CN102361173B

CN102361173B - 一种双系统共天馈基站天线

Info

Publication number: CN102361173B
Application number: CN 201110278518
Authority: CN
Inventors: 丁勇; 高晓春; 吴中林; 陆文; 付香牙; 谢建华; 张利华
Original assignee: Tongyu Communication Inc
Current assignee: Tongyu Communication Inc
Priority date: 2011-09-19
Filing date: 2011-09-19
Publication date: 2013-02-13
Anticipated expiration: 2031-09-19
Also published as: CN102361173A

Abstract

本发明实施例公开了一种双系统共天馈基站天线，其包括由至少一列直线天线阵列组成的辐射天线阵列层，所述直线天线阵列含有若干第一系统及第二系统复合辐射阵元；对于每个所述直线天线阵列：从第一系统射频口到各所述复合辐射阵元相连有的第一系统馈电网络，从第二系统射频口到各所述复合辐射阵元相连有的第二系统馈电网络，以及，设置于所述第一系统馈电网络和/或第二系统馈电网络上的电下倾角调节功能模块。这样，双系统共天馈基站天线可为第一系统及第二系统提供彼此独立的自由电下倾角，可以更灵活方便地控制无线基站网络信号的覆盖，大大提升双系统共站共天馈下移动通讯网络覆盖的规划和优化能力。

Description

一种双系统共天馈基站天线

技术领域

本发明涉及移动通信领域，尤其涉及一种双系统共天馈基站天线。

背景技术

目前，第二代移动通信（2^nd Generation，2G）网络建设已相当成熟，第三代移动通信（3^rd Generation，3G）网络的建设正在中国及全球范围内广泛展开。随着移动通信的发展，针对3G的下一步演进制式长期演进系统（Long Term Evolution，LTE）也已展开深入研究及实验网部署。可以预料将来很长一段时间内，3G及3G演进移动通信（Beyond 3G，3G+）制式将共存。若每种通信制式都采用独立的天馈系统，不但移动通讯基站选址难、基站建设成本高，而且也背离了建设资源节约型、环境友好型社会的要求，因此，不同通信制式天馈系统的共享成为未来基站设备发展的趋势。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种对两种制式的天线进行集成式设计的双系统共天馈基站天线，以节约基站建设成本及建设资源，并大大提升双系统天线共基站情况下的网络覆盖规划和优化能力。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提出了一种双系统共天馈基站天线，包括：

由至少一列直线天线阵列组成的辐射天线阵列层，所述直线天线阵列含有若干第一系统及第二系统复合辐射阵元；

对于每个所述直线天线阵列：从第一系统射频口到各所述复合辐射阵元相连有的第一系统馈电网络，从第二系统射频口到各所述复合辐射阵元相连有的第二系统馈电网络，以及，设置于所述第一系统馈电网络和/或第二系统馈电网络上的电下倾角调节功能模块。

进一步地，所述第一系统馈电网络及第二馈电网络上均设置有电下倾角调节功能模块；或者，所述第一系统馈电网络上设置有电下倾角调节功能模块，所述第二系统预置电下倾角。

进一步地，所述电下倾角调节功能模块包括移相器子单元，以及与所述移相器子单元相连并用于电下倾角电子调节的远端控制单元。

进一步地，所述电下倾角调节功能模块包括移相器子单元，用于移相器子单元之间联结的拉杆，以及与该拉杆相连并用于电下倾角机械调节的传动机构。

进一步地，至少两个复合辐射阵元合为一路至一功分器，且该功分器输出至一合路器，该合路器再通过级联的功分器将其输出的各路射频信号对应分到所述第一系统射频口及第二系统射频口。

进一步地，所述合路器为一进二出单个放置或二进四出肩并肩成双放置，单个所述合路器四周屏蔽后加有金属上盖，或者，各所述合路器共用金属上盖。

进一步地，当所述第一系统馈电网络及第二馈电网络上均设置有电下倾角调节功能模块时，各所述功分器形成第一功分层，各所述合路器形成合路器层，所述第一系统馈电网络上各所述移相器子单元形成第一系统相移网络层，所述第二系统馈电网络上各所述移相器子单元形成第二系统相移网络层，该双系统共天馈基站天线所包括的各相位补偿功能模块形成相位补偿网络层；所述相位补偿网络层分别与所述第一功分层及合路器层电连接，所述第一功分层与相位补偿网络层一体化设计形成复合层，所述辐射天线阵列层位于一反射板上并且各复合辐射单元均通过穿过所述反射板的馈电芯与所述复合层相连，所述复合层下方连接有第一系统相移网络层，所述第一系统相移网络层下方设置有与所述复合层连接的第二系统相移网络层；

当所述第一系统馈电网络上设置有电下倾角调节功能模块，所述第二系统预置电下倾角时，各所述功分器形成第一功分层及第二功分层，各所述合路器形成合路器层，所述第一系统馈电网络上各所述移相器子单元形成第一系统相移网络层，该双系统共天馈基站天线所包括的各相位补偿功能模块形成相位补偿网络层；所述相位补偿网络层分别与所述第一功分层及合路器层电连接，所述第一功分层与相位补偿网络层一体化设计形成复合层，所述辐射天线阵列层位于一反射板上并且各复合辐射单元均通过穿过所述反射板的馈电芯与所述复合层相连，所述复合层下方连接有第一系统相移网络层，所述第一系统相移网络层下方设置有与所述复合层连接的第二功分层，所述合路器层位于底层。

进一步地，所述辐射天线阵列层、第二功分层、合路器层、第一系统相移网络层、第二系统相移网络层、复合层及传动机构中的至少两个组件两两之间由金属板隔开。

进一步地，所述辐射天线阵列层中各所述第一系统射频口之间及各所述第二系统射频口之间均耦合有校准网络，该校准网络具有校准端口，所述第一系统射频口、第二系统射频口与校准端口采用集束接头并置于所述双系统共天馈基站天线下方端盖上；或者，所述第一系统射频端口/第二系统射频端口采用普通接头并置于所述双系统共天馈基站天线下方端盖，同时所述第二系统射频端口/第一系统射频端口采用盲插接头并置于所述双系统共天馈基站天线背部。

进一步地，所述辐射天线阵列层由三列或四列直线天线阵列组成，所述第一系统为时分同步码分多址系统，所述第二系统为时分长期演进系统。

本发明实施例通过提供一种双系统共天馈基站天线，其包括由至少一列直线天线阵列组成的辐射天线阵列层，所述直线天线阵列含有若干第一系统及第二系统复合辐射阵元；对于每个所述直线天线阵列：从第一系统射频口到各所述复合辐射阵元相连有的第一系统馈电网络，从第二系统射频口到各所述复合辐射阵元相连有的第二系统馈电网络，以及，设置于所述第一系统馈电网络和/或第二系统馈电网络上的电下倾角调节功能模块。这样，双系统共天馈基站天线可为第一系统及第二系统提供彼此独立的自由电下倾角，可以更灵活方便地控制无线基站网络信号的覆盖，大大提升了双系统共站共天馈下移动通讯网络覆盖的规划和优化能力。

附图说明

图1是本发明的双系统共天馈基站天线的第一实施例的剖视图；

图2是图1的第一细节图；

图3是图1的第二细节图；

图4是本发明的双系统共天馈基站天线的第一实施例的内部结构正视图；

图5是本发明的双系统共天馈基站天线的第一实施例的RCU第一种控制方式的接口示意图；

图6是本发明的双系统共天馈基站天线的第一实施例的RCU第二种控制方式的接口示意图；

图7是本发明的双系统共天馈基站天线的第一实施例用于11个复合辐射阵元23的馈电原理框图；

图8是本发明的双系统共天馈基站天线的第一实施例两个输入口四个输出口的合路器D肩并肩成双放置结构示意图；

图9是本发明的双系统共天馈基站天线的第二实施例的剖视图；

图10是本发明的双系统共天馈基站天线的第二实施例的RCU第一种控制方式的接口示意图；

图11是本发明的双系统共天馈基站天线的第二实施例的RCU第二种控制方式的接口示意图；

图12是本发明的双系统共天馈基站天线的第二实施例用于11个复合辐射阵元23的馈电原理框图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明实施例进行详细说明。

图1至图8示出了本发明的双系统共天馈基站天线的第一实施例，该双系统共天馈基站天线主要包括：

天线外罩13；

由4列直线天线阵列组成的辐射天线阵列层14，直线天线阵列含有11个第一系统及第二系统复合辐射阵元23，第一系统为时分同步码分多址（Time Division-Synchronization Code Division Multiple Access，TD-SCDMA）系统，第二系统为时分长期演进（Time Division-Long Term Evolution，TD-LTE）系统，第一系统对应频带A，第二系统对应频带B；

对于每个直线天线阵列：从第一系统射频口到各复合辐射阵元23相连有的第一系统馈电网络，从第二系统射频口到各复合辐射阵元23相连有的第二系统馈电网络，以及，分别设置于第一系统馈电网络和第二系统馈电网络上的电下倾角调节功能模块。这样，第一系统与第二系统两个频带可独立电下倾角控制。第一馈电网络传输的射频信号频率为1880-2025MHz，第二馈电网络传输的射频信号频率为2500-2690MHz。

电下倾角调节功能模块包括移相器子单元P，以及与移相器子单元P相连并用于电下倾角电子调节的远端控制单元（Remote Control Unit，RCU）。

电下倾角调节功能模块还包括频带A和频带B分别对应的移相器子单元P，用于移相器子单元P之间联结的拉杆20、20’，以及与该拉杆20、20’相连并用于频带A和频带B的电下倾角机械调节的传动机构21、21’，这样，两套拉杆及传动机构分别通过机械方式用于频带A和频带B的电下倾角控制。

复合辐射阵元23以两个为一组及三个为一组一共5组，每组的复合辐射阵元23均合为一路至一功分器S，且该功分器S输出至一合路器D，该合路器D再通过级联的功分器S将其输出的各路射频信号对应分到第一系统射频口及第二系统射频口。

合路器D为一个输入口及两个输出口（简称“一进二出”）单个放置或两个输入口及四个输出口（简称“二进四出”）肩并肩成双放置，单个合路器D四周屏蔽后加有金属上盖，或者，各合路器D共用金属上盖，其中，二进四出肩并肩成双放置可如图8所示。

各功分器S形成第一功分层，各合路器D形成合路器层19，结合图7所示，第一系统馈电网络上4个移相器子单元P形成第一系统相移网络层17，第二系统馈电网络上另外4个移相器子单元P形成第二系统相移网络层18，另外，该双系统共天馈基站天线还包括相位补偿功能模块，各相位补偿功能模块形成相位补偿网络层；所述相位补偿网络层分别与第一功分层及合路器层电连接，第一功分层与相位补偿网络层一体化设计形成复合层16，辐射天线阵列层14位于一反射板15上并且各复合辐射单元23均通过穿过反射板15的馈电芯与复合层16相连，复合层16下方连接有第一系统相移网络层17，第一系统相移网络层17下方设置有与复合层16连接的第二系统相移网络层18，而为了安装的方便，合路器层19位于底层，如图1所示。第一功分层与相位补偿网络层一体化设计可节省双系统共天馈基站天线的内部空间并减小其体积，很明显，第一功分层与相位补偿网络层设计于同一层，即复合层16上。而上述各层之间通过馈电柱22联结。

辐射天线阵列层14、合路器层19、第一系统相移网络层17、第二系统相移网络层18、复合层16及传动机构21、21’中的至少两个组件两两之间由金属板隔开。

辐射天线阵列层14中各第一系统射频口之间及各第二系统射频口之间均耦合有校准网络，该校准网络具有校准端口，第一系统射频口、第二系统射频口与校准端口采用集束接头7、7’、8、8’并置于双系统共天馈基站天线下方端盖上，其中7、7’对应4芯集束接头，8、8’对应5芯集束接头，其中5芯集束接头包含校准端口，由于RCU可包含两种控制方式，对于第一种控制方式，图5中9、10、9’、10’为两对满足IEC60130-9要求的8芯接口，其用于第一控制方式中天线内部RCU的控制和天线与天线之间的级联，对于第二种控制方式，如图6所示，与上述第一控制方式区别的是，天线内部RCU通过集束接头8、8’中的校准口控制。

复合辐射阵元23可为如中国专利申请号CN201010581310.9所示的结构，其包括：辐射体和平衡馈电装置，该平衡馈电装置通过电磁耦合作用对辐射体馈电，即激励辐射体，该辐射体是由四个辐射片组成，四个辐射片两两对称且正交分布，形成两对正交的对称辐射组合，该平衡馈电装置包括激励金属片、和平衡巴伦，该平衡巴伦同时构成各辐射片的支撑体，辐射片外轮廓呈90度扇形状，每个辐射片上设有镂空结构以及与该镂空结构边缘一体化成型的加载段，相邻辐射片之间的间隙小于0.1个波长，辐射片与支撑体成为一体，且呈90度夹角。

图8至图12示出了本发明的双系统共天馈基站天线的第二实施例，其与第一实施例的区别主要在于：

（1）对于每个直线天线阵列，仅第一系统馈电网络上设置有电下倾角调节功能模块，也即，第一系统馈电网络上设置有电下倾角调节功能模块，而第二系统预置电下倾角。而此时，各功分器形成第一功分层及第二功分层24，第一功分层与相位补偿网络层一体化设计形成复合层16，而其结构在空间分层中仅包含第一系统相移网络层17而不包括第二系统相移网络层18，第一系统相移网络层17下方设置有与复合层16连接的、与第一功分层形成级联关系的第二功分层24，其中第一功分层用于第一系统及第二系统与相位补偿网络形成复合层16，而第二功分层24仅与第二系统关联，并在空间上与第一功分层形成级联关系，参照图12，其中与复合辐射阵元23相连的功分器S以及第一馈电网络上的功分器S属于第一功分层，而第二馈电网络上的功分器S属于第二功分层。

（2）辐射天线阵列层14、第二功分层24、合路器层19、第一系统相移网络层17、复合层16及传动机构21中的至少两个组件两两之间由金属板隔开。

（3）电下倾角调节功能模块包括频带A的移相器子单元P，用于移相器子单元P之间联结的拉杆20，以及与该拉杆20相连并用于频带A电下倾角机械调节的传动机构21，这样，一套拉杆及传动机构通过机械方式用于频带A的电下倾角控制。

（4）由于第二实施例中只针对频带A有电下倾角控制，所以8芯接口减少为一对9、10。

作为一种实施方式，在上述第一、第二实施例中，RCU可包含驱动电机及控制电路，并在控制电路前端连接有调制解调器（Modem），以进行电子控制，当然，RCU还可以通过手动旋钮11调节，两者独立可调，互不影响。

作为一种实施方式，第一系统射频端口/第二系统射频端口采用普通接头并置于双系统共天馈基站天线下方端盖，同时第二系统射频端口/第一系统射频端口采用盲插（Blind Mounting Accessory，BMA）接头并置于双系统共天馈基站天线背部。

需要说明的是，上述辐射天线阵列层14由4列直线天线阵列组成，当然，在实际操作时，可采用单列、双列、三列等直线天线阵列组成辐射天线阵列层；另外，上述第一系统可以是中国移动全球移动通讯系统（Global System of Mobile communication，GSM）900而第二系统可以是中国移动分布式控制系统（Distributed Control System，DCS）1800，或者，第一系统可以是联通宽带码分多址（Wideband Code Division Multiple Access，WCDMA2100）而第二系统可以是联通GSM900，第一系统可以是中国电信CDMA800而第二系统可以是中国电信CDMA2000等。

以上所述是本发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种双系统共天馈基站天线，其特征在于，包括：

对于每个所述直线天线阵列：从第一系统射频口到各所述复合辐射阵元相连有第一系统馈电网络，从第二系统射频口到各所述复合辐射阵元相连有第二系统馈电网络，以及，设置于所述第一系统馈电网络和/或第二系统馈电网络上的电下倾角调节功能模块；

至少两个复合辐射阵元合为一路至一功分器，且该功分器输出至一合路器，该合路器再通过级联的功分器将其输出的各路射频信号对应分到所述第一系统射频口及第二系统射频口。

2.如权利要求 1 所述的双系统共天馈基站天线，其特征在于，所述第一系统馈电网络上设置有电下倾角调节功能模块，所述第二系统馈电网络预置电下倾角。

3. 如权利要求 2 所述的双系统共天馈基站天线，其特征在于，所述电下倾角调节功能模块包括移相器子单元，以及与所述移相器子单元相连并用于电下倾角电子调节的远端控制单元。

4. 如权利要求 2 所述的双系统共天馈基站天线，其特征在于，所述电下倾角调节功能模块包括移相器子单元，用于移相器子单元之间联结的拉杆，以及与该拉杆相连并用于电下倾角机械调节的传动机构。

5. 如权利要求4所述的双系统共天馈基站天线，其特征在于，当所述第一系统馈电网络及第二系统馈电网络上均设置有电下倾角调节功能模块时，各所述功分器形成第一功分层，各所述合路器形成合路器层，所述第一系统馈电网络上各所述移相器子单元形成第一系统相移网络层，所述第二系统馈电网络上各所述移相器子单元形成第二系统相移网络层，该双系统共天馈基站天线所包括的各相位补偿功能模块形成相位补偿网络层；所述相位补偿网络层分别与所述第一功分层及合路器层电连接，所述第一功分层与相位补偿网络层一体化设计形成复合层，所述辐射天线阵列层位于一反射板上并且各复合辐射阵元均通过穿过所述反射板的馈电芯与所述复合层相连，所述复合层下方连接有第一系统相移网络层，所述第一系统相移网络层下方设置有与所述复合层连接的第二系统相移网络层；

当所述第一系统馈电网络上设置有电下倾角调节功能模块，所述第二系统馈电网络预置电下倾角时，各所述功分器形成第一功分层及第二功分层，各所述合路器形成合路器层，所述第一系统馈电网络上各所述移相器子单元形成第一系统相移网络层，该双系统共天馈基站天线所包括的各相位补偿功能模块形成相位补偿网络层；所述相位补偿网络层分别与所述第一功分层及合路器层电连接，所述第一功分层与相位补偿网络层一体化设计形成复合层，所述辐射天线阵列层位于一反射板上并且各复合辐射阵元均通过穿过所述反射板的馈电芯与所述复合层相连，所述复合层下方连接有第一系统相移网络层，所述第一系统相移网络层下方设置有与所述复合层连接的、并与所述第一功分层形成级联关系的第二功分层，所述合路器层位于底层。

6. 如权利要求5所述的双系统共天馈基站天线，其特征在于，所述辐射天线阵列层、第二功分层、合路器层、第一系统相移网络层、第二系统相移网络层、复合层及传动机构中的至少两个组件两两之间由金属板隔开。

7. 如权利要求1所述的双系统共天馈基站天线，其特征在于，所述辐射天线阵列层中各所述第一系统射频口之间及各所述第二系统射频口之间均耦合有校准网络，该校准网络具有校准端口，所述第一系统射频口、第二系统射频口与校准端口采用集束接头并置于所述双系统共天馈基站天线下方端盖上；或者，所述第一系统射频端口和第二系统射频端口采用普通接头并置于所述双系统共天馈基站天线下方端盖，同时所述第二系统射频端口和第一系统射频端口采用盲插接头并置于所述双系统共天馈基站天线背部。

8. 如权利要求1所述的双系统共天馈基站天线，其特征在于，所述辐射天线阵列层由三列或四列直线天线阵列组成，所述第一系统为时分同步码分多址系统，所述第二系统为时分长期演进系统。