CN104795635A - 多频阵列天线 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多频阵列天线，包括：反射板和设于反射板上的第一高频辐射阵列、第二高频辐射阵列及低频辐射阵列，其中，第一高频辐射阵列和第二高频辐射阵列均包括主体阵列和枝节阵列；第一高频辐射阵列和第二高频辐射阵列分别排列在反射板上的同一虚设轴线的前后两段，且各阵列中的高频辐射单元沿虚设轴线的延长方向等距排列，其中，第一高频辐射阵列和第二高频辐射阵列的枝节阵列彼此相对且对称设置于虚设轴线的两侧、主体阵列均设置于虚设轴线上；低频辐射阵列的低频辐射单元在虚设轴线上等距排列，且均与该虚设轴线上的高频辐射单元相嵌套设置。通过上述结构，本发明多频阵列天线可实现小型化，同时具有良好的电气性能。
Description
技术领域
本发明涉及通信领域，特别是涉及一种多频阵列天线。
背景技术
随着移动通信网络制式的增多，为节省站址和天馈资源，减小物业协调难度，降低投资成本，共站共址的多频阵列天线成为建网的首选。
目前，多频阵列天线的组阵方式主要有两种：图1和图2所示。图1为同轴嵌套方式，低频辐射单元11与高频辐射单元12设置在反射板13的同一轴线a上，各高频辐射单元12等距排列，位于奇数位的高频辐射单元12的外围设有低频辐射单元11，二者相嵌套设置。图2为邻接方式，低频辐射单元21和高频辐射单元22分别设置在反射板23的两条相邻轴线a1、a2上。毫无疑问，同轴嵌套方式的天线宽度和迎风面积明显小于邻接方式的天线，更容易满足用户的要求。
同轴嵌套方式可应用于包括一个低频辐射阵列和两个高频辐射阵列的三频天线中，具体应用方案如图3和图4所示。图3为直接在图1所示天线的端部沿天线纵长方向增加一组高频辐射阵列，增加的高频辐射阵列位于轴线a上，但该方案大幅增加天线的长度，使主馈线增长导致传输损耗增大。图4为直接在图1所示天线的侧面沿天线纵长方向增加一组高频辐射阵列，增加的高频辐射阵列位于与轴线a相平行的轴线a3上，但该方案大幅增加天线的宽度，且因低频辐射阵列全部在新增高频辐射阵列的一侧，会产生左右辐射边界不对称的问题。
上述两种三频天线中辐射单元的设置方式，都会影响天线的性能。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种多频阵列天线，能够实现天线小型化，且具有良好的电气性能。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种多频阵列天线，包括：反射板和设于反射板上的第一高频辐射阵列、第二高频辐射阵列及低频辐射阵列，其中，第一高频辐射阵列和第二高频辐射阵列均包括主体阵列和枝节阵列；第一高频辐射阵列和第二高频辐射阵列分别排列在反射板上的同一虚设轴线的前后两段，且第一高频辐射阵列和第二高频辐射阵列中的高频辐射单元沿虚设轴线的延长方向等距排列，其中，第一高频辐射阵列和第二高频辐射阵列的枝节阵列彼此相对且对称设置于虚设轴线的两侧，第一高频辐射阵列和第二高频辐射阵列的主体阵列均设置于虚设轴线上；低频辐射阵列的低频辐射单元在虚设轴线上等距排列，且均与该虚设轴线上的高频辐射单元相嵌套设置。
其中，第一高频辐射阵列和第二高频辐射阵列的枝节阵列均包括一个或多个高频辐射单元。
其中，位于第一高频辐射阵列和第二高频辐射阵列的枝节阵列中的高频辐射单元在反射板上的正投影相互之间无干涉。
其中，第一高频辐射阵列或第二高频辐射阵列中，相邻两个与低频辐射单元相嵌套设置的高频辐射单元之间设有一个或多个高频辐射单元。
其中，嵌套的高频辐射单元在反射板上的正投影落在相应的低频辐射单元在反射板上的正投影范围之内。
其中，低频辐射阵列的工作频段为698-960MHz。
其中，第一高频辐射阵列的工作频段为1710-2690MHz或1710-2170MHz。
其中，第二高频辐射阵列的工作频段为1710-2690MHz或1710-2170MHz。
其中，与第一高频辐射阵列中的高频辐射单元相嵌套设置的低频辐射单元和与第二高频辐射阵列中的高频辐射单元相嵌套设置的低频辐射单元可以具有不同的馈电网络。
本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明多频阵列天线中，第一高频辐射阵列和第二高频辐射阵列的枝节阵列彼此相对且对称设置于虚设轴线的两侧，第一高频辐射阵列和第二高频辐射阵列的主体阵列及低频辐射阵列均设置于虚设轴线上。其中，各枝节阵列可包括一个或多个高频辐射单元。此设置方式，虚设轴线两侧的高频辐射单元可复用空间，节省一个或多个高频间距的空间，实现天线的小型化。由于虚设轴线两侧的高频辐射单元偏离各自所在的阵列，使得相应阵列的方向图水平面半功率波束宽度收缩。
附图说明
图1是现有技术中采用同轴嵌套方式的双频天线的组阵示意图；
图2是现有技术中采用邻接方式的双频天线的组阵示意图；
图3是现有技术中采用同轴嵌套方式的三频天线一实施例的组阵示意图；
图4是现有技术中采用同轴嵌套方式的三频天线另一实施例的组阵示意图；
图5是本发明多频阵列天线第一实施例的组阵示意图；
图6是本发明多频阵列天线第二实施例的组阵示意图；
图7是本发明多频阵列天线第三实施例的组阵示意图；
图8是本发明多频阵列天线第四实施例的组阵示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
移动通信天线中，辐射阵列(低频、高频)用于辐射通信信号，通常由多个辐射单元以矩阵的方式布设而成。低频辐射阵列由低频辐射单元组成，高频辐射阵列由高频辐射单元组成。辐射单元中用于信号发射和接收的部件为对称振子，对称振子的电气部件为辐射臂，辐射臂由对称振子的巴伦支撑。辐射单元可以是平面印刷型的，也可以具有三维空间立体结构。本申请附图中的辐射单元均以辐射单元在反射板上的正投影面进行示意。
请参阅图5，图5是本发明多频阵列天线第一实施例的组阵示意图，如图5所示，包括：低频辐射单元311、312、313、314，高频辐射单元321、322、323、324、325、326、327、328，及反射板33。各辐射单元均设置于反射板33上。
本实施例的多频阵列天线为三频天线，包括低频辐射阵列、第一高频辐射阵列及第二高频辐射阵列。
低频辐射单元311、312、313、314等距设置在反射板33上的虚设轴线b上，形成低频辐射阵列。
高频辐射单元321、322分别设置在与虚设轴线b相平行的虚设轴线b1、b2上，其余高频辐射单元323、324、325、326、327、328均设置在虚设轴线b上，且各高频辐射单元在虚设轴线b的延长方向等距排列。此设置方式可形成第一高频辐射阵列和第二高频辐射阵列，第一高频辐射阵列包括高频辐射单元323、324、325、321，第二高频辐射阵列包括322、326、327、328。
即第一高频辐射阵列和第二高频辐射阵列分别排列在虚设轴线b的前后两段，具体为：二者彼此相对的高频辐射单元321、322分别为第一高频辐射阵列和第二高频辐射阵列的枝节阵列，各枝节阵列对称设置于虚设轴线b的两侧；高频辐射单元323、324、325为第一高频辐射阵列的主体阵列，高频辐射单元326、327、328为第二高频辐射阵列的主体阵列，各主体阵列设置于虚设轴线b上。
其中，低频辐射单元311与高频辐射单元323、低频辐射单元312与高频辐射单元325、低频辐射单元313与高频辐射单元326及低频辐射单元314与高频辐射单元328相嵌套设置。第一高频辐射阵列或第二高频辐射阵列中，相邻两个嵌套设置的高频辐射单元之间设有一个高频辐射单元。
本实施例天线的辐射单元在具体设置过程中需满足：嵌套的高频辐射单元在反射板33上的正投影落在相应的低频辐射单元在反射板33上的正投影范围之内。位于第一高频辐射阵列和第二高频辐射阵列的枝节阵列中的高频辐射单元321、322在反射板33上的正投影相互之间无干涉，即高频辐射单元321、322在物理位置上无干涉。
本实施例中，低频辐射阵列的工作频段为698-960MHz，第一高频辐射阵列的工作频段为1710-2690MHz或1710-2170MHz，第二高频辐射阵列的工作频段为1710-2690MHz或1710-2170MHz。
在本实施例中，高频辐射单元321、322可对低频辐射单元312和低频辐射单元313之间的物理空间位置进行复用，以节省空间，实现天线小型化。且由于高频辐射单元321、322偏离各自所在的阵列，使得相应阵列的方向图水平面半功率波束宽度收缩。同时，由于多频阵列天线中各阵列辐射单元的排列方式合理，不会产生辐射边界不对称的问题。
需要指出的是，本实施例各辐射阵列中辐射单元的个数可根据需要进行设置。
需要指出的是，在其他实施例中，本实施例多频阵列天线也可为四频天线，如：与第一高频辐射阵列中的高频辐射单元相嵌套设置的低频辐射单元和与第二高频辐射阵列中的高频辐射单元相嵌套设置的低频辐射单元分别由不同的馈电网络馈电，再加上分别由不同馈电网络馈电的第一高频辐射阵列和第二高频辐射阵列，共同形成四频天线。
请参阅图6，图6是本发明多频阵列天线第二实施例的组阵示意图，如图6所示，多频阵列天线包括：低频辐射单元411、412、413、414，高频辐射单元421、422、423、424、425、426、427、428，及反射板43。
本实施例多频阵列天线为三频天线，具体为：低频辐射单元411、412、413、414等距设置在反射板43上的虚设轴线c上，形成低频辐射阵列；高频辐射单元421、422分别设置在与虚设轴线c相平行的虚设轴线c1、c2上，其余高频辐射单元423、424、425、426、427、428均设置在虚设轴线c上，其中，高频辐射单元423、424、425、426、427、421形成第一高频辐射阵列，高频辐射单元422、428形成第二高频辐射阵列。
本实施例的多频阵列天线与第一实施例的区别之处在于，高频辐射单元空间复用位置的改变及各高频辐射阵列中高频辐射单元个数的改变。在其他实施例的多频阵列天线中，复用位置可灵活选择，不同低频辐射单元间的物理空间均可进行复用。
请参阅图7，图7是本发明多频阵列天线第三实施例的组阵示意图，如图7所示，多频阵列天线包括：低频辐射单元511、512、513、514，高频辐射单元521、522、523、524、525、526、527、528、529、530、531、532，及反射板54。
本实施例多频阵列天线为三频天线，具体为：低频辐射单元511、512、513、514等距设置在反射板54上的虚设轴线d上，形成低频辐射阵列；高频辐射单元521、522设置在与虚设轴线d相平行的虚设轴线d1上，高频辐射单元523、524设置在与虚设轴线d相平行的虚设轴线d2上，其余高频辐射单元525、526、527、528、529、530、531、532均设置在虚设轴线d上，其中，高频辐射单元525、526、527、528、521、522形成第一高频辐射阵列，高频辐射单元523、524、529、530、531、532形成第二高频辐射阵列。
本实施例多频阵列天线与第一实施例的区别之处在于：第一高频辐射阵列和第二高频辐射阵列的枝节阵列均包括两个高频辐射单元，即高频辐射单元521、522和高频辐射单元523、524分别位于第一高频辐射阵列和第二高频辐射阵列的枝节阵列；第一高频辐射阵列或第二高频辐射阵列中，相邻两个与低频辐射单元相嵌套设置的高频辐射单元之间设有两个高频辐射单元。
在其他实施例中，第一高频辐射阵列和第二高频辐射阵列的枝节阵列均可包括多个高频辐射单元，各枝节阵列的高频辐射单元进行空间复用，只要空间复用的高频辐射单元在物理位置上无干涉即可。相应地，第一高频辐射阵列或第二高频辐射阵列中，相邻两个与低频辐射单元相嵌套设置的高频辐射单元之间可设有多个高频辐射单元。
请参阅图8，图8是本发明多频阵列天线第四实施例的组阵示意图，如图8所示，多频阵列天线包括：低频辐射单元611、612、613、614、615、616、617、618，高频辐射阵列621、622、623、624、625、626、627、628、629、630、631、632、633、634、635、636、637、638、639、640，及反射板65。
本实施例多频阵列天线为五频天线，具体为：低频辐射单元611、612、613、614、615、616、617、618等距设置在反射板65上的虚设轴线e上，形成低频辐射阵列；高频辐射单元621、622、623设置在与虚设轴线e相平行的虚设轴线e1上，高频辐射单元624、625、626设置在与虚设轴线e相平行的虚设轴线e2上，其余高频辐射单元均设置在虚设轴线e上，其中，高频辐射单元627、628、629、630、621形成第一高频辐射阵列，高频辐射单元624、631、632、633、622形成第二高频辐射阵列，高频辐射单元625、634、635、636、623形成第三高频辐射阵列，高频辐射单元626、637、638、639、640形成第四高频辐射阵列。
本实施例多频阵列天线与第一实施例的区别之处在于，空间复用次数的增加，本实施例有3处进行空间复用。在其他实施例中，还可根据需要在多处进行空间复用。
综上所述，本发明多频阵列天线的第二实施例、第三实施例及第四实施例均可实现第一实施例的技术效果。
本发明天线的空间复用组阵方式还可应用于二频天线，如仅有两个高频辐射阵列的天线或仅有两个低频辐射阵列的天线。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (9)
1.一种多频阵列天线，其特征在于，包括：反射板和设于反射板上的第一高频辐射阵列、第二高频辐射阵列及低频辐射阵列，其中，所述第一高频辐射阵列和第二高频辐射阵列均包括主体阵列和枝节阵列；
所述第一高频辐射阵列和第二高频辐射阵列分别排列在反射板上的同一虚设轴线的前后两段，且第一高频辐射阵列和第二高频辐射阵列中的高频辐射单元沿虚设轴线的延长方向等距排列，其中，第一高频辐射阵列和第二高频辐射阵列的枝节阵列彼此相对且对称设置于所述虚设轴线的两侧，第一高频辐射阵列和第二高频辐射阵列的主体阵列均设置于所述虚设轴线上；
所述低频辐射阵列的低频辐射单元在所述虚设轴线上等距排列，且均与该虚设轴线上的高频辐射单元相嵌套设置。
2.根据权利要求1所述的多频阵列天线，其特征在于，所述第一高频辐射阵列和第二高频辐射阵列的枝节阵列均包括一个或多个高频辐射单元。
3.根据权利要求2所述的多频阵列天线，其特征在于，位于所述第一高频辐射阵列和第二高频辐射阵列的枝节阵列中的高频辐射单元在反射板上的正投影相互之间无干涉。
4.根据权利要求3所述的多频阵列天线，其特征在于，所述第一高频辐射阵列或第二高频辐射阵列中，相邻两个与低频辐射单元相嵌套设置的高频辐射单元之间设有一个或多个高频辐射单元。
5.根据权利要求4所述的多频阵列天线，其特征在于，嵌套的高频辐射单元在反射板上的正投影落在相应的低频辐射单元在反射板上的正投影范围之内。
6.根据权利要求5所述的多频阵列天线，其特征在于，所述低频辐射阵列的工作频段为698-960MHz。
7.根据权利要求6所述的多频阵列天线，其特征在于，所述第一高频辐射阵列的工作频段为1710-2690MHz或1710-2170MHz。
8.根据权利要求7所述的多频阵列天线，其特征在于，所述第二高频辐射阵列的工作频段为1710-2690MHz或1710-2170MHz。
9.根据权利要求5所述的多频阵列天线，其特征在于，与所述第一高频辐射阵列中的高频辐射单元相嵌套设置的低频辐射单元和与所述第二高频辐射阵列中的高频辐射单元相嵌套设置的低频辐射单元具有不同的馈电网络。
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