CN110970712B - 多频合路天线 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种多频合路天线，包括反射板和设于所述反射板正面的天线阵列，以及设于反射板背面的第一馈电系统、第二馈电系统和均与第一、第二馈电系统连接的至少一个合路器，所述天线阵列包括多个共用辐射单元，并且所述第一、第二馈电系统的信号合路连接于每一共用辐射单元，所述天线阵列还包括对称设置并分别与所述第一、第二馈电系统电连接的第一对称阵列和第二对称阵列。本发明提供的多频合路天线通过设置第一、第二对称阵列，从而可有效减少合路器的数量，降低天线重量并减少成本。其次，由于对称阵列与共用阵列中的辐射单元错位设置，可实现反射板的空间复用，收窄天线的水平波束宽度，缩小反射板的宽度，实现小型化。
Description
技术领域
本发明涉及移动通信技术领域，尤其涉及一种多频合路天线。
背景技术
随着移动通信技术的高速发展，通信网络制式的不断增多，为适应不同网络制式的工作频段，网络基站的建设成本将大大增加。而且随着站点资源的日益紧张，很多站点将面临不能新增基站天线的局面，因此多网共存时代的到来，要求基站天线加快向多频化、小型化的演进，支持多系统工作的多频合路天线已成为基站天线的主要发展方向。
请参见图1，现有的多频合路天线实现多频合路的主要方法是：将天线阵列中的各辐射单元均设为满足两个馈电系统的工作频段的宽频辐射单元，并通过合路器实现第一馈电系统和第二馈电系统的二网合一，即两个可独立电调的馈电系统共用一个天线阵列。具体地，为保证第一馈电系统和第二馈电系统的系统间隔离满足需求，避免馈电系统间产生干扰，需在每个辐射单元与两个馈电系统之间均设置一个合路器，而该结构由于需设置数量过多的合路器，导致天线成本大大提高，增加了天线重量并使天线难以实现小型化。
发明内容
本发明的目的旨在提供一种性能好、成本较且重量轻的多频合路天线。
为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：
一种多频合路天线，包括反射板和设于所述反射板正面的天线阵列，以及设于反射板背面的第一馈电系统、第二馈电系统和均与所述第一馈电系统、第二馈电系统连接的至少一个合路器，所述天线阵列包括共用阵列，所述共用阵列设有多个共用辐射单元，所述多个共用辐射单元均位于虚设轴线上，并且所述第一馈电系统和第二馈电系统的信号合路连接于每一共用辐射单元，所述天线阵列还包括对称地设于所述虚设轴线两侧的第一对称阵列和第二对称阵列，所述第一对称阵列包括至少一个与所述第一馈电系统电连接的第一对称辐射单元，所述第二对称阵列包括与所述第二馈电系统电连接的第二对称辐射单元。
优选地，所述第一对称辐射单元和第二对称辐射单元均设有两个，其沿所述虚设轴线的方向分设于所述反射板的两端。
优选地，所述天线阵列还包括均位于所述虚设轴线上并分设于所述虚设轴线两端的第一枝节阵列和第二枝节阵列，所述第一枝节阵列包括至少一个与所述第一馈电系统电连接的第一枝节辐射单元，所述第二枝节阵列包括至少一个与所述第二馈电系统电连接的第二枝节辐射单元。
更优地，所述第一枝节辐射单元和所述第二枝节辐射单元的数量相同。
优选地，所述多频合路天线还包括定向耦合器，所述定向耦合器的两个信号输入端对应与所述第一馈电系统、第二馈电系统的信号输出端连接，所述定向耦合器的两个信号输出端对应与第一对称辐射单元和第二对称辐射单元连接。
优选地，所述多频合路天线，还包括功分器，所述功分器的信号输入端与一个合路器的信号输出端连接，所述功分器的信号输出端连接至两个所述共用辐射单元。
优选地，所述第一对称辐射单元或第二对称辐射单元于所述虚设轴线上的投影与所述共用辐射单元不重叠。
优选地，所述多个共用辐射单元沿所述虚设轴线等距排列。
更优地，所述第一对称辐射单元或第二对称辐射单元于所述虚设轴线上的投影与所述多个共用辐射单元均沿所述虚设轴线等距排列。
优选地，所述多频合路天线还包括设于所述反射板上并位于所述第一对称阵列和第二对称阵列之间的去耦合结构。
优选地，所述第一对称辐射单元的工作频段对应所述第一馈电系统的工作频段设置，所述第二对称辐射单元的工作频段对应所述第二馈电系统的工作频段设置。
相比现有技术，本发明的方案具有以下优点：
1.本发明提供的多频合路天线通过设置沿共用阵列所处轴线对称的第一对称阵列和第二对称阵列，两个对称阵列分别连接于第一馈电系统和第二馈电系统，从而可有效减少合路器的数量，降低天线重量并减少成本。其次，由于对称阵列与共用阵列中的辐射单元错位设置，可实现反射板的空间复用，提高系统间隔离度，收窄天线的水平波束宽度，因此还可缩小反射板的宽度，实现小型化。
2.本发明提供的多频合路天线包括分设于虚设轴线两端的第一枝节阵列和第二枝节阵列，第一枝节阵列和第二枝节阵列分别使用于第一馈电系统和第二馈电系统，可有效避免馈电系统之间的干扰。
3.本发明提供的多频合路天线包括功分器，通过将功分器的信号输入端连接合路器，信号输出端连接两个共用辐射单元，无需每个共用辐射单元均配置一个合路器，由于功分器比合路器的成本更低、重量更轻，可进一步降低天线重量及减少成本。
4.本发明提供的多频合路天线包括定向耦合器，通过将定向耦合器的信号输入端连接两个馈电系统，信号输出端连接两个对称辐射单元，使相应的两个对称辐射单元均可辐射两个馈电系统的信号，提升天线性能。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为现有的多频合路天线的结构示意图；
图2为本发明一个实施例提供的多频合路天线的结构示意图；
图3为本发明又一实施例提供的多频合路天线的结构示意图；
图4为本发明又一实施例提供的多频合路天线的结构示意图；
图5为本发明又一实施例提供的多频合路天线的结构示意图；
图6为本发明又一实施例提供的多频合路天线的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、零/部件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、零/部件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称零/部件被“连接”到另一零/部件时，它可以直接连接到其他零/部件，或者也可以存在中间零/部件。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。
图2至图6共同示出了本发明实施例提供的多频合路天线1000，其具有两个不同工作频段的馈电系统，例如可以同时工作在TD系统和其他传统蜂窝移动通信系统，在实现多频合路的同时，通过结构上的改进可达到性能更好、重量更轻且成本更低。
如图2所示，所述多频合路天线1000包括反射板1、天线阵列2、第一馈电系统3、第二馈电系统4和至少一个合路器5，所述天线阵列2布设于所述反射板1的正面，所述第一馈电系统3、第二馈电系统4和合路器5均设于所述反射板1的背面。所述天线阵列2包括共用阵列21，所述共用阵列21设有多个共用辐射单元211，所述合路器5的两个信号输入端分别与所述第一馈电系统3和第二馈电系统4连接，其信号输出端与所述共用辐射单元211连接，通过所述合路器5使所述第一馈电系统3和第二馈电系统4的信号合路连接于每一共用辐射单元211。
具体地，所述共用阵列21包括四个均位于虚设轴线11上并等距排列的共用辐射单元211，所述合路器5同样设于四个，其信号输出端一一对应连接所述四个共用辐射单元211，即每个共用辐射单元211均配置一个合路器5连接所述第一馈电系统3和第二馈电系统4，以实现多频合路。
应当理解的是，所述虚设轴线11为所述四个共用辐射单元211的中心点沿所述反射板1的长度方向连接形成的轴线，其属于虚拟存在的结构，仅用于表达所述天线阵列2中各个辐射单元的排列位置。在本实施例中，所述共用辐射单元211仅设有一列，因此所述虚设轴线11为所述反射板1的中轴线，而在其他实施方式中，所述共用辐射单元211还可设有多列，所述虚设轴线11将对应具有多个。
优选地，所述天线阵列2还包括相对所述虚设轴线11对称地设于所述虚设轴线11两侧的第一对称阵列22和第二对称阵列23，所述第一对称阵列22包括至少一个与所述第一馈电系统3电连接的第一对称辐射单元221，所述第二对称阵列23包括与所述第二馈电系统4电连接的第二对称辐射单元231。即在所述共用阵列21之外设置所述第一对称阵列22和第二对称阵列23，通过两个对称阵列分别辐射两个馈电系统的信号，从而可有效减少所述合路器5的数量，降低天线重量，且由于在一定工作频段内一个合路器的成本远远高于一个辐射单元的成本，还可减少该多频合路天线1000的制造成本。其次，由于对称阵列与共用阵列中的辐射单元相对所述虚设轴线11的方向错位设置，实现所述反射板1的空间复用，以提高系统间隔离度，收窄天线的水平波束宽度，因此在满足性能要求的情况下还可缩小所述反射板1，以实现所述多频合路天线1000的小型化。
更优地，所述第一对称阵列22包括两个沿所述虚设轴线11的方向分设于所述反射板2两端的第一对称辐射单元221，所述第二对称阵列23对应包括两个沿所述虚设轴线11的方向分设于所述反射板2两端的第二对称辐射单元231，通过将不同的对称辐射单元尽可能地远离排布，可减小两个馈电系统之间的耦合影响，提升天线性能。
进一步地，由于通过所述合路器5连接两个馈电系统的共用辐射单元211必须设为满足两个馈电系统的工作频段的宽频辐射单元，而在本实施例中，所述第一对称辐射单元221的工作频段可对应所述第一馈电系统3的工作频段设置，所述第二对称辐射单元231的工作频段可对应所述第二馈电系统4的工作频段设置。因此，通过设置所述第一对称阵列22和第二对称阵列23，在减少合路器5的基础上，还可适当降低部分辐射单元的参数需求，进一步减少所述多频合路天线1000的成本。
优选地，所述多频合路天线1000还包括设于所述反射板1上并位于所述第一对称阵列22和第二对称阵列23之间的去耦合结构(图未示，下同)，所述去耦合结构可为设于所述第一对称阵列22和第二对称阵列23之间的金属隔板或者隔离条，以实现减弱所述第一对称辐射单元221和第二对称辐射单元231之间的耦合影响，提高相邻辐射单元之间的隔离度。
优选地，所述第一对称辐射单元221或第二对称辐射单元231于所述虚设轴线11上的投影与所述共用辐射单元211不重叠，且所述第一对称辐射单元221或第二对称辐射单元231于所述虚设轴线11上的投影和与其相邻的共用辐射单元211的间距，等于所述四个共用辐射单元211两两之间的间距，以减小各个辐射单元之间的互耦，提升所述多频合路天线1000的性能指标。
如图3所示，在另一实施例中，所述天线阵列2还包括第一枝节阵列24和第二枝节阵列25，所述第一枝节阵列24和第二枝节阵列25均位于所述虚设轴线11上并分设于所述虚设轴线11的两端，所述第一枝节阵列24包括至少一个与所述第一馈电系统3电连接的第一枝节辐射单元241，所述第二枝节阵列25包括至少一个与所述第二馈电系统4电连接的第二枝节辐射单元251。即第一枝节阵列24和第二枝节阵列25尽可能地远离设置并分别使用于所述第一馈电系统3和第二馈电系统4，通过所述第一枝节辐射单元241和第二枝节辐射单元251可进一步减少所述合路器5的数量，并可有效避免两个馈电系统之间的干扰。
优选地，所述第一枝节辐射单元241和所述第二枝节辐射单元251的数量相同，确保两个馈电系统的稳定工作。
如图4所示，在另一实施例中，所述多频合路天线1000还包括功分器6，所述功分器6的信号输入端与一个合路器5的信号输出端连接，所述功分器6的信号输出端连接至两个所述共用辐射单元211。从而无需每个共用辐射单元211均配置一个合路器，由于所述功分器6比所述合路器5的成本更低、重量更轻，可进一步降低天线重量及减少成本。
具体地，所述共用辐射单元211沿所述虚设轴线11设有五个，所述合路器5设有四个，其中三个所述共用辐射单元211均配置有一个所述合路器5，另外两个相邻的共用辐射单元211通过所述合路器5与同一合路器5电连接，通过四个合路器5便可实现所述第一馈电系统3和第二馈电系统4的信号合路连接于五个所述共用辐射单元211。
如图5所示，在另一实施例中，所述共用辐射单元211仅设有四个，所述合路器5仅设有三个，通过在所述反射板1的端部增加一对所述第一对称辐射单元221和第二对称辐射单元231，确保所述多频合路天线1000的性能不会下降。结合该实施例可看出，在具体实施过程中，与所述功分器6连接的两个共用辐射单元211并非局限设于所述反射板1的端部位置，所述共用辐射单元211和合路器5的数量也可进一步减少。
因此，在具体实施过程中，通过改变所述共用阵列21、第一对称阵列22和第二对称阵列23的不同组合关系，可灵活调节各个辐射单元的布局，以满足所述多频合路天线1000的不同参数需求。
如图6所示，在另一实施例中，所述多频合路天线1000还包括3DB电桥7，所述3DB电桥7的两个信号输入端对应与所述第一馈电系统3、第二馈电系统4的信号输出端连接，所述3DB电桥7的两个信号输出端对应与第一对称辐射单元221和第二对称辐射单元231连接。通过所述3DB电桥7的信号耦合作用使所述第一对称辐射单元221和第二对称辐射单元231均可辐射两个馈电系统的信号，提升天线性能。
在其他实施方式中，可根据所述第一馈电系统3和第二馈电系统4的实际信号需求，将所述3DB电桥7替换为其他满足条件的定向耦合器，以更好地适配所述第一馈电系统3和第二馈电系统4，确保所述多频合路天线1000的性能指标。
综上，由于所述天线阵列2不仅包括所述第一对称阵列22和第二对称阵列23，还可设有所述第一枝节阵列24和第二枝节阵列25，且所述多频合路天线1000可配置有功分器6和定向耦合器，通过多个元器件可形成多种组合结构，使得在多频合路天线1000在实现多频合路的前提下，可灵活条件不同辐射单元的位置和数量，满足不同的结构、参数需求，并能够有效减少合路器5的使用，实现所述多频合路天线1000的性能更好、重量更轻且成本更低。
以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种多频合路天线，包括反射板和设于所述反射板正面的天线阵列，以及设于反射板背面的第一馈电系统、第二馈电系统和均与所述第一馈电系统、第二馈电系统连接的至少一个合路器，所述天线阵列包括共用阵列，所述共用阵列设有多个共用辐射单元，所述多个共用辐射单元均位于虚设轴线上，并且所述第一馈电系统和第二馈电系统的信号合路连接于每一共用辐射单元，其特征在于，所述天线阵列还包括对称地设于所述虚设轴线两侧的第一对称阵列和第二对称阵列，所述第一对称阵列包括至少一个与所述第一馈电系统电连接的第一对称辐射单元，所述第二对称阵列包括与所述第二馈电系统电连接的第二对称辐射单元；
所述天线阵列还包括均位于所述虚设轴线上并分设于所述虚设轴线两端的第一枝节阵列和第二枝节阵列，所述第一枝节阵列包括至少一个与所述第一馈电系统电连接的第一枝节辐射单元，所述第二枝节阵列包括至少一个与所述第二馈电系统电连接的第二枝节辐射单元；
还包括定向耦合器，所述定向耦合器的两个信号输入端对应与所述第一馈电系统、第二馈电系统的信号输出端连接，所述定向耦合器的两个信号输出端对应与第一对称辐射单元和第二对称辐射单元连接；
还包括功分器，所述功分器的信号输入端口与一个合路器的信号输出端连接，所述功分器的信号输出端连接至两个所述共用辐射单元；
还包括设于所述反射板上并位于所述第一对称阵列和第二对称阵列之间的去耦合结构；
所述虚设轴线为所述共用辐射单元的中心点沿所述反射板的长度方向连接形成的轴线。
2.根据权利要求1所述的多频合路天线，其特征在于，所述第一对称辐射单元和第二对称辐射单元均设有两个，其沿所述虚设轴线的方向分设于所述反射板的两端。
3.根据权利要求1所述的多频合路天线，其特征在于，所述第一枝节辐射单元和所述第二枝节辐射单元的数量相同。
4.根据权利要求1所述的多频合路天线，其特征在于，所述第一对称辐射单元或第二对称辐射单元于所述虚设轴线上的投影与所述共用辐射单元不重叠。
5.根据权利要求1所述的多频合路天线，其特征在于，所述多个共用辐射单元沿所述虚设轴线等距排列。
6.根据权利要求5所述的多频合路天线，其特征在于，所述第一对称辐射单元或第二对称辐射单元于所述虚设轴线上的投影与所述多个共用辐射单元均沿所述虚设轴线等距排列。
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