CN107069237A - 小型化mimo基站天线 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种小型化MIMO基站天线，该天线包括：反射板，辐射单元和馈电网络。其中至少两个辐射单元阵列组成的极化正交的双极化阵列，每一个阵列所采用的辐射单元均采用同一种频率，每一个阵列中同一极化方向至少有一个辐射单元不与同列的其他辐射单元相连，每一个阵列中至少有一个辐射单元与其他列同极化方向的辐射单元相连组成阵列天线。本发明的天线通过这种交叉组阵的方式，在达到输出频段的水平波宽的标准的基础上，提高天线的隔离度，且有效的减小天线的物理宽度，实现天线小型化。

Description

小型化MIMO基站天线

技术领域：

本发明涉及移动通信基站天线技术领域，特指小型化MIMO基站天线。

背景技术：

MIMO(multiple input multiple output多输入多输出)技术是LTE系统及5G系统的核心技术之一，能在不增加带宽和发送功率的情况下，成倍提高通信系统的容量和频谱利用率，结合OFDM技术，可以很好地实现空、时、频多维信号的联合处理和调度，大幅提升系统的灵活性和传输效率。因此，相比于3G系统，LTE系统的峰值速率和平均吞吐量等都得到大幅度的提升。

目前的双列双极化四端口MIMO基站天线技术中，如图1所示，将两列双极化辐射单元2、3并排置于反射板1之上。其中左边一列辐射单元同极化端口通过馈电网络4相连接，右边一列辐射单元同极化端口通过馈电网络5相连接，形成四个独立的天线端口(背面连个端口未示出)，用来接收或者发射信号。这种情况下，为了达到天线端口间的隔离度，就会增加左右两列辐射单元的间距。698‐960MHz双极化四端口MIMO天线，左右两列的间距通常会达到250mm，天线总宽度超过500mm。1710‐2690MHz双极化四端口基站天线，左右两列的间距通常会达到140mm，天线总宽度达到280mm。

如果采用传统的方式，天线整体的宽度就显得非常突出。尤其是低频天线，且天线的反射板过宽，很难同时保证每列天线的水平面波束宽度及隔离度指标。且过宽的物理宽度会造成天线的风阻大，成本过高。现有的MIMO天线，通常采用增加列与列之间的间隔来提高天线端口之间的隔离度，这样带来的问题是单列天线的波束容易畸变，且天线整体的体积过大，在塔顶风阻大，且增加了天线的成本，用户难以接受。如何减小MIMO天线的体积，同时让天线的水平面波束宽度和隔离度达到设计要求就成了一项需要攻克的技术难题。

本发明人经过不断设计，提供以下解决方案，能够提高天线水平面波束宽度的收敛性，改善MIMO天线端口的隔离度，而且能够有效的减小MIMO天线的宽度，比如698‐960MHz两列辐射单元组成的MIMO天线，能够将天线的宽度由500mm减小到380mm，减小24％。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题就在于克服现有技术的不足，提供一种小型化MIMO基站天线，以解决现有技术中MIMO天线体积过大，隔离度和水平面波束宽度难以达到标准的难题。

为了解决上述技术问题，本发明采用了下述技术方案：该小型化MIMO基站天线包括：反射板、呈阵列分布并安装在反射板上的辐射单元、以及用于连接辐射单元的馈电网络，至少有两列辐射单元阵列组成极化正交的双极化阵列，并且每列阵列所采用的辐射单元均采用同一种频率；所述的每列阵列中同一极化方向至少有一个辐射单元不与同列的其他辐射单元通过馈电网络相连，且该与同列辐射单元不相连的辐射单元与其相邻左边或者右边另一列辐射单元阵列中对应辐射单元也不与同列的辐射单元相连；所述与同列不相连的且平行的两个辐射单元，相互交叉与对应的另一列辐射单元阵列中同极化辐射单元相连。

进一步而言，上述技术方案中，所述的反射板上至少设置有两列辐射单元阵列，其中该两列辐射单元阵列中具有所述的相互交叉并另一列辐射单元阵列中同极化辐射单元相连的辐射单元；或者反射板上设置三列或三列以上的辐射单元阵列时，也至少由两列辐射单元阵列具有所述的相互交叉并另一列辐射单元阵列中同极化辐射单元相连的辐射单元

进一步而言，上述技术方案中，所述的每列辐射单元阵列中辐射单元为极化正交的双极化辐射单元，每个辐射单元具有两个端口，其端口极化方向为+45°和‐45°。

进一步而言，上述技术方案中，每个辐射单元具有两个端口，为双极化辐射单元，并且所有辐射单元仅同极化端口通馈电网络连接，形成两个天线端口。

进一步而言，上述技术方案中，所述馈电网络中包含至少一个移相器。

本发明采用上述技术方案后，解决了现有技术中MIMO天线体积过大，隔离度和水平面波束宽度难以达到标准的难题，并且本发明所提供MIMO基站天线，能够达到水平面波束宽度的标准，通过改变辐射单元的连接方式，减小列与列之间的间隙，且极大压缩天线的物理宽度，实现MIMO天线的小型化。

附图说明：

图1为现有技术中两列双极化MIMO基站天线示意图；

图2为本发明实施例一采用的两列双极化MIMO基站天线示意图；

图3为本发明实施例二采用的三列双极化MIMO基站天线示意图；

图4为本发明实施例三采用的三列双极化MIMO基站天线示意图；

图5为本发明实施例四采用的四列双极化MIMO基站天线示意图。

具体实施方式：

下面结合具体实施例对本发明进一步说明。

见图2所示，这是本发明的实施例一。

本实施例中小型化MIMO基站天线包括：反射板1，安装在反射板1上的辐射单元、以及用于连接辐射单元的馈电网络。

其中所述的辐射单元中，按照阵列分布成第一辐射阵列2和第二阵列3两列辐射单元阵列，其中馈电网络也对应每列阵列形成两组馈电网络4、5。

第一辐射整列2和第二辐射战列3组成极化正交的双极化阵列，每一个阵列所采用的辐射单元均采用同一种频率。且所有的辐射单元均有两个极化方向，这两个极化方向分别为+45°和‐45°方向。

另外，每一个阵列中同一极化方向至少有一个辐射单元不与同列的其他辐射单元相连。所述与同列辐射单元不相连的辐射单元，与其并排的左边或者右边的辐射单元也不与同列的辐射单元相连。与同列不相连的且平行的两个辐射单元，相互交叉与对应的其他同极化辐射单元相连。参照图2所示，第一辐射整列2中的辐射单元21在同一极化方向上没有与该第一辐射阵列2中的其他辐射单元通过馈电网络4连接；同样的与辐射单元21平行的第二辐射阵列3中的辐射单元31也没有与该第二辐射阵列3中的其他辐射单元通过馈电网络5连接。其中辐射单元21与第二辐射阵列3中对应的同极化辐射单元通过馈电网络5连接，而辐射单元31与第一辐射阵列2中对应的同极化辐射单元通过馈电网络4连接。

上面所述双列MIMO天线的辐射单元通过馈电网络相连，所述馈电网络中包含至少一个移相器。

每列辐射阵列具有两个天线端口，每个辐射阵列中对应的同极化连接的馈电网络构成一个天线端口。图2中只显示了一个极化方向上与馈电网络相连，另一个极化方向上类似，图2中未予显示。

见图3所示，本发明实施例二。

本实施例二包括三列辐射单元阵列，分别为：第一辐射阵列2、第二辐射阵列3和第三辐射阵列6。其中位于左侧的第一、第二辐射阵列2、3两列的组阵方式与实施例一的构成一致，形成四个天线端口。第三辐射阵列6中辐射单元同极化端口通过馈电网络7相连，形成两个天线端口，该三列双极化MIMO天线共六个天线端口。

见图4所示，这是本发明的实施例三。

本实施例三与实施例二结构类似，所不同的是其将第一、第二辐射阵列2、3设置在右侧两列，这里不再一一赘述。本实施例三构成的三列双极化MIMO天线同样有六个天线端口。

见图5所示，这是本发明的实施例四。

本实施例四中，该MIMO天线包含四列辐射单元。其中左边两列辐射阵列的组阵方式与实施例一采用的方案一致，右边两侧的辐射阵列的组阵方式也与实施例一方案一致。本实施例四构成的四列双极化MIMO天线共八个天线端口。

当然，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并非来限制本发明实施范围，凡依本发明申请专利范围所述构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本发明申请专利范围内。

Claims (5)

1.一种小型化MIMO基站天线，包括：反射板、呈阵列分布并安装在反射板上的辐射单元、以及用于连接辐射单元的馈电网络，其特征在于：

至少有两列辐射单元阵列组成极化正交的双极化阵列，并且每列阵列所采用的辐射单元均采用同一种频率；

所述的每列阵列中同一极化方向至少有一个辐射单元不与同列的其他辐射单元通过馈电网络相连，且该与同列辐射单元不相连的辐射单元与其相邻左边或者右边另一列辐射单元阵列中对应辐射单元也不与同列的辐射单元相连；所述与同列不相连的且平行的两个辐射单元，相互交叉与对应的另一列辐射单元阵列中同极化辐射单元相连。

2.根据权利要求1所述的小型化MIMO基站天线，其特征在于：所述的反射板上至少设置有两列辐射单元。

3.根据权利要求1所述的小型化MIMO基站天线，其特征在于：所述的每列辐射单元阵列中辐射单元为极化正交的双极化辐射单元，每个辐射单元具有两个端口，其端口极化方向为+45°和‐45°。

4.根据权利要求3所述的小型化MIMO基站天线，其特征在于：每个辐射单元具有两个端口，为双极化辐射单元，并且所有辐射单元仅同极化端口通馈电网络连接，形成两个天线端口。

5.根据权利要求1‐4中任意一项所述的小型化MIMO基站天线，其特征在于：所述馈电网络中包含至少一个移相器。