CN106207457B - 天线、mimo天线及用于降低天线互耦能量的隔离条 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于降低天线互耦能量的隔离条，沿所述隔离条的高度方向加工有周期性排列的、且形状和尺寸能够抑制阵列天线中相邻两列天线单元之间的互耦能量的去耦缝隙单元。本发明还提供一种天线及MIMO天线。通过上述实施方式，能够减小天线工作频带内天线单元之间的互耦，提高天线单元之间的隔离度，其加工简单、成本较低、效果显著。

Description

天线、MIMO天线及用于降低天线互耦能量的隔离条

技术领域

本发明涉及技术移动通信基站技术领域，尤其涉及一种天线、MIMO天线及用于降低天线互耦能量的隔离条。

背景技术

基站天线的主要设计任务有波束赋形、多频工作、减小尺寸及设计采用先进技术的天线系统。

目前发展中的3D MIMO技术将原来每个统一的垂直天线阵子分割成多个不同的阵子，利用垂直方向的自由度，进一步降低小区间干扰，增强天线性能。在3D MIMO基站天线中，波束赋形、减小尺寸成为最重要的设计任务。其中，波束赋形设计受到阵列天线的几何布局、单元间距、各辐射单元的方向图、辐射单元的激励幅度和相位的影响。结构紧凑的天线阵阵子的间距越小，阵子波束之间的互耦越严重，将严重影响阵列天线的波束赋形效果，增强通道之间的干扰。因此，降低小间距下阵列天线单元的互耦对3D MIMO技术至关重要。

通常降低阵列天线单元的互耦可以采用天线单元三角布局的形式，即每列或每行阵列单元上下或前后错开布局，以增大天线单元的间距。而基站天线单元多采用±45°正交极化，单元的波束宽度在±45°方向最大，因此采用三角布局的形式对提高天线单元的隔离度没有明显效果。将天线单元之间的隔离条增高也能减弱互耦强度，但是高度过高将影响天线的波束形状，恶化天线交叉极化电平。

发明内容

本发明为解决上述技术问题提供一种天线、MIMO天线及用于降低天线互耦能量的隔离条，能够减小天线工作频带内天线单元之间的互耦，提高天线单元之间的隔离度，其加工简单、成本较低、效果显著。

为解决上述技术问题，本发明提供一种用于降低天线互耦能量的隔离条，沿所述隔离条的高度方向加工有周期性排列的、且形状和尺寸能够抑制阵列天线中相邻两列天线单元之间的互耦能量的去耦缝隙单元。

进一步地，所述去耦缝隙单元为左右对称结构。

进一步地，所述去耦缝隙单元的形状为“工”形、“Ω”形、“Y”形、或开口六边形。

进一步地，所述的去耦缝隙单元高度为0.2λ～0.48λ、宽度为0.01λ～0.05λ、长度为0.05λ～0.12λ，所述去耦缝隙单元的周期间距为0.4λ～0.9λ，λ为所述天线单元中的阵列辐射单元的中心频率对应的工作波长。

进一步地，所述隔离条采用铝合金、钢或者PCB板制作而成。

为解决上述技术问题，本发明还提供一种天线，包括至少一个如上述任一项实施方式所述的隔离条，还包括安装有阵列天线的反射板，所述隔离条相应安装于所述阵列天线中相邻两列天线单元之间。

进一步地，相邻两列所述天线单元之间的列间距小于或等于0.5λ，λ为所述天线单元中的阵列辐射单元的中心频率对应的工作波长。

进一步地，每列所述天线单元分别由多个阵列辐射单元构成，各所述阵列辐射单元是±45°双极化阵列辐射单元；各所述隔离条分别设置于相应的相邻两列所述天线单元之间的中心线上。

进一步地，分属于相邻两列所述天线单元中的两个相邻的所述阵列辐射单元的中心与安装于相邻两列所述天线单元之间的所述隔离条中相应的所述去耦缝隙单元的中心处于同一条连线上；相邻两列所述天线单元中的所述阵列辐射单元采用对齐设置的排列方式。

为解决上述技术问题，本发明还提供一种MIMO天线，包括至少一个如上述任一项实施方式所述的隔离条，还包括安装有阵列天线的反射板，所述隔离条相应安装于所述阵列天线中相邻两列天线单元之间。

本发明的天线、MIMO天线及用于降低天线互耦能量的隔离条，本发明的天线及用于降低天线互耦能量的隔离条，相邻两列天线单元之间列间距较小时，在安装于两列天线单元之间的隔离条上开设特定形状的周期排列的去耦缝隙单元，并调整去耦缝隙单元的结构尺寸，即可在天线工作频带内减小单元的互耦，提高单元的隔离度达10dB以上，且对天线的其他性能指标影响较小。其加工简单、成本较低、效果显著。

附图说明

图1是本发明天线的组装结构示意图。

图2是图1所示天线的侧视图。

图3是图1所示天线中隔离条的结构示意图。

图4(a)～4(d)是图1所示天线中去耦缝隙单元的几何模型图。

图5是图1所示天线的阵列天线单元之间的隔离度曲线图。

图6是图1所示天线的阵列天线单元之间的方向图。

本文附图是用来对本发明的进一步阐述和理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的具体实施例一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制或限定。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本发明进行详细说明。

请参阅图1和图2，本发明提供一种天线，该天线包括：由平行设置的两列以上天线单元构成的阵列天线4，以及安装该阵列天线4的反射板3。如图1所示，阵列天线4中天线单元可以举例设置为共4列，分别为天线单元41～44，并且，每列天线单元41～44分别由多个阵列辐射单元400构成。

其中，各阵列辐射单元400通常可以选择如±45°双极化阵列辐射单元。

具体的，各相邻两列天线单元之间，具体为如图1所示的天线单元41、42之间，天线单元42、43之间，以及天线单元43、44之间分别安装有隔离条1。其中，隔离条1通常可采用如铝合金、钢或者PCB板制作而成。

进一步地，隔离条1上加工有呈镂空结构的多个去耦缝隙单元2，去耦缝隙单元2沿隔离条1的高度方向周期性排列，去耦缝隙单元2的形状和尺寸应当能够抑制该阵列天线4中相邻两列天线单元之间的互耦能量。为方便理解，隔离条1的高度方向通常指其长度方向。

如图4(a)～4(d)所示，具体而言，去耦缝隙单元2设置为左右对称结构时去耦效果较好。

优选地，该去耦缝隙单元2可以为“工”形(如图4(a)所示)，实质上为两端长度相等的“工”形。在一实施例中，具体如图3，该“工”形结构的去耦缝隙单元2的高度H可以为0.381λ(λ为阵列辐射单元的中心频率对应的工作波长)；其宽度W可以为0.017λ；其长度L可以为0.087λ；且去耦缝隙单元2沿隔离条1的高度方向周期性排列的周期间距D可以为0.710λ。

当然，该去耦缝隙单元2的形状，不仅限于前述的“工”形，也可以是“Ω”形(如图4(b)所示)、“Y”形(如图4(c)所示)、或者开口六边形(如图4(d)所示)等。其中，该形状需满足左右对称结构的条件，并且，去耦缝隙单元2的高度应当介于0.2λ～0.48λ之间；进一步地，去耦缝隙单元2的宽度应当介于0.01λ～0.05λ之间；更进一步地，去耦缝隙单元2的长度应当介于0.05λ～0.12λ之间。

上述实施方式中，去耦缝隙单元2的周期间距可以设置为0.4λ～0.9λ。

在一较佳实施方式中，相邻两列天线单元之间的隔离条1设置于该相邻两列天线单元之间的中心线上。

上述加工有去耦缝隙单元2的隔离条1，适用于天线中各相邻两列天线单元之间的列间距较小时使用，尤其适用于其列间距不超过0.5λ时使用。

上述实施方式中，隔离条1的设置不仅适用于相邻两列天线单元中阵列辐射单元400采用对齐设置的排列方式，也适用于相邻两列天线单元中阵列辐射单元400采用交叉设置的排列方式。较佳的，分属于相邻两列天线单元中的两个相邻的阵列辐射单元400的中心与安装于该相邻两列天线单元之间的隔离条1中相应的去耦缝隙单元2的中心处于同一条连线上，该设置尤其适用于相邻两列天线单元中阵列辐射单元400采用对齐设置的排列方式。

另外，去耦缝隙单元2的数量并不必须与一列天线单元中阵列辐射单元400的数量保持一致，可略多或者略少，同样可以取得较好的去耦效果。

请参阅图5，为前述安装有去耦缝隙的隔离条1相邻天线单元的隔离度曲线与无去耦缝隙的隔离条1相邻天线单元的隔离度曲线测试对比示意图。有去耦缝隙的隔离条1整体提高了天线单元的隔离度，中心工作频率处隔离度提高了11.1dB。

请参阅图6，为前述安装的隔离条1无去耦缝隙的天线单元方向图与隔离条1有去耦缝隙的天线单元方向图对比示意图。隔离条1无去耦缝隙，天线单元半功率波束宽度为70°；隔离条1有去耦缝隙，天线单元波束宽度为65°，略微变窄。

本发明还提供一种用于降低天线互耦能量的隔离条，对于该隔离条的描述请参阅上文，此处不再一一赘述。

上述实施方式中，天线可以是MIMO天线，对于相应部件的描述，请参阅上文，此处不再一一赘述。

本发明的天线及用于降低天线互耦能量的隔离条，相邻两列天线单元之间列间距较小时，在安装于两列天线单元之间的隔离条1上开设特定形状的周期排列的去耦缝隙单元2，并调整去耦缝隙单元2的形状和/或尺寸，即可在天线工作频带内减小单元的互耦，提高单元的隔离度达10dB以上，且对天线的其他性能指标影响较小。其加工简单、成本较低、效果显著。

以上仅为本发明的实施方式，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 (8)

1.一种用于降低天线互耦能量的隔离条，其特征在于：

沿所述隔离条的高度方向加工有周期性排列的、且形状和尺寸能够抑制阵列天线中相邻两列天线单元之间的互耦能量的去耦缝隙单元；

所述去耦缝隙单元为左右对称结构，其形状为“工”形、“Ω”形、“Y”形、或开口六边形。

2.根据权利要求1所述的隔离条，其特征在于：

所述的去耦缝隙单元高度为0.2λ～0.48λ、宽度为0.01λ～0.05λ、长度为0.05λ～0.12λ，所述去耦缝隙单元的周期间距为0.4λ～0.9λ，λ为所述天线单元中的阵列辐射单元的中心频率对应的工作波长。

3.根据权利要求1所述的隔离条，其特征在于：

所述隔离条采用铝合金、钢或者PCB板制作而成。

4.一种天线，其特征在于，包括至少一个如权利要求1-3任一项所述的隔离条，还包括安装有阵列天线的反射板，所述隔离条相应安装于所述阵列天线中相邻两列天线单元之间。

5.根据权利要求4所述的天线，其特征在于：

相邻两列所述天线单元之间的列间距小于或等于0.5λ，λ为所述天线单元中的阵列辐射单元的中心频率对应的工作波长。

6.根据权利要求4所述的天线，其特征在于：

每列所述天线单元分别由多个阵列辐射单元构成，各所述阵列辐射单元是±45°双极化阵列辐射单元；

各所述隔离条分别设置于相应的相邻两列所述天线单元之间的中心线上。

7.根据权利要求4所述的天线，其特征在于：

分属于相邻两列所述天线单元中的两个相邻的阵列辐射单元的中心与安装于相 邻两列所述天线单元之间的所述隔离条中相应的所述去耦缝隙单元的中心处于同一条连 线上；

相邻两列所述天线单元中的阵列辐射单元采用对齐设置的排列方式。

8.一种MIMO天线，其特征在于，包括至少一个如权利要求1-7任一项所述的隔离条，还包括安装有阵列天线的反射板，所述隔离条相应安装于所述阵列天线中相邻两列天线单元之间。