CN201408844Y

CN201408844Y - 一种共模天线装置

Info

Publication number: CN201408844Y
Application number: CN200920130991XU
Authority: CN
Inventors: 沈楠; 肖昌民; 陈小林; 钟坤静
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2009-04-22
Filing date: 2009-04-22
Publication date: 2010-02-17
Anticipated expiration: 2019-04-22

Abstract

本实用新型涉及一种共模天线装置，所述装置包括时分同步的码分多址技术TD－SCDMA双极化8单元智能天线阵、第一双频合路器、第二双频合路器、第一三频合路器、第二三频合路器、第三三频合路器以及第四三频合路器。本实用新型以TD－SCDMA双极化8单元智能天线阵作为架构基础，横向宽度小，降低了天线的风阻，且减少了成本。

Description

一种共模天线装置

技术领域

本实用新型涉及无线通讯领域中的天线，尤其涉及一种共模天线装置。

背景技术

移动通讯自问世以来经过几十年的发展，已经成为全球覆盖区域最广、用户数量最多、互连互通性最好和漫游最为方便的通讯网络。天线作为连接有线网络与无线环境的桥梁和纽带，其质量和性能的好坏会直接影响信号覆盖范围，通信质量和终端用户的感知度等，因此天线在移动通信系统中占有着举足轻重的地位。

无线移动通讯经过多年的迅猛发展，出现了多种通信制式，例如：2G(second generation，第二代移动通讯技术)的GSM(Global Systemfor Mobile Communications，全球移动通讯系统)、CDMA(Code-Division Multiple Access，码分多址)，3G(3rdGeneration，第三代移动通信技术)的WCDMA、TD-SCDMA(Wideband CDMA，宽带码分多址)以及将来4G(第四代移动通信技术)的LTE(3GPP长期演进)等。不同运营商可能选择不同制式的通信系统，而且同一个运营商也可能有多个不同制式的通信系统。这样一来，为单独通信系统建造独立的通信铁塔既极大地浪费建设成本和建筑原材料，而且在征地、租赁等方面存在与政府和物业沟通困难的情况。所以，不同通信制式的多种系统共站共存的解决方案就应声而出，例如GSM900，DCS1800(DCS1800 Digital Cellular System at 1800MHz，1800MHz数字蜂窝系统)以及UMTS2100(通用移动通信系统，2100MHz)等多系统共站共存，以及将来还会出现2G、3G和4G在同一站点共存的情况。

随着多通信系统共站共存，加之这些系统的天线安装空间有限，天线的抱杆数量有限制等，因此不可能为单独的系统配置单独的天线。所以，通信市场上涌现出很多种类的多频段多端口天线系统，例如，满足GSM900、DCS1800和UMTS2100的三频段天线在多系统共站时应用极为广泛。

此类多频段天线的设计方法是针对每一个频段选择对应的辐射单元(辐射振子)，再通过隔离技术以保证不同系统之间需要的天线隔离度，最后将不同频段的辐射单元封装在一个天线罩里。对于像GSM900、DCS1800和UMTS2100等使用单天线的通信系统来说，此多频天线方案是可行的。但如果通信系统使用的是多天线系统，例如TD-SCDMA(Time Division-Synchronous Code Division MultipleAccess，时分同步的码分多址技术)有波束形成功能的智能天线阵，LTE的MIMO(Multi-input Multi-output，多输入多输出)多天线系统，按照上面方案实现必然使得天线过重、横向宽度过大，无论在天线的架设施工，天线抱杆承重，还是在站点的选择、租赁等方面都会带来一系列的棘手的问题。因此，此情况下常规多频天线方案完全失效。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种共模天线装置，本实用新型横向宽度小，降低了天线的风阻，且减少了成本。

本实用新型公开一种共模天线装置，包括TD-SCDMA双极化8单元智能天线阵、第一双频合路器(Diplex)、第二双频合路器、第一三频合路器(Triplex)、第二三频合路器、第三三频合路器以及第四三频合路器，所述8单元智能天线阵的第一双极化同中心天线组的-45°极化天线与第一双频合路器的输入端相连；第二双极化同中心天线组的-45°极化天线与第一三频合路器的输入端相连，第二双极化同中心天线组的+45°极化天线与第二三频合路器的输入端相连；第三双极化同中心天线组的-45°极化天线与第三三频合路器的输入端相连，第三双极化同中心天线组的+45°极化天线与第四三频合路器的输入端相连；第四双极化同中心天线组的+45°极化天线与第二双频合路器的输入端相连。

所述天线装置还包括第一功分器(Divider)和第二功分器，所述第一功分器的两个输入端分别与所述第一三频合路器及第三三频合路器的1710～1880MHz频段输出端相连；所述第二功分器的两个输入端分别与所述第二三频合路器及第四三频合路器的1710～1880MHz频段输出端相连。

所述8单元智能天线阵的相邻双极化同中心天线组的中心间距为TD-SCDMA频段中心频点的半波长λ/2。

所述8单元智能天线阵的每个单天线的工作带宽包括1710～1880MHz、2010～2025MHz以及2300～2400MHz频段。

需要说明的是，上述“第一”、“第二”、“第三”、“第四”的描述仅是为了叙述需要，并不表示主次或者位置之分。

本实用新型为DCS、TD-SCDMA、LTE共模天线装置，以TD-SCDMA双极化8单元智能天线阵作为架构基础，故大小和TD-SCDMA天线一致，而横向宽度只有300mm左右，降低了天线的风阻，方便了架设时的高空作业，解决了因为天线横向面积过大，站址难选、难租的困难；本实用新型引入了射频器件Diplex、Triplex以及Divider，达到了天线辐射单元的复用，较之常规多频天线极大地节省了天线的设计成本；这些器件的引入也同时减少了天馈线的数量，降低了天馈系统的整体风阻；对于LTE多天线系统，相邻两天线既有极化隔离，又有空间隔离，满足多天线之间有足够的不相关性，保证了分集效果；且天线复用技术的引入，使一面天线同时为三种不同的通信系统服务，节约了多系统共站时天线的数量，保证了天面上干净利落的特点。

附图说明

图1是本实用新型实施例一的结构示意图；

图2是图1中形成的2元阵列在1800MHz频点的水平面波瓣图；

图3是本实用新型实施二的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和优选实施例，对本实用新型做进一步详细说明。

本实用新型必然既具有常规基站天线性能以满足DCS系统，又要有波束形成性能来满足TD-SCDMA系统，还要有相互间尽量不相关的多天线系统以满足LTE的MIMO功能。

如图1所示，是DCS1800系统水平半功率角为65°时的结构示意图，包括：TD-SCDMA双极化8通道智能天线阵、双频合路器D1、D2、三频合路器T1、T2、T3、T4、功分器V1、V2；

TD-SCDMA双极化8通道智能天线阵包括4列+45°极化的天线(图1编号为1～4的天线)和4列-45°极化的天线(图1编号为5～8的天线)，不同极化天线是同中心放置，形成4个双极化同中心天线组，编号分别为A、B、C、D，每个单天线的辐射单元的工作带宽均包括1710～1880MHz、2010～2025MHz以及2300～2400MHz频段，用以保证本实用新型能够覆盖DCS(1710～1880MHz)、TD-SCDMA(2010～2025MHz)和LTE(2300～2400MHz)频段，即可以选择宽频带或者多频段天线振子；且相邻双极化同中心天线组的中心间距为TD-SCDMA频段中心频点的半波长，用以保证天线在TD-SCDMA频段(2010～2025MHz)具有波束形成性能；同时也保证了LTE多天线系统中每路天线尽量的不相关性，即相邻两根之间既有空间隔离又有极化隔离，所以天线5、2、7、4(或者天线1、6、3、8)作为LTE的四流多收发系统的天线具有LTE系统要求的不相关性程度，且有很大余量；

双频合路器的两个频段分别为：1710～1880MHz、2300～2400MHz；D1与天线5相连，D2与天线4相连；

三频合路器的三个频段分别为：1710～1880MHz、2010～2025MHz和2300～2400MHz；T1与天线6相连，T2与天线7相连，T3与天线2相连，T4与天线3相连；合路器用于将不同频段系统的信号进行合路，以保证不同系统可使用同一天线，即天线复用，以及保证各个系统之间有满足要求的隔离度；

V1的输入端分别与T1、T2的1710～1880MHz频段输出端相连，V2的输入端分别与T3、T4的1710～1880MHz频段输出端相连；

由于TD-SCDMA双极化8通道智能天线阵中单天线的水平半功率角度为100°～110°，但是DCS1800系统常规天线的水平半功率角度为65°+/-5°，要达到此指标就需要使用天线阵中相邻两根同极化的天线组成一个2元阵列，通过阵列的阵因子来压缩单根天线的水平波瓣角度，如图1所示，本实施例选择天线6、7和V1、以及天线2、3和V2组成2元天线阵。

如图2所示，是图1所示实施例中的2元阵列在1800MHz频点形成的水平面波瓣图。从图中可以看出此2元阵在DCS频段形成水平面波瓣图的半功率角为62.3°，满足65°+/-5°的要求。还可以看出此时天线的前后比接近33dB，远远超过基站天线前后比的行业标准25dB。

DCS1800系统在某些场景(比如覆盖郊区、农村以及山区等广覆盖区域)需要天线的水平半功率角为90°～110°范围内，由于TD-SCDMA双极化8通道智能天线阵中单根天线的水平半功率角满足此要求，所以此时不需要再组成2元阵列，直接使用其中任意单根天线即可满足要求，即此时不需要功分器，直接将DCS1800系统接入Triplex对应的端口即可，如图3所示，就是DCS1800系统水平半功率角为100°时的结构示意图，包括：TD-SCDMA双极化8通道智能天线阵、D1、D2、T1、T2、T3、T4；各部分间的连接参考对图1的描述。

本实用新型还可有其他多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims

1、一种共模天线装置，其特征在于，包括时分同步的码分多址技术TD-SCDMA双极化8单元智能天线阵、第一双频合路器、第二双频合路器、第一三频合路器、第二三频合路器、第三三频合路器以及第四三频合路器，所述8单元智能天线阵的第一双极化同中心天线组的-45°极化天线与第一双频合路器的输入端相连；第二双极化同中心天线组的-45°极化天线与第一三频合路器的输入端相连，第二双极化同中心天线组的+45°极化天线与第二三频合路器的输入端相连；第三双极化同中心天线组的-45°极化天线与第三三频合路器的输入端相连，第三双极化同中心天线组的+45°极化天线与第四三频合路器的输入端相连；第四双极化同中心天线组的+45°极化天线与第二双频合路器的输入端相连。

2、如权利要求1所述的共模天线装置，其特征在于，所述天线装置还包括第一功分器和第二功分器，所述第一功分器的两个输入端分别与所述第一三频合路器及第三三频合路器的1710～1880MHz频段输出端相连；所述第二功分器的两个输入端分别与所述第二三频合路器及第四三频合路器的1710～1880MHz频段输出端相连。

3、如权利要求1或2所述的共模天线装置，其特征在于，所述8单元智能天线阵的相邻双极化同中心天线组的中心间距为TD-SCDMA频段中心频点的半波长。

4、如权利要求1或2所述的共模天线装置，其特征在于，所述8单元智能天线阵的每个单天线的工作带宽包括1710～1880MHz、2010～2025MHz以及2300～2400MHz频段。