CN104718664B - 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大规模部署并商用。随着数据业务及移动互联网的不断普及和推广，国际通信标准组织正在指定移动通信LTE及第四代(4G)等技术标准，以满足网络技术和服务能力的不断发展。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播信道的部分，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很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题是：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，易于对馈电线路进行故障定位与更换。
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。
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，还包括一组以上功分支撑板，所述一组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；
多个功分板中的一个功分板通过紧固件固定在所述反射板上；
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组功分支撑板上。
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，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，且各功分板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释本发明的原理。
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，其中：
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。
在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解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一步讨论。
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。为清楚起见，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，易于对馈电线路进行故障定位与更换。
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，还可以包括一组以上功分支撑板130，该一组以上功分支撑板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固定在一组功分支撑板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，多个功分板120分别通过紧固件130固定在一组功分支撑板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，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分板120安装在一组功分支撑板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，功分板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)具体可以以焊接方式连接(其中的焊点参见图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分别连接馈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LTEMIMO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，且各功分板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。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板相连，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 MIMO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 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。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板相连，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。
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罩上。
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，各个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储程序代码的介质。
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，易于对馈电线路进行故障定位与更换。
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。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本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 (9)

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，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；
其中，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；
其中，所述多天线阵列还包括一组以上功分支撑板，所述一组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；
多个功分板中的一个功分板通过紧固件固定在所述反射板上；
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组功分支撑板上。
2.根据权利要求1所述的多天线阵列，其特征在于，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。
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。
4.根据权利要求1所述的多天线阵列，其特征在于，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接馈电网络中一种极化方式天线辐射元的馈线。
5.根据权利要求1至4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。
6.根据权利要求5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。
7.根据权利要求6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，且各功分板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。
8.根据权利要求5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。
9.根据权利要求5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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