CN209072504U - 智能天线校准网络 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种智能天线校准网络，包括功率分配网络模块以及多个定向耦合器；定向耦合器用于连接在智能天线端口和天线阵列之间；功率分配网络模块的合并端口连接校准设备，各分支端口与各定向耦合器的一端一一对应相连；其中，定向耦合器包括第一非直线耦合臂和第二非直线耦合臂；第一非直线耦合臂与第二非直线耦合臂耦合相连；第一非直线耦合臂的一端连接功率分配网络模块的分支端口；第二非直线耦合臂的一端用于连接智能天线端口，另一端用于连接天线阵列。通过采用非直线耦合结构，增加定向耦合器耦合的有效耦合长度，使耦合微带线的奇模平均相速减慢，而偶模相速仍沿直线传播，减小奇偶模间的相速差，使奇偶模相速相近，从而提高定向性。

Description

智能天线校准网络

技术领域

本实用新型涉及移动通信技术领域，特别是涉及一种智能天线校准网络。

背景技术

伴随着时代的进步，移动通信技术的发展也是日新月异，几十年时间里，移动通信网络从早期的“大哥大”模拟通信，到数字通信的2G(2-Generation wireless telephonetechnology，第二代手机通信技术)时代，很快又进入到3G(3rd-Generation，第三代移动通信技术)时代，现在4G(4th Generation，第四代移动通信技术)已经大规模商用了，5G(5th-Generation，第五代移动通信技术)也将在不久的将来实现。在5G大规模商用的前期，4G移动网络仍是人们日益增长的移动通信需要的主要承担者。而TDD(Time Division Duplex，时分双工)制式是4G移动网络的主要制式之一，智能天线的需求在近几年仍是主流。

在智能天线中，校准网络是重要的核心部件，其作用是采集智能天线中单元天线的幅度和相位信号，以补偿基站处理器和天线连接时产生的幅度和相位的偏差。而目前传统的校准网络均使用直线耦合结构，该结构简单，但直线耦合存在着定向性小的缺点。定向性差则校准网络的幅相更易受到天线端反射信号的影响，幅相一致性、收敛性将大打折扣，调试量大大增加，不利于生产。

在实现过程中，发明人发现传统技术中至少存在如下问题：传统天线校准网络的定向性差。

实用新型内容

基于此，有必要针对传统天线校准网络的定向性差的问题，提供一种智能天线校准网络。

为了实现上述目的，本实用新型实施例提供了一种智能天线校准网络，包括功率分配网络模块以及多个定向耦合器；定向耦合器用于连接在智能天线端口和天线阵列之间；

功率分配网络模块的合并端口连接校准设备，各分支端口与各定向耦合器的一端一一对应相连；

其中，定向耦合器包括第一非直线耦合臂和第二非直线耦合臂；第一非直线耦合臂与第二非直线耦合臂耦合相连；第一非直线耦合臂的一端连接功率分配网络模块的分支端口；第二非直线耦合臂的一端用于连接智能天线端口，另一端用于连接天线阵列。

在其中一个实施例中，第一非直线耦合臂为锯齿耦合臂、交指线形耦合臂或波浪线形耦合臂；第二非直线耦合臂为锯齿耦合臂、交指线形耦合臂或波浪线形耦合臂。

在其中一个实施例中，锯齿耦合臂为规则锯齿耦合臂或非规则锯齿耦合臂。

在其中一个实施例中，第一非直线耦合臂的另一端连接用于接地的第一电阻。

在其中一个实施例中，功率分配网络模块包括多个级联的功率分配器；

级联末端的功率分配器的分支端口连接第一非直线耦合臂的一端。

在其中一个实施例中，功率分配器包括输入微带线和差分阻抗变换段；差分阻抗变换段包括第一输出微带线和第二输出微带线；

输入微带线分别与第一输出微带线的一端、第二输出微带线的一端电连接；第一输出微带线的另一端和第二输出微带线的另一端之间跨接第二电阻。

在其中一个实施例中，功率分配器为威尔金森功分器。

在其中一个实施例中，还包括多个用于调节校准网络信号通道相位的调相枝节阵列；

调相枝节阵列设于功率分配网络模块的分支端口与定向耦合器的一端的相连部上。

在其中一个实施例中，调相枝节阵列包括第一调相枝节、第二调相枝节、第三调相枝节和第四调相枝节；

第一调相枝节、第二调相枝节分别电连接相连部；第三调相枝节、第四调相枝节分别耦合连接相连部。

在其中一个实施例中，功率分配网络模块与各定向耦合器设于电路板的一板面上。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果：

基于功率分配网络模块的合并端口连接校准设备，功率分配网络模块的各分支端口与各定向耦合器的一端一一对应相连；定向耦合器的第一非直线耦合臂与定向耦合器的第二非直线耦合臂耦合相连；第一非直线耦合臂的一端连接功率分配网络模块的分支端口；第二非直线耦合臂的一端用于连接智能天线端口，另一端用于连接天线阵列。通过采用非直线耦合结构，增加定向耦合器耦合的有效耦合长度，使耦合微带线的奇模平均相速减慢，而偶模相速仍沿直线传播，减小奇偶模间的相速差，使奇偶模相速相近，从而提高定向性。

附图说明

图1为一个实施例中智能天线校准网络的原理框图；

图2为一个实施例中定向耦合器的结构示意图；

图3为一个实施例中智能天线校准网络的结构示意图；

图4为另一个实施例中智能天线校准网络的原理框图；

图5为另一个实施例中智能天线校准网络的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的首选实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

为了解决传统天线校准网络的定向性差的问题，本实用新型实施例提供了一种智能天线校准网络，图1为一个实施例中智能天线校准网络的原理框图。如图1所示，包括功率分配网络模块110以及多个定向耦合器120；定向耦合器120用于连接在智能天线端口和天线阵列之间。

功率分配网络模块110的合并端口连接校准设备，各分支端口与各定向耦合器120的一端一一对应相连；其中，定向耦合器120包括第一非直线耦合臂122和第二非直线耦合臂124；第一非直线耦合臂122与第二非直线耦合臂124耦合相连；第一非直线耦合臂122的一端连接功率分配网络模块110的分支端口；第二非直线耦合臂124的一端用于连接智能天线端口，另一端用于连接天线阵列。

其中，功率分配网络模块110可用于对一路输入信号功率分成两路或多路输出信号功率；功率分配网络模块110还可用于将两路或多路输出信号功率合成一路输入信号功率。定向耦合器120指的是能够对信号进行耦合的器件；定向耦合器120可对智能天线端口传输的信号源进行耦合输出给功率分配网络模块。第一非直线耦合臂122的耦合边的形状为非直线的，第二非直线耦合臂124的耦合边的形状为非直线的；第一非直线耦合臂122的耦合边与第二非直线耦合臂124的耦合边能够耦合相连。第一非直线耦合臂122可以是为微带线结构，第二非直线耦合臂124可以是微带线结构；信号在第二非直线耦合臂124传输时，基于第一非直线耦合臂122和第二非直线耦合臂124耦合相连，信号耦合传输给第一非直线耦合臂122，进而第一非直线耦合臂122可将耦合信号传输给功率分配网络模块110。天线阵列可包括多个天线单元，天线单元指的是能够有效辐射或接收无线电波的器件。天线单元可包括1个振子，也可包括多个振子。智能天线端口可用来连接基站设备；基站设备可向定向耦合器传输信号源。校准设备可根据接收到的耦合信号对基站设备进行校准。

具体地，功率分配网络模块110包括合并端口和多个分支端口，基于功率分配网络模块110的各分支端口与各定向耦合器120的一端一一对应相连，功率分配网络模块110的合并端口连接校准设备。当基站设备向定向耦合器120发送信号源时，信号源通过定向耦合器120传输给天线阵列。在基站设备向定向耦合器120传输信号源过程中，基于定向耦合器120的耦合作用，部分信号耦合传输给功率分配网络模块110，进而校准设备根据耦合传输信号实现对智能天线的校准。

进一步的，基于第一非直线耦合臂122与第二非直线耦合臂124耦合相连；第一非直线耦合臂122的一端连接功率分配网络模块110的分支端口；第二非直线耦合臂124的一端用于连接智能天线端口，另一端用于连接天线阵列。基站设备可通过智能天线端口向第二非直线耦合臂124发送信号源，信号源通过第二非直线耦合臂124传输给天线阵列。第二非直线耦合臂124向天线阵列传输信号源过程中，基于第一非直线耦合臂122与第二非直线耦合臂124的耦合作用，部分信号耦合传输给功率分配网络模块110，进而校准设备根据耦合传输信号实现对智能天线的校准。

在本实施例中，定向耦合器120通常采用非直线耦合结构，增加了定向耦合器120耦合的有效耦合长度，使耦合臂(第一非直线耦合臂122和第二非直线耦合臂124)的奇模平均相速减慢，而偶模相速仍沿直线传播，减小奇偶模间的相速差，使奇偶模相速相近，进而提高校准网络的定向性。

在一个实施例中，如图1所示，第一非直线耦合臂122的另一端连接用于接地的第一电阻130。

具体地，第一非直线耦合臂122的另一端连接第一电阻130的第一端；第一电阻130的另一端接地。通过在第一非直线耦合臂122的另一端连接电阻，提升了第一非直线耦合臂122与第二非直线耦合臂124的耦合效果。

需要说明的是，第一电阻130为负载电阻，第一电阻130的阻值可以是50欧姆，也可以是其他大小的阻值。

在一个实施例中，第一非直线耦合臂为锯齿耦合臂、交指线形耦合臂或波浪线形耦合臂；第二非直线耦合臂为锯齿耦合臂、交指线形耦合臂或波浪线形耦合臂。

其中，锯齿耦合臂指的是耦合边的形状为锯齿状的耦合臂；交指线形耦合臂指的时耦合边的形状为交指线形的耦合臂；波浪线形耦合臂指的是耦合边的形状为波浪线形的耦合臂。

具体地，如图2(a)和图2(b)所示，为锯齿耦合臂的结构示意图；如图2(c)所示，为交指线形耦合臂的结构示意图；如图2(d)所示，为波浪线形耦合臂的结构示意图。

进一步的，锯齿耦合臂为规则锯齿耦合臂或非规则锯齿耦合臂。规则锯齿耦合臂指的是耦合边的锯齿形状和锯齿大小一致的耦合臂；非规则锯齿耦合臂指的是耦合边的锯齿形状和锯齿大小不一致的耦合臂。

具体地，如图2(a)所示，为规则锯齿耦合臂的结构示意图；图2(b)所示，为非规则锯齿耦合臂的结构示意图。

需要说明的是，在其他实施例中，在满足第一非直线耦合臂的耦合边和第二非直线耦合臂的耦合边能够耦合相连的情况下，第一非直线耦合臂的耦合边形状和第二非直线耦合臂的耦合边形状还可以采取其他的非直线形状，例如还可以是渐变形的耦合臂。

基于本实施例，通过对第一非直线耦合臂的耦合边和第二非直线耦合臂的耦合边的非直线设计，增大了定向耦合器的耦合电长度，减小了微带线由于混合介质而产生的相速不平衡，增大了定向耦合器的定向性，减小了天线端能量反馈对校准网络耦合度的影响，进而提高了校准网络的定向性，以及幅相抗干扰性。

在一个实施例中，如图1所示，功率分配网络模块110包括多个级联的功率分配器112；级联末端的功率分配器112的分支端口连接第一非直线耦合臂122的一端。

其中，功率分配器112可包括合并端口和两个或多个分支端口。级联末端的功率分配器112指的是级联中最后一级的功率分配器112；级联中最后一级包括至少两个功率分配器112。与级联末端相对的是级联首端，级联首端指的是级联中第一级的功率分配器112，在一个示例中，级联首端包括一个功率分配器112。

具体地，级联末端的功率分配器112的分支端口连接第一非直线耦合臂122的一端；级联首端的功率分配器112的合并端口连接校准设备。例如，如图1所示，本实施例中，定向耦合器120的数量为8个，功率分配网络模块110由7个功率分配器112级联而成。其中，功率分配网络模块110的级联末端包括4个功率分配器112，该4个功率分配器112的分支端口与定向耦合器120的一端一一对应连接。

需要说明的是，在其他实施例中，还可采用其他数量的定向耦合器和功率分配器。

在本实施例中，功率分配器112为一分二功率分配器(一路合并端口，两路分支端口的功率分配器)。

在其他实施例中，功率分配器112可以一分四功率分配器等一分多功率分配器。

在一个实施例中，功率分配器112可以是威尔金森功分器。

在一个实施例中，功率分配器112包括输入微带线和差分阻抗变换段；差分阻抗变换段包括第一输出微带线和第二输出微带线。

输入微带线分别与第一输出微带线的一端、第二输出微带线的一端电连接；第一输出微带线的另一端和第二输出微带线的另一端之间跨接第二电阻140。

具体地，输入微带线可将校准设备传输的信号，分别传输给第一输出微带线和第二输出微带线；输入微带线也可分别接收第一输出微带线和第二输出微带线传输的信号，并将接收到信号传输给校准设备。

需要说明的是。输入微带线、第一输出微带线和第二输出微带线的微带线宽度可根据实际设计情况而定；例如，第一输出微带线和第二输出微带线可基于输入微带线的对称。

在本实施例中，通过在第一输出微带线的另一端和第二输出微带线的另一端之间跨接第二电阻140，进而可增加第一输出微带线和第二输出微带线之间的隔离度，减小微带线间的耦合。

需要说明的是，第二电阻140为隔离电阻，第二电阻140的阻值可以是100欧姆，也可以是其他大小的阻值。

在一个具体的实施例中，连接在级联末端的各个功率分配器112相同。例如，在级联末端包括4个功率分配器112，则连接在级联末端的各功率分配器112镜像对称排布。通过对功率分配器112镜像对称排布，可使得功率分配网络模块110和各个定向耦合器120紧凑布局，缩小天线系统的体积，实现天线的小型化。

在一个实施例中，如图1所示，还包括多个用于调节校准网络信号通道相位的调相枝节阵列150。调相枝节阵列150设于功率分配网络模块110的分支端口与定向耦合器120的一端的相连部上。

其中，调相枝节阵列150可包括多个调相枝节，各个调相枝节可以是微带线结构。

具体地，基于调相枝节阵列150设于功率分配网络模块110的分支端口与定向耦合器120的一端的相连部上，实现调节本方案校准网络的各个信号通道相位，提高了校准效果。

进一步的，调相枝节阵列150包括第一调相枝节、第二调相枝节、第三调相枝节和第四调相枝节。第一调相枝节、第二调相枝节分别电连接相连部；第三调相枝节、第四调相枝节分别耦合连接相连部。

其中，第一调相枝节、第二调相枝节、第三调相枝节和第四调相枝节分别是微带线结构。第一调相枝节和第二调相枝节可基于相连部对称排布；第三调相枝节和第四调相枝节可基于相连部对称排布。

在本实施例中，通过在功率分配网络模块110的分支端口与定向耦合器120的一端的相连部上设备调相枝节阵列(包括第一调相枝节、第二调相枝节、第三调相枝节和第四调相枝节)，进而实现调节本方案校准网络的各个信号通道相位，提高了校准效果。

在一个实施例中，如图3所示，为智能天线校准网络的结构示意图，在本实施例中，包括8个定向耦合器320，定向耦合器320包含第一非直线耦合臂和第二非直线耦合臂，功率分配网络模块由7个功率分配器(第一功率分配器312、第二功率分配器314、第三功率分配器316、第四功率分配器318、第五功率分配器322、第六功率分配器324和第七功率分配器326)级联而成。调相枝节阵列350包括第一调相枝节、第二调相枝节、第三调相枝节和第四调相枝节。

具体地，第一功率分配器312的合并端口与校准设备电连接；第一功率分配器312的分支端口与第二功率分配器314的合并端口、第三功率分配器316的合并端口一一对应相连；第二功率分配器314的分支端口与第四功率分配器318的合并端口、第五功率分配器322的合并端口一一对应相连；第三功率分配器316的分支端口与第六功率分配器324的合并端口、第七功率分配器326的合并端口一一对应相连；各个功率分配器的合并端口之间跨接隔离电阻340。第四功率分配器318、第五功率分配器322、第六功率分配器324和第七功率分配器326的分支端口分别与各定向耦合器320一一对应电相连，第四功率分配器318、第五功率分配器322、第六功率分配器324和第七功率分配器326与定向耦合器320的第一非直线耦合臂的相连部分别设置有调相枝节阵列350，其中，第一调相枝节、第二调相枝节分别电连接相连部；第三调相枝节、第四调相枝节分别耦合连接相连部。定向耦合器320的耦合形式为非直线耦合形式，第一非直线耦合臂的另一端连接用于接地的负载电阻330，以形成完整的电流回路。第一非直线耦合臂的一端通过同轴电缆连接对应的智能天线端口，另一端用于连接天线阵列。

在本实施例中，定向耦合器的耦合形式为非直线耦合形式，增大了耦合器的耦合电长度，减小了相速间的不平衡，增大了耦合器的定向性，减小了天线端能量反馈对校准网络耦合度的影响，相比传统的设计定向性高，幅相抗干扰性强。通过对功率分配网络模块合理的利用带线布局，结构紧凑，利于小型化设计，节约天面空间，降低校准网络的制作成本。

在一个实施例中，如图4所示，功率分配网络模块110与各定向耦合器120设于电路板160的一板面上。

其中，电路板160可为陶瓷电路板、铝基电路板、PCB(Printed Circuit Board，印刷电路板)板等等，优选的，介质板为PCB板。具体地，功率分配网络模块110与各定向耦合器120分别设置在电路板160的同一表面上。

进一步的，如图5所示，还包括金属垫板170，电路板160置于金属垫板170上，可通过塑料铆钉或金属铆钉进行固定。定向耦合器120的第二非直线耦合臂的一端与电路板160边缘相接，相接处开槽，并设置有焊盘，用于焊接对应的智能天线端口；第二非直线耦合臂的另一端设置有过孔，过孔用于连接天线阵列。

需要指出的是，图1、图2、图3和图4所示的定向耦合器的数量为8个和功率分配器的数量为7个，在本实用新型实施例基础上增加或减少定向耦合器的数量和功率分配器的数量，亦可实现本方案智能天线校准网络的功能，故不展开详细论述。

基于本实施例，定向耦合器的耦合形式采用非直线耦合形式，增大了耦合器的耦合电长度，减小了相速间的不平衡，增大了耦合器的定向性，减小了天线端能量反馈对校准网络耦合度的影响，相比传统的设计定向性高，幅相抗干扰性强。通过对功率分配网络模块合理的利用带线布局，结构紧凑，利于小型化设计，节约天面空间，降低校准网络的制作成本。

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。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种智能天线校准网络，其特征在于，包括功率分配网络模块以及多个定向耦合器；所述定向耦合器用于连接在智能天线端口和天线阵列之间；

所述功率分配网络模块的合并端口连接校准设备，各分支端口与各所述定向耦合器的一端一一对应相连；

其中，所述定向耦合器包括第一非直线耦合臂和第二非直线耦合臂；所述第一非直线耦合臂与所述第二非直线耦合臂耦合相连；所述第一非直线耦合臂的一端连接所述功率分配网络模块的分支端口；所述第二非直线耦合臂的一端用于连接所述智能天线端口，另一端用于连接所述天线阵列。

2.根据权利要求1所述的智能天线校准网络，其特征在于，所述第一非直线耦合臂为锯齿耦合臂、交指线形耦合臂或波浪线形耦合臂；所述第二非直线耦合臂为锯齿耦合臂、交指线形耦合臂或波浪线形耦合臂。

3.根据权利要求2所述的智能天线校准网络，其特征在于，所述锯齿耦合臂为规则锯齿耦合臂或非规则锯齿耦合臂。

4.根据权利要求1所述的智能天线校准网络，其特征在于，所述第一非直线耦合臂的另一端连接用于接地的第一电阻。

5.根据权利要求1所述的智能天线校准网络，其特征在于，所述功率分配网络模块包括多个级联的功率分配器；

级联末端的所述功率分配器的分支端口连接所述第一非直线耦合臂的一端。

6.根据权利要求5所述的智能天线校准网络，其特征在于，所述功率分配器包括输入微带线和差分阻抗变换段；所述差分阻抗变换段包括第一输出微带线和第二输出微带线；

所述输入微带线分别与所述第一输出微带线的一端、所述第二输出微带线的一端电连接；所述第一输出微带线的另一端和所述第二输出微带线的另一端之间跨接第二电阻。

7.根据权利要求5所述的智能天线校准网络，其特征在于，所述功率分配器为威尔金森功分器。

8.根据权利要求1所述的智能天线校准网络，其特征在于，还包括多个用于调节校准网络信号通道相位的调相枝节阵列；

所述调相枝节阵列设于所述功率分配网络模块的分支端口与所述定向耦合器的一端的相连部上。

9.根据权利要求8所述的智能天线校准网络，其特征在于，所述调相枝节阵列包括第一调相枝节、第二调相枝节、第三调相枝节和第四调相枝节；

所述第一调相枝节、所述第二调相枝节分别电连接所述相连部；所述第三调相枝节、所述第四调相枝节分别耦合连接所述相连部。

10.根据权利要求1至9任意一项所述的智能天线校准网络，其特征在于，所述功率分配网络模块与各所述定向耦合器设于电路板的一板面上。