CN109861007A - 一种双极化基站天线阵列 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种双极化基站天线阵列，包括相互平行的第一列阵元和第二列阵元；第一列阵元包括若干个第一辐射单元，第二列阵元包括若干个第二辐射单元；任一第一辐射单元和任一第二辐射单元基于第一预设功率比并联接入第一馈电网络，该第一辐射单元和该第二辐射单元基于第二预设功率比并联接入第二馈电网络。本发明实施例提供的阵列，通过功率比的合理分配，能够有效降低阵元之间的互耦影响，在不增加天线辐射单元数量及天线迎风面积的情况下实现天线水平波瓣收敛，实现多频天线共存，性能指标优良，在满足性能的基础上节约天线空间，尤其保证水平半功率波束宽度、前后比等指标不会因超标而影响越区覆盖，可广泛应用于移动通信基站天线。
Description
技术领域
本发明实施例涉及通信技术领域，尤其涉及一种双极化基站天线阵列。
背景技术
随着移动通信技术的快速发展，不同制式的通信网络相互交融，对系统的复杂度、质量要求均越来越高。天线作为移动通信网络覆盖的前端核心设备，面临着严峻的挑战并且发挥着巨大作用。近年来，2G、3G和4G的多种网络制式共存共站，导致站址资源日益紧张，在城市开设新站址资源更加困难。在此大环境下，多频多端口基站天线的需求越来越多，对性能指标的要求也越来越严。共站能极大的节省天面空间，节约建设资源，多端口天线成为发展趋势的首选。
传统的多频天线采用拉开天线阵列之间的间距来减少天线之间的互耦来保障多频天线指标相互之间的干扰。然而，采用这种方案会导致天线物理宽度变大，体积臃肿，安装不便，尤其不适用于天面空间资源非常紧缺的当下。而如果采用常规的减小天线阵列之间的间距来保障天线物理宽度，天线阵列之间的互耦将变得强烈，从而导致水平波瓣宽度变得发散、增益下降等问题。
因此，如何在降低天线之间的互耦，实现多频天线共存的同时，尽量节约天面空间，仍然是本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明实施例提供一种双极化基站天线阵列，用以解决减少天线之间的互耦会多导致天线物理宽度变大，体积臃肿的问题。
本发明实施例提供一种双极化基站天线阵列，包括相互平行的第一列阵元和第二列阵元；所述第一列阵元包括若干个第一辐射单元，所述第二列阵元包括若干个第二辐射单元；
任一所述第一辐射单元和任一所述第二辐射单元基于第一预设功率比并联接入第一馈电网络，所述任一第一辐射单元和所述任一第二辐射单元基于第二预设功率比并联接入第二馈电网络。
本发明实施例提供的一种双极化基站天线阵列，通过对第一列阵元的第一辐射单元与第二列阵元的第二辐射单元功率比的合理分配，能够有效降低第一列阵元与第二列阵元之间的互耦影响，在不增加天线辐射单元数量及天线迎风面积的情况下实现天线水平波瓣收敛，实现多频天线共存，且性能指标优良，在天线实现满足性能的基础上节约天线空间，尤其保证水平半功率波束宽度、前后比等指标不会因超标而影响越区覆盖，可广泛应用于移动通信基站天线。
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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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获得其余的附图。
图1为本发明实施例提供的双极化基站天线阵列的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的辐射单元连接示意图；
图3为本发明实施例提供的第一列阵元馈网组阵的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的第二列阵元馈网组阵的结构示意图；
图5为本发明另一实施例提供的第一列阵元馈网组阵的结构示意图；
图6为本发明另一实施例提供的第二列阵元馈网组阵的结构示意图；
附图标记说明：
100-第一列阵元； 200-第二列阵元； 300-第一馈电网络；
400-第二馈电网络； 110-第一辐射单元； 210-第二辐射单元。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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余实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明实施例提供的双极化基站天线阵列的结构示意图，如图1所示，该双极化基站天线阵列包括相互平行的第一列阵元100和第二列阵元200；第一列阵元100包括若干个第一辐射单元110，第二列阵元200包括若干个第二辐射单元210；任一所述第一辐射单元110和任一所述第二辐射单元210基于第一预设功率比并联接入第一馈电网络300，所述任一第一辐射单元110和所述任一第二辐射单元210基于第二预设功率比并联接入第二馈电网络400。
具体地，第一列阵元100和第二列阵元200为平行排布的两列阵元，此处第一、第二仅用于区别两列阵元。第一列阵元100包括至少一个第一辐射单元110，第二列阵元200包括至少一个第二辐射单元210，第一辐射单元110可以与第二辐射单元210对齐平行排列，还可以错位排列，本发明实施例对此不作具体限定。
在第一列阵元100中任意选取一个第一辐射单元110，即任一第一辐射单元110，同样地，在第二列阵元200中任意选取一个第二辐射单元210，即任一第二辐射单元210。基于第一预设功率比，将任一第一辐射单元110和任一第二辐射单元210并联构成新的辐射单元，并将新的辐射单元接入第一馈电网络300，此处第一预设功率比为预先设定的在对任一第一辐射单元110和任一第二辐射单元210进行并联时通过第一馈电网络300连接到任一第一辐射单元110的功率和连接到第二辐射单元210的功率的比值，第一馈电网络300为第一列阵元100对应的馈电网络。通过上述连接步骤，第一列阵元100与连接到第一馈电网络300的任一第二辐射单元210构成了第一列阵元馈网组阵，第一馈电网络300基于第一预设功率比将功率分配到第一列阵元100和第二列阵元200。
此外，基于第二预设功率比，将任一第一辐射单元110和任一第二辐射单元210并联构成新的辐射单元，并将新的辐射单元接入第二馈电网络400，此处第二预设功率比为预先设定的在对任一第一辐射单元110和任一第二辐射单元210进行并联时通过第二馈电网络400连接到任一第一辐射单元110的功率和连接到第二辐射单元210的功率的比值，第二馈电网络400为第二列阵元200对应的馈电网络。通过上述连接步骤，第二列阵元200与连接到第二馈电网络400的任一第一辐射单元110构成了第二列阵元馈网组阵，第二馈电网络400基于第二预设功率比将功率分配到第一列阵元100和第二列阵元200。
本发明实施例提供的阵列，通过对第一列阵元100的第一辐射单元110与第二列阵元200的第二辐射单元210功率比的合理分配，能够有效降低第一列阵元100与第二列阵元200之间的互耦影响，在不增加天线辐射单元数量及天线迎风面积的情况下实现天线水平波瓣收敛，实现多频天线共存，且性能指标优良，在天线实现满足性能的基础上节约天线空间，尤其保证水平半功率波束宽度、前后比等指标不会因超标而影响越区覆盖，可广泛应用于移动通信基站天线。
基于上述实施例，该阵列中，任一所述第一辐射单元包括两对偶极子，任一所述第二辐射单元包括两对偶极子；所述任一第一辐射单元中的任意一对偶极子与所述任一第二辐射单元中的任意一对偶极子是基于所述第一预设功率比，并按照正负极分别相连并接入所述第一馈电网络的，所述第一列阵元与所述任一第二辐射单元构成第一列阵元馈网组阵；所述任一第一辐射单元中的另一对偶极子与所述任一第二辐射单元中的另一对偶极子是基于所述第二预设功率比，并按照正负极分别相连并接入所述第二馈电网络的，所述第二列阵元与所述任一第一辐射单元构成第二列阵元馈网组阵。
具体地，针对任一辐射单元，辐射单元包括两组偶极子，每对偶极子包括一个正极和一个负极。图2为本发明实施例提供的辐射单元连接示意图，如图2所示，辐射单元包括两组偶极子，即D1和D2，D1包括一个正极D+1和一个负极D-1，D2包括一个正极D+2和一个负极D-2。
基于第一预设功率比，将任一第一辐射单元110中的任意一对偶极子与任一第二辐射单元210中的任意一对偶极子用于连接构建第一列阵元馈网组阵，假设任一第一辐射单元110中的任意一对偶极子为A_D+1和A_D-1，任一第二辐射单元210中的任意一对偶极子为B_D+1和B_D-1，则按照正负极分别将A_D+1和B_D+1，以及A_D-1和B_D-1相连并接入第一馈电网络300。
同样地，基于第二预设功率比，将该第一辐射单元110中的另一对偶极子与该第二辐射单元210中的另一对偶极子用于连接构建第二列阵元馈网组阵。任一第一辐射单元110中的另一对偶极子为A_D+2和A_D-2，任一第二辐射单元210中的另一对偶极子为B_D+2和B_D-2，按照正负极分别将A_D+2和B_D+2，以及A_D-2和B_D-2相连并接入第二馈电网络400。
基于上述任一实施例，该阵列中，所述任一第一辐射单元中的任意一对偶极子上的功率与所述任一第二辐射单元中的任意一对偶极子上的功率是基于所述第一预设功率比和所述第一馈电网络功率获取的；所述任一第一辐射单元中的另一对偶极子上的功率与所述任一第二辐射单元中的另一对偶极子上的功率是基于所述第二预设功率比和所述第二馈电网络功率获取的。
具体地，根据第一馈电网络功率和第一预设功率比可以得到通过第一馈电网络分配到第一辐射单元和第二辐射单元上的功率，即分别得到与第一馈电网络相连的第一辐射单元的偶极子上的功率与第二辐射单元中的偶极子上的功率。参考图2，可以根据第一馈电网络功率和第一预设功率比得到分配在偶极子A_D+1和A_D-1上的功率，以及B_D+1和B_D-1上的功率。
同样地，根据第二馈电网络功率和第二预设功率比可以得到通过第二馈电网络分配到第一辐射单元和第二辐射单元上的功率，即分别得到与第二馈电网络相连的第一辐射单元的偶极子上的功率与第二辐射单元中的偶极子上的功率。参考图2，可以根据第二馈电网络功率和第二预设功率比得到分配在偶极子A_D+2和A_D-2上的功率，以及B_D+2和B_D-2上的功率。
基于上述任一实施例，该阵列中，所述第一预设功率比为分配给所述任一第一辐射单元的功率与分配给所述任一第二辐射单元的功率之比，所述第一预设功率比大于等于2；所述第二预设功率比为分配给所述任一第二辐射单元的功率与分配给所述任一第一辐射单元的功率之比，所述第二预设功率比大于等于2。
参考图2，假设任一第一辐射单元中的任意一对偶极子为A_D+1和A_D-1，任一第二辐射单元中的任意一对偶极子为B_D+1和B_D-1，A_D+1和B_D+1由于极化相同，通过第一预设功率比P1:P2并联成新的辐射单元，其中P1>P2，将P1连接到A_D+1，将P2连接到B_D+1，P1:P2不小于2，功率P1和P2合并输出一路功率，与第一阵列元中的其余第一辐射单元中偶极子的正极并联，形成第一列阵元正极化馈电网络。A_D-1和B_D-1由于极化相同，通过第一预设功率比P3:P4并联成新的辐射单元，其中P3>P4，将P3连接到A_D-1，将P4连接到B_D-1，P3:P4不小于2，功率P3和P4合并输出一路功率，与第一阵列元中的其余第一辐射单元中偶极子的负极并联，形成第一列阵元负极化馈电网络。此处，P1:P2＝P3:P4，P1为分配给A_D+1的功率，P2为分配给B_D+1的功率，P3为分配给A_D-1的功率，P4为分配给B_D-1的功率。
假设任一第一辐射单元中的另一对偶极子为A_D+2和A_D-2，任一第二辐射单元中的另一对偶极子为B_D+2和B_D-2，A_D+2和B_D+2由于极化相同，通过第二预设功率比P5:P6并联成新的辐射单元，其中P5>P6，将P5连接到B_D+2，将P6连接到A_D+2，P5:P6不小于2，功率P5和P6合并输出一路功率，与第二阵列元中的其余第二辐射单元中偶极子的正极并联，形成第二列阵元正极化馈电网络。A_D-2和B_D-2由于极化相同，通过第二预设功率比P7:P8并联成新的辐射单元，其中P7>P8，将P7连接到B_D-2，将P8连接到A_D-2，P7:P8不小于2，功率P7和P8合并输出一路功率，与第二阵列元中的其余第二辐射单元中偶极子的负极并联，形成第二列阵元负极化馈电网络。此处，P5:P6＝P7:P8，P5为分配给B_D+2的功率，P6为分配给A_D+2的功率，P7为分配给B_D-2的功率，P8为分配给A_D-2的功率。
基于上述任一实施例，该阵列中，所述任一第一辐射单元和所述任一第二辐射单元分别位于所述第一列阵元和所述第二列阵元的任意一端。
例如，所述任一第一辐射单元位于第一列阵元的首端，所述任一第二辐射单元同样位于第二列阵元的首端。或者，所述任一第一辐射单元位于第一列阵元的末端，所述任一第二辐射单元同样位于第二列阵元的末端。
基于上述任一实施例，该阵列中，所述第一列阵元与所述第二列阵元均安装在同一平面反射板上，且每一所述第一辐射单元与每一所述第二辐射单元对齐排列。
具体地，第一列阵元与第二列阵元排布在同一平面反射板上，且第一列阵元和第二列阵元平行排布。在此基础上，第一列阵元中的每一第一辐射单元与第二列阵元中的每一第二辐射单元对齐排列。
基于上述任一实施例，该阵列中，所述第一辐射单元和所述第二辐射单元均为±45°双极化，且所述第一辐射单元和所述第二辐射单元的工作频带相同。
基于上述任一实施例，图3为本发明实施例提供的第一列阵元馈网组阵的结构示意图，如图3所示，双极化基站天线阵列包括相互平行的第一列阵元100和第二列阵元200，第一列阵元100包括7个第一辐射单元110，第二列阵元200包括7个第二辐射单元210，第一列阵元100中的每一第一辐射单元110与第二列阵元200中的每一第二辐射单元210对齐排列。
选取第一列阵元100末端的第一辐射单元110和第二列阵元200末端的第二辐射单元210进行组阵，以下将第一列阵元100末端的第一辐射单元110记作A7，将第二列阵元200末端的第二辐射单元210记作B7。第一辐射单元A7包括两组偶极子，即A_D1和A_D2，A_D1包括一个正极A_D+1和一个负极A_D-1，A_D2包括一个正极A_D+2和一个负极A_D-2。第二辐射单元B7包括两组偶极子，即B_D1和B_D2，B_D1包括一个正极B_D+1和一个负极B_D-1，B_D2包括一个正极B_D+2和一个负极B_D-2。
第一辐射单元A7中的偶极子A_D+1和第二辐射单元B7中的偶极子B_D+1由于极化相同，通过第一预设功率比P1:P2并联成新的辐射单元，其中P1>P2，将P1连接到A_D+1，将P2连接到B_D+1，P1:P2不小于2，功率P1和P2合并输出一路功率，与第一阵列元中的其余第一辐射单元110中偶极子的正极并联，形成第一列阵元正极化馈电网络。第一辐射单元A7中的偶极子A_D-1和第二辐射单元B7中的偶极子B_D-1由于极化相同，通过第一预设功率比P3:P4并联成新的辐射单元，其中P3>P4，将P3连接到A_D-1，将P4连接到B_D-1，P3:P4不小于2，功率P3和P4合并输出一路功率，与第一阵列元中的其余第一辐射单元110中偶极子的负极并联，形成第一列阵元负极化馈电网络。此处，第一预设功率比P1:P2＝P3:P4，P1为分配给A_D+1的功率，P2为分配给B_D+1的功率，P3为分配给A_D-1的功率，P4为分配给B_D-1的功率。
图4为本发明实施例提供的第二列阵元馈网组阵的结构示意图，如图4所示，第一辐射单元A7中的偶极子A_D+2和第二辐射单元B7中的偶极子B_D+2由于极化相同，通过第二预设功率比P5:P6并联成新的辐射单元，其中P5>P6，将P5连接到B_D+2，将P6连接到A_D+2，P5:P6不小于2，功率P5和P6合并输出一路功率，与第二阵列元中的其余第二辐射单元210中偶极子的正极并联，形成第二列阵元正极化馈电网络。第一辐射单元A7中的偶极子A_D-2和第二辐射单元B7中的偶极子B_D-2由于极化相同，通过第二预设功率比P7:P8并联成新的辐射单元，其中P7>P8，将P7连接到B_D-2，将P8连接到A_D-2，P7:P8不小于2，功率P7和P8合并输出一路功率，与第二阵列元中的其余第二辐射单元210中偶极子的负极并联，形成第二列阵元负极化馈电网络。此处，第二预设功率比P5:P6＝P7:P8，P5为分配给B_D+2的功率，P6为分配给A_D+2的功率，P7为分配给B_D-2的功率，P8为分配给A_D-2的功率。
本发明实施例提供的双极化基站天线阵列，能够通过不同功率分配进行级联，减少同频段阵列之间的互耦，在不增加天线辐射单元数量及天线迎风面积的情况下，性能上实现具有水平波瓣收敛、前后比提升等特点。同时装配便捷、可靠性及一致性均能达到良好状态。
基于上述任一实施例，图5为本发明另一实施例提供的第一列阵元馈网组阵的结构示意图，如图5所示，双极化基站天线阵列包括相互平行的第一列阵元100和第二列阵元200，第一列阵元100包括7个第一辐射单元110，第二列阵元200包括7个第二辐射单元210，第一列阵元100中的每一第一辐射单元110与第二列阵元200中的每一第二辐射单元210对齐排列。
选取第一列阵元100首端的第一辐射单元110和第二列阵元200首端的第二辐射单元210进行组阵，以下将第一列阵元100首端的第一辐射单元110记作A1，将第二列阵元200首端的第二辐射单元210记作B1。第一辐射单元A1包括两组偶极子，即A_D1和A_D2，A_D1包括一个正极A_D+1和一个负极A_D-1，A_D2包括一个正极A_D+2和一个负极A_D-2。第二辐射单元B1包括两组偶极子，即B_D1和B_D2，B_D1包括一个正极B_D+1和一个负极B_D-1，B_D2包括一个正极B_D+2和一个负极B_D-2。
第一辐射单元A1中的偶极子A_D+1和第二辐射单元B1中的偶极子B_D+1由于极化相同，通过第一预设功率比P1:P2并联成新的辐射单元，其中P1>P2，将P1连接到A_D+1，将P2连接到B_D+1，P1:P2不小于2，功率P1和P2合并输出一路功率，与第一阵列元中的其余第一辐射单元110中偶极子的正极并联，形成第一列阵元正极化馈电网络。第一辐射单元A1中的偶极子A_D-1和第二辐射单元B1中的偶极子B_D-1由于极化相同，通过第一预设功率比P3:P4并联成新的辐射单元，其中P3>P4，将P3连接到A_D-1，将P4连接到B_D-1，P3:P4不小于2，功率P3和P4合并输出一路功率，与第一阵列元中的其余第一辐射单元110中偶极子的负极并联，形成第一列阵元负极化馈电网络。此处，第一预设功率比P1:P2＝P3:P4，P1为分配给A_D+1的功率，P2为分配给B_D+1的功率，P3为分配给A_D-1的功率，P4为分配给B_D-1的功率。
图6为本发明另一实施例提供的第二列阵元馈网组阵的结构示意图，如图6所示，第一辐射单元A1中的偶极子A_D+2和第二辐射单元B1中的偶极子B_D+2由于极化相同，通过第二预设功率比P5:P6并联成新的辐射单元，其中P5>P6，将P5连接到B_D+2，将P6连接到A_D+2，P5:P6不小于2，功率P5和P6合并输出一路功率，与第二阵列元中的其余第二辐射单元210中偶极子的正极并联，形成第二列阵元正极化馈电网络。第一辐射单元A1中的偶极子A_D-2和第二辐射单元B1中的偶极子B_D-2由于极化相同，通过第二预设功率比P7:P8并联成新的辐射单元，其中P7>P8，将P7连接到B_D-2，将P8连接到A_D-2，P7:P8不小于2，功率P7和P8合并输出一路功率，与第二阵列元中的其余第二辐射单元210中偶极子的负极并联，形成第二列阵元负极化馈电网络。此处，第二预设功率比P5:P6＝P7:P8，P5为分配给B_D+2的功率，P6为分配给A_D+2的功率，P7为分配给B_D-2的功率，P8为分配给A_D-2的功率。
本发明实施例提供的双极化基站天线阵列，能够通过不同功率分配进行级联，减少同频段阵列之间的互耦，在不增加天线辐射单元数量及天线迎风面积的情况下，性能上实现具有水平波瓣收敛、前后比提升等特点。同时装配便捷、可靠性及一致性均能达到良好状态。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (7)
1.一种双极化基站天线阵列，其特征在于，包括相互平行的第一列阵元和第二列阵元；所述第一列阵元包括若干个第一辐射单元，所述第二列阵元包括若干个第二辐射单元；
任一所述第一辐射单元和任一所述第二辐射单元基于第一预设功率比并联接入第一馈电网络，所述任一第一辐射单元和所述任一第二辐射单元基于第二预设功率比并联接入第二馈电网络。
2.根据权利要求1所述的阵列，其特征在于，任一所述第一辐射单元包括两对偶极子，任一所述第二辐射单元包括两对偶极子；
所述任一第一辐射单元中的任意一对偶极子与所述任一第二辐射单元中的任意一对偶极子是基于所述第一预设功率比，并按照正负极分别相连并接入所述第一馈电网络的，所述第一列阵元与所述任一第二辐射单元构成第一列阵元馈网组阵；
所述任一第一辐射单元中的另一对偶极子与所述任一第二辐射单元中的另一对偶极子是基于所述第二预设功率比，并按照正负极分别相连并接入所述第二馈电网络的，所述第二列阵元与所述任一第一辐射单元构成第二列阵元馈网组阵。
3.根据权利要求2所述的阵列，其特征在于，
所述任一第一辐射单元中的任意一对偶极子上的功率与所述任一第二辐射单元中的任意一对偶极子上的功率是基于所述第一预设功率比和所述第一馈电网络的功率获取的；
所述任一第一辐射单元中的另一对偶极子上的功率与所述任一第二辐射单元中的另一对偶极子上的功率是基于所述第二预设功率比和所述第二馈电网络的功率获取的。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的阵列，其特征在于，所述第一预设功率比为分配给所述任一第一辐射单元的功率与分配给所述任一第二辐射单元的功率之比，所述第一预设功率比大于等于2；
所述第二预设功率比为分配给所述任一第二辐射单元的功率与分配给所述任一第一辐射单元的功率之比，所述第二预设功率比大于等于2。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的阵列，其特征在于，所述任一第一辐射单元和所述任一第二辐射单元分别位于所述第一列阵元和所述第二列阵元的任意一端。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的阵列，其特征在于，所述第一列阵元与所述第二列阵元均安装在同一平面反射板上，且每一所述第一辐射单元与每一所述第二辐射单元对齐排列。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的阵列，其特征在于，所述第一辐射单元和所述第二辐射单元均为±45°双极化，且所述第一辐射单元和所述第二辐射单元的工作频带相同。
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