一种64单元混合波束赋形有源天线阵列制造技术

本实用新型专利技术提供了一种64单元混合波束赋形有源天线阵列，其单元数量大并采用有源天线结构实现了较小的整体尺寸，且在射频前端中加入数控衰减器实现了每个单元的幅度控制。其包括：八个单元子阵，每个单元子阵包括直线间隔排布的八个单元；金属屏蔽盒；八个所述单元子阵并列间隔排布；每个单元子阵还包括有一个一分八功分网络；每个单元包括有一个天线、一个射频前端；每个单元的所述天线位于所述多层印制电路板的对应顶部位置，每个单元的所述射频前端位于所述多层印制电路板的对应底部位置，每个单元的射频前端对应布置于对应的天线的正下方位置；所述金属屏蔽盒位于所述多层印制电路板的下方、并覆盖所有的射频前端布置。并覆盖所有的射频前端布置。并覆盖所有的射频前端布置。

【技术实现步骤摘要】
一种64单元混合波束赋形有源天线阵列


[0001]本技术涉及无线通信的
，具体为一种64单元混合波束赋形有源天线阵列。

技术介绍

[0002]随着移动数据的需求高速增长，无线通信容量亟需增加，因此，无线通信设备的收发通道正迅速增加，通过多输入多输出技术和波束赋形技术扩充无线通信容量。一方面，波束赋形技术中，全数字波束赋形虽然具有优异的性能，包括数字域高度的编码自由、灵活的多波束能力、较高的波束增益，但是系统复杂度过高、成本过大、功耗过高，相反模拟波束赋形虽然成本低功耗低，但是只能支持一路数据流，数据传输速率有限，采用混合波束赋形可以性能和成本的折中，以较低的复杂度、成本和功耗实现较高的波束增益、干扰抑制和一定程度的数据流复用。另一方面，庞大的收发通道数量会导致无线通信设备的体积较大，采用有源天线替代电缆连接射频前端和天线的结构可以大幅减小设备的体积。
[0003]在波束赋形天线阵列领域，已经出现了一系列技术成果。近年来，波束赋形天线阵列正逐渐被相关研究人员所关注，然而，就已公开的相关波束赋形天线阵列结构而言，仍然存在着以下三个问题。
[0004]1、天线与射频前端采用电缆连接，结构不够紧凑，致使通信设备的体积较大。
[0005]2、受限于整体尺寸，单元数量较少，波束赋形通常采用模拟波束赋形或数字通道较少的混合波束赋形，可以支持的数据流较少，波束增益也较低。
[0006]3、射频前端通常只能实现相位控制，不能实现幅度控制，因此不能降低旁瓣水平和提高干扰抑制。
[0007]为此，急需研发一款整体尺寸小、且可实现每个单元幅度控制的波束赋形天线阵列。

技术实现思路

[0008]针对上述问题，本技术提供了一种64单元混合波束赋形有源天线阵列，其单元数量大并采用有源天线结构实现了较小的整体尺寸，且在射频前端中加入数控衰减器实现了每个单元的幅度控制。
[0009]一种64单元混合波束赋形有源天线阵列，其特征在于，其包括：
[0010]八个单元子阵，每个单元子阵包括直线间隔排布的八个单元；
[0011]金属屏蔽盒；
[0012]八个所述单元子阵并列间隔排布；
[0013]每个单元子阵还包括有一个一分八功分网络，所述一分八功分网络包括多层印制电路板和对应的集成电路；
[0014]每个单元包括有一个天线、一个射频前端；
[0015]每个单元的所述天线位于所述多层印制电路板的对应顶部位置，每个单元的所述
射频前端位于所述多层印制电路板的对应底部位置，每个单元的射频前端对应布置于对应的天线的正下方位置；
[0016]所述金属屏蔽盒位于所述多层印制电路板的下方、并覆盖所有的射频前端布置；
[0017]所述多层印制电路板的厚度方向贯穿有八个金属孔，每个单元的天线通过金属孔连接射频前端；
[0018]所述多层印制电路板包括顶层金属层、底层金属层，所述底部金属层通过微带线连接个集成电路的对应芯片；
[0019]每个所述射频前端包括有一个数控衰减器。
[0020]其进一步特征在于：
[0021]每个所述单元子阵的尺寸相同，且相邻的单元子阵的宽度方向间距相同，每个所述单元子阵内的各单元尺寸相同，每个所述单元子阵内相邻的各单元之间的间距相同，每个单元的天线位于单元的中央位置布置；
[0022]所述多层印制电路板从上至下依次设置顶部金属层、第一介质基片、第一中间金属层、第一粘贴介质层、第二中间金属层、第二介质基片、第三中间金属层、第二粘贴介质层、第四中间金属层、第三介质基片和底部金属层；所述顶部金属层为地平面，所述第一中间金属层、第二中间金属层、第三中间金属层设置电源线和控制信号线，所述第四中间金属层为地平面，所述底部金属层的微带线连接各集成电路的对应芯片；
[0023]每个所述射频前端包括一个数控衰减器、一个数控移相器、一个发射放大器、一个接收放大器、两个单刀双掷开关；
[0024]所述一分八功分网络位于多层印制电路板底部，所述一分八功分网络由七个威尔金森功分器和若干段微带线组合实现；每个威尔金森功分器包括一个功分器芯片和一个阻值为100欧姆的隔离电阻，各威尔金森功分器的端口之间由微带线连接，一分八功分网络的八条支路和射频前端之间用微带线连接；
[0025]所述金属屏蔽盒包括64个屏蔽腔，每个屏蔽腔覆盖一个单元的射频前端，相邻的屏蔽腔之间的金属壁上有若干缺口，所述缺口防止屏蔽盒与微带线短路。
[0026]采用本技术的结构后，八个单元子阵各传输一路数据流；当该有源天线阵列处于发射模式时，每个单元子阵的信号经一分八功分网络后，分成八路等幅同相的信号传输到八个射频前端，射频前端完成信号的放大、幅度控制、相位控制后，馈入天线单元以电磁波的形式发射；当该有源天线阵列处于接收模式时，每个单元子阵的每个单元的天线接收到的信号传输到该单元的射频前端，射频前端完成信号的放大、幅度控制、相位控制，一分八功分网络将八个单元的信号合成为1路数据流输出；每个单元子阵通过对每个单元的信号的幅度相位控制，实现模拟波束赋形，该64单元混合波束赋形有源天线阵列通过在数字域对八个单元子阵的数据流的幅度相位控制，完成数字波束赋形；其单元数量大并采用有源天线结构实现了较小的整体尺寸，且在射频前端中加入数控衰减器实现了每个单元的幅度控制。
附图说明
[0027]图1为64单元混合波束赋形有源天线阵列的结构图；
[0028]图2为64单元混合波束赋形有源天线阵列的横向层次结构图；
[0029]图3为射频前端的结构示意图；
[0030]图4为一分八功分网络的结构示意图；
[0031]图5为金属屏蔽盒的结构示意图；
[0032]图6为64单元混合波束赋形有源天线阵列的波束扫描方向图；
[0033]图中序号所对应的名称如下：
[0034]单元子阵1、单元子阵2、单元子阵3、单元子阵4、单元子阵5、单元子阵6、单元子阵7、单元子阵8、天线9、顶部金属层10、第一介质基片11、第一中间金属层12、第一粘贴介质层13、第二中间金属层14、第二介质基片15、第三中间金属层16、第二粘贴介质层17、第四中间金属层18、第三介质基片19和底部金属层20、金属孔21、金属屏蔽盒22、数控衰减器23、数控移相器24、发射放大器25、接收放大器26、单刀双掷开关27、单刀双掷开关28、威尔金森功分器29、功分器芯片30、隔离电阻31、屏蔽腔32、缺口33。
具体实施方式
[0035]一种64单元混合波束赋形有源天线阵列，见图1
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图5，其包含了八个单元子阵1、2、3、4、5、6、7、8和一个金属屏蔽盒22；每个单元子阵的各单元呈直线排布，八个单元子阵1、2、3、4、5、6、7、8并列排布；每个单元子阵包含八个天线9、八个射频前端和一个一分八功分网络，由一分八功分网络通过多层印制电路板和集成电路实现，天线9和射频前端分别位于多层本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种64单元混合波束赋形有源天线阵列，其特征在于，其包括：八个单元子阵，每个单元子阵包括直线间隔排布的八个单元；金属屏蔽盒；八个所述单元子阵并列间隔排布；每个单元子阵还包括有一个一分八功分网络，所述一分八功分网络包括多层印制电路板和对应的集成电路；每个单元包括有一个天线、一个射频前端；每个单元的所述天线位于所述多层印制电路板的对应顶部位置，每个单元的所述射频前端位于所述多层印制电路板的对应底部位置，每个单元的射频前端对应布置于对应的天线的正下方位置；所述金属屏蔽盒位于所述多层印制电路板的下方、并覆盖所有的射频前端布置；所述多层印制电路板的厚度方向贯穿有八个金属孔，每个单元的天线通过金属孔连接射频前端；所述多层印制电路板包括顶层金属层、底部金属层，所述底部金属层通过微带线连接个集成电路的对应芯片；每个所述射频前端包括有一个数控衰减器。2.如权利要求1所述的一种64单元混合波束赋形有源天线阵列，其特征在于：每个所述单元子阵的尺寸相同，且相邻的单元子阵的宽度方向间距相同，每个所述单元子阵内的各单元尺寸相同，每个所述单元子阵内相邻的各单元之间的间距相同，每个单元的天线位于单元的中央位置布置。3.如权利要求1所述的一种64单元混合波束赋形有源天线阵列，其特征在于：所述多层印制电...

【专利技术属性】
技术研发人员：周健义，陈炜衍，于志强，华彦平，邵俊峰，姜盼，梁启迪，
申请(专利权)人：江苏亨鑫科技有限公司，
类型：新型
国别省市：