一種雙頻雙極化窄波束陣列天線的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種雙頻雙極化窄波束陣列天線，包括金屬反射板，以及安裝在金屬反射板上工作于較高頻段的高頻輻射單元和工作于較低頻段的低頻輻射單元。兩列低頻陣列分布在三列高頻陣列的兩側，兩列低頻陣列對應的低頻輻射單元采用兩路功分器連接，所有低頻陣列構成一個低頻系統；三列高頻陣列對應的高頻輻射單元采用三路功分器連接，所有高頻陣列構成一個高頻系統。采用高低頻不共地的方式與相應的去耦裝置，保證高低頻電路與輻射性能的獨立性。采用本發明結構的雙頻雙極化窄波束天線，可以保證在寬帶范圍內的輻射特性的穩定性，兼容移動通信中的2G，3G和4G LTE所有制式。
【專利說明】
一種雙頻雙極化窄波束陣列天線
技術領域
[0001]本發明涉及通信領域，更具體地說，是涉及一種雙頻雙極化窄波束陣列天線。
【背景技術】
[0002]通信技術作為信息傳遞的重要手段，在現代社會信息化進程深化的推動下不斷地發展。基站天線是輻射和接收電磁波的系統部件，在整個移動通信系統中發揮著“上傳下達”的重要作用，天線性能的優劣直接影響著移動通信質量的好壞。一副高性能的天線不僅能夠放寬通信系統的要求而且可以改善整個系統的性能。為了兼容多種通信制式，減少系統的復雜性與建網成本，基站天線的寬帶化、小型化與多頻共用已經成為當前的熱點之一。
[0003]在移動通信系統建網的過程中，天線的選擇是很重要的工作，應根據網絡的覆蓋需求、話務量、運用場景、地形等實際情況來選擇天線。譬如，由于站點密集，話務量大，市區適宜采用水平波束寬度為65°的天線;農村或郊區由于話務量低，覆蓋范圍大，適宜采用高增益，水平波束寬度為90°、120°的定向天線。
[0004]傳統的窄波束天線只能解決單頻段覆蓋，即只工作于698-960MHZ或1710-2690MHz ο由此可見，現有技術還存在一些不足。
【發明內容】
[0005]有鑒于此，為了解決上述技術問題，本發明提出了一種雙頻雙極化窄波束陣列天線，突破現有技術中的瓶頸，提供一種可兼顧698-960MHZ與1710-2690MHZ的雙頻雙極化窄波束陣列天線，采用相應的高低頻去耦裝置與組陣形式，可獲得較優的電氣性能與輻射性會K。
[0006]本發明通過以下技術手段解決上述問題:
[0007]—種雙頻雙極化窄波束陣列天線，包括金屬反射板、工作于較高頻段的高頻輻射單元、工作于較低頻段的低頻輻射單元、塑料底座、三路功分器以及兩路功分器，所述低頻輻射單元、塑料底座、三路功分器以及兩路功分器都安裝在所述金屬反射板上，所述高頻輻射單元安裝在塑料底座上；
[0008]所述高頻輻射單元包括相互正交的兩個振子，多個高頻輻射單元沿著第一參考線與第二參考線排列，形成兩列高頻陣列，所述第一參考線和第二參考線平行且不重合；
[0009]所述低頻輻射單元也包括相互正交的兩個振子，多個低頻輻射單元沿第三參考線與第四參考線排列，形成兩列低頻陣列，所述第三參考線和第四參考線平行于第一參考線和第二參考線且不與第一參考線和第二參考線重合，其中第三參考線位于高頻陣列的一側，第四參考線位于高頻陣列的另一側。
[0010]優選地，多個高頻輻射單元沿著第五參考線排列，形成一列高頻陣列，所述第五參考線與第一參考線平行且不重合，所述第五參考線位于第一參考線、第二參考線中間。
[0011 ]優選地，每列高頻陣列中高頻輻射單元數量相等，且都為等間距d排列，第一參考線與第二參考線對應的第一個高頻輻射單元的幾何中心在一條直線上，所述直線平行于水平方向，第五參考線第一個高頻輻射單元的幾何中心與所述直線在垂直方向上的間距為d/2，列之間對應的高頻輻射單元由三路功分器連接；
[0012]每列低頻陣列中低頻輻射單元數量相等，且都為等間距D排列，且有D>d，第三參考線與第四參考線對應的第一個低頻輻射單元的幾何中心也在所述直線上，列之間對應的低頻輻射單元由兩路功分器連接。
[0013]優選地，D= 2*d。
[0014]優選地，所有低頻輻射單元從屬于一個低頻系統，所有高頻輻射單元從屬于一個高頻系統。
[0015]優選地，所述三路功分器為一進三出的網絡，工作在1710-2690MHZ頻段，其輸出口有三個，包含第一輸出口、第二輸出口與第三輸出口 ；
[0016]所述兩路功分器為一進二出網絡，工作在698-960MHZ頻段，包含第四輸出口與第五輸出口。
[0017]優選地，所述金屬反射板兩邊設置相應的翻邊與扼流槽來控制低頻輻射波束的性會K。
[0018]優選地，高頻輻射單元兩個振子的延伸方向與低頻輻射單元兩個振子的延伸方向分別呈平行狀態，且兩種輻射單元振子延伸方向均與金屬反射板的翻邊呈45°夾角。
[0019]優選地，所述金屬反射板部分鏤空，金屬反射板通過金屬螺絲與低頻輻射單元直接連接。
[0020]優選地，所述雙頻雙極化窄波束陣列天線通過高低頻輻射單元不共地的方式減小它們之間的電磁耦合。
[0021]本發明的雙頻雙極化窄波束陣列天線，高頻陣列排布在2列低頻陣列之間，采用相應的高低頻去耦設置，最大限度地保證了高低頻各項電氣與輻射性能的獨立性與穩定性。而且，其結構緊湊排布方便，有效地實現了對698-960MHZ與1710-2690MHZ頻段的覆蓋，滿足了目前移動通信網絡所有頻段，不僅可以減少基站所用的天線數目，減少布站成本，也可以減少運營維護費用。
[0022]本發明提出窄波束雙頻陣列天線水平波束寬度為30°，既能保證主覆蓋方向較集中，同時避免對其他相鄰基站的影響。適合于一些狹長區域、風景區、或者海域沿航向覆蓋，可大大節省成本，并很好的解決超遠距離覆蓋問題，起到事半功倍的效果。
【附圖說明】
[0023]圖1為現有技術中的一種寬帶天線單元；
[0024]圖2為本發明實施例1中的金屬反射板局部結構示意圖；
[0025]圖3為本發明實施例1提供的一種雙頻雙極化窄波束陣列天線的局部結構示意圖；
[0026]圖4為本發明實施例1中的功分器饋電網絡的結構示意圖；
[0027]圖5為本發明實施例1提供的一種雙頻雙極化窄波束陣列天線的整體結構示意圖；
[0028]圖6為本發明實施例2提供的一種雙頻雙極化窄波束陣列天線整體結構的示意圖。
【具體實施方式】
[0029]為使本發明的上述目的、特征和優點能夠更加明顯易懂，下面將結合附圖和具體的實施例對本發明的技術方案進行詳細說明。需要指出的是，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例，基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0030]實施例1
[0031]如圖2至圖5所示，本發明實施例1提供的一種雙頻雙極化窄波束陣列天線，包括金屬反射板I，安裝在金屬反射板上工作于較高頻段的高頻輻射單元2和工作于較低頻段的低頻福射單元3。優選地，所述高頻福射單元2工作于1710-2690MHz頻段范圍，所述低頻福射單元3工作于698-960MHz頻段范圍。
[0032]所述金屬反射板I部分鏤空，安裝有塑料底座4，高頻輻射單元2安裝在塑料底座4上，避免了金屬反射板I與高頻輻射單元2的物理上直接連接。金屬反射板I通過金屬螺絲與低頻輻射單元3直接連接。通過高低頻輻射單元不共地的方式減小它們之間的電磁耦合。另夕卜，所述金屬反射板兩邊設置相應的翻邊與扼流槽5來控制低頻輻射波束的性能。
[0033]所述高頻輻射單元2包括相互正交的振子201與振子202;多個高頻輻射單元2沿第五參考線排列，形成一列高頻陣列。多個高頻輻射單元2沿著第一參考線與第二參考線排列，形成兩列高頻陣列。所述第一參考線和第二參考線平行于第五參考線，且不與第五參考線重合。其中第一參考線位于第五參考線的一側，第二參考線位于第五參考線另一側。
[0034]所述低頻輻射單元3包括相互正交的振子301與振子302，多個低頻輻射單元沿第三參考線與第四參考線排列，形成兩列低頻陣列。所述第三參考線和第四參考線平行于第五參考線，且不與第五參考線重合。其中第三參考線位于高頻陣列的一側，第四參考線位于尚頻陣列的另一側。
[0035]所述高頻輻射單元振子201的延伸方向與低頻輻射單元振子301的延伸方向呈平行狀態；高頻輻射單元振子202的延伸方向與低頻輻射單元振子302的延伸方向呈平行狀態，且與金屬反射板I的翻邊呈45°夾角。
[0036]三列高頻陣列單元數量相等，都為等間距d排列，第一參考線與第二參考線對應的第一個單元的幾何中心在一條直線上，且該直線平行于水平方向。第五參考線第一個單元的幾何中心與所述直線在垂直方向上的間距為d/2。三列之間對應的高頻輻射單元2由三路功分器6連接。需要特別說明的是，所述的水平方向和垂直方向僅僅是結合本實施例附圖所示的方向進行的區別性命名，并不能代表在實際的三維空間中都是水平垂直方向。
[0037]兩列低頻陣列單元數量相等，都為等間距D排列，且有D>d，優選地，D = 2*d，第三參考線與第四參考線對應的第一個單元的幾何中心也在所述直線上。兩列之間對應的低頻輻射單元3由兩路功分器7連接。
[0038]所有高頻福射單元2從屬于一個高頻系統，所有低頻福射單元3從屬于一個低頻系統。
[0039]所述高頻三路功分器6為一進三出的網絡，工作在1710-2690MHZ頻段。其輸出口有三個，包含第一輸出口 601、第二輸出口 602與第三輸出口 603。
[0040]所述低頻兩路功分器7為一進二出網絡，工作在698-960MHZ頻段，包含第四輸出口701與第五輸出口 702。
[0041 ] 實施例2
[0042]如圖6所示，本發明實施例在實施例1的基礎上進行了變化，高頻系統僅能提供1710-2170MHZ頻段的優質輻射性能。出于網絡的實際需求與成本因素考慮，此種雙頻雙極化窄波束陣列天線有較大的實用價值。
[0043]具體地，本發明實施例高頻系統僅有兩列高頻陣列，高頻陣列依然等間距排列，兩列之間對應的輻射單元由兩路功分器連接，該功分器工作的頻率范圍為1710-2170MHz。
[0044]具體地，兩列低頻陣列分別位于高頻陣列的兩側，低頻陣列亦為等間距排列，優選地，該間距為高頻陣列間距的2倍。兩列之間對應的輻射單元由兩路功分器7連接。另外有，4列高低頻陣列的第一個輻射單元幾何中心位于一條直線上，該直線平行于水平方向。
[0045]本發明實施例中的其他特征與實施例1相同，在此不再贅述。
[0046]需要指出的是，以上提供的兩個實施例中，高低頻陣列輻射單元的數目只是本發明技術方案在實際應用中的一種具體選擇。根據實際工程需求，增加或者減少高低頻輻射單元的數目，仍然可以實現所述不同增益的雙頻雙極化窄波束天線。同時，在以上的兩個實施例中，通過改變饋電網絡的具體實現方式，可將低頻或者高頻分割為2個或者多個系統，進而實現3頻、4頻、或者更多系統的窄波束陣列天線都是比較簡單而容易的事，本領域的技術人員有能力根據本發明結構上的靈活性拓展其應用的場合。
[0047]需要強調的是，以上兩個實施例中，高頻輻射單元等間距排列，低頻輻射單元亦是等間距排列，且低頻輻射單元間距優選地為高頻輻射單元間距的2倍。根據不同的覆蓋頻段要求，不用的增益需求，以及不同的輻射性能需求，采用不同的絕對間距與相對間距進行等間距排列，或者不采用等間距排列方式都是比較簡單而容易的。由于不脫離本發明的構思，也在本發明的保護范圍之內。
[0048]本發明的雙頻雙極化窄波束陣列天線，高頻陣列排布在2列低頻陣列之間，采用相應的高低頻去耦設置，最大限度地保證了高低頻各項電氣與輻射性能的獨立性與穩定性。而且，其結構緊湊排布方便，有效地實現了對698-960MHZ與1710-2690MHZ頻段的覆蓋，滿足了目前移動通信網絡所有頻段，不僅可以減少基站所用的天線數目，減少布站成本，也可以減少運營維護費用。
[0049]本發明提出窄波束雙頻陣列天線水平波束寬度為30°，既能保證主覆蓋方向較集中，同時避免對其他相鄰基站的影響。適合于一些狹長區域、風景區、或者海域沿航向覆蓋，可大大節省成本，并很好的解決超遠距離覆蓋問題，起到事半功倍的效果。
[0050]以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發明的保護范圍。因此，本發明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。
【主權項】
1.一種雙頻雙極化窄波束陣列天線，其特征在于，包括金屬反射板、工作于較高頻段的高頻輻射單元、工作于較低頻段的低頻輻射單元、塑料底座、三路功分器以及兩路功分器，所述低頻輻射單元、塑料底座、三路功分器以及兩路功分器都安裝在所述金屬反射板上，所述高頻福射單元安裝在塑料底座上； 所述高頻輻射單元包括相互正交的兩個振子，多個高頻輻射單元沿著第一參考線與第二參考線排列，形成兩列高頻陣列，所述第一參考線和第二參考線平行且不重合； 所述低頻輻射單元也包括相互正交的兩個振子，多個低頻輻射單元沿第三參考線與第四參考線排列，形成兩列低頻陣列，所述第三參考線和第四參考線平行于第一參考線和第二參考線且不與第一參考線和第二參考線重合，其中第三參考線位于高頻陣列的一側，第四參考線位于高頻陣列的另一側。2.根據權利要求1所述的雙頻雙極化窄波束陣列天線，其特征在于，多個高頻輻射單元沿著第五參考線排列，形成一列高頻陣列，所述第五參考線與第一參考線平行且不重合，所述第五參考線位于第一參考線、第二參考線中間。3.根據權利要求2所述的雙頻雙極化窄波束陣列天線，其特征在于，每列高頻陣列中高頻輻射單元數量相等，且都為等間距d排列，第一參考線與第二參考線對應的第一個高頻輻射單元的幾何中心在一條直線上，所述直線平行于水平方向，第五參考線第一個高頻輻射單元的幾何中心與所述直線在垂直方向上的間距為d/2，列之間對應的高頻輻射單元由三路功分器連接； 每列低頻陣列中低頻輻射單元數量相等，且都為等間距D排列，且有D>d，第三參考線與第四參考線對應的第一個低頻輻射單元的幾何中心也在所述直線上，列之間對應的低頻輻射單元由兩路功分器連接。4.根據權利要求3所述的雙頻雙極化窄波束陣列天線，其特征在于，D= 2*d。5.根據權利要求1所述的雙頻雙極化窄波束陣列天線，其特征在于，所有低頻輻射單元從屬于一個低頻系統，所有高頻輻射單元從屬于一個高頻系統。6.根據權利要求3所述的雙頻雙極化窄波束陣列天線，其特征在于，所述三路功分器為一進三出的網絡，工作在1710-2690MHZ頻段，其輸出口有三個，包含第一輸出口、第二輸出口與第三輸出口； 所述兩路功分器為一進二出網絡，工作在698-960MHZ頻段，包含第四輸出口與第五輸出口。7.根據權利要求1所述的雙頻雙極化窄波束陣列天線，其特征在于，所述金屬反射板兩邊設置相應的翻邊與扼流槽來控制低頻輻射波束的性能。8.根據權利要求7所述的雙頻雙極化窄波束陣列天線，其特征在于，高頻輻射單元兩個振子的延伸方向與低頻輻射單元兩個振子的延伸方向分別呈平行狀態，且兩種輻射單元振子延伸方向均與金屬反射板的翻邊呈45°夾角。9.根據權利要求1所述的雙頻雙極化窄波束陣列天線，其特征在于，所述金屬反射板部分鏤空，金屬反射板通過金屬螺絲與低頻輻射單元直接連接。10.根據權利要求1所述的雙頻雙極化窄波束陣列天線，其特征在于，所述雙頻雙極化窄波束陣列天線通過高低頻輻射單元不共地的方式減小它們之間的電磁耦合。
【文檔編號】H01Q5/30GK105846113SQ201610355842
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年5月25日
【發明人】邱柯芳, 章秀銀, 孫丹, 吳壁群, 張鵬, 蘇振華
【申請人】廣東博緯通信科技有限公司