一種寬頻陣列天線的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，具體涉及一種寬頻陣列天線。
【背景技術(shù)】
[0002]第四代移動(dòng)通信技術(shù)4G/LTE規(guī)模商用后，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展，智能手機(jī)和平板電腦越來越普及，移動(dòng)通信的數(shù)據(jù)流量呈現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)。移動(dòng)通信用戶密集的熱點(diǎn)區(qū)域，包括大型體育場(chǎng)館，演藝中心，會(huì)展中心，高鐵車站，候機(jī)樓以及市民廣場(chǎng)等，現(xiàn)有移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)已難以滿足高速實(shí)時(shí)的網(wǎng)絡(luò)流量需求，并且傳統(tǒng)的增加載波等技術(shù)方案也難以解決高數(shù)據(jù)流量區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)容量問題。
[0003]開放式場(chǎng)館人流密度大，話務(wù)量高，可供使用的頻率資源又相當(dāng)有限，因此需要采用大量的頻率復(fù)用來達(dá)到最佳容量。為了滿足網(wǎng)絡(luò)容量需求，大型場(chǎng)館等通信熱點(diǎn)區(qū)域規(guī)劃較多的小區(qū)進(jìn)行覆蓋。
[0004]傳統(tǒng)的解決方案使用覆蓋區(qū)域?yàn)閳A形的天線進(jìn)行多小區(qū)覆蓋，方向圖如圖1所示，3dB到20dB功率下降角度大于60度，下降緩慢。采用該天線的系統(tǒng)，相鄰小區(qū)重疊區(qū)域較大，干擾大，嚴(yán)重影響通信系統(tǒng)的傳輸速率，對(duì)于系統(tǒng)的通信容量提升有限。因而有必要針對(duì)以上問題，開發(fā)一種寬頻天線，在保證覆蓋區(qū)域的前提下，通過快速的波束收斂降低相鄰小區(qū)的干擾，提高場(chǎng)館等熱點(diǎn)區(qū)域的通信容量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，提供一種寬頻陣列天線，其水平方向圖為矩形賦形，以降低大型場(chǎng)館等熱點(diǎn)區(qū)域的鄰區(qū)重疊與干擾，實(shí)現(xiàn)相鄰小區(qū)頻率復(fù)用，提高網(wǎng)絡(luò)容量。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0007]—種寬頻陣列天線，包括金屬反射板，安裝在金屬反射板上的饋電網(wǎng)絡(luò)和輻射單元陣列；
[0008]所述輻射單元陣列包含至少一個(gè)水平方向的子陣列，每一個(gè)子陣列包含多個(gè)振子，沿水平方向排列；
[0009]所述的寬頻陣列天線的水平面方向圖為矩形，主波束方向3dB范圍內(nèi)幅度穩(wěn)定且擁有至少2個(gè)的波峰，主波束范圍以外功率快速下降，3dB至20dB功率下降角度小于25度。
[0010]進(jìn)一步地，所述水平方向排列的子陣列由5個(gè)振子組成。
[0011]進(jìn)一步地，所述每一行子陣列的多個(gè)振子沿一水平參考線排列；所述各個(gè)子陣列對(duì)應(yīng)的參考線之間沒有交疊。
[0012]進(jìn)一步地，所述水平方向子陣列振子間距相等。
[0013]進(jìn)一步地，所述多個(gè)水平子陣列沿垂直方向排列，子陣列的垂直間距相等。
[0014]進(jìn)一步地，所述饋電網(wǎng)絡(luò)包含水平功率分配網(wǎng)絡(luò)與垂直功分移向網(wǎng)絡(luò)；所述子陣列與水平功率分配網(wǎng)絡(luò)的輸出端口連接，而水平功率分配網(wǎng)絡(luò)的輸入端口與垂直功分移相網(wǎng)絡(luò)輸出端口連接。
[0015]進(jìn)一步地，振子水平方向間距相等，為陣列水平間距；振子的垂直方向的間距相等，為陣列垂直間距；所述陣列垂直間距大于或等于陣列水平間距。
[0016]進(jìn)一步地，所述振子包括輻射臂以及連接輻射臂之間的匹配電路；所述匹配電路垂直安裝于水平功率分配網(wǎng)絡(luò)上；所述水平功率分配網(wǎng)絡(luò)固定在金屬反射板上。
[0017]進(jìn)一步地，所述輻射單元陣列包含25個(gè)振子，水平功率分配網(wǎng)絡(luò)與垂直功分移相網(wǎng)絡(luò)形成一個(gè)子系統(tǒng)。
[0018]進(jìn)一步的，所述子系統(tǒng)的個(gè)數(shù)為多個(gè)，所述子系統(tǒng)工作在低頻段，中頻段以及高頻段三種；所述低頻子系統(tǒng)工作于698-960MHZ頻段范圍，所述中頻段子系統(tǒng)工作在1710-2200MHZ頻段范圍，所述高頻段子系統(tǒng)工作于2300-2700MHZ頻段范圍。不同頻段的子系統(tǒng)通過合路器進(jìn)行信號(hào)合路，以共享輸出端口。
[0019]采用本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，可以保持寬頻段陣列天線在超寬帶范圍內(nèi)的具有較快的波束收斂能力，降低場(chǎng)館等熱點(diǎn)區(qū)域的鄰區(qū)干擾，實(shí)現(xiàn)相鄰小區(qū)的頻率復(fù)用，提高網(wǎng)絡(luò)容量。本發(fā)明陣列天線兼容移動(dòng)通信中的2G，3G和4G LTE多種制式，不僅可以減少基站所用的天線數(shù)目，減少布站成本，也可以減少運(yùn)營(yíng)維護(hù)費(fèi)用。同時(shí)，本發(fā)明結(jié)構(gòu)也可以運(yùn)用在對(duì)覆蓋區(qū)域界線要求很高的國家和地區(qū)邊境線上，極大程度減少對(duì)邊境線外的信號(hào)干擾。
【附圖說明】
[0020]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的一種寬帶天線陣列水平輻射方向圖；
[0021]圖2為本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的寬帶天線陣列的矩形賦形水平面輻射方向圖；
[0022]圖3為本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種單頻段陣列天線的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖4為本發(fā)明實(shí)施例一中的輻射方向圖；
[0024]圖5為本發(fā)明實(shí)施例二提供的一種雙頻段陣列天線的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖6為本發(fā)明實(shí)施例三提供的一種三頻段陣列天線的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖7為本發(fā)明實(shí)施例四提供的一種陣列天線的輻射方向圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面將結(jié)合附圖和具體的實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0028]實(shí)施例一
[0029]如圖2和3所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種寬頻段陣列天線，包括金屬反射板，以及安裝在金屬反射板上的水平功率分配網(wǎng)絡(luò)，固定在水平功率分配網(wǎng)絡(luò)上的振子，以及垂直功分移相網(wǎng)絡(luò)。
[0030]所述輻射單元陣列包含至少一個(gè)水平方向的子陣列，每一個(gè)子陣列包含多個(gè)振子，沿水平方向排列；
[0031]所述的寬頻陣列天線的水平面方向圖為矩形，主波束方向3dB范圍內(nèi)幅度穩(wěn)定且擁有至少2個(gè)的波峰，主波束范圍以外功率快速下降，3dB至20dB功率下降角度小于25度。
[0032]優(yōu)選地，所述輻射單元陣列由25個(gè)雙極化振子101組成，所述25個(gè)振子分成5個(gè)子陣列，每一個(gè)子陣列包含5個(gè)位于水平方向的振子；所述子陣列的5個(gè)振子沿著一條水平參考線排列，振子水平間距為dl ;所述多個(gè)子陣列的中心沿著一條垂直參考線排列，垂直間距為d2。
[0033]所述子陣列的5個(gè)振子與水平功率分配網(wǎng)絡(luò)102連接，形成一個(gè)子天線，每一個(gè)子天線與垂直功分移相網(wǎng)絡(luò)103連接，形成一個(gè)雙極化的陣列天線；垂直功率分配網(wǎng)絡(luò)使用連續(xù)相位調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)，可以調(diào)節(jié)垂直方向的波束指向。
[0034]優(yōu)選地，振子水平間距與垂直間距相等，即dl = d2，數(shù)值為工作頻率的半個(gè)波長(zhǎng)；優(yōu)選地，垂直功分移相網(wǎng)絡(luò)的幅度相位分布與水平方向一致。陣列天線的方向圖如圖4所示。即垂直方向與水平方向輻射方向圖接近，呈中間輕微凹陷，兩邊隆起的矩形賦形形狀。所述矩形賦形方向圖在主瓣方向有連續(xù)2個(gè)的波峰，而在主瓣以外方向幅度下降很快。所述子系統(tǒng)的中心頻率3dB波束寬度為50度，20dB波束寬度為85度，整個(gè)頻段范圍內(nèi)3dB至20dB功率下降的角度小于25度，旁瓣抑制優(yōu)于20dB。
[0035]實(shí)施例二
[0036]如圖5所示，本發(fā)明實(shí)施例在實(shí)施例一的基礎(chǔ)上進(jìn)行了變化。
[0037]本發(fā)明實(shí)施例提供的是一款工作在1710-2200和2300_2700ΜΗζ的雙頻段矩形賦形天線。111、112和113分別是工作在2300-2700ΜΗΖ頻段的±45雙極化振子單元，水平功率分配網(wǎng)絡(luò)，以及垂直功分移相網(wǎng)絡(luò)，組成2300-2700ΜΗΖ頻段子系統(tǒng)；所述的振子與饋電網(wǎng)絡(luò)的連接與實(shí)施例一相同；所述振子水平間距為D1H，垂直間距為D1V。211、212和213分別是工作在1710-2200ΜΗΖ頻段的±45雙極化振子單元，水平功率分配網(wǎng)絡(luò)，以及垂直功分移相網(wǎng)絡(luò)，組成1710-2200ΜΗΖ頻段子系統(tǒng)；所述的振子與饋電網(wǎng)絡(luò)的連接與實(shí)施例一相同；所述振子水平間距為D2H，垂直間距為D2V。
[0038]所述2300-2700ΜΗζ子系統(tǒng)的+45極化信號(hào)Ε1與1710_2200ΜΗζ子系統(tǒng)的+45極化信號(hào)Ε3連接到合路器115，形成共享的輸出端口 F1 ;類似的，所述2300-2700ΜΗΖ子系統(tǒng)的-45極化信號(hào)Ε2與1710-2200ΜΗΖ子系統(tǒng)的-45極化信號(hào)Ε4連接到另一塊