一種微帶陣列天線及基站的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種微帶陣列天線及基站，涉及天線【技術(shù)領(lǐng)域】，為解決手工安裝和焊接探針時生產(chǎn)效率低、焊接的一致性不好，會導致天線電氣性能一定程度的惡化的問題而發(fā)明。本發(fā)明一種微帶陣列天線包括多個導體層和設(shè)置于每兩層導體層之間的絕緣間隔層，所述多個導體層和絕緣間隔層堆疊設(shè)置，多個導體層中至少一個導體層為參考地層；至少一個導體層為輻射單元層；至少一個導體層為饋電網(wǎng)絡(luò)層；至少一個輻射單元層上的各饋電點與至少一個饋電網(wǎng)絡(luò)層上的各饋電點之間通過設(shè)置于絕緣間隔層上的金屬化過孔對應連接。本發(fā)明可用于移動通訊基站天線的設(shè)計。
【專利說明】一種微帶陣列天線及基站
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及天線【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種微帶陣列天線及基站。
【背景技術(shù)】
[0002]微帶天線包含很多種結(jié)構(gòu)形式,從微帶天線的構(gòu)成來看，微帶天線包含3個基本的組成部分，分別是輻射單元、參考地和饋電結(jié)構(gòu)。
[0003]由于陣列天線具有多個輻射單元，因此饋電結(jié)構(gòu)需要使用饋電網(wǎng)絡(luò)，用以對輸入信號按一定的功率比例和相位關(guān)系進行功率分配。
[0004]圖1和圖2所示為現(xiàn)有技術(shù)微帶陣列天線的饋電網(wǎng)絡(luò)通常采用的兩種布置形式:
[0005]參照圖1，圖1所示的陣列天線結(jié)構(gòu)中包含兩個輻射單元1，一個信號輸入端口 3，信號輸入之后通過饋電網(wǎng)絡(luò)2分別連接到兩個輻射單元I。
[0006]在此結(jié)構(gòu)中，輻射單元I與饋電網(wǎng)絡(luò)2集中在一層導體中進行設(shè)計，饋電網(wǎng)絡(luò)2需要占用額外的面積，特別是在陣列輻射單元較多饋電網(wǎng)絡(luò)比較復雜的情況下，饋電網(wǎng)絡(luò)2需要占用很大的面積，不利于產(chǎn)品小型化設(shè)計需求的滿足；同時由于饋電網(wǎng)絡(luò)2的微帶線與輻射單元I存在耦合問題，對陣列天線的方向圖會造成一定程度的影響。
[0007]參照圖2，圖2所示的微帶天線采用了三層導體結(jié)構(gòu)，下層為一個雙面PCB(PrintedCircuitBoard，印制電路板)6，PCB6上層為完整的銅箔5，做為輻射單元的參考地，同時也用作背面微帶線的參考地；PCB6下層為微帶線，作為饋電網(wǎng)絡(luò)2 '。信號輸入端口3 '連接到PCB6下層的微帶線,通過微帶線連接到探針4,探針4 一端焊接到微帶線末端，另一端焊接到輻射單元I '，信號從信號輸入端口 3'輸入之后通過饋電網(wǎng)絡(luò)2'分配后再通過探針4連接到各個輻射單元I '，此饋電結(jié)構(gòu)為背面饋電結(jié)構(gòu)。
[0008]背面饋電結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢在于集成度高，由于參考地位于饋電網(wǎng)絡(luò)2丨和輻射單元I丨中間，饋電網(wǎng)絡(luò)2丨的布置不受輻射單元I丨的影響，可以在輻射單元I丨投影區(qū)域內(nèi)進行布置。因此這種結(jié)構(gòu)的陣列天線最終面積取決于輻射陣列所需面積，饋電網(wǎng)絡(luò)2 ' —般不會增加面積開銷；但這種天線結(jié)構(gòu)存在的最大問題在于可加工性不好，饋電網(wǎng)絡(luò)微帶線到輻射單元I丨之間需要使用探針4進行連接，探針4需要手工安裝和焊接，生產(chǎn)效率低。另外，受手工組裝焊接的一致性不好，會導致天線電氣性能一定程度的惡化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的實施例提供一種微帶陣列天線及基站，使得陣列天線采用背面饋電結(jié)構(gòu)時不需要使用探針，從而克服了現(xiàn)有技術(shù)手工安裝和焊接探針時生產(chǎn)效率低、焊接的一致性不好，會導致天線電氣性能一定程度的惡化的問題。
[0010]為達到上述目的，第一方面，本發(fā)明的實施例提供了一種微帶陣列天線:
[0011]所述微帶陣列天線包括多個導體層和設(shè)置于每兩層導體層之間的絕緣間隔層，所述多個導體層和絕緣間隔層堆疊設(shè)置，所述多個導體層中:至少一個導體層為參考地層；至少一個導體層為輻射單元層；至少一個導體層為饋電網(wǎng)絡(luò)層；至少一個輻射單元層上的各饋電點與至少一個饋電網(wǎng)絡(luò)層上的各饋電點之間通過設(shè)置于絕緣間隔層上的金屬化過孔對應連接。
[0012]在第一種可能實現(xiàn)的方式中，結(jié)合第一方面，所述絕緣間隔層為PCB的絕緣基板和/或若干限位墊片。
[0013]在第二種可能實現(xiàn)的方式中，結(jié)合第一方面，所述微帶陣列天線采用多層PCB制作。
[0014]在第三種可能實現(xiàn)的方式中，結(jié)合第一方面，所述微帶陣列天線的各層結(jié)構(gòu)之間通過螺栓緊固連接。
[0015]在第四種可能實現(xiàn)的方式中，根據(jù)第一方面或第一種至第三種中任一種可能實現(xiàn)的方式，所述多個導體層依次為:饋電網(wǎng)絡(luò)層、參考地層、多個輻射單元層，所述饋電網(wǎng)絡(luò)層、參考地層以及處于最靠近所述參考地層的輻射單元層均集成于一個多層PCB上，所述饋電網(wǎng)絡(luò)層上的各饋電點與所述最靠近所述參考地層的輻射單元層上的各饋電點之間通過設(shè)置于多層PCB上的金屬化過孔對應連接。
[0016]在第五種可能實現(xiàn)的方式中，根據(jù)第四種可能實現(xiàn)的方式，各所述輻射單元層之間的絕緣間隔層包括若干限位墊片和設(shè)置于若干限位墊片上的PCB的絕緣基板，所述輻射單元層設(shè)置于PCB的絕緣基板的上表面和/或下表面。
[0017]在第六種可能實現(xiàn)的方式中，根據(jù)第四種可能實現(xiàn)的方式，所述輻射單元層包括多個在同一平面上彼此間隔設(shè)置的輻射單元，各所述輻射單元層之間的絕緣間隔層為若干限位墊片，所述輻射單元為金屬薄片，每個限位墊片上設(shè)置一個輻射單元。
[0018]在第七種可能實現(xiàn)的方式中，根據(jù)第六種可能實現(xiàn)的方式，處于同一絕緣間隔層的各限位墊片高度相同，各絕緣間隔層上的限位墊片在豎直方向上位置對應。
[0019]在第八種可能實現(xiàn)的方式中，根據(jù)第四種可能實現(xiàn)的方式，所述饋電網(wǎng)絡(luò)層與所述參考地層之間和/或所述參考地層與所述最靠近所述參考地層的輻射單元層之間設(shè)有內(nèi)層饋電網(wǎng)絡(luò)層。
[0020]第二方面，本發(fā)明的實施例提供了一種基站，包括:
[0021]信號處理設(shè)備，包括上述任一項所述的微帶陣列天線；
[0022]所述微帶陣列天線用于收發(fā)無線信號；
[0023]所述信號處理設(shè)備用于接收所述微帶陣列天線接收的無線信號并進行處理，并將處理后的信號通過所述微帶陣列天線發(fā)送。
[0024]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實施例提供的上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點:本發(fā)明實施例將輻射單元層上的各饋電點與饋電網(wǎng)絡(luò)層上的各饋電點之間通過設(shè)置于絕緣間隔層上的金屬化過孔對應連接，由此，通過金屬化過孔進行饋電，從而不需要使用探針，從而避免了現(xiàn)有技術(shù)手工安裝和焊接探針時生產(chǎn)效率低、焊接的一致性不好，會導致天線電氣性能一定程度的惡化的問題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0026]圖[0027]圖[0028]圖[0029]圖[0030]圖[0031]圖[0032]圖[0033]圖[0034]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中微帶陣列天線的結(jié)構(gòu)示意圖；
2為現(xiàn)有技術(shù)微帶陣列天線采用背面饋電結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
3為本發(fā)明實施例微帶陣列天線的結(jié)構(gòu)示意圖；
4為本發(fā)明實施例微帶陣列天線的爆炸圖；
5為本發(fā)明實施例微帶陣列天線的回波損耗測試結(jié)果圖；
6為本發(fā)明實施例微帶陣列天線一種具體的結(jié)構(gòu)示意圖；
7為本發(fā)明實施例微帶陣列天線的輻射單元為金屬薄片結(jié)構(gòu)時的示意圖；8為本發(fā)明實施例微帶陣列天線使用內(nèi)層饋電網(wǎng)絡(luò)層時的結(jié)構(gòu)示意圖；
9為本發(fā)明實施例一種基站的結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實施方式】
[0035]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0036]在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的
方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0037]參照圖3，圖3為本發(fā)明實施例微帶陣列天線的一個具體實施例，本實施例中所述微帶陣列天線包括多個導體層100和設(shè)置于每兩層導體層100之間的絕緣間隔層200，所述多個導體層100和絕緣間隔層200堆疊設(shè)置，多個導體層100中:至少一個導體層為參考地層110 ;至少一個導體層為輻射單元層120 ;至少一個導體層為饋電網(wǎng)絡(luò)層130 ;至少一個輻射單元層120上的各饋電點與至少一個饋電網(wǎng)絡(luò)層130上的各饋電點之間通過設(shè)置于絕緣間隔層200上的金屬化過孔201對應連接。
[0038]本發(fā)明實施例提供的微帶陣列天線的工作過程如下:使用時，將信號輸入端口300與饋電網(wǎng)絡(luò)層130連接，信號由信號輸入端口 300接入饋電網(wǎng)絡(luò)層130，通過饋電網(wǎng)絡(luò)層130按照一定的概率比例和相位關(guān)系分配為多路信號后分別連接到金屬化過孔201，再通過金屬化過孔201連接到輻射單元層120 ;最后通過輻射單元層120將信號能量輻射到空間。
[0039]本發(fā)明實施例提供的微帶陣列天線，由于輻射單元層120上的各饋電點與饋電網(wǎng)絡(luò)層130上的各饋電點之間通過設(shè)置于絕緣間隔層200上的金屬化過孔201對應連接，因此，可以通過金屬化過孔201進行饋電，使得陣列天線的饋電結(jié)構(gòu)不需要使用探針，從而避免了現(xiàn)有技術(shù)手工安裝和焊接探針時生產(chǎn)效率低、焊接的一致性不好，會導致天線電氣性能一定程度的惡化的問題。
[0040]所述絕緣間隔層200可以選用PCB的絕緣基板制作或選用若干限位墊片制作，也可選用PCB的絕緣基板與限 位墊片組合的方式制作，由此，可通過選擇不同厚度的限位墊片或PCB的絕緣基板來控制各輻射單元層120之間的距離，使各輻射單元層120之間以及輻射單元層120與參考地110之間保持一個特定的距離，以保證輻射單元層120工作在確定的頻率范圍之內(nèi)。
[0041]為了使制作工藝簡化，可以采用具有多層金屬層的PCB (即多層PCB)制作所述微帶陣列天線。由此，只需在各金屬層上制作出需要的微帶線形狀即可，制作工藝簡單且節(jié)約了成本。
[0042]可選地，所述微帶陣列天線的各層結(jié)構(gòu)之間可以通過多種方式連接，比如粘接、焊接或通過螺紋連接，為了便于拆卸，優(yōu)選使用螺栓400緊固連接。由此，方便對天線進行維修更換。
[0043]具體地，參照圖3，所述微帶陣列天線可以選用如下結(jié)構(gòu):將多個導體層由下往上依次制作為饋電網(wǎng)絡(luò)層130、參考地層110、多個輻射單元層120，并且將饋電網(wǎng)絡(luò)層130、參考地層110以及最靠近所述參考地層的輻射單元層120均集成于一個多層PCB210上，所述饋電網(wǎng)絡(luò)層130上的各饋電點與最靠近所述參考地層的輻射單元層120上的各饋電點之間通過設(shè)置于多層PCB上的金屬化過孔201對應連接，且所述金屬化過孔201與所述參考地層110不接觸。
[0044]本實施例中，除最靠近所述參考地層的輻射單元層外的其余的輻射單元層可以不與最靠近所述參考地層的輻射單元層在同一 PCB板，例如，圖3中，最上層的輻射單元層120位于另一塊PCB (或者也可以不位于一塊PCB，而直接以金屬薄片的形式存在)。
[0045]如果具體設(shè)計各個輻射單元層，使各層之間相互耦合工作可以結(jié)合實際需求來完成，這種設(shè)計為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的技術(shù)，這里不再贅述。
[0046]參照圖4，每一層輻射單元層120包括多個設(shè)置在同一平面上且彼此間隔設(shè)置的輻射單元121。圖4所示為設(shè)置了四個輻射單元121的天線結(jié)構(gòu)，將此天線進行回波損耗測試，測試結(jié)果如圖5所示:在2500MHz?2690MHz頻率范圍內(nèi)，陣列天線的回波損耗<_17dB，完全滿足移動通訊基站設(shè)備對天線的要求。
[0047]輻射單元層120可選擇多層，由于各輻射單元層120之間通過電磁場耦合實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)移和對外輻射，無需直流連結(jié)點，因此多層輻射單元層的使用對組裝效率不會產(chǎn)生太大影響，為了便于控制各輻射單元層120之間的距離，各輻射單元層120之間可通過若干限位墊片220和設(shè)置于若干限位墊片220上的PCB的絕緣基板230隔開，如圖6所示，所述輻射單元層120可設(shè)置于PCB的絕緣基板230的上表面或下表面，也可根據(jù)需要在PCB的絕緣基板230的上、下表面均設(shè)置輻射單元層120。由此，可通過選擇不同厚度的限位墊片220來控制各輻射單元層120之間的距離，不需要將PCB的絕緣基板制作的很厚，通過采用多層輻射單元可以形成多個諧振點，以實現(xiàn)多頻段或較寬頻段的天線設(shè)計需求，不需要制作很厚的PCB的絕緣基板，在實現(xiàn)了寬帶化的天線設(shè)計的同時節(jié)省了材料。
[0048]參照圖7，各輻射單元層120也可選用如圖7所示的結(jié)構(gòu):將各輻射單元層120之間通過若干限位墊片220隔開，將輻射單元121制作為各個獨立的金屬薄片，在每個限位墊片220上設(shè)置一個輻射單元121。由此，不需要使用PCB，節(jié)省了材料且使得天線整體重量減輕。
[0049]優(yōu)選地，可使處于同一絕緣間隔層的各限位墊片220高度相同，由此，使得處于同一輻射單元層120的各輻射單元121均位于同一平面內(nèi)，天線布置結(jié)構(gòu)更加合理，同時可將各絕緣間隔層上的限位墊片220在豎直方向上位置對應，即在堆疊時，將各層的限位墊片220在豎直方向上設(shè)置于同一直線上，由此使得各層的限位墊片220在堆疊時更加穩(wěn)固。
[0050]參照圖8，當饋電網(wǎng)絡(luò)連線很多且連線之間存在交叉時，可在饋電網(wǎng)絡(luò)層130與參考地層110之間設(shè)置內(nèi)層饋電網(wǎng)絡(luò)層131，或者在參考地層110與最靠近所述參考地層的輻射單元層120之間設(shè)置內(nèi)層饋電網(wǎng)絡(luò)層131，也可在饋電網(wǎng)絡(luò)層130與參考地層110之間以及參考地層110與最靠近所述參考地層的輻射單元層120之間均設(shè)置內(nèi)層饋電網(wǎng)絡(luò)層131，由此，在遇到饋電網(wǎng)絡(luò)連線存在交叉的情況時，可以通過內(nèi)層饋電網(wǎng)絡(luò)層131進行連線，從而繞過交叉點，可以有效解決高復雜度饋電網(wǎng)絡(luò)的布線問題。
[0051]參見圖9，本發(fā)明實施例還提供了一種基站90，包括如上任一實施例中所述的微帶陣列天線92以及信號處理設(shè)備91，其中，微帶陣列天線用于收發(fā)無線信號；信號處理設(shè)備用于接收所述微帶陣列天線接收的無線信號并進行處理，并將處理后的信號通過所述微帶陣列天線發(fā)送。這里的信號處理設(shè)備可以包括射頻模塊、基帶模塊以及業(yè)務(wù)處理模塊等多個用于對無線信號處理的單元，信號處理設(shè)備的實現(xiàn)為現(xiàn)有技術(shù)，這里不再贅述。
[0052]由于本實施例提供的基站設(shè)置了上述任一實施例中所述的微帶陣列天線，所以也能產(chǎn)生相同的技術(shù)效果，解決相同的技術(shù)問題。
[0053]關(guān)于本發(fā)明實施例的基站的其他構(gòu)成(如機框、散熱系統(tǒng)、電源等)也為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知，在此不再詳細說明。
[0054]以上所述，僅為本發(fā)明的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應以所述權(quán)利要求的保護范圍為準。
【權(quán)利要求】
1.一種微帶陣列天線，其特征在于:包括多個導體層和設(shè)置于每兩層導體層之間的絕緣間隔層，所述多個導體層和絕緣間隔層堆疊設(shè)置，所述多個導體層中:至少一個導體層為參考地層；至少一個導體層為輻射單元層；至少一個導體層為饋電網(wǎng)絡(luò)層；至少一個輻射單元層上的各饋電點與至少一個饋電網(wǎng)絡(luò)層上的各饋電點之間通過設(shè)置于絕緣間隔層上的金屬化過孔對應連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微帶陣列天線，其特征在于:所述絕緣間隔層為PCB的絕緣基板和/或若干限位墊片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微帶陣列天線，其特征在于:所述微帶陣列天線采用多層PCB制作。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微帶陣列天線，其特征在于:所述微帶陣列天線的各層結(jié)構(gòu)之間通過螺栓緊固連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1?4中任一項所述的微帶陣列天線，其特征在于:所述多個導體層依次為:饋電網(wǎng)絡(luò)層、參考地層、多個輻射單元層，所述饋電網(wǎng)絡(luò)層、參考地層以及最靠近所述參考地層的輻射單元層均集成于一個多層PCB上，所述饋電網(wǎng)絡(luò)層上的各饋電點與所述最靠近所述參考地層的輻射單元層上的各饋電點之間通過設(shè)置于多層PCB上的金屬化過孔對應連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的微帶陣列天線，其特征在于:多個輻射單元層中除最靠近所述參考地層的輻射單元層外的其余輻射單元與最靠近所述參考地層的輻射單元層不在同一個多層PCB上。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的微帶陣列天線，其特征在于:各所述輻射單元層之間的絕緣間隔層包括若干限位墊片和設(shè)置于若干限位墊片上的PCB的絕緣基板，所述輻射單元層設(shè)置于PCB的絕緣基板的上表面和/或下表面。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的微帶陣列天線，其特征在于:所述輻射單元層包括多個在同一平面上彼此間隔設(shè)置的輻射單元，各所述輻射單元層之間的絕緣間隔層為若干限位墊片，所述輻射單元為金屬薄片，每個限位墊片上設(shè)置一個輻射單元。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的微帶陣列天線，其特征在于:處于同一絕緣間隔層的各限位墊片高度相同，各絕緣間隔層上的限位墊片在豎直方向上位置對應。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的微帶陣列天線，其特征在于:所述饋電網(wǎng)絡(luò)層與所述參考地層之間和/或所述參考地層與所述最靠近所述參考地層的輻射單元層之間設(shè)有內(nèi)層饋電網(wǎng)絡(luò)層。
11.一種基站，其特征在于，包括:信號處理設(shè)備，如權(quán)利要求1?10中任一項所述的微帶陣列天線；所述微帶陣列天線用于收發(fā)無線信號；所述信號處理設(shè)備用于接收所述微帶陣列天線接收的無線信號并進行處理，并將處理后的信號通過所述微帶陣列天線發(fā)送。
【文檔編號】H01Q21/00GK103441332SQ201310367123
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月21日
【發(fā)明者】羅兵, 楊仕文, 李冰 申請人:華為技術(shù)有限公司