CN111710989B - 一种可大规模减少5g基站的新型人工介质透镜天线 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种可大规模减少5G基站的新型人工介质透镜天线，属于天线及5G建设领域，包括圆柱透镜+/‑45°双极化单波束天线和椭圆柱透镜+/‑45°双极化双波束天线，其由+/‑45°双极化单天线激励新型人工介质圆柱透镜构成；其中，本发明还提供了一种基于新型5G透镜天线与现有5G天线共站建设的方法，现有5G天线包括5G固定波束天线和5G大规模天线(5GmMIMO)。新型5G透镜天线具有高增益广覆盖低损耗特性，比5G固定波束天线更优。因此在现有的4G站址上，新型5G透镜天线可替换现有5G固定波束天线，可大规模减少独立建设5G基站。

Description

一种可大规模减少5G基站的新型人工介质透镜天线

技术领域

本发明涉及5G建设领域，特别是涉及一种基于新型5G透镜天线与5G天线共站建设的方法。

背景技术

5G是网络新技术的集中体现，全球正在大规模部署基站建设。但随着5G网络的建设，其面临的挑战也随之而来。一方面5G的万物互连互通、高速率、低时延、超大容量需求，使基站耗能提升数倍。目前的5G天馈系统均采用大规模多天线(mMIMO)集成的AAU技术，据测试显示目前5G单站的功耗是4G单站的3-4倍，而AAU既是5G的核心技术，又是5G功耗增加的主要因素。

另一方面5G频段从2GHz上升至3.5GHz、5GHz频段，甚至毫米波频段，而电波传播距离与频率成反比。以4G的1.8GHz上升到5G的3.5GHz频段为例，电波传输距离就减小一倍。仅此一点，5G的基站数量就要比4G基站数量多一倍。公众对5G的电磁辐射环境污染将产生更多疑虑，使得5G建网的基站选址困难大大增加。

对于运营商而言，建设更多的5G基站需要大量资金，同时，还要每年开销大量的运营费(租金、电费等)。同时还面临降低流量费及提高大流量门限的社会压力，使运营商收入下降。因此运营商必须找到“降本增效”的创新手段。而其核心，就是减少基站数量(包括新建基站及关闭已建基站)。5G正在大规模部署起步阶段，在大规模布署前，需试验各种场景的网络规划模式。为此需首先寻求多快好省地进行小规模试验解决方案。

虽然申请人在专利文献CN110518353A中公开了将小型化介质圆柱透镜多波束天线(为人工介质透镜的V2.5版)应用在高铁上，且实现了降低成本的效果，但是该专利文献中需将水平透镜单波束单元和垂直透镜单波束单元作为一个整体使用，至少使用两个圆柱透镜，而使用两个圆柱透镜必然会增大其整体的尺寸，而且其平均RSRP、边缘RSRP、覆盖率、双流流量占比等有待进一步增加，弱覆盖率有待进一步降低。

发明内容

为解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种可大规模减少5G基站的人工介质透镜天线(为人工介质透镜的V3.0版)，其人工介质柱状透镜天线的新配方及新工艺的天线效率可达90％以上；保留了专利文献CN110518353A的高增益广覆盖性能，且体积减小二分之一至四分之三。

本发明的技术核心是用具有高增益广覆盖更优的“5G固定波束新型人工介质透镜天线”替换5G固定波束现天线实施“隔站闭站”技术。所谓“隔站闭站”技术，就是在高铁高速基站上，关闭半数基站(1#、3#、5#、7#….),在其余的半数基站(2#、4#、6#、8#....),用““5G固定波束新型人工介质透镜天线”替换5G固定波束现天线(板状天线)，在行进的车厢内测试场强及信噪比(包括1710-2690MHz《5G》频段)，与关闭基站前的场强及信噪比进行对比。结果表明，在关闭了半数基站条件下，网络质量更优，就可在现网上，实现了大规模减少5G基站。

具体技术方案如下：

一方面，本发明提供了一种可大规模减少5G基站的新型人工介质透镜天线，包括圆柱透镜+/-45°双极化单波束天线，其由+/-45°双极化单天线激励新型人工介质圆柱透镜构成；所述+/-45°双极化单天线包括斜极化+45°偶极子、斜极化-45°偶极子和金属底板；所述斜极化+45°偶极子和斜极化-45°偶极子固定在金属底板上，并焊接带同轴头的射频跳线；所述斜极化+45°偶极子和斜极化-45°偶极子相心重叠；所述新型人工介质圆柱透镜制备方法包括如下步骤，S1：选取单面胶泡棉作为基材；S2：将步骤S1中所述的基材平铺在工作台上，胶面朝上，沿长度方向展开；S3：将一种或两种高介电常数均匀撒在胶棉朝上的基材上，并延垂直宽度方向，卷或压制成多层介质圆柱体。

本发明还提供了一种可大规模减少5G基站的新型人工介质透镜天线，包括椭圆柱透镜+/-45°双极化双波束天线，所述椭圆柱透镜+/-45°双极化双波束天线包括新型人工介质椭圆柱透镜和2个+/-45°双极化单天线，两个水平分离的所述+/-45°双极化单天线作为新型人工介质椭圆柱透镜的双馈源，固定于新型人工介质椭圆柱透镜；所述+/-45°双极化单天线包括斜极化+45°偶极子、斜极化-45°偶极子和金属底板；所述斜极化+45°偶极子和斜极化-45°偶极子固定在带边框的金属底板上，并焊接带同轴头的射频跳线；所述斜极化+45°偶极子和斜极化-45°偶极子相心重叠；所述新型人工介质椭圆柱透镜制备方法包括如下步骤，S1：选取单面胶泡棉作为基材；S2：将步骤S1中所述的基材平铺在工作台上，胶面朝上，沿长度方向展开；S3：将一种或两种高介电常数材料均匀喷撒在胶面朝上的基材上，并沿垂直宽度方向，通过椭圆成型芯模卷或压制成多层介质椭圆柱，再抽出椭圆成型芯模。

优选地，所述+/-45°偶极子巴伦高20±10mm。

优选地，所述金属底板为矩形，长宽尺寸为(100x100)±20mm。

优选地，所述+/-45°双极化单天线的最大辐射方向射线指向通过新型人工介质圆柱透镜柱体轴线，所述+/-45°偶极子平面距离新型人工介质圆柱透镜柱体为20±10mm。

作为优选方案一，将2个圆柱透镜+/-45°双极化(2端口2TR)单波束天线沿竖直方向排列，构成5G圆柱透镜+/-45°双极化(4端口4TR)单波束天线。

优选地，2个所述+/-45°双极化单天线的最大辐射方向射线均指向通过椭圆柱透镜柱体轴线，夹角为(60-80)±10mm；所述+/-45°偶极子平面距离新型人工介质椭圆柱透镜柱体为20±10mm。

作为优选方案二，将2个椭圆柱透镜+/-45°双极化(4端口4TR)双波束天线沿竖直方向排列，构成椭圆柱透镜+/-45°双极化(8端口8TR)双波束天线。

优选地，本发明提供的“圆柱透镜+/-45°双极化单波束天线”应用在高铁、高速公路和大桥等线形覆盖区域。

优选地，本发明提供的的“椭圆柱透镜+/-45°双极化双波束天线”应用在宏站120°扇区覆盖区域。

另一方面，本发明还提供了一种基于新型5G固定波束透镜天线与现有5G天线共站建设的方法，现有5G天线包括5G固定波束天线(2T2R、4T4R)和5G大规模天线(5GmMIMO)，在现有的4G站址上，新型5G固定波束透镜天线替换5G固定波束天线，新型5G固定波束透镜天线为所述的可大规模减少5G基站的新型人工介质透镜天线。其中，新型5G固定波束透镜天线具有高增益广覆盖低损耗特性，比5G固定波束天线更优。

一种基于新型5G人造介质透镜天线和的5GmMIMO天线安装在同一根抱杆上，(或者将新型5G固定波束透镜天线1和5G大规模(5GmMIMO)天线2分别安装于两个靠近的抱杆上，距离为2-3m)，各自接自己的馈电系统。其中，新型5G人造介质透镜天线接5GRRU(2T2R、4T4R或8T8R)；5GmMIMO天线(多天线集成称为AAU)接自己的BBU，共同覆盖同一小区。做到覆盖与速率统一。

本发明利用现有4G站站址部署5G基站设备(包括5G基站天线)，将5G新型人工介质柱状透镜天线与现有5G天线共站建设，可大规模减少5G基站。同时可实施5G新型人工介质柱状透镜天线与现有5GmMIMO天线两种技术互补。大幅度降低5G基站的能耗。

5G《新型人工介质透镜天线》是一种将电能互换为电磁波能量的创新技术，而能量损失很小(类似光学透镜可将太阳能聚焦获得将纸燃烧的能量，而不付出能量损耗)，可视为电磁波无源放大器，用于发射提高辐射功率可达百倍，用于接收提高接收灵敏度可达百倍。与传统天线相比，可做到更广的覆盖、低得多的能耗。具有解决在现有4G站站址上部署5G基站设备(包括5G基站天线)，实现5G新型人工介质透镜与现有5G天线共站大规模减少基站及大幅度技减少基站能耗的能力。

所述5G《新型人工介质透镜天线》包括可应用在高铁专网上的基站上的“圆柱透镜+/-45°双极化(2端口2TR)单波束天线”、“5G圆柱透镜+/-45°双极化(4端口4TR)单波束天线”；及应用于宏站120°扇区覆盖区域的“椭圆柱透镜+/-45°双极化(4端口4TR)双波束天线”和“椭圆柱透镜+/-45°双极化(8端口8TR)双波束天线”。将上述透镜天线替换原来在高铁高速上使用的板状天线，或应用在宏站120°覆盖的板状天线，实施“隔站闭站”技术。且其信源仍用原基站上的RRU、BBU，频率为5G(2515-2635MHz、3400-3600MHz)，测试RSRP、SINR，并进行比较优良占比及弱覆盖占比，可以评估关闭一半的基站，其信号不仅不会减弱，信号质量还能达到、甚至超过之前的优良感知度百分比，就可实现实现在4G现网上实现减少建设半数5G基站。以及实现5G新型人工介质透镜天线技术与大规模天线技术(mMIMO)两种技术互补，大幅度降低5G基站的能耗。本发明频率不限于2515-2635MHz、3400-3600MHz，也适用于5G其它频率。

与现有技术相对比，本发明的有益效果如下：

(1)本发明提供的5G柱状透镜天线的天线效率达90％，在同等RRU功率下，比传统板状天线(50％左右)覆盖距离范围更大；

(2)本发明5G柱状透镜天线在高增益下的垂直瓣宽比传统板状天线的宽2-3倍以上，因此垂直覆盖距离范围大2-3倍，且无需电调机构，做到广覆盖；

(3)4G柱状透镜天线已在现网高铁应用证明，在行进高铁车厢内测试覆盖距离可达2400米，虽然5G(3400-3600MHz)频段，频率提高了一倍，电波覆盖距离缩短一倍，但仍可利用站间距为500-1000米的现网高铁基站上应用“5G隔站闭站”技术；

在“5G隔站闭站”达到感知度百分比更优的条件下关闭一半基站，对新建5G基站投资可减少一倍；对建成基站每年可减少运营开支一倍；在4G基站上闭站的设备还可用于优化4G弱覆盖地区，再省一笔开支；上述节省的费用，运营商可贡献国家、降低流量费、提高大流量门限反馈网民；若少建设半数5G基站，意味着能耗减半，电磁污染减半。

(4)本发明提供的“人工介质透镜”与依据龙伯理论曲线实施的工艺及配方的发明专利“ZL 11122204.2”不同，突破了“龙伯理论”局限。

(5)本发明提供的新型人工介质多层透镜制造方法是通过将一种或两种高介电常数颗粒材料材料粘连在低介电常数的单面胶泡棉基材上，卷或压制成圆柱或椭圆柱多层介质透镜，该方法制作工艺简单，方便快捷，不用模具，制造精准，生产成本低廉。

(6)本发明提供的具有低损耗、广覆盖固定波束优势的新型5G透镜天线与具有高速率优势的5G mMIMO天线结合，做到优势互补，以最低的能耗、最低的社会成本，实现4G到5G的演进，实现5G的万物互连互通、高速率、低时延、超大容量需求。

(7)将5G大规模天线(5GmMIMO天线)与5G新型固定波束透镜天线两类天线共站，可在5G大规模天线(5GmMIMO天线)中适当删去其中一些固定波束，但保留必要场景的高速率扫描功能，将固定波束转交给具有高增益广覆盖低损耗功能的5G新型透镜天线完成，做到两种技术互补。虽增加一面5G新型透镜天线，但总成本将降低，特别是，基站耗能将大幅降低，带来的经济效益和社会效益将是巨大的。

附图说明

图1a是5G圆柱透镜+/-45°双极化(2端口2TR)单波束天线结构示意图，可实现30°左右的垂直半功率波瓣宽度，覆盖水平面60°左右单波束区域；

图1b是图1a的主视图；

图1c从是图1a的背视图；

图1d从是图1a的侧视图；

图1e从是图1a的俯视图；

图2a是5G椭圆柱透镜+/-45°双极化(4端口4TR)双波束天线，覆盖水平面120°左右双波束区域；

图2b是图2a的主视图；

图2c从是图2a的背视图；

图2d从是图2a的侧视图；

图2e从是图2a的俯视图；

图3a是5G圆柱透镜(4端口4TR)单波束天线主视图；

图3b是5G圆柱透镜(4端口4TR)单波束天线背视图；

图3c是5G圆柱透镜(4端口4TR)单波束天线侧视图；

图4a是5G圆柱透镜(4端口4TR)双波束天线结构示意图；

图4b是图4a的俯视图；

图4c从是图4a的背视图；

图4d从是图4a的侧视图；

图4e从是图4a的主视图；

图5a是5G椭圆柱透镜(8端口8TR)双波束天线背视图；

图5b是5G椭圆柱透镜(8端口8TR)双波束天线侧视图；

图5c是5G椭圆柱透镜(8端口8TR)双波束天线主视图；

图6是图1a的实测方向图与传统板状天线比较示意图；

图7是图2a的实测方向图与传统劈裂天线比较示意图；

图8a是新型5G固定波束透镜天线和5G大规模天线立体示意图；

图8b是图8a的侧视图；

图8c是图8a的主视图；

附图标记说明：

1、新型5G固定波束透镜天线；2、5G大规模天线；3、抱杆。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式作详细的说明。

具体技术方案如下：参图1a-1e所示，一种可大规模减少5G基站的新型人工介质透镜天线，包括圆柱透镜+/-45°双极化单波束天线，其由+/-45°双极化单天线激励新型人工介质圆柱透镜构成；所述+/-45°双极化单天线包括斜极化+45°偶极子、斜极化-45°偶极子和金属底板；所述斜极化+45°偶极子和斜极化-45°偶极子固定在金属底板上，并焊接带同轴头的射频跳线；所述斜极化+45°偶极子和斜极化-45°偶极子相心重叠；本发明提供的圆柱透镜+/-45°双极化单波束天线，可实现30°左右的半功率垂直瓣宽，覆盖水平60°区域。其中，所述新型人工介质圆柱透镜制备方法包括如下步骤，S1：选取单面胶泡棉作为基材；S2：将步骤S1中所述的基材平铺在工作台上，胶面朝上，沿长度方向展开；S3：将一种或两种高介电常数均匀撒在胶棉朝上的基材上，并延垂直宽度方向，卷或压制成多层介质圆柱体。

其中，本发明提供的所述+/-45°偶极子巴伦高20±10mm，所述金属底板为矩形，长宽尺寸为(100x100)±20mm，所述+/-45°双极化单天线的最大辐射方向射线指向通过圆柱透镜柱体轴线，所述+/-45°偶极子平面距离新型人工介质圆柱透镜柱体为20±10mm。

参图3a-3c所示，本发明将2个圆柱透镜+/-45°双极化(2端口2TR)单波束天线沿竖直方向排列，构成5G圆柱透镜+/-45°双极化(4端口4TR)单波束天线。

参图2a-2e所示，本发明还提供了一种可大规模减少5G基站的新型人工介质透镜天线，包括椭圆柱透镜+/-45°双极化双波束天线，所述椭圆柱透镜+/-45°双极化双波束天线包括新型人工介质椭圆柱透镜和2个+/-45°双极化单天线，两个水平分离的所述+/-45°双极化单天线作为新型人工介质椭圆柱透镜的双馈源，固定于新型人工介质椭圆柱透镜；所述+/-45°双极化单天线包括斜极化+45°偶极子、斜极化-45°偶极子和金属底板；所述斜极化+45°偶极子和斜极化-45°偶极子固定在带边框的金属底板上，并焊接带同轴头的射频跳线；所述斜极化+45°偶极子和斜极化-45°偶极子相心重叠，每个馈源可实现30°左右的垂直半功率波瓣宽度，覆盖水平面120°左右双波束区域。

其中，所述新型人工介质椭圆柱透镜制备方法包括如下步骤，S1：选取单面胶泡棉作为基材；S2：将步骤S1中所述的基材平铺在工作台上，胶面朝上，沿长度方向展开；S3：将一种或两种高介电常数材料均匀喷撒在胶面朝上的基材上，并沿垂直宽度方向，通过椭圆成型芯模卷或压制成多层介质椭圆柱，再抽出椭圆成型芯模。

其中，本发明提供的2个所述+/-45°双极化单天线的最大辐射方向射线均指向通过新型人工介质椭圆柱透镜柱体轴线，夹角为(60-80)±10mm；所述+/-45°偶极子平面距离新型人工介质椭圆柱透镜柱体为20±10mm。

参图4a-4e所示，本发明还提供了一种可大规模减少5G基站的新型人工介质透镜天线，包括圆柱透镜+/-45°双极化双波束天线，所述圆柱透镜+/-45°双极化双波束天线包括新型人工介质透镜和2个+/-45°双极化单天线，两个水平分离的所述+/-45°双极化单天线作为新型人工介质透镜的双馈源，固定于新型人工介质透镜；所述+/-45°双极化单天线包括斜极化+45°偶极子、斜极化-45°偶极子和金属底板；所述斜极化+45°偶极子和斜极化-45°偶极子固定在带边框的金属底板上，并焊接带同轴头的射频跳线；所述斜极化+45°偶极子和斜极化-45°偶极子相心重叠。

参图5a-5c所示，将2个椭圆柱透镜+/-45°双极化(4端口4TR)双波束天线沿竖直方向排列，构成椭圆柱透镜+/-45°双极化(8端口8TR)双波束天线。

其中，本发明提供的5G新型圆柱透镜+/-45°双极化单波束天线(固定波束2T2R)应用在高铁、高速公路和大桥上，替换原板状天线(固定波束2T2R)，可关闭一半基站，信号质量不降低。本发明提供的5G新型椭圆柱透镜+/-45°双极化双波束天线(固定波束4T4R)应用在宏站120°扇区覆盖。可关闭四分之三基站替换原板状天线(固定波束4T4R)，信号质量不降低。此技术称为5G固定波束“隔站闭站”技术。

本发明还提供了一种基于新型5G固定波束透镜天线(2T2R、4T4R)与现有5G天线共站建设的方法，现有5G天线包括5G固定波束天线(2T2R、4T4R)和5G大规模天线(5GmMIMO)。新型5G固定波束透镜天线具有高增益广覆盖低损耗特性，比5G固定波束天线更优。因此在现有的4G站址上，新型5G透镜天线可替换现有5G固定波束天线，新型5G透镜天线为所述的所述的可大规模减少5G基站的新型人工介质透镜天线。

其中，本发明奖5GmMIMO天线与5G新型透镜天线两类天线共站，可在5GmMIMO中适当删去其中一些固定波束，但保留必要场景的高速率扫描功能，将固定波束转交给具有高增益广覆盖低损耗功能的5G新型透镜天线完成，做到两种技术互补。虽增加一面5G新型透镜天线，但总成本将降低，特别是，基站耗能将大幅降低，带来的经济效益和社会效益将是巨大的。

实施例1

如图1a-1e所示，本实施例提供的一种可大规模减少5G基站的新型人工介质透镜天线，包括圆柱透镜+/-45°双极化单波束天线，其由+/-45°双极化单天线激励新型人工介质圆柱透镜构成；所述+/-45°双极化单天线包括斜极化+45°偶极子、斜极化-45°偶极子和金属底板；所述斜极化+45°偶极子和斜极化-45°偶极子固定在金属底板上，并焊接带同轴头的射频跳线；所述斜极化+45°偶极子和斜极化-45°偶极子相心重叠；其中，+/-45°偶极子巴伦高20±10mm，金属底板为矩形，长宽尺寸为100x100mm，+/-45°双极化单天线的最大辐射方向射线指向通过圆柱透镜柱体轴线，+/-45°偶极子平面距离新型人工介质圆柱透镜柱体为20mm。本实施例提供的2端口单波束圆柱透镜为Ф306*165mm。

本实施例提供的新型圆柱介质透镜+/-45°双极化单波束天线，可实现30°左右的半功率垂直瓣宽，覆盖水平60°区域。

本实施例提供的新型人工介质圆柱透镜制备方法包括如下步骤，S1：选取单面胶泡棉作为基材；S2：将步骤S1中所述的基材平铺在工作台上，胶面朝上，沿长度方向展开；S3：将一种或两种高介电常数均匀撒在胶棉朝上的基材上，并延垂直宽度方向，卷或压制成多层介质圆柱体。

实施例2

如图2a-2e所示，本实施例提供了一种可大规模减少5G基站的新型人工介质透镜天线，包括椭圆柱透镜+/-45°双极化双波束天线，所述椭圆柱透镜+/-45°双极化双波束天线包括新型人工介质椭圆柱透镜和2个+/-45°双极化单天线，两个水平分离(160mm)的所述+/-45°双极化单天线作为新型人工介质椭圆柱透镜的双馈源，固定于新型人工介质椭圆柱透镜；所述+/-45°双极化单天线包括斜极化+45°偶极子、斜极化-45°偶极子和金属底板；所述斜极化+45°偶极子和斜极化-45°偶极子固定在带边框的金属底板上，并焊接带同轴头的射频跳线；所述斜极化+45°偶极子和斜极化-45°偶极子相心重叠，其中，+/-45°偶极子巴伦高20mm，金属底板为矩形，长宽尺寸为100x100mm，2个所述+/-45°双极化单天线的最大辐射方向射线均指向通过新型人工介质椭圆柱透镜柱体轴线，夹角为70°；所述+/-45°偶极子平面距离椭圆柱透镜柱体为20mm。

本实施例提供的4端口双波束人工介质椭圆柱透镜尺寸为：Ф204*135*108mm。本实施例提供的每个馈源可实现30°左右的垂直半功率波瓣宽度，左右双波束覆盖水平面120°区域。

其中，本实施例提供的新型人工介质椭圆柱透镜制备方法包括如下步骤，S1：选取单面胶泡棉作为基材；S2：将步骤S1中所述的基材平铺在工作台上，胶面朝上，沿长度方向展开；S3：将一种或两种高介电常数材料均匀喷撒在胶面朝上的基材上，并沿垂直宽度方向，通过椭圆成型芯模卷或压制成多层介质椭圆柱，再抽出椭圆成型芯模。

实施例3

参图3a-3c所示，本实施例将2个圆柱透镜+/-45°双极化(2端口2TR)单波束天线作为基础单元，将2个圆柱透镜+/-45°双极化(2端口2TR)单波束天线沿竖直方向排列，构成5G圆柱透镜+/-45°双极化(4端口4TR)单波束天线。使容量倍增。

实施例4

参图4a-4e所示，本实施例提供了一种可大规模减少5G基站的新型人工介质透镜天线，包括圆柱透镜+/-45°双极化双波束天线，所述圆柱透镜+/-45°双极化双波束天线包括新型人工介质圆柱透镜和2个+/-45°双极化单天线，两个水平分离的所述+/-45°双极化单天线作为新型人工介质圆柱透镜的双馈源，固定于新型人工介质圆柱透镜；两个水平分离的所述+/-45°双极化单天线之间的距离为160mm，所述+/-45°双极化单天线包括斜极化+45°偶极子、斜极化-45°偶极子和金属底板；所述斜极化+45°偶极子和斜极化-45°偶极子固定在带边框的金属底板上，并焊接带同轴头的射频跳线；所述斜极化+45°偶极子和斜极化-45°偶极子相心重叠。

其中，本实施例提供的新型人工介质圆柱透镜制备方法包括如下步骤，S1：选取单面胶泡棉作为基材；S2：将步骤S1中所述的基材平铺在工作台上，胶面朝上，沿长度方向展开；S3：将一种高介电常数均匀撒在胶棉朝上的基材上，并延垂直宽度方向，卷或压制成多层介质圆柱体。

实施例5

参图5a-5c所示，本实施例将椭圆柱透镜+/-45°双极化(4端口4TR)双波束天线作为基础单元，将2个椭圆柱透镜+/-45°双极化(4端口4TR)双波束天线沿竖直方向排列，构成椭圆柱透镜+/-45°双极化(8端口8TR)双波束天线。使容量倍增。

实施例6

一种基于新型5G固定波束透镜天线与现有5G天线共站建设的方法，现有5G天线包括5G固定波束天线和5G大规模天线，在现有的4G站址上，新型5G固定波束透镜天线替换5G固定波束天线，新型5G固定波束透镜天线为实施例1提供的可大规模减少5G基站的新型人工介质透镜天线。

参图8a-8c，将新型5G固定波束透镜天线1和5G大规模(5GmMIMO)天线2安装于同一抱杆3上，各自接自己的馈电系统。其中，新型5G人造介质透镜天线接5GRRU(2T2R)；5GmMIMO天线(多天线集成称为AAU)接自己的BBU；共同覆盖同一小区，做到覆盖与速率统一。

对比例1

一种5G与4G共站建设的解决方案，在现有4G站址上，安装5G设备；所述5G设备包括5G板状天线、5GRRU、5GBBU等相关网络设备；其中板状天线基站设备为2T2R。

实施例6与对比例1的比较：同时开通实施例6提供的新型5G人造介质透镜天线基站设备(2T2R)和对比例1提供的板状天线基站设备(2T2R)，在相同的条件下载行进的车厢内测试并记录场强RSRP、信噪比SINR；

测试结果如表1和表2所示：

表2

由表1和表2可知，提供的标称增益为15dBi介质圆柱透镜天线的RSRP和SINR占比分别高于增益为20dBi的板状天线RSRP和SINR占比10％和5％。

本发明提供的新型5G透镜天线测试增益GbdBi＝15.2，但实际增益Gs＝15dBi，只损耗5％的RRU射频输入功率，而板状天线测试增益GbdBi＝20，但损耗了67％的RRU射频功率，实际增益只有Gs＝15.2dBi，与新型5G透镜天线实际增益相当。

另外，本发明提供的新型5G透镜天线效果更优的原因是新型5G透镜天线的垂直瓣宽为30°左右，而高增益板状天线的垂直半功率瓣宽为6°，新型5G透镜天线比高增益板状天线宽了4倍，因此覆盖范围更广，因而使用新型5G透镜天线可大规模减少基站(“隔站闭站”)。且用户感知度更佳。

隔站闭站技术与现网板状天线技术比较如下表3所示；

对比例2

对比例2中提供的天线为专利文献CN110518353A中公开的小型化介质圆柱透镜多波束天线(为人工介质透镜的V2.5版)；

根据LTE网络性能指标，比较实施例1提供的一种可大规模减少5G基站的新型人工介质透镜天线(V3.0)与对比例2提供的小型化介质圆柱透镜多波束天线(V2.5)电性能比较如下表4和表5：

还值得注意的是机械指标(V3.0)的体积、迎风面仅为(V2.5)的一半。

表4

表5

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于新型5G固定波束透镜天线与现有5G天线共站建设的方法，现有5G天线包括5G固定波束天线和5G大规模天线，其特征在于，在现有的4G站址上，新型5G固定波束透镜天线替换5G固定波束天线；

将新型5G固定波束透镜天线和5G大规模天线安装于同一抱杆上，共同覆盖同一小区，其中，可大规模减少5G基站的新型人工介质透镜天线接5GRRU；5G大规模天线接BBU；

新型5G固定波束透镜天线为可大规模减少5G基站的新型人工介质透镜天线；其中，所述可大规模减少5G基站的新型人工介质透镜天线，包括圆柱透镜+/-45°双极化单波束天线，其由+/-45°双极化单天线激励新型人工介质圆柱透镜构成；所述+/-45°双极化单天线包括斜极化+45°偶极子、斜极化-45°偶极子和金属底板；所述斜极化+45°偶极子和斜极化-45°偶极子固定在金属底板上，并焊接带同轴头的射频跳线；所述斜极化+45°偶极子和斜极化-45°偶极子相心重叠；所述新型人工介质圆柱透镜制备方法包括如下步骤，S1：选取单面胶泡棉作为基材；S2：将步骤S1中所述的基材平铺在工作台上，胶面朝上，沿长度方向展开；S3：将一种或两种高介电常数均匀撒在胶棉朝上的基材上，并延垂直宽度方向，卷或压制成多层介质圆柱体；

所述+/-45°双极化单天线的最大辐射方向射线指向通过新型人工介质圆柱透镜柱体轴线，所述+/-45°偶极子平面距离新型人工介质圆柱透镜柱体为20±10mm。

2.一种基于新型5G固定波束透镜天线与现有5G天线共站建设的方法，现有5G天线包括5G固定波束天线和5G大规模天线，其特征在于，在现有的4G站址上，新型5G固定波束透镜天线替换5G固定波束天线；

将新型5G固定波束透镜天线和5G大规模天线安装于同一抱杆上，共同覆盖同一小区，其中，可大规模减少5G基站的新型人工介质透镜天线接5GRRU；5G大规模天线接BBU；

新型5G固定波束透镜天线为可大规模减少5G基站的新型人工介质透镜天线；其中，所述可大规模减少5G基站的新型人工介质透镜天线包括椭圆柱透镜+/-45°双极化双波束天线，所述椭圆柱透镜+/-45°双极化双波束天线包括新型人工介质椭圆柱透镜和2个+/-45°双极化单天线，两个水平分离的所述+/-45°双极化单天线作为新型人工介质椭圆柱透镜的双馈源，固定于新型人工介质椭圆柱透镜；所述+/-45°双极化单天线包括斜极化+45°偶极子、斜极化-45°偶极子和金属底板；所述斜极化+45°偶极子和斜极化-45°偶极子固定在带边框的金属底板上，并焊接带同轴头的射频跳线；所述斜极化+45°偶极子和斜极化-45°偶极子相心重叠；所述新型人工介质椭圆柱透镜制备方法包括如下步骤，S1：选取单面胶泡棉作为基材；S2：将步骤S1中所述的基材平铺在工作台上，胶面朝上，沿长度方向展开；S3：将一种或两种高介电常数材料均匀喷撒在胶面朝上的基材上，并沿垂直宽度方向，通过椭圆成型芯模卷或压制成多层介质椭圆柱，再抽出椭圆成型芯模；

2个所述+/-45°双极化单天线的最大辐射方向射线均指向通过新型人工介质椭圆柱透镜柱体轴线，夹角为(60-80) ±10mm；所述+/-45°偶极子平面距离新型人工介质椭圆柱透镜柱体为20±10mm。

3.如权利要求1或2所述的基于新型5G固定波束透镜天线与现有5G天线共站建设的方法，其特征在于，所述+/-45°偶极子巴伦高20±10mm。

4.如权利要求1或2所述的基于新型5G固定波束透镜天线与现有5G天线共站建设的方法，其特征在于，所述金属底板为矩形，长宽尺寸为（100x100）±20mm。

5.如权利要求1所述的基于新型5G固定波束透镜天线与现有5G天线共站建设的方法，其特征在于，将2个圆柱透镜+/-45°双极化单波束天线沿竖直方向排列。

6.如权利要求2所述的基于新型5G固定波束透镜天线与现有5G天线共站建设的方法，其特征在于，将2个椭圆柱透镜+/-45°双极化双波束天线沿竖直方向排列。

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