CN101018370A - 一种利用基站天线收发信号的方法和基站天线 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种利用基站天线收发信号的方法和基站天线，该基站天线包括：两个天线阵列组成的极化正交的双极化阵列，以及与所述双极化阵列中其中一个天线阵列极化方向相同的天线阵列组成的单极化阵列；其中，双极化阵列中与单极化阵列极化正交的一个天线阵列作为一路接收天线，所述双极化阵列的另一个天线阵列和所述单极化阵列的天线阵列分别作为另一路接收天线和发射天线，或分别作为发射天线和另一路接收天线。收发天线分别使用各自的天线端口，大大提高了收发天线端口之间的隔离度；并且可以将连接与天线端口之后的双工器改用三个独立的滤波器；另外，收发天线只需要满足自己的频段即可；可见该基站天线具有较高的天线性能。
Description
技术领域
本发明涉及移动通信的天线技术领域，特别涉及一种利用基站天线收发信号的方法和基站天线。
背景技术
随着移动通信技术的迅速发展和移动通信业务量的急剧增加；移动通信网络覆盖在不断地扩大和完善，作为移动通信系统关键部件之一的基站天线相应地随着移动通信网络地建设而变得越来越重要。
为了提高系统的性能，现有基站天线一般采用双极化天线。双极化天线组合了两路极化方向相互正交的天线，同时工作在收发双工模式下，其中一路极化作为发射和接收共用，另一路作为分集接收，以获取极化分集增益。分集接收就是通过两条或者两条以上途径接收同一信息，以减轻衰落影响的一种技术措施。
目前的天线技术中，主要有以下两种基站天线：
其一、天线单元为振子型的基站天线。如图1所示，该天线由两路极化正交的偶极子天线阵列组成，提供两路极化通道。该两路阵列的极化一般为45°和135°，在使用时，任选两路通道中的一路作为发射与接收共用通道，另一路作为分集接收通道。由于两路通道对应的天线阵列极化正交，因此同时作为接收时，两路通道接收信号的相关性系数较低，可以获取极化分集增益，提高系统性能。另外，为了保证偶极子天线两振子上电流平衡，且为了增大天线的带宽，一般会对振子天线附加平衡支节，用于使天线方向图不产生畸变和扩展带宽，所附加的平衡支节的高度一般为四分之一自由空间波长。
其二、天线单元为贴片型的基站天线。如图2所示，其天线单元通过在正方形贴片两对角线上的馈电点分别馈电，形成两路极化正交的模式，然后通过将这两种正方形贴片在垂直面上组阵，形成两路极化正交的阵列，实现两路信号通道，此时两路极化为45°和135°。在使用时，任选两路通道中的一路作为发射与接收共用通道，另一路作为分集接收通道。同样，由于两路通道对应的天线阵列极化正交，因此同时作为接收时，两路通道接收信号的相关性系数较低，可以获取极化分集增益，提高系统性能。
但是，上述两种基站天线都存在以下缺点：一方面，由于收发通道共用一个天线端口，因此，天线无法带来收发通道间的隔离，为了满足系统对收发通道隔离度的要求，则对连接在天线端口后面的双工器提出了较高的隔离度要求，而这一要求会导致双工器的体积较大，增大了射频子系统小型化的难度，其中，双工器用于使收发通道共用时具有一定间隔的两个频段获得较大的隔离；另一方面，由于收发通道共用一个天线阵列，因此，天线在接收频带和发射频带内都需要满足良好的性能，也就是需要较宽的天线带宽。所以，现有技术中尚没有一种基站天线能够具有较高的天线性能。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例的第一个目的在于提供一种利用基站天线收发信号的方法，以便于提高基站天线的性能。
本发明实施例的第二个目的在于提供一种基站天线，以便于提高基站天线的性能。
为了实现上述第一个目的，本发明实施例提供了一种利用基站天线收发信号的方法，该方法为：在基站天线中，将极化正交的双极化阵列中与单极化阵列极化正交的一个天线阵列作为一路接收天线，将所述双极化阵列的另一个天线阵列和所述单极化阵列的天线阵列分别作为另一路接收天线和发射天线，或分别作为发射天线和另一路接收天线；利用所述发射天线发送信号，利用所述一路接收天线和另一路接收天线接收信号。
为了实现上述第二个目的，本发明实施例提供了一种基站天线，该基站天线包括：两个天线阵列组成的极化正交的双极化阵列，以及与所述双极化阵列中其中一个天线阵列极化方向相同的天线阵列组成的单极化阵列；其中，
双极化阵列中与单极化阵列极化正交的一个天线阵列作为一路接收天线，所述双极化阵列的另一个天线阵列和所述单极化阵列的天线阵列分别作为另一路接收天线和发射天线，或分别作为发射天线和另一路接收天线。
由以上技术方案可以看出，收发天线分别使用各自的天线端口，相比现有技术中收发天线共同使用一个天线端口，大大提高了收发天线端口之间的隔离度，且可以大幅度提升收发信道的隔离；由于收发天线分别使用各自的天线端口，所以不需要使用连接于天线端口之后的双工器，可以改用三个独立的滤波器，为基站射频子系统的小型化提供了便利条件；另外，收发天线只需要满足自己的频段即可，有效地降低了天线的带宽要求。可见该基站天线具有较高的天线性能。
附图说明
图1为现有技术中天线单元为振子型的基站天线示意图；
图2为现有技术中天线单元为贴片型的基站天线示意图；
图3为本发明实施例提供的振子型天线单元组成的基站天线示意图；
图4为本发明实施例提供的双极化振子型天线单元的组成示意图；
图5为本发明实施例提供的贴片型单元组成的基站天线示意图；
图6为本发明实施例提供的天线单元混合设置的基站天线示意图。
具体实施方式
为了使上述目的、技术方案以及优点更加的清楚，下面结合具体实施例对本发明进行详细描述。
本发明实施例的方法是：在基站天线中，将极化正交的双极化阵列中与单极化阵列极化正交的一个天线阵列作为一路接收天线，将所述双极化阵列的另一个天线阵列和所述单极化阵列的天线阵列分别作为另一路接收天线和发射天线，或分别作为发射天线和另一路接收天线；利用所述发射天线发送信号，利用所述一路接收天线和另一路接收天线接收信号。
其中，上述方法中使用的天线阵列中有两路作为接收天线，其中一路可以作为主接收天线，另一路可以作为分集接收天线。
上面所述三个天线阵列有两个极化方向，这两个极化方向可以分别为45°和135°方向；也可以分别为垂直方向和水平方向。
上述双极化阵列和单极化阵列可以分别由双极化天线单元和单极化天线单元组成。所述双极化天线单元和单极化天线单元可以是振子型天线单元，也可以是贴片型天线单元等其它形式的天线单元，也可以是这些形式的天线单元的各种组合。
上面所述基站天线中的天线阵列可以在垂直方向组成阵列，双极化阵列和单极化阵列在水平方向要有一定间隔；也可以在水平方向组成阵列，双极化阵列和单极化阵列在垂直方向要有一定间隔。所述间隔可以约为一个波长，此间隔还可以根据天线系统需要的收发天线端口之间的隔离度调整大小。
下面对本发明实施例所提供的基站天线进行详细描述。该基站天线包括：两个天线阵列组成的极化正交的双极化阵列，以及与所述双极化阵列中其中一个天线阵列极化方向相同的天线阵列组成的单极化阵列；双极化阵列中与单极化阵列极化正交的一个天线阵列作为一路接收天线，所述双极化阵列的另一个天线阵列和所述单极化阵列的天线阵列分别作为另一路接收天线和发射天线，或分别作为发射天线和另一路接收天线。
其中，上述基站天线中的天线阵列中有两路作为接收天线，其中一路可以作为主接收天线，另一路可以作为分集接收天线。
所述三个天线阵列有两个极化方向，这两个极化方向可以分别为45°和135°方向；也可以分别为垂直方向和水平方向。
上述双极化阵列和单极化阵列可以分别由双极化天线单元和单极化天线单元组成。所述双极化天线单元和单极化天线单元可以是振子型天线单元，也可以是贴片型天线单元等其它形式的天线单元，也可以是这些形式的天线单元的各种组合。
所述双极化天线单元和单极化天线单元可以设置在金属反射板上。所述金属反射板主要用来保持天线方向图的定向性，使信号能够定向传输。
下面以振子型天线单元为例进行描述。如图3所示，图3为振子型天线单元组成的基站天线示意图。该基站天线采用振子型天线单元，包括双极化振子型天线单元和单极化振子型天线单元。双极化振子型天线单元的极化分别为45°和135°。单极化振子型天线单元的极化可以为45°，也可以为135°。
两种振子型天线单元都设置在金属反射板上，在垂直方向组成阵列，在水平方向间隔一段距离并排放置，间隔的距离约为一个波长。
假设单极化振子型天线单元的极化为45°，那么此时，可以将极化为135°的天线阵列作为第一路接收天线；其余的两路阵列均为45°极化的天线阵列，可以将双极化振子型天线单元组成的天线阵列中极化方向为45°的一路天线阵列作为发射天线，将单极化振子型天线单元组成的天线阵列作为另一路接收天线。第一路接收天线可以为主接收天线，另一路接收天线可以为分集接收天线。
所述双极化振子型天线单元组成可以如图4所示。包括：天线振子、附加平衡支节和金属反射盒体。
天线阵子，设置在附加平衡支节的一端，用来接收和/或发送信号波。
附加平衡支节的一端连接天线振子，另一端设置在金属反射盒体上，使天线振子两臂电流相等，用于防止方向图产生畸变和扩展带宽。附加平衡支节也可以不被设置。
金属反射盒体，与平衡支节连接，用于控制信号的发射和接收方向。金属反射盒体也可以不被设置，此时附加平衡支节的底面外端面与金属反射板连接。当没有设置平衡支节时，金属反射盒体的底面内端面与天线振子连接。
没有金属反射盒体时，所述附加平衡支节与金属反射板连接。
单极化振子型天线单元的组成与双极化振子型单元组成相同，只是双极化天线振子型天线单元包含两个极化正交的偶极子天线，而单极化振子型天线单元包含一个偶极子天线。
对于振子型天线，主接收天线与分集接收天线的带宽只需要满足接收频段，发射天线的带宽也只需要满足发射频段。这就提高了基站天线的性能，降低了对于天线带宽的要求。
下面以贴片型天线单元为例进行描述，如图5所示，该基站天线由双极化贴片型天线单元和单极化贴片型天线单元组成。该贴片型单元的极化为垂直和水平极化。也可以为45°和135°极化。
该实施例中，可以将端口1作为第一路接收天线阵列的端口，端口2和端口3中任选一路作为发射天线阵列的端口，其余的一路作为另一路接收天线的端口。第一路接收天线可以作为主接收天线，另一路接收天线可以作为分集接收天线。
所述双极化贴片型天线单元和单极化贴片型天线单元主要由贴片和金属反射盒体组成。
贴片设置在金属反射盒体之上，用来接收和/或发送信号波。
所述贴片一般并不与金属反射盒体之间相连，而是通过在中间设置绝缘体与金属反射盒体连接，例如：可以在贴片的四个角处设置绝缘体，与金属反射盒体相连，所述绝缘体可以是塑料或尼龙等；也可以在贴片的中央设置金属柱与金属反射盒体连接。
金属反射盒体，用于控制信号的发射和接收方向。金属反射盒体也可以不被设置。
另外，所述基站天线也可以是各种形式天线单元的组合。如图6所示，该基站天线的双极化天线阵列的天线单元采用贴片型，单极化天线阵列的单元采用振子型。可以将双极化贴片型天线单元组成的两个天线阵列中与单极化贴片型天线单元组成的天线阵列正交的一个天线阵列作为一路接收天线；双极化贴片型天线单元组成的另一个天线阵列作为发射天线，单极化贴片型天线单元组成的天线阵列作为另一路接收天线。
由以上描述可以看出，本发明实施例所提供的基站天线，收发天线分别使用各自的天线端口，相比现有技术中收发天线共同使用一个天线端口，大大提高了收发天线端口之间的隔离度，应用本发明实施例所提供的基站天线在移动通信系统中，可以大幅度提升收发信道的隔离；由于收发天线分别使用各自的天线端口，所以不需要使用连接于天线端口后方的双工器，可以改用三个独立的滤波器，为基站射频子系统的小型化提供了便利条件；另外，收发天线只需要满足自己的频段即可，有效地降低了天线的带宽要求。可见该基站天线具有较高的天线性能。
更进一步地，当基站天线所处的传播环境散射较为丰富时，采用本发明实施例所提供的基站天线接收分集，不但可以获取极化分集增益，还可以获取空间分集增益；且所述基站天线结构简单，易于实现。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，都应该包含在本发明的保护范围之内。
Claims (11)
1、一种利用基站天线收发信号的方法，其特征在于，该方法为：在基站天线中，将极化正交的双极化阵列中与单极化阵列极化正交的一个天线阵列作为一路接收天线，将所述双极化阵列的另一个天线阵列和所述单极化阵列的天线阵列分别作为另一路接收天线和发射天线，或分别作为发射天线和另一路接收天线；利用所述发射天线发送信号，利用所述一路接收天线和另一路接收天线接收信号。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述一路接收天线和另一路接收天线中，任意一路作为主接收天线，另外一路作为分集接收天线。
3、一种基站天线，其特征在于，该基站天线包括：两个天线阵列组成的极化正交的双极化阵列，以及与所述双极化阵列中其中一个天线阵列极化方向相同的天线阵列组成的单极化阵列；其中，
双极化阵列中与单极化阵列极化正交的一个天线阵列作为一路接收天线，所述双极化阵列的另一个天线阵列和所述单极化阵列的天线阵列分别作为另一路接收天线和发射天线，或分别作为发射天线和另一路接收天线。
4、根据权利要求3所述的基站天线， 其特征在于，所述组成双极化阵列的两个天线阵列的极化方向分别为45°方向和135°方向，或垂直方向和水平方向。
5、根据权利要求3所述的基站天线，其特征在于，所述双极化阵列和单极化阵列之间的间隔为一个信号波长，或者根据接收天线和发射天线之间的隔离度设置。
6、根据权利要求3所述的基站天线，其特征在于，所述双极化阵列由双极化天线单元组成；所述单极化阵列由单极化天线的单元组成。
7、根据权利要求6所述的基站天线，其特征在于，该基站天线进一步包括：金属反射板；
所述双极化天线单元和单极化天线单元位于所述金属反射板之上。
8、根据权利要求7所述的基站天线，其特征在于，所述双极化天线单元是振子型天线单元、或贴片型天线单元；
所述单极化天线单元是振子型天线单元、或贴片型天线单元。
9、根据权利要求8所述的基站天线，其特征在于，所述振子型天线单元包括天线振子；所述贴片型天线单元包括贴片；
其中，所述天线阵子和贴片，用于接收和/或发送信号波。
10、根据权利要求9所述的基站天线，其特征在于，所述振子型天线单元进一步包括：平衡支节和金属反射盒体；其中，
所述平衡支节的一端连接天线振子，另一端连接金属反射盒体，使天线振子两臂电流相等；所述振子型天线单元的金属反射盒体的底面外端面与金属反射板连接，所述金属反射盒体用于控制信号的发射和接收方向；或者，
所述振子型天线单元进一步包括：平衡支节，一端连接天线振子，另一端位于金属反射板之上，使天线振子两臂电流相等；或者，
所述振子型天线单元进一步包括：金属反射盒体，所述金属反射盒体底面外端面与金属反射板连接，底面内端面连接天线振子，所述金属反射盒体用于控制信号的发射和接收方向。
11、根据权利要求9所述的基站天线，其特征在于，所述贴片型天线单元进一步包括：金属反射盒体，所述贴片型天线单元的金属反射盒体与贴片连接，用于控制信号的发射和接收方向。
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