技术领域

[0001] 本发明涉及移动通信基站技术领域， 特别是涉及馈电网络。

背景技术

[0002] 分布式基站天线是无源天线， 采用电缆将远端射频单元 （Remote Radio Unit, 简称 RRU) 与天线连接， 其中 RRU包含双工器、 发射 /接收滤波器、 低噪声放大 器、 功率放大器、 多模多频 RF模块、 数字中频等无源模块和有源模块。

[0003] 4.5G、 5G移动基站的发展趋势是采用大规模 MIMO的有源天线， 有源天线将整 个 RRU和天线有机的结合起来， 即射频单元大量使用分布式的射频芯片集成在 天线内部。 性能上， 传统基站是固定下倾角度， 而有源天线基站可以实现灵活 的 3D MIMO波束赋形， 实现不同用户不同的下倾角以及精细的网络优 化， 提高 系统容量和增大覆盖范围。 结构上， 分布式基站的 RRU体积较大， 重量重， 贴 在天线背部安装； 而大规模 MIMO有源天线集成度高， 尺寸小， 容易安装和维护

[0004] RRU中无源模块之一的发射 /接收滤波器的功能是避免相邻信道间的干扰� � 提 高通信容量和信道信噪比。 目前， RRU所用滤波器主要有同轴线滤波器、 空气 腔体滤波器， 该类型滤波器尺寸较大， 重量较重， 难以与天线实现一体化设计 技术问题

[0005] 本发明为解决上述技术问题提供一种馈电网络 ， 该馈电网络集成度高、 重量轻 、 体积小且适合大规模生产。

问题的解决方案

技术解决方案

[0006] 为解决上述技术问题， 本发明提供一种馈电网络， 包括： 层叠设置的至少第一 层介质基板、 第二层介质基板以及第三层介质基板； 所述第一层介质基板和第 二层介质基板之间设置有带状线线路， 所述第三层介质基板远离第二层介质基 板的表面设置有微带线线路， 所述第二层介质基板和第三层介质基板之间设 置 有金属地； 所述带状线线路和微带线线路均设置为 N个， 一所述带状线线路和一 微带线线路导通构成一馈电线路， 其中， N≥l ; 所述馈电线路中， 所述微带线线 路包括第一、 第二功分电路及第一、 第二滤波器， 所述带状线线路包括第一、 第二定向耦合器； 所述第一定向耦合器的输出端与第一功分电路 的输入端导通 ， 所述第二定向耦合器的输出端与第二功分电路 的输入端导通； 所述第一滤波 器连接于第一功分电路的输入端和输出端之间 ， 所述第二滤波器连接于第二功 分电路的输入端和输出端之间； 所述第一功分电路的输出端为至少两个阵列天 线单元的 -45°极化馈电， 所述第二功分电路的输出端为至少两个阵列天 线单元的 +45°极化馈电。

[0007] 进一步地， 所述第一滤波器及第二滤波器均是带通滤波器 。

[0008] 进一步地， 所述第一定向耦合器及第二定向耦合器均为平 行耦合线定向耦合器

[0009] 进一步地， 所述第一定向耦合器的输入端、 第二定向耦合器的输入端分别连接 SMP射频连接器。

[0010] 进一步地， 同一所述馈电线路中第一功分电路和第二功分 电路为完全相同的两 个以上阵列天线单元进行 ±45°极化馈电。

[0011] 进一步地， 各所述馈电线路中， 全部的所述第一定向耦合器的耦合端和第二定 向耦合器的耦合端通过一功合器或级联的多个 功合器连接形成一个总输出端。

[0012] 进一步地， 一个或多个级联的所述功合器形成的总输出端 分别连接 SMP射频连 接器。

[0013] 进一步地， 所述第一定向耦合器的输出端与第一功分电路 的输入端通过一金属 化过孔导通； 所述第二定向耦合器的输出端与第二功分电路 的输入端通过另一 金属化过孔导通。

[0014] 进一步地， 所述第一层介质基板远离第二层介质基板的表 面设置有金属地。

[0015] 进一步地， 各所述介质基板的介电常数范围分别为 2.2〜10.2； 全部所述介质基 板的总厚度范围为 0.76mm〜2.70mm。

[0016] 进一步地， 所述馈电网络是一种用于 MIMO天线的馈电网络。 [0017] 进- 步地

[0018] 进- 步地

[0019] 进- 步地

[0020] 进- 步地 发明的有益效果

有益效果

[0021] 本发明的馈电网络具有如下有益效果：

[0022] 采用多层介质基板分层布局线路的结构， 带状线定向耦合器、 微带线功分器和 滤波器分层布局， 减小了线路之间的串扰， 降低了馈电网络的噪声；

[0023] 并且， 利用第一层介质基板上表面的金属地取代传统 MIMO天线的金属反射板

， 减轻了重量， 同吋保证馈电网络不会对天线产生影响；

[0024] 另外， 采用微带带通滤波器取代 RRU腔体滤波器， 且与微带功分器集成在一起

， 实现有滤波功能的馈电网络， 简化了射频单元结构， 提高了系统集成度， 馈 电网络集成度高、 重量轻、 体积小且适合大规模生产。

对附图的简要说明

附图说明

[0025] 图 1是本发明的剖面结构示意图。

[0026] 图 2是本发明的微带线线路结构示意图。

[0027] 图 3是本发明的带状线线路结构示意图。

[0028] 图 4是本发明的馈电网络定向耦合器输入端与功� �器输出端的频率响应曲线。

本发明的实施方式

[0029] 下面结合附图和实施方式对本发明进行详细说 明。

[0030] 参阅图 1至图 3， 本发明馈电网络， 包括至少三层层叠设置的介质基板， 分别为 第一层介质基板 1、 第二层介质基板 2以及第三层介质基板 3。

[0031] 该第一层介质基板 1和第二层介质基板 2之间设置有带状线线路 7， 该第三层介 质基板 3远离第二层介质基板 2的表面设置有微带线线路 8， 该第二层介质基板 2 和第三层介质基板 3上设置有连接带状线线路 7和微带线线路 8的金属化过孔 9、 9'

[0032] 为保证带状线线路 7和微带线线路 8能够构成， 第二层介质基板 2和第三层介质 基板 3之间设置有金属地。 其中， 第二层介质基板 2和第三层介质基板 3可以共用 一金属地。 优选地， 可以在第二层介质基板 2与第三层介质基板 3相对的两个表 面上分别设置一金属地 5、 6， 该第二层介质基板 2的金属地 5与第三层介质基板 3 的金属地 6之间通过固化片 （图未示） 连接， 分别设置两个金属地 5、 6相较于共 用一个金属地而言， 更有助于提高该馈电网络的电气性能。

[0033] 在一应用实施方式中， 带状线线路 7和微带线线路 8均设置为 N个， 其中， N≥l 。 如图 1所示， 该带状线线路 7和微带线线路 8分别仅设置成一个， 该带状线线路 7和微带线线路 8通过金属化过孔 9、 9'的连接构成一个基本的馈电线路。

[0034] 以一个基本的馈电线路为例进行说明， 微带线线路 8包括两个功分器及两个滤 波器， 带状线线路 7包括两个定向耦合器。 为便于描述， 功分器分为结构相同的 第一功分电路 81和第二功分电路 8Γ， 滤波器分为结构相同的第一滤波器 82和第 二滤波器 82'， 定向耦合器亦分为结构相同的第一定向耦合器 71和第二定向耦合 器 71，。

[0035] 具体而言：

[0036] 第一定向耦合器 71的输出端 711通过第一金属化过孔 9与第一功分电路 81的输入 端 811连接并导通， 第二定向耦合器 71 '的输出端 71 Γ通过第二金属化过孔 9'与第 二功分电路 81 '的输入端 81 Γ连接并导通。

[0037] 第一定向耦合器 71的输入端 713和第二定向耦合器 71 '的输入端 713'分别连接一 个 SMP (sub-miniature push-on, 超小型推入式） 射频连接器。

[0038] 第一功分电路 81的输入端 811和输出端 812之间连接有第一滤波器 82， 第二功分 电路 81 '的输入端 811 '和输出端 812'之间连接有第二滤波器 82'。 其中， 第一功分 电路 81的输入端 811与第一滤波器 82的输入端 821之间通过微带线连接， 第一滤 波器 82的输出端 822与第一功分电路 81的输出端 812之间通过微带线连接； 第二 功分电路 81 '的输入端 81 Γ与第二滤波器 82'的输入端 821 '之间通过微带线连接， 第二滤波器 82'的输出端 822'与第二功分电路 81 '的输出端 812'之间通过微带线连 接。

[0039] 上述实施方式中， 该第一滤波器 82和第二滤波器 82'均是带通滤波器。 第一滤 波器 82和第二滤波器 82'可以允许至少一个频率的波通过， 本发明中可允许两个 频率的波通过， 优选地， 其允许 2.54GHz和 5.40GHz的波通过。

[0040] 上述描述为一馈电线路的基本电路连接结构， 将其结合 MIMO天线使用吋， 第 一功分电路 81的输出端 812和第二功分电路 81 '的输出端 812'可以为至少一个阵列 天线单元进行 ±45°极化馈电。 具体的， 第一功分电路 81的输出端 812至少可以为 两个阵列天线单元进行 -45°极化馈电， 第二功分电路 81 '的输出端 812'至少可以为 两个阵列天线单元进行 +45°极化馈电。 其中， 该第一功分电路 81及该第二功分 电路 81 '分别可以由一个功分器构成， 或者分别可以由多个功分器级联而构成。

[0041] 举例而言， 该第一功分电路 81和第二功分电路 81 '要为两个阵列天线单元进行土 45°极化馈电吋， 该第一功分电路 81和第二功分电路 81 '均优选为一分二功分器； 而当该第一功分电路 81和第二功分电路 8Γ要为三个阵列天线单元进行 ±45°极化 馈电吋， 该第一功分电路 81和第二功分电路 8Γ分别可以是一分三功分器； 或者 ， 可以通过在一个一分二功分器的两个输出端分 别级联一个一分二功分器， 即 最终只要第一功分电路 81和第二功分电路 81 '分别形成有四个输出端， 该结构可 以为四个以内 （包括四个） 阵列天线单元进行 ±45°进行极化馈电， 如为 M (M<4 ) 个阵列天线单元进行 ±45°进行极化馈电吋， 在第一功分电路 81中任意选择 M个 输出端为 M个阵列天线单元进行 -45°极化馈电， 并在第二功分电路 81 '中任意选择 M个输出端为 M个阵列天线单元进行 +45°极化馈电即可。 当需要为更多阵列天线 单元进行 ±45°极化馈电， 可以以此类推， 只要能够形成相应多个输出端即可。

[0042] 其中， 同一馈电线路中的第一功分电路 81和第二功分电路 81 '可以为完全不同 或部分相同的两个以上阵列天线单元进行 ±45°极化馈电， 优选为， 可以为完全 相同的两个以上阵列天线单元进行 ±45°极化馈电， 以便于布线和控制。

[0043] 上述实施方式中， 第一定向耦合器 71和第二定向耦合器 71 '优选为平行耦合线 定向耦合器。 在一较佳实施方式中， 各馈电线路中的全部的第一定向耦合器 71 的耦合端 712和第二定向耦合器 71 '的耦合端 712'可以通过一个功合器 72连接并形 成一个总输出端 721， 或者， 也可以通过多个级联的功合器连接并形成该总 输出 端 721， 利用该总输出端 721可以方便进行校准或监测作用。 优选地， 该总输出 端 721也可以与 SMP射频连接器连接。

[0044] 在一优选实施方式中， 第一层介质基板 1远离第二层介质基板 2的表面上也设置 有金属地 4， 该金属地 4的设置能够代替传统天线中的反射板， 减少了天线零部 件的数量， 并极大减少了天线的体积和重量。

[0045] 上述实施方式中， 各层介质基板的总厚度范围为 0.76mm〜2.70mm， 各层介质 基板的介电常数范围分别为 2.2〜10.2。 举例而言， 各层介质基板的板材可以选 用 Rogers R04350B。 优选地， 各层介质基板的介电常数可以为 3.48， 三层介质基 板的总厚度为 2.661mm。 另外， 金属化过孔 9、 9'的孔径可以设置为 1.0mm。 当然 ， 还可以通过调整介质基板的总层数来调整各介 质基板的总介电常数和厚度。

[0046] 请参阅图 4， 为前述平行耦合线定向耦合器输入端与一分二 功分器的输出端的 频率响应曲线。 馈电网络在 lGHz〜6.5GHz的频带内只在中心频率 2.54GHz和 5.40 GHz处有两个窄通带， 半功率带宽分别为 7%和 6%， 且出现 -30dB的带外抑制。

[0047] 本发明的馈电网络是一种用于 MIMO天线的馈电网络， 尤其是一种用于大规模 MIMO天线的馈电网络。

[0048] 本发明的馈电网络具有如下有益效果：

[0049] 采用多层介质基板分层布局线路的结构， 带状线定向耦合器、 微带线功分器和 滤波器分层布局， 减小了线路之间的串扰， 降低了馈电网络的噪声；

[0050] 并且， 利用第一层介质基板 1上表面的金属地 4取代传统 MIMO天线的金属反射 板， 减轻了重量， 同吋保证馈电网络不会对天线产生影响；

[0051] 另外， 采用微带带通滤波器取代 RRU腔体滤波器， 且与微带功分器集成在一起 ， 实现有滤波功能的馈电网络， 简化了射频单元结构， 提高了系统集成度， 馈 电网络集成度高、 重量轻、 体积小且适合大规模生产。

[0052] 以上仅为本发明的实施方式， 并非因此限制本发明的专利范围， 凡是利用本发 明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流 程变换， 或直接或间接运用在其 他相关的技术领域， 均同理包括在本发明的专利保护范围内。