CN101345344A - 集赋形和变极化为一体的基站毫米波通信天线 - Google Patents

Abstract

本发明属于毫米波天线领域，具体公开了一种集赋形和变极化为一体的基站毫米波通信天线，由四副结构完全相同的基站通信天线组成，所述的四副基站通信天线分为两组，左右对称设置；每副基站通信天线包括毫米波圆锥喇叭天线、方波导到圆波导过渡段、赋形反射板及印制栅条，所述方波导到圆波导过渡段设在毫米波圆锥喇叭天线的下方，并且相互连接；每个毫米波圆锥喇叭天线的上方各对应设有一个赋形反射板，所述印制栅条设在赋形反射板的上端面。本发明结构紧凑、工艺性好、工作稳定可靠。适用于磁悬浮列车38GHz车地通信系统。

Description

集赋形和变极化为一体的基站毫米波通信天线

技术领域

本发明涉及毫米波天线领域，特别是涉及一种集赋形和变极化为一体的基站毫米波通信天线。

背景技术

随着无线移动通信系统的发展，智能天线能够根据实际信道情况实时调整自身参数，有效追踪多个用户，在系统中实现空分多址(SDMA)，提高系统频谱的利用率。

赋形波束技术作为智能天线数字信号处理部分的核心，能够根据系统性能指标，形成对基带(中频)信号的最佳组合或者分配。

目前，国内实现波束赋形和圆极化特性的天线，通常采用两种方式：一是采用圆极化天线作馈源，然后通过反射面将波束赋形；二是使用阵列天线或抛物面天线将波束赋形，然后加圆极化器将线极化变换为圆极化；这两种方式都是分开实现的。这样设计的天线，结构复杂、体积大、重量重、成本高，不利于架设在轨道沿线旁边的电桩上。

国外虽然有集赋形和变极化为一体的基站毫米波通信天线，但是要求施工的工艺水平比较高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种集赋形和变极化为一体的基站毫米波通信天线，它结构紧凑、工艺性好、工作稳定可靠。

为解决上述技术问题，本发明的集赋形和变极化为一体的基站毫米波通信天线，由四副结构完全相同的基站通信天线组成，均能在需要的两个频率上工作；所述的四副基站通信天线分为两组，左右对称设置；其中：每副基站通信天线包括毫米波圆锥喇叭天线、方波导到圆波导过渡段、赋形反射板及印制栅条，设置在所述赋形反射板上的微调连接板，设置在该微调连接板上的微调旋纽；所述方波导到圆波导过渡段设在毫米波圆锥喇叭天线的下方，并且相互连接；每个毫米波圆锥喇叭天线的上方各对应设有一个赋形反射板，所述印制栅条设在赋形反射板的下端面。

本发明将赋形和变极化结合起来，并且采用反射板赋形和在反射面贴印制栅条实现波束赋形和线极化-圆极化变换的同时完成，形成具有扇形波束、圆极化特性的38GHz基站通信天线。这样使本发明的基站通信天线结构简单、紧凑，提高了天线的可靠性。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是本发明的基站通信天线结构示意图；

图2是图1的左视示意图；

图3是图1的右视示意图；

图4是图1的俯视示意图；

图5是图1中的赋形反射板示意图；

图6是本发明的基站通信天线方位面方向图，其中图6(a)、(b)分别对应为两个不同的工作频率；

图7是本发明的基站通信天线俯仰面方向图，其中图7(a)、(b)分别对应为两个不同的工作频率。

具体实施方式

根据车地通信天线系统的要求，基站通信天线(即地面基站天线)以合理的高度被分别架设在轨道沿线旁边的电桩上，并且每个电桩上的基站通信天线应能同时满足A、B两个通信网络的通信。每个通信网络需要分别工作在两个频率上的收发两个天线。为了通用性，本发明的集赋形和变极化为一体的基站毫米波通信天线，由四副结构完全相同的基站通信天线组成，每副天线的带宽近2GHz，都可以在需要的两个频率上工作。

参见图1，在本发明的集赋形和变极化为一体的基站毫米波通信天线中，所述的四副基站通信天线分为两组，左右对称设置。每副基站通信天线包括毫米波圆锥喇叭天线1、方波导到圆波导过渡段2、赋形反射板3及印制栅条4、微调连接板5、微调旋纽6。

所述的毫米波圆锥喇叭天线1采用张角和口径适当的圆锥喇叭天线，使其初级场方向图较宽而又不发生开裂。

所述方波导到圆波导过渡段2设在毫米波圆锥喇叭天线1的下方，并且相互连接。

每个毫米波圆锥喇叭天线1的上方各对应设有一个赋形反射板3，所述赋形反射板3的下端面(反射面)设有印制栅条4，将线极化改变为园极化。所述赋形反射板3与水平面成45°±2°角。

左侧的一组基站通信天线中两个赋形反射板3的印制栅条4(参见图3)与右侧的一组基站通信天线中两个赋形反射板3的印制栅条4(参见图2)斜向正交，而两组基站通信天线的旋向相反(分别为左旋圆极化和右旋圆极化)，使两种极化相互隔离，可以有效克服相互的影响。但是，本发明的基站通信天线应与车载通信天线上所面对的天线的旋向一致。

参见图5，所述的赋形反射板3由介质材料制成。为了满足基站通信天线方向图辐射波瓣宽度的指标要求(即方位面的波瓣宽，俯仰面的波瓣窄)，赋形反射板3设有印制栅条4的端面为凹陷的圆弧面。这样可将毫米波圆锥喇叭天线1的宽波束在方位面不变的情况下，压窄俯仰面波束，满足赋形波束对俯仰面波束的要求。

再参见图1所示，所述的赋形反射板3上设有微调连接板5，该微调连接板5上设有微调旋纽6，通过调节微调连接板5和微调旋纽6，能将基站通信天线赋形波束的最大值与车载通信天线赋形波束的最大值对准。

参见图4，微调连接板5是一块工形铝板，它与反射板3的侧面通过螺钉连接，两板间有5mm空隙，反射板可绕连接螺钉转动，两个微调旋纽6的一端都抵在微调连接板5上，通过控制两个微调旋纽与微调连接板5间的长度，可使反射板3绕连接螺钉转动，达到改变反射板3角度的目的。

毫米波圆锥喇叭天线1与方波导到圆波导过渡段2相互连接，能产生一个线极化的较宽辐射波束，经倾斜45°放置的赋形反射板3及印制栅条4反射之后，形成水平波束反射出去。基站通信天线最终辐射出去的电磁波也为圆极化波。

采用圆极化电磁波辐射的优点是：(1)抗干扰能力较线极化强；(2)在剧烈摆动或滚动的机动车上安装圆极化天线，可以在任何状态下收到信息；(3)在电视广播或有图像传输的通讯中采用圆极化天线可克服重影。

本发明与现有技术相比，布局合理、结构紧凑、工艺性好；其主要部件通用性好，在使用中便于维护。另外，由于采用了微调机构，组装调试到位精度高，所提供的信号质量高，从而使车地通信更加稳定可靠。本发明能够实现上海磁浮示范线毫米波车地通信传输设备天线系统要求的波束宽度和圆极化特性，试验结果达到了该设备对天线系统的要求。实际测试的本实用新型的扇形波束方向图如图6、7所示，通过测试，本发明的基站通信天线的圆极化轴比＜3dB”。

参见图6、7，该图为本发明在微波暗室测试所得结果。图6(a)中曲线a、b、c、d分别是指示天线为垂直极化、水平极化、垂直左倾45°、垂直右倾45°时，频率37.35GHz的方位面方向图；图6(b)中曲线a、b、c、d分别是指示天线为垂直极化、水平极化、垂直左倾45°、垂直右倾45°时，频率38.61的方位面方向图。图7(a)中曲线a、b、c、d分别是指示天线为垂直极化、水平极化、垂直左倾45°、垂直右倾45°时，频率37.35GHz的俯仰面方向图；图7(b)中曲线a、b、c、d分别是指示天线为垂直极化、水平极化、垂直左倾45°、垂直右倾45°时，频率38.61GHz的俯仰面方向图。

Claims (5)

1、一种集赋形和变极化为一体的基站毫米波通信天线，由四副结构完全相同的基站通信天线组成，均能在需要的两个频率上工作；所述的四副基站通信天线分为两组，左右对称设置；其特征在于：每副基站通信天线包括毫米波圆锥喇叭天线、方波导到圆波导过渡段、赋形反射板及印制栅条，所述方波导到圆波导过渡段设在毫米波圆锥喇叭天线的下方，并且相互连接；每个毫米波圆锥喇叭天线的上方各对应设有一个赋形反射板，所述印制栅条设在赋形反射板的下端面。

2、如权利要求1所述的集赋形和变极化为一体的基站毫米波通信天线，其特征在于：所述的赋形反射板与水平面成45°±5°角。

3、如权利要求1所述的集赋形和变极化为一体的基站毫米波通信天线，其特征在于：左侧的一组基站通信天线中两个赋形反射板的印制栅条，与右侧的一组基站通信天线中两个赋形反射板的印制栅条斜向正交，而两组基站通信天线的旋向相反。

4、如权利要求1所述的集赋形和变极化为一体的基站毫米波通信天线，其特征在于：所述的赋形反射板由介质材料制成，设有印制栅条的端面为凹陷的圆弧面。

5、如权利要求1所述的集赋形和变极化为一体的基站毫米波通信天线，其特征在于：还包括设置在所述赋形反射板上的微调连接板，设置在该微调连接板上的微调旋纽。

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