CN104718664A - 长期演进多输入多输出通信系统的多天线阵列 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种长期演进多输入多输出通信系统的多天线阵列，包括反射板和布置于所述反射板的背面的馈电网络；所述反射板的背面布置有分别对不同极化方式天线辐射元进行功率分配控制的多个功分板，所述多个功分板采用上下层方式分开布置，且所述多个功分板均位于所述反射板的平行平面的几何中心。本发明实施例避免LTE MIMO通信系统的多天线阵列的馈电网络的杂乱布局，简化不同极化方式的天线辐射单元的馈电方式，降低LTE MIMO通信系统的多天线阵列在批量生产过程中的复杂程度及出错率，易于对馈电线路进行故障定位与更换。

Description

长期演进多输入多输出通信系统的多天线阵列 技术领域
本发明涉及通信技术， 尤其是一种长期演进 （ Long Term Evolution, LTE )多输入多输出 （ Multi-input Multi-output, MIMO ) 通信系统的多天线阵列。 背景技术
目前移动通信网络已经发展到了第三代（3G )， 3G 网络已经在世 界范围内; 部署并商用。 随着数据业务及移动互联网的不断普及和 推广， 国际通信标准組织正在指定移动通信 LTE及第四代（4G )等技 准， 以满足网 术和服务能力的不断 iLlL 由于 MIMO技术可 以充分使用独立空间传播路径来大大提高网络服务速率和链路性能， 因 此成为 LTE及未来 4G技术的核心技术之一。 LTE MIMO通信系统是 在通信系统发射端和接收端同时使用多个天线， 充分利用无线多径信道 的空间自由度提高系统容量与传输速率， 以增加系统的复杂程度为代价 换取更高的频谱利用率， 是在丰富的多径环境中满足不断增长的容量需 求的强有力的解决方案。
天线是 LTE MIMO通信系统直接面对传 道的部分， 也是系统 对空间自由度最敏感的部分。 传统的 LTE MIMO通信系统中， 基站端 往往利用间距^艮大的多天线阵列实现空间分集， 其中的天线单元结构为 单线天线结构。 随着 LTE MIMO技术的不断发展， 天线之间的间距不 断减小， 天线单元之间的耦合问题越来越严重， 制约了系统性能的提 高。 针对该问题， 随之出现了多极化天线技术， 利用位于同一个位置的 多个天线单元， 充分利用电磁波的多个场分量的信息， 极大幅度地提高 有限空间内的自由度， 获得与空间 LTE MIMO天线类似的增益。
然而， 在实现本发明的过程中， 发明人发现， 现有 LTE MIMO通 信系统的多天线阵列至少存在以下问题：
在现有采用多极化天线技术的多天线阵列中， 仅采用同一个功分 板， 对不同极化方式的天线辐射单元的馈电线路无规律杂乱布局， 使得 由馈电线路构成的馈电网络布局复杂无章， 不仅影响了天线辐射单元的 辐射效率， 还增加了多天线阵列在批量生产过程中的复杂程度及出错 率； 并且， 在多天线阵列的后续使用中， 如果有天线辐射单元的馈电线 路出现故障， 不易查找该馈电线路上的故障位置， 对该馈电线路的更换 也较为复杂。 发明内容
本发明实施例所要解决的一个技术问 1： 针对现有 LTE MIMO 通信系统多天线阵列馈电网络布局复杂、 出错率高的问题， 提供一种 LTE MIMO通信系统的多天线阵列， 以避免 LTE MIMO通信系统的 多天线阵列的馈电网络的杂乱布局， 简化不同极化方式的天线辐射单元 的馈电方式， 降低 LTE MIMO通信系统的多天线阵列在批量生产过程 中的复杂程度及出错率， 易于对馈电线路进 障定位与更换。
本发明实施例提供的一种 LTE MIMO通信系统的多天线阵列， 包 括反射板和布置于所述反射板的背面的馈电网络； 所述反射板的背面布 所述多个功 采用上 层 分开布置， 且所述多个功分板均位于所 射板的平行平面的几何中心。
在本发明上述 LTE MIMO通信系统的多天线阵列的另一个具体实 施例中， 还包括一組以上功分支撑板， 所述一組以上功分支撑板分别具 有不同架高， 且分别通过紧固件固定在所述反射板上；
多个功 中的一个功分板通过紧固件固定在所 ^^射板上； 多个功分板中所述一个功分板以外的其它功分板， 分别通过紧固件 固定在一組功分支撑板上。
在本发明上述 LTE MIMO通信系统的多天线阵列的另一个具体实 施例中， 所述多个功分板中的每个功分板分别连接馈电网络中一种极化 方式天线辐射元的馈线。
在本发明上述 LTE MIMO通信系统的多天线阵列的另一个具体实 施例中， 所述多个功分板具体为两个功分板， 分别对两种极化方式天线 辐射元进行功率分配控制。
在本发明上述 LTE MIMO通信系统的多天线阵列的另一个具体实 施例中， 所述多个功分板中每个功分板在左右两侧的端口分别连接馈电 网络中一种极化方式天线辐射元的馈线。
在本发明上述 LTE MIMO通信系统的多天线阵列的另一个具体实 施例中， 所述多个功分板的其中几个功分板中的每个功分板， 分别连接 馈电网络中一种极化方式天线辐射元的馈线；
所述多个功分板的其中几个功分板以外的每个功分板， 在左右两侧 的端口分别连 电网络中一种极化方式天线辐射元的馈线。
在本发明上述 LTE MIMO通信系统的多天线阵列的另一个具体实 施例中， 馈电网络中不同极化方式天线辐射元的馈线采用不同颜色的线 缆。
在本发明上述 LTE MIMO通信系统的多天线阵列的另一个具体实 施例中， 所述多个功分板均相对于所述反射板的几何中心对称分布。
在本发明上述 LTE MIMO通信系统的多天线阵列的另一个具体实 施例中， 馈电网络中位于所述多个功 中各功分板左右两侧的馈线， 分别与相应功分板在左右两侧的端口相连接， 且名^ 左右两侧的馈 线布局相对于所述反射板的几何中心对称分布。
在本发明上述 LTE MIMO通信系统的多天线阵列的另一个具体实 施例中， 所述多天线阵列具有多套， 多套所述多天线阵列中的多个功分 板在多套所述多天线阵列中反射板的平行平面上呈田字形分布。
在本发明上述 LTE MIMO通信系统的多天线阵列的另一个具体实 施例中， 所述多天线阵列具有多套， 多套所述多天线阵列中多个功分板 在多套所述多天线阵列中反射板的平行平面上并列分布。
基于本发明上述实施例提供的 LTE MIMO 通信系统的多天线阵 列， 对现有 LTE MIMO通信系统的多天线阵列的馈电网络进行了优 化， 在反射板的背面布置有分别对不同极化方式天线辐射元进行功率分 配控制的多个功分板， 该多个功分板采用上下层方式分开布置， 且该多 个功分板均位于反射板的平行平面的几何中心。 由于分别采用上下层方 式分开布置的多个功分板对不同极化方式天线辐射元分别馈电、 进行功 率分配控制， 与现有技术相比， 本发明实施例在多天线阵列的有限馈电 空间内， 有效地将不同极化方式天线辐射元的馈电线路分开布局， 使馈 电方式变得简单且避免了多天线阵列馈电线路杂乱布局， 使多天线阵列 内部馈电时走线¾ 且易于装配， 极大的降低了 LTE MIMO通信系统 的多天线阵列在批量生产过程中的复杂程度及出错率， 在馈电线路出现 故障时， 易于对馈电线路进行故障定位与更换。
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。 附图说明
构成说明书的一部分的附图描述了本发明的实施例， 并且连同描述 一起用于解幹本发明的原理。
参照附图， 根据下面的详细描述， 可以更加清楚地理解本发明， 其
+ :
图 1为本发明 LTE MIMO通信系统的多天线阵列一个实施例的结 构示意图。
图 2为本发明 LTE MIMO通信系统的多天线阵列一个应用实施例 的结构示意图。
图 3为本发明 LTE MIMO通信系统的多天线阵列另一个应用实施 例的结构示意图。 具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。 应注意 到： 除非另外具体说明， 否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对 布置、 数字表达式和数值不限制本发明的范围。
同时， 应当明白， 为了便于描述， 附图中所示出的各个部分的尺寸 并不是按照实际的比例关系绘制的。 以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的， 决不 作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、 方法和设备可能不作详细 讨论， 但在适当情况下， 所述技术、 方法和设备应当被视为说明书的一 部分。
在 示出和讨论的所有示例中， 任何具体值应 ^释为仅仅是示 例性的， 而不是作为限制。 因此， 示例性实施例的其它示例可以具有不 同的值。
应注意到： 相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项， 因此， 一旦某一项在一个附图中被定义， 则在随后的附图中不需要对其进行进 —步讨论》
图 1为本发明 LTE MIMO通信系统的多天线阵列一个实施例的结 构示意图。 如图 1 所示， 该实施例 LTE MIMO通信系统的多天线阵 列， 包括反射板 110和布置于该反射板 110的背面的馈电网络（图中未 示出）， 反射板 110的背面为图 1 中俯视可以看到的、 反射板 110朝上 的一面， 天线辐射元位于反射板 110的正面， 即： 图 1中需要仰视才能 看到的、 反射板 110朝下的一面， 图 1中未示出。 其中， 反射板 110的 背面布置有分别对不同极化方式天线辐射元进行功率分配控制的多个功 分板 120， 该多个功分板 120采用上下层方式分开布置， 且多个功分板 120均位于反射板 110的平行平面的几何中心。 为清¾¾^， 图 1中以 两个功分板 120为例进行了示意， 对于功分板 120为两个以上的情况， 可以参考两个功分板 120的情况， 依次采用上下层方式分开布置。
本发明上述实施例提供的 LTE MIMO通信系统的多天线阵列， 对 现有 LTE MIMO通信系统的多天线阵列的馈电网络进行了优化， 在反 射板的背面布置有分别对不同极化方式天线辐射元进行功率分配控制的 多个功分板， 该多个功分板采用上下层方式分开布置， 且该多个功分板 均位于反射板的平行平面的几何中心。 由于分别采用上下层方式分开布 置的多个功分板对不同极化方式天线辐射元分别馈电、 进行功率分配控 制， 本发明实施例在多天线阵列的有限馈电空间内， 有效地将不同极化 方式天线辐射元的馈电线路分开布局， 使馈电方式变得简单且避免了多 天线阵列馈电线路杂乱布局， 使多天线阵列内部馈电时走线规律且易于 装配， 极大的降低了 LTE MIMO通信系统的多天线阵列在批量生产过 程中的复杂程度及出错率， 在馈电线路出现故障时， 易于对馈电线路进 障定位与更换。
再参见图 1， 在本发明 LTE MIMO通信系统的多天线阵列的一个 具体实施例中， 还可以包括一組以上功分支撑板 130， 该一組以上功分 支撑板 130分别具有不同架高， 且分别通过紧固件 130 固定在反射板 110上。 具体地， 功分支撑板 130的数量可以比功分板 120的数量少一 个。 相应地， 多个功分板 120中的一个功分板 120通过紧固件 130固定 在反射板 110上； 多个功分板 120中一个功分板 120以外的其它功分板 120， 分别通过紧固件 130固定在一組功分支撑板 130上。
另外， 功分支撑板 130的数量可以与功分板 120的数量相同， 多个 功 120分别通过紧固件 130固定在一組功分支撑板 130上。
在本发明 LTE MIMO通信系统的多天线阵列的一个具体实施例 中， 多个功^ 1 120中的每个功分板 120分别连 ^电网络中一种极化 方式天线辐射元的馈线， 即： 用于对天线辐射单元提供馈电的同轴电 缆。 根据本发明 LTE MIMO通信系统的多天线阵列实施例的一个具体 示例而非限制， 本发明上述各实施例中的多个功分板 120具体可以为两 个功分板 120， 分别对两种极化方式天线辐射元进行功率分配控制， 一 种极化方式天线辐射元的功 ^1 120安 * 一組功分支撑板 130上， 固 定在另一种极化方式天线辐射元的功分板 120上方。 从不同极化方式的 天线辐射元出来的馈线分别与上、 下两个功分板 140相连接。
在本发明 LTE MIMO通信系统的多天线阵列的另一个具体实施例 中， 多个功分板 120中每个功分板 120在左右两侧的端口 140分别连接 馈电网络中一种极化方式天线辐射元的馈线。 其中， 功 120在左右 两侧的端口 140即为功分板 120上的微带线接入口， 功分板 120左右两 侧的馈线分别与功分板 120在左右两侧的端口 140 (微带线接入口）具 体可以以烊接方式连接（其中的烊点参见图 1 )。 在本发明 LTE MIMO通信系统的多天线阵列的又一个具体实施例 中， 多个功分板 120的其中几个功分板 120中的每个功分板 120， 分别 连接馈电网络中一种极化方式天线辐射元的馈线； 多个功分板 120的该 其中几个功分板 120以外的每个功分板 120， 在左右两侧的端口 140分 别连 ^电网络中一种极化方式天线辐射元的馈线。
具体应用中， 可以示例性地采用 50Ω的同轴电缆作为馈线， 连接 功分板 120左右两侧的端口 140到各个天线辐射元的输出端口。
为了便于区分不同极化方式天线辐射元的馈线， 本发明上述各 LTE MIMO通信系统的多天线阵列的实施例中， 具体可以将馈电网络 中不同极化方式天线辐射元的馈线采用不同颜色的线缆。
本发明上述各 LTE MIMO通信系统的多天线阵列的实施例中， 多 个功分板 120 均相对于反射板 110 的几何中心对称分布， 即： 功分板 120相对于反射板 110平面的位置居中， 有利于同轴电缆呈左右对称布 线。
进一步示例性地， 馈电网络中位于多个功分板 120中各功分板 120 左右两侧的馈线， 分别与相应功分板 120在左右两侧的端口 140相连 接， 且各功 120左右两侧的馈线布局相对于反射板 110的几何中心 (也是多天线阵列的几何中心）对称分布。
示例性地， 如图 1所示， 其中的馈电网络采取上下分层布局， 安装 于多天线阵列的中心位置， 从 LTE天线辐射元出来的不同极化方式的 馈线分别与上、 下功分板相连， 且采用不同颜色线缆加以区分。 用于对 不同极化方式天线辐射元提供功率分配控制的功 ^L 称分布， 位于功 左右两侧的馈线分别与功分板左右两侧的端口相连， 功分板左右两 侧的馈线布局呈对称分布。 通过本发明人进行的多次安装测试， 获知在 这种馈电布局方式下， 不仅多天线阵列的辐射效率得到提高， 还降低了 多天线阵列在批量生产过程中的复杂程度及出错率， 同时天线阵列的布 线变得美观。
作为本发明 LTE MIMO通信系统的多天线阵列实施例的一个具体 应用， 其中的多天线阵列具有多套， 该多套多天线阵列中的多个功分板 120在多套多天线阵列中反射板 110的平行平面上呈田字形分布。 图 2 为本发明 LTE MIMO通信系统的多天线阵列一个应用实施例的结构示 意图。 如图 2 所示， 在多天线阵列的田字形布局中， 馈电网络采取上 下分层布局， 其安装于多天线阵列的中心位置， 从不同极化方式天线辐 射元出来的馈线分别与上下功分 连， 且用不同颜色线缆加以区分。 用于对不同极化方式天线辐射元提供功率分配控制的功分板对称分布， 位于功分板左右两侧的馈线分别与功分板左右两侧的端口相连， 功分板 左右两侧的馈线布局呈对称分布。
作为本发明 LTE ΜΙΜΟ通信系统的多天线阵列实施例的另一个具 体应用， 其中的多天线阵列具有多套， 该多套多天线阵列中多个功分板 120在多套多天线阵列中反射板 110的平行平面上并列分布。 图 3为本 发明 LTE ΜΙΜΟ通信系统的多天线阵列另一个应用实施例的结构示意 图。 如图 3 所示， 在多天线阵列的并列布局中， 馈电网络采取上下分 层布局， 其安装于多天线阵列的中心位置， 从不同极化方式天线辐射元 出来的馈线分别与上下功分 连， 且用不同颜色线缆加以区分。 用于 对不同极化方式天线辐射元提供功率分配控制的功分 ^L 称分布， 位于 功分板左右两侧的馈线分别与功分板左右两侧的端口相连， 功分板左右 两侧的馈线布局呈对称分布。
本发明上述实施例中， 固定件 1用于将天线辐射单元固定在反射板 上， 固定件 2用于将多天线阵列固定于天线革上。
本说明书中各个实施例均采用递进的方式描述， 每个实施例重点说 明的都是与其它实施例的不同之处， 实施例之间相同或相似的部分 相互参见即可。
本领域普通技术人员可以理解： 实现上述方法实施例的全部或部分 步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成， 前述的程序可以存储于一计 算机可读取存储介质中， 该程序在执行时， 执行包括上述方法实施例的 步骤； 而前述的存储介质包括： ROM、 RAM, 磁碟或者光盘等各种可 以存 ^序代码的介质。
本发明实施例在多天线阵列的有限馈电空间内， 有效地将不同极化 方式天线辐射元的馈电线路分开布局， 使馈电方式变得简单且避免了多 天线阵列馈电线路杂乱布局， 使多天线阵列内部馈电时走线规律且易于 装配， 极大的降低了 LTE MIMO通信系统的多天线阵列在批量生产过 程中的复杂程度及出错率， 在馈电线路出现故障时， 易于对馈电线路进 障定位与更换。
本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的， 而并不是无遗漏的 或者将本发明限于所公开的形式。 很多修改和变化对于本领域的普通技 术人员而言是显然的。 选# ^描述实施例是为了更: ¾m明本发明的原理 和实际应用， 并且^ ^领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适 于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (1)

  1. 权 利 要 求
    1、 一种长期演进多输入多输出通信系统的多天线阵列， 包括反射 板和布置于所述反射板的背面的馈电网络； 其特征在于， 所述反射板的 背面布置有分别对不同极化方式天线辐射元进行功率分配控制的多个功 分板， 所述多个功分板采用上下层方式分开布置， 且所述多个功分板均 位于所述反射板的平行平面的几何中心。
    2、 根据权利要求 1 所述的多天线阵列， 其特征在于， 还包括一組 以上功分支撑板， 所述一組以上功分支撑板分别具有不同架高， 且分别 通过紧固件固定在所述反射板上；
    多个功 中的一个功分板通过紧固件固定在所 ^^射板上； 多个功分板中所述一个功分板以外的其它功分板， 分别通过紧固件 固定在一組功分支撑板上。
    3、 根据权利要求 2 所述的多天线阵列， 其特征在于， 所述多个功 中的每个功分板分别连^ *电网络中一种极化方式天线辐射元的馈 线。
    4、 根据权利要求 3 所述的多天线阵列， 其特征在于， 所述多个功 具体为两个功分板， 分别对两种极化方式天线辐射元进行功率分配 控制。
    5、 根据权利要求 2 所述的多天线阵列， 其特征在于， 所述多个功 中每个功分板在左右两侧的端口分别连接馈电网络中一种极化方式 天线辐射元的馈线。
    6、 根据权利要求 2 所述的多天线阵列， 其特征在于， 所述多个功 的其中几个功 中的每个功分板， 分别连 电网络中一种极化 方式天线辐射元的馈线；
    所述多个功分板的其中几个功分板以外的每个功分板， 在左右两侧 的端口分别连 电网络中一种极化方式天线辐射元的馈线。
    7、 根据权利要求 1 至 6任意一项所述的多天线阵列， 其特征在 于， 馈电网络中不同极化方式天线辐射元的馈线采用不同颜色的线缆。 8、 根据权利要求 7 所述的多天线阵列， 其特征在于， 所述多个功 分板均相对于所述反射板的几何中心对称分布。
    9、 根据权利要求 8 所述的多天线阵列， 其特征在于， 馈电网络中 位于所述多个功分板中各功分板左右两侧的馈线， 分别与相应功分板在 左右两侧的端口相连接， 且名 左右两侧的馈线布局相对于所述反 射板的几何中心对称分布。
    10、 根据权利要求 7所述的多天线阵列， 其特征在于， 所述多天线 阵列具有多套， 多套所述多天线阵列中的多个功分板在多套所述多天线 阵列中反射板的平行平面上呈田字形分布。
    11、 根据权利要求 7所述的多天线阵列， 其特征在于， 所述多天线 阵列具有多套， 多套所述多天线阵列中多个功分板在多套所述多天线阵 列中反射板的平行平面上并列分布。
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