CN109273828A - 一种小型化宽频矩形赋形阵列天线 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种小型化宽频矩形赋形阵列天线，涉及移动通信技术领域，包括金属反射板及安装在金属反射板上的辐射单元阵列、垂直功分网络和水平功分网络；辐射单元阵列至少包括五行水平方向上子阵列，每个水平方向上子阵列至少包括五个辐射单元；辐射单元为宽频辐射单元，工作频带范围为1710MHz～2690MHz；垂直功分网络有两组，每组分别对应辐射单元阵列的两个极化；水平功分网络有两组，每组分别对应辐射单元阵列的两个极化；本发明在1710MHz～2690MHz工作频带范围内可实现：水平面和垂直面3dB波束宽度为39°至54°之间，从3dB到20dB功率跌落角小于25°，副瓣电平小于20dB；确保具有矩形赋形方向图快跌落、低副瓣的同时，实现一种宽频带、体积小、重量轻和低成本方案。

Description

一种小型化宽频矩形赋形阵列天线
技术领域
本发明涉及基站天线移动通信技术领域，尤其涉及一种小型化宽频矩形赋形阵列天线。
背景技术
基站天线是移动通信的基础，是移动通信的重要组成部分。基站天线在不同的应用场景，对性能要求不同，因此需要针对不同的应用场景制作与之相对应的天线，以提高移动通信的质量。
在一些人流量密集的区域，为满足移动通信数据流量呈爆发式增长的需求，需要大量的采用空间复用来满足用户的需求和提高通信的质量。这就要求天线赋形在提高特定区域的覆盖强度的同时，还要减小相邻区域间的干扰。
目前为了消除分区覆盖时邻区干扰的问题，现有的技术是采用幅度加权赋形来获得近似矩形的单一主波束赋形天线，这种赋形方式主波束在半功率角外波瓣具有迅速跌落的特点，能有效降低邻区间的干扰。例如申请号为201510936949.7的《矩形赋形天线阵列》、申请号为201510705631.8的《一种宽频阵列天线》，以上两种方案均是采用该赋形方式。虽然《矩形赋形天线阵列》公开的方案通过圆形排列实现了减少振子数量，从而达到降低成本的目的，但受限于本身带宽的限制，只能在2300MHz～2700MHz频带范围工作。而《一种宽频阵列天线》公开的方案中则是通过合路器将1710MHz-2170MHz和2300MHz-2690MHz两个频段的阵列进行合路，虽然实现了宽频工作，但同时造成了阵列辐射单元数目较多、阵面较大，使得天线整体尺寸偏大、重量过重、不利于安装架设和成本过高等一系列问题。
发明内容
本发明针对现有技术问题提供了一种小型化宽频矩形赋形阵列天线，本发明在1710-2690MHz工作频带范围内可以实现：水平面和垂直面3dB波束宽度为39°至54°之间，从3dB到20dB功率跌落角小于25°，副瓣电平小于20dB。在确保具有矩形赋形方向图快跌落、低副瓣的优点的同时，本发明，实现了一种宽频带、体积小、重量轻和低成本方案。
为了实现上述目的，本发明提出一种小型化宽频矩形赋形阵列天线，包括金属反射板及安装在金属反射板上的辐射单元阵列、垂直功分网络和水平功分网络；其中，
所述的辐射单元阵列至少包括五行水平方向上的子阵列，每个水平方向上的子阵列至少包括五个辐射单元；所述辐射单元为宽频辐射单元，工作频带范围为：1710MHz～2690MHz；
所述的垂直功分网络有两组，每组分别对应辐射单元阵列的两个极化；
所述的水平功分网络有两组，每组分别对应辐射单元阵列的两个极化。
优选地，所述的水平方向上的子阵列，至少有一行子阵列中的辐射单元与其它行子阵列中的辐射单元的馈电方向相反。
优选地，所述的垂直功分网络包括一个输入端口和多个输出端口，所述的输出端口的数目与垂直方向上的子阵列的辐射单元个数相同。
优选地，所述的水平功分网络包括一个输入端口和多个输出端口，所述的输出端口的数目与水平方向上的子阵列个数相同。
优选地，每行水平方向上的子阵列中的振子沿水平参考线排列，每行子阵列的中心在同一条垂直于该行所在水平参考线的直线上。
优选地，相邻两行的水平方向上的子阵列间距为0.4～0.7倍工作波长，子阵列中的相邻两个辐射单元间距为0.4～0.7倍工作波长。
本发明提出一种小型化宽频矩形赋形阵列天线，具有如下优点：
所述天线包括金属反射板及安装在金属反射板上的辐射单元阵列、垂直功分网络和水平功分网络；辐射单元阵列至少包括五行水平方向上子阵列，每个水平方向上子阵列至少包括五个辐射单元；辐射单元为宽频辐射单元，工作频带范围为1710MHz～2690MHz；垂直功分网络有两组，每组分别对应辐射单元阵列的两个极化；水平功分网络有两组，每组分别对应辐射单元阵列的两个极化；本发明在1710MHz～2690MHz工作频带范围内可实现：水平面和垂直面3dB波束宽度为39°至54°之间，从3dB到20dB功率跌落角小于25°，副瓣电平小于20dB；确保具有矩形赋形方向图快跌落、低副瓣的同时，实现一种宽频带、体积小、重量轻和低成本方案。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明一种实施例中的小型化宽频矩形赋形阵列天线示意图；
图2为本发明一种实施例中的矩形赋形阵列布局图；
图3为本发明一种实施例中的天线正面视图；
图4为本发明一种实施例中的工作频率为1710MHz时的二维方向图；
图5为本发明一种实施例中的工作频率为2300MHz时的二维方向图；
图6为本发明一种实施例中的工作频率为2690MHz时的二维方向图；
符号说明：
100-辐射单元阵列；200-垂直功分网络；300-水平功分网络；101-辐射单元；1011-每列第1辐射单元；1012-每列第2辐射单元；1013-每列第3辐射单元；1014-每列第4辐射单元；1015-每列第5辐射单元；1021-每行第1辐射单元；1022-每行第2辐射单元；1023-每行第3辐射单元；1024-每行第4辐射单元；1025-每行第5辐射单元；201-五路功分器；103-金属反射板；102-压轴振子；
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提出一种小型化宽频矩形赋形阵列天线；
本发明一种优选实施例中，如图1所示，包括金属反射板及安装在金属反射板上的辐射单元阵列100、垂直功分网络200和水平功分网络300；其中，
本发明实施例中，如图1所示，辐射单元阵列100包括五行水平方向上的子阵列，每个水平方向上的子阵列包括五个辐射单元101；所述辐射单元101为宽频辐射单元，工作频带范围为：1710MHz～2690MHz；
本发明实施例中，如图2所示，辐射单元101间的垂直间距d1与水平间距d2相等，d1＝d2＝75mm；每一列的子阵列中，每列第1辐射单元1011、每列第2辐射单元1012与每列第3辐射单元1013、每列第4辐射单元1014、每列第5辐射单元1015馈电方向相差180°相位分布；每一行的子阵列中，每行第1辐射单元1021、每行第2辐射单元1022、每行第3辐射单元1023与每行第4辐射单元1024、每行第5辐射单元1025馈电方向相差180°相位分布；
本发明一种优选实施例中，每行水平方向上的子阵列中的振子沿水平参考线排列，每行子阵列的中心在同一条垂直于该行所在水平参考线的直线上。
本发明一种优选实施例中，如图1所示，垂直功分网络200有两组，垂直功分网络200包括一个输入端口和五个输出端口，每组垂直功分器网络200分别由五个五路不等分功分器组成，每组垂直功分器网络200分别对应天线的一个极化，每个五路功分器201的输出端分别与一列辐射单元的同一极化相连。
本发明一种优选实施例中，如图1所示，所述的水平功分网络300有两组，水平功分网络包括一个输入端口和五个输出端口，每组水平功分器网络300分别由一个五路不等分功分器组成，功分器的输出端分别与一组垂直功分网络的输入端相连。
本发明一种优选实施例中，如图3所示，包括金属反射板103，固定在金属反射板103上的压轴振子102，所述振子为工作在1710-2690MHz的±45°辐射单元。
本发明实施例中，图4、图5、图6分别为该实施实例实际测试得到的1710MHz、2300MHz和2690MHz的二维方向图，其中：1710MHz的水平面3dB波宽为54°、20dB波宽为99°、主波束±90°内旁瓣抑制为24dB，垂直面3dB波宽为53°、20dB波宽为98°、主波束±90°内旁瓣抑制为25dB；2300MHz的水平面3dB波宽为45°、20dB波宽为74°、主波束±90°内旁瓣抑制为21dB，垂直面3dB波宽为45°、20dB波宽为74°、主波束±90°内旁瓣抑制为23dB；2690MHz的水平面3dB波宽为40°、20dB波宽为64°、主波束±90°内旁瓣抑制为23dB，垂直面3dB波宽为39°、20dB波宽为63°、主波束±90°内旁瓣抑制为24dB。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接、间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种小型化宽频矩形赋形阵列天线，其特征在于，包括金属反射板及安装在金属反射板上的辐射单元阵列、垂直功分网络和水平功分网络；其中，
所述的辐射单元阵列至少包括五行水平方向上的子阵列，每个水平方向上的子阵列至少包括五个辐射单元；所述辐射单元为宽频双极化辐射单元，工作频带范围为：1710MHz～2690MHz；
所述的垂直功分网络有两组，每组分别对应辐射单元阵列的两个极化；
所述的水平功分网络有两组，每组分别对应辐射单元阵列的两个极化。
2.根据权利要求1所述的小型化宽频矩形赋形阵列天线，其特征在于，所述的水平方向上的子阵列，至少有一行子阵列中的辐射单元与其它行子阵列中的辐射单元的馈电方向相反。
3.根据权利要求1所述的小型化宽频矩形赋形阵列天线，其特征在于，所述的垂直功分网络包括一个输入端口和多个输出端口，所述的输出端口的数目与垂直方向上的子阵列的辐射单元个数相同。
4.根据权利要求1所述的小型化宽频矩形赋形阵列天线，其特征在于，所述的水平功分网络包括一个输入端口和多个输出端口，所述的输出端口的数目与水平方向上的子阵列个数相同。
5.根据权利要求1所述的小型化宽频矩形赋形阵列天线，其特征在于，每行水平方向上的子阵列中的振子沿水平参考线排列，每行子阵列的中心在同一条垂直于该行所在水平参考线的直线上。
6.根据权利要求1所述的小型化宽频矩形赋形阵列天线，其特征在于，相邻两行的水平方向上的子阵列间距为0.4～0.7倍工作波长，子阵列中的相邻两个辐射单元间距为0.4～0.7倍工作波长。
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