專利名稱：一種用于移動(dòng)通信基站的單極化二十二波束天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線通信領(lǐng)域，特別涉及一種用于移動(dòng)通信基站的單極化二十二波束天線。
背景技術(shù)：
隨著移動(dòng)通信技術(shù)的迅速發(fā)展和移動(dòng)通信業(yè)務(wù)量的急劇增加，移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的覆蓋區(qū)域在不斷的擴(kuò)大和完善，作為移動(dòng)通信系統(tǒng)關(guān)鍵部件之一的基站天線相應(yīng)地隨著移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)而變得越來越重要。傳統(tǒng)的基站天線是通過在覆蓋區(qū)域產(chǎn)生一個(gè)固定的寬波束來進(jìn)行通信，這樣由于容易產(chǎn)生干擾而使通信容量降低。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，有必要針對(duì)上述問題，提供一種抗干擾效果好的用于移動(dòng)通信基站的單極化二十二波束天線。一種用于移動(dòng)通信基站的單極化二十二波束天線，包括金屬地板、至少12列相互平行的直線天線陣、至少12個(gè)第一功分器、至少12個(gè)第二功分器、第一巴特勒矩陣饋電網(wǎng)絡(luò)、第二巴特勒矩陣饋電網(wǎng)絡(luò)，第一功分器的數(shù)量與直線天線陣的列數(shù)相等，第二功分器的數(shù)量與直線天線陣的列數(shù)相等，直線天線陣設(shè)置在金屬地板的上表面，第一功分器和第二功分器設(shè)置在金屬地板的下表面；
每列直線天線陣由至少2個(gè)相同的天線輻射單元組成，每個(gè)天線輻射單元由1個(gè)+45 度極化方式的天線單元和1個(gè)-45度極化方式的天線單元組成，且+45度極化方式的天線單元和-45度極化方式的天線單元垂直交叉組合在一起；
第一巴特勒矩陣饋電網(wǎng)絡(luò)的各輸入端口與信號(hào)輸入電纜連接，第一巴特勒矩陣饋電網(wǎng)絡(luò)的各輸出端口分別與各第一功分器的功率合成端口電性連接；第二巴特勒矩陣饋電網(wǎng)絡(luò)的各輸入端口與信號(hào)輸入電纜連接，第二巴特勒矩陣饋電網(wǎng)絡(luò)的各輸出端口分別與各第二功分器的功率合成端口電性連接；
每個(gè)第一功分器的功率分配端口的數(shù)量與每列直線天線陣中的+45度極化方式的天線單元的個(gè)數(shù)相等，每個(gè)第二功分器的功率分配端口的數(shù)量與每列直線天線陣中的-45度極化方式的天線單元的個(gè)數(shù)相等；
每個(gè)第一功分器的各功率分配端口分別與同一列直線天線陣中的+45度極化方式的天線單元電性連接；每個(gè)第二功分器的各功率分配端口分別與同一列直線天線陣中的-45 度極化方式的天線單元電性連接。相鄰兩列直線天線陣的距離為0. 3 λ -1. 5 λ，每列直線天線陣中相鄰天線輻射單元的距離為0. 3λ-1. 5入。各直線天線陣相互平行，且所有直線天線陣的兩端相互對(duì)齊。各直線天線陣相互平行，且所有奇數(shù)列的兩端相互對(duì)齊，所有偶數(shù)列的兩端相互對(duì)齊。每個(gè)第一功分器的各功率分配端口的分配功率幅度是相同的，每個(gè)第一功分器的各相鄰功率分配端口的分配功率具有相同的相位差，使垂直方向圖有一個(gè)下傾角，下傾角的取值范圍為0度到40度。每個(gè)第二功分器的各功率分配端口的分配功率幅度是相同的，每個(gè)第二功分器的各相鄰功率分配端口的分配功率具有相同的相位差，使垂直方向圖有一個(gè)上傾角，上傾角的取值范圍為0度到40度。第一巴特勒矩陣饋電網(wǎng)絡(luò)和第二巴特勒矩陣饋電網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)是相同的，當(dāng)直線天線陣的列數(shù)等于12時(shí)，每個(gè)巴特勒矩陣饋電網(wǎng)絡(luò)由1個(gè)十二路巴特勒矩陣組成，十二路巴特勒矩陣的各輸入端口之間相互隔離，十二路巴特勒矩陣的各輸入端口作為巴特勒矩陣饋電網(wǎng)絡(luò)的輸入端口，十二路巴特勒矩陣的各輸出端口作為巴特勒矩陣饋電網(wǎng)絡(luò)的輸出端第一巴特勒矩陣饋電網(wǎng)絡(luò)和第二巴特勒矩陣饋電網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)是相同的，當(dāng)直線天線陣的列數(shù)大于12時(shí)，每個(gè)巴特勒矩陣饋電網(wǎng)絡(luò)由1個(gè)十二路巴特勒矩陣和1個(gè)功分器網(wǎng)絡(luò)組成，十二路巴特勒矩陣的各輸入端口之間相互隔離，十二路巴特勒矩陣的各輸出端口連接功分器網(wǎng)絡(luò)的輸入端口，功分器網(wǎng)絡(luò)的輸出端口的數(shù)量與直線天線陣的列數(shù)相等， 十二路巴特勒矩陣的各輸入端口作為巴特勒矩陣饋電網(wǎng)絡(luò)的輸入端口，功分器網(wǎng)絡(luò)的各輸出端口作為巴特勒矩陣饋電網(wǎng)絡(luò)的輸出端口。本發(fā)明的天線結(jié)構(gòu)能在水平方向上形成11個(gè)固定指向的波束，在垂直方向上形成2個(gè)固定指向的波束，水平方向的11個(gè)波束之間的干擾小，且垂直方向的2個(gè)波束之間的干擾小。根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案制成的二十二波束天線，抗干擾效果好，性能穩(wěn)定，易于安裝，能有效降低成本，很好地滿足用戶需求。


圖1為本發(fā)明總體結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。圖2為本發(fā)明總體結(jié)構(gòu)的俯視圖。圖3為直線天線陣的平面排列示意圖。圖4為天線輻射單元的示意圖。圖5為第一功分器的示意圖。圖6為第二功分器的示意圖。圖7和圖8為巴特勒矩陣饋電網(wǎng)絡(luò)的示意圖。圖9為十二路巴特勒矩陣的結(jié)構(gòu)示意圖。圖10為三路巴特勒矩陣的結(jié)構(gòu)示意圖。圖11為四路巴特勒矩陣的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式請(qǐng)參閱圖1和圖2，本發(fā)明用于移動(dòng)通信基站的單極化二十二波束天線包括至少 12列相互平行的直線天線陣104 (圖1中是以18列為例進(jìn)行說明)、金屬地板103、至少12 個(gè)第一功分器105 (圖2中是以18個(gè)為例進(jìn)行說明)、至少12個(gè)第二功分器106 (圖2中是以18個(gè)為例進(jìn)行說明)、第一巴特勒矩陣饋電網(wǎng)絡(luò)107、第二巴特勒矩陣饋電網(wǎng)絡(luò)108，第一功分器105的數(shù)量與直線天線陣104的列數(shù)相等，第二功分器106的數(shù)量與直線天線陣104 的列數(shù)相等，直線天線陣104設(shè)置在金屬地板103的上表面，第一功分器105和第二功分器 106設(shè)置在金屬地板103的下表面。請(qǐng)參閱圖3，相鄰兩列直線天線陣104的距離為0. 3λ-1. 5λ。每列直線天線陣 104由至少2個(gè)(圖3中是以10個(gè)為例進(jìn)行說明)相同的天線輻射單元203組成，且每列中相鄰天線輻射單元203的距離為0. 3 λ -1. 5 λ。其中，λ表示天線工作頻段的中心頻率在空氣中對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)。各直線天線陣104的排列方式有
1、各直線天線陣相互平行，且所有直線天線陣的兩端相互對(duì)齊。2、各直線天線陣相互平行，且所有奇數(shù)列的兩端相互對(duì)齊，所有偶數(shù)列的兩端相互對(duì)齊。請(qǐng)參閱圖4，每個(gè)天線輻射單元203由1個(gè)+45度極化方式的天線單元202和1 個(gè)-45度極化方式的天線單元201組成，且+45度極化方式的天線單元202和-45度極化方式的天線單元201垂直交叉組合在一起。請(qǐng)參閱圖5，每個(gè)第一功分器105具有1個(gè)功率合成端口 402和若干個(gè)功率分配端口 403，每個(gè)第一功分器105的功率分配端口 403的數(shù)量與每列直線天線陣104中的+45度極化方式的天線單元的個(gè)數(shù)相等(圖5中采用的是一分十功分器)。每個(gè)第一功分器105的各功率分配端口 403的分配功率幅度和相位可以根據(jù)實(shí)際需求來確定。在本實(shí)施例中，每個(gè)第一功分器105的各功率分配端口 403的分配功率幅度是相同的。每個(gè)第一功分器105 的各相鄰功率分配端口 403的分配功率具有相同的相位差，使垂直方向圖有一個(gè)下傾角， 下傾角的取值范圍為0度到40度，在本實(shí)施例中，下傾角為6度。請(qǐng)參閱圖6，每個(gè)第二功分器106具有1個(gè)功率合成端口 404和若干個(gè)功率分配端口 405，每個(gè)第二功分器106的功率分配端口 404的數(shù)量與每列直線天線陣104中的-45度極化方式的天線單元的個(gè)數(shù)相等(圖6中采用的是一分十功分器)。每個(gè)第二功分器106的各功率分配端口 405的分配功率幅度和相位可以根據(jù)實(shí)際需求來確定。在本實(shí)施例中，每個(gè)第二功分器106的各功率分配端口 405的分配功率幅度是相同的。每個(gè)第二功分器106 的各相鄰功率分配端口 405的分配功率具有相同的相位差，使垂直方向圖有一個(gè)上傾角， 上傾角的取值范圍為0度到40度，在本實(shí)施例中，上傾角為6度。第一巴特勒矩陣饋電網(wǎng)絡(luò)107和第二巴特勒矩陣饋電網(wǎng)絡(luò)108的結(jié)構(gòu)是相同的。 當(dāng)直線天線陣的列數(shù)等于12時(shí)，每個(gè)巴特勒矩陣饋電網(wǎng)絡(luò)由1個(gè)十二路巴特勒矩陣602組成，如圖7所示。十二路巴特勒矩陣602的各輸入端口之間相互隔離，十二路巴特勒矩陣602 的各輸入端口作為巴特勒矩陣饋電網(wǎng)絡(luò)的輸入端口，十二路巴特勒矩陣602的各輸出端口作為巴特勒矩陣饋電網(wǎng)絡(luò)的輸出端口。當(dāng)直線天線陣的列數(shù)大于12時(shí)，每個(gè)巴特勒矩陣饋電網(wǎng)絡(luò)由1個(gè)十二路巴特勒矩陣602和1個(gè)功分器網(wǎng)絡(luò)601組成，如圖8所示。十二路巴特勒矩陣602的輸入端口之間相互隔離，十二路巴特勒矩陣602的輸出端口連接功分器網(wǎng)絡(luò)601的輸入端口，功分器網(wǎng)絡(luò) 601的輸出端口的數(shù)量與直線天線陣104的列數(shù)相同。圖9是十二路巴特勒矩陣602的具體電路結(jié)構(gòu)。圖9中，702表示移相器，703表示三路巴特勒矩陣，704表示四路巴特勒矩陣。圖10是三路巴特勒矩陣703的具體電路結(jié)構(gòu)。圖10中，701表示混合器，702表
示移相器。圖11是四路巴特勒矩陣704的具體電路結(jié)構(gòu)。圖11中，701表示混合器，702表示移相器。綜上，本發(fā)明的整體電性連接關(guān)系如下
第一巴特勒矩陣饋電網(wǎng)絡(luò)107和第二巴特勒矩陣饋電網(wǎng)絡(luò)108的各輸入端口與信號(hào)輸入電纜連接，第一巴特勒矩陣饋電網(wǎng)絡(luò)107的各輸出端口分別與各第一功分器105的功率合成端口 402電性連接；第二巴特勒矩陣饋電網(wǎng)絡(luò)108的各輸出端口分別與各第二功分器 106的功率合成端口 404電性連接。每個(gè)第一功分器105的各功率分配端口 403分別與同一列直線天線陣104中的+45度極化方式的天線單元202電性連接；每個(gè)第二功分器106 的各功率分配端口 405分別與同一列直線天線陣104中的-45度極化方式的天線單元201 電性連接。巴特勒矩陣饋電網(wǎng)絡(luò)的各輸入端口饋電時(shí)，輸出端口的信號(hào)相位呈不同的線性變化。因此，巴特勒矩陣饋電網(wǎng)絡(luò)的各輸入端口饋電時(shí)，天線水平方向的輻射波束指向不同， 其中輸入端口 1產(chǎn)生水平0度指向的波束，輸入端口 2產(chǎn)生水平+70度指向的波束，輸入端口 3產(chǎn)生水平-30度指向的波束，輸入端口 4產(chǎn)生水平+30度指向的波束，輸入端口 5產(chǎn)生水平-10度指向的波束，輸入端口 6產(chǎn)生水平+50度指向的波束，輸入端口 7產(chǎn)生水平-40 度指向的波束，輸入端口 8產(chǎn)生水平+20度指向的波束，輸入端口 9產(chǎn)生水平-20度指向的波束，輸入端口 10產(chǎn)生水平+40度指向的波束，輸入端口 11產(chǎn)生水平-50度指向的波束， 輸入端口 12產(chǎn)生水平+10度指向的波束。在本具體實(shí)例中，輸入端口 2連接50歐姆負(fù)載， 即一個(gè)巴特勒矩陣饋電網(wǎng)絡(luò)能產(chǎn)生11個(gè)水平方向不同指向的波束。當(dāng)?shù)谝话吞乩站仃囸侂娋W(wǎng)絡(luò)107的11個(gè)端口同時(shí)饋電時(shí)，天線產(chǎn)生水平指向0 度、士 10度、士20度、士30度、士40度、士50度的11個(gè)波束，且這11個(gè)波束在垂直方向下傾6度；當(dāng)?shù)诙吞乩站仃囸侂娋W(wǎng)絡(luò)108的11個(gè)端口同時(shí)饋電時(shí)，天線產(chǎn)生水平指向0度、 士 10度、士20度、士30度、士40度、士50度的11個(gè)波束，且這11個(gè)波束在垂直方向上傾6 度。因此，當(dāng)這兩個(gè)巴特勒矩陣饋電網(wǎng)絡(luò)的11個(gè)端口同時(shí)饋電時(shí)，天線能產(chǎn)生11個(gè)水平方向圖指向0度、士 10度、士20度、士30度、士40度、士50度和垂直方向圖具有6度下傾的波束，同時(shí)天線能產(chǎn)生11個(gè)水平方向圖指向0度、士 10度、士20度、士30度、士40度、士50 度和垂直方向圖具有6度上傾的波束，即天線能產(chǎn)生22個(gè)波束。本發(fā)明的天線結(jié)構(gòu)能在水平方向上形成11個(gè)固定指向的波束，在垂直方向上形成2個(gè)固定指向的波束，水平方向的11個(gè)波束之間的干擾小，且垂直方向的2個(gè)波束之間的干擾小。根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案制成的二十二波束天線，性能穩(wěn)定，易于安裝，能有效降低成本，很好地滿足用戶需求。以上所述為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，本發(fā)明的實(shí)施和要求保護(hù)的范圍并不局限于上述實(shí)施例的范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。特別需要強(qiáng)調(diào)的是本發(fā)明的波束的指向和波束寬度可以根據(jù)不同的需求做出調(diào)整，通過調(diào)整本方案中直線天線陣的列數(shù)、相鄰兩列直線天線陣之間的距離、每列直線天線陣的輻射單元個(gè)數(shù)、相鄰輻射單元之間的距離、功分器功率分配端口的分配功率幅度和相位，從而調(diào)節(jié)波束指向和寬度的改動(dòng)亦在本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。另外， 通過調(diào)整饋電端口的數(shù)量而改變水平波束的數(shù)量的改動(dòng)也在本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于移動(dòng)通信基站的單極化二十二波束天線，其特征在于包括金屬地板、至少12列相互平行的直線天線陣、至少12個(gè)第一功分器、至少12個(gè)第二功分器、第一巴特勒矩陣饋電網(wǎng)絡(luò)、第二巴特勒矩陣饋電網(wǎng)絡(luò)，第一功分器的數(shù)量與直線天線陣的列數(shù)相等，第二功分器的數(shù)量與直線天線陣的列數(shù)相等，直線天線陣設(shè)置在金屬地板的上表面，第一功分器和第二功分器設(shè)置在金屬地板的下表面；每列直線天線陣由至少2個(gè)相同的天線輻射單元組成，每個(gè)天線輻射單元由1個(gè)+45 度極化方式的天線單元和1個(gè)-45度極化方式的天線單元組成，且+45度極化方式的天線單元和-45度極化方式的天線單元垂直交叉組合在一起；第一巴特勒矩陣饋電網(wǎng)絡(luò)的各輸入端口與信號(hào)輸入電纜連接，第一巴特勒矩陣饋電網(wǎng)絡(luò)的各輸出端口分別與各第一功分器的功率合成端口電性連接；第二巴特勒矩陣饋電網(wǎng)絡(luò)的各輸入端口與信號(hào)輸入電纜連接，第二巴特勒矩陣饋電網(wǎng)絡(luò)的各輸出端口分別與各第二功分器的功率合成端口電性連接；每個(gè)第一功分器的功率分配端口的數(shù)量與每列直線天線陣中的+45度極化方式的天線單元的個(gè)數(shù)相等，每個(gè)第二功分器的功率分配端口的數(shù)量與每列直線天線陣中的-45度極化方式的天線單元的個(gè)數(shù)相等；每個(gè)第一功分器的各功率分配端口分別與同一列直線天線陣中的+45度極化方式的天線單元電性連接；每個(gè)第二功分器的各功率分配端口分別與同一列直線天線陣中的-45 度極化方式的天線單元電性連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于移動(dòng)通信基站的單極化二十二波束天線，其特征在于 相鄰兩列直線天線陣的距離為0. 3 λ -1. 5 λ，每列直線天線陣中相鄰天線輻射單元的距離為 0. 3λ-1· 5入。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于移動(dòng)通信基站的單極化二十二波束天線，其特征在于 各直線天線陣相互平行，且所有直線天線陣的兩端相互對(duì)齊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于移動(dòng)通信基站的單極化二十二波束天線，其特征在于 各直線天線陣相互平行，且所有奇數(shù)列的兩端相互對(duì)齊，所有偶數(shù)列的兩端相互對(duì)齊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于移動(dòng)通信基站的單極化二十二波束天線，其特征在于 每個(gè)第一功分器的各功率分配端口的分配功率幅度是相同的，每個(gè)第一功分器的各相鄰功率分配端口的分配功率具有相同的相位差，使垂直方向圖有一個(gè)下傾角，下傾角的取值范圍為0度到40度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于移動(dòng)通信基站的單極化二十二波束天線，其特征在于 每個(gè)第二功分器的各功率分配端口的分配功率幅度是相同的，每個(gè)第二功分器的各相鄰功率分配端口的分配功率具有相同的相位差，使垂直方向圖有一個(gè)上傾角，上傾角的取值范圍為0度到40度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于移動(dòng)通信基站的單極化二十二波束天線，其特征在于 第一巴特勒矩陣饋電網(wǎng)絡(luò)和第二巴特勒矩陣饋電網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)是相同的，當(dāng)直線天線陣的列數(shù)等于12時(shí)，每個(gè)巴特勒矩陣饋電網(wǎng)絡(luò)由1個(gè)十二路巴特勒矩陣組成，十二路巴特勒矩陣的各輸入端口之間相互隔離，十二路巴特勒矩陣的各輸入端口作為巴特勒矩陣饋電網(wǎng)絡(luò)的輸入端口，十二路巴特勒矩陣的各輸出端口作為巴特勒矩陣饋電網(wǎng)絡(luò)的輸出端口。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于移動(dòng)通信基站的單極化二十二波束天線，其特征在于第一巴特勒矩陣饋電網(wǎng)絡(luò)和第二巴特勒矩陣饋電網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)是相同的，當(dāng)直線天線陣的列數(shù)大于12時(shí)，每個(gè)巴特勒矩陣饋電網(wǎng)絡(luò)由1個(gè)十二路巴特勒矩陣和1個(gè)功分器網(wǎng)絡(luò)組成， 十二路巴特勒矩陣的各輸入端口之間相互隔離，十二路巴特勒矩陣的各輸出端口連接功分器網(wǎng)絡(luò)的輸入端口，功分器網(wǎng)絡(luò)的輸出端口的數(shù)量與直線天線陣的列數(shù)相等，十二路巴特勒矩陣的各輸入端口作為巴特勒矩陣饋電網(wǎng)絡(luò)的輸入端口，功分器網(wǎng)絡(luò)的各輸出端口作為巴特勒矩陣饋電網(wǎng)絡(luò)的輸出端口。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于移動(dòng)通信基站的單極化二十二波束天線，包括金屬地板、至少12列相互平行的直線天線陣、至少12個(gè)第一功分器、至少12個(gè)第二功分器、第一巴特勒矩陣饋電網(wǎng)絡(luò)、第二巴特勒矩陣饋電網(wǎng)絡(luò)。其中，每列直線天線陣由至少2個(gè)相同的天線輻射單元組成。本發(fā)明的天線結(jié)構(gòu)能在水平方向上形成11個(gè)固定指向的波束，在垂直方向上形成2個(gè)固定指向的波束，水平方向的11個(gè)波束之間的干擾小，且垂直方向的2個(gè)波束之間的干擾小。根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案制成的二十二波束天線，抗干擾效果好，性能穩(wěn)定，易于安裝，能有效降低成本，很好地滿足用戶需求。
文檔編號(hào)H01Q3/30GK102570053SQ201210045479
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2012年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月10日
發(fā)明者葉亮華, 吳壁群 申請(qǐng)人:廣東博緯通信科技有限公司