CN104143698B

CN104143698B - 多入多出天线装置

Info

Publication number: CN104143698B
Application number: CN201310170306.7A
Authority: CN
Inventors: 毕奇; 杨涛; 谢伟良
Original assignee: China Telecom Corp Ltd
Current assignee: China Telecom Corp Ltd
Priority date: 2013-05-10
Filing date: 2013-05-10
Publication date: 2017-08-15
Anticipated expiration: 2033-05-10
Also published as: CN104143698A

Abstract

本发明涉及一种多入多出天线装置，包括：反射板、至少两个第一双极化阵列天线、至少两个第二双极化阵列天线、馈电印制电路板和固定波束赋形网络，馈电印制电路板固定在反射板的第一面，至少两个第一双极化阵列天线和至少两个第二双极化阵列天线固定在反射板的第二面，并与馈电印制电路板连接，固定波束赋形网络固定在反射板上，至少两个第一双极化阵列天线与至少两个第二双极化阵列天线上下布置，至少两个第二双极化阵列天线的+45°极化方向的端口和‑45°极化方向的端口分别通过固定波束赋形网络形成+45°和‑45°的两个合成波束。本发明能够在保证原有性能指标的同时，增加应用上的适用性。

Description

多入多出天线装置

技术领域

本发明涉及移动通信技术，尤其涉及一种多入多出（Multiple-Input Multiple-Output，简称MIMO）天线装置。

背景技术

在已经商用的第三代移动通信系统和正在酝酿的第四代移动通信系统中，都涉及到了MIMO多天线阵列技术，利用MIMO技术可以提高信道的容量，同时也可提高信道的可靠性，降低误码率。现在标准中对基站天线最多定义到了八天线，即八收八发的MIMO天线。

目前，在MIMO天线的设计中，为了实现MIMO天线的低相关性和高隔离度，一般有两种阵列布置方式：

方式一、如图1所示，水平隔离八天线是由4组±45°交叉极化的双极化阵列天线以一定的间距水平摆放组合而成的八天线，该结构的天线横向尺寸较大。

方式二、如图2所示，垂直隔离八天线是由4组±45°交叉极化的双极化阵列天线呈田字形分布组合而成的八天线，即上面两组双极化天线，下面两组双极化天线，该结构的天线与方式一相比在横向尺寸较小，但是纵向尺寸较大。

上述两种现有的阵列布置方式的MIMO八天线横向或纵向尺寸较大，造成了应用上的限制。

发明内容

本发明的目的是提出一种多入多出天线装置，能够在保证原有性能指标的同时，改善横向和纵向尺寸，减少应用限制。

为实现上述目的，本发明提供了一种多入多出天线装置，包括：反射板、至少两个第一双极化阵列天线、至少两个第二双极化阵列天线、馈电印制电路板（Printed CircuitBoard，简称PCB）和固定波束赋形网络，所述馈电印制电路板固定在所述反射板的第一面，所述至少两个第一双极化阵列天线和至少两个第二双极化阵列天线固定在所述反射板的第二面，并与所述馈电印制电路板连接，所述固定波束赋形网络固定在所述反射板上，所述至少两个第一双极化阵列天线与至少两个所述第二双极化阵列天线上下布置，所述至少两个第二双极化阵列天线的+45°极化方向的端口和-45°极化方向的端口分别通过所述固定波束赋形网络形成+45°和-45°的两个合成波束。

进一步的，所述第一双极化阵列天线与所述第二双极化阵列天线的个数相同。

进一步的，所述第二双极化阵列天线中的双极化振子的数量不少于所述第一双极化阵列天线中的双极化振子的数量的一半。

进一步的，所述第一双极化阵列天线位于所述第一双极化阵列天线的上方。

进一步的，所述固定波束赋形网络为两个，分别为第一固定波束赋形网络和第二固定波束赋形网络，所述第一固定波束赋形网络和第二固定波束赋形网络均设置在所述反射板的第一面或第二面上，所述第一固定波束赋形网络分别与所述至少两个第二双极化阵列天线的+45°极化方向的端口相连，所述第二固定波束赋形网络分别与所述至少两个第二双极化阵列天线的-45°极化方向的端口相连。

进一步的，所述第一双极化阵列天线和第二双极化阵列天线均为三个，所述第二双极化阵列天线中的双极化振子的数量为所述第一双极化阵列天线中的双极化振子的数量的一半。

进一步的，所述至少两个第一双极化阵列天线的相邻阵列间距为不小于0.8倍的波长。

进一步的，所述至少两个第二双极化阵列天线的相邻阵列间距为0.5倍的波长。

基于上述技术方案，本发明采用了上下布置的两组双极化阵列天线的结构，其中一组双极化阵列天线通过固定波束赋形网络来形成+45°和-45°的两个合成波束，形成两个收发通道，并与另一组双极化阵列天线共同形成多通道的多入多出天线，采用固定波束赋形网络进行波束合成的双极化阵列天线可以采用较少的双极化阵子，因此形成的多入多出天线整体在横向和纵向上可以控制在较小尺寸，从而在保证原有性能指标的同时，增加应用上的适用性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为现有的水平隔离八天线的结构示意图。

图2为现有的垂直隔离八天线的结构示意图。

图3为本发明多入多出天线装置的一实施例的结构示意图。

图4为本发明多入多出天线装置的另一实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

如图3所示，为本发明多入多出天线装置的一实施例的结构示意图。在本实施例中，多入多出天线装置包括：反射板100、至少两个第一双极化阵列天线200、至少两个第二双极化阵列天线400、馈电印制电路板（图中未示出）和固定波束赋形网络500、600。馈电印制电路板固定在反射板100的第一面（即图3纸面的背面），至少两个第一双极化阵列天线200和至少两个第二双极化阵列天线400固定在反射板100的第二面（即图3纸面），第一双极化阵列天线200和第二双极化阵列天线400都与反射板背面的馈电印制电路板连接。

固定波束赋形网络500、600固定在反射板100上，至少两个第一双极化阵列天线200与至少两个所述第二双极化阵列天线400在空间上是上下布置的，而至少两个第二双极化阵列天线400的+45°极化方向的端口和-45°极化方向的端口分别通过固定波束赋形网络500、600形成+45°和-45°的两个合成波束。

反射板100在形状上可以采用矩形片状的反射板，也可以采用方形反射板，反射板100的作用是为天线提供信号聚拢的反射器。馈电PCB板用于给天线馈电。

在图3中示出了八通道的MIMO天线的实例，第一双极化阵列天线200位于第二双极化阵列天线的上方，其中第一双极化阵列天线200和第二双极化阵列天线400的个数相同，均为三个，三个第一双极化阵列天线200可以引出六路信号P1～P6，而三个第二双极化阵列天线400的双极化阵子300的+45°极化方向的端口和-45°极化方向的端口分别与固定波束赋形网络500和固定波束赋形网络600相连，固定波束赋形网络500和固定波束赋形网络600可以将三个第二双极化阵列天线400的两个极化方向的电流信号合成为P7和P8两路信号。

固定波束赋形网络500和固定波束赋形网络600均可采用硬件形式的电路板，其作用是将若干路相同极化方向的电流信号合成为一路信号，其设置的位置可以是反射板100的第一面或者第二面，例如图3中的作为第二面的纸面，固定波束赋形网络500和固定波束赋形网络600可以设置在第二双极化阵列天线400的下方。在另一个实施例中固定波束赋形网络也可以设置在反射板的第一面，例如设置在第二双极化阵列天线的正背面，这样还可以缩短多入多出天线整体的长度。

第二双极化阵列天线400中的双极化振子300的数量通常设置为不少于第一双极化阵列天线200中的双极化振子300的数量的一半。例如图3中第一双极化阵列天线200中的双极化阵子300的数量为N，而第二双极化阵列天线400中的双极化阵子300的数量为N/2，即第一双极化阵列天线200中的双极化阵子300的数量的一半。

双极化振子可以为PCB振子，也可以是金属压铸振子，而双极化振子的排列方式可以是矩形栅格排列，也可以是三角形栅格排列。

另一个实施例中，第一双极化阵列天线与第二双极化阵列天线的个数可以不相同，例如第一双极化阵列天线为3个，第二双极化阵列天线为2个的情况。同样，在另一个实施例中，第二双极化阵列天线中的双极化振子的数量不限于与第一双极化阵列天线中的双极化振子的数量的一半相等，也可以采用与第一双极化阵列天线中的双极化振子的数量相等的双极化振子数量，但这种实施例可能相对尺寸要更大一些。

在阵列天线的间距方面，至少两个第一双极化阵列天线的相邻阵列间距可以为不小于0.8倍的波长，而至少两个第二双极化阵列天线的相邻阵列间距为0.5倍的波长。

在图4中还给出了16通道的MIMO天线装置的实例，其第一双极化阵列天线和第二双极化阵列天线均为6个，包括四个固定波束赋形网络，其它结构均可参考图3实施例，这里就不再赘述了。

通过上面各个实施例的说明，可以看到本发明由于采用了固定波束赋形网络对双极化阵列天线进行波束赋形，以此可采用较少的双极化阵子，所形成的多入多出天线整体在横向和纵向上可以控制在较小尺寸，从而在保证原有性能指标的同时，增加应用上的适用性。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims

1.一种多入多出天线装置，其特征在于，包括：反射板、至少两个第一双极化阵列天线、至少两个第二双极化阵列天线、馈电印制电路板和固定波束赋形网络，所述馈电印制电路板固定在所述反射板的第一面，所述至少两个第一双极化阵列天线和至少两个第二双极化阵列天线固定在所述反射板的第二面，并与所述馈电印制电路板连接，所述固定波束赋形网络固定在所述反射板上，所述至少两个第一双极化阵列天线与至少两个所述第二双极化阵列天线上下布置，所述至少两个第二双极化阵列天线的+45°极化方向的端口和-45°极化方向的端口分别通过所述固定波束赋形网络形成+45°和-45°的两个合成波束；

所述固定波束赋形网络分别为第一固定波束赋形网络和第二固定波束赋形网络，所述第一固定波束赋形网络和第二固定波束赋形网络均设置在所述反射板的第一面或第二面上，所述第一固定波束赋形网络分别与所述至少两个第二双极化阵列天线的+45°极化方向的端口相连，所述第二固定波束赋形网络分别与所述至少两个第二双极化阵列天线的-45°极化方向的端口相连。

2.根据权利要求1所述的多入多出天线装置，其特征在于，所述第一双极化阵列天线与所述第二双极化阵列天线的个数相同。

3.根据权利要求2所述的多入多出天线装置，其特征在于，所述第二双极化阵列天线中的双极化振子的数量不少于所述第一双极化阵列天线中的双极化振子的数量的一半。

4.根据权利要求1所述的多入多出天线装置，其特征在于，所述第一双极化阵列天线位于所述第二双极化阵列天线的上方。

5.根据权利要求2或3所述的多入多出天线装置，其特征在于，所述第一双极化阵列天线和第二双极化阵列天线均为三个，所述第二双极化阵列天线中的双极化振子的数量为所述第一双极化阵列天线中的双极化振子的数量的一半。

6.根据权利要求1所述的多入多出天线装置，其特征在于，所述至少两个第一双极化阵列天线的相邻阵列间距为不小于0.8倍的波长。

7.根据权利要求1所述的多入多出天线装置，其特征在于，所述至少两个第二双极化阵列天线的相邻阵列间距为0.5倍的波长。