一种天线阵耦合校准网络装置及校准方法_2

文档序号:9869820阅读:来源:国知局
来自基站系统校准链路的校准信号通过所述第二射频连接器输入,经由耦合校准网络分成多路信号并耦合作用后,分别由所述第一射频连接器输出到基站系统的接收通道。
[0030]本发明中,将天线阵列、耦合校准网络、金属反射板全部集成到同一块介质板上,且天线阵元与耦合校准网络采用过孔方式连接,增加可靠性,避免大量射频电缆的使用,可以减小天线尺寸、提高基站系统集成化及小型化性能,有利于大规模智能天线阵耦合校准网络装置的实现,便于生产调试和大规模生产,更适用于无线通信系统的普及发展。
【附图说明】
[0031]图1为相关专利直线排列智能天线阵的耦合校准网络装置的结构示意图;
[0032]图2为相关专利智能天线及其校准装置的结构示意图;
[0033]图3为根据本发明实施例M= 16阵元的天线阵耦合校准网络装置立体结构侧视图;
[0034]图4为根据本发明实施例M = 16双极化阵元的天线阵列一个实例的俯视示意图;
[0035]图5为根据本发明实施例M = 16双极化阵元的天线阵列另一个实例的俯视示意图;
[0036]图6为根据本发明实施例M = 16阵元耦合校准网络的结构示意图;
[0037]图7为根据本发明实施例耦合校准网络任意一个耦合单元的组成结构示意图。
【具体实施方式】
[0038]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,以下举实施例并参照附图,对本发明进一步详细说明。
[0039]图3是本发明实施例的M= 16阵元天线阵耦合校准网络的立体结构侧视图,其中,该天线阵耦合校准网络包括:介质板31、耦合校准网络32、天线阵列、16个第一射频连接器36和一个第二射频连接器37,其中,天线阵列与耦合校准网络32分别设置在介质板31的正反两个面,介质板31中间层同时作为接地层和金属反射板34,介质板31上设有过孔38,天线阵列通过过孔38与耦合校准网络32连接。
[0040]实际应用时,介质板31为印刷电路板(PCB,Printed Circuit Board),一面设置天线阵列,一面印刷耦合校准网络32 ;所述介质板31中间层作为耦合校准网络32和天线阵列的接地层,同时也作为天线阵列的金属反射板34,加强天线阵列的定向福射;
[0041]该天线阵列由16个用于接收或发射信号的天线阵元33排列组成,所述的16个天线阵元33可以是直线排列、环形排列或者其他不规则形状排列;和/或,16个天线阵元33还可以是等间距排列或者不等间距排列;和/或,16个天线阵元33还可以是定向方式、单极化方式或者双极化方式;和/或,16个天线阵元33的定向方式可以是任意角度的,如30°、60°等;和/或,16个天线阵元33的双极化方式可以是水平垂直极化或者±45°极化。
[0042]耦合校准网络32包括微带定向耦合器和分路/合路器,微带定向耦合器的个数与天线阵元的个数相同,并且一一对应,各个天线阵元33以微带线35等形式实现并联馈电后与耦合校准网络32上对应的微带定向耦合器通过过孔38连接,这样,可以使得天线阵列与耦合校准网络能设置在同一介质板上,还可以避免采用不利于生产的线缆焊接方式。
[0043]上述装置的下行校准工作链路流程为:基站系统发射通道的16路射频信号分别由16个第一射频连接器36输入,经耦合校准网络32耦合并以“等差损、等相移”的方式合成一路校准信号后,通过第二射频连接器37输出到基站系统的校准链路进行校准。
[0044]上述装置的上行校准工作链路流程为:来自基站系统校准链路的校准信号通过所述第二射频连接器37输入,经由耦合校准网络32以“等差损、等相移”的方式分成16路信号并耦合作用后,分别由所述16个第一射频连接器36输出到基站系统的接收通道。
[0045]所述的16个第一射频连接器36和第二射频连接器37排布在介质板31内部,非边缘延伸区域,有利于结构小型化及集成化,其他任何类似功能的可靠连接方式均可使用,不再赘述。第一射频连接器36用于输入或输出射频信号,第二射频连接器37用于输入或者输出校准信号,可以分别采用具有盲插、径向轴向浮动特性的射频连接器,便于与基站系统连接。
[0046]图4是天线阵列一种实例的排布示意图,是M = 16双极化阵元的天线阵俯视示意图,其中,对于四个天线阵元列41、42、43、44,每个天线阵元列都包括4个双极化振子形成的天线阵元33,每个天线阵元列中各个天线阵元33关于垂直方向或者水平方向成+45°和-45°极化方向,用于发射信号和接收信号;每个天线阵元列中上下相邻的天线阵元33两两采用微带线35等结构实现并联馈电,通过过孔38与微带定向耦合器相连。其中,各个天线阵元可以是平行、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。天线阵元33可以是金属振子,也可以是微带结构或者贴片结构,天线阵元33可以是双极化方式,也可以是单极化方式。
[0047]出于优化性能的目的,为了加强阵元间隔离度,如图5所示,可以在相邻的两个天线阵元列41和42、42和43、以及43和44之间分别竖向设置纵长金属隔板51、52、53,金属隔板51、52、53与金属反射板34之间采用导电连接或者电容耦合连接。为进一步优化性能,也可以以天线阵元为单位,四周都设置隔板,即可以增加与金属隔板51、52、53垂直相交的金属隔板54、55、56,同时还可以在天线阵元四周增加金属侧板57、58、59、60,金属隔板及四周侧板添加的方式不仅限于图5所示方式,所述的金属隔板可以单独设计,也可以集成在天线罩结构上,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,不再赘述。
[0048]图6是本发明实施例M = 16阵元耦合校准网络的俯视示意图,耦合校准网络包括16个完全相同的微带定向耦合电路61、15个1:2功率分路/合路器62、16个第一射频连接器36、I个用于校准信号输入输出的第二射频连接器37。其中,每两个相邻的微带定向耦合电路61的通过一个1:2功率分路/合路器62连接,每个微带定向耦合电路61的一端连接一个第一射频连接器36,另一端通过一个1:2功率分路/合路器62连接相邻的微带定向耦合电路,每个1:2功率分路/合路器62的两个分路端口分别连接两个微带定向耦合电路61,15个1:2功率分路/合路器的合路端口连接后接到第二射频连接器37上。
[0049]16个微带定向耦合器的个数与天线阵元的个数一致,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。16个微带定向耦合电路61在耦合校准网络的电路板上随16个天线阵元一一分布,每个微带定向耦合器连接一个第一射频连接器,便于与基站系统的射频收发信机通信;所述的16个微带定向耦合器完全相同,便于生产及调试;所述的16个微带定向耦合器与对应的天线阵元之间电性能连接采用过孔方式,性能上更好地保证了微带定向耦合器到天线阵子的信号的幅相一致性,同时结构上简洁集成,可靠性高便于生产。
[0050]功率分路/合路器62的个数受限于分路/合路数,图6中实施例采用了 1:2功率分路/合路器,因此需要15个功率分路/合路器62来完成16路信号的分
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