多系統共體天線的制作方法

專利名稱：多系統共體天線的制作方法
技術領域：
本發明涉及無線移動通信天線領域，尤其涉及一種兼容傳統基站天線和 智能天線的多系統共體天線。
背景技術：
在無線移動通信高度發展的今天，作為通信系統的收發裝置，傳統的基 站天線獲得了長足的發展，得到不斷完善和提高。
當前傳統基站天線一^&有單^l化和雙;fe化兩種4l化方式，其形式包括單
純的垂直極化線陣、單純的±45°雙極化線陣、雙頻共用形式、多頻共用形 式、窄波束天線形式和多入多出天線形式等。
傳統基站天線系統一般包括至少一個天線列元和一個饋電網絡，如圖1 所示的單列天線系統，只有一個天線列元111和一個饋電網絡120,天線列 元111由多個輻射單元101線性排列組成，輻射單元101可為單極化振子或 雙極化振子。饋電網絡120接受基站系統的信號輸入，經變換后輸出至上述 列陣lll，實現對其各個輻射單元101的并聯饋電，以實現預定的輻射方向 圖。
傳統基站天線的這種結構所具有的突出特征在于其橫向尺寸一般在 150mm~ 350mm范圍內，凈皮廣泛應用于無線移動通信系統，例如CDMA800MHz、 GSM900MHz、 GSM1800MHz、 PCS1900MHz、 UMTS等，其尺寸的實用性和安全性 已得到運營商和公眾的廣泛認可。
然而，隨著3G時代的到來，代表3G主流標準之一的TD-SCDMA正在 朝著網絡技術應用的規模化高速前進。作為其中重要組成部分的智能天線由 于可以利用波束賦形技術，以自適應信號處理算法為基礎，優化天線方向圖， 達到抑制干擾信號、提高抗衰落的能力，同時還能夠實現移動臺的定位等強 大優勢，已成為第三代移動通信的關鍵技術之一。
當前智能天線系統一^L包括至少兩個天線列元和一個^^交準網絡，如圖2
4所示典型8列智能天線系統，其包括8個天線列元11 ~ 18,每個天線列元包 括8個輻射單元1,輻射單元1為單極化振子或雙極化振子， 一個校準網絡 20。校準網絡20接受TD-SCDMA基站系統的信號輸入，經變換后并聯饋電 至上述各個天線列元11至18，以實現目標輻射方向圖。
圖2中的TD-SCDMA智能天線的 一個主要特征在于，在各天線列元的 水平方向上，相鄰兩個天線列元的間距均約為自由空間工作波長的二分之一，
一般取75mm,例如典型的8列智能天線橫向寬度就超過600mm。如此帶來 三個問題其一，其天線橫截面積過大，風載荷大，在強風暴下安全性能降 低，且增加了安裝固定時的施工難度；其二，目前的已有抱桿支架強度不夠， 導致實用性差，重新規劃抱桿則成本上升，運營商不認可；其三，由于天線 面積過大，觀瞻性不好，與城市景觀不和諧，公眾誤認為輻射大而抵觸安裝， 致使天線選址難度增大。
隨著即將展開的TD-SCDMA網絡的規模建設，為了優化資源配置，市 場迫切需要一種新型的天線系統，能夠綜合智能天線和傳統基站天線的應用 功能，實現兩種天線系統的集成化，減小網絡規劃難度并降低成本；同時需 要縮小TD-SCDMA智能天線的尺寸達到傳統基站天線相當的程度，以提高 其安全性能，并易于運營商和公眾接受，但筒單的縮小尺寸將使得智能天線 的電氣指標，例如隔離度等，變得不可接受，無法滿足TD-SCDMA系統的 需求。

發明內容
本發明的目的就是提供一種多系統共體天線，在保持較低成本的前提下 將傳統基站天線與智能天線共體組裝且有效集成，并呈現天線整體的小型化， 消除由于天線體積較大所帶來的安全隱患。
本發明的目的是通過如下技術方案實現的
本發明的多系統共體天線，包括
主天線陣列，包括至少兩個用于共同發射和接收第一頻段的通信信號的 天線列元，天線列元由至少兩個輻射單元組成；
至少一個次天線陣列，包括至少一個用于發射和接收不同于所述第一頻
5段的獨立頻段的天線列元，天線列元由至少兩個輻射單元組成；
共用反射板，供所述主天線陣列和次天線陣列設置其上，并作為主天線
陣列和次天線陣列的共同反射器；
所述主天線陣列的每一天線列元中，其各輻射單元之間呈不等相分布饋電。
所述主天線陣列的相鄰兩個天線列元之間的間距為自由空間工作波長 的1/3至1/4。
所述主天線陣列的每一天線列元的各輻射單元之間的不等相分布饋電 由第一相位分布部分和第二相位分布部分求和共同組成，第一相位分布部分
成，第二相位分布部分由優化微擾所形成。
所述第一相位分布部分中，同一天線列元的相鄰兩個輻射單元的相位差 為15° ~75°之間。
較佳的，所述第一相位分布部分中，同一天線列元的相鄰兩個相位差為 33° 。
所述共用反射板可呈矩形，主天線陣列與次天線陣列并排裝設在共用反 射板上。
所述共用反射板也可呈V字形，具有兩個臂板，主天線陣列與次天線陣 列分別裝設在共用反射板的兩個臂板上。所述共用反射板的兩個臂板之間呈 銳角。
所述共用反射板還可呈扇形，主天線陣列與次天線陣列并排裝設在共用 反射板上。
所述第一頻段為TD-SCDMA所使用的頻段。
與傳統技術相比較，本發明實現了傳統基站天線和TD-SCDMA智能天 線的有效集成，提高多種通信系統的兼容性，進而減小網絡規劃難度并降低 運營商的建設成本；同時在保證性能指標的前提下實現共體天線的緊湊化， 與相同列數的常規TD-SCDMA智能天線相比，將其尺寸減少40%左右，使 得智能天線尺寸與傳統基站天線的最大尺寸可相比擬，從而確保共體天線的
6安全性和實用性。


圖1為傳統基站天線系統的原理示意圖2為傳統智能天線系統的原理示意圖； 圖3為本發明第一實施例的原理示意圖； 圖4為本發明第二實施例的原理示意圖； 圖5為本發明第三實施例的原理示意圖； 圖6為本發明第四實施例的原理示意圖； 圖7為本發明第五實施例的原理示意圖； 圖8為本發明第六實施例的原理示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖和實施例對本發明作進 一 步的說明
請參閱圖3第一實施例，本發明多系統共體天線能同時工作于 TD-SCDMA系統和其它傳統±奪窩移動系統，由主天線陣列10、次天線陣列 100和共用反射^反組成。
主天線陣列IO為工作于TD-SCDMA系統的智能天線，為便于描述，指 定TD-SCDMA系統所使用的頻段為第一頻段。主天線陣列10包含8個天線 列元11 ~ 18，每個天線列元有8個輻射單元1,天線列元10的各天線列元 11 18，各輻射單元1均進行獨立并聯j赍電，組成一個在電氣上獨立的天線， 用于發射或者接收第 一頻段的信號。
次天線陣列100為工作于其它系統的傳統基站天線，例如CDMA800MHz 系統、GSM卯OMHz系統，包含一個天線列元111,有4個進行并聯饋電的 輻射單元IOI，用于發射或接收對應系統的信號。
共用反射板2，作為主天線陣列10的輻射單元1和次天線陣列100的輻 射單元101的反射器，供所述輻射單元1和101裝設其上，所述輻射單元1 和101與共用反射板2采用導電連接或者電容耦合連接。
主天線陣列IO和次天線陣列00在圖3所示的垂直方向豎直相距一定距離。當然，主天線陣列IO和次天線陣列100之間還可以在水平方向上并排 相距一定距離。無論是在垂直方向上豎直排布的方式還是在水平方向上的并 排方式，此時的共用反射板2均可被設計成矩形，這樣便能最大限度的利用
共用反射板2的空間。
共用反射板2也可被設計成V字形，此時具有兩臂板(未圖示)，兩臂 板之間形成V字形的夾角，主天線陣列IO和次天線陣列100分別;波裝設在 兩臂板上。
此外，共用反射板2還可^^皮設計成扇形，主天線陣列10和次天線100 呈夾角狀裝設在共用反射板2上，與V字形的情況類似。
共用反射板2的V字形狀和扇形狀主要體現了共體天線整體的美觀，以 及便于將其裝設在特殊形狀的輔助基座(未圖示)上。
圖3、圖4、圖5分別揭示了本發明不同的實施例，在這些實施例中， 所述輻射單元1和101的才及化方式可以自由組合，既可為垂直極化或水平^L 化的單才及化振子，也可為極化方向分別為+45°和-45°的雙一及化纟展子，其結構 形式可為金屬振子、微帶結構或貼片結構。不過各系統的饋電形式需根據輻
射單元極化方式的不同而相應改變。
在圖3至圖8所揭示的本發明各實施例中，以圖3所示的多系統共體天 線為代表，主天線陣列10的相鄰兩個天線列元11 18在水平方向的并排間 距可在平衡尺寸和性能的基礎上設為1/3至1/4工作波長，此舉在傳統智能 天線的基礎上將其橫截面積減少了 40%左右，如此使得TD-SCDMA智能天 線尺寸與傳統基站天線尺寸可相比擬，以獲得市場的高度認可，為智能天線 的規模應用掃清障礙。
但是，主天線陣列10的天線列元11 18在水平方向的間距在減小的同 時會引起互藕的增加，為了減小由于互藕增強而帶來的性能惡化，所述主天 線陣列10的每個天線列元11~18的輻射單元1之間采用不等相的分布饋電。 所述的不等相分布饋電由兩部分的求和共同組成，第一相位分布部分為從同 一列天線列元中第一個輻射單元到最后一個輻射單元的相位依次滯后或超 前，形成線性的相位分布，且相鄰兩個輻射單元的相位差在15° ~75°范圍 內，例如取33° ，所述的第一部分相位分布為不等相分布的主要特^E,實現列陣間的高隔離度；第二相位分布部分為一優化微擾的分布，為不等相分布
的次要特征，主要用于配合相應幅度分布實現天線的波束賦形；為實現去藕
提高天線列元間的隔離度也可以將其天線列元采用交錯分布方式擺放，或采 用交錯分布和平行分布兩種方式的混合形式。
圖4所示的主天線陣列10采用平行分布方式擺放，而圖5所示主天線 陣列IO則采用交錯分布方式擺放。
對于傳統的基站天線陣列，可以根據實際的應用需要靈活組陣。
例如圖3、圖4所示的至少包含有一個輻射單元的的線陣形式。 圖6、圖7所示的實施例主要改進了次天線陣列，以使其適用于雙頻共 用天線。
圖6包含兩個次天線陣列111和112,分別包含一個天線列元111, 112, 一個是由輻射單元101組成的天線列元111， 一個是由輻射單元102組成的 天線列元112，次天線陣列111和112在平4于于陣面的方向上相互有一定的
空間位移。
圖7所述包含兩個次天線陣列111和113, —個是由輻射單元101組成 的次天線陣列111, 一個是由輻射單元103組成的次天線陣列113，輻射單元 103在空間上內含輻射單元101,如此陣列分布可以減小次天線陣列111和 113之間占用的空間，從而降低天線成本。據此還可以推廣至三頻共用，甚
至三頻以上的多頻共用。
所述傳統基站天線的次天線陣列還可以為窄波束天線陣列或者多入多 出天線陣列等。如圖8所示， 一個次天線陣列100由兩個天線列元111和114 組成，每個天線列元111和114包含至少一個輻射單元101。天線列元111 和114可以獨立工作，則構成多入多出天線陣列；如將列陣lll、 114通過功 分網絡組合，則可以根據應用需要構成窄波束天線陣列。
由此可見，本發明提供了將傳統基站天線和TD-SCDMA天線共體組裝 的方案，并提供了多種改進適配方案，以上實施例并非限制本發明所描述的 技術方案，因此，盡管本說明書參照上述的各個實施例對本發明已進行了詳 細的it明，本領域的普通4支術人員應當理解， 一切不脫離本發明的精神和范 圍的技術方案及其改進，其均應涵蓋在本發明的權利要求范圍當中。
權利要求
1、一種多系統共體天線，其特征在于包括主天線陣列，包括至少兩個用于共同發射和接收第一頻段的通信信號的天線列元，天線列元由至少兩個輻射單元組成；至少一個次天線陣列，包括至少一個用于發射和接收不同于所述第一頻段的獨立頻段的天線列元，天線列元由至少兩個輻射單元組成；共用反射板，供所述主天線陣列和次天線陣列設置其上，并作為主天線陣列和次天線陣列的共同反射器；所述主天線陣列的每一天線列元中，其各輻射單元之間呈不等相分布饋電。
2、 根據權利要求1所述的多系統共體天線，其特征在于所述主天線 陣列的相鄰兩個天線列元之間的間距為自由空間工作波長的1/3至1/4。
3、 根據權利要求2所述的多系統共體天線，其特征在于所述主天線 陣列的每一天線列元的各輻射單元之間的不等相分布饋電由第一相位分布部 分和第二相位分布部分求和共同組成，第一相位分布部分由眾輻射單元的相 位依眾輻射單元的線性排列方向依次線性滯后或超前所形成，第二相位分布 部分由優化微擾所形成。
4、 根據權利要求3所述的多系統共體天線，其特征在于所述第一相 位分布部分中，同一天線列元的相鄰兩個輻射單元的相位差為15° 75°之 間。
5、 根據權利要求3所述的多系統共體天線，其特征在于所述第一相 位分布部分中，同一天線列元的相鄰兩個相位差為33° 。
6、 根據權利要求1至5中任意一項所述的多系統共體天線，其特征在 于所述共用反射板呈矩形，主天線陣列與次天線陣列并排裝設在共用反射 板上。
7、 根據權利要求1至5中任意一項所述的多系統共體天線，其特征在于所述共用反射板呈V字形，具有兩個臂板，主天線陣列與次天線陣列分別裝設在共用反射板的兩個臂板上。
8、 根據權利要求7所述的多系統共體天線，其特征在于所述共用反 射板的兩個臂板之間呈銳角。
9、 根據權利要求1至5中任意一項所述的多系統共體天線，其特征在 于所述共用反射板呈扇形，主天線陣列與次天線陣列并排裝設在共用反射 板上。
10、 根據權利要求1至5中任意一項所述的多系統共體天線，其特征在 于所述第一頻段為TD-SCDMA所使用的頻段。
全文摘要
本發明公開一種多系統共體天線，包括主天線陣列，包括至少兩個用于共同發射和接收第一頻段的通信信號的天線列元，天線列元由至少兩個輻射單元組成；至少一個次天線陣列，包括至少一個用于發射和接收不同于所述第一頻段的獨立頻段的天線列元，天線列元由至少兩個輻射單元組成；共用反射板，供所述主天線陣列和次天線陣列設置其上，并作為主天線陣列和次天線陣列的共同反射器；所述主天線陣列的每一天線列元中，其各輻射單元之間呈不等相分布饋電。本發明實現了傳統基站天線和TD-SCDMA智能天線的有效集成，同時在保證性能指標的前提下實現天線的緊湊化，從而確保共體天線的安全性和實用性。
文檔編號H01Q21/00GK101465473SQ20071003273
公開日2009年6月24日 申請日期2007年12月20日 優先權日2007年12月20日
發明者劉木林, 卜斌龍 申請人:京信通信系統(中國)有限公司