CN116259967A - 有源天线单元及基站 - Google Patents

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Abstract

本申请实施例涉及无线通信技术领域，公开了一种有源天线单元及基站，其中的有源天线单元包括电路板，层叠设置在电路板上的功放板，以及设置在电路板上的天线振子和滤波器，电路板用于为功放板供电，功放板与滤波器电连接、用于对射频信号进行功率放大，滤波器与天线振子电连接、用于收发射频信号。本申请实施例提供的有源天线单元及基站，能够提高有源天线单元设备的结构集成度，从而有利于实现有源天线单元设备的小型化。

Description

有源天线单元及基站
技术领域
本申请实施例涉及无线通信技术领域，特别涉及一种有源天线单元及基站。
背景技术
随着5G(5th Generation Mobile Communication Technology，第五代移动通信技术)通信技术的快速迭代发展与推广应用，天面系统越来越多，同时伴随着多频段以及MIMO(Multiple-Input Multiple-Output，多输入多输出)的要求，AAU(Active AntennaUnit，有源天线单元)设备的使用也越来越广泛，AAU设备为射频单元和天线单元集成的一体化有源天线。AAU设备的使用可以提高5G基站的射频系统性能，节约杆塔资源。
但是，目前的AAU设备中天线单元与射频单元结构集成度低，不利于AAU设备的小型化，也就不利于基站的布置，因此，有必要设计一种结构集成度高的有源天线单元。
发明内容
本申请实施例的主要目的在于提出一种有源天线单元及基站，能够提高设备的结构集成度，从而有利于实现有源天线单元设备的小型化。
为实现上述目的，本申请实施例提供了一种有源天线单元，包括电路板，层叠设置在电路板上的功放板，以及设置在电路板上的天线振子和滤波器，电路板用于为功放板供电，功放板与滤波器电连接、用于对射频信号进行功率放大，滤波器与天线振子电连接、用于收发射频信号。
本申请实施例还提供了一种基站，包括上述的有源天线单元。
本申请实施例提供的有源天线单元及基站，通过改变目前有源天线单元设备的架构，在将功放板层叠设在电路板上的同时，将天线振子和滤波器同时集成在电路板上，而避开电路板上用于对功放板进行电磁屏蔽的屏蔽罩，从而提高有源天线单元设备的结构集成度，有利于实现有源天线单元设备的小型化。
附图说明
图1是现有技术中采用多层架构、有源天线单元的剖面结构示意图；
图2是本申请实施例提供的有源天线单元的剖面结构示意图；
图3是本申请实施例提供的另一种有源天线单元的剖面结构示意图；
图4是本申请实施例提供的再一种有源天线单元的剖面结构示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请的各实施例进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本申请各实施例中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施例的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。以下各个实施例的划分是为了描述方便，不应对本申请的具体实现方式构成任何限定，各个实施例在不矛盾的前提下可以相互结合相互引用。
有源天线单元设备是将射频单元(包括滤波器、功放板)和天线单元(包括天线振子)集成在一起的天线设备，相较于传统基站采用的射频单元和天线单元分离式的设计(射频单元和天线单元之间通过馈线连接)，有源天线单元采用的集成式设计有效节约了杆塔资源。
但是申请人注意到，目前的有源天线单元设备中天线单元和射频单元结构集成度低，如图1所示，天线单元的天线振子11集成在天线反射板12上以形成天线阵列，射频单元的功放板13与有源板14连在一起，有源板14可以为功放板13供电，壳体15贴合在有源板14远离功放板13的一侧，功放板13的散热路径为有源板14、导热硅脂和壳体15，有源板14在布置功放板13后，还要布置屏蔽罩16对功放板13进行电磁屏蔽，屏蔽罩16与有源板14之间形成功放腔体18，滤波器17布局在屏蔽罩16上方，再通过连接器转接到天线反射板12上，组成一个多层架构。在有源天线单元所采用的这样的多层架构中，天线振子11、滤波器17和功放板13几个关键的部件分成多层布置，导致有源天线单元的设备结构集成度低。
为了降低有源天线单元设备的体积，以有利于实现有源天线单元设备的小型化，申请人发现，可以将天线振子、滤波器和功放板与有源板集成，而避开有源板上用于对功放板进行电磁屏蔽的屏蔽罩，这样，可以降低有源天线单元设备的整机厚度，提高射频单元和天线单元的结构集成度。
如图2所示，本申请实施例提供的有源天线单元包括电路板110，层叠设置在电路板110上的功放板120，以及设置在电路板110上的天线振子130和滤波器140，电路板110用于为功放板120供电，功放板120与滤波器140电连接、用于对射频信号进行功率放大，滤波器140与天线振子130电连接、用于收发射频信号。
电路板110即有源板，可以为功放板120供电，还可以布局其他器件，功放板120是射频单元前端的关键部件，起到对射频信号进行功率放大的作用，滤波器140则用于将射频信号过滤后通过天线振子130发射出去，或者将天线振子130接收的射频信号进行杂波滤除。
本申请实施例提供的有源天线单元，通过改变目前有源天线单元设备的架构，在将功放板120层叠设在电路板110上的同时，将天线振子130和滤波器140同时集成在电路板110上，而避开电路板110上用于对功放板120进行电磁屏蔽的屏蔽罩，从而提高有源天线单元设备的结构集成度，有利于实现有源天线单元设备的小型化。
另外，电路板110还可以用作天线振子130的反射板，即天线振子130可以印制在电路板110上，或者采用贴片贴附在电路板110上，借助电路板110实现辐射，从而去除目前有源天线单元中的天线反射板，以进一步降低有源天线单元设备的整机厚度，并且有利于减轻有源天线单元设备的整机重量。
此处天线振子130与滤波器140可以设置在电路板110靠近功放板120的一侧，也可以设置在电路板110远离功放板120的一侧。
在本申请的一些实施例中，为了在使电路板110上层叠设置功放板120后，能够有效利用电路板110上的其余空间，可选地，滤波器140设置在电路板110靠近功放板120的一侧，天线振子130设置在电路板110远离功放板120的一侧。
通过将天线振子130设置在电路板110远离功放板120的一侧，并将滤波器140设置在电路板110靠近功放板120的一侧，能够有效利用电路板110上的表面空间来布置天线振子130，在电路板110上层叠设置功放板120后，由多个天线振子130组成的天线可以布局在电路板110远离功放板120的一面，从而方便天线振子130的布局。如在一种具体实施例中，天线振子130可以布置在电路板110的正面，滤波器140和功放板120可以布置在电路板110的背面。
此处天线振子130在电路板110上可以布置成矩形阵列或者菱形阵列。
此处滤波器140与功放板120之间的电连接可以通过微带线或者带状线实现，即可以在电路板110上印制微带线或者带状线实现滤波器140与功放板120之间的信号传输，从而节省了连接器的使用，有利于进一步降低有源天线单元设备的整机重量。
另外，为了方便实现位于电路板110两侧的滤波器140与天线振子130之间的连接，可以在电路板110上设置贯穿电路板110的过孔(图中未示出)，滤波器140经由穿过过孔的连接件与天线振子130电连接。
此处过孔111连通电路板110的正面和背面，连接件可以为导电柱或者导电线，通过在电路板110上设置过孔，将连接件穿过过孔，从而便于实现位于电路板110两侧的滤波器140与天线振子130之间的电连接。另外，也可以通过过孔覆铜实现滤波器140与天线振子130之间的电连接。
滤波器140包括多个滤波器单元，滤波器140在与天线振子130电连接时，采用一对一或者一对多的配对形式，在多个天线振子130以阵列形式排布形成天线阵列时，滤波器140的多个滤波器单元与多个天线振子130对应电连接，滤波器单元可以为腔体滤波器，多个腔体滤波器可以共用同一基板。
在本申请的一些实施例中，可以通过壳体150实现对功放板120的电磁屏蔽，壳体150与电路板110连接、并与电路板110围成内腔151，功放板120位于内腔151中，壳体150用于对功放板120进行电磁屏蔽。
通过借助壳体150与电路板110围成的内腔151，实现对功放板120的电磁屏蔽，从而节省了目前有源天线单元中屏蔽罩的使用，进一步降低了有源天线单元的整机重量，其中，壳体150与电路板110围成的内腔151的高度可以依据功放板120所需的腔体谐振频率进行选择。
另外，壳体150可以采用金属材料制作而成，或者在壳体150的内壁添加金属层，如壳体150的材料可以采用铝合金，以确保壳体150的轻量化，并能够与电路板110围成屏蔽腔体，对功放板120起到屏蔽作用。
此处功放板120上的关键部件为放大器121，放大器121是功放板120上布置的起到对射频信号进行功率放大的元器件，放大器121可以直接设置在功放板120上，也可以通过盒子间接设置在功放板120上。
在本申请的一些实施例中，可选地，功放板120背离电路板110的一侧扣设有箱体160(图3所示)，箱体160具有空腔161和连通空腔161的开口162，功放板120盖合于开口162上，箱体160的内壁上设置有放大器121，放大器121位于空腔161中并与功放板120电连接。
通过箱体160将放大器121间接设置在功放板120上，可以便于实现功放板120的散热，功放板120上布置的放大器121在工作时产生的热量可以经箱体160传递至壳体150，进而将热量往有源天线单元设备外传递。
其中，为了便于实现热量由箱体160至壳体150的传递，可以在箱体160与壳体150之间填充导热材料，具体地，箱体160与壳体150之间具有间隙A，间隙A内填充有导热材料。
导热材料可以为导热硅脂、导热硅胶或者导热硅泥，通过导热材料的导热性能，可以有效地将放大器121传递至箱体160的热量传导至壳体150，从而有效实现功放板120上放大器121的散热。
在本申请的一些实施例中，可选地，滤波器140位于壳体150与电路板110围成的内腔151中。
通过同时将滤波器140布置在壳体150与电路板110围成的内腔151中，可以有效利用内腔151中的空间，并且便于壳体150与电路板110之间的连接，避免壳体150在与电路板110连接时对电路板110上设置的部分部件的让位。
在本申请的一些实施例中，可选地，壳体150包括相连的围合部152和延伸部153，围合部152与电路板110相连并围成内腔151，延伸部153自围合部152的顶缘沿平行于电路板110的方向弯折延伸。
围合部152是指壳体150与电路板110围成内腔151的部分，延伸部153是指壳体150往电路板110外延伸的部分，壳体150通过围合部152与电路板110接触以与电路板110围成内腔151，从而使功放板120置于内腔151中，壳体150的延伸部153便于壳体150布置其他部件。
此处延伸部153可以自围合部152的顶缘(即围合部152与电路板110相接触的边缘)沿平行于电路板110的方向弯折延伸，也可以自围合部152的外壁沿平行于电路板110的方向弯折延伸，为了增大壳体150与电路板110之间的接触面积，以确保壳体150与电路板110连接时的稳定性，可以使延伸部153自围合部152的顶缘沿平行于电路板110的方向弯折延伸。另外，壳体150的围合部152和延伸部153可以为一体成型结构，以确保壳体150的整体结构强度，保证壳体150的使用寿命。
其中，围合部152可以包括底壁154和侧壁155，底壁154正对电路板110、并经侧壁155连接至电路板110，底壁154在平行于电路板110的方向呈凹凸起伏状。
底壁154是指围合部152中沿平行于电路板110的方向延伸的部分，侧壁155是指围合部152中沿垂直于电路板110的方向延伸的部分，底壁154与电路板110之间具有间隔，以形成内腔151。
通过使底壁154在平行于电路板110的方向呈凹凸起伏状，以适应电路板110上布置的具有不同大小的部件，在如图3所示的有源天线单元中，功放板120上不仅设置有放大器121，还设置有环形器122，环形器122可以用于信号隔离以及收发切换，在壳体150的围合部152与电路板110围成的内腔151中，放大器121、环形器122和滤波器140所占的空间各不相同，而为了降低有源天线单元设备的体积，可以依据内腔151中不同部件所占的空间大小，将围合部152的底壁154设置呈凹凸起伏状，从而适应电路板110上布置的具有不同大小的部件，在降低有源天线单元设备的体积的同时，为电路板110上布置的部件留出足够的空间。
在本申请的一些实施例中，可选地，电路板110远离功放板120的一面设置有移相电路，滤波器140经移相电路连接至天线振子130，电路板110设置有移相电路的一面还设置有盖板170(图4所示)，盖板170用于对移相电路进行电磁屏蔽，盖板170远离电路板110的一侧设置有反射板180，天线振子130设置在反射板180、以经反射板180和盖板170设置在电路板110上。
移相电路可以用于调整天线的下倾角，通过在电路板110上设置移相电路可以实现对天线振子130的调节，而天线振子130则通过反射板180、盖板170设置在电路板110上。从而在不改变天线振子130与电路板110的集成结构的同时，通过电路板110上设置的移相电路便于实现对天线振子130的调节。
此处盖板170为屏蔽罩形式，可以与电路板110之间围成屏蔽腔体，从而对电路板110上的移相电路起到电磁屏蔽的作用。
本申请实施例还提供了一种基站，包括上述实施例中的有源天线单元，其中，有源天线单元布置在基站的杆塔上。
通过改变目前有源天线单元设备的架构，在将功放板120层叠设在电路板110上的同时，将天线振子130和滤波器140同时集成在电路板110上，而避开电路板110上用于对功放板120进行电磁屏蔽的屏蔽罩，从而提高有源天线单元设备的结构集成度，有利于实现有源天线单元设备的小型化，从而节约基站的杆塔资源。
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本申请的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本申请的精神和范围。

Claims (11)

1.一种有源天线单元，其特征在于，包括：
电路板，层叠设置在所述电路板上的功放板，以及设置在所述电路板上的天线振子和滤波器，所述电路板用于为所述功放板供电，所述功放板与所述滤波器电连接、用于对射频信号进行功率放大，所述滤波器与所述天线振子电连接、用于收发射频信号。
2.根据权利要求1所述的有源天线单元，其特征在于：
所述滤波器设置在所述电路板靠近所述功放板的一侧，所述天线振子设置在所述电路板远离所述功放板的一侧。
3.根据权利要求2所述的有源天线单元，其特征在于：
所述电路板上设置有贯穿所述电路板的过孔，所述滤波器经由穿过所述过孔的连接件与所述天线振子电连接。
4.根据权利要求1所述的有源天线单元，其特征在于：
还包括壳体，所述壳体与所述电路板连接、并与所述电路板围成内腔，所述功放板位于所述内腔中，所述壳体用于对所述功放板进行电磁屏蔽。
5.根据权利要求4所述的有源天线单元，其特征在于：
所述功放板背离所述电路板的一侧扣设有箱体，所述箱体具有空腔和连通所述空腔的开口，所述功放板盖合于所述开口上，所述箱体的内壁上设置有放大器，所述放大器位于所述空腔中并与所述功放板电连接。
6.根据权利要求5所述的有源天线单元，其特征在于：
所述箱体与所述壳体之间具有间隙，所述间隙内填充有导热材料。
7.根据权利要求4所述的有源天线单元，其特征在于：
所述滤波器位于所述内腔中。
8.根据权利要求4所述的有源天线单元，其特征在于：
所述壳体包括相连的围合部和延伸部，所述围合部与所述电路板相连并围成所述内腔，所述延伸部自所述围合部的顶缘沿平行于所述电路板的方向弯折延伸。
9.根据权利要求8所述的有源天线单元，其特征在于：
所述围合部包括底壁和侧壁，所述底壁正对所述电路板、并经所述侧壁连接至所述电路板，所述底壁在平行于所述电路板的方向呈凹凸起伏状。
10.根据权利要求1所述的有源天线单元，其特征在于：
所述电路板远离所述功放板的一面设置有移相电路，所述滤波器经所述移相电路连接至所述天线振子，所述电路板设置有所述移相电路的一面还设置有盖板，所述盖板用于对所述移相电路进行电磁屏蔽，所述盖板远离所述电路板的一侧设置有反射板，所述天线振子设置在所述反射板、以经所述反射板和所述盖板设置在所述电路板上。
11.一种基站，其特征在于，包括：
权利要求1至10任一项所述的有源天线单元。
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