CN110994200A - 天线阵列及基站天线 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种天线阵列及基站天线，所述天线阵列包括高频辐射阵列及低频辐射阵列，所述高频辐射阵列并排设有至少两列，所述低频辐射单元包括用于与高频辐射阵列的高频辐射单元嵌套的嵌套碗形辐射单元及十字型辐射单元，所述十字型辐射单元位于相邻两列所述高频辐射单元的四个高频辐射单元之间的间隙内。通过改变阵列分布布局，可有效地改善天线的扇区功率比，以优化天线的辐射功率在扇区内的占比，降低天线与天线的互偶干扰，提高天线辐射效率，仅通过改善天线阵列分布布局的处理方式，无需对现有辐射单元进行单元水平面方向图修模，节约了大量时间与资源。

Description

天线阵列及基站天线

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种天线阵列及基站天线。

背景技术

目前，基站天线的扇区功率比(Sector Power Ratio)作为衡量天线辐射水平的指标要求之一，越来越被重视，越低的天线的扇区功率比，辐射功率在扇区内的占比也就更大，天线与天线的互偶干扰也就越低，天线辐射效率也就越高。传统优化扇区功率比的方法都是从天线辐射单元入手，比如研发扇区功率比很低的辐射单元等，该方法能从根源上降低天线的扇区功率比，但是研发成本非常巨大；并且由于基站天线辐射单元的多样性，针对每一种辐射单元进行扇区功率比的优化实现难度也无法预估。

因此如何能在现有天线辐射单元阵列的基础上更加的优化扇区功率比，是现有基站天线技术中有待解决的问题。

发明内容

本发明的主要目的旨在提供一种无需对现有辐射单元进行单元水平面方向图修模，仅通过改善天线阵列分布布局的处理方式以改善扇区功率比的天线阵列。

本发明的另一目的旨在提供一种包括上述天线阵列的基站天线。

为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

作为第一方面，本发明涉及一种天线阵列，包括高频辐射阵列及低频辐射阵列，所述高频辐射阵列并排设有至少两列，所述低频辐射单元包括用于与高频辐射阵列的高频辐射单元嵌套的嵌套碗形辐射单元及十字型辐射单元，所述十字型辐射单元位于相邻两列所述高频辐射单元的四个高频辐射单元之间的间隙内。

进一步设置：所述嵌套碗形辐射单元与所述十字型辐射单元间隔交错设置。

进一步设置：每个所述十字型辐射单元位于相邻两列所述高频辐射单元的两对供四个高频辐射单元的中心。

进一步设置：所述碗形辐射单元的轴线与十字型辐射单元的轴线间距范围为0.25λ±0.1λ，λ为低频辐射阵列的工作中心波长。

进一步设置：所述高频辐射阵列包括第一高频阵列和第二高频阵列，所述嵌套碗形辐射单元设有两个且其轴线与第一高频阵列的轴线重合，所述十字型辐射单元设有两个且位于第一高频阵列和第二高频阵列的两对共四个高频辐射单元的中心，两个所述嵌套碗形辐射单元与两个所述十字型辐射单元间隔交错设置。

进一步设置：还包括不与所述高频辐射阵列的高频辐射单元嵌套的非嵌套碗形辐射单元，所述非嵌套碗形辐射单元设于所述第二高频阵列的端部。

进一步设置：所述非嵌套碗形辐射单元的轴线与所述第二高频阵列的轴线重合或不重合。

进一步设置：所述高频辐射阵列设有两组，每组所述高频辐射阵列均包括第一高频阵列和第二高频阵列；

其中一组高频辐射阵列的第一高频阵列嵌套有嵌套碗形辐射单元，且该组高频辐射阵列的第二高频阵列的端部设有不与所述高频辐射阵列的辐射单元嵌套的非嵌套碗形辐射单元；

另一组的高频辐射阵列的第二高频阵列上嵌套碗形辐射单元，且该组高频辐射阵列的第一高频阵列的端部设有所述非嵌套碗形辐射单元；

每组所述高频辐射阵列的第一高频阵列和第二高频阵列的两对共四个高频辐射单元的中心设有十字型辐射单元。进一步设置：两组所述高频辐射阵列上的十字型辐射单元、嵌套碗形辐射单元及非嵌套碗形辐射单元均间隔交错设置。

作为第二方面，本发明涉及一种基站天线，包括反射板及如上所述的天线阵列。

相比现有技术，本发明的方案具有以下优点：

在本发明的天线阵列中，通过改变阵列分布布局，并限定嵌套碗形辐射单元的轴线与所述十字型辐射单元的轴线间距d的范围，可有效地收敛了阵列的扇区功率比，使得其扇区功率比平均值≤7％，并且越低的天线的扇区功率比，辐射功率在扇区内的占比也就更大，天线与天线的互偶干扰也就越低，天线辐射效率也就越高，从而仅通过改善天线阵列分布布局的处理方式，无需对现有辐射单元进行单元水平面方向图修模，节约了大量时间与资源。

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为本发明的天线阵列的实施例一的结构示意图；

图2为本发明的天线阵列的实施例二的结构示意图；

图3为本发明的天线阵列的实施例三的结构示意图；

图中，1、高频辐射阵列；11、高频辐射单元；21、嵌套碗形辐射单元；22、十字型辐射单元；23、非嵌套碗形辐射单元；3、反射板。

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。

请参见图1至图3，本发明涉及一种天线阵列，其无需对现有辐射单元进行扇区功率比优化修模，只需通过改变阵列分布布局，从而可显著提高天线阵列的扇区功率比，节约了大量的时间和资源。

所述天线阵列包括相互组阵的高频辐射阵列1和低频辐射阵列，其中，所述高频辐射阵列1并排设有两列，每列所述高频辐射阵列1均设有多个高频辐射单元11，所述低频辐射阵列包括嵌套碗形辐射单元21、非嵌套碗形辐射单元23及十字型辐射单元22，所述嵌套碗形辐射单元21用于与高频辐射阵列1的高频辐射单元11进行嵌套，所述非嵌套碗形辐射单元23不与高频辐射阵列1的高频辐射单元11进行嵌套，所述十字型辐射单元22位于相邻两列所述高频辐射阵列1的两对共四个高频辐射单元11之间的间隙内，并且所述嵌套碗形辐射单元21、非嵌套碗形辐射单元23及十字型辐射单元22均间隔交错设置。

进一步的，所述十字型辐射单元22位于相邻两列所述高频辐射阵列1的两对共四个高频辐射单元11的中心，以减少耦合干扰。

优选地，所述嵌套碗形辐射单元21的轴线与所述十字型辐射单元22的轴线间距d范围为0.25λ±0.1λ，λ为低频辐射阵列的工作中心波长。

具体地，若间距d<0.15λ时，两列所述高频辐射阵列1的间距太近会导致耦合干扰过大，使得两列所述高频辐射阵列1之间的隔离度过差，高频阵列半波宽度变宽，且扇区功率比优化效果不明显。

若间距d>0.35λ，扇区功率比虽然会大幅度优化，但低频辐射阵列的半波宽度大致会低于55°，已经超出常规基站天线的半波宽度的范围(65°±10°)，而且引入栅瓣。

同时对比于现有的高频段嵌套天线阵列，一般仅由碗形低频辐射单元与高频辐射单元组阵，扇区功率比平均值约为10％，将会导致该天线阵列的辐射功率在扇区内的占比较小，天线与天线的互偶干扰较大，导致天线的辐射效率较低，而本发明通过限定所述嵌套碗形辐射单元21的轴线与所述十字型辐射单元22的轴线间距d的范围，可有效地收敛了阵列的扇区功率比，并且通过优化阵列分布布局，使得其扇区功率比平均值≤7％，并且越低的天线的扇区功率比，辐射功率在扇区内的占比也就更大，天线与天线的互偶干扰也就越低，天线辐射效率也就越高，从而仅通过改善天线阵列分布布局的处理方式，无需对现有辐射单元进行单元水平面方向图修模，节约了大量时间与资源。

此外，所述非嵌套碗形辐射单元23可设于所述高频辐射阵列1的端部，且其轴线与对应的高频辐阵列的轴线重合或不重合。进一步的，所述非嵌套碗形辐射单元23可相对所述高频辐射阵列1的轴线偏离适当的范围以进一步优化天线的辐射性能，增加了灵活性。

实施例一

请结合图1，所述天线阵列包括两列高频辐射阵列1及低频辐射阵列，两列所述高频辐射阵列1分别为第一高频阵列和第二高频阵列，且所述第一高频阵列和第二高频阵列均包括六个高频辐射单元11。所述低频辐射阵列包括两个嵌套碗形辐射单元21及两个十字型辐射单元22，所述嵌套碗形辐射单元21与第一高频阵列的高频辐射单元11进行嵌套，且所述嵌套碗形辐射单元21的轴线与所述第一高频阵列的轴线重合，所述十字型辐射单元22位于第一高频阵列和第二高频阵列轴线间的中心位置，具体地，所述十字型辐射单元22位于第一高频阵列和第二高频阵列的两对共四个高频辐射单元11之间的中心，且所述嵌套碗形辐射单元21与所述十字型辐射单元22间隔交错设置。

实施例二

请结合图2，所述天线阵列包括两组高频辐射阵列1及低频辐射阵列，两组所述高频辐射阵列1均包括并排设置的第一高频阵列和第二高频阵列，所述低频辐射阵列包括嵌套碗形辐射单元21、非嵌套碗形辐射单元23及十字型辐射单元22。

其中一组高频辐射阵列1的第一高频阵列嵌套有嵌套碗形辐射单元21，且该组高频辐射阵列1的第二高频阵列的端部设有所述非嵌套碗形辐射单元23；另一组的高频辐射阵列1的第二高频阵列上嵌套有嵌套碗形辐射单元21，且该组高频辐射阵列1的第一高频阵列的端部设有所述非嵌套碗形辐射单元23；且两组高频辐射阵列1上的嵌套碗形辐射单元21及非嵌套辐射单元23均间隔交错设置。

同时，两组所述高频辐射阵列1的第一高频福阵列与第二高频阵列之间均设有十字型辐射单元22，所述十字型辐射单元22位于第一高频阵列和第二高频阵列轴线间的中心位置，具体地，所述十字型辐射单元22位于第一高频阵列和第二高频阵列的两对共四个高频辐射单元11之间的中心，且所述十字型辐射单元22与嵌套碗形辐射单元21及非嵌套碗形辐射单元23之间均为间隔交错设置，两组所述高频辐射阵列1内的十字型辐射单元22亦为间隔交错设置。

实施例三

请参见图3，所述天线阵列包括两列高频辐射阵列1及低频辐射单元，两列所述高频辐射阵列1分别为第一高频阵列和第二高频阵列，所述低频辐射单元包括嵌套碗形辐射单元21及十字型辐射单元22，所述嵌套碗形辐射单元21设有多个且可间隔地交错布设于第一高频阵列和第二高频阵列上，所述十字型辐射单元22位于第一高频阵列和第二高频阵列轴线间的中心位置，具体地，所述十字型辐射单元22位于第一高频阵列和第二高频阵列的两对共四个高频辐射单元11之间的中心，且所述十字型辐射单元22与第一高频阵列和第二高频阵列上的嵌套碗形辐射单元21均间隔交错设置。

另外，需要说明的是，所述低频辐射阵列的嵌套碗形辐射单元21、十字型辐射单元22和/或非嵌套碗形辐射单元23还可具有多种排列组合阵列分布的形式。并且，本发明的天线阵列不仅仅只针对某个固定频段，也不仅仅针对某种组阵方式，它可以应用到非嵌套阵列，嵌套阵列和部分嵌套阵列等。

本发明还涉及一种天线，其包括反射板3及设于所述反射板3上的如前文所述的天线阵列，由于该天线采用了所述天线阵列，使得其具有较低的天线扇区功率比，使得辐射功率在扇区内的占比也就更大，天线与天线的互偶干扰也就越低，天线辐射效率也就越高，无需对现有辐射单元进行扇区功率比优化修模，操作方便，节约了大量时间与资源。

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 (10)

1.一种天线阵列，其特征是：包括高频辐射阵列及低频辐射阵列，所述高频辐射阵列并排设有至少两列，所述低频辐射阵列包括用于与高频辐射阵列的高频辐射单元嵌套的嵌套碗形辐射单元及十字型辐射单元，所述十字型辐射单元位于相邻两列所述高频辐射阵列的四个高频辐射单元之间的间隙内。

2.根据权利要求1所述的天线阵列，其特征是：所述嵌套碗形辐射单元与所述十字型辐射单元间隔交错设置。

3.根据权利要求1所述的天线阵列，其特征是：每个所述十字型辐射单元位于相邻两列所述高频辐射单元的两对共四个高频辐射单元的中心。

4.根据权利要求1所述的天线阵列，其特征是：所述嵌套碗形辐射单元的轴线与十字型辐射单元的轴线间距范围为0.25λ±0.1λ，λ为低频辐射阵列的工作中心波长。

5.根据权利要求1所述的天线阵列，其特征是：所述高频辐射阵列包括第一高频阵列和第二高频阵列，所述嵌套碗形辐射单元设有两个且其轴线与第一高频阵列的轴线重合，所述十字型辐射单元设有两个且位于第一高频阵列和第二高频阵列的两对共四个高频辐射单元的中心，两个所述嵌套碗形辐射单元与两个十字型辐射单元间隔交错设置。

6.根据权利要求5所述的天线阵列，其特征是：还包括不与所述高频辐射阵列的高频辐射单元嵌套的非嵌套碗形辐射单元，所述非嵌套碗形辐射单元设于所述第二高频阵列的端部。

7.根据权利要求6所述的天线阵列，其特征是：所述非嵌套碗形辐射单元的轴线与所述第二高频阵列的轴线重合或不重合。

8.根据权利要求1所述的天线阵列，其特征是：所述高频辐射阵列设有两组，每组所述高频辐射阵列均包括第一高频阵列和第二高频阵列；

其中一组高频辐射阵列的第一高频阵列设有嵌套碗形辐射单元，且该组高频辐射阵列的第二高频阵列的端部设有不与所述高频辐射阵列的高频辐射单元嵌套的非嵌套碗形辐射单元；

另一组的高频辐射阵列的第二高频阵列上设有嵌套碗形辐射单元，且该组高频辐射阵列的第一高频阵列的端部设有所述非嵌套碗形辐射单元；

每组所述高频辐射阵列的第一高频阵列和第二高频阵列的两对共四个高频辐射单元的中心设有十字型辐射单元。

9.根据权利要求8所述的天线阵列，其特征是：两组所述高频辐射阵列上的十字型辐射单元、嵌套碗形辐射单元及非嵌套碗形辐射单元均间隔交错设置。

10.一种基站天线，其特征是：包括反射板及如权利要求1-9任一项所述的天线阵列。

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