CN214256321U - 一种校准网络装置、天线单元和阵列天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种校准网络装置、天线单元和阵列天线，包括功分器、第一振子馈电线和第二振子馈电线，直接将校准网络设置在印刷有振子天线的PCB板内，减小了校准网络的尺寸，大大降低成本，第一振子馈电线的一端与功分器连接接地电阻的第一端的折弯部分定向耦合，另一端用于与振子天线连接，第二振子馈电线的一端与功分器连接接地电阻的第二端的折弯部分定向耦合，另一端用于与振子天线连接，由于校准网络设置在振子天线之间抗干扰能力较差，校准网络与阵列天线容易导致校准耦合度不稳定，因此通过增设覆盖在功分器与两处定向耦合上方的金属屏蔽罩，能够减少校准网络所受的外部电磁干扰，有效提升了校准网络耦合度的稳定性和平坦度。

Description

一种校准网络装置、天线单元和阵列天线

技术领域

本实用新型涉及移动通信技术领域，特别是涉及一种校准网络装置、天线单元和阵列天线。

背景技术

随着移动通信的飞速发展和5G技术大规模的应用，基站天线的数量出现了爆发式增长，资源愈发紧张，市场对小型化的要求越发迫切。目前，5G宏基站天线较多采用大规模阵列天线来实现Massive MIMO技术和波束赋型技术，随着5G频谱上移，单一宏基站覆盖半径进一步缩减，依靠单一宏基站实现广深覆盖难度更加凸显，小基站将成为5G时代重要的组成部分，其主要采用低剖面阵列天线来实现MIMO技术，5G小基站可以解决大型写字楼，大型酒店，机场、高铁站、购物中心等应用场景的整体容量和覆盖问题，到2025年，小基站部署和升级将达到1025万台，小型化和低成本显得尤为重要。

校准网络作为5G天线的重要核心部件，其作用是采集阵列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。校准网络多采用印刷有网络线路的PCB板放在阵列天线背部或者两端，由于射频端口与校准口位置较远，校准网络装置尺寸大，利用率低，整个天线体积大，成本高。校准网络放在阵列天线间，抗干扰能力较差，容易受到外部的电磁干扰，这是由于低剖面阵列天线高度低，两者容易产生互耦，导致校准耦合度不稳定，平坦度差，如采用带状线结构的多层PCB板设计，成本会非常高。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种校准网络装置、天线单元和阵列天线，能够有效提升校准网络耦合度的稳定性和平坦度，并减小校准网络尺寸。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种校准网络装置，包括功分器、第一振子馈电线和第二振子馈电线；

所述功分器、第一振子馈电线和第二振子馈电线均设置于印刷有振子天线的PCB板上；

所述功分器的一端用于连接同轴电缆或微带线，所述功分器对称的另外两端分别用于连接接地电阻；

所述第一振子馈电线的一端与所述功分器连接接地电阻的第一端的折弯部分定向耦合，另一端用于与振子天线连接；

所述第二振子馈电线的一端与所述功分器连接接地电阻的第二端的折弯部分定向耦合，另一端用于与振子天线连接；

在所述功分器与两处所述定向耦合的上方盖设金属屏蔽罩。

进一步的，所述功分器连接接地电阻一端的折弯部分朝向所述振子馈电线的一端具有方槽，所述方槽的深度可调节。

进一步的，所述功分器设置于所述振子天线的两个天线振子之间。

进一步的，所述金属屏蔽罩通过螺丝或焊接的方式固定在所述PCB板上。

进一步的，若所述金属屏蔽罩通过焊接的方式固定在所述PCB板上；

所述金属屏蔽罩的焊脚通过金属过孔与所述PCB板连通。

进一步的，所述金属屏蔽罩朝向所述天线振子的侧面设置多个接地点。

进一步的，所述金属屏蔽罩上对应所述定向耦合的位置开设有可开关的金属盖片。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的另一种技术方案为：

一种天线单元，包括上述校准网络装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的另一种技术方案为：

一种阵列天线，包括上述天线单元。

本实用新型的有益效果在于：直接将校准网络设置在印刷有振子天线的PCB板内，减小了校准网络的尺寸，大大降低成本，将功分器的连接接地电阻两端的折弯部分分别与两个振子馈电线定向耦合，由于校准网络设置在振子天线之间抗干扰能力较差，校准网络与阵列天线容易产生互耦，导致校准耦合度不稳定，因此通过增设覆盖在功分器与两处定向耦合上方的金属屏蔽罩，屏蔽天线的辐射能量，减少校准网络所受的外部电磁干扰，有效提升了校准网络耦合度的稳定性和平坦度。

附图说明

图1为本实用新型实施例的一种校准网络装置所在PCB板的结构示意图；

图2为本实用新型实施例的一种校准网络装置的结构示意图；

图3为本实用新型实施例的一种校准网络装置的定向耦合结构示意图；

图4为本实用新型实施例的一种校准网络装置的没有增设金属屏蔽罩时的耦合度测试仿真图；

图5为本实用新型实施例的一种校准网络装置的没有增设金属屏蔽罩时的耦合度实测图；

图6为本实用新型实施例的一种校准网络装置的增设金属屏蔽罩时的耦合度测试仿真图；

图7为本实用新型实施例的一种校准网络装置的增设金属屏蔽罩时的耦合度实测图；

图8为本实用新型实施例的一种校准网络装置的矩形金属屏蔽罩的结构示意图；

图9为本实用新型实施例的一种校准网络装置的凸字形金属屏蔽罩的结构示意图；

图10为本实用新型实施例的一种校准网络装置的凸字形金属屏蔽罩的俯视图；

图11为本实用新型实施例的一种校准网络装置的凸字形金属屏蔽罩的左视图；

图12为本实用新型实施例的一种校准网络装置的接地点只选取在不朝向天线振子的侧面时的耦合度测试仿真图；

图13为本实用新型实施例的一种校准网络装置的接地点选取在不朝向天线振子的侧面以及朝向天线振子的侧面时的耦合度测试仿真图；

图14为本实用新型实施例的一种校准网络装置的金属屏蔽罩的金属盖片开启时的结构示意图；

图15为本实用新型实施例的一种校准网络装置的金属屏蔽罩的金属盖片开启时的剖视图；

图16为本实用新型实施例的一种阵列天线的结构示意图；

标号说明：

1、功分器；11、接地电阻；12、方槽；2、第一振子馈电线；3、第二振子馈电线；4、金属屏蔽罩；41、金属盖片；5、同轴电缆；6、PCB板。

具体实施方式

为详细说明本实用新型的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

本实用新型提供了一种校准网络装置，包括功分器、第一振子馈电线和第二振子馈电线；

所述功分器、第一振子馈电线和第二振子馈电线均设置于印刷有振子天线的PCB板上；

所述功分器的一端用于连接同轴电缆或微带线，所述功分器对称的另外两端分别用于连接接地电阻；

所述第一振子馈电线的一端与所述功分器连接接地电阻的第一端的折弯部分定向耦合，另一端用于与振子天线连接；

所述第二振子馈电线的一端与所述功分器连接接地电阻的第二端的折弯部分定向耦合，另一端用于与振子天线连接；

在所述功分器与两处所述定向耦合的上方盖设金属屏蔽罩。

从上述描述可知，本实用新型的有益效果在于：直接将校准网络设置在印刷有振子天线的PCB板内，减小了校准网络的尺寸，大大降低成本，将功分器的连接接地电阻两端的折弯部分分别与两个振子馈电线定向耦合，由于校准网络设置在振子天线之间抗干扰能力较差，校准网络与阵列天线容易产生互耦，导致校准耦合度不稳定，因此通过增设覆盖在功分器与两处定向耦合上方的金属屏蔽罩，屏蔽天线的辐射能量，减少校准网络所受的外部电磁干扰，有效提升了校准网络耦合度的稳定性和平坦度。

进一步地，所述功分器连接接地电阻一端的折弯部分朝向所述振子馈电线的一端具有方槽，所述方槽的深度可调节。

由上述描述可知，设置一方槽，且方槽的深度可调节，能够在不改变间距的情况下，提升耦合器的平坦度，同时有利于校准网络的小型化。

进一步地，所述功分器设置于所述振子天线的两个天线振子之间。

由上述描述可知，将功分器放置于两个天线振子之间，便于采集振子天线的幅度和相位信号。

进一步地，所述金属屏蔽罩通过螺丝或焊接的方式固定在所述PCB板上。

由上述描述可知，提供可选的金属屏蔽罩固定方式，适用于各种PCB板中。

进一步地，若所述金属屏蔽罩通过焊接的方式固定在所述PCB板上；

所述金属屏蔽罩的焊脚通过金属过孔与所述PCB板连通。

由上述描述可知，金属屏蔽罩的焊脚与PCB底板连通能够最大化地减少校准网络与天线振子之间相互耦合。

进一步地，所述金属屏蔽罩朝向所述天线振子的侧面设置多个接地点。

由上述描述可知，朝向天线振子的侧面设置多个接地点能够尽可能多的屏蔽振子的辐射能量，减少天线振子对校准网络的耦合度的影响。

进一步地，所述金属屏蔽罩上对应所述定向耦合的位置开设有可开关的金属盖片。

由上述描述可知，在定向耦合的上方开设金属盖片，便于对定向耦合处进行调试和维修，减少次品率的同时提升生产效率。

进一步地，所述金属屏蔽罩呈矩形或凸字形。

由上述描述可知，提供可选的金属屏蔽罩形状，能够灵活地对金属屏蔽罩的样式进行设置，并且使用凸字形形状能够省去不必要覆盖的区域而节省材料。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的另一种技术方案为：

一种天线单元，包括上述校准网络装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的另一种技术方案为：

一种阵列天线，包括上述天线单元。

本实用新型上述一种校准网络装置、天线单元和阵列天线适用于5G基站低剖面MIMO阵列天线中，以下通过具体实施方式进行说明：

实施例一

请参照图1，本实施例为一种校准网络装置，包括功分器、第一振子馈电线和第二振子馈电线；

所述功分器、第一振子馈电线和第二振子馈电线均设置于印刷有振子天线的PCB板上，在本实施例中，功分器为威尔金森功分器；

所述功分器的一端用于连接同轴电缆或微带线，所述功分器对称的另外两端分别用于连接接地电阻；

具体的，本实施例中功分器一端连接同轴电缆，同轴电缆连接到其他威尔金森功分器分支上组成大规模阵列天线校准网络；

其中，所述功分器设置于所述振子天线的两个天线振子之间；

具体的，在本实施例中，将功分器竖直设置于两个天线振子之间；

请参照图2，所述第一振子馈电线的一端与所述功分器连接接地电阻的第一端的折弯部分定向耦合，另一端用于与振子天线连接；

所述第二振子馈电线的一端与所述功分器连接接地电阻的第二端的折弯部分定向耦合，另一端用于与振子天线连接；

其中，所述功分器连接接地电阻一端的折弯部分朝向所述振子馈电线的一端具有方槽，所述方槽的深度可调节；

具体的，请参照图3，在本实施例中，功分器连接接地电阻的两端的折弯部分分别与第一振子馈电线和第二振子馈电线定向耦合，定向耦合处能够采集阵列天线中单元天线的幅度和相位信号，并且在功分器连接接地电阻一端的折弯部分朝向振子馈电线的一端设置方槽；

在所述功分器与两处所述定向耦合的上方盖设金属屏蔽罩；

其中，金属屏蔽罩通过螺丝或焊接的方式固定在所述PCB板上，若所述金属屏蔽罩通过焊接的方式固定在所述PCB板上，所述金属屏蔽罩的焊脚通过金属过孔与所述PCB板连通；

具体的，本实施例中金属屏蔽罩通过焊接的方式固定在PCB板上，将屏蔽罩的焊脚通过金属过孔与PCB板相连，请参照图4和图5，没有金属屏蔽罩时耦合度为正负7dB，请参照图6和图7，增设了金属屏蔽罩的耦合度为正负0.5dB，因此增设金属屏蔽罩能够减少校准网络与天线振子之间的相互耦合。

实施例二

本实施例与实施例一的不同在于，具体限定了金属屏蔽罩的结构：

请参照图8至图11，所述金属屏蔽罩呈矩形或凸字形，在本实施例中选用呈凸字形的金属屏蔽罩；

其中，所述金属屏蔽罩朝向所述天线振子的侧面设置多个接地点；

具体的，本实施例中，在金属屏蔽罩朝向天线振子的侧面设置多个接地点，尽可能的屏蔽天线振子的辐射能量，而不朝向天线振子的侧面增设接地点对耦合度的影响不大，因此可以不增设接地点，从而简化生产工艺并节省材料；

具体的，请参照图12，接地点只选取在不朝向天线振子的侧面时耦合度为正负5dB，请参照图13，接地点选取在不朝向天线振子的侧面以及朝向天线振子的侧面时的耦合度为正负0.2dB，因此接地点选取在朝向天线振子的侧面能够减少校准网络与天线振子之间的相互耦合；

其中，所述金属屏蔽罩上对应所述定向耦合的位置开设有可开关的金属盖片，具体的，请参照图14和图15，在本实施例中，在金属屏蔽罩上对应定向耦合的位置开设可开关的金属盖片，能够打开金属盖片，对定向耦合处进行调试及维修，减少次品率并提升生产效率。

实施例三

一种天线单元，包括实施例一至二中任一个中的校准网络装置以及振子天线，所述校准网络装置设置于所述振子天线的两个天线振子之间，所述校准网络装置和所述振子天线均设置在PCB板上。

实施例四

请参照图16，一种阵列天线，包括实施例三中的多个天线单元，各个天线单元以矩阵式排列，所述天线单元中的同轴电缆相互连接。

综上所述，本实用新型提供的一种校准网络装置、天线单元和阵列天线，包括功分器、第一振子馈电线和第二振子馈电线，直接将校准网络设置在印刷有振子天线的PCB板内，减小了校准网络的尺寸，大大降低成本，并且将功分器放置于两个天线振子之间，便于采集振子天线的幅度和相位信号，第一振子馈电线的一端与功分器连接接地电阻的第一端的折弯部分定向耦合，另一端用于与振子天线连接，第二振子馈电线的一端与功分器连接接地电阻的第二端的折弯部分定向耦合，另一端用于与振子天线连接，通过增设覆盖在功分器与两处定向耦合上方的金属屏蔽罩，金属屏蔽罩的焊脚与PCB底板连通能够最大化地减少校准网络与天线振子之间相互耦合，有效提升了校准网络耦合度的稳定性和平坦度，并且在定向耦合的上方开设金属盖片，便于对定向耦合处进行调试和维修，减少次品率的同时提升生产效率。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种校准网络装置，其特征在于，包括功分器、第一振子馈电线和第二振子馈电线；

所述功分器、第一振子馈电线和第二振子馈电线均设置于印刷有振子天线的PCB板上；

所述功分器的一端用于连接同轴电缆或微带线，所述功分器对称的另外两端分别用于连接接地电阻；

所述第一振子馈电线的一端与所述功分器连接接地电阻的第一端的折弯部分定向耦合，另一端用于与振子天线连接；

所述第二振子馈电线的一端与所述功分器连接接地电阻的第二端的折弯部分定向耦合，另一端用于与振子天线连接；

在所述功分器与两处所述定向耦合的上方盖设金属屏蔽罩。

2.根据权利要求1所述的一种校准网络装置，其特征在于，所述功分器连接接地电阻一端的折弯部分朝向所述振子馈电线的一端具有方槽，所述方槽的深度可调节。

3.根据权利要求1所述的一种校准网络装置，其特征在于，所述功分器设置于所述振子天线的两个天线振子之间。

4.根据权利要求1所述的一种校准网络装置，其特征在于，所述金属屏蔽罩通过螺丝或焊接的方式固定在所述PCB板上。

5.根据权利要求4所述的一种校准网络装置，其特征在于，若所述金属屏蔽罩通过焊接的方式固定在所述PCB板上；

所述金属屏蔽罩的焊脚通过金属过孔与所述PCB板连通。

6.根据权利要求3所述的一种校准网络装置，其特征在于，所述金属屏蔽罩朝向所述天线振子的侧面设置多个接地点。

7.根据权利要求1所述的一种校准网络装置，其特征在于，所述金属屏蔽罩上对应所述定向耦合的位置开设有可开关的金属盖片。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的一种校准网络装置，其特征在于，所述金属屏蔽罩呈矩形或凸字形。

9.一种天线单元，其特征在于，包括权利要求1至8任一项所述的校准网络装置。

10.一种阵列天线，其特征在于，包括权利要求9所述的天线单元。

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