一种大规模MIMO天线的制作方法

本发明属于通信技术领域，涉及一种大规模mimo天线。

背景技术：

现有的天线主要存在集成化高和物料成本高的问题，主要涉及：一，功分板和校准板集成化高，不方便制造和质量管控；现有技术的功分板都采用整版设计，即所有辐射单元焊接在同一功分板上，然而不方便进行自动焊接的设计，并且不方便单独进行检测、维修或更换，存在因为某一个模块的失效而要报废整个天线的风险。二，功分板和校准板物料成本高；现有技术把功分板和校准板集成在一起，加工复杂，并且由于里面线路错综复杂，很难把pcb板材做到尺寸最优，从而影响到物料成本。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种大规模mimo天线，以实现方便天线子阵和校准网络的单独检测、维修或更换。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种大规模mimo天线，包括反射板，设于反射板一侧的校准网络，以及设于反射板远离校准网络一侧的n*m个天线子阵，其中n为大于或等于1的正整数，m为大于或等于2的正整数。

进一步的，所述天线子阵包括功分板和设于功分板上的辐射单元。

进一步的，所述功分板为微带线结构。

进一步的，所述功分板包括第一介质层，设于第一介质层靠近反射板一侧的第一地板，以及设于第一介质层远离反射板一侧的第一线路层。

进一步的，所述校准网络为微带线结构或带状线结构。

进一步的，所述校准网络包括第二介质层，第三介质层，设于第二介质层靠近反射板一侧的第二地板，设于第二介质层和第三介质层之间的第二线路层，以及设于第三介质层远离第二介质层一侧的第三地板。

进一步的，所述反射板厚度为1.5mm~3mm。

进一步的，所述天线子阵通过探针与校准网络连接。

进一步的，所述天线子阵和校准网络分别通过金属螺钉与反射板连接，所述探针周围设有至少一个金属螺钉。

进一步的，所述天线子阵在金属螺钉周围设有连接天线子阵和反射板的第一金属化过孔，所述校准网络在金属螺钉周围设有连接校准网络和反射板（2）的第二金属化过孔。

本发明的有益效果：

1、本发明将辐射单元分成天线子阵，形成模块化，这样的天线子阵、校准网络各模块适用于smt工艺自动化加工，从而提高生产加工的一致性和可靠性；

2、同时，模块化的天线子阵方便单独检测、维修或更换，避免因一个天线子阵失效而报废整个天线的情况发生，从而减少成本；

3、此外，本发明的探针周围都设有至少一个金属螺钉来实现校准网络或天线子阵与反射板直流接地，探针馈电和金属螺钉直流接地的结合，有效抑制了各射频端口信号之间的串扰，从而改善了各射频端口的s参数，使校准网络的幅度、相位一致性和线性度得到保证，使得射频信号在天线组件之间良好传输；

4、同时，探针馈电和金属螺钉直流接地的结合，既保证天线电性能和结构的可靠性，又使得结构设计灵活，使校准网络尺寸设计最优化。

附图说明

附图1是本发明一实施例中大规模mimo天线的俯视结构示意图；

附图2是本发明一实施例中大规模mimo天线的剖面结构示意图；

附图3是本发明一实施例中功分板的结构示意图；

附图4是本发明一实施例中探针周围结构的局部放大示意图；

附图5是本发明一实施例4.5g大规模mimo天线实验中校准口到各射频端口幅度偏差测试图；

附图6是本发明一实施例4.5g大规模mimo天线实验中校准口到各射频端口相位偏差测试图；

附图7是本发明一实施例4.5g大规模mimo天线实验中[a1]同极化隔离度测试图；

附图8是本发明一实施例4.5g大规模mimo天线实验中各射频端口异极化隔离度测试图；

附图9是本发明一实施例4.5g大规模mimo天线实验中射频端口驻波测试图。

图中标识：1-功分板、101-第一线路层、102-第一介质层、103-第一地板、104-第一金属化过孔、105-辐射单元、2-反射板、3-校准网络、301-第二地板、302-第二介质层、303-第二线路层、304-第三介质层、305-第三地板、306-第二金属化过孔、4-探针、5-金属螺钉、6-塑料铆钉。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参考附图1和图2所示，实施例中提供了一种大规模mimo天线，包括反射板2，设于反射板2一侧的校准网络3，以及设于反射板2远离校准网络3一侧的n*m个天线子阵，其中n为大于或等于1的正整数，m为大于或等于2的正整数。本实施例中，所述天线子阵设有4*4个，即16个天线子阵呈4行4列排布；所述天线子阵通过金属螺钉5固定安装于反射板2的正面；所述金属螺钉5实现天线子阵与反射板2的电连接，从而实现天线子阵与反射板2直流接地；实施例中，所述天线子阵边缘还设于塑料铆钉6，用于将天线子阵固定于反射板2上。实施例中，所述校准网络3通过金属螺钉5固定安装于反射板2远离天线子阵的一侧，所述校准网络3通过金属螺钉5与反射板2电连接，从而实现校准网络3与反射板2直流接地；所述校准网络3的输入端口连接有射频接连接器（图中未示出）。实施例中，所述天线子阵通过探针4与校准网络3电连接；所述探针4一端与天线子阵通过焊接电连接，所述探针4另一端与校准网络3通过焊接电连接。实施例中，所述反射板2上设有安装金属螺钉5的螺纹孔。

在另外一些实施例中，所述天线子阵还可设置成1*2个、2*2个、2*3个等其他数量个，并呈相应的阵列排布；所述天线子阵和校准网络3通过金属螺钉5固定于反射板2上，所述反射板2上固定设有螺母，所述螺母与金属螺钉5配合连接。

参考附图3所示，实施例中，所述天线子阵包括功分板1和多个辐射单元105，所述天线子阵由多个辐射单元105在功分板1上电连接形成，所述辐射单元105呈阵列排布；本实施例中，所述辐射单元105选用贴片式辐射单元；所述功分板1通过金属螺钉5固定安装于反射板2上；所述功分板1通过探针4与校准网络3电连接；所述辐射单元105设于功分板1远离反射板2的一侧。参考附图2和图4所示，实施例中，所述功分板1与探针4连接的位置周围设有一个金属螺钉5，所述金属螺钉5连接于功分板1和反射板2之间；所述功分板1上位于金属螺钉5的周围设有多个第一金属化过孔104；所述校准网络3与探针4连接的位置周围设有一个金属螺钉5，所述金属螺钉5连接于校准网络3和反射板2之间；所述校准网络3位于金属螺钉5的周围设有多个第二金属化过孔306。实施例中，所述第一金属化过孔104和第二金属化过孔306横截面呈圆形。

在另外一些实施例中，所述功分板1与探针4连接位置的周围还可设置两个、三个、四个或者其他数量个数的金属螺钉5，所述金属螺钉5连接于功分板1和反射板2之间；所述功分板1位于金属螺钉5的周围均设有多个第一金属化过孔104；所述第一金属化过孔104的横截面还可呈椭圆形、长方形、正方形、五边形等其他形状。

在另外一些实施例中，所述校准网络3与探针4连接位置的周围还可设置两个、三个、四个、五个或者其他数量的金属螺钉5，所述金属螺钉5连接于校准网络3和反射板2之间；所述校准网络3位于金属螺钉5的周围均设有多个第二金属化过孔306；所述第二金属化过孔306的横截面还可呈椭圆形、长方形、正方形、五边形等其他形状。

在另外一些实施例中，所述辐射单元105还可选用传统压铸振子单元、pcb偶极子单元、塑料振子单元等其他辐射单元形式；所述天线子阵中辐射单元105呈交错排布。

参考附图2所示，实施例中，所述功分板1为微带线结构；所述功分板1包括第一介质层102，设于第一介质层102靠近反射板2一侧的第一地板103，以及设于第一介质层102远离反射板2一侧的第一线路层101；所述第一地板103与反射板2相接触；所述辐射单元105与第一线路层101通过焊接连接；所述探针4焊接于第一线路层101的焊盘上。

参考附图2所示，所述校准网络3为带状线结构；所述校准网络3包括第二介质层302，第三介质层304，设于第二介质层302靠近反射板2一侧的第二地板301，设于第二介质层302和第三介质层304之间的第二线路层303，以及设于第三介质层304远离第二介质层302一侧的第三地板305。实施例中，所述第二介质层302靠近反射板2设置；所述第二地板301与反射板2相接触，所述第三地板305设于校准网络3远离反射板2的一侧，所述第二线路层303位于校准网络3的中间层；所述探针4与第二线路层303的焊盘焊接连接。

在另外一些实施例中，所述校准网络3为微带线结构，所述校准网络3包括一层介质层，设于介质层远离反射板一侧的线路层，以及设于介质层靠近反射板一侧的地板。

实施例中，所述反射板2的厚度为1.5mm。在另外一些实施例中，所述反射板2的厚度还可选用2.1mm、2.5mm、2.8mm、3mm等1.5mm~3mm中的其他厚度。

从上述可看出，本发明的在结构上将天线子阵设置成模块化，且天线子阵和校准网络3与反射板2之间都为可拆连接，从而使得天线子阵、反射板2和校准网路3各组件适用于smt工艺自动化加工生产，从而使得各组件生产加工的一致性和可靠性大大增加；同时，天线子阵和校准网络3均可实现单独检测、维修或更换，避免了因某一个模块出现问题而报废整个天线的情况发生。

此外，本发明的校准网络3和天线子阵之间通过探针4进行馈电，并且在天线子阵和校准网络3上位于所述探针4的附近均设有至少一个金属螺钉5，用于天线子阵或校准网络3与反射板2的直流接地。所述探针4馈电和金属螺钉5接地相结合，即保证了天线电性能和结构的可靠性，又使得结构设计灵活，使校准网络3的尺寸设计最优化。同时，所述校准网络3和天线子阵通过金属螺钉5在馈电探针4附近直流接地，有效抑制了与各射频连接器连接的射频端口处信号之间的串扰，从而改善了各射频端口的s参数，校准网络3的幅度、相位一致性和线性度也得到了保证，从而使得射频信号在射频连接器、校准网络3、探针4和天线子阵所共同形成的射频通道中得到良好的传输。

参考附图5至附图9所示，是以4.5g大规模mimo天线的性能实验测试图，其中附图5是校准口到各射频端口幅度偏差测试图，图中插图为校准口至各辐射端口幅度的最大偏差结果，从图中可以看出本发明的天线具有良好的校准口至各辐射端口的幅度偏差值；附图6是校准口到各射频端口相位偏差测试图，图中插图为校准端口至各辐射端口相位的最大偏差，从测试结果可以看出本发明的天线具有良好的校准口至各辐射端口的相位偏差值；附图7是[a2]各射频端口同极化隔离度测试图，从中可以看出本发明的天线具有良好的各射频端口同极化隔离度；附图8是各射频端口异极化隔离度测试图，从中可以看出本发明的天线具有良好的各射频端口异极化隔离度；附图9是射频端口驻波测试图，从中可以看出本发明的天线具有良好的射频端口驻波。

当然，图5至图9仅是本发明一实验中，4.5g大规模mimo天线的性能实验测试图，本发明还适用于其他频段，例如2.3g频段（2.3ghz-2.5ghz）、2.6g频段（2.496ghz-2.690ghz）、3.5g频段（3.4ghz-3.8ghz）等，且具有良好的电性能。

以上所述的实施例，只是本发明的较优选的具体方式之一，本领域的技术员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。