一种小型化天线校准装置及智能天线的制作方法

1.本实用新型涉及天线校准技术领域，尤其涉及一种小型化天线校准装置及智能天线。


背景技术：

2.从第三代移动通信开始，引入了具有来波方向识别和业务波束合成的智能天线作为基站天线。为了提供来波方向识别和业务波束合成的准确性，智能天线引入了校准网络来对基站系统的发射机接收进行校准。中国专利01120547.4公开了耦合校准网络的基本组成原理为用于对每个端口采样定向耦合器和连接每个耦合器及校准口的等幅同相功率分配网络组成。实用新型专利200420115221.5基于01120547.4的原理，给出了基于pcb技术的直列排列智能天线的耦合校准网络的实现。用pcb技术实现的耦合校准网络由于其受干扰小、实现简单，一致性好，一直被广泛使用。
3.随着移动通信技术的发展，移动通信发展到了5g时代。在5g普遍商用后4g和5g网络并存的状态将维持较长一段时间。为了节约天面空间，用能同时提供多种系统共用的多频段、多制式的小型化天线替代传统单频段、单制式天线是一个明显的趋势。在智能天线中，校准网络是智能天线的核心部件，用于对基站系统无线收、发信机的发射机接收进行校准。
4.为了追求天线及校准网络的小型化，业界所采用的技术基本上是采用高介电常数介质的pcb板、采用小于1/4波长的定向耦合器等技术，以及非对称定向耦合器技术进一步减小pcb的面积。但以上这些技术不仅难以有效减少的pcb面积；而且这些技术的电缆焊接方案，也不便于调节相位。
5.基于此，有必要提供一种有利于天线小型化且便于调节相位的天线校准装置。


技术实现要素：

6.为了解决上述问题，本实用新型提供了一种小型化天线校准装置及智能天线。
7.为达到上述目的，本实用新型采用了如下所述的技术方案：
8.一种小型化天线校准装置，其包括介质板及分设于所述介质板两面的功率分配网络和耦合器组，所述耦合器组包括多个双边定向耦合器；所述功率分配网络通过过孔与每一所述双边定向耦合器的输入口连接；还包括端口焊盘和单元焊盘；所述端口焊盘设于所述双边定向耦合器一端的侧边，用于连接天线端口；所述单元焊盘设于所述双边定向耦合器另一端的侧边，用于连接天线阵列单元。
9.作为本实用新型提供的所述的小型化天线校准装置的一种优选实施方式，每一所述双边定向耦合器包括一条耦合主线及对称分布于所述耦合主线两侧的左耦合支线和右耦合支线；所述耦合主线的一端连接所述功率分配网络，另一端连接匹配电阻；所述左耦合支线的两端分别设有左耦合口和左隔离口，用于分别对应匹配所述端口焊盘和单元焊盘；所述右耦合支线的两端分别设有右耦合口和右隔离口，用于分别对应匹配所述端口焊盘和
单元焊盘。
10.作为本实用新型提供的所述的小型化天线校准装置的一种优选实施方式，所述耦合主线、左耦合支线和右耦合支线的特性阻抗为系统阻抗。
11.作为本实用新型提供的所述的小型化天线校准装置的一种优选实施方式，所述匹配电阻等于系统阻抗。
12.作为本实用新型提供的所述的小型化天线校准装置的一种优选实施方式，所述小型化天线校准装置还包括跨接在所述功率分配网络与校准口之间的rcu分流电路。
13.一种智能天线，其包括端口馈线、单元馈线及任一上述的小型化天线校准装置，所述端口馈线和单元馈线均连接于所述耦合器组所在的介质板上。
14.作为本实用新型提供的所述的智能天线的一种优选实施方式，所述端口馈线焊接在所述端口焊盘上，所述单元馈线焊接在所述单元焊盘上。
15.本实用新型具有以下有益效果：
16.本实用新型提供的小型化天线校准装置，其采用了双边定向耦合器的校准网络，由于双边定向耦合器的引入，有效的减少的介质板面积。同时将端口焊盘和单元焊盘设于与所述耦合器组在介质板的同一侧上，具体地，所述端口焊盘设于所述双边定向耦合器一端的侧边，用于连接天线端口；所述单元焊盘设于所述双边定向耦合器另一端的侧边，用于连接天线阵列单元；如此设计，焊接时可以微调端口馈线在端口焊盘的焊接点的位置，便于调节校准电路的相移量，解决现有校准电路连接端口电缆时，不方便调节相移量的技术问题。
附图说明
17.图1为传统的天线校准电路的电原理图。
18.图2为本实用新型小型化天线校准装置一实施例的结构示意图；
19.图3为本实用新型小型化天线校准装置另一实施例的结构示意图；
20.图4为本实用新型智能天线的结构示意图。
具体实施方式
21.为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。
22.在智能天线中，校准网络是智能天线的核心部件，用于对基站系统无线收、发信机的发射机接收进行校准。如附图1所示的是传统的天线校准电路的电原理图，可见传统的校准电路，对于单元数m＝2*n智能天线来说，其组成需要m
‑
1个二功分器1’和m个定向耦合器2’，即需要使用较多数量的功分器1’，因而导致校准装置的尺寸偏大，成本较高，不利于小型化。
23.基于此，本发明人提出采用双边定向耦合器的校准网络，通过引入双边定向耦合器，有效地减少耦合器和功分器的数量，进而有效的减少的介质板面积，有利于天线的小型
化设计。同时为了便于调节相位，本发明人巧妙地将耦合器组和功率分配网络分设于介质板的两侧，且将馈线焊盘和单元焊盘与耦合器组同侧设于所述介质板上，焊接时可以微调端口馈线在端口焊盘的焊接点的位置，便于调节校准电路的相移量，解决现有校准电路连接端口电缆时，不方便调节相移量的技术问题。
24.请参考图2、3，本实施例提供了一种小型化天线校准装置，其包括：
25.介质板1，其用于承载校准电路，优选为pcb板；
26.功率分配网络2，其设于所述介质板1的第一面11；
27.耦合器组3，其设于所述介质板1的第二面12，且与所述功率分配网络2耦合连接；所述耦合器组3包括多个双边定向耦合器31；所述功率分配网络2通过过孔与每一所述双边定向耦合器31的输入口连接；
28.端口焊盘4和单元焊盘5，所述端口焊盘4和单元焊盘5也设于所述介质板1的第二面12，即与所述耦合器组3位于所述介质板1的同一侧；具体地，所述端口焊盘4设于所述双边定向耦合器31一端的侧边，用于连接天线端口；所述单元焊盘5设于所述双边定向耦合器31另一端的侧边，用于连接天线阵列单元。
29.进一步地，所述功率分配网络2包括三个威尔金森功分器21，三个所述威尔金森功分器21采用二级级联的方式连接以形成一个1分4的功率分配网络2。所述功率分配网络2的主输入口22连接天线的校准口。
30.每一所述双边定向耦合器31包括一条耦合主线311及对称分布于所述耦合主线311两侧的左耦合支线312和右耦合支线313；所述耦合主线311的一端通过金属过孔连接所述功率分配网络2的分支输出口23，另一端连接匹配电阻314，所述匹配电阻314优选但不限定等于系统阻抗。所述左耦合支线312的两端分别设有左耦合口3121和左隔离口3122，用于分别对应匹配所述端口焊盘4和单元焊盘5；所述右耦合支线313的两端分别设有右耦合口3131和右隔离口3132，用于分别对应匹配所述端口焊盘4和单元焊盘5。如此设计，焊接时可以微调端口馈线7在端口焊盘4的焊接点的位置，便于调节校准电路的相移量。
31.优选地，所述耦合主线311、左耦合支线312和右耦合支线313的特性阻抗为系统阻抗，一般设计为50ω，也可以是根据实际设计其他数值。
32.进一步地，请参考图3，所述小型化天线校准装置还包括跨接在所述功率分配网络2与校准口之间的rcu分流电路6，其用于控制信号分流，具体地是提供了通过校准口控制rcu的功能，为系统节约rcu控制电缆的成本。所述rcu分流电路6包括与所述功率分配网络2的主输入口22连接的主馈线61、串接在所述主馈线61和主输入口22之间的隔直电容62、连接到主馈线61上的分支馈线63、连接在所述分支馈线63上的短路电容64和气体放电管65。其中第一个短路电容64连接在分支馈线63距离分支点四分之一波长处，第二个短路电容64连接在分支馈线63距离主馈线61二分之一波长处。所述主馈线61还用于连接天线的校准口，通过所述rcu分离电路将rcu控制信号、rcu直流供电从主馈线61中分离出来。
33.本实用新型提供的小型化天线校准装置，其采用了双边定向耦合器31的校准网络，由于双边定向耦合器31的引入，有效的减少的介质板1面积。同时将端口焊盘4和单元焊盘5设于与所述耦合器组3在介质板1的同一侧上，具体地，所述端口焊盘4设于所述双边定向耦合器31一端的侧边，用于连接天线端口；所述单元焊盘5设于所述双边定向耦合器31另一端的侧边，用于连接天线阵列单元；如此设计，焊接时可以微调端口馈线7在端口焊盘4的
焊接点的位置，便于调节校准电路的相移量，解决现有校准电路连接端口电缆时，不方便调节相移量的技术问题。
34.请参考图4，本实用新型还提供了一种智能天线，其包括端口馈线7、单元馈线8及任一上述的小型化天线校准装置，所述端口馈线7和单元馈线8均连接于所述耦合器组3所在的介质板1上。具体使用时，所述端口馈线7焊接在所述端口焊盘4上以连接天线端口，所述单元馈线8焊接在所述单元焊盘5上以连接天线阵列单元。
35.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。
36.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至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
37.在本实用新型中，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，也可以是电连接或彼此可通讯；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，除非另有明确的限定。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实用新型中的具体含义。
38.显然，以上所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例，附图中给出了本技术的较佳实施例，但并不限制本技术的专利范围。本技术可以以许多不同的形式来实现，相反地，提供这些实施例的目的是使对本技术的公开内容的理解更加透彻全面。尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，对于本领域的技术人员而言，其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本技术说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本技术专利保护范围之内。