技术领域

[0001] 本发明涉及移动通信基站技术领域， 特别是涉及滤波馈电网络及基站天线。

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滤波馈电 网络及基站天线， 该滤波馈电网 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， 本发明提供一种滤波馈电网络， 包括： 介质基板； 所述 介质基板一侧表面设置有微带线线路， 所述介质基板另一侧表面设置有金属地

； 所述微带线线路包括第一、 第二功分电路及第一、 第二滤波电路； 所述第一 滤波电路的输入端、 输出端分别对应与所述第一功分电路的输入端 、 输出端连 接， 所述第二滤波电路的输入端、 输出端分别对应与所述第二功分电路的输入 端、 输出端连接， 所述第一滤波电路的输入端及所述第二滤波电 路的输入端分 别与所述金属地导通； 所述第一功分电路的输出端为至少两个阵列天 线单元的 -4 5°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， 所述第一滤波电路包括第一低通滤波器和第一 带通滤波器， 所述第 二滤波电路包括第二低通滤波器和第二带通滤 波器； 所述第一带通滤波器的输 出端与所述第一低通滤波器的输入端连接， 所述第一带通滤波器的输入端与所 述第一功分电路的输入端连接， 所述第一低通滤波器的输出端与所述第一功分 电路的输出端连接； 所述第二带通滤波器的输出端与所述第二低通 滤波器的输 入端连接， 所述第二带通滤波器的输入端与所述第二功分 电路的输入端连接， 所述第二低通滤波器的输出端与所述第二功分 电路的输出端连接。

[0008] 进一步地， 所述第一低通滤波器以及所述第二低通滤波器 均为高低阻抗微带低 通滤波器。

[0009] 进一步地， 所述第一低通滤波器以及所述第二低通滤波器 均为七阶高低阻抗微 带低通滤波器。

[0010] 进一步地， 所述第一带通滤波器及所述第二带通滤波器均 由两个幵口六边形的 微带线嵌套且在幵口端连接构成。

[0011] 进一步地， 所述第一带通滤波器中幵口六边形的一幵口端 通过阻抗变换段与第 一功分电路的输入端连接、 另一幵口端通过另一阻抗变换段与所述第一低 通滤 波器的输入端连接； 所述第二带通滤波器中幵口六边形的一幵口端 通过阻抗变 换段与第二功分电路的输入端连接、 另一幵口端通过另一阻抗变换段与所述第 二低通滤波器的输入端连接。

[0012] 进一步地， 所述第一低通滤波器以及所述第二低通滤波器 的截止频率为 3.5GHz

[0013] 进一步地， 所述第一带通滤波器及所述第二带通滤波器的 通带中心频率均为 2.6 GHz。 [0014] 进一步地， 所述介质基板的介电常数范围分别为 2.2〜10.2； 所述介质基板的厚 度范围为 0.254mm〜1.016mm。

[0015] 进一步地， 所述第一滤波电路的输入端通过一金属化过孔 与所述金属地连接， 所述第二滤波电路的输入端通过另一金属化过 孔与所述金属地连接。

[0016] 进一步地， 所述第一功分电路和所述第二功分电路分别由 一个一分二功分器构 成； 或者， 所述第一功分电路和所述第二功分电路分别由 多个功分器级联构成

[0017] 为解决上述技术问题， 本发明还提供一种基站天线， 包括如上述任一项实施例 所述的滤波馈电网络。

[0018] 进一步地， 所述基站天线是采用 MIM0系统的基站天线。

发明的有益效果

有益效果

[0019] 本发明的滤波馈电网络具有如下有益效果：

[0020] 采用微带滤波器取代 RRU腔体滤波器， 且与微带功分器集成在一起， 实现有滤 波功能的滤波馈电网络， 简化了射频单元结构， 提高了系统集成度， 滤波馈电 网络集成度高、 重量轻、 体积小且适合大规模生产。

[0021] 另外， 微带低通滤波器取代腔体滤波器内的金属杆状 低通滤波器， 滤除带通滤 波器的高次谐波； 同吋采用微带低通滤波器和微带带通滤波器串 联并与微带功 分器集成在一起实现有滤波功能的滤波馈电网 络， 能够降低腔体滤波器的带外 抑制的要求， 并能够降低滤波器体积和重量。

对附图的简要说明

附图说明

[0022] 图 1是本发明滤波馈电网络一实施例的剖面结构� �意图。

[0023] 图 2是图 1所示滤波馈电网络中微带线线路一实施例的� �构示意图。

[0024] 图 3是图 2所示微带线线路中带通滤波器的结构示意图� �

[0025] 图 4是图 2所示微带线线路中低通滤波器的结构示意图� �

[0026] 图 5是图 3所示微带线线路中带通滤波器传输频率响应� �线图。

[0027] 图 6是图 4所示微带线线路中低通滤波器传输频率响应� �线图。 [0028] 图 7是图 2所示微带线线路中低通滤波器和带通滤波器� �输频率响应曲线图。

[0029] 图 8是图 1所示滤波馈电网络中微带线线路另一实施例� �结构示意图。

[0030] 图 9是本发明滤波馈电网络另一实施例的剖面结� �示意图。

[0031] 图 10是图 9所示滤波馈电网络中带状线路的结构示意图� �

本发明的实施方式

[0032] 下面结合附图和实施方式对本发明进行详细说 明。

[0033] 参阅图 1， 本发明提供一种滤波馈电网络， 该滤波馈电网络包括： 第一介质基 板 1 ; 第一介质基板 1一侧表面设置有微带线线路 2， 第一介质基板 1另一侧表面 设置有金属地 3。

[0034] 该微带线线路 2包括结构相同的第一功分电路 21、 第二功分电路 2Γ， 以及包括 结构相同的第一滤波电路 220、 第二滤波电路 220'。 该第一滤波电路 220的输入端 与第一功分电路 21的输入端 211连接、 输出端与第一功分电路 21的输出端 212连 接； 该第二滤波电路 220'的输入端与第二功分电路 21 '的输入端 21 Γ连接、 输出 端与第二功分电路 21 '的输出端 212'连接。 第一滤波电路 220的输入端及第二滤波 电路 220'的输入端分别与金属地 3导通， 优选地， 该第一滤波电路 220的输入端通 过第一金属化过孔 4与金属地 3连接， 第二滤波电路 220'的输入端通过第二金属化 过孔 4'与金属地 3连接。

[0035] 在一应用实施例中， 请参阅图 2， 该第一滤波电路 220包括串联设置的第一低通 滤波器 22和第一带通滤波器 23， 该第二滤波电路 220'包括串联设置的第二低通滤 波器 22'和第二带通滤波器 23'。 该第一低通滤波器 22与第二低通滤波器 22'结构 相同， 该第一带通滤波器 23与第二带通滤波器 23'结构也相同。

[0036] 具体而言， 第一带通滤波器 23的输出端 232与第一低通滤波器 22的输入端 221可 以通过微带线连接， 第一带通滤波器 23的输入端 231与第一功分电路 21的输入端 211可以通过微带线连接， 第一低通滤波器 22的输出端 222与第一功分电路 21的 输出端 212可以通过微带线连接； 第二带通滤波器 23'的输出端 232'与第二低通滤 波器 22'的输入端 221 '可以通过微带线连接， 第二带通滤波器 23 '的输入端 231 '与 第二功分电路 2 Γ的输入端 21 Γ可以通过微带线连接， 第二低通滤波器 22'的输出 端 222'与第二功分电路 21 '的输出端 212'可以通过微带线连接。

[0037] 如图 3所示， 由于第一带通滤波器 23与第二带通滤波器 23'结构相同， 故以第一 带通滤波器 23为例对其结构进行说明。 该第一带通滤波器 23由两个幵口六边形 的微带线 233、 234嵌套且在幵口端连接构成。

[0038] 继续参阅图 3， 第一带通滤波器 23中幵口六边形的一幵口端通过阻抗变换段 235 1与第一功分电路 21的输入端 211连接、 另一幵口端通过另一阻抗变换段 2351 '与 第一低通滤波器 22的输入端 221连接； 第二带通滤波器 23'中幵口六边形的一幵口 端通过阻抗变换段 （未标示） 与第二功分电路 21 '的输入端 211'连接、 另一幵口 端通过另一阻抗变换段 （未标示） 与第二低通滤波器 22'的输入端 22Γ连接。 其 中， 第一带通滤波器 23及第二带通滤波器 23'的通带中心频率均为 2.6GHz。

[0039] 请参阅图 4， 第一低通滤波器 22以及第二低通滤波器 22'均为高低阻抗微带低通 滤波器。 第一低通滤波器 22以及第二低通滤波器 22'均为七阶高低阻抗微带低通 滤波器。 由于第一低通滤波器 22与第二地低通滤波器结构相同， 故以第一低通 滤波器 22为例对其具体结构进行说明， 如图 4所示， 其采用 4个低阻抗线 223和 3 个高阻抗线 224串联且交错排列而构成。 其中， 第一低通滤波器 22以及第二低通 滤波器 22'的截止频率优选为 3.5GHz。

[0040] 请参阅图 5， 为前述带通滤波器传输频率响应曲线， 通带频率为 2.575GHz〜2.6 35GHz; 参阅图 6， 为前述低通滤波器传输频率响应曲线， 截至频率 3.5GHz; 参 阅图 7， 低通和带通滤波器传输频率响应曲线， 4.0GHz〜10GHz内的高频谐波被 抑制。

[0041] 本发明的滤波馈电网络具有如下有益效果：

[0042] 采用微带滤波器取代 RRU腔体滤波器， 且与微带功分器集成在一起， 实现有滤 波功能的滤波馈电网络， 简化了射频单元结构， 提高了系统集成度， 滤波馈电 网络集成度高、 重量轻、 体积小且适合大规模生产。

[0043] 并且， 微带低通滤波器取代传统的腔体滤波器内的金 属杆状低通滤波器， 滤除 带通滤波器的高次谐波； 同吋采用微带低通滤波器和微带带通滤波器串 联并与 微带功分器集成在一起实现有滤波功能的滤波 馈电网络， 降能够低腔体滤波器 的带外抑制的要求， 并能够降低滤波器体积和重量。 [0044] 在一实施例中， 简易示意如图 8所示， 第一滤波电路 220可以仅由一个带通滤波 器构成， 而第二滤波电路 220'也可以仅由一个带通滤波器构成， 该两个带通滤波 器结构相同。 第一滤波电路 220中的带通滤波器的输入端 2201与第一功分电路 21 的输入端 211通过微带线连接、 输出端 2202与第一功分电路 21的输出端 212通过 微带线连接， 第二滤波电路 220'中的带通滤波器的输入端 220Γ与第二功分电路 2 Γ的输入端 211 '通过微带线连接、 输出端 2202'与第二功分电路 21 '的输出端 212' 通过微带线连接。 并且， 第一滤波电路 220及第二滤波电路 220'中的带通滤波器 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 ， 可允许 2.54GHz和 5.40GHz的波通过。

[0045] 在另一应用实施例中， 请参阅图 9， 本发明的滤波馈电网络还包括第二介质基 板 5和第三介质基板 8。 其中， 第二介质基板 5及第三介质基板 8依次层叠设置于 第一介质基板 1设有金属地 3的一侧。 进一步地， 第二介质基板 5与第三介质基板 8之间设置有带状线线路 7。

[0046] 具体的， 第一介质基板 1上金属地 3的设置用于保证微带线线路 2和带状线线路 7 的构成。 当然， 可以在第二介质基板 5邻近第一介质基板 1的表面也设置一金属 地 6， 第一介质基板 1上的金属地 3与第二介质基板 5上的金属地 6通过固化片 （图 未示） 连接， 分别在第一介质基板 1与第二介质基板 5上设置金属地 3、 6相较于 仅在第一介质基板 1上设置金属地 3而言， 更有助于提高该滤波馈电网络的电气 性能。

[0047] 如图 10所示， 该带状线线路 7包括结构相同的第一定向耦合器 71及第二定向耦 合器 71'， 第一定向耦合器 71的输出端 711与第一功分电路 21的输入端 211通过第 一金属化过孔 4导通， 第二定向耦合器 71 '的输出端 711 '与第二功分电路 21 '的输 入端 21 Γ通过第二金属化过孔 4'导通。

[0048] 优选地， 第一定向耦合器 71及第二定向耦合器 7Γ均为平行耦合线定向耦合器

[0049] 进一步地， 第一定向耦合器 71的输入端 713、 第二定向耦合器 71 '的输入端 713 分别连接 SMP (sub-miniature push-on, 超小型推入式） 射频连接器； 如后述的 多个馈电线路中， 各馈电线路中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'通过一功合器 72或多个级联的功合器连接形成一个总 输出端 721， 一个功合器 72或多个级联的功合器形成的总输出端 721也分别连接 至 SMP射频连接器， 其中， 利用该总输出端 721可以方便进行校准或监测作用。

[0050] 第三介质基板 8远离第二介质基板 5的表面设置有金属地 9， 该金属地 9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。

[0051] 上述各实施例中， 第一介质基板 1、 第二介质基板 5以及第三介质基板 8的介电 常数范围分别为 2.2〜10.2； 该第一介质基板 1的厚度范围 0.254mm〜1.016mm， 而第一介质基板 1、 第二介质基板 5以及第三介质基板 8的总厚度范围为 0.76mm〜 2.70mm。 举例而言， 第一介质基板 1、 第二介质基板 5以及第三介质基板 8的板材 均可以选用 Rogers R04730JXR。 优选地， 第一介质基板 1、 第二介质基板 5以及 第三介质基板 8各自的介电常数可以为 3.00， 第一介质基板 1、 第二介质基板 5以 及第三介质基板 8各自的厚度为 0.78mm。 另外， 该第一金属化过孔 4及第二金属 化过孔 4'的孔径可以设置为 1.0mm。

[0052] 实际使用吋， 微带线线路 2和带状线线路 7都设置为 N (N>1) 个， 一微带线线 路 2与一带状线线路 7导通构成一馈电线路。 文中图 1及图 9所示仅为举例说明： 该微带线线路 2和带状线线路 7分别仅设置成一个所构成的一个基本的馈电� �路

[0053] 在结合基站天线如 MIM0天线使用吋， 第一功分电路 21的输出端 212和第二功 分电路 21 '的输出端 212'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 21的输出端 212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 21 '的输出端 212'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 21及该第二功分电路 21 '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。

[0054] 进一步举例说明， 该第一功分电路 21和第二功分电路 2Γ要为两个阵列天线单 元进行 ±45°极化馈电吋， 该第一功分电路 21和第二功分电路 21 '均优选为一分二 功分器； 而当该第一功分电路 21和第二功分电路 21 '要为三个阵列天线单元进行土 45°极化馈电吋， 该第一功分电路 21和第二功分电路 21 '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 21和第二功分电路 21 '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 21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 21 '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， 可以依此类推， 只要能够形成相应多个输出 端即可。

[0055] 其中， 同一馈电线路中的第一功分电路 21和第二功分电路 21 '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。

[0056] 另外， 本发明还提供一种基站天线， 包括如上述任一项实施例所述的滤波馈电 网络。

[0057] 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。