一种滤波天线及基站设备的制作方法

本发明实施例涉及但不限于无线通信技术领域，具体而言，涉及但不限于一种滤波天线。

背景技术：

无线通信技术的快速发展，4g(the4^thgenerationmobilecommunicationtechnology)到5g(the5^thgenerationmobilecommunicationtechnology)的演进中，大规模阵列天线得到广泛的应用。传统的大规模阵列天线，采用一种复杂的架构形式，天线集成校准网络通过射频连接器与滤波器输出端口连接，滤波器输入端口通过射频连接器与基站设备收发电路模块连接。常规方案采用天线阵子+pcb馈电网络+金属反射板+校准网络+滤波器+射频连接器等部件组装而成，部件多且装配复杂。多层pcb加工困难成本高昂，滤波器输入输出均需要射频连接器(如32通道大规模阵列天线，需要至少2×32+1个射频连接器)。

随着站点资源越发紧张，5g规模阵列天线与基站设备融合成aau(activeantennaunit)形式，对天线的小型化和轻量化提出更高的要求。

技术实现要素：

本发明实施例提供的一种滤波天线，主要解决的技术问题是5g大规模阵列天线部件多、装配复杂。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种滤波天线，包括天线阵子组件(13)和滤波器(11),所述天线阵子组件(13)包括天线阵子(131)以及与该天线阵子(131)连接的功分电路(132)，所述滤波器(11)的输入端通过射频连接器与信号收发电路连接，所述滤波器(11)的输出端与所述功分电路(132)连接，所述信号收发电路内设置有信号校准电路，用于对信号进行校准。

本发明实施例还提供一种基站设备，包括信号收发电路和如上所述滤波天线，所述信号收发电路与所述滤波天线连接。

本发明的有益效果是：

根据本发明实施例提供的滤波天线以及基站设备，通过将天线阵子组件和滤波器模块化设计，同时将信号校准电路设置于信号收发电路内，使得滤波天线不包含信号校准电路，使得滤波天线装配最简化、成本最低，同时达到天线小型化和轻量化的目的。

本发明其他特征和相应的有益效果在说明书的后面部分进行阐述说明，且应当理解，至少部分有益效果从本发明说明书中的记载变的显而易见

附图说明

图1为本发明滤波天线原理图；

图2为本发明实施例一的滤波天线结构示意图；

图3为本发明实施例一的滤波天线水平排列示意图；

图4为本发明实施例二的16通道滤波天线示意图；

图5为本发明实施例二的16通道滤波天线的天线阵子组件示意图；

图6为本发明实施例二的16通道滤波天线的滤波器组件示意图；

图7为本发明实施例二的32通道滤波天线示意图；

图8为本发明实施例二的64通道滤波天线示意图；

图9为本发明实施例三的一体化滤波天线结构示意图；

图10为本发明实施例四的16通道一体化滤波天线示意图；

图11为本发明实施例四的32通道一体化滤波天线示意图；

图12为本发明实施例四的64通道一体化滤波天线示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面通过具体实施方式结合附图对本发明实施例作进一步详细说明。应当理解，附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所述的实施例。本文所附实施例目的使本发明所公开的内容便于更透彻的理解。基于本发明，本领域内技术人员在没有创造性劳动下所获得的其它相关实例，都属于本专利的保护范围。

实施例一：

为了解决5g大规模阵列天线部件多、装配复杂的问题，达到大规模阵列天线的小型化和轻量化的目的，本发明提出了一种滤波天线。

请参见图1，图1为滤波天线的工作原理图，射频连接器01与基站设备收发电路连接，信号通过射频连接器01进入滤波器02，信号从滤波器输出端进入功分网络03，通过功分网络调整信号的幅度和相位，最终信号通过天线阵子04辐射出去。

基于上述滤波天线的工作原理图，本发明提供了一种滤波天线，该天线包括天线阵子组件和滤波器,天线阵子组件中包括天线阵子以及与该天线阵子连接的功分电路，滤波器的输入端通过射频连接器与信号收发电路连接，滤波器的输出端与功分电路连接。

需要说明的是，信号校准电路是采集信号收发电路信号幅度和一致性的部件，其校准的目的是补偿信号收发电路和天线连接带来的振幅和相位差；想让各单元天线发送的信号达到预定幅度和相位要求，便需要信号校准电路对其幅度和相位一致性进行实时检测，实现对幅相偏移进行修正。

本实施例中，滤波天线是与基站设备中的信号收发电路配合工作，将信号校准电路设置到信号收发电路中，起到的作用还是对天线单元发送的信号进行校准。这种方式使滤波天线中不包含信号校准电路，使得装配最简化、成本最低，同时达到天线小型化和轻量化的目的。

需要说明的是，信号收发电路中设置有低通滤波功能的结构，低通滤波功能可以使低频信号能正常通过，而超过设定临界值的高频信号则被阻隔、减弱。

在一具体实施例中，具体如图2所示，该滤波天线包括天线阵子组件(13)、天线反射板(12)以及滤波器(11)，天线阵子组件(13)中包括天线阵子(131)以及与该天线阵子(131)连接的功分电路(132)。

本实施例中，功分电路(132)和滤波器(11)中还分别设置有低通滤波功能的结构，低通滤波功能可以使低频信号能正常通过，而超过设定临界值的高频信号则被阻隔、减弱。

需要说明的是，滤波天线组件的排列方式可以为水平排列，具体参见图3所示，也可以为垂直排列，具体参见图2所示；通过滤波天线组件排列方式的不同，可以组成16通道、32通道、64通道滤波天线……16×n通道滤波天线(n为大于等于1的整数)。

天线反射板(12)包括但不限于金属反射板、具有金属镀层的塑料板等，起到定向天线反射面以及支撑的作用。本实施例中，天线阵子组件(13)与滤波器(11)设置于天线反射板(12)相对的两个面上，将天线反射板(12)上设置有天线阵子组件(13)的面称为正面。

天线阵子(131)用于天线向外辐射能量，天线阵子(131)设置于天线反射板(12)正面。具体的，可以通过螺钉、卡接等方式固定于天线反射板(12)正面上，且多个天线阵子(131)在天线反射板(12)的正面可呈阵列排布。功分电路(132)起到调整信号幅度和相位的作用，其与天线阵子(131)连接，也设置于天线反射板(12)正面上。应该理解的是，天线阵子组件(13)可以包含多个天线阵子(131)和功分电路(132)

本实施例中，天线阵子(131)以及与该天线阵子(131)连接的功分电路(132)可集成到一个载体上，例如pcb板、塑料板等，载体的形状可与天线反射板(12)的形状相匹配。

滤波器(11)设置于天线反射板(12)背面，具体的，可以通过螺钉、卡接等方式固定于天线反射板(12)背面上，滤波器(11)的输出端与功分电路(132)连接，滤波器(11)的输入端通过射频连接器与信号收发电路连接。需要说明的是，本实施例中的滤波器为双通道滤波器。

本实施例中，天线反射板(12)上还设置有连接通孔，滤波器(11)的输出端通过天线反射板(12)上的连接通孔(121)与功分电路(132)连接。

应当理解的是，滤波器(11)的输出端与功分电路(132)连接的方式有很多。本实施例中采用的是将滤波器(11)的输出端设置为导电探针(111)穿过天线反射板(12)上的连接通孔(121)与功分电路(132)连接的方式来实现，还需要说明的是，本实施例中的导电探针(111)有两个功能，一个是作为滤波器(11)的输出端，另一个作为是滤波器(11)输出端与天线阵子组件的功分网络(132)的连接部件。这种方式可节省一半数量的射频连接器，且连接方式简单。

本发明实施例提供的一种滤波天线，通过将滤波天线的架构简单化，天线阵子组件和滤波器通过导电探针连接，这种连接方式简单，易装配；同时将信号校准电路设置于信号收发电路内，使得滤波天线不包含信号校准电路，使得滤波天线总体架构简单化，减少成本，同时减少天线尺寸，实现小型化。

实施例二：

上述实施例中提供了一种滤波天线，该天线包括天线阵子组件和滤波器,天线阵子组件中包括天线阵子以及与该天线阵子连接的功分电路，滤波器的输入端通过射频连接器与信号收发电路连接，滤波器的输出端与功分电路连接。基于上述实施例提出的一种滤波天线架构，1个天线阵子和1个双通道滤波器可组成一个2通道滤波天线组件。滤波天线包括16通道、32通道、64通道滤波天线……16×n通道滤波天线(n为大于等于1的整数)。下面以16通道、32通道、64通道滤波天线作为示例，分别做详细说明。

示例一：

请结合图4-6参阅，本实施例提供了一种16通道滤波天线。具体的，16通道滤波天线包括8×12天线阵子组件(13)以及16通道滤波器(11)。需要说明的是，8×12天线阵子组件(13)中，8代表天线阵子组件的列数，即有8个双极化天线阵列，每个双极化阵列有2个天线通道，所以8个双极化阵列有16个天线通道。16通道滤波器(11)有8个滤波器，每个滤波器有2个输出端口与一个双极化天线阵列连接。

由于8×12天线阵子组件(13)中，8代表天线阵子组件的列数，12代表天线阵子组件的行数。本实施例中，可以设计一个8×12的大型组件，也可以使用小型组件组成8×12阵列。具体的，参见图6所示，13-a表示一个1×3的天线阵子组件，使用32个1×3天线阵子组件(13-a)可以组成一个8×12天线阵列。13-b表示一个8×3天线阵子组件，使用4个8×3天线阵子组件(13-b)可以组成一个8×12阵列。13-c表示一个8×6天线阵子组件，使用2个8×6天线阵子组件(13-c)可以组成一个8×12阵列。需要说明的是，根据实际情况灵活选用天线阵子组件的形式，但不限于上述几种。

同样的，滤波器的选择形式也是多样的。具体的，请参见图7所示，11为16通道滤波器，有8个双通道滤波器。具体的,可以设计一个16通道滤波器，也可以设计2通道、4通道、6通道等滤波器，组合形成16通道滤波器。例如，11-a表示一个2通道滤波器，使用8个2通道滤波器(11-a)可以组成16通道滤波器。11-b表示一个4通道滤波器，使用4个4通道滤波器(11-b)可以组成16通道滤波器。需要说明的是，根据实际情况灵活选用滤波器的形式，但不限于上述几种。

本实施例中，天线反射板(12)起到承载和定向天线所需反射面作用。应当理解的是，天线阵子组件(13)和滤波器(11)包括但不限于可以通过螺钉、卡接等方式固定于天线反射板(12)上。例如，采用螺钉的方式进行固定时，在天线反射板(12)加工出天线阵子组件(13)和滤波器(11)所需孔位，孔位与螺钉相配合用于固定天线阵子组件(13)和滤波器(11)。

本实施例中，天线反射板(12)上还设置有连接通孔(121)，滤波器(11)的输出端通过天线反射板(12)上的连接通孔(121)与功分电路(132)连接。需要说明的是，滤波器(11)的输出端与功分电路(132)连接的方式有很多，本实施例中将滤波器(11)的输出端设置为导电探针(111)，通过导电探针(111)与功分电路(132)实现连接。

具体的，在滤波器(11)的输出端设置为导电探针(111)，导电探针(111)穿过天线反射板(12)上相应位置的连接通孔(121)与天线阵子组件(13)的功分电路(132)连接。

需要说明的是，导电探针(111)有两个功能，一个是作为滤波器(11)的输出端，另一个作为是滤波器(11)输出端与天线阵子组件的功分电路(132)的连接部件。这种方式可节省一半数量的射频连接器，且连接方式简单。

示例二：

请结合图7参阅，本实施例提供了一种32通道滤波天线。具体的，32通道滤波天线包括8×12天线阵子组件(13)以及32通道滤波器(11)。

需要说明的是，由于要支持32通道，所以将8×12天线阵子组件分为上下对称的两个8×6阵列，每个8×6阵列支持16通道，由两个8×6阵列组成32通道滤波天线；32通道滤波器(11)包括16个滤波器单元，由于要支持32通道，所以将16个滤波器分为上下对称的2组8个滤波器，每个滤波器支持2个通道，由上下2组8个滤波器组成32通道滤波器。

应当理解的是，本示例与上述示例的区别仅在于滤波天线实现传输信号的通道数量的不同，其余皆同上述示例，此处不再赘述。

示例三：

请结合图8参阅，本实施例还提供了一种64通道滤波天线。具体的，64通道滤波天线包括8×12天线阵子组件(13)以及64通道滤波器(11)。

需要说明的是，由于要支持64通道，所以将8×12天线阵子组件(13)分为上下对称的4个8×3阵列，每个8×3阵列支持16通道，由4个8×3阵列组成64通道天线；64通道滤波器(11)包括32个滤波器单元，由于要支持64通道，所以将32个滤波器分为上下对称的4组8个滤波器，每个滤波器支持2个通道，由上下4组8个滤波器组成64通道滤波器。

应当理解的是，本示例与上述示例的区别仅在于滤波天线实现传输信号的通道数量的不同，其余皆同上述示例，此处不再赘述。

本发明实施例在滤波天线最小单元的基础上提供了多通道滤波天线，通过将天线阵子组件和滤波器进行不同的排列组合实现多通道滤波天线，可拓展性强，方便更灵活地运用；天线阵子组件和滤波器通过导电探针连接，这种连接方式简单，易装配；同时将信号校准电路设置于信号收发电路内，使得滤波天线不包含信号校准电路，使得滤波天线总体架构简单化，减少成本，同时减少天线尺寸，实现小型化。

实施例三：

为了进一步实现大规模阵列天线的小型化和轻量化需求，在上述实施例的基础上，本发明实施例提出了一种一体化滤波天线，将滤波天线的各个功能集成到一个模块上。

请参见图9所示，该一体化滤波天线包括天线阵子组件(13)，反射层(122)以及滤波器(11)，将天线阵子组件(13)，反射层(122)以及滤波器(11)集成到一个载体上。

需要说明的是，载体包括但不限于塑料板、金属板以及pcb板等。本实施例中以载体为塑料板做进一步详细说明。

本实施例中，可以使用塑料注塑成型，并通过在塑料板表面加工出金属层实现滤波天线的各个功能，在塑料板表面加工出金属层包括但不限于电镀、热喷涂、离子镀等加工工艺。具体的，在塑料表面通过塑料电镀工艺加工出天线阵子(131)的辐射面及功分电路、反射面、滤波器，塑料板上还设置有连接通孔(133)，该连接通孔从功分电路直通到滤波器内部。需要说明的是，本实施例中的塑料板加工有反射层(122)可以实现与上述实施例中天线反射板(12)的作用，因此本实施例中塑料板可以作为天线反射板(12)。

需要说明的是，连接通孔(133)内壁通过设置导电层实现功分电路与滤波器的连接，该导电层与上述实施例中的导电探针(111)所起的作用是一样的，既可以作为滤波器(11)的输出端，也可以作为是滤波器(11)输出端与功分电路(132)的连接部件。具体的，该导电层可以为金属层，该金属层的加工工艺包括但不限于电镀、热喷涂、离子镀等。

本实施例中，滤波器包括但不限于带通滤波器、介质滤波器、波导滤波器、同轴滤波器、腔体滤波器等。下面以腔体滤波器为例进行详细说明。

具体的，腔体滤波器包括腔体主体以及罩设腔体的盖板(113)，盖板(113)上设置有调谐螺母，将腔体滤波器的主体通过采用电镀工艺加工在天线的背面，并与天线反射层(122)背面构成一体结构的腔体。需要说明的是，塑料板上设置有功分电路与天线阵子(13)的称为天线正面，滤波器(11)则设置在天线的背面。

本实施例中，滤波天线是与基站设备中的信号收发电路配合工作，将信号校准电路设置到信号收发电路中，起到的作用还是对天线单元发送的信号进行校准。这种方式使滤波天线中不包含信号校准电路，使得装配最简化、成本最低，同时达到天线小型化和轻量化的目的。

本发明实施例提供的一种一体化滤波天线，通过将天线阵子组件和滤波器集成到一个模块上，天线阵子组件和滤波器通过导电探针连接，降低了结构复杂度和连接复杂度，还可以大幅度提高滤波天线的集成度；同时将信号校准电路设置于信号收发电路内，使得滤波天线不包含信号校准电路，使得滤波天线总体架构简单化，减少成本，同时减少天线尺寸，实现小型化。

实施例四：

上述实施例中提供了一种一体化滤波天线，该滤波天线包括天线阵子组件和滤波器,将天线阵子组件和滤波器集成到一个模块上。基于上述实施例提出的一种一体化滤波天线架构，通过将一体化滤波天线进行组阵使用，可以组成16通道、32通道、64通道一体化滤波天线……16×n通道一体化滤波天线(n为大于等于1的整数)。下面以16通道、32通道、64通道一体化滤波天线作为示例，分别做详细说明。

示例一：

请参见图10所示，本实施例提供了一种16通道一体化滤波天线。具体的，16通道滤波天线包括8×12天线阵子组件(13)以及16通道滤波器(11)。需要说明的是，8×12天线阵子组件(13)中，8代表天线阵子组件的列数，即有8个双极化天线阵列，每个双极化阵列有2个天线通道，所以8个双极化阵列有16个天线通道。本实施例中，每个滤波器为双通道滤波器，16通道滤波器(11)则有8个滤波器，每个滤波器有2个输出端口与一个双极化天线阵列连接。

本实施例中，将天线阵子组件(13)、滤波器(11)以及反射层(122)加工集成到一个载体上，需要说明的是，载体包括但不限于塑料板、金属板以及pcb板等。本实施例中以载体为塑料板做进一步详细说明。

本实施例中，可以使用塑料注塑成型，并通过在塑料板表面加工出金属层实现滤波天线的各个功能，在塑料板表面加工出金属层包括但不限于电镀、热喷涂、离子镀等加工工艺。具体的，在塑料表面通过塑料电镀工艺加工出8×12天线阵子(131)的辐射面及功分电路、反射面(122)、8个滤波器(11)，塑料板上还设置有连接通孔(133)，该连接通孔从功分电路直通到滤波器内部；塑料板表面设置有天线阵子的辐射面，功分电路与天线阵子的辐射面设置在同一表面，并与天线阵子连接。本实施例中，将设置有天线阵子的辐射面与功分电路的塑料板表面称为天线正面，滤波器(11)则设置在天线背面。需要说明的是，本实施例中的塑料板加工有反射层(122)可以实现与上述实施例中天线反射板(12)的作用。

本实施例中，连接通孔(133)内壁通过设置导电层实现功分电路与滤波器的连接，该导电层与上述实施例中的导电探针所起的作用是一样的，既可以作为滤波器(11)的输出端，也可以作为是滤波器(11)输出端与功分电路(132)的连接部件。具体的，该导电层可以为金属层，该金属层的加工工艺包括但不限于电镀、热喷涂、离子镀等。

本实施例中，滤波天线是与基站设备中的信号收发电路配合工作，将信号校准电路设置到信号收发电路中，起到的作用还是对天线单元发送的信号进行校准。这种方式使滤波天线中不包含信号校准电路，使得装配最简化、成本最低，同时达到天线小型化和轻量化的目的。

示例二：

请参见图11所示，本实施例提供了一种32通道一体化滤波天线。具体的，32通道滤波天线包括8×12天线阵子组件(13)以及32通道滤波器(11)。

需要说明的是，由于要支持32通道，所以将8×12天线阵子组件(13)分为上下对称的两个8×6阵列，每个8×6阵列支持16通道，由两个8×6阵列组成32通道滤波天线；32通道滤波器(11)包括16个滤波器单元，由于要支持32通道，所以将16个滤波器分为上下对称的2组8个滤波器，每个滤波器支持2个通道，由上下2组8个滤波器组成32通道滤波器。

应当理解的是，本示例与上述示例的区别仅在于滤波天线实现传输信号的通道数量的不同，其余皆同上述示例，此处不再赘述。

示例三：

请参见图12所示，本实施例还提供了一种64通道一体化滤波天线。具体的，64通道滤波天线包括8×12天线阵子组件(13)以及64通道滤波器(11)。

需要说明的是，由于要支持64通道，所以将8×12天线阵子组件(13)分为上下对称的4个8×3阵列，每个8×3阵列支持16通道，由4个8×3阵列组成64通道天线；64通道滤波器(11)包括32个滤波器单元，由于要支持64通道，所以将32个滤波器分为上下对称的4组8个滤波器，每个滤波器支持2个通道，由上下4组8个滤波器组成64通道滤波器。

应当理解的是，本示例与上述示例的区别仅在于滤波天线实现传输信号的通道数量的不同，其余皆同上述示例，此处不再赘述。

本发明实施例在一体化滤波天线最小单元的基础上提供了多通道一体化滤波天线，通过将天线阵子组件和滤波器集成到一个模块并进行不同的排列组合实现多通道滤波天线，可拓展性强，方便更灵活地运用；天线阵子组件和滤波器通过导电层连接，降低了结构复杂度和连接复杂度，模块化设计还可以大幅度提高滤波天线的集成度；同时将信号校准电路设置于信号收发电路内，使得滤波天线不包含信号校准电路，使得滤波天线总体架构简单化，减少成本，同时减少天线尺寸，实现小型化。

实施例五：

本发明实施例基于上述实施例的滤波天线，提出了一种基站设备通信方法，基站设备包括信号收发电路以及如上述实施例所述的滤波天线，基站设备的通信方法具体如下：

步骤1、通过信号收发电路内的信号校准电路对信号收发电路进行校准。

天线在工作之前，首先要进行校准，校准完成后，天线就可以工作了。

需要说明的是，天线是利用相干信号在空间叠加达到增大发射功率和接收增益的目的，要达到这个目的要控制信号收发电路和天线连接带来的振幅和相位差，因此通过信号校准电路对采集信号进行校准，使得各单元天线发送的信号达到预定幅度和相位要求，同时，还需要信号校准电路对其幅度和相位一致性进行实时检测，实现对幅相偏移进行修正。本实施例中天线校准的具体方式可以灵活选择，在这里不做限制。

本实施例中，信号校准电路设置在信号收发电路内并不影响其对滤波天线信号的校准，滤波天线中不包含信号校准电路，使得装配最简化、成本最低，同时达到天线小型化和轻量化的目的。

步骤2、通过滤波天线接收上行信号，并发给信号收发电路进行解析处理，以及通过信号收发电路对待发送的下行信号进行处理后，通过滤波天线外发。

天线校准工作完成后，天线就可以工作了，天线工作时，校准电路就不再发挥作用。

本实施例中，通过校准电路将通信通道校准好之后，滤波天线就可以进行信号的接收和发送了。滤波器(11)的输入端是通过射频连接器与信号收发电路连接，滤波器(11)的输出端与功分电路(132)连接，功分电路(132)与天线阵子(131)连接。具体的，信号收发电路的发射端发出的下行信号经过射频连接器进入到滤波器(11)，经滤波器(11)滤除杂波后从滤波器(11)输出端进入功分电路(132)，由天线阵子(131)向空间辐射；同时，滤波天线还可以接收上行信号，并发给信号收发电路进行解析处理。

本发明实施例提供一种基站设备通信方法，通过通过信号收发电路内的信号校准电路对信号收发电路进行校准，校准后通过滤波天线接收上行信号，并发给信号收发电路进行解析处理，以及通过信号收发电路对待发送的下行信号进行处理后，通过滤波天线外发，这种方法将信号校准电路设置于信号收发电路内，使得滤波天线不包含信号校准电路，使得滤波天线总体架构简单化，减少成本，同时减少天线尺寸，实现小型化。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明实施例所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。