一体化基站天线及天线基站的制作方法

1.本发明涉及基站天线领域，进一步地涉及一体化基站天线及天线基站。


背景技术：

2.随着移动互联网及物联网等信息通信技术的发展，催生了数据流量持续爆炸性增长。5g基站的数量在快速地增多，站点资源紧张的问题日益显现。为了快速部署，5g站点主要在原有4g站点资源上增加5g天线及设备，因此多频基站天线成为主流。其中，4g和5g融合的a+p基站天线(即有源和无源一体化天线)在空间尺寸、风载、管理上更有优势而被5g基站部署过程中广泛接受和应用，是未来基站天线演进的一个重要方向。
3.相关技术中，多采用将有源天线单元和无源天线单元进行前后叠放，以实现有源天线单元和无源天线单元的一体化融合。而无源天线单元的移相装置多安装在无源天线单元反射板的背面，若直接将有源天线单元配接在无源天线单元上，移相装置的内部结构会对有源天线单元发出的电磁波进行反射、吸收，从而对基站天线的信号传输性能产生了不利影响。
4.因此，如何对现有技术中存在的技术缺陷进行改进，一直是本领域普通技术人员亟待解决的问题。


技术实现要素：

5.针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一体化基站天线，通过将移相装置安装在有源天线单元中第一天线元件的外侧，避开了第一天线元件的辐射，极大的降低甚至消除了移相装置对有源天线单元中第一天线元件发出电磁波的屏蔽、遮挡、以及反射等不利影响，能够稳定有源天线单元的电性能，提升基站天线的整理性能。
6.为了实现上述目的，本发明提供一体化基站天线，包括：
7.第一天线单元，具有形成第一天线阵列的第一天线元件；
8.第二天线单元，与所述第一天线单元之间前后相互叠设，其具有形成第二天线阵列的第二天线元件、以及与第二天线元件电性连接的移相装置，所述移相装置用于改变第二天线元件输入端的相对相位，并至少部分位于所述第一天线元件辐射范围的外侧设置。
9.在一些实施方式中，所述第二天线单元包括一对移相装置，所述移相装置沿所述第二天线单元的宽度方向布置，且分布在所述第二天线单元的宽度方向两侧。
10.所述第二天线为第二天线单元，所述第二天线元件为第二天线元件。
11.在一些实施方式中，所述第二天线单元包括天线罩，所述天线罩内收容有所述第二天线元件、一对移相装置、频率选择元件、以及用于支承频率选择元件的安装架，所述一对移相装置位于所述第二天线单元内宽度方向的两侧设置。
12.在一些实施方式中，所述频率选择元件上靠近或远离第一天线单元的两侧面与天线罩内相靠近的内壁均呈一定距离设置；
13.所述第二线元件阵列设置于所述频率选择元件远离第一天线单元的一侧，安装架
设置于所述频率选择元件靠近第一天线单元的一侧；
14.所述一对移相装置设置于所述频率选择元件靠近第一天线单元的一侧，且位于第二天线单元内宽度方向的两端侧设置。
15.在一些实施方式中，所述移相装置收容于所述频率选择元件、安装架以及天线罩形成的间隙空间中。
16.在一些实施方式中，所述安装架具有收容腔，所述移相装置收容于所述收容腔中。
17.在一些实施方式中，所述安装架为铝合金一体成型，所述移相装置受所述安装架的内底壁支撑。
18.在一些实施方式中，所述移相装置主体与安装架一体成型。
19.在一些实施方式中，所述移相装置主体包括腔底壁和腔顶壁，所述移相装置主体与安装架共腔侧壁。
20.在一些实施方式中，所述频率选择元件上靠近或远离第一天线单元的两侧面与天线罩内相靠近的内壁均呈一定距离设置；
21.所述第二线元件阵列设置于所述频率选择元件远离第一天线单元的一侧，安装架设置于所述频率选择元件靠近第一天线单元的一侧；
22.所述移相装置设置于频率选择元件远离所述第一天线单元的一侧。
23.在一些实施方式中，沿所述第二天线单元的长度方向至少布置一个第一天线单元。
24.在一些实施方式中，所述安装架的截面呈“t”形、“工”形或方形。
25.根据本发明的另一方面，本发明进一步提供一种基站，采用了如上所述的一体化基站天线。
26.与现有技术相比，本发明所提供的一体化基站天线具有以下有益效果：
27.1、发明所提供的一体化基站天线，通过将移相装置安装在第一天线元件的外侧，避开了第一天线元件的辐射，极大的降低甚至消除了移相装置对第一天线元件发出电磁波的屏蔽、遮挡、以及反射等不利影响，能够稳定第一天线单元的电性能，有助于提升基站天线的整理性能。
28.2、本发明通过将第二天线单元的频率选择元件设置在第一天线阵列与第二天线阵列之间，并且构造成对于第一天线元件的电磁波呈透波特性，可以简单地将第一天线单元安装到第二天线单元的背侧，而无需重新设计第一天线单元和第二天线单元，只要根据第一天线单元和第二天线单元的工作频段在的频率选择元件上设置适当的频率选择表面即可，由此简化了第一天线单元的装配操作，提高了第一天线单元和第二天线单元整体的装配效率；此外，频率选择元件可采用高分子材料制成，相对于传统的铝制金属反射板设计，材质更轻，利于实现基站天线的轻量化。
附图说明
29.下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对本发明的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。
30.图1是本发明的一些实施方式中一体化基站天线的立体结构示意图；
31.图2-4是本发明移相装置不同摆放形式下一体化基站天线的结构示意图；
32.图5是图1中无源天线罩的结构示意图；
33.图6是图1中移相装置的结构示意图；
34.图7是图2中移相装置不同布置形式下的位置示意图；
35.图8是图3中移相装置不同布置形式下的位置示意图；
36.图9是图4中移相装置不同布置形式下的细节示意图。
37.附图标号说明：
38.无源天线单元1；有源天线单元2；
39.无源天线罩11；移相装置12；安装架13；频率选择元件14；罩侧壁111；罩底壁112；罩顶壁113；装配槽1131；收容槽1121；腔底壁1211；腔侧壁1212；腔顶壁1213；介质板122；移相电路123。
具体实施方式
40.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，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅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，并获得其他的实施方式。
41.为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。
42.还应当进一步理解，在本技术说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
43.在本文中，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。
44.另外，在本技术的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
45.在一个实施例中，参阅说明书附图1和附图2，本发明所提供的基站天线，用于将适用于5g的天线单元(aau)与适用于传统4g的天线单元融合在一起，形成a+p天线。所述基站天线包括第一天线单元和第二天线单元，第一天线单元具有形成第一天线阵列的第一天线元件；第二天线单元与所述第一天线单元之间前后相互叠设，其具有形成第二天线阵列的第二天线元件、以及与第二天线元件电性连接的移相装置，所述移相装置用于改变第二天线元件输入端的相对相位，且至少部分位于所述第一天线元件辐射范围的外侧设置。
46.本实施例中的第一天线元件和第二天线元件均用于辐射电磁波。需要说明的是，本技术对第一天线单元和第二天线单元的工作频段并不做特殊限制，也就是说，第一天线单元和第二天线单元均可辐射高频信号和/或低频信号，并可被构造成有源天线或无源天线。作为一种示例，所述第一天线单元为无源天线单元1，所述第二天线为有源天线单元2。
47.无源天线单元1包括形成无源天线阵列的无源天线元件(未图示)和移相装置12。
48.移相装置12用于改变无源天线元件输入端的相对相位，本技术中对移相装置改变无源天线元件输入端的相对相位的方法并不做具体限制，可根据实际使用需求灵活设定，任意结构上的改进变换均在本专利的保护范围之内。
49.以馈电线路中插入介质的方法为例，参阅说明书附图6，移相装置12包括移相装置主体、移相电路123和介质板122，所述移相装置主体内设一端开口的空腔，移相电路123和介质板122收容于所述空腔中，介质板122的一端能通过空腔的开口沿纵向进行做直线运动，电路板通过线缆、带线、或者转接件与无源天线元件直接或间接连接。
50.再次参阅说明书附图1，有源天线单元2位于无源天线单元1的背侧，有源天线单元2包括形成有源天线阵列的有源天线元件(未图示)，有源天线单元的数量本技术并不做具体限制，可根据实际使用需求灵活设定，各个不同有源天线单元2的有源天线元件能够发出相同或不同的电磁波频段。
51.为了更好地阐述本发明，本技术以无源天线单元的长度方向定义为纵向，以垂直于纵向的水平方向定义为横向。
52.作为本实施例的一个优选示例，所述基站天线包括两个有源天线单元2，两个有源天线单元2在无源天线单元1的背侧沿纵向间隔分布，无源天线阵列的纵向尺寸大于有源天线阵列的纵向尺寸。
53.无源天线单元1具有频率选择元件14，频率选择元件14设置在有源天线元件与无源天线元件之间，并且构造成对于有源天线元件的电磁波呈透波特性，使得有源天线元件发出的电磁波可以透过频率选择元件14向外辐射。
54.无源天线单元1的频率选择元件14由大量无源谐振单元组成的单屏或多屏周期性阵列结构，由周期性排列的金属贴片单元或在金属屏上周期性排列的孔径单元构成，这种结构可以在特定谐振频率附近呈现全反射特性(贴片型)或全传输特性(孔径型)。本实施例中，无源天线单元1的反射板上的频率选择元件14设计成对于有源天线元件表现出明显的带通特性，即允许有源天线元件的电磁波透过，而对于无源天线元件表现出明显的带阻特性，以反射无源天线元件的电磁波。
55.通过将无源天线单元1的频率选择元件14设置在有源天线阵列与无源天线阵列之间，并且构造成对于有源天线元件的电磁波呈透波特性，可以简单地将有源天线单元2安装到无源天线单元1的背侧，而无需重新设计有源天线单元2和无源天线单元1，只要根据有源天线单元2和无源天线单元1的工作频段在无源天线单元1的频率选择元件14上设置适当的频率选择表面即可。
56.相关技术中，移相装置12基本都是安装在无源天线单元1的反射板的背面，若直接将有源天线单元2配接在无源天线单元1上，移相装置12的内部结构会对有源天线元件发出的电磁波进行反射、吸收，从而影响了基站天线的信号传输性能。本技术将移相装置12沿纵向延伸，位于有源天线元件的外侧，避开了有源天线元件的辐射，极大的降低甚至消除了移相装置12对有源天线元件发出电磁波的屏蔽、遮挡、以及反射等不利影响，能够稳定有源天线单元2的电性能，从而有助于提升基站天线的整体性能。
57.再次参阅说明书附图6，本实施例中的移相装置12包括移相装置主体，移相装置主体具有腔体，腔体内设移相电路123和介质板122。
58.所述腔体包括腔底壁1211、沿腔底壁1211横向方向两侧向上延伸形成的一对腔侧壁1212、以及跨接在该对腔侧壁1212上的腔顶壁1213，该腔体横向两端的至少一端开口以装设移相电路123、介质板122，以及让介质板122从该开口伸出并做直线运动。
59.介质板122优选为平板状，腔顶壁1213和/或腔底壁1211上设有与介质板122配合的导槽，使得介质板122与腔体之间始终为紧配合关系，介质板122在纵向移动过程不会出现上下颠簸，能够降低信号指标波动；此外，介质板122与腔顶壁1213或腔底壁1211的接触面较小，介质板122与移相装置主体之间的摩擦力也较小，介质板122可以顺畅地在移相装置主体的腔体内沿纵向运动，而不会出现卡死的现象。
60.移相电路123包括移相导体、以及用于承载所述移相导体并使之与腔体相固定的电路板。所述腔体的腔顶壁1213和腔底壁1211上开设有卡槽，所述卡槽沿纵向延伸，电路板高度方向的两侧分别卡装于两条卡槽中，从而实现了移相电路123在腔体内的固定。
61.作为本实施例的一个优选示例，移相电路123的电路板的横向两侧均设有介质板122，并且介质板122靠近腔体开口一端设有供介质连接件穿过的连接孔，两个介质板122用介质连接件(未图示)连接，以在移相器驱动装置的作用下，实现两个介质板122的同步沿纵向进行直线运动。
62.多个移相装置12可以一体化设置，即多个移相装置12的腔体两两共壁(或共腔顶壁1213、或共腔底壁1211，或共腔侧壁1212)设置，每个腔体内均设有该移相装置12的移相电路123及介质板122。由此，可以方便多个移相装置12的集中安装、管理，也节省了腔体所需的材料，减少了成本。
63.参阅说明书附图5，无源天线罩11包括罩底壁112、沿罩底壁112横向方向两侧向上延伸形成的一对罩侧壁111、以及跨接在该对罩侧壁111上的罩顶壁113，无源天线元件被收容于罩底壁112、该对罩侧壁111以及罩顶壁113围合形成的空间内。
64.罩顶壁113向内凹陷形成有装配槽1131和两个收容槽1121。装配槽1131位于无源天线罩11内腔外侧，两个收容槽1121位于罩底壁112、该对罩侧壁111以及罩顶壁113围合形成的空间内。
65.基于以上构思，移相装置12的位置可布置在无源天线单元1内部，或无源天线单元1的外部，以上布置形式都能够起到前文所述的避开有源天线元件的辐射，降低甚至完全消除移相装置12对有源天线元件发出电磁波的屏蔽、遮挡、以及反射等不利影响，以稳定有源天线单元2的电性能，提升基站天线的整理性能。
66.作为本实施例的一个示例，移相装置12安装在无源天线单元1的外部(未图示)。具体地，无源天线单元1包括无源天线罩11，移相装置12沿无源天线罩11长度方向延伸，位于无源天线罩11外部，并位于有源天线元件的外侧。该示例中的移相装置虽然避开了有源天线元件的辐射，极大的降低甚至消除了移相装置12对有源天线元件发出电磁波的屏蔽、遮挡等不利影响，但也增大了天线单元的整体体积。
67.作为本实施例的另一个示例，参阅说明书图2、图7和图8，移相装置12安装在无源天线单元1的内部。具体地，无源天线单元1包括无源天线罩11，移相装置12沿无源天线罩11长度方向延伸，收容于无源天线罩11内，并位于有源天线元件的外侧。该示例中的移相装置降低甚至消除移相装置12对有源天线元件发出电磁波的屏蔽、遮挡等不利影响的同时，利用了原有的有源天线罩空间，不会影响基站天线的整体体积。
68.移相装置12在无源天线罩11内布置也有多种形式，以下分别示意性地给出了三种布置形式，并对布置形式进行具体介绍。
69.第一种布置形式：无源天线单元1的频率选择元件14位于无源天线罩11内部，且造成对于无源天线元件的电磁波呈反射特性。无源天线罩11内还连接有安装架13，安装架13用于支承频率选择元件14，安装架13具有支承面，所述支承面的形状优选为平面，能够与频率选择元件之间形成面接触，相较于其他支承形式，接触面积更大，支承效果的稳定性更高。进一步地，无源天线罩内设有一对安装架13，一对安装架13分别布置在频率选择元件14横向两侧，并沿纵向延伸。如此，通过该对安装架13能够在频率选择元件14两侧对其进行支承，稳定性更高。
70.需要说明的是，安装架13的形状本技术并不做任何限定，如“t”形、“工”形等，只要能够形成对频率选择元件14的有效支承作用即可。作为一种优选，安装架13由一板材经多次折弯而成，具有方形的截面。如此，在保证对频率选择元件14进行支承时，结构强度较高。
71.参考说明书附图4和图9，移相装置12安装在无源天线单元1的频率选择元件14、无源天线罩11、以及安装架13形成的间隙空间内，并位于有源天线元件的外侧，受无源天线罩11的底壁112支承。
72.第二种布置形式：参阅说明书附图3和图8，此布置形式与第一种布置形式的区别在于，限定了安装架13的具体结构：安装架13由一板材经多次折弯而成，具有方形的截面，使得其内部形成有收容腔，移相装置收容于所述收容腔内，并受安装架13内底壁支承。
73.第三种布置形式：参阅说明书附图2，此布置形式与第二种布置形式的区别在于，移相装置主体与安装架13一体成型。具体地，移相装置主体包括腔底壁1211和腔顶壁1213，所述腔底壁1211和腔顶壁1213跨接在安装架13的两侧壁上，并与之围合形成用于收容移相电路123和介质板122的空腔，即：移相装置主体与安装架13共腔侧壁1212。
74.可以理解的是，移相装置12的实际布置并不限于上述图示的这几种。在一些实施方式中，可以将移相装置12设置在频率选择元件远离所述有源天线的一侧，或安装在安装架13顶部或底部，具体布置的其他方式不再一一列举。在实际生产中，移相装置12可根据实际需求设置，在此不作限制，均在本专利的保护范围之内。
75.本发明还提出了一种天线基站，采用了前文所述的一体化基站天线，天线基站的有益效果与一体化基站天线的有益效果相同，为节省篇幅，本技术不再赘述。
76.应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一体化基站天线，其特征在于，包括：第一天线单元，具有形成第一天线阵列的第一天线元件；第二天线单元，与所述第一天线单元之间相互叠设，其具有形成第二天线阵列的第二天线元件、以及与第二天线元件电性连接的移相装置，所述移相装置用于改变第二天线元件输入端的相对相位，且至少部分位于所述第一天线元件辐射范围的外侧设置。2.根据权利要求1所述的一体化基站天线，其特征在于：所述第二天线单元包括一对移相装置，所述一对移相装置沿所述第二天线单元的宽度方向布置，且分布在所述第二天线单元的宽度方向两侧。3.根据权利要求1所述的一体化基站天线，其特征在于：所述第二天线单元包括天线罩，所述天线罩内收容有所述第二天线元件、一对移相装置、频率选择元件、以及用于支承频率选择元件的安装架，所述一对移相装置位于所述第二天线单元内宽度方向的两侧设置。4.根据权利要求3所述的一体化基站天线，其特征在于：所述频率选择元件上靠近或远离第一天线单元的两侧面与天线罩内相靠近的内壁均呈一定距离设置；所述第二天线元件设置于所述频率选择元件远离第一天线单元的一侧，所述安装架设置于所述频率选择元件靠近第一天线单元的一侧；所述一对移相装置设置于所述频率选择元件靠近第一天线单元的一侧，且位于第二天线单元内宽度方向的两端侧设置。5.根据权利要求3所述的一体化基站天线，其特征在于：所述移相装置收容于所述频率选择元件、安装架以及天线罩形成的间隙空间中。6.根据权利要求3所述的一体化基站天线，其特征在于：所述安装架具有收容腔，所述移相装置收容于所述收容腔中。7.根据权利要求6所述的一体化基站天线，其特征在于：所述安装架为铝合金一体成型，所述移相装置受安装架的内底壁支撑。8.根据权利要求6所述的一体化基站天线，其特征在于：所述移相装置主体与安装架一体成型。9.根据权利要求8所述的一体化基站天线，其特征在于：所述移相装置主体包括腔底壁和腔顶壁，所述移相装置主体与安装架共腔侧壁。10.根据权利要求3所述的一体化基站天线，其特征在于：所述频率选择元件上靠近或远离第一天线单元的两侧面与天线罩内相靠近的内壁均呈一定距离设置；所述第二线元件阵列设置于所述频率选择元件远离第一天线单元的一侧，安装架设置于所述频率选择元件靠近第一天线单元的一侧；所述移相装置设置于频率选择元件远离所述第一天线单元的一侧。11.根据权利要求1所述的一体化基站天线，其特征在于：沿所述第二天线单元的长度方向至少布置一个第一天线单元。12.根据权利要求3所述的一体化基站天线，其特征在于：所述安装架的截面呈“t”形、“工”形或方形。
13.一种天线基站，其特征在于：采用了如权利要求1-12任意一项所述的一体化基站天线。

技术总结
本发明公开了一体化基站天线，包括：无源天线单元，具有形成无源天线阵列的第二天线元件；有源天线单元，安装在无源天线单元的背侧，具有形成有源天线阵列的第一天线元件；移相装置，用于改变第二天线元件输入端的相对相位，位于所述第一天线元件的外侧。发明所提供的一体化基站天线，通过将移相装置安装在第一天线元件的外侧，避开了第一天线元件的辐射，极大的降低甚至消除了移相装置对第一天线元件发出电磁波的屏蔽、遮挡、以及反射等不利影响，能够稳定有源天线单元的电性能，有助于提升基站天线的整理性能。天线的整理性能。天线的整理性能。


技术研发人员：王淞 蔡守红 郭以栋 董志峰
受保护的技术使用者：普罗斯通信技术（苏州）有限公司
技术研发日：2023.02.07
技术公布日：2023/7/20