有效缩小占用空间，利于有源天线处理单元的小型化发展。另一方面，增加了天线正负极化之间的隔离度，提升了本5G滤波天线的性能；天线振子的馈电单元与功分网络1的固定连接导通无需再采用焊接工艺；从而大幅降低焊接需求，降低后期品质管控难度、大幅缩短生产工时；克服材料成本高、生产成本高的问题，提高通信产品综合竞争力。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

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。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术手段和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。故凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明之形状、构造及原理所作的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种5G滤波天线，其特征在于，包括功分网络，所述功分网络包括：

功分电路；

馈电构件，其由所述功分电路的输出端折弯而成，用于形成天线振子的馈电单元；

谐振枝节，其延伸于所述馈电构件，用于与所述馈电构件配合形成开口谐振环；

其中，所述功分电路为带状线导电板，所述开口谐振环为矩形环，且所述开口谐振环上设有缺失的开口段，所述开口段设置在所述谐振枝节的上端靠近所述馈电构件处，所述开口谐振环朝竖直方向设置；

所述5G滤波天线还包括：

反射板；

塑胶构件，其安装在所述反射板的上端面，用于安装所述功分网络；

振子片，其设于所述功分网络的馈电构件上方；

其中，所述振子片与所述功分网络的馈电构件构成天线振子；

所述塑胶构件包括相互交叉地安装在所述反射板上的第一安装架、第二安装架，所述第一安装架、第二安装架上设有若干用于支撑所述功分网络的支撑挂件；

所述第一安装架上设有第一安装卡槽，所述第二安装架上设有第二安装卡槽，所述第二安装架通过所述第一安装卡槽、第二安装卡槽卡紧安装在所述第一安装架上。

2.根据权利要求1所述5G滤波天线，其特征在于，所述功分网络的开口谐振环的周长为所述5G滤波天线的谐振频率的四分之一波长。

3.根据权利要求2所述5G滤波天线，其特征在于，所述开口谐振环的开口段的长度小于所述5G滤波天线的谐振波长的十分之一。

4.根据权利要求1所述5G滤波天线，其特征在于，贯穿所述振子片的上、下端面设有第一连接通孔，贯穿所述反射板的上、下端面设有第二连接通孔；

所述第一安装架、第二安装架的上端向上延伸有第一弹性卡扣，所述第一安装架、第二安装架的下端面向下延伸有第二弹性卡扣；

所述第一弹性卡扣穿过所述第一连接通孔使所述第一安装架、第二安装架与所述振子片连接固定，所述第二弹性卡扣穿过所述第二连接通孔使所述第一安装架、第二安装架与所述反射板连接固定。

5.一种权利要求4所述5G滤波天线的装配方法，其特征在于，包括：

功分网络通过支撑挂件安装在第一安装架、第二安装架上，同时所述第二安装架通过第一安装卡槽、第二安装卡槽与所述第一安装架卡紧固定；

所述第一安装架、第二安装架通过第一弹性卡扣插入第二连接通孔中以使所述第一安装架、第二安装架的下端与反射板卡紧固定；

所述第一安装架、第二安装架通过第二弹性卡扣插入第一连接通过中以使所述第一安装架、第二安装架的上端与振子片卡紧固定。

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