一种用于5G无线通讯设备的AAU前端结构的制作方法

本发明涉及一种通讯设备领域，尤其是涉及一种用于5g无线通讯设备的aau前端结构。

背景技术：

为满足5g网络需求，运营商及主设备厂商提出多种无线网络架构。按照协议功能划分方式，3gpp标准化组织提出了面向5g的无线接入网功能重构方案，引入cu-du架构。在此架构下，5g的bbu基带拆分成cu和du两个逻辑网元，而射频单元以及部分物理层底层功能与天线构成aau。

相对于4g的无线接入网（ran）基带处理单元(bbu)，射频拉远单元（rru）两级结构，支持5g新口的gnb可采用集中单元（cu），分布单元（du）及有源天线单元（aau）三级结构。原bbu非实时功能将分割出来，重新定义为(cu),负责处理非实时协议及服务，主要包含分组数据汇聚协议（pdcp）和无线资源控制(rrc),bbu部分的物理层处理功能和原rru合并为aau,主要包含底层物理层（phy-l）和射频(rf);bbu剩余的功能重新定义为(du),负责物理层协议及实时服务,包含无线链路控制（rlc）,介质访问控制（mac）和高层物理层（phy-h）等。

随着5g规模商用，将呈现宏站和室分基站分场景部署的局面，具体部署方式分为分布式无线接入网（dran）和集中式无线接入网（cran）。5g接入网云化将推动cu,du,和aau分离的大规模cran部署。

aau可称作有源天线单元，将射频单元及部分物理层底层功能集成到天线背部中去，形成有源天线单元aau。采用此结构，可有效的整合运营商的天面资源，简化了天面配合要求，将射频单元与天线合为一体，减小馈线损耗，增强覆盖效果，更加适合多频段多制式组网的需求，同时，整个天面变得简洁，可靠，稳定，带来的好处有：部署方便，节省空间，降低选址和物业协调难度，同时集束线缆接头设计，获得更高的容量增益。

现有的天线结构如附图8附图9和附图10所示，

a:天线与滤波器联接需要数量庞大的连接器。相对于4g网络，5g采用更宽的无线频谱，更大规模的多入多出（mimo），天线数量也从双天线，4天线，8天线增加到64/128/256个。相应的连接器使用数量也呈几何级增长。当mimo天线系统存在几十，甚至上百个互联接口时，连接器成本将大幅增加。同时，也增加了盲插的可靠性风险，增加增益损耗。

b:由于目前天线系统连接器普遍采用sap三段式结构，即：天线端与滤波端分别安装嵌入式连接器，装配时，再插入smp-kk连接器分别与天线及滤波器相连。这种三段式的组装方式不仅生产效率不高，操作员工容易漏装，更关键的是浪费了大量高度空间尺寸，与无线通讯设备小型化，轻量化的理念不符，增加施工难度。

c:传统的压铸辐射单元（振子）高度较高，质量较重，不利于平面化设计。由于压铸成型工艺的先天性原因，辐射单元（振子）尺寸一致性较差，且后加工序较多。

d:5g无线通讯设备越来越向大容量，大功率，高集成方向发展，单位体积的热耗散也越来越大，而体积却越来越小。由于aau前端由天线罩完全密封，不参加整个设备的散热，通过测试可知，部分区域温度可达150℃，通常情况下，当温度超过一定值时，电子器件的失效率随着温度增加按指数增加。热量传递通过三种方式传播，即热传导，热对流，热辐射。

技术实现要素：

本发明的目的是为解决现有的auu前端结构的散热效果差，连接器数量使用过多，损耗过大的问题，提供一种用于5g无线通讯设备的aau前端结构。

本发明为解决上述技术问题的不足，所采用的技术方案是：

一种用于5g无线通讯设备的aau前端结构，包括天线罩、振子单元、功分板和反射板，振子单元以阵列形式分布在功分板上，功分板安装在反射板上，天线罩罩设在反射板上并与反射板形成用于保护振子单元和功分板的密闭空间，所述的天线罩上开设有若干空气对流孔，空气对流孔上罩设有防水透气膜，反射板远离天线罩的一侧上安装有耦合板和底层物理层，底层物理层和反射板之间夹设有导热硅胶，底层物理层工作所散发的热量依次通过反射板和功分板热传导进入天线罩内，再通过天线罩的空气对流孔与天线罩外空气进行热交换实将热量散发出去，耦合板和底层物理层之间通过线缆通讯连接，耦合板上设置有若干腔体滤波器，每个腔体滤波器的内腔中引出至少两根芯线，芯线伸出腔体滤波器内腔的一端依次贯穿耦合板、反射板和功分板，芯线焊接在耦合板上且反射板和功分板上开设有供芯线通过的通孔，芯线悬空设置在反射板和功分板上的通孔内，反射板上还开设有铜柱安装孔，铜柱安装孔内悬空设置有铜柱，铜柱的其中一端向功分板延伸贯穿功分板并焊接在功分板上，铜柱的另一端向耦合板延伸贯穿耦合板并焊接在耦合板上，通过铜柱将功分板和耦合板连接在一起，腔体滤波器通过芯线与天线功分连接，耦合器外壁上还固定有若干接地引脚，接地引脚贯穿耦合板后接地。

所述的接地引脚与腔体滤波器的腔体为一体压铸成型。

所述的振子单元采用低剖面微带贴片振子。

所述的底层物理层设置有两块且对称的分布在耦合板两侧。

所述的芯线采用过盈配合的方式插设在腔体滤波器内腔中。

本发明的有益效果是：本发明采用小型化腔体滤波器，将连接器与滤波器腔体设计成一体成型，然后连接器芯线穿过耦合板、反射板和功分板，直接焊接在天线耦合板上，通过铜柱将功分板和耦合板连接在一起,此结构可有效果降低aau高度方向尺寸，大大提高天线与滤波器连接的可靠性，还可大幅降低连接器成本，提高整机厂商的装配效率。采用低剖面微带贴片振子，可显著降低aau高度方向尺寸。振子结构简单，采用塑料lds+钣金冲裁铝片，天线一致性较好，质量更小。缩小耦合板尺寸，将底层物理层（pa,低噪放，双功器，模数转换，数模转换）或部分功能前移至反射板背部。天线罩开空气对流窗，利用金属反射板参与aau散热。

附图说明

图1为本发明的装配后的整体示意图。

图2为本发明的爆炸示意图。

图3为本发明中图1的仰视图。

图4为本发明中芯线的安装示意图。

图5为本发明中腔体滤波器的结构示意图。

图6为本发明中低剖面微带贴片振子的结构示意图。

图7为本发明中低剖面微带贴片振子的主视图。

图8为传统结构示意图。

图9为传统方案的爆炸示意图。

图10为传统方案中连接器的装配示意图。

图示标记：1、天线罩，2、防水透气膜，3、振子单元，4、功分板，5、反射板，6、耦合板，7、底层物理层，8、导热硅胶，9、腔体滤波器，901、芯线，902、焊缝，10、铜柱，11、传统天线罩，12、传统振子单元组，1201、传统振子单元，13、smp-kk连接器，14、传统滤波器，15、smp嵌入式连接器，16、rf部分，17、传统底层物理层，18、传统耦合板，19、传统反射板，20、传统功分板。

具体实施方式

图中所示，具体实施方式如下：

一种用于5g无线通讯设备的aau前端结构，包括天线罩1、振子单元3、功分板4和反射板5，振子单元3以阵列形式分布在功分板上，振子单元3采用低剖面微带贴片振子，功分板4安装在反射板5上，天线罩1罩设在反射板5上并与反射板5形成用于保护振子单元3和功分板4的密闭空间，所述的天线罩1上开设有若干空气对流孔，空气对流孔上罩设有防水透气膜2，反射板5远离天线罩1的一侧上安装有耦合板6和底层物理层7，底层物理层7设置有两块且对称的分布在耦合板6两侧，底层物理层7（包含pa,低噪放，双功器，模数转换，数模转换等功能模块）和反射板之间夹设有导热硅胶8，底层物理层7工作所散发的热量依次通过反射板和功分板热传导进入天线罩1内，再通过天线罩的空气对流孔与天线罩外空气进行热交换实将热量散发出去，耦合板和底层物理层之间通过线缆通讯连接，耦合板上设置有若干腔体滤波器9，每个腔体滤波器9的内腔中引出至少两根芯线901，芯线采用过盈配合的方式插设在腔体滤波器内腔中，芯线伸出腔体滤波器内腔的一端依次贯穿耦合板、反射板和功分板，芯线焊接在耦合板上且反射板和功分板上开设有供芯线通过的通孔，芯线和耦合板之间通过焊缝902固定连接在一起，芯线悬空设置在反射板和功分板上的通孔内，反射板上还开设有铜柱安装孔，铜柱安装孔内悬空设置有铜柱10，铜柱的其中一端向功分板延伸贯穿功分板并焊接在功分板上，铜柱的另一端向耦合板延伸贯穿耦合板并焊接在耦合板上，通过铜柱将功分板和耦合板连接在一起，腔体滤波器通过芯线与天线功分连接，耦合器外壁上还固定有若干接地引脚，接地引脚贯穿耦合板后接地，接地引脚与腔体滤波器的腔体为一体压铸成型。

天线的反射板，功分板，分别开许多小圆孔，天线罩两侧开空气对流孔（通过防水透气膜达到三防效果），aau底层物理层工作所散发的热量通过反射板，功分板热传导，再通过天线罩的空气对流孔散发出去。

由图4可知，腔体滤波器芯线从滤波器内腔内直接引出，然后焊接在天线耦合板上。通过铜柱将功分板和耦合板连接在一起,滤波器与天线功分连接时不需再通过连接器转接，接地引脚直接由腔体一体压铸成型，采用此结构，可节省大量连接器，同时也降低了接头盲插的可靠性风险，减少整机增益损耗。

由图5可知，由低剖面微带贴片振子取代常规压铸振子。在不减少天线增益的情况下微带贴片振子高度尺寸可降低约10mm,加上取消连接器可降低高度约8.3mm,采用本专利所述方案，aau整机高度可降低约18.3mm。

本发明所列举的技术方案和实施方式并非是限制，与本发明所列举的技术方案和实施方式等同或者效果相同方案都在本发明所保护的范围内。