CN111613903A - 一种三低四高多端口基站天线 - Google Patents

一种三低四高多端口基站天线 Download PDF

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Abstract

本发明属于基站天线技术领域，具体涉及一种三低四高多端口基站天线，包括底板，所述底板的两个长边上分别设有反射板一和反射板二，所述底板的一个短边上设有反射板三，所述底板上设有相互平行或重叠的三组低频辐射阵列和四组高频辐射阵列，所述低频辐射阵列包括低频辐射阵列一、低频辐射阵列二和低频辐射阵列三，所述高频辐射阵列包括高频辐射阵列一、高频辐射阵列二、高频辐射阵列三和高频辐射阵列四，所述低频辐射阵列一、低频辐射阵列二、高频辐射阵列一、高频辐射阵列二、高频辐射阵列三和高频辐射阵列四各自包括若干个低频振子一、低频振子二、低频振子三、高频振子一、高频振子二、高频振子三和高频振子四。

Description

一种三低四高多端口基站天线
技术领域
本发明属于基站天线技术领域，具体涉及一种三低四高多端口基站天线。
背景技术
随着移动通信系统的迅速发展，系统的复杂度越来越高，天线作为其重要的组成部分也面临严重的考验。近年来2G、3G、4G的多种网络制式共存共站，使得站址资源日益紧张，尤其在城市，已经没有多余的站址资源可供利用。面临多系统天线共站能极大地节省天面空间、建设资源，多端口天线成为趋势，为多系统多制式共站提供了技术基础，而多端口天线所不可避免的问题是天线尺寸过大，带来了安装、安全风险。尤其在设计包含多列低频段（790-960MHz）的多端口天线，由于天线的频率特性，天线的尺寸较大，安装不方便，风载大，影响安全，因此天线需要小型化设计，以减少天线的重量，减少迎风面积，多端口小型化天线在天线安装，使用安全，天面资源利用率方面有着巨大的优势。
现有技术中，低频多端口天线设计一般采用2列或者3列以上低频直线阵列肩并肩排列，通过缩小两列直线阵之间的距离来实现小型化，同时会辅以一些特殊的边界或者元器件来减少这种普通的小型化设计带来的多列阵元之间的互耦，但这种设计对于天线指标提升有限，尤其在水平波束宽度以及前后比指标上，由于两列之间的横向距离太近，互耦增大，在较低的频段会带来水平波束宽度偏宽，容易带来越区干扰。因此，如何在小型化的基础上进一步保证天线的性能，也已经成为天线设计者的重要研究方向。
发明内容
为了解决上述问题，本发明公开了一种三低四高多端口基站天线，该基站天线在底板上设有相互平行或重叠的三组低频辐射阵列和四组高频辐射阵列，在缩小天线尺寸的同时，有效降低水平波束宽度，提高前后比，该基站天线可覆盖低频790-960MHz、高频覆盖1710-2690MHz。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种三低四高多端口基站天线，包括底板，所述底板的两个长边上分别设有反射板一和反射板二，所述底板的一个短边上设有反射板三，所述底板上设有相互平行或重叠的三组低频辐射阵列和四组高频辐射阵列，所述低频辐射阵列包括低频辐射阵列一、低频辐射阵列二和低频辐射阵列三，所述高频辐射阵列包括高频辐射阵列一、高频辐射阵列二、高频辐射阵列三和高频辐射阵列四，所述低频辐射阵列一、低频辐射阵列二、高频辐射阵列一、高频辐射阵列二、高频辐射阵列三和高频辐射阵列四各自包括若干个低频振子一、低频振子二、低频振子三、高频振子一、高频振子二、高频振子三和高频振子四。
作为优选，上述低频振子一和高频振子一阵列成一条直线，等距分布在底板上，靠近反射板一，部分所述高频振子一嵌入低频振子一；所述低频振子二和高频振子二阵列成一条直线，等距分布在底板上，位于低频阵列一与反射板二之间，部分所述高频振子二嵌入低频振子二；所述高频振子三和高频振子四各自阵列成一条直线，各自等距分布在底板上，位于低频阵列二与反射板二之间；所述低频振子三阵列成一条直线，等距分布在底板上，位于高频阵列三与高频阵列四之间。
作为优选，上述高频振子一每隔一个嵌入低频振子一，所述高频振子二每隔一个嵌入低频振子二；所述低频振子一和低频振子二分别设有4-10个，均为“碗状”形式的铝合金压铸振子，所述低频振子三设有4-10个，为“十字”形式的铝合金压铸振子；所述高频振子一、高频振子二、高频振子三和高频振子四均为分别设有4-11个，均为“半波”形式的铝合金压铸振子。
作为优选，上述底板上设有耦合电桥，所述耦合电桥分别与相互对齐的一个低频振子一和一个低频振子二联通，用于收敛水平波束宽度并提升前后比指标。
作为优选，至少一个上述低频振子三与低频辐射阵列三错位设置。
作为优选，上述反射板一在与低频振子一对应位置的两侧设有沿反射板一的顶部向下凹进的凹口，所述凹口的深度为h1，长度为d1。
作为优选，上述低频振子一与低频振子二对齐设置，所述低频振子一与低频振子二之间设有隔离条一，所述隔离条一的高度为h2；
所述高频振子二与高频振子三之间设有隔离条二，所述隔离条二的高度为h3；
所述高频振子三与高频振子四之间设有隔离条三，所述隔离条三的高度为h4。
作为优选，上述高频振子一与高频振子二对齐设置；所述低频振子一的间距为d2，所述高频振子一的间距为d2/2；
所述低频振子三与未嵌套入低频振子一的高频振子一对齐设置；
所述高频振子三与高频振子四对齐设置，位于相邻两个高频振子一的对称轴上。
作为优选，三组上述低频辐射阵列的中心频率均为f1，四组所述高频辐射阵列的中心频率均为f2；所述h1为f1的0.03~0.07倍波长，所述d1为f1的0.25~0.35倍波长；所述d2为f1的0.7~0.9倍波长；所述h2为f1的0.1~0.15倍波长；所述h3和h4均为f2的0.14~0.26倍波长；
所述低频辐射阵列一和低频辐射阵列二之间的垂直距离为D1，所述D1为f1的0.55-0.65倍波长；
所述低频辐射阵列二与低频辐射阵列三之间的垂直距离为D2，所述D2为f1的0.50-0.55倍波长。
作为优选，错位设置的上述低频振子三与低频辐射阵列三的垂直距离为D3，与低频辐射阵列三中与之最近的低频振子三在垂直于低频辐射阵列三的方向上的垂直距离为d3，所述D3为f1的0.25-0.5倍波长，所述d3为f1的0.65-0.95倍波长；
高频辐射阵列三与高频辐射阵列四的间距为D4，所述D4为f2的0.6-1倍波长；
所述底板的宽度为W，所述W为f1的1.6~1.7倍波长；
所述反射板一的高度为h5，所述h5为f1的0.1~0.2倍波长；
所述反射板二的高度为h6，所述h6为f1的0.1~0.2倍波长；
所述隔离条一在与两侧的低频振子一和低频振子二对应的位置设有与底板连通的开口，所述开口的高度为h7，长度为d7，所述h7为f1的0.04-0.07倍波长，d7为f1的0.23-0.47倍波长。
本发明具有如下的有益效果：
（1）本发明的基站天线在底板上设有相互平行或重叠的三组低频辐射阵列和四组高频辐射阵列，在缩小天线尺寸的同时，有效降低水平波束宽度，提高前后比，该基站天线可覆盖低频790-960MHz、高频1710-2690MHz；
（2）本发明的基站天线中低频振子一与高频振子一阵列成一条直线，部分高频振子一与低频振子一嵌套设置，低频振子二与高频振子二阵列成一条直线，部分高频振子二与低频振子二嵌套设置，且低频振子三采用“十字”形式的铝合金压铸振子，与高频振子三和高频振子四采用交叉避让的设置方式，可有效缩小天线尺寸，天线迎风面小、重量轻，便于安装，安全性高；
（3）本发明为了缩小天线尺寸， 低频辐射阵列一与低频辐射阵列二的间距为低频中心频率f1的0.55-0.65倍波长，间距比较小，在底板上设置了耦合电桥，可以更好地优化低频水平面的方向图指标；
（4）本发明中至少一个低频振子三与低频辐射阵列三错位设置，这种设置方式可以有效降低阵列互耦，有效降低低频辐射阵列三的水平半功率波束宽度，提高阵列间的前后比。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明基站天线的立体图；
图2是本发明基站天线的主视图；
图3是本发明基站天线的右视图；
图4是本发明基站天线高频辐射阵列一和高频辐射阵列二频段中心频点2200MHz的水平面实测方向图；
图5是本发明基站天线高频辐射阵列三和高频辐射阵列四频段中心频点2200MHz的水平面实测方向图；
图6是本发明基站天线低频辐射阵列一和低频辐射阵列二频段中心频点820MHz的水平面实测方向图；
图7是本发明基站天线低频辐射阵列三频段中心频点820MHz的水平面实测方向图；
图中：1. 底板；11. 反射板一；111. 凹口；12. 反射板二；13. 反射板三；21. 低频振子一；22. 低频振子二；23. 低频振子三；31. 高频振子一；32. 高频振子二；33. 高频振子三；34. 高频振子四；4. 耦合电桥；51. 隔离条一；511. 开口；52. 隔离条二；53. 隔离条三。
具体实施方式
现在结合实施例对本发明作进一步详细的说明。
一种三低四高多端口基站天线，如图1-2所示，包括底板1，底板1的两个长边上分别设有反射板一11和反射板二12，底板1的一个短边上设有反射板三13，底板1上设有相互平行或重叠的三组低频辐射阵列和四组高频辐射阵列，低频辐射阵列包括低频辐射阵列一、低频辐射阵列二和低频辐射阵列三，高频辐射阵列包括高频辐射阵列一、高频辐射阵列二、高频辐射阵列三和高频辐射阵列四，低频辐射阵列一、低频辐射阵列二、高频辐射阵列一、高频辐射阵列二、高频辐射阵列三和高频辐射阵列四各自包括若干个低频振子一21、低频振子二22、低频振子三23、高频振子一31、高频振子二32、高频振子三33和高频振子四34。三组低频辐射阵列和四组高频辐射阵列相互平行或重叠设置，在缩小天线尺寸的同时，有效降低水平波束宽度，提高前后比，该基站天线可覆盖低频790-960MHz、高频1710-2690MHz。
在一种具体的实施方式中，如图1-2所示，低频振子一21和高频振子一31阵列成一条直线，等距分布在底板1上，靠近反射板一11，部分高频振子一31嵌入低频振子一21；低频振子二22和高频振子二32阵列成一条直线，等距分布在底板1上，位于低频阵列一与反射板二12之间，部分高频振子二32嵌入低频振子二22；高频振子三33和高频振子四34各自阵列成一条直线，各自等距分布在底板1上，位于低频阵列二与反射板二12之间；低频振子三23阵列成一条直线，等距分布在底板1上，位于高频阵列三与高频阵列四之间。低频振子一21与高频振子一31阵列成一条直线，部分高频振子一31与低频振子一21嵌套设置，低频振子二22与高频振子二32阵列成一条直线，部分高频振子二32与低频振子二22嵌套设置，可有效缩小天线尺寸。
在一种具体的实施方式中，如图1-2所示，高频振子一31每隔一个嵌入低频振子一21，高频振子二32每隔一个嵌入低频振子二22；低频振子一21和低频振子二22分别设有4-10个，均为“碗状”形式的铝合金压铸振子，低频振子三23设有4-10个，为“十字”形式的铝合金压铸振子；高频振子一31、高频振子二32、高频振子三33和高频振子四34均为分别设有4-11个，均为“半波”形式的铝合金压铸振子。低频振子三23采用“十字”形式的铝合金压铸振子，与高频振子三33和高频振子四34采用交叉避让的设置方式，可有效缩小天线尺寸，天线迎风面小、重量轻，便于安装，安全性高。
在一种具体的实施方式中，如图1-2所示，底板1上设有耦合电桥4，耦合电桥4分别与相互对齐的一个低频振子一21和一个低频振子二22联通，用于收敛水平波束宽度并提升前后比指标。
在一种具体的实施方式中，如图1-2所示，至少一个低频振子三23与低频辐射阵列三错位设置。这种设置方式可以有效降低阵列互耦，有效降低低频辐射阵列三的水平半功率波束宽度，提高阵列间的前后比。
在一种具体的实施方式中，如图1所示，反射板一11在与低频振子一21对应位置的两侧设有沿反射板一11的顶部向下凹进的凹口111，凹口111的深度为h1，长度为d1。
在一种具体的实施方式中，如图1-3所示，低频振子一21与低频振子二22对齐设置，低频振子一21与低频振子二22之间设有隔离条一51，隔离条一51的高度为h2；
高频振子二32与高频振子三33之间设有隔离条二52，隔离条二52的高度为h3；
高频振子三33与高频振子四34之间设有隔离条三53，隔离条三53的高度为h4。
在一种具体的实施方式中，如图1-2所示，高频振子一31与高频振子二32对齐设置；低频振子一21的间距为d2，高频振子一31的间距为d2/2；
低频振子三23与未嵌套入低频振子一21的高频振子一31对齐设置；
高频振子三33与高频振子四34对齐设置，位于相邻两个高频振子一31的对称轴上。
在一种具体的实施方式中，如图1-3所示，三组低频辐射阵列的中心频率均为f1，四组高频辐射阵列的中心频率均为f2；h1为f1的0.03~0.07倍波长，d1为f1的0.25~0.35倍波长；d2为f1的0.7~0.9倍波长；h2为f1的0.1~0.15倍波长；h3和h4均为f2的0.14~0.26倍波长；
低频辐射阵列一和低频辐射阵列二之间的垂直距离为D1，D1为f1的0.55-0.65倍波长；
低频辐射阵列二与低频辐射阵列三之间的垂直距离为D2，D2为f1的0.50-0.55倍波长。
低频辐射阵列一与低频辐射阵列二的间距D1为低频中心频率f1的0.55-0.65倍波长，间距比较小，在底板上设置了耦合电桥，可以更好地优化低频水平面的方向图指标。
在一种具体的实施方式中，如图1-2所示，错位设置的低频振子三23与低频辐射阵列三的垂直距离为D3，与低频辐射阵列三中与之最近的低频振子三23在垂直于低频辐射阵列三的方向上的垂直距离为d3，D3为f1的0.25-0.5倍波长，d3为f1的0.65-0.95倍波长；
高频辐射阵列三与高频辐射阵列四的间距为D4，D4为f2的0.6-1倍波长；
底板1的宽度为W，W为f1的1.6~1.7倍波长；
反射板一11的高度为h5，h5为f1的0.1~0.2倍波长；
反射板二12的高度为h6，h6为f1的0.1~0.2倍波长；
隔离条一51在与两侧的低频振子一21和低频振子二22对应的位置设有与底板1连通的开口511，开口511的高度为h7，长度为d7，h7为f1的0.04-0.07倍波长，d7为f1的0.23-0.47倍波长。
从图4-7可以看出，在小型化的前提下，本发明的三低四高多端口基站天线高低频的中心频点的水平面辐射性能（水平波束宽度以及前后比）较优，是理想的并且有较高实用价值的基站天线解决方案。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种三低四高多端口基站天线，包括底板（1），所述底板（1）的两个长边上分别设有反射板一（11）和反射板二（12），所述底板（1）的一个短边上设有反射板三（13），其特征在于：所述底板（1）上设有相互平行或重叠的三组低频辐射阵列和四组高频辐射阵列，所述低频辐射阵列包括低频辐射阵列一、低频辐射阵列二和低频辐射阵列三，所述高频辐射阵列包括高频辐射阵列一、高频辐射阵列二、高频辐射阵列三和高频辐射阵列四，所述低频辐射阵列一、低频辐射阵列二、高频辐射阵列一、高频辐射阵列二、高频辐射阵列三和高频辐射阵列四各自包括若干个低频振子一（21）、低频振子二（22）、低频振子三（23）、高频振子一（31）、高频振子二（32）、高频振子三（33）和高频振子四（34）。
2.如权利要求1所述的三低四高多端口基站天线，其特征在于：所述低频振子一（21）和高频振子一（31）阵列成一条直线，等距分布在底板（1）上，靠近反射板一（11），部分所述高频振子一（31）嵌入低频振子一（21）；所述低频振子二（22）和高频振子二（32）阵列成一条直线，等距分布在底板（1）上，位于低频阵列一与反射板二（12）之间，部分所述高频振子二（32）嵌入低频振子二（22）；所述高频振子三（33）和高频振子四（34）各自阵列成一条直线，各自等距分布在底板（1）上，位于低频阵列二与反射板二（12）之间；所述低频振子三（23）阵列成一条直线，等距分布在底板（1）上，位于高频阵列三与高频阵列四之间。
3.如权利要求1所述的三低四高多端口基站天线，其特征在于：所述高频振子一（31）每隔一个嵌入低频振子一（21），所述高频振子二（32）每隔一个嵌入低频振子二（22）；所述低频振子一（21）和低频振子二（22）分别设有4-10个，均为“碗状”形式的铝合金压铸振子，所述低频振子三（23）设有4-10个，为“十字”形式的铝合金压铸振子；所述高频振子一（31）、高频振子二（32）、高频振子三（33）和高频振子四（34）均为分别设有4-11个，均为“半波”形式的铝合金压铸振子。
4.如权利要求1所述的三低四高多端口基站天线，其特征在于：所述底板（1）上设有耦合电桥（4），所述耦合电桥（4）分别与相互对齐的一个低频振子一（21）和一个低频振子二（22）联通，用于收敛水平波束宽度并提升前后比指标。
5.如权利要求1所述的三低四高多端口基站天线，其特征在于：至少一个所述低频振子三（23）与低频辐射阵列三错位设置。
6.如权利要求1所述的三低四高多端口基站天线，其特征在于：所述反射板一（11）在与低频振子一（21）对应位置的两侧设有沿反射板一（11）的顶部向下凹进的凹口（111），所述凹口（111）的深度为h1，长度为d1。
7.如权利要求1所述的三低四高多端口基站天线，其特征在于：所述低频振子一（21）与低频振子二（22）对齐设置，所述低频振子一（21）与低频振子二（22）之间设有隔离条一（51），所述隔离条一（51）的高度为h2；
所述高频振子二（32）与高频振子三（33）之间设有隔离条二（52），所述隔离条二（52）的高度为h3；
所述高频振子三（33）与高频振子四（34）之间设有隔离条三（53），所述隔离条三（53）的高度为h4。
8.如权利要求1所述的三低四高多端口基站天线，其特征在于：所述高频振子一（31）与高频振子二（32）对齐设置；所述低频振子一（21）的间距为d2，所述高频振子一（31）的间距为d2/2；
所述低频振子三（23）与未嵌套入低频振子一（21）的高频振子一（31）对齐设置；
所述高频振子三（33）与高频振子四（34）对齐设置，位于相邻两个高频振子一（31）的对称轴上。
9.如权利要求1所述的三低四高多端口基站天线，其特征在于：三组所述低频辐射阵列的中心频率均为f1，四组所述高频辐射阵列的中心频率均为f2；所述h1为f1的0.03~0.07倍波长，所述d1为f1的0.25~0.35倍波长；所述d2为f1的0.7~0.9倍波长；所述h2为f1的0.1~0.15倍波长；所述h3和h4均为f2的0.14~0.26倍波长；
所述低频辐射阵列一和低频辐射阵列二之间的垂直距离为D1，所述D1为f1的0.55-0.65倍波长；
所述低频辐射阵列二与低频辐射阵列三之间的垂直距离为D2，所述D2为f1的0.50-0.55倍波长。
10.如权利要求9所述的三低四高多端口基站天线，其特征在于：错位设置的所述低频振子三（23）与低频辐射阵列三的垂直距离为D3，与低频辐射阵列三中与之最近的低频振子三（23）在垂直于低频辐射阵列三的方向上的垂直距离为d3，所述D3为f1的0.25-0.5倍波长，所述d3为f1的0.65-0.95倍波长；
高频辐射阵列三与高频辐射阵列四的间距为D4，所述D4为f2的0.6-1倍波长；
所述底板（1）的宽度为W，所述W为f1的1.6~1.7倍波长；
所述反射板一（11）的高度为h5，所述h5为f1的0.1~0.2倍波长；
所述反射板二（12）的高度为h6，所述h6为f1的0.1~0.2倍波长；
所述隔离条一（51）在与两侧的低频振子一（21）和低频振子二（22）对应的位置设有与底板（1）连通的开口（511），所述开口（511）的高度为h7，长度为d7，所述h7为f1的0.04-0.07倍波长，d7为f1的0.23-0.47倍波长。
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