CN111816994B - 采用离散地板提高基站天线隔离度并实现小型化的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用离散地板提高基站天线隔离度并实现小型化的方法，所述基站天线包括一个主反射地板和若干阵列分布的天线单元，天线单元包括高低频组合阵子，所述方法包括：在基站天线基础上增加一层离散的地板，每个离散地板分别对应接通各天线单元每个阵子或者高低频组合阵子，使各天线单元分割成各自独立单元，每个离散的地板再分别连接到主反射地板上，改善天线单元之间的耦合性能，提高天线单元之间的隔离度和增益。加载分割地阵列反射板的极化天线阵的各单元间隔离度提高10dB或15dB以上，天线阵的尺寸缩小0.2个波长距离，能够很好的应用在MIMO通信系统中。

Description

采用离散地板提高基站天线隔离度并实现小型化的方法

技术领域

本发明涉及无线通信领域，特别涉及一种采用离散地板提高基站天线隔离度并实现小型化的方法。

背景技术

随着移动通信的迅猛发展和日益增长的通信需求，双极化天线广泛应用在无线通信系统中，移动通信频段进一步拓宽，目前我国移动通信基站中主要覆盖两个频段低频段的 790 MHz 到 960 MHz 以及高频段的 1710 MHz 到 2690 MHz。很多国家比如欧美地区以及在用 LTE700 MHz 频段部署 4G 网络。LTE700 MHz 由于频段低、波长长具有很好的穿透性，覆盖广，能够有效降低运营商的成本，是移动通信的黄金频段。非常适合应用在人口分布密度小、广阔的农村乡镇地区。随着移动通信智能终端的快速发展和和普及。农村人口在我国占比交大，具有非常大的市场需求。所以说低频段的已经扩展到 698-960 MHz，并且在全球范围内都有非常大的市场需求。基于这样的背景，698-960 MHz 的宽带天线也有很多研究成果。所以说，现在移动通信的频段已经覆盖到1710-2690&698-960 MHz。

随着通信系统的快速发展和急剧增长的高质量通信需求，同时通信环境也日趋复杂多样，基站的站址资源问题日益凸显。为了节省基站站址资源降低运营商成本，多制式共存的多阵列多频天线的发展成为必然趋势。基站天线从早期的全向天线到定向天线，从单极化到双极化天线，从窄带到宽带天线，从天线单元到阵列，国内外研究人员做了大量的研究工作，解决了带宽、方向图等问题。但是，覆盖 1710-2690&698-960 MHz 的多阵列天线到目前为止依然是学术界和工业界的挑战和难题。

发明内容

针对上述问题，多阵列天线的设计方式有多种，我们主要研究最难的共轴方式，这种方式也是运营商最为青睐的，因为其结构紧凑、尺寸小、成本低。但是这种设计方案面临着几个难点和挑战。首先就是宽带天线带来的单元尺寸大，天线单元尺寸一旦增大又带来两个问题。一个就是共轴多阵列的排布，尺寸太大会造成高频阵子投影重叠或者说高频阵子没有设计空间。第二个问题就是即便高频阵子有设计空间，由于空间有限，高低频阵子靠的太近会带来互耦的影响，导致远场方向图畸变。

本发明的目的在于提供一种在物理空间受限、相邻天线单元存在强烈的互耦的情况下，将反射板地面先分割成各自独立单元再通过金属过孔连接到主反射地板上改善阵列天线单元之间的耦合性能，提高天线单元之间的隔离度和增益的方法。

本发明的技术方案是：

采用离散地板提高基站天线隔离度并实现小型化的方法，所述基站天线包括一个主反射地板和若干阵列分布的天线单元，天线单元包括高低频组合阵子，所述方法包括：

在基站天线基础上增加一层离散的地板，每个离散地板分别对应接通各天线单元每个阵子或者高低频组合阵子，使各天线单元分割成各自独立单元，每个离散的地板再分别连接到主反射地板上，改善天线单元之间的耦合性能，提高天线单元之间的隔离度和增益。

优选的，所述离散地板的层数可以是一层或者多层，使得含有所述离散地板的天线单元间耦合降低，隔离度提高，整体天线尺寸减小。

优选的，两个以及两个以上阵子共用一个离散地板，使得含有所述离散地板的天线单元间耦合降低，隔离度提高，整体天线尺寸减小。

优选的，所述离散地板与主反射板分别为PCB介质板两层覆层，在PCB介质板表层将地分割成独立的方形或者圆形小块，形成离散地板，各离散地板分别通过金属过孔连接到主反射板上。

优选的，所述离散地板采用单独的离散金属板，各离散金属板分别通过金属柱连接到主金属反射板上。

本发明的优点是：

本发明在物理空间受限、相邻天线单元存在强烈的互耦的情况下，将反射板地面先分割成各自独立单元再通过金属过孔连接到主反射地板上改善阵列天线单元之间的耦合性能，提高天线单元之间的隔离度和增益。加载分割地阵列反射板的极化天线阵的各单元间隔离度提高10dB或15dB以上；加载地面阵列反射板的极化天线阵的尺寸缩小0.2个波长距离，能够很好的应用在MIMO通信系统中。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1为阵列天线单元组成的基站天线系统示意。

图2为本发明中加载分割地的阵列天线单元组成的基站天线系统示意。

图3为本发明中基站天线系统切面示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。详述如下：

如图1所示，低频阵子1是最原始的形态，有两对正交的+45°极化和-45°极化阵子组成。这种结构可以直观看到最大的问题就是占用空间太大，高频阵子2空间有限，造成高低频阵子距离太近。由于低频阵子尺寸本身增大，这样实现起来就非常困难。这种低频阵子所围成的四边形或者环形等结构，外围的导体就是阵子臂决定了天线的电流路径和等效电流长度。从数学的角度讲，正方形的外围结构应该的是最节省空间的，也就是说同等频率下，正方形的结构能够实现最小的口径，从而有效充分利用了空间，改善高低频阵子间的互耦。

通过研究，阵子之间的干扰来源于空间辐射以及地板上电流的相互传导。本发明将每个阵子的地先割裂成单独的小单元4，每个小单元4成再通过金属过孔5或者金属针连接到主反射板3的地上，有效的割裂了天线阵子单元地电流之间的相互干扰。电流路径变长，提升了阵子之间的隔离度。

这里分割地小单元与主反射板的具体实现方式可以有2种方式，一种采用PCB介质板，在PCB表层将地分割成独立的小块，可以是方形或者圆形，分割方式也可以将两个阵子放在一个独立地上。单个独立地通过金属过孔连接到主反射板上，第二种方式采用金属板，即独立地采用单独的金属板，再通过金属柱连接到主金属反射板上。

这里分割地的引入会引起方向图以及增益一定 变化可以通过调节每个地面单元尺寸以及阵子走线来改善，使得

加载分割地阵列反射板的极化天线阵的各单元间隔离度提高10dB或15dB以上；

加载地面阵列反射板的极化天线阵的尺寸缩小0.2个波长距离。

本发明公开的改善耦合性能的方法能够很好的应用在MIMO通信系统中。

以上所述实例仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.采用离散地板提高基站天线隔离度并实现小型化的方法，所述基站天线包括一个主反射地板和若干阵列分布的天线单元，天线单元包括高低频组合阵子，其特征在于，所述方法包括：

在基站天线基础上增加一层离散的地板，每个离散地板分别对应接通各天线单元每个阵子或者高低频组合阵子，使各天线单元分割成各自独立单元，每个离散的地板再分别连接到主反射地板上，改善天线单元之间的耦合性能，提高天线单元之间的隔离度和增益；

所述离散地板与主反射板分别为PCB介质板两层覆层，在PCB介质板表层将地分割成独立的方形或者圆形小块，形成离散地板，各离散地板分别通过金属过孔连接到主反射板上。

2.如权利要求1所述的采用离散地板提高基站天线隔离度并实现小型化的方法，其特征在于：

所述离散地板的层数可以是一层或者多层，使得含有所述离散地板的天线单元间耦合降低，隔离度提高，整体天线尺寸减小。

3.如权利要求1所述的采用离散地板提高基站天线隔离度并实现小型化的方法，其特征在于：

两个以及两个以上阵子共用一个离散地板，使得含有所述离散地板的天线单元间耦合降低，隔离度提高，整体天线尺寸减小。

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