CN111834735A - 一种阵列天线及基站设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及通信技术领域，公开了一种阵列天线及基站设备，其中阵列天线设于基站设备中，包括呈阵列排布的多个辐射单元，还包括外罩，所述辐射单元包括辐射电路，所述辐射电路设于所述外罩上，所述外罩用于作为基站设备的外壳。本发明提供的一种阵列天线及基站设备，将辐射电路直接集成设置在基站设备的外壳上，可减少天线零件以及减少焊点，有利于降低天线重量以及避免由于焊接工艺不良造成的隐患；且结构简单，便于天线的大规模自动化生产，有利于降低制造成本，提高制造效率。

Description

一种阵列天线及基站设备

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别是涉及一种阵列天线及基站设备。

背景技术

第5代移动通信技术使用大规模阵列天线技术，在基站端布置几十甚至上百个天线规模的天线阵来提升网络容量。天线结构简化成为最需要解决的难题。同时，大规模阵列天线由于天线阵元密集，数量多，提升生产效率非常关键。

现有技术下大规模阵列天线主要有如下几种设计，第一种也是最为常见的方案是采用多个金属或非金属辐射单元焊接到功分电路板上，中间用金属板作为反射板，穿孔后用金属针连接背面的耦合电路板，辐射单元数量多，重量重，天线无法轻量化。辐射部分和馈电部分分离，导致装配较为复杂，受电路板材品质及焊接工艺影响，不适合大规模自动化生产。第二种方案采用辐射部分和馈电部分一体式结构，辐射部分和馈电部分通过一种材料成型后，使用LDS工艺蚀刻电路，这种实现方式虽然降低了辐射单元的重量，但是由于尺寸大，成型一致性不佳，良品合格率较低，模具成本也偏高，可靠性低，装配上仍然复杂。

现有大规模阵列天线存在重量重，装配复杂，不适合大规模自动化生产的问题。

发明内容

本发明实施例提供一种阵列天线及基站设备，用于解决或部分解决现有大规模阵列天线存在重量重，装配复杂，不适合大规模自动化生产的问题。

本发明实施例提供一种阵列天线，设于基站设备中，包括呈阵列排布的多个辐射单元，还包括外罩，所述辐射单元包括辐射电路，所述辐射电路设于所述外罩上，所述外罩用于作为基站设备的外壳。

在上述方案的基础上，所述辐射电路通过金属嵌入注塑与所述外罩一体成型；或者所述辐射电路电镀设于所述外罩。

在上述方案的基础上，任一所述辐射单元的***设有隔离电路；所述外罩上在多个所述辐射单元的***设有边界电路。

在上述方案的基础上，所述外罩上在任一所述辐射单元的***设有凸起结构，所述隔离电路设于所述凸起结构上。

在上述方案的基础上，所述辐射单元设于所述外罩的任一侧面或者嵌入设于所述外罩内部。

在上述方案的基础上，还包括集成电路板，所述集成电路板包括一体的多层电路基板以及设于所述多层电路基板的功分电路和耦合电路；且所述功分电路和所述耦合电路之间设有至少一层接地层。

在上述方案的基础上，所述多层电路基板上设有金属化过孔，所述功分电路和所述耦合电路通过所述金属化过孔形成射频主馈连接。

在上述方案的基础上，所述多层电路基板与所述外罩可拆卸连接，且所述功分电路朝向所述辐射单元。

在上述方案的基础上，所述辐射单元与所述功分电路的振子单元一一对应。

本发明实施例还提供一种基站设备，包括上述阵列天线，还包括设备本体和收发器，所述阵列天线的外罩和所述收发器分别连接于所述设备本体，且所述阵列天线的耦合电路通过焊盘与所述收发器相连。

本发明实施例提供的一种阵列天线及基站设备，将辐射电路直接集成设置在基站设备的外壳上，可减少天线零件以及减少焊点，有利于降低天线重量以及避免由于焊接工艺不良造成的隐患；且结构简单，便于天线的大规模自动化生产，有利于降低制造成本，提高制造效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中辐射单元的设置示意图；

图2为本发明实施例中功分电路和耦合电路的设置示意图；

图3为本发明实施例中功分电路和耦合电路的连接示意图；

图4为本发明实施例中外罩和集成电路板的连接示意图；

图5为本发明实施例天线阵列中外罩的第一局部开口示意图；

图6为本发明实施例天线阵列中外罩的第二局部开口示意图。

附图标记说明：

其中，100、辐射用集成外罩；200、集成电路板；101、外罩；102、辐射单元；103、隔离电路；104、边界电路；201、多层电路基板；202、功分电路；203、振子单元；204、接地层；205、金属化过孔；206、屏蔽孔；207、耦合电路。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参考图1，本发明实施例提供一种阵列天线，该阵列天线设于基站设备中，包括呈阵列排布的多个辐射单元102，还包括外罩101，辐射单元102包括辐射电路，辐射电路设于外罩101上，外罩101用于作为基站设备的外壳。将辐射电路直接设置在基站设备的外壳上，可不用额外设置承载辐射电路的基材，且通过外罩101可直接实现辐射单元102的固定，减少了辐射单元102的一些连接结构。

本实施例提供的一种阵列天线，将辐射电路直接集成设置在基站设备的外壳上，可减少天线零件以及减少焊点，有利于降低天线重量以及避免由于焊接工艺不良造成的隐患；且结构简单，便于天线的大规模自动化生产，有利于降低制造成本，提高制造效率。

在上述实施例的基础上，进一步地，辐射电路通过金属嵌入注塑与外罩101一体成型；或者辐射电路电镀设于外罩101。通过金属嵌入注塑可使得辐射单元102与外罩101以同步方式结合在一起成型制造；即辐射单元102可与外罩101一体成型。也可在外罩101成型后通过局部电镀来形成辐射单元102；具体不做限定。

外罩101可采用注塑，模压或热压成型，材料可使用但不限于ASA、PC、PM、PVC、PP等塑料或非金属材料拉挤工艺或模压成型。外罩101整体尺寸大于或等于基站设备正面尺寸，并满足基站设备防护及密封要求，直接作为基站设备正面的外壳使用。

在上述实施例的基础上，进一步地，任一辐射单元102的***设有隔离电路103；外罩101上在多个辐射单元102的***设有边界电路104。隔离电路103在辐射单元102的***起到隔离作用，有利于提升交叉极化及隔离度指标。边界电路104有利于优化天线辐射方向图指标。

在上述实施例的基础上，进一步地，外罩101上在任一辐射单元102的***设有凸起结构，隔离电路103设于凸起结构上。

在辐射单元102集成在外罩101外表面时，同步在各相邻辐射单元102的平面中间位置，按相同工艺制作各辐射单元102的隔离电路103。隔离电路103形状主要为但不限于条状或带状；并通过附着在基站设备外罩101的凸起结构上，在局部形成凸起形状，可有效提升交叉极化及隔离度指标。隔离电路103也可为曲线状、高低不平状等，以能起到隔离效果为目的，具体不做限定。

在辐射单元102集成在外罩101外表面时，同步在基站设备外罩101的四周位置或其他有效位置，包括并不限于基站设备外罩101内表面或外表面，按相同工艺制作天线的辐射用边界电路104，可有效优化天线辐射方向图指标。

在上述实施例的基础上，进一步地，辐射单元102设于外罩101的任一侧面或者嵌入设于外罩101内部。辐射单元102在外罩101上的具体设置部位不做限定。

在上述实施例的基础上，进一步地，本实施例提供的一种阵列天线还包括集成电路板200。集成电路板200包括一体的多层电路基板201以及设于多层电路基板201的功分电路202和耦合电路207。且功分电路202和所述耦合电路207之间设有至少一层接地层204。

参考图2，本实施例中功分电路202和耦合电路207集成设置形成集成电路板200。集成电路板200的层叠构成，利用多层电路基板201加工工艺，在功分电路202与耦合电路207的中间***一层或多层金属覆铜面作为接地层204(反射电路)，将功分电路202与耦合电路207隔离开，保持微带线电路特性的同时，并可实现电磁波的反射。代替传统天线金属反射板的作用，降低重量，节省物料。

具体的，多层电路基板201是将设置功分电路202的基板和设置耦合电路207的基板通过多层电路基板201加工工艺相连形成一体。从而将功分电路202和耦合电路207集成在一个多层电路基板201上；相比现有功分电路202基板和耦合电路207基板的独立设置，有利于提高天线集成度，减少安装所需空间，且提高天线的整体性，有利于提高天线指标。进一步地，采用多层电路基板201结构还可在多层电路基板201中间直接设置金属面作为接地面，可代替传统的反射板，可无需设置反射板，起到降低天线重量，节省物料的作用。

进一步地，本实施例中将功分电路202和耦合电路207设置在多层电路基板201上形成一体的集成电路板200，是基于本实施例中将辐射单元102设在外罩101上的设置结构才能实现的，该集成电路板200的设置并不是现有的天线阵列容易实现的。因为本实施例中将辐射单元102设置在外罩101上，可免去现有辐射单元102的固定结构，从而可降低对功分电路202基板的强度要求，从而可实现功分电路202和耦合电路207的集成设置。

具体的，参考图2，本实施例提供一种具体的集成电路板200设置结构，该集成电路板200包括两层电路基板，功分电路202和耦合电路207分别对应设置在该两层电路基板上，该两层电路基板之间设置有金属面基板，金属面基板上设有金属面形成接地层204；功分电路202、金属面和耦合电路207通过基板相互隔开，多层基板连接为一体。也可设置两层基板相连，将功分电路202和耦合电路207设置在两层基板的相背两个面上，在两层基板相接的面上设置金属面形成接地层204。

图2仅示意本实施例中集成电路板200的各组成部件，对各组成部件的具***置以及连接不做限定。集成电路板200的具体基板以及接地层204的设置层数，以及功分电路202和耦合电路207相对基板的具体设置部位可根据实际情况灵活设置，不做限定。

在上述实施例的基础上，进一步地，参考图3，多层电路基板201上设有金属化过孔205，功分电路202和耦合电路207通过金属化过孔205形成射频主馈连接。本实施例中集成电路板200利用其多层电路基板201加工中形成的金属化过孔205作为主馈电金属化过孔205，两侧轴心分别对应功分电路202和耦合电路207的对应孔位形成射频主馈连接。

进一步地，多层电路基板201上在金属化过孔205的***设有屏蔽孔206。金属化过孔205***沿轴心均布一圈屏蔽用金属化接地过孔作为屏蔽孔206进行屏蔽，以实现辐射及功分电路202与耦合电路207的电路连接。

在上述实施例的基础上，进一步地，参考图4和图5，多层电路基板201与外罩101可拆卸连接，且功分电路202朝向辐射单元102。即该天线从外罩101到集成电路板200各部件的依次位置关系为外罩101和辐射单元102、功分电路202、接地层204和耦合电路207。本实施例提供的阵列天线整体上只包括外罩101和集成电路板200两大部件，天线的整体结构简单，电路通过金属化过孔205相连，焊接点位大量减少，有利于降低制程不良率，以更高效地适合自动化及智能制造，解决产能瓶颈，适应5G大规模商业的建网需求。

进一步地，本实施例中辐射单元102位于基站设备外罩101的外侧表面；即外罩101背离功分电路202的一侧；辐射单元102和功分电路202还可通过外罩101实现更好的隔离效果。辐射单元102也可设置在外罩101的内侧表面，通过空气实现隔离，具体不做限定。

参考图5，辐射单元102按阵列形式设置在外罩101表面；外罩101形状不限于平面，也可为曲面或其他形状；辐射单元102阵列其形状沿外罩101的曲面或平面形状布设，组成多单元阵列。多个或单个辐射单元102组成形成多个或单个辐射阵列。进一步地，单个辐射电路，形状可为“口”字型，以增大辐射面积提升辐射效率。辐射电路的形状也可为其他，具体不做限定。

在上述实施例的基础上，进一步地，参考图4和图6，辐射单元102与功分电路202的振子单元203一一对应。本实施例中的单个辐射单元102，设置在外罩101外侧表面，与功分耦合集成电路板200中的功分电路202相联的振子单元203中心一一对应；单一的振子单元203与辐射单元102中间通过基站设备外罩101厚度隔离，形成辐射单元102耦合馈电，振子单元203即馈电电路与功分电路202网络端口通过同一平面电路直接连接，以实现信号激励。

进一步地，本实施例中各单个辐射电路通过功分网络进行N合一组阵，N大于一。

在上述实施例的基础上，进一步地，本实施例提供一种基站设备，该基站设备包括上述任一实施例所述的阵列天线，还包括设备本体和收发器，阵列天线的外罩101和收发器分别连接于设备本体，且阵列天线的耦合电路207通过焊盘与收发器相连。

本实施例中的天线结构整体结合形式，功分耦合集成电路板200可使用多组螺钉或卡扣方式固定在外罩101上形成一个天线整体；天线整体通过多组紧固螺钉固定在基站设备本体上；通过多个固定点位的合理设计及导向柱设计，可使耦合电路207上的多个金属化焊盘与基站设备本体上收发器的弹性连接器垂直对接，保证了良好的结合紧密度并防止振动失效。

在上述实施例的基础上，进一步地，本实施例基于大规模阵列天线的应用需求，提出一种低剖面5G大规模阵列天线，具体涉及一种基于金属模塑结合的低剖面外罩及功分耦合两种电路集成的一体电路板。该低剖面5G大规模阵列天线包括：辐射用集成外罩100，辐射用集成外罩100包括基站设备外罩；辐射单元；隔离电路；边界电路；功分耦合集成电路板，包括电路板的层叠构成，电路板的分层顺序，功分电路方式及结构，耦合电路方式及结构，电信号联接用标准焊盘；天线结构整体结合形式，包括辐射用集成外罩与功分耦合集成电路板结合及整体天线与对应基站设备的安装。

本实施例公开一种辐射单元与基站设备外罩以同步成型制造方式集成，功分电路及耦合电路合成在一块电路板上；且使用焊盘代替盲插连接器的5G大规模阵列天线，具有剖面低、重量轻、无焊点、结构可靠适合大规模制造和自动化生产的特点，非常适合大规模阵列天线的应用。

本实施例提供一种高集成度、低剖面的5G大规模阵列天线，其包括辐射用集成外罩100、功分耦合集成电路板及其组装形式。辐射用集成外罩100将辐射单元及天线外罩集成在一起，通过注塑或模压成型；功分电路及耦合电路板通过多层电路板工艺合成在一起，中间夹入反射接地层；共同形成一套天线***，并通过多单元重复组成大规模阵列。此设计零件数量少，基本无焊点，避免了焊接工艺不良造成的隐患；电性能指标较优，特别是交叉极化及隔离度指标较好；重量轻，工艺步骤较少，组装过程简便，可有效降低制造成本、提高制造效率。

本实施例中大规模阵列天线使用密集的天线阵元，设计成集成式天线外罩，简化加工难度，减少零件数量，可以进一步降低整机重量；该天线主体物料较少，基本无需焊接实现装配，加工精度高，强度好，重量轻，因无装配可靠性影响，指标一致性较好，整机成本优势明显。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种阵列天线，设于基站设备中，包括呈阵列排布的多个辐射单元，其特征在于，还包括外罩，所述辐射单元包括辐射电路，所述辐射电路设于所述外罩上，所述外罩用于作为基站设备的外壳。

2.根据权利要求1所述的阵列天线，其特征在于，所述辐射电路通过金属嵌入注塑与所述外罩一体成型；或者所述辐射电路电镀设于所述外罩。

3.根据权利要求1所述的阵列天线，其特征在于，任一所述辐射单元的***设有隔离电路；所述外罩上在多个所述辐射单元的***设有边界电路。

4.根据权利要求3所述的阵列天线，其特征在于，所述外罩上在任一所述辐射单元的***设有凸起结构，所述隔离电路设于所述凸起结构上。

5.根据权利要求1至4任一所述的阵列天线，其特征在于，所述辐射单元设于所述外罩的任一侧面或者嵌入设于所述外罩内部。

6.根据权利要求1至4任一所述的阵列天线，其特征在于，还包括集成电路板，所述集成电路板包括一体的多层电路基板以及设于所述多层电路基板的功分电路和耦合电路；且所述功分电路和所述耦合电路之间设有至少一层接地层。

7.根据权利要求6所述的阵列天线，其特征在于，所述多层电路基板上设有金属化过孔，所述功分电路和所述耦合电路通过所述金属化过孔形成射频主馈连接。

8.根据权利要求6所述的阵列天线，其特征在于，所述多层电路基板与所述外罩可拆卸连接，且所述功分电路朝向所述辐射单元。

9.根据权利要求6所述的阵列天线，其特征在于，所述辐射单元与所述功分电路的振子单元一一对应。

10.一种基站设备，其特征在于，包括上述权利要求1-9任一所述的阵列天线，还包括设备本体和收发器，所述阵列天线的外罩和所述收发器分别连接于所述设备本体，且所述阵列天线的耦合电路通过焊盘与所述收发器相连。

Images