天线及其校准装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开一种天线校准装置，包括介质板、功率分配网络、若干耦合器单元及合路器；耦合器单元包括由两个定向耦合器组成的第一耦合支路、第二耦合支路及主耦合支路；功率分配网络包括合并端口和若干分支端口，分支端口与耦合器单元的主耦合支路连接；合路器与功率分配网络的合并端口连接；第一耦合支路和第二耦合支路一端的耦合端口用于连接具有不同频段的多频段天线；第一耦合支路和第二耦合支路另一端的耦合端口分别用于连接不同频段的基站设备；合路器的端口分别用于连接不同频段的基站校准设备。本实用新型还公开一种内置校准装置的天线。本实用新型能够利用单个校准装置对多频段天线进行校准，节省天线内部空间，实现天线的小型化。
【专利说明】天线及其校准装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及天线校准领域，特别是涉及一种天线及其校准装置。
【背景技术】
[0002]智能天线是一种多通道天线，利用各通道协同工作时电磁波的干涉作用产生系统所需的各种覆盖波束，为保证波束的性能，需利用校准装置检测各通道固有的和时变的误差，并在信号处理算法中进行相应的补偿，因此，校准装置是智能天线的核心部件之一，对保证系统性能起到举足轻重的作用。
[0003]目前的智能天线校准装置一般由定向耦合器和功率分配器组成，只能用于单一频段的校准，但通过增加合路器的方式可使校准装置用于宽频带天线的系统中。如图1所示，图1是现有技术有内置合路器的校准装置与宽频天线主体的连接示意图，具有内置合路器的校准装置IOA通过其端口 Ilc?18c与宽频带天线主体IOB连接，校准装置IOA内部包含8个合路校准单元11?18，合路校准单元11?18分别与校准装置IOA内的功率分配网络10相连接，功率分配网络10的合并端与校准装置IOA内的另一合路器19相连接，与合路校准单元11?18、合路器19连接的各外部端口 Ila?18a、I Ib?18b及校准端口 19a、19b可与不同频段的基站设备相连接，其中，Ila?18a分别连接一频段信号，Ilb?18b分别连接另一频段信号。
[0004]随着我国TD网络的规模化建设，多频段不共用天线的系统和多频段共用辐射单元但不共用馈电网络的系统也逐渐有应用需求，这两类系统可以节省基站中天线的数量，有利于站址的美化，且能降低站点的建设难度。但此两类系统都需要各频段能完成相互独立的校准过程，校准时需使用多个校准装置。多个校准装置导致占用较多的天线内部空间，不利于实现天线的小型化。
[0005]如图2所示，图2是常规校准装置用于多频段不共用辐射单元的天线时的连接示意图，天线主体20B包含2个支持不同频段应用的子天线20B1、20B2，可利用2个常规的不带合路器的校准装置20A1、20A2进行不同频段系统的校准。每个校准装置内包含8个定向耦合器21?28和I个功率分配网络20，定向耦合器21?28分别与功率分配网络20相连接。校准装置20A1内功率分配网络20的合并端为校准端口 29a，校准装置20A2内功率分配网络20的合并端为校准端口 29b。校准装置20A1、20A2其端口 21c?28c、21d?28d分别与子天线20B1、20B2相连接，其外部端口 21a?28a、21b?28b及29a、29b可与不同频段的基站设备相连接。
[0006]如3所示，图3是常规校准装置用于多频段共用辐射单元但不共用馈电网络的天线时的连接示意图，天线主体30B包含两套馈电网络30B1、30B2，通过多个合路器(图未示)与共同的辐射单元阵列30B3相连接，其中，馈电网络30B1、30B2分别包含8个子馈电网络30B11?30B18、30B21?30B28，形成可供多频段使用的天线。对于此类天线，可使用2个常规的校准装置30A1、30A2进行校准。校准装置30A1、30A2分别包括8个定向耦合器31?38和I个功率分配网络30，定向耦合器31?38分别与功率分配网络30相连接。校准装置30A1内功率分配网络30的合并端为校准端口 39a，校准装置30A2内功率分配网络30的合并端为校准端口 39b。具体连接关系为，校准装置30A1、30A2的一端31c?38c、31d?38d分别与馈电网络30B1、30B2相连接，其另一端31a?38a、3Ib?38b、校准端口 39a及校准端口 39b作为天线整体的对外接口，可与不同频段的基站设备相连接。
实用新型内容
[0007]本实用新型主要解决的技术问题是提供一种天线及其校准装置，能够利用单个校准装置对多频段天线进行校准，节省天线内部空间，实现天线的小型化。
[0008]为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是:提供一种天线校准装置，包括介质板、功率分配网络、若干耦合器单元及合路器；所述功率分配网络和若干耦合器单元设置于所述介质板的表面；所述耦合器单元包括由两个定向耦合器组成的第一耦合支路、第二耦合支路及主耦合支路；所述功率分配网络包括合并端口和若干分支端口，所述分支端口与所述耦合器单元的主耦合支路连接；所述合路器与所述功率分配网络的合并端口连接；所述第一耦合支路和第二耦合支路一端的耦合端口用于连接具有不同频段的多频段天线；所述第一耦合支路和第二耦合支路另一端的耦合端口分别用于连接不同频段的基站设备；所述合路器的端口分别用于连接不同频段的基站校准设备。
[0009]其中，所述合路器位于所述介质板表面且与所述功率分配网络的合并端口电性连接。
[0010]其中，所述合路器位于另一介质板表面且与所述功率分配网络的合并端口电性连接。
[0011]其中，所述功率分配网络包括若干级联的功率分配器，所述功率分配器为一分二功率分配器；所述级联末端功率分配器各分支端口连接的耦合器单元镜像对称排布。
[0012]其中，所述级联末端的功率分配器拉长设置，非级联末端的功率分配器压扁设置，用于使功率分配网络和耦合器单元紧凑布局以缩短所述介质板的长度和宽度。
[0013]其中，所述功率分配器内或耦合器单元中的主耦合支路均连接一电阻。
[0014]其中，所述耦合器单元中第一耦合支路和第二耦合支路以主耦合支路为轴镜像对称排布。
[0015]为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是:提供一种天线，包括内置所述天线中的校准装置和多频段天线主体；所述校准装置包括介质板、功率分配网络、若干耦合器单元及合路器；所述功率分配网络和若干耦合器单元设置于所述介质板的表面；所述耦合器单元包括由两个定向耦合器组成的第一耦合支路、第二耦合支路及主耦合支路；所述功率分配网络包括合并端口和若干分支端口，所述分支端口与所述耦合器单元的主耦合支路连接；所述合路器与所述功率分配网络的合并端口连接；所述第一耦合支路和第二耦合支路的内部端口与多频段天线主体连接；所述第一耦合支路和第二耦合支路的外部端口分别用于连接不同频段的基站设备；所述合路器的端口分别用于连接不同频段的基站校准设备。
[0016]其中，所述多频段天线主体包括多个子天线；所述第一耦合支路和第二耦合支路的内部端口分别与不同的子天线连接。
[0017]其中，所述多频段天线主体包括多个馈电网络和共用的辐射单元；所述第一耦合支路和第二耦合支路的内部端口分别与不同的馈电网络连接。
[0018]本实用新型的有益效果是:区别于现有技术的情况，本实用新型智能天线校准装置包括介质板、功率分配网络、若干耦合器单元及合路器。其中，合路器与功率分配网络和若干耦合器单元设置于相同或不同的介质板上；耦合器单元包括由两个定向耦合器组成的第一耦合支路、第二耦合支路及主耦合支路；功率分配网络包括合并端口和若干分支端口，分支端口与耦合器单元的主耦合支路连接；合路器与功率分配网络的合并端口连接。。此校准装置内置于天线中用于对天线进行校准，具体为第一耦合支路和第二耦合支路一端的耦合端口连接具有不同频段的多频段天线；第一耦合支路和第二耦合支路另一端的耦合端口分别用于连接不同频段的基站设备；合路器的端口分别用于连接不同频段的基站校准设备。通过上述结构，本实用新型可利用单个校准装置对多频段天线进行校准，节省天线内部空间，实现天线的小型化。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是现有技术有内置合路器的校准装置与宽频天线主体的连接示意图；
[0020]图2是常规校准装置用于多频段不共用辐射单元的天线时的连接示意图；
[0021]图3是常规校准装置用于多频段共用辐射单元但不共用馈电网络的天线时的连接示意图；
[0022]图4是本实用新型天线校准装置的原理框图；
[0023]图5是本实用新型智能天线校准装置一实施例的结构示意图；
[0024]图6是本实用新型智能天线校准装置另一实施例的结构示意图；
[0025]图7是本实用新型智能天线一实施例的内部连接示意图；
[0026]图8是本实用新型智能天线另一实施例的内部连接示意图。
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细说明。
[0028]请参阅图4，图4是本实用新型天线校准装置的原理框图，如图4所示，包括功率分配网络、定向耦合器单元及合路器。
[0029]在本实施例中，包括I个功率分配网络、8个定向耦合器单元和I个合路器。其中，功率分配网络由7个功率分配器级联而成。为简化标注，图4只标出其中I个功率分配器和I个定向耦合器单元。
[0030]在本实施例中，功率分配网络、耦合器单元及合路器均设置于同一介质板的表面。
[0031]在其他实施例中，功率分配网络和耦合器单元设置于一介质板表面，合路器设置于另一介质板的表面。
[0032]在本实施例中，功率分配网络、耦合器单元及合路器的结构和连接方式如下:
[0033]任一耦合器单元均包括由两个定向耦合器组成的第一耦合支路、第二耦合支路及主耦合支路。
[0034]功率分配网络包括合并端口和若干分支端口，分支端口与耦合器单元的主耦合支路连接。
[0035]合路器与功率分配网络的合并端口连接。[0036]在本实施例中，天线校准装置的外部连接关系为，第一耦合支路和第二耦合支路一端的耦合端口用于连接具有不同频段的多频段天线；第一耦合支路和第二耦合支路另一端的耦合端口分别用于连接不同频段的基站设备；合路器的端口分别用于连接不同频段的基站校准设备。
[0037]如图4所示，第一耦合支路和第二耦合支路一端的耦合端口 C、d用于与天线中的多频段天线主体连接，具体为C、d分别与多频段天线主体中不同的子天线连接或C、d分别与多频段天线主体中共用辐射单元的不同馈电网络连接。第一耦合支路和第二耦合支路另一端的耦合端口 a、b分别用于连接不同频段的基站设备。合路器的端口 e、f分别用于连接不同频段的基站校准设备。
[0038]本实施例将天线校准装置内置于多频段天线中以实现校准装置对多频段天线的校准。
[0039]在本实施例中，级联的功率分配器为一分二功率分配器。功率分配器内或耦合器单元中的主耦合支路均连接一电阻，用于隔离各分支通道，降低分支相互间的影响。
[0040]本实施例的原理图在实际实施中，功率分配器的级联方式具体为，级联末端的4个功率分配器拉长设置，非级联末端的3个功率分配器压扁设置，形成一分八的功率分配网络。且级联末端功率分配器各分支端口连接的耦合器单元镜像对称排布。此实施方式，可使功率分配网络和耦合器单元紧凑布局，从而缩短介质板的长度和宽度，减少其在天线内部所占的空间，实现天线的小型化。
[0041]在其他实施例中，为使定向耦合器更加紧凑，耦合器单元中第一耦合支路和第二耦合支路以主耦合支路为轴镜像对称排布。
[0042]通过上述原理框图的阐述，相对于现有技术一频段天线需要一校准装置的情况，本实用新型单个校准装置可满足多频段不共用辐射单元的天线或多频段共用辐射单元但不共用馈电网络的天线的校准要求，且校准装置中耦合器单元内部、功率分配网络及二者的连接均采用紧凑布局的方式，有利于简化天线内部结构，降低天线复杂度，实现天线的小型化。
[0043]下面通过实施例对本实用新型校准装置进行详细说明。
[0044]请参阅图5，图5是本实用新型智能天线校准装置一实施例的结构示意图，利用常规的PCB蚀刻工艺，将8个紧凑型耦合器单元、3个第一类型功率分配器、4个第二类型功率分配器及合路器制作在同一块PCB板上，形成校准装置。其中，图5只标注耦合器单元51、第一类型功率分配器501、第二类型功率分配器502及合路器59。
[0045]以耦合器单元51为例，包括第一耦合支路511、第二耦合支路512及主耦合支路513，其中，第一耦合支路511、第二耦合支路512分别位于主耦合支路513的两侧，且以主耦合支路513为轴镜像对称排布。
[0046]第一耦合支路511的耦合端口 51c、第二耦合支路512的耦合端口 51d用于连接具有不同频段的多频段天线；第一耦合支路511的耦合端口 51a、第二耦合支路512的耦合端口 51b分别用于连接不同频段的基站设备；主耦合支路513连接一负载电阻514。
[0047]在本实施例中，其他耦合器单元的结构与耦合器单元51相同，不再赘述。
[0048]在本实施例中，合路器59的端口 59a、59b分别用于连接不同频段的基站校准设备。[0049]在本实施例中，第一类型功率分配器501、第二类型功率分配器502分别含有一隔离电阻 5011、5021。
[0050]在本实施例中，基于威克逊功分器原理设计的3个第一类型功率分配器和4个第二类型功率分配器原理相同，但两类功率分配器具有不同的外形布局，具体为作为级联末端的4个第二类型功率分配器拉长设置，非级联末端的3个第一类型功率分配器压扁设置，形成I分8的功率分配网络。且级联末端各分支端口连接的8个耦合器单元镜像对称排布。上述设置使整个校准装置布局更为紧凑。
[0051]在本实施例中，合路器59与功率分配网络的合路端口连接。
[0052]请参阅图6，图6是本实用新型智能天线校准装置另一实施例的结构示意图，使用常规PCB蚀刻工艺，将8个紧凑型耦合器单元、3个第一类型功率分配器及4个第二类型功率分配器制作在同一块PCB上；将I个合路器制作在另一块PCB上，形成另一种校准装置。其中，图6只标注耦合器单元61、第一类型功率分配器601、第二类型功率分配器602及合路器69。
[0053]以耦合器单元61为例，包括第一耦合支路611、第二耦合支路612及主耦合支路613，其中，第一耦合支路611、第二耦合支路612分别位于主耦合支路613的不同位置。
[0054]第一耦合支路611的耦合端口 61c、第二耦合支路612的耦合端口 61d用于连接具有不同频段的多频段天线；第一耦合支路611的耦合端口 61a、第二耦合支路612的耦合端口 61b分别用于连接不同频段的基站设备；主耦合支路613连接一负载电阻614。
[0055]在本实施例中，其他耦合器单元的结构与耦合器单元61相同或轴对称，不再赘述。
[0056]在本实施例中，合路器69的端口 69a、69b分别用于连接不同频段的基站校准设备。
[0057]在本实施例中，第一类型功率分配器601、第二类型功率分配器602分别含有一隔离电阻 6011、6021。
[0058]在本实施例中，基于威克逊功分器原理设计的3个第一类型功率分配器与4个第二类型功率分配器原理相同，但两类功率分配器具有不同的外形布局，具体为作为级联末端的4个第二类型功率分配器拉长设置，非级联末端的3个第一类型功率分配器压扁设置，形成I分8的功率分配网络。且级联末端各分支端口连接的8个耦合器单元镜像对称排布。上述设置使整个校准装置布局更为紧凑。
[0059]在本实施例中，合路器69通过同轴电缆与功率分配网络的合路端口连接。
[0060]上述图5和图6所示的校准装置内置于智能天线中，对智能天线进行校准。
[0061]请参阅图7,图7是本实用新型智能天线一实施例的内部连接示意图,如图7所示，包括校准装置70A和天线主体70B。
[0062]本实施例的智能天线为多频段不共用辐射单元的天线，因此，天线主体70B包含两个支持不同频段应用的子天线70B1、70B2。
[0063]校准装置70A包含功率分配网络70、耦合器单元71?78及合路器79。耦合器单元71?78分别与功率分配网络70相连接，功率分配网络70的合并端与合路器79相连接。
[0064]校准装置70A中各部分的连接方式为，以耦合器单元71为例，耦合器单元71包括由两个定向耦合器组成的第一耦合支路、第二耦合支路及主耦合支路；功率分配网络70包括合并端口和若干分支端口，分支端口与耦合器单元71?78的主耦合支路连接，一分支端口连接一主耦合支路；合路器79与功率分配网络70的合并端口连接。
[0065]本实施例校准装置70A可对具有两个频段的天线进行校准，以耦合器单元71为例，包括主耦合端口(图未标)和耦合端口 71a、71b、71c及71d，即第一耦合支路的端口为71 a、71 c，第二耦合支路的端口为71b、71d。其中，耦合端口 71c与子天线70BI连接，耦合端口 71d与子天线70B2连接，主耦合端口与合路器79连接。
[0066]其中，合路器79包括端口 79a、79b。
[0067]以此类推，校准装置70A的端口 71c?78c与子天线70B1连接，端口 71d?78d与子天线70B2连接。
[0068]校准装置70A的外部端口 71a?78a、71b?78b、79a、79b分别与不同频段的基站
设备相连接。
[0069]在本实施例中，端口 71a?78a和端口 71c?78c传输同一频段的信号，不同的率禹合器单兀传输时有一定的时间间隔。
[0070]端口 71b?78b和端口 71d?78d传输同一频段的信号,不同的稱合器单兀传输时有一定的时间间隔。
[0071]请参阅图8,图8是本实用新型智能天线另一实施例的内部连接示意图,如图8所示，包括校准装置80A和天线主体80B。
[0072]本实施例的智能天线为多频段共用辐射单元但不共用馈电网络的天线，因此，天线主体80B包含两组馈电网络80B1、80B2和辐射单元阵列80B3。馈电网络80B1、80B2通过多个合路器(图未示)与共同的辐射单元阵列80B3相连接。
[0073]其中，两组馈电网络80B1、80B2分别包含8个子馈电网络80B11?80B18、80B21?80B28。
[0074]上述结构可实现供多频段信号使用的天线。
[0075]本实施例的校准装置80A包含功率分配网络80、耦合器单元81?88及合路器89。耦合器单元81?88分别与功率分配网络80相连接，功率分配网络80的合并端与合路器89相连接。
[0076]本实施例校准装置80A各部分的连接方式与图7所示的校准装置70A相同，在此不再赘述。
[0077]校准装置80A可对使用两个频段的天线进行校准，以耦合器单元81为例，包括主耦合端口(图未标)和耦合端口 81a、81b、81c及81d，即第一耦合支路的端口为81a、81c，第二耦合支路的端口为81b、81d。其中，端口 81c与馈电网络80B1中的子馈电网络80B11连接，端口 81d与馈电网络80B2中的子馈电网络80B21连接，主耦合端口与合路器79连接。
[0078]其中，合路器89包括端口 89a、89b。
[0079]以此类推，校准装置80A的端口 81c?88c与馈电网络80B1的子馈电网络连接，端口 81d?88d与馈电网络80B2中的子馈电网络连接。
[0080]校准装置80A的外部端口 81a?88a、81b?88b、89a、89b分别与不同频段的基站设备相连接。
[0081]在本实施例中，端口 81a?88a和端口 81c?88c传输同一频段的信号，不同的率禹合器单兀传输时有一定的时间间隔。[0082]端口 81b?88b和端口 81d?88d传输同一频段的信号，不同的定向耦合器单元传输时有一定的时间间隔。
[0083]综上所述，本实用新型校准装置可校准多频段智能天线中各通道间的误差，具体为，为多频段不共用辐射单元的天线或多频段共用辐射单元但不共用馈电网络的天线提供一种紧凑型的校准装置，避免在天线内部使用两套功能相同的校准装置，有利于节省天线内部空间，降低天线的复杂度，实现天线的小型化。
[0084]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效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的【技术领域】，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
【权利要求】
1.一种天线校准装置，其特征在于，包括介质板、功率分配网络、若干耦合器单元及合路器； 所述功率分配网络和若干耦合器单元设置于所述介质板的表面； 所述耦合器单元包括由两个定向耦合器组成的第一耦合支路、第二耦合支路及主耦合支路； 所述功率分配网络包括合并端口和若干分支端口，所述分支端口与所述耦合器单元的主耦合支路连接； 所述合路器与所述功率分配网络的合并端口连接； 所述第一耦合支路和第二耦合支路一端的耦合端口用于连接具有不同频段的多频段天线； 所述第一耦合支路和第二耦合支路另一端的耦合端口分别用于连接不同频段的基站设备； 所述合路器的端口分别用于连接不同频段的基站校准设备。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述合路器位于所述介质板表面且与所述功率分配网络的合并端口电性连接。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述合路器位于另一介质板表面且与所述功率分配网络的合并端口电性连接。
4.根据权利要求2或3任意一项所述的装置，其特征在于，所述功率分配网络包括若干级联的功率分配器 ，所述功率分配器为一分二功率分配器； 所述级联末端功率分配器各分支端口连接的耦合器单元镜像对称排布。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述级联末端的功率分配器拉长设置，非级联末端的功率分配器压扁设置，用于使功率分配网络和耦合器单元紧凑布局以缩短所述介质板的长度和宽度。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述功率分配器内或耦合器单元中的主耦合支路均连接一电阻。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述耦合器单元中第一耦合支路和第二耦合支路以主耦合支路为轴镜像对称排布。
8.一种天线，其特征在于，包括内置所述天线中的校准装置和多频段天线主体； 所述校准装置包括介质板、功率分配网络、若干耦合器单元及合路器；所述功率分配网络和若干耦合器单元设置于所述介质板的表面；所述耦合器单元包括由两个定向耦合器组成的第一耦合支路、第二耦合支路及主耦合支路；所述功率分配网络包括合并端口和若干分支端口，所述分支端口与所述耦合器单元的主耦合支路连接；所述合路器与所述功率分配网络的合并端口连接； 所述第一耦合支路和第二耦合支路的内部端口与多频段天线主体连接； 所述第一耦合支路和第二耦合支路的外部端口分别用于连接不同频段的基站设备； 所述合路器的端口分别用于连接不同频段的基站校准设备。
9.根据权利要求8所述的天线，其特征在于，所述多频段天线主体包括多个子天线； 所述第一耦合支路和第二耦合支路的内部端口分别与不同的子天线连接。
10.根据权利要求8所述的天线，其特征在于，所述多频段天线主体包括多个馈电网络和共用的辐射单元； 所述第一耦合支路和第二耦合支路的内部端口分别与不同的馈电网络连接。
11.根据权利要求8所述的天线，其特征在于，所述校准装置中功率分配网络包括若干级联的功率分配器，所述功率分配器为一分二功率分配器； 所述级联末端功率分配 器各分支端口连接的耦合器单元镜像对称排布。
【文档编号】H04B17/00GK203645683SQ201320815692
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2013年12月11日 优先权日:2013年12月11日
【发明者】赖展军, 李明超 申请人:京信通信系统（广州）有限公司