CN101465472A - 多系统共用天线 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种能同时工作于TD－SCDMA系统和频率在TD－SCDMA系统附近的传统蜂窝移动系统的多系统共用天线，同时处理至少两个不同频段的移动系统的通信信号的接收和/或发送，包括：原始天线阵列，由装设在作为反射器的金属反射板上的至少两个天线列元组成，用于处理第一频段的移动系统的信号；至少一个复用天线阵列，每个复用天线阵列对原始天线阵列的至少一个天线列元进行复用，用于处理不同于第一频段的具有独立频段的移动系统的信号。与传统技术相比较，本发明实现了TD－SCDMA智能天线和传统基站天线的有效集成和多系统共用，提高了通信系统的兼容性，降低了运营商的建设成本。
Description
【技术领域】
本发明涉及无线移动通信天线领域，尤其涉及一种多系统共用天线。
【背景技术】
在无线移动通信高度发展的今天，作为通信系统的收发装置，传统的基站天线获得了长足的发展，得到不断完善和提高。
当前传统基站天线系统一般包括至少一个天线列元和一个馈电网络，例如图1所示的单列天线系统，只有一个天线列元11和一个馈电网络31，天线列元11包含4个辐射单元1，辐射单元1为单极化振子或双极化振子。馈电网络31接受基站系统的信号输入(或逆向输出)，经变换后输出至上述天线列元，以实现目标辐射方向图。
与此同时，由于新型通信技术的发展，新的天线形式也在不断地被开发和应用，例如智能天线。智能天线由于可以实现空分多址，提高频谱利用率；实现无限信道与波束的配对，迅速解决稠密市区容量瓶颈；利用波束赋形技术，以自适应信号处理算法为基础，优化天线阵列方向图，以抑制干扰信号、提高抗衰落能力；同时还能够实现移动台的定位，已在多方面展现其强大的优势，成为第三代移动通信的关键技术之一。当前智能天线系统一般包括至少一个天线列元和一个校准网络，例如图2所示的4列智能天线系统，其包括4个天线列元11～14，每个天线列元包括4个辐射单元1，辐射单元1为单极化振子或双极化振子，一个校准网络30。校准网络30接受TD-SCDMA基站系统的信号输入，经变换后输出至上述天线列元，以实现目标辐射方向图。
在当今通信联系日益加强的状况下，随着移动用户数量的激增、网络覆盖的密集化、覆盖区域的广阔化以及网络容量的扩大化，现代通信应用环境变得日益多样化和复杂化，由此站点位置的选择、站点数量的增加以及网络规划复杂度的增加都在考验着移动运营商。
随着即将展开的TD-SCDMA网络的规模建设，为了优化资源配置，市场迫切需要一种新型的天线系统，能够综合智能天线和传统基站天线的应用功能，实现两种甚至两个以上天线系统的集成化。
【发明内容】
本发明的目的就是提供一种多系统共用天线，在传统基站天线和现有智能天线的基础上，有效优化资源配置，实现智能天线和传统基站天线的有效集成和多系统共用，提高通信系统的兼容性，进而降低运营商的建设成本。
本发明的目的是通过如下技术方案实现的：
本发明的多系统共用天线，同时处理至少两个不同频段的移动系统的通信信号的接收和/或发送，包括：
原始天线阵列，由装设在作为反射器的金属反射板上的至少两个天线列元组成，用于处理第一频段的移动系统的信号；
至少一个复用天线阵列，每个复用天线阵列对原始天线阵列的至少一个天线列元进行复用，用于处理不同于第一频段的具有独立频段的移动系统的信号。
根据本发明的一个实施例，所述被复用的天线列元中，每个辐射单元配备一个多工器，该多工器具有一个与该相应的辐射单元电性连接的公共端口，且具有至少两个分频端口，其中一个分频端口与所述原始天线阵列中的校准网络电性连接以进行原始天线阵列的并联馈电，另外的分频端口一一对应并被各个复用天线阵列并联馈电进行天线信号的输入与输出。
或者，根据本发明的另一实施例，所述被复用的每个天线列元各配备一个多工器，该多工器具有一个与该相应的天线列元电性连接的公共端口，且具有至少两个分频端口，其中一个分频端口与所述原始天线阵列中的校准网络电性连接，另外的分频端口一一对应各个复用天线阵列进行天线信号的输入与输出，该多工器负责对天线列元的各辐射单元进行并联馈电。
具体而言，所述被复用的天线列元中，每个辐射单元配备一个多工器，该多工器具有一个与该相应的辐射单元电性连接的公共端口，且具有至少两个分频端口，其中一个分频端口与所述原始天线阵列中的校准网络电性连接以完成原始天线阵列的并联馈电，另外的分频端口一一对应各个复用天线阵列中的波束形成网络并进行电性连接以完成复用天线阵列的并联馈电。
其中，所述辐射单元可为垂直极化或水平极化的单极化振子。所述辐射单元为极化方向分别为+45°和-45°的双极化振子。所述辐射单元可为金属振子、微带结构或贴片结构。
具体地，所述原始天线阵列处理TD-SCDMA系统的通信信号。至少有一个复用天线阵列由两个或两个以上的天线列元组成。
与传统技术相比较，本发明实现了TD-SCDMA智能天线和传统基站天线的有效集成和多系统共用，提高了通信系统的兼容性，降低了运营商的建设成本。
【附图说明】
图1为传统基站天线系统的原理示意图；
图2为传统智能天线系统的原理示意图；
图3为本发明第一实施例的原理示意图；
图4为本发明第二实施例的原理示意图；
图5为本发明第三实施例的原理示意图；
图6为本发明第四实施例的原理示意图；
图7为本发明第五实施例的原理示意图；
图8为本发明第六实施例的原理示意图；
图9为本发明第七实施例的原理示意图。
【具体实施方式】
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明：
请参阅图3所示，本发明能同时工作于TD-SCDMA系统和频率在TD-SCDMA系统附近的传统蜂窝移动系统的多系统共用天线的第一实施例，由如下各部分组成：
4个天线列元11，12，13，14，每个天线列元包括4个辐射单元1，用于发射信号或接收信号；
其中有一个天线列元13既工作于TD-SCDMA系统，也可工作于其它频率在TD-SCDMA系统附近的传统蜂窝移动系统，例如DCS、PCS、UMTS等，该天线列元13的每一个辐射单元1在电气上与多工器21，22，23，24的公共端口相连接，多工器21，22，23，24的分频端口分别与智能天线的对各个天线列元11至14分别进行并联馈电并对信号进行校正的校准网络30、与传统基站天线的馈电网络31、32相连接；
一个金属反射板，作为辐射单元1的反射器，供所述辐射单元1设置其上，所述辐射单元1与反射板采用导电连接或者电容耦合连接。
由此，由四个天线列阵11至14与所述校准网络30可组成原始天线阵列，也即作为智能天线，工作于TD-SCDMA的频段上，而天线列阵13与馈电网络31，或与馈电网络32则可分别组成第二或第三复用天线阵列，均作为所述传统基站天线使用。本实施例中，共有三个具有不同独立频段的移动通信系统对图3所示的天线进行了复用。
所述辐射单元既可为图3所示的单极化振子1，也可为图4所示的实施例中，极化方向分别为+45°和-45°的双极化振子101。振子的结构形式为金属振子、微带结构或贴片结构。
为实现波束的独立电调下倾或上仰，分别在对应于各个复用天线阵列的馈电网络中加入移相功分网络，如图5所示的实施例中，仅工作于TD-SCDMA系统的天线列元11、12、14内至少有一个移相功分网络41、42、44在电气上与辐射单元1连接，而工作于多系统的天线列元13至少有与系统数量相当的移相功分网络43、51、52在电气上分别与多工器21，22，23，24的分频端口连接。
对工作于频率在TD-SCDMA系统附近的传统蜂窝移动系统的基站天线，也即对于所述复用天线阵列而言，其组成方式有多种。
如图3、图4所示，只有一个天线列元独立地工作于TD-SCDMA系统以外的系统，这就是传统意义上的线阵形式的基站天线。
如图6所示，至少有两个或两个以上的天线列元12和13相互独立地工作于TD-SCDMA系统及其以外的系统，既作为原始天线阵列的部分组成又作为复用天线阵列使用，天线列元12、13工作于三个系统，天线列元12、13在结构上互为独立体，可以同时工作于TD-SCDMA以外的同一个系统或者不同的两个系统，它们在电气上互相独立，构成多入多出天线。
再有一种组成方式就是：如图7所示，至少有两个或两个以上的天线列元12和13同时工作于TD-SCDMA系统以外的同一系统，既作为原始天线阵列的部分组成又作为复用天线阵列使用，且所述天线列元12和13在电气上通过一个功分网络相连接形成信号的输入/输出，如此可以形成窄波束覆盖。天线列元12、13可以工作于三个系统，对应于TD-SCDMA系统以外的任一系统，其馈电网络31、32中分别加入一个功分网络31A、32A，上述天线列元12、13与功分网络31A、32A相连接，如此天线列元12、13就可以同时工作于TD-SCDMA系统以外的任一系统，以压窄水平面波束宽度。
根据图3、图4、图6、图7，可以延伸出如图8所示的组成方式。至少有两个天线列元(图8为11至14所示)可以工作于两个或者两个以上的系统，天线列元11至14的每一个辐射单元1在电气上与一个多工器(如21)的公共端口相连接，多工器(如21)的分频端口分别与各自的馈电网络相连接，在所述对应于TD-SCDMA系统以外的系统的馈电网络中加入波束形成网络31B，32B，所述波束形成网络31B，32B可以根据实际需要予以变换，使得所述天线列元11至14能够部分或全部工作于一个或者一个以上的TD-SCDMA系统以外的系统。
当智能天线和基站天线，也即当原始天线阵列和复用天线阵列的垂直面波束要求一致时，本发明能同时工作于TD-SCDMA系统和频率在TD-SCDMA系统附近的传统蜂窝移动系统的多系统共用天线还可以可以进行简化。
图9由图3的基础上简化而得。图3是工作于两个或者两个以上系统的天线列元13内的每个辐射单元1与一个多工器21至24相连接，而图9则为工作于两个或者两个以上系统的天线列元13在电气上与一个多工器21相连接。如此可以减少多工器的数量，减小系统的复杂度。
本发明在传统基站天线和现有智能天线的基础上，有效优化资源配置，实现智能天线和传统基站天线的有效集成和多系统共用，提高通信系统的兼容性，进而降低运营商的建设成本。
Claims (10)
1、一种多系统共用天线，同时处理至少两个不同频段的移动系统的通信信号的接收和/或发送，其特征在于包括：
原始天线阵列，由装设在作为反射器的金属反射板上的至少两个天线列元组成，用于处理第一频段的移动系统的信号；
至少一个复用天线阵列，每个复用天线阵列对原始天线阵列的至少一个天线列元进行复用，用于处理不同于第一频段的具有独立频段的移动系统的信号。
2、根据权利要求1所述的多系统共用天线，其特征在于：每个天线列元包括至少两个线性排列的辐射单元，所述原始天线阵列中，设有一校准网络分别对各个天线列元的辐射单元进行并联馈电；所述每个复用天线阵列对被复用的相应的天线列元的辐射单元进行并联馈电。
3、根据权利要求2所述的多系统共用天线，其特征在于：所述被复用的天线列元中，每个辐射单元配备一个多工器，该多工器具有一个与该相应的辐射单元电性连接的公共端口，且具有至少两个分频端口，其中一个分频端口与所述原始天线阵列中的校准网络电性连接以进行原始天线阵列的并联馈电，另外的分频端口一一对应并被各个复用天线阵列并联馈电进行天线信号的输入与输出。
4、根据权利要求2所述的多系统共用天线，其特征在于：所述被复用的每个天线列元各配备一个多工器，该多工器具有一个与该相应的天线列元电性连接的公共端口，且具有至少两个分频端口，其中一个分频端口与所述原始天线阵列中的校准网络电性连接，另外的分频端口一一对应各个复用天线阵列进行天线信号的输入与输出，该多工器负责对天线列元的各辐射单元进行并联馈电。
5、根据权利要求3或4所述的多系统共用天线，其特征在于：所述辐射单元为垂直极化或水平极化的单极化振子。
6、根据权利要求3或4所述的多系统共用天线，其特征在于：所述辐射单元为极化方向分别为+45°和-45°的双极化振子。
7、根据权利要求3或4所述的多系统共用天线，其特征在于：所述辐射单元为金属振子、微带结构或贴片结构。
8、根据权利要求1至4中任意一项所述的多系统共用天线，其特征在于：所述原始天线阵列处理TD-SCDMA系统的通信信号。
9、根据权利要求8所述的多系统共用天线，其特征在于：至少有一个复用天线阵列由一个或一个以上的天线列元组成。
10、根据权利要求1至4中任意一项所述的多系统共用天线，其特征在于：各个天线列元中，设有一移相功分网络。
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