WO2016101501A1

WO2016101501A1 - 天线耦合校准系统

Info

Publication number: WO2016101501A1
Application number: PCT/CN2015/078893
Authority: WO
Inventors: 周虹; 毛胤电; 赵丽娟; 沈楠; 吴建军
Original assignee: 中兴通讯股份有限公司
Priority date: 2014-12-25
Filing date: 2015-05-13
Publication date: 2016-06-30
Also published as: CN105790860A; CN105790860B

Abstract

一种天线耦合校准系统，包括一背板以及多个与所述背板相连的一体化设计的天线耦合校准模块，所述天线耦合校准模块包括：多个天线阵子，设置为：收发射频信号；馈电网络，与所述天线阵子相连，设置为：传输所述天线阵子收发的射频信号；耦合校准网络，与所述馈电网络和所述背板相连，设置为：将收发的射频信号进行耦合后通过所述馈电网络返回给所述天线阵子；以及将收发的射频信号传输至所述背板。

Description

天线耦合校准系统

技术领域

本文涉及通讯领域，尤其涉及天线耦合校准系统。

背景技术

基站天线是移动通信无线接入系统的重要组成部分，其发展受到多方面因素的影响，特别是移动通信网络不断向广度和深度的扩张，造成基站布局越来越密集。4G通信时代的到来，意味着运营商需要建设更多的基站。一方面，移动通信的不断发展，新的系统不断推出，对基站天线提出了新要求，同时，运营商为了提供更高质量的网络服务，不断加大网络建设的投入，建设更多基站；另一方面，人们的环保意识不断加强，城市建设向着“生态城市”、“绿色城市”的方向迈进，这使得基站建设和基站天线的发展都面临着新的挑战。

随着网络覆盖和容量的不断增加，运营商对基站站址需求越来越迫切，获取却越来越困难。虽然通过共建共享的方式来获取部分新的基站站址，已成为各家运营商的共同愿景，但是实际的操作层面上还存在着一些亟待解决的问题。

发明内容

本发明提供一种天线耦合校准系统，旨在通过天线与耦合校准网络的一体化设计，将两者进行模块化，实现多通道、多工作频段、多工作模式基站共用天线的目的，从而满足天线应用的多样化需求。

一种天线耦合校准系统，所述天线耦合校准系统包括一背板以及多个与所述背板相连的一体化设计的天线耦合校准模块，所述天线耦合校准模块包括：

多个天线阵子，设置为：收发射频信号；

馈电网络，与所述天线阵子相连，设置为：传输所述天线阵子收发的射频信号；

耦合校准网络，与所述馈电网络和所述背板相连，设置为：将收发的射频信号进行耦合后通过所述馈电网络返回给所述天线阵子；以及将收发的射频信号传输至所述背板。

可选地，所述天线耦合校准模块还包括介质板，所述天线阵子和所述耦合校准网络设置在同一块介质板上。

可选地，所述天线阵子和所述耦合校准网络分别设置于所述介质板的正反两面，所述介质板上设置有过孔，所述天线阵子通过馈电网络，经由所述过孔与所述耦合校准网络对应连接。

可选地，所述介质板的中间层设置有与所述耦合校准网络和所述馈电网络相连的接地层以及与所述天线阵子相连的金属反射板。

可选地，所述天线耦合校准模块中的所述天线阵子数目、类型、形状和间距相同。

可选地，所述耦合校准网络还包括：

微带定向耦合器，设置为：对所述背板和所述天线阵子传递的射频信号进行耦合；

分路合路器，设置为：将所述背板传递的一路射频信号分成为多路射频信号；将天线阵子传递的多路射频信号合成一路射频信号。

可选地，所述天线耦合校准系统还包括第一射频连接器和第二射频连接器，所述背板与所述天线耦合校准模块经由所述第一射频连接器相连，所述背板和基站经由所述第二射频连接器相连。

可选地，所述微带定向耦合器包括第一微带线和第二微带线，所述第一微带线的一端经由所述过孔通过馈电网络与所述天线阵子对应相连，所述第一微带线的另一端与所述第一射频连接器相连；所述第二微带线的一端接匹配负载或地，所述第二微带线的另一端与所述分路合路器相连。

可选地，所述天线耦合校准模块还包括：

天线隔板，设置为：提高所述天线阵子之间的隔离度和天线罩的强度。

可选地，所述背板包括分路合路网络和屏蔽腔，所述分路合路网络放置于所述屏蔽腔内，设置为：提高幅度和相位一致性。

本文提供的天线耦合校准系统，包括一背板以及多个与所述背板相连的一体化设计的天线耦合校准模块，所述天线耦合校准模块包括：多个天线阵子，设置为：收发射频信号；馈电网络，与所述天线阵子相连，设置为：传输所述天线阵子收发的射频信号；耦合校准网络，与所述馈电网络和所述背板相连，设置为：将收发的射频信号进行耦合后通过所述馈电网络返回给所述天线阵子；以及将收发的射频信号传输至所述背板。本文提供的天线耦合校准系统，将耦合校准网络和天线进行模块化设计，满足基站站址共建共享场景，满足天线应用的多样化需求，从而更好地解决运营商的需求，降低维护成本。

附图概述

图1为本发明天线耦合校准系统一实施例的系统框图；

图2为本发明天线耦合校准系统一实施例的俯视示意图；

图3为本发明天线耦合校准系统一实施例的立体结构侧视示意图；

图4为图1中所述天线阵子第一实施例的布局示意图；

图5为图1中所述天线阵子第二实施例的布局示意图；

图6为图1中所述耦合校准网络第一实施例的布局示意图；

图7为图1中所述背板第一实施例的布局示意图；

图8为图1中所述背板第二实施例的布局示意图。

本发明的实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式进行说明。

本文提供一种天线耦合校准系统，参照图1，图1为本发明天线耦合校准系统一实施例的系统框图，在一实施例中，所述天线耦合校准系统包括一背板100以及多个与所述背板100相连的一体化设计的天线耦合校准模块200，所述天线耦合校准模块200包括：

多个天线阵子230，设置为：收发射频信号；

馈电网络220，与所述天线阵子230相连，设置为：传输所述天线阵子230收发的射频信号；

耦合校准网络210，与所述馈电网络220和所述背板100相连，设置为：将收发的射频信号进行耦合后通过所述馈电网络220返回给所述天线阵子230；以及将收发的射频信号传输至所述背板100。

本实施例提供的天线耦合校准系统，参见图1，所述天线耦合校准系统包括一背板100和两个天线耦合校准模块200，本实施例中仅描绘了两个天线模天线耦合校准模块200的例子，在天线布局中，天线耦合校准模块200的数目并不受此限制，可以是一个，也可以是两个以上。

本实施例中每个天线耦合校准模块200包括两个天线阵子230、馈电网络220和耦合校准网络210，三者集成在同一个模块内。天线阵子230可以是一个，也可以是两个以上。天线阵子230的空间布局方式可根据实际设计需要按照三维空间摆放。馈电网络220和耦合校准网络210的连接可以通过射频连接器或者过孔的方式等有效连接的方式。

背板100，设置为：实现与基站系统上行、下行链路信号的传输，然后将这些信号分别传输给各个天线耦合校准模块；通过天线耦合校准模块200传输给基站的校准链路。

在本实施例中，各个模块的配置和拼接方式可以按照天线应用需求来确定。其中，天线应用的多样化需求主要包括架设要求、扇区化需求、多天线模式需求、覆盖效果需求、多系统共天馈需求等。

如图2所示，图2为本发明天线耦合校准系统一实施例的俯视示意图，为简洁起见，图2中所述的模块化天线耦合校准网络系统仅描绘了四个天线耦合校准模块200，其中，每个耦合校准模块200含有相同数量的天线阵子230，在图2中，给出了每个耦合校准模块200均包括八个天线阵子230的例子。在实际运用中，所包含的耦合校准模块200的模块数量以及耦合校准模块200所包含的天线阵子230数量不受此限制。各个耦合校准模块200摆放在背板100上面的形式可以进行平行或不平行、等间距或不等间距设置，可根据实际设计需求进行相应调整。

如图3所示，图3为本发明天线耦合校准系统一实施例的立体结构侧视示意图，所述模块化天线耦合校准网络装置包括：四个天线耦合校准模块200、一个背板100、第一射频连接器300、第二射频连接器400。所述天线耦合校准模块200包括：天线阵子230、耦合校准网络210、馈电网络220，其中，

天线阵子230与耦合校准网络210分别设置在介质板240的正反两个面，介质板240的中间层同时作为接地层和金属反射板260，天线阵子230采用过孔250方式通过馈电网络220后与耦合校准网络210连接，天线耦合校准模块200为一体化单独模块。实际应用时，介质板240为PCB(Printed Circuit Board，印刷电路板)，其中，所述介质板240的一面设置天线阵子230，所述介质板240的另一面印刷耦合校准网络210；所述介质板240的中间层作为耦合校准网络210和天线阵子230的接地层，同时也作为天线阵子230的金属反射板250，加强天线阵子230的定向辐射。

参见图3，在图3中，天线耦合校准模块200所包含的天线阵子230为八个双极化天线阵子，且平行等间距放置；实际运用中天线阵子230的数目可相同，也可不相同；天线阵子230可以是直线排列、环形排列或者其他不规则形状排列，可以是等间距排列，也可以是不等间距排列；各个天线耦合校准模块200所包含的天线阵子230的类型可相同，也可不同；可以是定向方式、单极化方式，也可以是双极化方式；定向方式可以是任意角度的，例如30°、60°等；天线阵子230的双极化方式可以是水平垂直极化，也可以是±45°极化。

各个天线耦合校准模块200包含的耦合校准网络210包括微带定向耦合器270和分路合路器280，微带定向耦合器270的个数与天线阵子230的个数相同，并且一一对应，各个天线阵子230的馈电网络220以微带线等形式实现并联馈电后，经由过孔250与耦合校准网络210上对应的微带定向耦合器相连，使得天线阵子230与耦合校准网络210设置在同一介质板240上，从而不需要采用线缆焊接等方式，因此尤其适用于大规模天线阵子，并且方便生产，提高生产效率。

所述背板100包括：介质板110，介质板110为印刷电路PCB板，所述介质板110中间层作为分路合路网络120的接地层130，正对天线耦合校准模块200的一面设置分路合路网络120，设置为：将各个天线耦合校准模块200传递过来的功率分路/合路信号进行合路传输后给基站系统校准链路。

本实施例提供的天线耦合校准系统的下行校准工作链路流程为：从基站的下行链路发送过来的三十二路射频信号分别由三十二个第二射频连接器400输入到背板100，再经三十二个第一射频连接器300传输到四个天线耦合校准模块200，经过各个天线耦合校准模块200进行耦合并以“等差损、等相移”的方式合成一路信号后，通过第一射频连接器300输出回背板100，再通过背板100的分路合路网络120合成一路信号后，通过第二射频连接器400传输到基站的校准链路进行校准。

本实施例提供的天线耦合校准系统的上行校准工作链路流程为：来自的校准链路的校准信号通过所述第二射频连接器400输入到背板100，经背板100的分路合路网络120分为四路信号，分别通过第一射频连接器300传输至各个天线耦合校准模块200，由各个天线耦合校准模块20以“等差损、等相移”的方式分成八路信号并耦合作用后，分别由所述八个第一射频连接器300输回背板100，再进入到基站系统的上行链路。

所述第一射频连接器300、第二射频连接器400均排布在天线耦合校准模块200和背板100的内部的非边缘延伸区域，从而有利于结构小型化及集成化，其他任何类似的可靠连接方式均可使用，不再赘述。

如图4所示，图4为天线阵子第一实施例的布局示意图，所述天线阵子230包括第一阵子行231和第二阵子行322，每个阵元行由四个由双极化阵子形成的天线阵子230，天线阵子230关于垂直方向或者水平方向成+45°和-45°极化方向，用于发射或者接收射频信号。上下相邻阵子行中两两阵子之间采用微带线等结构进行并联馈电方式相连，经由过孔250与微带定向耦合器相连。其中，各个天线阵子230可以是平行、等间距分布排列，也可是交错、不等间距分布排列或者这几种方式的不同组合分布排列。天线阵子 230可以是金属阵子，也可以是微带结构或者贴片结构，天线阵子230可以是双极化方式，也可以是单极化方式。

参见图5，图5所述天线阵子第二实施例的布局示意图，为了加强阵元间的隔离度，可以在相邻的第一天线阵子行231和第二阵子行232之间分别横向设置第一天线隔板261。为了优化性能，也可以以天线阵子230为单位，四周都设置隔板，即可以增加与第一天线隔板261垂直相交的第二天线隔板262、第三天线隔板263和第四天线隔板264，同时还可以在天线阵子四周增加第一天线侧板271、第一天线侧板272、第三天线侧板273和第四天线侧板274，天线隔板及四周侧板添加的方式不仅限于本实施例所示的方式，其中，所述天线隔板可以单独设计，也可以集成在天线罩结构上，从而提高天线罩强度，加强天线系统安全稳定性。也可以在天线阵元上方增加小盖板等其他方式，使得每个天线阵元都有更加独立的空间。实际运用中，各个天线耦合校准模块200的天线阵子230的数目、布局、类型可相同，也可以不同，可根据实际基站需求做出相应调整。

如图6所示，图6为耦合校准网络第一实施例的布局示意图，所述耦合校准网络210包括八个完全相同的微带定向耦合器270、七个二合一的分路合路器280。

所述微带定向耦合器270的个数与天线阵子230的个数相同，并采用两条相近的金属平行微带线，故而具有极佳的产品性能一致性。所述微带定向耦合器270包括第一微带线241和第二微带线242，所述第一微带线241的一端经由所述过孔250通过馈电网络220与所述天线阵子230对应相连，所述第一微带线241的另一端与所述第一射频连接器300相连；所述第二微带线242的一端接匹配负载290或地，所述第二微带线242的另一端与所述分路合路器280相连。其中，匹配负载290的阻值为50Ω，每个分路合路器280的两间隔之间设置有隔离电阻243。

分路合路器280的个数受限于信号传输的路数，在本实施例中，采用了二合一的分路合路器280，因此需要七个分路合路器280来完成八路信号的传输，最终通过合成一路信号传输至第一射频连接器300。若采用一合四的分路合路器280，在设置八个天线阵子230及八个微带定向耦合器270后，则只需要一个一合四和一合二的分路合路器来完成八路信号的分路/合路。

实际运用中，各个天线耦合校准模块200的耦合校准网络210根据实际天线阵子数做相应调整，可选地，各个天线耦合校准模块200均为相同设置，即相同天线阵子数、相同耦合校准网络，以便每个通道传输信号经过路径相同，各传输通道对称，从而方便通道间的幅相一致性调试。

如图7所示，图7为背板第一实施例的布局示意图，上下两侧平行排列三十二个第一射频连接器300，用于将来自基站的上行、下行链路的射频信号传输给各个耦合校准网络210的微带定向耦合器，由三个二合一的分路合路器280实现将四块天线耦合校准模块200的信号合为一路，并通过第二射频连接器400传输给基站的校准链路。也可由一个一合四的分路合路器实现将四块模块的信号合为一路，并根据实际设计需要进行相应调整。

实际运用中，背板模块的分路合路网络120的微带电路与天线耦合校准模块200的微带电路由于间距不够等因素，彼此之间信号会存在互耦影响，导致个别通道微带走线的幅度和相位特性可能在通带内出现离散性，为提高通道幅度和相位一致性，如图8所示，将背板100中间的分路合路网络120放置在屏蔽腔150内。或覆盖上吸波材料，或将天线耦合校准模块200和背板100之间采用带线缆的射频连接器进行相连，或拉大天线耦合校准模块200和背板100之间的间距，或将背板100中间的分路合路网络120拉出来单独设计，采用线缆方式连接到背板100，或将正对背板100的分路合路网络120上方的天线耦合校准模块200的边角切开，从而保证分路合路网络120的上方是开放空间。

同时，天线耦合校准模块200和背板100的介质板110为避免由于邻近微带线间的串扰引起的EMC(Electro Magnetic Compatibility，电磁兼容)问题，提高设备性能，设计时在微带线和射频连接器四周多增加地孔，信号线间距离尽量远、地平面尽量完整等措施，或其他任何类似功能的降低串扰影响的措施均可使用。

工业实用性

本实施例提供的天线耦合校准系统，将耦合校准网络和天线进行模块化设计，并通过灵活配置模块的数量、连接方式等，使其能适用于多通道、多频段、多基制及其任意组合的基站，从而满足更多的基站站址共建共享场景，更好地解决运营商的需求，降低维护成本。

Claims

一种天线耦合校准系统，包括：一背板以及多个与所述背板相连的一体化设计的天线耦合校准模块，所述天线耦合校准模块包括：

多个天线阵子，设置为：收发射频信号；

馈电网络，与所述天线阵子相连，设置为：传输所述天线阵子收发的射频信号；

耦合校准网络，与所述馈电网络和所述背板相连，设置为：将收发的射频信号进行耦合后通过所述馈电网络返回给所述天线阵子；以及将收发的射频信号传输至所述背板。
如权利要求1所述的一种天线耦合校准系统，其中，所述天线耦合校准模块还包括介质板，所述天线阵子和所述耦合校准网络设置在同一块介质板上。
如权利要求2所述的一种天线耦合校准系统，其中，所述天线阵子和所述耦合校准网络分别设置于所述介质板的正反两面，所述介质板上设置有过孔，所述天线阵子通过馈电网络，经由所述过孔与所述耦合校准网络对应连接。
如权利要求2至3任一项所述的一种天线耦合校准系统，其中，所述介质板的中间层设置有与所述耦合校准网络和所述馈电网络相连的接地层以及与所述天线阵子相连的金属反射板。
如权利要求1所述的一种天线耦合校准系统，其中，所述天线耦合校准模块中的所述天线阵子数目、类型、形状和间距相同。
如权利要求1所述的一种天线耦合校准系统，其中，所述耦合校准网络还包括：

微带定向耦合器，设置为：对所述背板和所述天线阵子传递的射频信号进行耦合；

分路合路器，设置为：将所述背板传递的一路射频信号分成为多路射频信号；将所述天线阵子传递的多路射频信号合成一路射频信号。
如权利要求6所述的天线耦合校准系统，还包括：第一射频连接器和第二射频连接器，所述背板与所述天线耦合校准模块经由所述第一射频连接器相连，所述背板和基站经由所述第二射频连接器相连。
如权利要求7所述的天线耦合校准系统，其中，所述微带定向耦合器包括第一微带线、第二微带线，所述第一微带线的一端经由所述过孔通过馈电网络与所述天线阵子对应相连，所述第一微带线的另一端与所述第一射频连接器相连；所述第二微带线的一端接匹配负载或地，所述第二微带线的另一端与所述分路合路器相连。
如权利要求1所述的天线耦合校准系统，其中，所述天线耦合校准模块还包括：

天线隔板，设置为：提高所述天线阵子之间的隔离度和天线罩的强度。
如权利要求5至9任一项所述的天线耦合校准系统，其中，所述背板包括分路合路网络和屏蔽腔，所述分路合路网络放置于所述屏蔽腔内，设置为：提高幅度和相位一致性。