一种MassiveMIMO天线的制作方法

一种massive mimo天线
技术领域
1.本实用新型涉及通信器件技术领域，尤其是一种massive mimo天线。


背景技术：

2.massive mimo天线是5g移动通信系统的重要组成部分，利用大规模阵列天线可以更精准的波束赋形和空分复用，提升网络容量和频谱效率。massive mimo天线系统可以对水平和垂直两个方向进行波束扫描并可调整其波束方向，增强区域覆盖。
3.相关技术中，为了满足容量的需求，不断引入新的频谱，导致天线数量不断增多，但是天线的天面资源非常有限，驱使天线集成度不断提高的需求一直存在。
4.因此，有必要在不增加任何天线剖面高度的情况下实现天线方向图电调赋形，解决现有大规模阵列天线端口多、赋形算法复杂、系统效率低等问题。


技术实现要素：

5.为解决上述问题，本实用新型提供一种massive mimo天线，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。
6.为了实现上述目的，本实用新型提供以下技术方案：
7.一种massive mimo天线，包括：耦合校准网络模块、功分网络模块和辐射子阵列模块，所述耦合校准网络模块包括多个定向耦合器，所述定向耦合器具有主信号通道，所述主信号通道具有第一输入端和第一输出端；所述功分网络模块具有多个第一功分模组和第二功分模组；所述辐射子阵列模块包括多个辐射子阵；
8.多个所述定向耦合器中的主信号通道的第一输入端一一对应连接有多个射频连接器，多个所述定向耦合器中的主信号通道的第一输出端与多个所述第一功分模组的输入端一一对应连接，多个第一功分模组的输出端与多个所述第二功分模组的输入端一一对应连接，多个所述第二功分模组的输出端与多个所述辐射子阵一一对应连接；
9.其中至少一个第一功分模组的输出端与对应连接的第二功分模组的输入端之间设置有移相模块。
10.在一些实施例中，还包括反射板，所述辐射子阵列模块和功分网络模块设置于所述反射板表面，所述移相模块和耦合校准网络模块设置于所述反射板背面。
11.在一些实施例中，所述反射板为金属材料成型的钣金结构。
12.在一些实施例中，所述反射板边缘折边。
13.在一些实施例中，所述辐射子阵列模块包括沿竖直方向和水平方向呈矩阵排列的多个辐射子阵组成的面阵。
14.在一些实施例中，沿竖直方向的两个相邻的辐射子阵之间的间距为0.6～0.9λ，沿水平方向的两个相邻的辐射子阵之间的间距为0.5～0.7λ，λ表示所述辐射子阵的辐射波波长。
15.在一些实施例中，所述第一功分模组包括呈矩阵排列的多个二功分器，所述第二
功分模组包括呈矩阵排列的多个三功分器，多个所述二功分器的输出端与多个所述三功分器的输入端一一对应连接，多个所述三功分器的输出端与多个所述辐射子阵一一对应连接。
16.在一些实施例中，所述移相模块通过馈电芯与对应的二功分器的输出端和三功分器的输入端连接。
17.在一些实施例中，所述移相模块包括固定枝节、以及与所述固定枝节可相对移动的滑动枝节。
18.在一些实施例中，所述耦合校准网络模块还包括一对功分单元，所述功分单元由多个wilkinson功分器级联而成，所述功分单元具有一个第三输入端和多个第三输出端；一对功分单元的第三输入端形成校准端口；
19.所述定向耦合器还具有耦合信号通道，所述耦合信号通道具有第二输入端和第二输出端，多个所述第二输入端与多个所述第三输出端一一对应的连接、多个所述第二输出端分别连接负载。
20.本实用新型的有益效果：通过设置移相装置，能够改变辐射子阵列模块的相对相位，形成天线子阵间的模拟赋形以及系统侧的数字赋形的组合方式来简化赋形算法变量，降低赋形算法复杂度，进而降低设备功耗。本实用新型能够提高天线效率、降低空间占用率。
附图说明
21.图1是一实施例提供的一种massive mimo天线的结构爆炸图；
22.图2是一实施例提供的一种massive mimo天线的结构平面图；
23.图3是一实施例提供的耦合校准网络模块的连接示意图。
具体实施方式
24.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清晰，下面将结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的描述。
25.在本实用新型的描述中，若干的含义是不定量，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，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或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
26.在本实用新型的描述中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，除了包含所列的那些要素，而且还可包含没有明确列出的其他要素。
27.首先，对本实用新型中涉及的若干名词进行解析：
28.massive mimo(multiple-input,multiple-output多输入多输出)，是下一代移动蜂窝网通信-5g中提高系统容量和频谱利用率的关键技术。它最早由美国贝尔实验室研究人员提出，研究发现，当小区的基站天线数目趋于无穷时，加性高斯白噪声和瑞利衰落等负面影响全都可以忽略不计，数据传输速率能得到极大提高。
29.在大规模mimo系统中，基站配置大量的天线数目通常有几十、几百甚至几千根是现有mimo系统天线数目的1～2个数量级以上，而基站所服务的用户设备(userequipment，
ue)数目远少于基站天线数目；基站利用同一个时频资源同时服务若干个ue，充分发掘系统的空间自由度。从而增强了基站同时接收和发送多路不同信号的能力，大大提高了频谱利用率、数据传输的稳定性和可靠性。
30.本实用新型的目的在于解决现有技术之不足而提供的一种massive mimo天线，旨在降低生产成本、提高天线效率、降低空间占用率、设计合理，该massive mimo天线在不增加任何天线剖面高度的情况下实现天线方向图电调赋形，解决现有大规模阵列天线端口多、赋形算法复杂、系统效率低等问题。
31.通过设置移相装置，能够改变辐射子阵列模块1的相对相位，形成天线子阵间的模拟赋形以及系统侧的数字赋形的组合方式来简化赋形算法变量，降低赋形算法复杂度，进而降低设备功耗。
32.如图1所示，本实用新型实施例提供的一种massive mimo天线，所述massive mimo天线包括：耦合校准网络模块5、功分网络模块3和辐射子阵列模块1，所述耦合校准网络模块5包括多个定向耦合器7，所述定向耦合器7具有主信号通道，所述主信号通道具有第一输入端510和第一输出端511；所述功分网络模块3具有多个第一功分模组和第二功分模组，所述辐射子阵列模块1包括多个辐射子阵；多个所述定向耦合器7中的主信号通道的第一输入端510一一对应连接有多个射频连接器，多个所述定向耦合器7中的主信号通道的第一输出端511与多个所述第一功分模组的输入端一一对应连接，多个第一功分模组的输出端与多个所述第二功分模组的输入端一一对应连接，多个所述第二功分模组的输出端与多个所述辐射子阵一一对应连接；
33.其中至少一个第一功分模组的输出端与对应连接的第二功分模组的输入端之间设置有移相模块4。
34.需要说明的是，本实用新型提供的实施例中，所述耦合校准网络模块5的多个第一输入端510通过射频连接器与天线的射频端口一一对应连接；至少一个第一功分模组的输出端连接有移相模块4，该移相模块4的输入端与第二功分模组的输出端连接，所述功分网络模块3中剩余的第一功分模组和第二功分模组一一对应直接连接；
35.需要说明的是，本实用新型提供的实施例中，所述耦合校准网络模块5用于将射频信号的相位和振幅校准一致，所述功分网络模块3中的第一功分模组用于将校准好的射频信号进行信号强度的均分，得到均分后的射频信号，各个第一功分模组的输出端将均分后的射频信号发送，形成多路输出；
36.所述移相模块4用于对均分后的射频信号进行移相，得到移相后的射频信号；将移相后的射频信号发送给与该移相模块4连接的第二功分模组，该第二功分模组将移相后的射频信号均分后发送给一部分对应连接的辐射子阵，其余的第二功分模组则直接将均分后的射频信号再次均分后发送给另一部分辐射子阵；当所述辐射子阵列模块1中的两部分辐射子阵进行无线信号覆盖时，通过移相后的射频信号对massive mimo天线的天线信号进行赋形，从而调整massive mimo天线的下倾角。
37.本实用新型提供的massive mimo天线与现有技术相比，通过在功分网络模块3中设置移相模块4进行电调移相，改变辐射子阵列模块1的相对相位，形成天线子阵间的模拟赋形，且能与系统侧的数字赋形形成组合的方式来简化赋形算法变量，降低赋形算法复杂度，进而降低系统侧的设备功耗。可见，本实用新型提供的massive mimo天线能够在不增加
任何天线剖面高度的情况下实现天线方向图电调赋形，解决了现有大规模阵列天线端口多、赋形算法复杂、系统效率低等问题。
38.在一些改进的实施例中，所述massive mimo天线还包括反射板2，所述辐射子阵列模块1和功分网络模块3设置于所述反射板2表面，所述移相模块4和耦合校准网络模块5设置于所述反射板2背面。
39.在一些改进的实施例中，所述反射板2为金属材料成型的钣金结构。
40.需要说明的是，本实用新型提供的实施例中，采用金属材料，起到反射电磁波信号；采用钣金结构，起到支撑作用；
41.在一些改进的实施例中，所述反射板2边缘折边。
42.需要说明的是，本实用新型提供的实施例中，采用边缘折边的方式，可以提升信号收发效率。
43.在一些改进的实施例中，所述辐射子阵列模块1包括沿竖直方向和水平方向呈矩阵排列的多个辐射子阵组成的面阵。
44.在一些改进的实施例中，沿竖直方向的两个相邻的辐射子阵之间的间距为0.6～0.9λ，沿水平方向的两个相邻的辐射子阵之间的间距为0.5～0.7λ，λ表示所述辐射子阵的辐射波波长。
45.在一些改进的实施例中，所述第一功分模组包括呈矩阵排列的多个二功分器，所述第二功分模组包括呈矩阵排列的多个三功分器，多个所述二功分器的输出端与多个所述三功分器的输入端一一对应连接，多个所述三功分器的输出端与多个所述辐射子阵一一对应连接。
46.在一些改进的实施例中，所述移相模块4通过馈电芯与对应的二功分器的输出端和三功分器的输入端连接。
47.在一些改进的实施例中，所述移相模块4包括固定枝节、以及与所述固定枝节可相对移动的滑动枝节。
48.需要说明的是，本实用新型提供的实施例中，所述移相模块4通过改变传输线长度，从而实现调节天线的波束扫描或者波束下倾角。通过固定枝节和滑动枝节的相对移动，改变移相模块4的输出相位，通过固定枝节和滑动枝节的近距离耦合，实现电连接。
49.在一些改进的实施例中，所述耦合校准网络模块5还包括一对功分单元，所述功分单元由多个wilkinson功分器6级联而成，所述功分单元具有一个第三输入端530和多个第三输出端531；一对功分单元的第三输入端530形成校准端口；
50.所述定向耦合器还具有耦合信号通道，所述耦合信号通道具有第二输入端520和第二输出端521，多个所述第二输入端520与多个所述第三输出端531一一对应的连接、多个所述第二输出端521分别连接负载。
51.需要说明的是，本实用新型提供的实施例中，所述耦合校准网络模块5具有信号校准作用，两个第一级wilkinson功分器6的输入端形成校准端口，最后一级wilkinson功分器6的输出端(第三输出端531)一一对应的连接多个定向耦合器7的耦合信号通道的输入端，多个所述定向耦合器的耦合信号通道的输出端分别连接电路匹配的负载。
52.本实用新型实施例描述的实施例是为了更加清楚的说明本实用新型实施例的技术方案，并不构成对于本实用新型实施例提供的技术方案的限定，本领域技术人员可知，随
着技术的演变和新应用场景的出现，本实用新型实施例提供的技术方案对于类似的技术问题，同样适用。
53.本领域技术人员可以理解的是，图中示出的技术方案并不构成对本实用新型实施例的限定，本实用新型的说明书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
54.应当理解，在本实用新型中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“a和/或b”可以表示：只存在a，只存在b以及同时存在a和b三种情况，其中a，b可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
55.以上参照附图说明了本实用新型实施例的优选实施例，并非因此局限本实用新型实施例的权利范围。本领域技术人员不脱离本实用新型实施例的范围和实质内所作的任何修改、等同替换和改进，均应在本实用新型实施例的权利范围之内。

技术特征：
1.一种massive mimo天线，其特征在于，包括：耦合校准网络模块、功分网络模块和辐射子阵列模块，所述耦合校准网络模块包括多个定向耦合器，所述定向耦合器具有主信号通道，所述主信号通道具有第一输入端和第一输出端；所述功分网络模块具有多个第一功分模组和第二功分模组；所述辐射子阵列模块包括多个辐射子阵；多个所述定向耦合器中的主信号通道的第一输入端一一对应连接有多个射频连接器，多个所述定向耦合器中的主信号通道的第一输出端与多个所述第一功分模组的输入端一一对应连接，多个第一功分模组的输出端与多个所述第二功分模组的输入端一一对应连接，多个所述第二功分模组的输出端与多个所述辐射子阵一一对应连接；其中至少一个第一功分模组的输出端与对应连接的第二功分模组的输入端之间设置有移相模块。2.根据权利要求1所述的massive mimo天线，其特征在于，还包括反射板，所述辐射子阵列模块和功分网络模块设置于所述反射板表面，所述移相模块和耦合校准网络模块设置于所述反射板背面。3.根据权利要求2所述的massive mimo天线，其特征在于，所述反射板为金属材料成型的钣金结构。4.根据权利要求2所述的massive mimo天线，其特征在于，所述反射板边缘折边。5.根据权利要求1所述的massive mimo天线，其特征在于，所述辐射子阵列模块包括沿竖直方向和水平方向呈矩阵排列的多个辐射子阵组成的面阵。6.根据权利要求5所述的massive mimo天线，其特征在于，沿竖直方向的两个相邻的辐射子阵之间的间距为0.6～0.9λ，沿水平方向的两个相邻的辐射子阵之间的间距为0.5～0.7λ，λ表示所述辐射子阵的辐射波波长。7.根据权利要求1所述的massive mimo天线，其特征在于，所述第一功分模组包括呈矩阵排列的多个二功分器，所述第二功分模组包括呈矩阵排列的多个三功分器，多个所述二功分器的输出端与多个所述三功分器的输入端一一对应连接，多个所述三功分器的输出端与多个所述辐射子阵一一对应连接。8.根据权利要求7所述的massive mimo天线，其特征在于，所述移相模块通过馈电芯与对应的二功分器的输出端和三功分器的输入端连接。9.根据权利要求1所述的massive mimo天线，其特征在于，所述移相模块包括固定枝节、以及与所述固定枝节可相对移动的滑动枝节。10.根据权利要求1所述的massive mimo天线，其特征在于，所述耦合校准网络模块还包括一对功分单元，所述功分单元由多个wilkinson功分器级联而成，所述功分单元具有一个第三输入端和多个第三输出端；一对功分单元的第三输入端形成校准端口；所述定向耦合器还具有耦合信号通道，所述耦合信号通道具有第二输入端和第二输出端，多个所述第二输入端与多个所述第三输出端一一对应的连接、多个所述第二输出端分别连接负载。

技术总结
本实用新型涉及通信器件技术领域，尤其是一种Massive MIMO天线，包括耦合校准网络模块、功分网络模块和辐射子阵列模块，耦合校准网络模块包括多个第一输入端和第一输出端；功分网络模块具有多个第一功分模组和第二功分模组；辐射子阵列模块包括多个辐射子阵；第一输入端连接射频连接器，第一输出端对应连接第一功分模组的输入端，第一功分模组的输出端与第二功分模组的输入端对应连接，第二功分模组的输出端与辐射子阵对应连接；其中至少一个第一功分模组的输出端与对应连接的第二功分模组的输入端之间设置有移相模块；本实用新型能够提高天线效率、降低空间占用率。降低空间占用率。降低空间占用率。


技术研发人员：何振炬 杨华 董剑磊 章玉涛 黄锋 王志铭 黄世雄 何耀铭
受保护的技术使用者：广东盛路通信有限公司
技术研发日：2023.03.21
技术公布日：2023/7/17