專利名稱：一種能覆蓋三個(gè)頻段的雙極化寬頻帶陣列智能天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及無(wú)線通信系統(tǒng)基站或直放站天線陣列的結(jié)構(gòu)與方法，尤其是一種
能覆蓋三個(gè)頻段雙極化寬頻帶陣列智能天線。
背景技術(shù)：
移動(dòng)通信和互聯(lián)網(wǎng)是當(dāng)今世界電信業(yè)發(fā)展最快、市場(chǎng)潛力最大、前景最誘人的兩 大業(yè)務(wù)。隨著第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)(以下簡(jiǎn)稱3G)的啟用，3G無(wú)線移動(dòng)通信技術(shù)引起人們 極大關(guān)注。TD-SCDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)是由我國(guó)提出的3G國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，于2000年被國(guó)際電信聯(lián) 盟(ITU)正式采納，成為全球認(rèn)可的3G國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)之一。這是我國(guó)首次提出的完整的通信系 統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)并被國(guó)際認(rèn)可，是我國(guó)通信標(biāo)準(zhǔn)領(lǐng)域的一個(gè)突破，填補(bǔ)了我國(guó)百年電信史的空白，標(biāo) 志著我國(guó)的電信技術(shù)水平已進(jìn)入以自主創(chuàng)新帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的嶄新階段，對(duì)于我國(guó)電信業(yè)的 可持續(xù)發(fā)展、實(shí)現(xiàn)我國(guó)由電信大國(guó)到電信強(qiáng)國(guó)的轉(zhuǎn)變具有十分重要的意義。智能天線技術(shù) 是TD-SCDMA系統(tǒng)的核心關(guān)鍵技術(shù)之一，利用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，采用了先進(jìn)的波束轉(zhuǎn)換技 術(shù)和自適應(yīng)空間數(shù)字處理技術(shù)，產(chǎn)生空間定向波束，使天線主波束對(duì)準(zhǔn)用戶信號(hào)到達(dá)方向， 旁瓣或零陷對(duì)準(zhǔn)干擾信號(hào)到達(dá)方向，達(dá)到充分高效利用移動(dòng)用戶信號(hào)并刪除或抑制干擾信 號(hào)的目的。它是解決頻率資源匱乏的有效途徑，同時(shí)還可以提高系統(tǒng)容量和通信質(zhì)量，因 此，智能天線技術(shù)已成為近年來(lái)移動(dòng)通信領(lǐng)域中的一個(gè)研究熱點(diǎn)。 在2009年1月中國(guó)工業(yè)和信息化部頒發(fā)了 3G移動(dòng)通信系統(tǒng)的牌照，為TDD和 FDD的應(yīng)用提供了所需的頻段，TD網(wǎng)絡(luò)允許使用的頻段有A段1880腿z-1920腿z、 B段 2010MHz-2025MHz和C段2300MHz-2400MHz。目前TD網(wǎng)絡(luò)啟用B段，僅有15MHz帶寬，該 帶寬是不能滿足擁有13億人口的中國(guó)和4億移動(dòng)手機(jī)用戶的中國(guó)移動(dòng)通信公司對(duì)未來(lái)移 動(dòng)通信業(yè)務(wù)的需要，未來(lái)必將啟用A頻段和C頻段。 目前研制和使用的智能天線僅能滿足A頻段和B頻段，且多采用單極化的極化方 式，或者是1880-1920/2010-2025MHz定向智能天線陣列，或者是1880-1920/2010-2025MHz 全向智能天線陣列，上述專利所揭示的智能天線不能覆蓋2300-2400MHz頻率范圍。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有TD-SCDMA系統(tǒng)基站天線覆蓋頻率范圍上的不 足，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn)、可覆蓋TDD方式的三個(gè)頻帶、性能好的TD-SCDMA系統(tǒng)智 能陣列天線，以避免未來(lái)TD-SCDMA系統(tǒng)主設(shè)備頻段增加而造成的天線更新?lián)Q代和重復(fù)采 購(gòu)。 為了解決以上技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供的一種能覆蓋三個(gè)頻段的雙極化寬頻帶
陣列智能天線，由微帶校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)、微帶饋電網(wǎng)絡(luò)、反射板和多個(gè)陣列天線組成，所述陣列天 線由多個(gè)陣單元構(gòu)成，陣單元由多個(gè)天線單元組成，其創(chuàng)新點(diǎn)在于所述陣列天線由多個(gè)交
錯(cuò)排列的陣單元構(gòu)成，所述陣單元由多個(gè)天線單元排成直線組成，天線單元間的間距是半 個(gè)波長(zhǎng)與一個(gè)波長(zhǎng)之間，所述天線單元采用微帶饋電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行饋電。進(jìn)一步地，所述天線陣列的陣單元±45°交錯(cuò)排列形成面陣，陣單元還可以排成圓柱陣、球形陣等。 進(jìn)一步地，所述陣單元間的間距為72-77mm。 進(jìn)一步地，所述天線單元由對(duì)稱振子臂、振子支撐腿一體化呈90°構(gòu)成振子，兩個(gè) 對(duì)稱振子支撐腿在底部連接在底座上，金屬附片放置在振子臂的上方，通過(guò)附片支架固定 在底座上，對(duì)稱振子臂、振子支撐腿、底座、十字形金屬附片、附片支架的結(jié)合體沿軸向固定 在反射板上構(gòu)成。 進(jìn)一步地，所述雙極化對(duì)稱振子臂、振子臂支撐腿的橫截面呈長(zhǎng)方形，還可以呈棱 形、方形、圓形、橢圓形。 進(jìn)一步地，所述金屬附片是十字形，還可以是矩形、正方形、圓形、橢圓形等。 本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)及有益效果本實(shí)用新型的天線單元采用長(zhǎng)方形橫截面的振子
臂，可以使振子的輸入阻抗隨頻率的變化平緩，因而振子天線在較寬的頻率范圍內(nèi)幅度衰
減較小，進(jìn)而振子天線可以覆蓋較寬的頻率范圍，而且，本實(shí)用新型中在振子臂的上方添加
了一片金屬片，通過(guò)在振子近場(chǎng)對(duì)天線輻射能量的影響，在同樣天線性能指標(biāo)情況下縮小
了天線單元的尺寸。經(jīng)過(guò)改變振子臂形狀和附加附片使天線單元能夠覆蓋分配給TDD的三
個(gè)頻段，而且改進(jìn)后的天線單元結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)易，便于生產(chǎn)加工與調(diào)試，降低了天線的成本，
便于工程化使用。同時(shí)，本實(shí)用新型采用對(duì)兩個(gè)對(duì)稱振子天線進(jìn)行±45°交叉極化，天線陣
列結(jié)構(gòu)緊湊，減小了智能天線陣列的橫截面積，進(jìn)而減小了天線的風(fēng)載荷，提高了天線的安
全等級(jí)，并且方便天線的安裝，便于天線的隱蔽，通過(guò)美化可與城市景觀相融洽。

圖1是本實(shí)用新型的天線單元結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2a是本實(shí)用新型智能天線陣列正面示意圖； 圖2b是本實(shí)用新型天線陣單元反面的饋電網(wǎng)絡(luò)圖； 圖3是天線單元的駐波比仿真圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)例對(duì)本技術(shù)方案的方法進(jìn)一步說(shuō)明。 參看圖1，天線單元由對(duì)稱振子臂1、振子支撐腿2、底座3、十字形金屬附片4、附片 支架5和反射板6組成，用于影響振子的輻射頻率范圍。所述雙極化對(duì)稱振子臂1、振子臂 支撐腿2的橫截面可以為長(zhǎng)方形，還可以呈棱形、方形、圓形、橢圓形。所述金屬附片4的形 狀可以為十字形，還可以是矩形、正方形、圓形、橢圓形等。上述組件的具體結(jié)構(gòu)如下對(duì)稱 振子臂1、振子支撐腿2是一體化構(gòu)件，對(duì)稱振子臂2的橫截面呈長(zhǎng)方形，對(duì)稱振子臂1與 對(duì)稱振子支撐腿2間約呈90° ，兩個(gè)對(duì)稱振子支撐腿2在底部連接在底座3上，金屬附片4 放置在振子臂1的上方，通過(guò)附片支架5固定在底座3上，對(duì)稱振子臂1、振子支撐腿2、底 座3、十字形金屬附片4、附片支架5的結(jié)合體沿軸向固定在反射板6上。上述的振子臂1 上方的附片4尺寸的改變和附片4與振子臂1間距離的改變會(huì)影響天線振子臂1的輻射頻 率范圍，附片4的尺寸和它與振子臂1間距離均通過(guò)對(duì)天線結(jié)構(gòu)的優(yōu)化過(guò)程決定，從上述內(nèi) 容可見(jiàn)，改變附片4的大小和附片4與振子臂1間距離可以調(diào)整天線覆蓋的頻率范圍。 參看圖2a、 2b ，智能天線陣列由微帶校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)11 、陣單元12和微帶饋電網(wǎng)絡(luò)14組成，每個(gè)陣單元12由排成直線的相距半個(gè)波長(zhǎng)的天線單元13組成，陣單元12在±45°的 幅度內(nèi)交叉錯(cuò)排組成面陣，陣單元12間的間距為75mm，天線單元13通過(guò)同軸線連接陣單元 12反面的微帶饋電網(wǎng)絡(luò)15的饋電點(diǎn)18。微帶饋電網(wǎng)絡(luò)15印刷在介質(zhì)基板上，由同極化或 異極化饋電結(jié)構(gòu)16和異極化或同極化饋電結(jié)構(gòu)19組成，天線陣列中所有天線單元13的同 極化對(duì)稱振子將采用陣單元12的饋電結(jié)構(gòu)16或饋電結(jié)構(gòu)19饋電，天線陣列中所有天線單 元13的異極化對(duì)稱振子將采用陣單元12的饋電結(jié)構(gòu)19或饋電結(jié)構(gòu)16饋電。微帶校準(zhǔn)網(wǎng) 絡(luò)11中天線電源饋入點(diǎn)14通過(guò)同軸線與微帶饋電網(wǎng)絡(luò)的電源饋入點(diǎn)17相接，從上述內(nèi)容 可見(jiàn)，賦給每個(gè)天線單元13的激勵(lì)的幅度與相位是通過(guò)饋電網(wǎng)絡(luò)微帶線的寬度與長(zhǎng)度決 定，改變連接每個(gè)天線單元的饋電微帶線的寬度與長(zhǎng)度可以改變輻射波束下傾角。因此，該
結(jié)構(gòu)中，所述天線陣列的陣單元交錯(cuò)排列除了形成面陣，陣單元還可以排成圓柱陣、球形陣等。 參看圖3，圖中曲線表示用電磁仿真軟件仿真時(shí)得到的天線單元駐波比隨頻率變 化的情況，從圖中可以看出，天線單元在1880 1920MHz頻率范圍時(shí)駐波比的曲線a為 1. 22 1. 36，在2010 2025MHz頻率范圍時(shí)駐波比的曲線b為1. 04 1. 05，在2300 2400MHz頻率范圍時(shí)駐波比的曲線c為1. 11 1. 24，即，天線單元在以上三個(gè)頻段的駐波 比均小于1. 45，均能滿足移動(dòng)通信天線規(guī)范要求。
權(quán)利要求一種能覆蓋三個(gè)頻段的雙極化寬頻帶陣列智能天線，所述陣列天線由微帶校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)、微帶饋電網(wǎng)絡(luò)、反射板和多個(gè)陣列天線組成，所述陣單元由多個(gè)天線單元組成，其特征在于所述陣列天線由多個(gè)交錯(cuò)排列的陣單元構(gòu)成，所述陣單元由多個(gè)天線單元排成直線組成，天線單元間的間距是半個(gè)波長(zhǎng)與一個(gè)波長(zhǎng)之間，所述天線單元采用微帶饋電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行饋電。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能覆蓋三個(gè)頻段的雙極化寬頻帶陣列智能天線，其特征 在于所述天線陣列的陣單元±45°交錯(cuò)排列形成面陣，陣單元還可以排成圓柱陣、球形 陣。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種能覆蓋三個(gè)頻段的雙極化寬頻帶陣列智能天線，其特征 在于所述陣單元間的間距為72-77mm。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能覆蓋三個(gè)頻段的雙極化寬頻帶陣列智能天線，其特征 在于所述天線單元由對(duì)稱振子臂、振子支撐腿一體化呈9(T構(gòu)成振子，兩個(gè)對(duì)稱振子支 撐腿在底部連接在底座上，金屬附片放置在振子臂的上方，通過(guò)附片支架固定在底座上，對(duì) 稱振子臂、振子支撐腿、底座、十字形金屬附片、附片支架的結(jié)合體沿軸向固定在反射板上 構(gòu)成。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種能覆蓋三個(gè)頻段的雙極化寬頻帶陣列智能天線，其特征在于所述雙極化對(duì)稱振子臂、振子臂支撐腿的橫截面呈長(zhǎng)方形，還可以呈棱形、方形、圓形、橢圓形。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種能覆蓋三個(gè)頻段的雙極化寬頻帶陣列智能天線，其特征在于所述金屬附片是十字形，還可以是矩形、正方形、圓形、橢圓形。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種能覆蓋三個(gè)頻段的雙極化寬頻帶陣列智能天線，所述陣列天線由微帶校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)、微帶饋電網(wǎng)絡(luò)、反射板和多個(gè)陣列天線組成，所述陣單元由多個(gè)天線單元組成，所述陣列天線由多個(gè)交錯(cuò)排列的陣單元構(gòu)成，所述陣單元由多個(gè)天線單元排成直線組成，天線單元間的間距是半個(gè)波長(zhǎng)與一個(gè)波長(zhǎng)之間，所述天線單元采用微帶饋電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行饋電。通過(guò)在振子臂的上方添加了一片金屬片，在同樣天線性能指標(biāo)情況下縮小了天線單元的尺寸；而且改進(jìn)后的天線單元結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)易，便于生產(chǎn)加工與調(diào)試，降低了天線的成本，便于工程化使用。
文檔編號(hào)H01Q19/17GK201490345SQ20092014595
公開(kāi)日2010年5月26日 申請(qǐng)日期2009年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月24日
發(fā)明者華彥平, 吳燦華, 王剛, 王洪金 申請(qǐng)人:江蘇華燦電訊股份有限公司