[发明专利]一种小型化微组装可变相位有源天线振子

说明书

【技术领域】

本发明涉及天线系统，具体涉及一种小型化可变相位的有源天线振子技术，该系统可适用于大规模阵列天线，也可单独集成于其他小型化收发信机中，实现小型化需求。

【背景技术】

无线通信的发展，特别是5G通信的Massive MIMO阵列天线对传统的天线和收发信机之间的联接分割方式，以及对收发信机在体积和重量方面提出了新的要求。

目前在无线通信中，收发信机和天线市分离的，收发信机和天线是通过较长的同轴电缆来连接的，如果是目前3G、4G支持8通道天线的场景的话，由于考虑到重量和散热，目前收发信机（RRU）最多能做到8通道，因此3G、4G的8天线场景可以使用一台8通道的收发信机（RRU）来提供馈源；但是如果对应Massive MIMO 中的64×64MIMO，128×128MIMO，再使用8通道的的收发信机（RRU）来解决馈源的化，至少需要8个收发信机（RRU）来满足64×64MIMO场景，16个收发信机（RRU）来满足128×128MIMO场景。这就带来了几个问题：

(1)发射铁塔上没有足够的物理空间来安装这么多收发信机；

(2)由于涉及到多达64，128根同轴电缆的塔上安装，施工比较复杂；

(3)各收发信机（RRU）到天线的位置差异较大，因此天线到各收发信机（RRU）之间的相位是不一致的，给调试工作带来比较大的工作量。

(4)如果多阵列天线中的某个阵子性能不佳，需要更换整个天线，重新与多个收发信机安装调试，维护极其不方便。

因此，亟需一种阵列天线能显著减少收发信机的数量，能分别优化收发信机每个通道与天线振子之间的相位特性，并且方便维护升级的天线技术。

【发明内容】

本发明提供一钟小型化微组装可变相位有源天线振子，其基本组成（见图1）如下：水平方向波瓣宽度可预设的混合模式的天线振子(S001),反射板（S002）,阵子到巴伦的连接器（S003），巴伦（S004），耦合器（S008）、双工器（S005，TDD系统为滤波器（S014）），环形器(S006),开关(S015),可变增益功率放大器组件（S007），发射通道移相器（S009），低噪声放大器(S010),接收通道移相器(S011),发射通道可变增益放大器(S012),高性能混合信号连接器(S013)以及高性能混合电缆等部分组成。

其中的微组装可变增益集成化功率放大器（S007）（图2）主要由至少一种功率半导体裸芯片材料构成，基于最大功率输出水平增益的需求，分为初级（S020），次级（S026）和末级（S032）三个物理构成部分，为满足大动态增益的需求，特地在初级和次级之间增加一个路由选取开关（S037），可以使输入信号旁路掉初级单元，以满足增益的需求，路由开关（S037）的逻辑控制开关是端口9。为解决电路的简易型，在输入和输出都增加了匹配网络（S036）和匹配网络（S035）保证输入输出的阻抗都是50欧姆。另外初级，次级和末级的栅极电源分别由端口3，端口4和端口5馈入；初级，次级和末级的漏极电源分别由端口6，端口7和端口9馈入；在输入匹配网络；其中输入匹配网络（S036）中还有连续相位调节功能，通过端口10输入的电压值可以使此功率放大器模块的相位保持在某个需要的值。

高性能混合信号连接器(S013)和高性能混合电缆(图3)，实现每个有源天线振子与收发信机（RRU）之间的射频信号，数字控制信号和电源信号的互联，高性能混合信号连接器（S013）（见图4），分为三部分，左端和右端是带接地线高频信号（高速信号）区，实现发射通道信号与收发信机（RRU）的互联和前向反馈信号与收发信机（RRU）的互联，接收通道信号与收发信机（RRU）的互联，反向反馈信号与收发信机（RRU）的互联，为解决这四组信号的高隔离度，除了本身是高隔离度的双层金属屏蔽的同轴电缆以外（图5，混合电缆示意图），再增加了四组接地线，以保证这四种的信号的空间回流，更进一步解决这四种信号的高屏蔽性。中间区域市控制信号和电源信号区域（图4），考虑成本，这部份有多个引脚，采用的普通插针引脚，实现收发信机（RRU）对本有源天线振子的控制和电源馈电。

【附图说明】

图1，一种小型化微组装可变相位有源天线振子系统框图；

图2，小型化微组装多级可变增益功率放大器；

图3，有源天线振子到主机之间的连接器及组合电缆示意图;

图4，一体化混合连接器示意图;

图5，混合电缆示意图;