阅读说明：本技术 天线组件及包括天线组件的装置 (Antenna module and device including antenna module ) 是由 金德龙 郑培墨 俞昌佑 于 2018-04-02 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种天线组件和包括所述天线组件的天线装置,所述天线组件包括：多个天线元件；第一PCB,其一面上设置有所述多个天线元件；多个空腔滤波器,其设置在所述第一PCB的另一面上,且与所述多个天线元件电连接；以及第二PCB,在其一面上与所述多个空腔滤波器电连接,且至少包括功率放大器、数字处理电路、校准网络,所述第二PCB包括沿着相互平行的方向延长的一个以上第一处理区域和一个以上第二处理区域,在所述第一处理区域和所述第二处理区域中所述数字处理电路仅布置在第二处理区域上,在所述第一处理区域和所述第二处理区域中所述功率放大器仅布置在所述第一处理区域上。(The present invention provides a kind of antenna module and the antenna assembly including the antenna module, and the antenna module includes: mutiple antennas element；First PCB is provided with the multiple antenna element in one side；A plurality of cavities filter is arranged on the another side of the first PCB, and be electrically connected with the multiple antenna element；And the 2nd PCB, it is electrically connected at a surface thereof with the multiple cavity filter, and include at least power amplifier, digital processing circuit, calibration network, 2nd PCB includes along more than one extended first processing region of generally parallel orientation and more than one second processing region, the digital processing circuit described in first processing region and the second processing region is arranged only on second processing region, and the power amplifier described in first processing region and the second processing region is arranged only on first processing region.)

天线组件及包括天线组件的装置

技术领域

本发明涉及天线装置及天线组件，更具体而言涉及一种用于无线通信的天线装置及天线装置中使用的天线组件。

背景技术

无线通信技术例如，多输入多输出(Multiple Input Multiple Output，MIMO)技术作为通过使用多个天线使数据传送量突破性地增长的技术，是在发射器上通过不同发射天线发射不同的数据，在接收器上通过适当的信号处理来区分出发射数据的空间复用(Spatial multiplexing)方法。

因此，随着同时增加收发天线的数量以增加信道容量，从而可传送更多的数据。例如将天线数量增至10个，则相比于目前的单一天线系统，在使用相同频率带宽时，可确保约10倍的信道容量。

在4G先进的长期演进(4GLTE-advanced)中最多可使用8个天线，目前在pre-5G阶段中正在开发安装有64或者128个天线的产品，在5G中预计会使用具有更多数量天线的基站装置，并称之为大规模MIMO(Massive MIMO)技术。与目前运营的二维蜂窝(Cell)相比，如果导入Massive MIMO技术，由于可实现3D波束成型(3D-Beamforming)，则称之为全维MIMO(Full Dimension MIMO，FD-MIMO)。

Massive MIMO技术中，随着天线数量的增加发送器和过滤器的数量也随之增加。然而由于受到设置场所的租金或者空间制约，因此制造出小而轻且费用低廉的RF部件(天线/过滤器/电源放大器/收发器等)，将左右采用Massive MIMO技术的天线装置的成败。Massive MIMO为了扩展覆盖面积，需要高功率，但是这种高功率引起的电量消耗和发热量在缩减重量及尺寸的过程中将起到消极因素的作用。

发明内容

(一)要解决的技术问题

由此，本发明欲解决的技术问题是提供一种具有可有效散热结构的天线装置。

此外，本发明欲解决的另一技术问题是提供一种既小型化又轻量化的叠层结构的MIMO天线组件及包括所述天线组件的天线装置。

(二)技术方案

为了解决上述问题，根据本发明的一方面，提供一种天线组件及包括天线组件的天线装置，所述天线组件包括：

多个天线元件；第一PCB，其一面上设置有所述多个天线元件；多个空腔滤波器，其设置在所述第一PCB的另一面，且与所述多个天线元件电连接；以及第二PCB，在其一面上与所述多个空腔滤波器电连接，且至少包括功率放大器、数字处理电路、校准网络，所述第二PCB包括向相互平行的方向延长的一个以上第一处理区域和一个以上第二处理区域，在所述第一处理区域和所述第二处理区域中所述数字处理电路仅布置在第二处理区域，在所述第一处理区域和所述第二处理区域中所述功率放大器仅布置在所述第一处理区域。

基于本说明书的其它记载可自然地推导出记载的内容之外其它的解决问题的手段。

附图说明

图1是本发明一实施例涉及的天线装置的侧面立体图。

图2是图示化本发明一实施例涉及的Massive MIMO天线系统的叠层结构的图。

图3是采取图2的叠层结构的本发明一实施例涉及的Massive MIMO天线的分解图。

图4是在结合有本发明一实施例涉及的天线元件的第一PCB上结合有滤波器的子组合体的分解图。

图5是图示本发明一实施例涉及的第二PCB上的元件布置结构的立体图。

图6是图示本发明另一实施例涉及的第二PCB上的元件布置结构的立体图。

图7是图示本发明另一实施例涉及的第二PCB上的元件布置结构的立体图。

图8是图示本发明又一实施例涉及的第二PCB和另外的本体外壳及散热器的部分分解立体图。

具体实施方式

以下参照附图对本发明的实施例进行详细说明如下。标注附图标记时，即使相同技术特征在不同的附图中出现，也尽可能使用了相同的附图标记。而且，还要注意，在通篇说明书中，如果认为对相关已知的技术特征和功能的具体说明可能会导致本发明主题不清楚，则省略其详细说明。

图1是本发明一实施例涉及的天线装置的侧面立体图。

本发明的一实施例涉及的天线装置可包括天线组件10、天线本体20及供电模块30。

本发明的一实施例涉及的天线装置作为一种将电能变换为无线收发电波的能量变换和消耗装置，在能量变换和消耗的过程中伴随着产生大量的热。如果本体外壳内部的无线收发模块过热，则装置寿命将大幅减小。而且，随着无线收发模块的温度的增加，无线收发模块的灵敏度将不同。特别是，基于无线收发模块的位置的温度偏差可引发不同无线收发模块间的灵敏度偏差。这种基于无线收发模块温度的灵敏度偏差或者不同位置间的灵敏度偏差不仅阻碍天线装置的收发准确度，而且由此可减小收发速度。为了解决如上所述的问题，本发明提出一种在Massive MIMO天线的叠层结构中在天线装置的尺寸及重量方面具有优点且可进行有效发热的Massive MIMO天线。所述优点可基于天线组件的结构及作为构成天线组件的构件之一的PCB的构成而实现。本说明书中，首先对天线装置的构成及天线组件的叠层结构进行概略地说明之后，对构成天线组件的PCB的构成进行说明。

图2是图示化本发明一实施例涉及的Massive MIMO天线系统的叠层结构的图。

图3是采取图2的叠层结构的本发明一实施例涉及的MassiveMIMO天线的分解图。图4是在结合有本发明一实施例涉及的天线元件100的第一PCB120上结合有滤波器130的子组合体的分解图。另外，作为一示例，本发明中使用的滤波器130可以是空腔滤波器130。

图2中天线本体20以Massive MIMO天线的结构为例示出。作为Massive MIMO天线的天线本体20包括天线罩210(radome)、外部形成有散热手段220例如散热片221的散热器220(heat sink)及它们之间布置的天线组件10(antenna assembly)。天线组件10能够使由数字元件构成的模块以叠层结构结合的形态构成。

具体地,图2图示的本发明一实施例涉及的叠层结构可由包括结合有多个天线元件的第一PCB120、与第一PCB120和第二PCB140的信号线电连接的滤波器130、数字处理电路、形成功率放大器的模拟处理电路、包括校准网络的第二PCB140的构件构成。图2图示的本发明一实施例涉及的叠层结构中，校准网络连同功率放大器和数字处理电路形成于单板上，在功率放大器、校准网络、数字处理电路、滤波器130间无需RF电缆进行连接。而且，图2的叠层结构相比于现有技术，由较少的层数构成。

这种结构在滤波器130和PCB之间无需利用RF连接器进行连接，具有有效地缩小天线组件的尺寸的优点。与此不同的是，对于校准网络位于天线元件110与滤波器130之间的天线组件结构，校准网络通常由多个开关构成且与各滤波器130的一端耦合的RF耦合器连接。因此，供电网络和滤波器130只能通过RF连接器连接，存在使重量和尺寸变大的问题。而且，这种情况下，由于形成功率放大器的模拟板和数字板由不同的层构成且各层通过RF连接器相互连接的结构，因此存在很难缩减重量和尺寸的问题。而且，这种结构中，由于在单一PCB上集成大量的元件，导致集成密度增高，因此可能引发发热相关的问题。与此不同的是，图2图示的本发明一实施例涉及的MIMO系统的叠层结构在尺寸、重量相关的方面具有优点，而且通过减小集成在单一PCB上的元件密度，在发热方面也进一步具有优点。所述结构为用于将数字信号处理部的接口连接器替换为PCB图案，将RF接口连接器替换为在PCB图案上进行面接触，从而进一步实现极大化。即，在第二PCB140上以PCB图案形成数字处理电路和校准网络，基于第二PCB140与滤波器130以面接触方式连接的结构，可使如上所述的优点极大化。

另外，图2图示的本发明一实施例涉及的Massive MIMO天线系统的叠层结构的优点基于在至少一个PCB上例如在第二PCB140上将收发器电路、功率放大器、校准网络及数字处理电路皆以区域划分并有效地布置的特殊的布置结构进一步被凸显。这种特殊的布置结构由于在单一PCB上集成多个元件，因此正在探讨一种因集成密度增加导致发热及解除该发热的散热技术。具体地,上述PCB可以是第二PCB140，可基于在第二PCB140上以相互平行的方向排列的一个以上的第一处理区域和第二处理区域实现上述目的。

以下，对本发明涉及的单一PCB上的特殊布置结构进行详细说明。

图5是图示本发明的一实施例涉及的在单一PCB上的元件布置结构的俯视图。

参照图5，本发明一实施例涉及的PCB可包括端口区域143、第一处理区域141及第二处理区域142。

端口区域143可布置在PCB的至少一端。在本发明一实施例中，设置在端口区域143的端口可以是光端口。但是，本发明不限于此，端口可以是用于与外部设备进行收发数字信号或者模拟信号的数字信号端子或者模拟信号端子。

端口区域143可沿着基板上的至少一端边延长。作为一例，端口区域143可沿着第一处理区域141或者第二处理区域142的一部分边延长。

以下，将与形成有端口区域143的基板上的至少一端边平行的方向或者端口区域143延长的方向统称为“横向”。

因此，在本发明的一实施例中，端口区域143在PCB基板的至少一端边上可向横向延长。

此外，以下“使区域向某一方向延长”是指该区域为长度大于宽度的长方形的形状，该长方形形状的区域的长度方向平行于某一方向。

本说明书中，第一处理区域141作为至少设置有功率放大器电路的区域，是指没有布置数字处理电路的区域。而且，第二处理区域142作为至少布置有数字处理电路的区域，是指没有布置功率放大器的区域。只是，在第一处理区域141中布置有少量的数字处理电路，或者在第二处理区域142中包括少量的功率放大器相关的构件的情况下，在均等的范围内也应视为属于本发明的实施范围。

本发明的一实施例中，第一处理区域141可以是不仅设置有功率放大器，而且还设置有提供多个发送/接收(TX/RX)电路的模拟处理电路(收发器电路)及校准网络的电路区域。

作为一例，空腔滤波器可通过第一处理区域141与PCB电连接。例如，空腔滤波器可通过形成于第一处理区域141的片接触端子与PCB上的第一处理区域141电连接。

本发明的一实施例中，第一处理区域141可向横向延长。即，第一处理区域141可向与形成有端口区域143的PCB基板的至少一端边平行的方向延长。

第二处理区域142可以是设置有数字处理电路的电路区域。数字处理电路可包括用于处理数字信号的集成芯片及其附属元件的电路构件。第一处理区域141和第二处理区域142可表现出发热量的差异。

即，本发明的一实施例中，单一的PCB上由收发器电路、校准网络及功率放大器组群布置的区域可定义为第一处理区域141，单一的PCB上由数字处理电路族群布置的区域可定义为第二处理区域142。

但是，本发明并不限于此。然而，也不排除相互交换第一处理区域141和第二处理区域142各自包括的构成要素的可能性。

作为一例，第二处理区域142可通过设置在第二PCB140的电路布线与第一处理区域141的元件电连接。

本发明的一实施例中，第二处理区域142可向横向延长。即，第二处理区域142可向与第二PCB的基板的至少一端的边平行的方向延长，所述第二PCB形成有端口区域143。

图示的实施例中，第一处理区域141示例性地可由3个区域构成，第一处理区域141的至少一个区域可靠近端口区域143并布置。

此外，图示的实施例中，第二处理区域142可布置在第一处理区域141之间。即，本发明的一实施例中，第一处理区域141和第二处理区域142可相互交替地布置。

根据本发明的一实施例，由于向横向延长的第一处理区域141的电路和第二处理区域142的电路相互交替布置，因此能够防止第一处理区域141电路的功率放大器发生的热偏重于局部。而且，作为一例，发热较小的第二处理区域142电路相对于第一处理区域141电路可起到一种热吸收及散热器功能，从而可增加基板的冷却性能。

图6和图7是图示本发明另一实施例涉及的单一PCB上的元件布置结构的俯视图。

图5中作为一示例性图示的布置结构如上所述，虽然可布置成使功率放大器中发生的热量在上方较少地囤积，具有结构性效果，但是根据系统要求的性能，可能会发生问题。

例如，当功率放大器密集地布置在中央部并使发热量集中在中央，且通过数字处理电路的分散使多个数字高速信号具有经过功率放大器PCB内层并进行处理的信号流程时，具有可能引发信号失真的潜在因素。

参照图6，本发明的另一实施例涉及的PCB可包括端口区域143、第一处理区域141及第二处理区域142。此时，PCB作为一示例，可以是图2图示的Massive MIMO天线系统的叠层结构的第二PCB140。本发明的另一实施例涉及的PCB相比于参照图5说明的本发明的一实施例涉及的PCB，在第一处理区域141和第二处理区域142的方向和结构层面上存在差异。以下，以前面参照图5说明的本发明的一实施例涉及的PCB的区域布置结构与本发明的另一实施例涉及的PCB的区域布置结构上的差异为主，参照图6进行说明，并省略其重复说明。

本发明的另一实施例中，端口区域143可沿着基板上的至少一端边延长。

本发明的另一实施例中，第一处理区域141可向纵向延长。

以下，纵向是指垂直横向的方向，即，垂直于形成有端口区域143的PCB基板的至少一端边的方向。

此外，本发明的另一实施例中，第二处理区域142可向纵向延长。

图示的实施例中，第二处理区域142可与两长侧边即，位于形成有端口区域143的PCB且在一端形成的边靠近并布置。

此外，第一处理区域141可布置在两个第二处理区域142之间。

本发明的另一实施例中，第二处理区域142的至少一端可靠近形成于端口区域143的一端的边并布置。由此，第二处理区域142可形成针对端口区域143的外部信号传递端口例如，光端口的集成电路布线。

由此，可构成经由端口区域143、第二处理区域142及第一处理区域141的电信号路径。而且，为了这种电信号路径或者布线，无需使用另外的迂回路径，例如通过通孔(via)对其它层进行布线的结构，从而可减少PCB的层数。

在前面参照图5说明的本发明一实施例涉及的单一PCB上的元件布置结构,即横布置结构中，为了与端口区域143例如光端口连接,第二处理区域142的数字处理电路需要迂回第一处理区域141并布线，这种迂回布线例如要求在多层PCB的其它层上通过通孔进行迂回。基于这种迂回布线可增加传送路径的长度和复杂度，这在高速数字信号处理时，可能引发信号失真。

与此不同的是，图6图示的本发明的另一实施例，即，纵布置结构使传送路径的长度和复杂度缩小，并可提高其电学特性。通过简化这种布线结构，具有增加传送准确度和速度的优点。而且，根据这种纵布置结构，可实现降低PCB的布线设计难度、提高生产效率及节约成本。

此外，根据本发明另一实施例，当第二处理区域142的数字处理电路具有较高的复杂度时，第二处理区域142相比于第一处理区域141，可为更高的发热源。此时，第二处理区域142相比于第一处理区域141，可具有相对更高的温度。

本发明的另一实施例中，第二处理区域142可布置于PCB的边缘，边缘区域相比于布置有第一处理区域141的中央区域，能够与外部空气或者与外部空气接触的本体外壳230和散热器220以更宽的面积进行接触。因此，相对以高温进行加热的第二处理区域142的散热性可能会增大，PCB的整体温度能够均有地分布。

另外，不同于图6和图7，可存在本发明的又一实施例涉及的PCB上的元件布置结构图。本发明的又一实施例涉及的PCB上的元件布置结构与图6图示的本发明的另一实施例涉及的PCB上的元件布置结构相比，除了第一处理区域141与第二处理区域142的布置存在差异，其它构件类似。即，本发明的又一实施例涉及的PCB上的元件布置结构与图6的本发明的另一实施例涉及的PCB上的元件布置结构相比，不同点在于，第一处理区域141和第二处理区域142的位置发生交换。以下以前面说明的本发明的一实施例涉及的PCB的区域布置结构与本发明的另一实施例涉及的PCB的区域布置结构上的差异点为主进行说明，并省略重复说明。

本发明的又一实施例中，端口区域143可沿着基板上的至少一端边延长。

本发明的又一实施例中，第一处理区域141和第二处理区域142可向纵向延长。

本发明的又一实施例中，第一处理区域141可与长侧边即，形成有端口区域143的PCB的至少一端边垂直的量边靠近并布置。

此外，第二处理区域142可布置在两个第一处理区域141之间。

本发明的又一实施例中，第二处理区域142的至少一端可靠近端口区域143地布置。由此，第二处理区域142可进行对端口区域143的外部信号传递端口，例如，光端口的集成电路布线。当然，这种情况下，第一处理区域141也靠近端口区域143地布置。

由此，可构成经由端口区域143，第二处理区域142，及第一处理区域141的电信号路径。而且，为了这种电信号路径或者布线，另外的迂回路径，例如，无需使用通过通孔(via)对其它层进行布线的结构，从而可减少PCB的层(layer)数，降低布线的传送路径长度及复杂度，从而可提高电路的电学特性。本发明的又一实施例涉及的元件布置结构是假定功率放大器为相对较高发热源时的示例性布置结构。这种情况下，第一处理区域141可布置在PCB的边缘，边缘区域相比于布置有第二处理区域142的中央区域，能够以更宽的面积与外部空气或者与外部空气接触的外壳和散热器220接触。因此，可增大相对以高温进行加热的第一处理区域141的散热性，从而可使PCB的整体温度均匀地分布。

图8是图示本发明又一实施例涉及的第二PCB与另外的本体外壳230及散热器220的部分结合立体图和部分分解立体图。

参照图8，为了进一步改善散热，本发明的又一实施例涉及的PCB的边缘侧可布置另行的高散热散热手段220(例如，包括散热片221的分离型散热器220)。在此，作为一例，作为散热对象的PCB可以是第二PCB140。而且，作为一例，可布置在PCB的边缘侧，为了改善作为相对高发热源的第二处理区域142(或者根据设计特点当第一处理区域141为高发热源时可以是第一处理区域141)的散热特性，高热传导率材料的散热器220可另行布置在PCB的下部区域。具体地,散热器220可由热传导率高于本体外壳230的铜、铝等材料构成。

作为一例，散热器220可设置在第二PCB140的下部区域。具体地，本体外壳230布置在第二PCB140的下部区域，作为一例，散热器220能够可拆卸地布置在本体外壳230下部。即，散热器220可以是分离型散热器220。而且，散热器220可包括散热器本体222及散热片221。散热器220通过长槽231可直接接收由第二PCB140发生的热，可提高第二PCB140的散热效率。作为一例，形成于本体外壳230的长槽231可沿着外壳的两边缘面形成，但不限于此，可通过各种布置形成。由第二PCB140发生的热通过形成于本体外壳230的长槽231可直接向散热器220传递。作为一例，当第一处理区域141和第二处理区域142中作为相对高发热源的处理区域布置在第二PCB140的边缘侧时，在第二PCB140中形成有作为相对高发热源的处理区域的、第二PCB140边缘侧的下部区域可形成有本体外壳230的长槽231。而且，第二PCB140中形成有作为相对高发热源的处理区域的、第二PCB140边缘侧的下部区域可布置有分离型散热器220。如上所述，通过在靠近具有高发热源的部分布置发热效率高的构件，从而可有效地在第二PCB140及其周边部发热。此时，在第二PCB140与散热器220之间形成有接触面，从而能够顺畅地发热。作为一例，散热器220的上面形成有突出部223，所述突出部223与第二PCB140的一面接触，从而使第二PCB140能够更加顺畅地散热。

作为整个外壳的一部分且设置本体外壳的具有高散热特性的散热器220可通过利用不同于本体外壳230的压铸件或者压铸工艺制造。根据本发明，由于散热器220布置在相对高温源的区域，可强化针对高温区域的散热性能并降对相对低热源区的散热性能，从而可去除散热片221或者缩减其尺寸。由此，可减小本公开涉及的天线装置的整体体积及重量。另外，第一处理区域141相比于第二处理区域142为高发热源时，第一处理区域141可布置在第二PCB140的边缘侧，散热器220可布置在布置有第一处理区域141的第二PCB140的边缘侧的下面。即，第一处理区域141和第二处理区域142中相对高发热源的处理区域可布置在第二PCB140的边缘侧，散热器220可布置在第二PCB140的边缘侧的下部区域。而且，另外的散热器220可向第一处理区域141和第二处理区域142的延长方向垂直的方向延长，并布置在第二PCB140的下面。这种情况下，另外的散热器220横穿第一处理区域141和第二处理区域142中形成于第二PCB140的边缘侧的区域并布置，并辅助第一处理区域141和第二处理区域142进行散热。而且，第二PCB140的整个下面也可布置有不同于上述布置的一散热器220。

进而，根据不同产品特性、输出而要求的不同散热特性，可改变另行设置的高散热特性的散热器220的尺寸和结构。例如，可改变散热片221的长度。因此，无需改变本产品的外部轮廓，便可提供适合输出需求的散热特性。而且，散热器220可以是一体型或分离型。散热器220为分离型时，根据产品的特性或者输出可替换其它合适的散热器220。

此外，另外的高散热散热器220可包括一个以上接触凹部。接触凹部与PCB的后面接触，例如，可与第二处理区域142的高发热元件所在的区域的后面接触。

即，在第二处理区域142的高发热元件例如，FPGA或者动态信号处理芯片中，可将局部发生的热直接向外部散热，由此，可使PCB的温度分布均匀地分散。

由于通过接触凹部可将局部产生的发热元件的热直接进行散热或者将其提取，因此可增加另外的高散热的散热片221或者散热器220的散热效率，由此，可减小整个系统所需的散热片221或者散热器220的尺寸及重量。

以上说明仅用于示例性地说明本实施例的技术思想，对于本实施例所属的技术领域具有通常的知识的技术人员而言，在不超出本实施例的本质特征的范围内可进行各种修改及变更。因此，本实施例并非用于限定而是用于说明本实施例的技术思想，所述实施例不是用于限定本实施例的技术思想的范围。本实施例的保护范围应基于以下的权利要求书被解释，属于其等同范围内的所有技术思想应解释为属于本实施例的权力范围。

附图标记说明

10：天线组件 20：天线本体

110：天线元件 210：天线罩

120：第一PCB 220：散热器

130：滤波器 230：本体外壳

140：第二PCB 30：供电模块

相关申请的交叉参考

本专利申请主张2017年3月31日韩国申请的专利申请第10-2017-0042127号的优先权，并且本说明书以参考的形式包括其优先权的全部内容。