一種微型化結(jié)構(gòu)MiMo射頻前端組件的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種微型化結(jié)構(gòu)MiMo射頻前端組件，包括：偶數(shù)組的射頻前端收發(fā)組件，包括：小型化收發(fā)天線、極化轉(zhuǎn)換器、第一通道濾波器、第二通道濾波器、AGC接收模組、ALC發(fā)射模組；小型化收發(fā)天線依次通過極化轉(zhuǎn)換器、第一通道濾波器與AGC接收模組的輸入端相連；ALC發(fā)射模組的輸出端依次通過第二通道濾波器、極化轉(zhuǎn)換器與小型化收發(fā)天線相連；AGC接收模組包括第一平衡放大器、第一電調(diào)衰減器、第二平衡放大器、第一耦合器和第一直流處理電路；ALC發(fā)射模組包括第二電調(diào)衰減器、第三平衡放大器、第四平衡放大器、第二耦合器和第二直流處理電路。該微型化結(jié)構(gòu)MiMo射頻前端組件集成度高，大大縮小MiMo射頻前端組件的體積，且具有高線性、高增益等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】一種微型化結(jié)構(gòu)M i Mo射頻前端組件

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及移動(dòng)通信領(lǐng)域中射頻前端組件【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地，涉及一種微型 化結(jié)構(gòu)MiMo射頻前端組件。

【背景技術(shù)】
[0002] 多輸入多輸出（Multi-input Multi-output ;MIM0)是一種用來描述多天線無 線通信系統(tǒng)的抽象數(shù)學(xué)模型，能利用發(fā)射端的多個(gè)天線各自獨(dú)立發(fā)送信號(hào)，同時(shí)在接收端 用多個(gè)天線接收并恢復(fù)原信息。該技術(shù)最早是由馬可尼于1908年提出的，他利用多天 線來抑制信道衰落（fading)。根據(jù)收發(fā)兩端天線數(shù)量，相對(duì)于普通的單輸入單輸出系統(tǒng) (Single-Input Single-Output，SISO)，MIM0此類多天線技術(shù)尚包含早期所謂的"智能型 天線"，亦即單輸入多輸出系統(tǒng)（Single-Input Multi-Output，SIM0)和多輸入單輸出系統(tǒng) (Multiple-Input Single-Output, MISO)〇
[0003] 由于MIM0可以在不需要增加帶寬或總發(fā)送功率耗損（transmit power expenditure)的情況下大幅地增加系統(tǒng)的數(shù)據(jù)吞吐量（throughput)及發(fā)送距離，使得此 技術(shù)于近幾年受到許多矚目。MIM0的核心概念為利用多根發(fā)射天線與多根接收天線所提供 之空間自由度來有效提升無線通信系統(tǒng)之頻譜效率，以提升傳輸速率并改善通信質(zhì)量。
[0004] 為了提高系統(tǒng)容量，下一代的無線寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)將會(huì)采用MM0技術(shù)，即在基 站端放置多個(gè)天線，在移動(dòng)臺(tái)也放置多個(gè)天線，基站和移動(dòng)臺(tái)之間形成MIM0通信鏈路。應(yīng) 用MM0技術(shù)的無線寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)從基站端的多天線放置方法上可以分為兩大類：一 類是多個(gè)基站天線集中排列形成天線陣列，放置于覆蓋小區(qū)，這一類可以稱為集中式MM0 ; 另一類是基站的多個(gè)天線分散放置在覆蓋小區(qū)，可以稱為分布式MM0。
[0005] 現(xiàn)有的MiMo射頻前端組件均采用普通的天線，且采用一般的放大器和低噪放大 器，在保證前端組件性能的情況下，射頻前端組件體積大且成本高。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0006] 本實(shí)用新型是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中射頻前端體積大、成本高的缺陷，根據(jù)本實(shí)用 新型的一個(gè)方面，提出一種微型化結(jié)構(gòu)MiMo射頻前端組件。
[0007] 本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種微型化結(jié)構(gòu)MiMo射頻前端組件，包括：偶數(shù)組的 射頻前端收發(fā)組件；射頻前端收發(fā)組件包括：小型化收發(fā)天線、極化轉(zhuǎn)換器、第一通道濾波 器、第二通道濾波器、AGC接收模組、ALC發(fā)射模組；小型化收發(fā)天線依次通過極化轉(zhuǎn)換器、 第一通道濾波器與AGC接收模組的輸入端相連;ALC發(fā)射模組的輸出端依次通過第二通道 濾波器、極化轉(zhuǎn)換器與小型化收發(fā)天線相連；AGC接收模組包括第一平衡放大器、第一電調(diào) 衰減器、第二平衡放大器、第一耦合器和第一直流處理電路；第一平衡放大器的輸入端為 AGC接收模組的輸入端，輸出端與第一電調(diào)衰減器的輸入端相連；第一電調(diào)衰減器的輸出 端通過第二平衡放大器與第一親合器的輸入端相連；第一親合器的親合輸出端通過第一直 流處理電路與第一電調(diào)衰減器的控制端相連；第一耦合器的主輸出端為AGC接收模組的輸 出端；ALC發(fā)射模組包括第二電調(diào)衰減器、第三平衡放大器、第四平衡放大器、第二耦合器 和第二直流處理電路；第二電調(diào)衰減器的輸入端為ALC發(fā)射模組的輸入端，第二電調(diào)衰減 器的輸出端與第三平衡放大器的輸入端相連；第三平衡放大器的輸出端通過第四平衡放大 器與第二耦合器的輸入端相連；第二耦合器的耦合輸出端通過第二直流處理電路與第二電 調(diào)衰減器的控制端相連，第二耦合電路的主輸出端為ALC發(fā)射模組的輸出端。
[0008] 在上述技術(shù)方案中，第一電調(diào)衰減器和第二電調(diào)衰減器均為匹配型PIN二極管電 調(diào)衰減器；電調(diào)衰減器包括：傳輸線以及傳輸線引出的偏置線、N個(gè)PIN二極管和兩個(gè)串聯(lián) 電阻；在傳輸線上間隔四分之一波長(zhǎng)的N個(gè)節(jié)點(diǎn)處分別同向連接一個(gè)PIN二極管的正極，且 PIN二極管的負(fù)極接地；其中，兩側(cè)的兩個(gè)PIN二極管分別串聯(lián)一個(gè)串聯(lián)電阻后接地；其中， 2彡N彡6,且N個(gè)PIN二極管為相同的PIN二極管。
[0009] 在上述技術(shù)方案中，第一平衡放大器、第二平衡放大器、第三平衡放大器、第四平 衡放大器為結(jié)構(gòu)相同的平衡放大器，包括：第一 3dB正交電橋、第二3dB正交電橋、1C放大 器件、第一電阻和第二電阻；第一 3dB正交電橋的親合端和直通端分別與1C放大器件的兩 個(gè)輸入端相連；第二3dB正交電橋的親合端和直通端分別與1C放大器件的兩個(gè)輸出端相 連；第一 3dB正交電橋的隔離端通過第一電阻后接地，第二3dB正交電橋的隔離端通過第二 電阻后接地；第一 3dB正交電橋的輸入端為平衡放大器的輸入端，第二3dB正交電橋的輸出 端為平衡放大器的輸出端。
[0010] 在上述技術(shù)方案中，所述小型化收發(fā)天線包括：輻射片、介質(zhì)層、縫隙天線基板和 反射腔；所述介質(zhì)層設(shè)置于所述輻射片與所述縫隙天線基板的正面之間，且所述介質(zhì)層的 介電常數(shù)大于空氣的介電常數(shù)；所述縫隙天線基板采用高介電常數(shù)基片，且所述高介電常 數(shù)基片的介電常數(shù)大于3. 5 ;所述反射腔設(shè)置于所述縫隙天線基板的反面。
[0011] 在上述技術(shù)方案中，所述縫隙天線基板包括高介電常數(shù)基片、微槽縫隙和傳輸線； 所述微槽縫隙設(shè)置于所述高介電常數(shù)基片的正面，所述傳輸線設(shè)置于所述高介電常數(shù)基片 的反面；
[0012] 所述傳輸線包括微帶線、共面線、帶狀線、槽線；所述傳輸線作為兩路極化正交的 交叉線極化天線的傳輸線，所述兩路極化正交的交叉線極化天線的傳輸線的外端分別與相 移90度等功率分配器的兩個(gè)輸入端相連，所述相移90度等功率分配器的兩路輸出端向外 輸出兩路交叉圓極化天線信號(hào)，且兩路交叉圓極化天線分別作為所述小型化收發(fā)天線的接 收端和發(fā)射端；所述交叉線極化天線的傳輸線激勵(lì)微槽縫隙。
[0013] 在上述技術(shù)方案中，所述兩路交叉線極化天線的傳輸線分別通過等分功分器分成 四路傳輸線支路，所述傳輸線支路分別激勵(lì)所述激勵(lì)縫隙的各段縫隙；所述相移90度等功 率分配器的兩個(gè)輸入端跨接在所述兩路極化正交的交叉線極化天線傳輸線的輸出端。
[0014] 在上述技術(shù)方案中，所述介質(zhì)層和所述高介電常數(shù)基片的介電常數(shù)的取值范圍 為：3. 5 < E < 10 ;1 < F < 10 ;其中，E為高介電常數(shù)基片的介電常數(shù)，F(xiàn)為介質(zhì)層的介電 常數(shù)。
[0015] 在上述技術(shù)方案中，所述第一通道濾波器和所述第二通道濾波器為結(jié)構(gòu)相同的低 損耗高選擇性多腔濾波器；所述低損耗高選擇性多腔濾波器為分布式耦合濾波器，包括： 諧振腔主體、蓋板、內(nèi)導(dǎo)體、諧振頻率調(diào)節(jié)螺釘、輸入輸出接口裝置；所述主體為平行一體的 矩形腔，蓋板位于矩形腔兩端，主體中具有偶數(shù)個(gè)諧振腔，其諧振腔為梳形對(duì)稱的分布式耦 合腔；或者
[0016] 所述低損耗高選擇性多腔濾波器為分布式耦合與集中式耦合相結(jié)合的濾波器，包 括：諧振腔主體、蓋板、內(nèi)導(dǎo)體、諧振頻率調(diào)節(jié)螺釘、輸入輸出接口裝置；所述主體為平行一 體的偶數(shù)列矩形腔，蓋板位于矩形腔兩端，主體中具有偶數(shù)個(gè)諧振腔，其兩邊的諧振腔為梳 形對(duì)稱的分布式耦合腔，中間部位的兩個(gè)諧振腔為集中式耦合的同軸諧振腔。
[0017] 在上述技術(shù)方案中，.所有的所述通道濾波器并列分布，組成一體化結(jié)構(gòu)多通道濾 波器；所述一體化結(jié)構(gòu)多通道濾波器的兩端設(shè)置有固定支架，且所述固定支架的表面均勻 布設(shè)有導(dǎo)熱片。
[0018] 在上述技術(shù)方案中，AGC接收模組和ALC發(fā)射模組均為使用厚膜工藝來實(shí)現(xiàn)的分 布參數(shù)電路。
[0019] 在上述技術(shù)方案中，AGC接收模組和ALC發(fā)射模組設(shè)置于PCB基板上，且PCB基板 的介電常數(shù)大于3. 5。
[0020] 本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種微型化結(jié)構(gòu)MiMo射頻前端組件，利用小型化收發(fā) 天線、AGC接收模組和ALC發(fā)射模組等實(shí)現(xiàn)對(duì)射頻信號(hào)的接收和發(fā)射。其中，AGC接收模組具 有低噪聲、高線性、高增益等優(yōu)點(diǎn)；ALC發(fā)射模組具有輸出功率高、高線性、高增益等優(yōu)點(diǎn)； 采用電調(diào)衰減器有利于保護(hù)1C器件，避免大信號(hào)對(duì)器件的沖擊；平衡放大電路易于與其他 部件級(jí)聯(lián)。射頻前端組件中的模組電路采用厚膜工藝設(shè)置于PCB基板上，器件能以分布參 數(shù)的形式集成到電路上，盡量減少使用外圍器件，使整個(gè)收發(fā)組件更加集中，集成度高，大 大縮小MiMo射頻前端組件的體積。采用小型化收發(fā)天線，通過增加介質(zhì)層以及通過提高基 片的介電常數(shù)，使得天線的波束寬度變寬；從而通過改變天線單元中介質(zhì)層和高介電常數(shù) 基片的介電常數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)控制波束寬度。同時(shí)，增加介質(zhì)層后，天線體積比傳統(tǒng)天線單元 小很多。
[0021] 本實(shí)用新型的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書 中變得顯而易見，或者通過實(shí)施本實(shí)用新型而了解。本實(shí)用新型的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過 在所寫的說明書、權(quán)利要求書、以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)和獲得。
[0022] 下面通過附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023] 附圖用來提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本實(shí)用 新型的實(shí)施例一起用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的限制。在附圖中：
[0024] 圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例中四進(jìn)四出射頻前端組件的結(jié)構(gòu)圖；
[0025] 圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例中AGC接收模組和ALC發(fā)射模組的結(jié)構(gòu)圖；
[0026] 圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例中電調(diào)衰減器的結(jié)構(gòu)圖；
[0027] 圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例中平衡放大器的結(jié)構(gòu)圖；
[0028] 圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例中小型化收發(fā)天線的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029] 圖6為本實(shí)用新型實(shí)施例中小型化收發(fā)天線基片的背面結(jié)構(gòu)示意圖，基片背面在 基片正面十字激勵(lì)縫隙對(duì)該基片背面的映射位置腐蝕出與該十字激勵(lì)縫隙形狀相同的十 字縫隙，該十字縫隙與各傳輸線支路相連通，該十字縫隙的中央設(shè)有圓形金屬面，圓形金屬 面的四周都被傳輸線所包圍；
[0030] 圖7為本實(shí)用新型實(shí)施例中小型化收發(fā)天線基片的正面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031] 圖8為本實(shí)用新型實(shí)施例中一體化結(jié)構(gòu)的多通道四腔濾波器和多通道有源收發(fā) 組件的正面立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032] 圖9為本實(shí)用新型實(shí)施例中一體化結(jié)構(gòu)的多通道四腔濾波器和多通道有源收發(fā) 組件的背面立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033] 圖10為本實(shí)用新型實(shí)施例中多通道四腔濾波器的截面圖；
[0034] 圖11為本實(shí)用新型實(shí)施例中多通道四腔濾波器的俯視圖；
[0035] 圖12為本實(shí)用新型實(shí)施例中多通道四腔濾波器的正視圖（圖中示出了固定支架 60)；
[0036] 圖13為本實(shí)用新型實(shí)施例中多通道四腔濾波器的左視圖；
[0037] 圖14為本實(shí)用新型實(shí)施例中一體化結(jié)構(gòu)的多通道U型六腔腔濾波器和多通道有 源收發(fā)組件的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038] 圖15本實(shí)用新型實(shí)施例中多通道U型六腔濾波器的截面圖。
[0039] 主要附圖標(biāo)記說明：
[0040] 9-第一傳輸線，11-第二傳輸線，12-激勵(lì)縫隙，13-圓形金屬面，14-金屬過孔， 15-等分二功分器，16-相移90度等功率分配器，17-圓極化天線，18-共面線支路，19-十字 縫隙，21-金屬化孔。

【具體實(shí)施方式】
[0041] 下面結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)描述，但應(yīng)當(dāng)理解本實(shí)用 新型的保護(hù)范圍并不受【具體實(shí)施方式】的限制。
[0042] 根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例，提供了一種微型化結(jié)構(gòu)MiMo射頻前端組件，包括：偶數(shù) 組的射頻前端收發(fā)組件。本實(shí)用新型實(shí)施例中以四進(jìn)四出射頻前端組件（即包括4組射頻 前端收發(fā)組件）為例說明該微型化MiMo射頻前端組件的結(jié)構(gòu)和功能，該四進(jìn)四出射頻前端 組件的結(jié)構(gòu)參見圖1所示。
[0043] 具體的，該射頻前端收發(fā)組件包括：小型化收發(fā)天線10、極化轉(zhuǎn)換器20、第一通道 濾波器BPF1、第二通道濾波器BPF2、AGC接收模組和ALC發(fā)射模組。
[0044] 小型化收發(fā)天線10依次通過極化轉(zhuǎn)換器20、第一通道濾波器BPF1與AGC接收模 組的輸入端相連；ALC發(fā)射模組的輸出端依次通過第二通道濾波器BPF2、極化轉(zhuǎn)換器20與 小型化收發(fā)天線10相連。AGC接收模組的輸出端以及ALC發(fā)射模組的輸入端分別與外部的 變頻電路相連，分別用于向外部發(fā)射射頻信號(hào)和接收射頻信號(hào)。
[0045] 其中，AGC接收模組和ALC發(fā)射模組的結(jié)構(gòu)圖參見圖2所示。具體的，AGC接收模 組包括第一平衡放大器BP1、第一電調(diào)衰減器EAT1、第二平衡放大器BP2、第一耦合器CP1和 第一直流處理電路101。具體的，如圖2所示，第一平衡放大器BP1的輸入端為AGC接收模 組的輸入端，第一平衡放大器BP1的輸出端與第一電調(diào)衰減器EAT1的輸入端相連；第一電 調(diào)衰減器EAT1的輸出端通過第二平衡放大器BP2與第一耦合器CP1的輸入端相連；第一耦 合器CP1的耦合輸出端通過第一直流處理電路101與第一電調(diào)衰減器EAT1的控制端相連； 第一耦合器CP1的主輸出端為AGC接收模組的輸出端，用于輸出處理后的射頻信號(hào)。
[0046] ALC發(fā)射模組包括第二電調(diào)衰減器EAT2、第三平衡放大器BP3、第四平衡放大器 BP4、第二耦合器CP2和第二直流處理電路201。具體的，第二電調(diào)衰減器EAT2的輸入端為 ALC發(fā)射模組的輸入端，第二電調(diào)衰減器EAT2的輸出端與第三平衡放大器BP3的輸入端相 連；第三平衡放大器BP3的輸出端通過第四平衡放大器BP4與第二耦合器CP2的輸入端相 連；第二耦合器CP2的耦合輸出端通過第二直流處理電路201與第二電調(diào)衰減器EAT2的控 制端相連，第二耦合電路的主輸出端為ALC發(fā)射模組的輸出端，用于輸出處理后的射頻信 號(hào)。
[0047] 本實(shí)用新型實(shí)施例中，耦合器的主輸出端為用于輸出主路信號(hào)的端子，耦合輸出 端為用于輸出耦合信號(hào)的端子。極化轉(zhuǎn)換器20用于將圓極化波轉(zhuǎn)換為線極化波，極化轉(zhuǎn)換 器技術(shù)已經(jīng)較為成熟，此處不做詳述。
[0048] 優(yōu)選的，在本實(shí)用新型實(shí)施例中，第一電調(diào)衰減器EAT1和第二電調(diào)衰減器EAT2結(jié) 構(gòu)相同，均為匹配型PIN二極管電調(diào)衰減器。該電調(diào)衰減器包括：傳輸線以及傳輸線引出的 偏置線、N個(gè)PIN二極管和兩個(gè)串聯(lián)電阻；在傳輸線上間隔四分之一波長(zhǎng)的N個(gè)節(jié)點(diǎn)處分別 同向連接一個(gè)PIN二極管的正極，且PIN二極管的負(fù)極接地；其中，兩側(cè)的兩個(gè)PIN二極管 分別串聯(lián)一個(gè)串聯(lián)電阻后接地；其中，2 6,且N個(gè)PIN二極管為相同的PIN二極管。
[0049] 具體的，參見圖3所示，本實(shí)用新型實(shí)施例中以N = 3為例，電調(diào)衰減器包括3個(gè) PIN二極管Dl、D2、D3, 3個(gè)PIN二極管分別于三個(gè)節(jié)點(diǎn)Jl、J2、J3處與傳輸線MS相連，且 位于兩側(cè)的兩個(gè)PIN二極管D1和D3與串聯(lián)電阻R1和R2串聯(lián)。其中，圖3中的端點(diǎn)A為 電調(diào)衰減器的輸入端，端點(diǎn)B為輸出端，端點(diǎn)C為控制端。電調(diào)衰減器每管衰減量約7dB， 總衰減量約20dB，上下行鏈路總衰減量約為40dB。采用由3個(gè)二極管組成的匹配型PIN二 極管電調(diào)衰減器，只需要采用小電壓、小電流就能對(duì)該電調(diào)衰減器進(jìn)行控制，可以滿足40dB 高衰減量需要，實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制需要，進(jìn)而可以保證系統(tǒng)穩(wěn)定。
[0050] 優(yōu)選的，在本實(shí)用新型實(shí)施例中，第一平衡放大器BP1、第二平衡放大器BP2、第三 平衡放大器BP3、第四平衡放大器BP4為結(jié)構(gòu)相同的平衡放大器。參見圖4所示，該平衡放 大器包括：第一 3dB正交電橋B1、第二3dB正交電橋B2、1C放大器件PA、第一電阻R1和第 二電阻R2。
[0051] 具體的，第一 3dB正交電橋B1的耦合端OH和直通端ZT分別與1C放大器件PA的 兩個(gè)輸入端S1和S2相連；第二3dB正交電橋B2的耦合端OH和直通端ZT分別與1C放大 器件PA的兩個(gè)輸出端C1和C2相連；第一 3dB正交電橋B1的隔離端ISO通過第一電阻R1 后接地，第二3dB正交電橋B2的隔離端ISO通過第二電阻R2后接地；第一 3dB正交電橋B1 的輸入端in為平衡放大器的輸入端，第二3dB正交電橋B2的輸出端out為平衡放大器的 輸出端。
[0052] 如圖1所示，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的小型化收發(fā)天線包括接收天線ANT1和發(fā)射 天線ANT2。接收天線ANT1和發(fā)射天線ANT2可以為兩個(gè)獨(dú)立的天線，也可以將接收天線和 發(fā)射天線集合在一塊基片上。本實(shí)用新型實(shí)施例中以接收天線和發(fā)射天線集合在一塊基片 上為例，詳細(xì)介紹該小型化收發(fā)天線的結(jié)構(gòu)。
[0053] 本實(shí)用新型實(shí)施例中，如圖5所示，該小型化收發(fā)天線包括：輻射片310、介質(zhì)層 320、縫隙天線基板330和反射腔340。
[0054] 其中，如圖5所示，介質(zhì)層320設(shè)置于輻射片310與縫隙天線基板330的正面之間， 且介質(zhì)層320的介電常數(shù)大于空氣的介電常數(shù)；縫隙天線基板330采用高介電常數(shù)基片，且 高介電常數(shù)基片的介電常數(shù)大于3. 5 ;同時(shí)，反射腔340設(shè)置于縫隙天線基板330的反面。 反射腔340的反射面341用于反射縫隙天線發(fā)射的信號(hào)，保證小型化收發(fā)天線只在一個(gè)方 向上發(fā)射信號(hào)。
[0055] 具體的，縫隙天線基板330包括高介電常數(shù)基片331、微槽縫隙332和傳輸線333。 其中，微槽縫隙332設(shè)置于高介電常數(shù)基片331的正面，傳輸線333設(shè)置于高介電常數(shù)基片 331的反面；縫隙天線基板330的正面與高介電常數(shù)基片331的正面為同一面，縫隙天線基 板330的反面與高介電常數(shù)基片331的反面為同一面。
[0056] 其中，如圖6所示，設(shè)置在高介電常數(shù)基片331背面的傳輸線333包括微帶線、共 面線、帶狀線、槽線；傳輸線作為兩路極化正交的交叉線極化天線的傳輸線，即第一傳輸線 9和第二傳輸線11，該兩路交叉線極化天線的傳輸線中的信號(hào)同頻且極化相差90度，該兩 路交叉線極化天線的傳輸線一端（即外端）分別連接在相移90度等功率分配器16的兩輸 入端，相移90度等功率分配器的輸出端向外輸出交叉圓極化天線信號(hào)。且兩路圓極化天線 17分別作為小型化收發(fā)天線10的接收端和發(fā)射端。交叉線極化天線的傳輸線激勵(lì)微槽縫 隙 332。
[0057] 高介電常數(shù)基片331正面設(shè)有激勵(lì)縫隙12(本實(shí)用新型實(shí)施例中，激勵(lì)縫隙12即 為微槽縫隙332)，該激勵(lì)縫隙12設(shè)置成十字形，基片的正面除該十字形激勵(lì)縫隙12之外， 其余均大面積覆銅，其覆銅面構(gòu)成基片的正面金屬面，即金屬接地面?；谋趁娉齼陕窐O 化正交的交叉線極化天線的傳輸線、基片正面的激勵(lì)縫隙12在該基片反面的映射區(qū)域即 十字縫隙19之外，其余均大面積覆銅，其覆銅面構(gòu)成基片的反面金屬面。
[0058] 高介電常數(shù)基片331的背面在基片正面的十字形激勵(lì)縫隙12的映射位置腐蝕出 與該十字激勵(lì)縫隙形狀相同的十字縫隙19,該十字縫隙19與各共面線支路18相連通，該十 字縫隙19的中央設(shè)有與激勵(lì)縫隙12形成電容耦合的圓形金屬面13,圓形金屬面13的四周 都被十字縫隙19所包圍，即該圓形金屬面13與上述基片2的反面金屬面并不連通。圓形 金屬面13可以減少激勵(lì)縫隙12的長(zhǎng)度，有利于實(shí)現(xiàn)天線的小型化。
[0059] 兩路交叉線極化天線的傳輸線的另一端（內(nèi)端，即第一傳輸線9和第二傳輸線11) 分別通過等分二功分器分成四路傳輸線支路。
[0060] 在傳輸線和傳輸線支路的周邊圍繞設(shè)置有金屬化孔21，金屬化孔21將基片正面 和反面相連通，將傳輸線和傳輸線支路分別轉(zhuǎn)化成正面金屬面的共面線和共面線支路18。
[0061] 采用共面線和共面線支路18,將上述基片的正面金屬面和反面金屬面相連通，使 二者成為共地面，減少了傳輸線產(chǎn)生的平面波在電磁場(chǎng)中的干擾，使天線性能更穩(wěn)定。
[0062] 四條共面線支路18激勵(lì)上述十字形激勵(lì)縫隙12,采用十字形激勵(lì)縫隙，并利用等 分二功分器形成多個(gè)饋點(diǎn)，可使天線形成的輻射場(chǎng)更均勻?qū)ΨQ。
[0063] 在共面線支路18的末端分別設(shè)有金屬化的金屬過孔14,四路共面線支路18的末 端分別通過金屬過孔14與基片的正面金屬面連通，即將共面線支路18的末端（輸出端） 接地，即短路，減少了共面線支路18與激勵(lì)縫隙12相饋電的四個(gè)饋點(diǎn)間的耦合。
[0064] 在該小型化收發(fā)天線中，由第一傳輸線9和第二傳輸線11分別傳輸極化相差90 度的兩路傳輸信號(hào)，由等分二功分器15將每路信號(hào)分成兩路支路信號(hào)，該四條共面線支路 同時(shí)激勵(lì)十字形激勵(lì)縫隙，形成四次饋電，產(chǎn)生的電磁波激勵(lì)弧面輻射片，在薄層空間內(nèi)形 成多個(gè)不同頻率的駐波型電磁場(chǎng)，并二次激勵(lì)弧面輻射片，從而高效率形成所需要的電磁 波，向空間傳播輻射。
[0065] 該小型化收發(fā)天線是在極化相差90度的交叉線極化天線的基礎(chǔ)上，通過加入相 移90度等功率分配器，使得輸出的交叉線極化波在空間中形成交叉圓極化波。小型化收發(fā) 天線采用交叉圓極化天線取代交叉線極化天線，由于基站和終端是交叉線極化天線，兩根 正交的線極化天線接收一個(gè)交叉圓極化波時(shí)，其極化匹配因子為1，即達(dá)到最理想的極化匹 配狀態(tài)，且接收信號(hào)功率與收發(fā)天線位置無關(guān)，不取決于天線的方向，接收端的兩根交叉線 極化天線接收到的圓極化波的能量始終是相等的。同樣的，當(dāng)交叉圓極化天線接收交叉線 極化波時(shí)也是如此。交叉圓極化天線取代交叉線極化天線，使得天線從兩個(gè)接頭變?yōu)橐粋€(gè) 接頭，提高了通道利用率，縮小了體積，節(jié)省了成本。
[0066] 本實(shí)用新型實(shí)施例提供的微型化結(jié)構(gòu)MiMo射頻前端組件中的小型化收發(fā)天線， 通過提高基片的介電常數(shù)，使在基片中激勵(lì)出來的頻率信號(hào)波長(zhǎng)變短，這樣為了達(dá)到諧振 輻射，微槽縫隙就需要相應(yīng)的變短，從而可以大大減小了天線基片的尺寸。此外，當(dāng)天線輻 射出的信號(hào)經(jīng)過具有更高介電常數(shù)的介質(zhì)層時(shí)，縮小了信號(hào)的波長(zhǎng)，與其產(chǎn)生諧振的輻射 片的尺寸也相應(yīng)減??；同時(shí)，由于介質(zhì)層的介電常數(shù)變高，其損耗相應(yīng)變大，當(dāng)天線輻射出 的信號(hào)經(jīng)過具有更高介電常數(shù)的介質(zhì)層時(shí)，天線的輻射效率便會(huì)降低，即天線增益降低，從 而使得天線的波束寬度變寬。所以，介質(zhì)層的介電常數(shù)越高，波束寬度越寬，即本實(shí)用新型 實(shí)施例提供的小型化收發(fā)天線通過改變介質(zhì)層的材質(zhì)（即改變介質(zhì)層的介電常數(shù)），可以 控制天線的波束寬度。
[0067] 該小型化收發(fā)天線，采用的單元天線結(jié)構(gòu)具有高增益的特點(diǎn)：當(dāng)介質(zhì)層為空氣時(shí)， 小型化收發(fā)天線的增益可達(dá)到8. 3dB，而傳統(tǒng)天線單元的增益一般在6dB左右。提高介質(zhì)層 介電常數(shù)后，單元天線增益雖然下降到跟傳統(tǒng)天線單元一樣的情況，但體積卻比傳統(tǒng)天線 單元小很多。
[0068] 下面以LTE天線為例，采用不同介電常數(shù)的基片和介質(zhì)層時(shí)的測(cè)試結(jié)果如下表1 所示：
[0069] 表 1
[0070]

【權(quán)利要求】
1. 一種微型化結(jié)構(gòu)MiMo射頻前端組件，其特征在于，包括：偶數(shù)組的射頻前端收發(fā)組 件； 所述射頻前端收發(fā)組件包括：小型化收發(fā)天線、極化轉(zhuǎn)換器、第一通道濾波器、第二通 道濾波器、AGC接收模組、ALC發(fā)射模組； 所述小型化收發(fā)天線依次通過所述極化轉(zhuǎn)換器、所述第一通道濾波器與所述AGC接收 模組的輸入端相連；所述ALC發(fā)射模組的輸出端依次通過所述第二通道濾波器、所述極化 轉(zhuǎn)換器與所述小型化收發(fā)天線相連； 所述AGC接收模組包括第一平衡放大器、第一電調(diào)衰減器、第二平衡放大器、第一耦合 器和第一直流處理電路； 所述第一平衡放大器的輸入端為所述AGC接收模組的輸入端，輸出端與所述第一電調(diào) 衰減器的輸入端相連；所述第一電調(diào)衰減器的輸出端通過所述第二平衡放大器與所述第一 耦合器的輸入端相連；所述第一耦合器的耦合輸出端通過所述第一直流處理電路與所述第 一電調(diào)衰減器的控制端相連；所述第一耦合器的主輸出端為所述AGC接收模組的輸出端； 所述ALC發(fā)射模組包括第二電調(diào)衰減器、第三平衡放大器、第四平衡放大器、第二耦合 器和第二直流處理電路； 所述第二電調(diào)衰減器的輸入端為所述ALC發(fā)射模組的輸入端，所述第二電調(diào)衰減器的 輸出端與所述第三平衡放大器的輸入端相連；所述第三平衡放大器的輸出端通過所述第四 平衡放大器與所述第二耦合器的輸入端相連；所述第二耦合器的耦合輸出端通過所述第二 直流處理電路與所述第二電調(diào)衰減器的控制端相連，所述第二耦合電路的主輸出端為所述 ALC發(fā)射模組的輸出端。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型化結(jié)構(gòu)MiMo射頻前端組件，其特征在于，所述第一電調(diào) 衰減器和所述第二電調(diào)衰減器均為匹配型PIN二極管電調(diào)衰減器； 所述電調(diào)衰減器包括：傳輸線以及所述傳輸線引出的偏置線、N個(gè)PIN二極管和兩個(gè)串 聯(lián)電阻；在所述傳輸線上間隔四分之一波長(zhǎng)的N個(gè)節(jié)點(diǎn)處分別同向連接一個(gè)PIN二極管的 正極，且PIN二極管的負(fù)極接地；其中，兩側(cè)的兩個(gè)PIN二極管分別串聯(lián)一個(gè)所述串聯(lián)電阻 后接地； 其中，2 6,且N個(gè)所述PIN二極管為相同的PIN二極管。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型化結(jié)構(gòu)MiMo射頻前端組件，其特征在于，所述第一平衡 放大器、第二平衡放大器、第三平衡放大器、第四平衡放大器為結(jié)構(gòu)相同的平衡放大器，包 括：第一 3dB正交電橋、第二3dB正交電橋、1C放大器件、第一電阻和第二電阻； 所述第一 3dB正交電橋的耦合端和直通端分別與所述1C放大器件的兩個(gè)輸入端相連； 所述第二3dB正交電橋的耦合端和直通端分別與所述1C放大器件的兩個(gè)輸出端相連； 所述第一 3dB正交電橋的隔離端通過第一電阻后接地，所述第二3dB正交電橋的隔離 端通過第二電阻后接地； 所述第一 3dB正交電橋的輸入端為所述平衡放大器的輸入端，所述第二3dB正交電橋 的輸出端為所述平衡放大器的輸出端。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型化結(jié)構(gòu)MiMo射頻前端組件，其特征在于，所述小型化收 發(fā)天線包括：輻射片、介質(zhì)層、縫隙天線基板和反射腔； 所述介質(zhì)層設(shè)置于所述輻射片與所述縫隙天線基板的正面之間，且所述介質(zhì)層的介電 常數(shù)大于空氣的介電常數(shù)； 所述縫隙天線基板采用高介電常數(shù)基片，且所述高介電常數(shù)基片的介電常數(shù)大于 3. 5 ； 所述反射腔設(shè)置于所述縫隙天線基板的反面。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的微型化結(jié)構(gòu)MiMo射頻前端組件，其特征在于，所述縫隙天線 基板包括高介電常數(shù)基片、微槽縫隙和傳輸線； 所述微槽縫隙設(shè)置于所述高介電常數(shù)基片的正面，所述傳輸線設(shè)置于所述高介電常數(shù) 基片的反面； 所述傳輸線包括微帶線、共面線、帶狀線、槽線；所述傳輸線作為兩路極化正交的交叉 線極化天線的傳輸線，所述兩路極化正交的交叉線極化天線的傳輸線的外端分別與相移90 度等功率分配器的兩個(gè)輸入端相連，所述相移90度等功率分配器的兩路輸出端向外輸出 兩路交叉圓極化天線信號(hào)，且兩路交叉圓極化天線分別作為所述小型化收發(fā)天線的接收端 和發(fā)射端；所述交叉線極化天線的傳輸線激勵(lì)微槽縫隙。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的微型化結(jié)構(gòu)MiMo射頻前端組件，其特征在于，所述兩路交叉 線極化天線的傳輸線分別通過等分功分器分成四路傳輸線支路，所述傳輸線支路分別激勵(lì) 所述微槽縫隙的各段縫隙； 所述相移90度等功率分配器的兩個(gè)輸入端跨接在所述兩路極化正交的交叉線極化天 線傳輸線的輸出端。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的微型化結(jié)構(gòu)MiMo射頻前端組件，其特征在于，所述介質(zhì)層和 所述高介電常數(shù)基片的介電常數(shù)的取值范圍為： 3. 5 < E < 10 ；1 < F < 10 ； 其中，E為高介電常數(shù)基片的介電常數(shù)，F(xiàn)為介質(zhì)層的介電常數(shù)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型化結(jié)構(gòu)MiMo射頻前端組件，其特征在于，所述第一通道 濾波器和所述第二通道濾波器為結(jié)構(gòu)相同的低損耗高選擇性多腔濾波器； 所述低損耗高選擇性多腔濾波器為分布式耦合濾波器，包括：諧振腔主體、蓋板、內(nèi)導(dǎo) 體、諧振頻率調(diào)節(jié)螺釘、輸入輸出接口裝置；所述主體為平行一體的矩形腔，蓋板位于矩形 腔兩端，主體中具有偶數(shù)個(gè)諧振腔，其諧振腔為梳形對(duì)稱的分布式耦合腔，所述諧振頻率調(diào) 節(jié)螺釘設(shè)置在濾波器的背面；或者 所述低損耗高選擇性多腔濾波器為分布式耦合與集中式耦合相結(jié)合的濾波器，包括： 諧振腔主體、蓋板、內(nèi)導(dǎo)體、諧振頻率調(diào)節(jié)螺釘、輸入輸出接口裝置；所述主體為平行一體的 偶數(shù)列矩形腔，蓋板位于矩形腔兩端，主體中具有偶數(shù)個(gè)諧振腔，其兩邊的諧振腔為梳形對(duì) 稱的分布式耦合腔，中間部位的兩個(gè)諧振腔為集中式耦合的同軸諧振腔，所述諧振頻率調(diào) 節(jié)螺釘設(shè)置在濾波器的背面。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的微型化結(jié)構(gòu)MiMo射頻前端組件，其特征在于，所有的所述通 道濾波器并列分布，組成多通道濾波器；所述AGC接收模組和所述ALC發(fā)射模組交替并列分 布，組成多通道有源收發(fā)組件； 所述微型化結(jié)構(gòu)MiMo射頻前端組件為一體化結(jié)構(gòu)的MiMo射頻前端組件，所述多通道 有源收發(fā)組件設(shè)置在所述小型化收發(fā)天線背面和所述多通道濾波器正面之間； 所述一體化結(jié)構(gòu)的MiMo射頻前端組件還包括固定支架；所述固定支架設(shè)置在所述多 通道濾波器和所述多通道有源收發(fā)組件的兩端，且所述固定支架的表面均勻布設(shè)有導(dǎo)熱 片。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1-9任一所述的微型化結(jié)構(gòu)MiMo射頻前端組件，其特征在于，所述 AGC接收模組和所述ALC發(fā)射模組均為使用厚膜工藝來實(shí)現(xiàn)的分布參數(shù)電路。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的微型化結(jié)構(gòu)MiMo射頻前端組件，其特征在于，所述AGC接 收模組和所述ALC發(fā)射模組設(shè)置于PCB基板上，且所述PCB基板的介電常數(shù)大于3. 5。
【文檔編號(hào)】H04B1/44GK204258802SQ201420787419
【公開日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2014年12月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月12日
【發(fā)明者】莊昆杰 申請(qǐng)人:莊昆杰