【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及通信，尤其是涉及一種多系統(tǒng)電調(diào)集成共反射面基站天線。

背景技術(shù)：

隨著移動通信技術(shù)的迅速發(fā)展和移動通信業(yè)務(wù)量的急劇增加，移動通信網(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)地隨著移動通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)而變得越來越重要，需求量越來越大，需要頻段越來越復(fù)雜，覆蓋區(qū)域變化逐漸靈活化?？梢灶A(yù)料將來很長一段時間內(nèi)，3g及4g演進(jìn)移動通信(beyond3g、4g)制式將共存。若每種通信制式都采用獨立的天饋系統(tǒng)，不但移動通訊基站選址難、基站建設(shè)成本高，而且也背離了建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的要求，因此，不同通信制式天饋系統(tǒng)的共用共享成為未來基站設(shè)備發(fā)展的趨勢。

傳統(tǒng)的tdd(時分雙工，timedivisionduplexing)基站天線是通過在覆蓋區(qū)域產(chǎn)生一個系統(tǒng)一個天線、tdd和fdd(頻分雙工，frequencydivisionduplexing)不同制式用不同天線，導(dǎo)致多系統(tǒng)多頻點需要多根天線，多面天線又容易產(chǎn)生干擾，成本也會增加一倍。以前使用共軸的上下放置方式，天線太長笨重安裝受限制且存在安全隱患、同時也增加鐵塔負(fù)荷量和降低使用效率，為此導(dǎo)致無法滿足運行商價廉需求。

因此，提供一種多種制式天線共面共用，天線建站成本低的多系統(tǒng)集成天線實為必要。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種多種制式天線共面共用，天線建站成本低的多系統(tǒng)共面集成天線。

為實現(xiàn)本發(fā)明目的，提供以下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供一種多系統(tǒng)共面集成天線，其包括反射板、設(shè)置在反射板上的至少四列的n個輻射單元的天線陣，各輻射單元分出的頻段對應(yīng)第一系統(tǒng)、第二系統(tǒng)、第三系統(tǒng)、第四系統(tǒng)，四個系統(tǒng)分別連接第一系統(tǒng)饋電網(wǎng)絡(luò)、第二系統(tǒng)饋電網(wǎng)絡(luò)、第三系統(tǒng)饋電網(wǎng)絡(luò)、第四系統(tǒng)饋電網(wǎng)絡(luò)，各系統(tǒng)饋電網(wǎng)絡(luò)相互獨立，

該第一系統(tǒng)饋電網(wǎng)絡(luò)和/或第二系統(tǒng)饋電網(wǎng)絡(luò)設(shè)有電下傾角調(diào)節(jié)功能模塊，該電下傾角調(diào)節(jié)功能模塊包括相連接的合路器、功分器、移相器、濾波器、傳動結(jié)構(gòu)、控制模塊，

至少兩個不同陣列的輻射單元合為一路至功分器，且該功分器輸出至合路器，該合路器再通過級聯(lián)方式通過各自移相器后輸出第一系統(tǒng)射頻口及第二系統(tǒng)射頻口，

第三系統(tǒng)經(jīng)過獨立輻射單元和復(fù)用部分輻射單元，非直線錯位排布，連接所述第三系統(tǒng)饋電網(wǎng)絡(luò)，所述設(shè)有電下傾角調(diào)節(jié)功能模塊，

第四系統(tǒng)采用偶極子對稱振子，通過錯位嵌套方式插入第一、二、三系統(tǒng)輻射單元陣列中排列作為第四系統(tǒng)的輻射單元，

其中n≥3，n為自然數(shù)。

優(yōu)選的，優(yōu)選的，所述四列天線陣分別為第一天線陣列、第二天線陣列、第三天線陣列、第四天線陣列，各天線陣列的輻射單元采用獨立的饋電網(wǎng)絡(luò)，第一天線陣列、第二天線陣列的天線輻射單元經(jīng)過合路功分器后分出兩個頻段，分別對應(yīng)第一系統(tǒng)和第二系統(tǒng)。

優(yōu)選的，該第一天線陣列和第二天線陣列為直線天線陣列。

優(yōu)選的，該第三天線陣列和第四天線陣列為非線天線陣列。

優(yōu)選的，該傳動結(jié)構(gòu)包括移相器連接桿，通過連接桿經(jīng)過機(jī)械調(diào)節(jié)的傳動機(jī)構(gòu)來實現(xiàn)移相器移動移相。

優(yōu)選的，該合路器為一進(jìn)二出單個放置或二進(jìn)四出肩并肩成雙放置。

所述第一系統(tǒng)饋電網(wǎng)絡(luò)及第二系統(tǒng)饋電網(wǎng)絡(luò)上均設(shè)置有電下傾角調(diào)節(jié)功能模塊；或者，所述第一系統(tǒng)饋電網(wǎng)絡(luò)及第二系統(tǒng)饋電網(wǎng)絡(luò)上至少有一個設(shè)置有電下傾角調(diào)節(jié)功能模塊。

優(yōu)選的，所述第一系統(tǒng)饋電網(wǎng)絡(luò)及第二系統(tǒng)饋電網(wǎng)絡(luò)上均設(shè)置有電下傾角調(diào)節(jié)功能模塊，各所述功分器形成第一功分層，各所述合路器形成合路器層，所述第一系統(tǒng)饋電網(wǎng)絡(luò)上各所述移相器子單元形成第一系統(tǒng)相移網(wǎng)絡(luò)層，所述第二系統(tǒng)饋電網(wǎng)絡(luò)上各所述移相器子單元形成第二系統(tǒng)相移網(wǎng)絡(luò)層，各相位補(bǔ)償功能模塊形成相位補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)層，所述相位補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)層分別與所述第一功分層及合路器層電連接。

優(yōu)選的，所述第一功分層與相位補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)層一體化設(shè)計形成復(fù)合層，各輻射單元均通過穿過反射板的饋電芯與所述合路功分器連接，所述復(fù)合層下方連接有第一系統(tǒng)相移網(wǎng)絡(luò)層，所述第一系統(tǒng)相移網(wǎng)絡(luò)層下方設(shè)置有與所述復(fù)合層連接的第二系統(tǒng)相移網(wǎng)絡(luò)層。

優(yōu)選的，所述第一系統(tǒng)饋電網(wǎng)絡(luò)上設(shè)置有電下傾角調(diào)節(jié)功能模塊，所述第二系統(tǒng)預(yù)置電下傾角時，各所述功分器形成第一功分層及第二功分層，各所述合路器形成合路器層，所述第一系統(tǒng)饋電網(wǎng)絡(luò)上各所述移相器子單元形成第一系統(tǒng)相移網(wǎng)絡(luò)層，各相位補(bǔ)償功能模塊形成相位補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)層，所述相位補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)層分別與所述第一功分層及合路器層電連接。

優(yōu)選的，相移網(wǎng)絡(luò)層通過連接桿分別連接到不同的機(jī)械傳動結(jié)構(gòu)，通過rcu控制模塊實現(xiàn)移動從而實現(xiàn)下傾角電調(diào)節(jié)，下傾角通過標(biāo)示尺表示。

優(yōu)選的，所述第一功分層與相位補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)層一體化設(shè)計形成復(fù)合層，各復(fù)合輻射單元均通過穿過所述反射板的饋電芯與所述復(fù)合層相連，所述復(fù)合層下方連接有第一系統(tǒng)相移網(wǎng)絡(luò)層，所述第一系統(tǒng)相移網(wǎng)絡(luò)層下方設(shè)置有與所述復(fù)合層連接的第二功分層，所述合路器層位于底層。

優(yōu)選的，所述第一系統(tǒng)射頻口之間及各所述第二系統(tǒng)射頻口之間均耦合有校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)，該校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)具有校準(zhǔn)端口。

所述第一功分層指單獨控制輻射單元的功分不經(jīng)過移相器接到輻射單元的，所述第二功分層部分是經(jīng)過移相器子單元后接到輻射單元的。

上述通過錯位輻射單元，指的是至少一個輻射單元振子和整列輻射單元不在同一直線上，但最終接到同一個網(wǎng)絡(luò)中。

優(yōu)選的，相鄰兩列直線天線陣的距離為0.5λ1-1λ1，每列直線天線陣包括至少兩個相同的高頻輻射單元，且每列中相鄰高頻輻射單元的距離為0.5λ1-1λ1，其中λ1表示天線工作頻段的中心頻率在空氣中對應(yīng)的波長。

優(yōu)選的，該非線天線陣包括多個低頻輻射單元，該非線天線陣內(nèi)相鄰低頻輻射單元之間的垂直間距0.5λ2-1λ2，水平錯位間距0.5λ2-1λ2，其中λ2表示天線工作頻段的中心頻率在空氣中對應(yīng)的波長。

優(yōu)選的，輻射單元連接到移相器子單元或者經(jīng)過第一功分層上連接到移相器子單元上，移相器子單元再經(jīng)過第二功分層級聯(lián)和連接線一起形成第四網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)電調(diào)控制模塊，從而實現(xiàn)獨立電調(diào)第四系統(tǒng)。

該錯位嵌套方式指的是把第四系統(tǒng)輻射單元插入第一、二、三系統(tǒng)輻射單元陣列空余位置上，第四系統(tǒng)的輻射單元與第一、二、三系統(tǒng)共用反射板，不占用獨立空間又不相互影響。且第四系統(tǒng)周圍輻射單元采用絕緣方式與反射板分離開來，從而保證幾個系統(tǒng)的相互影響和干擾。

優(yōu)選的，所述功分器和合路器可以繼承為合路功分器，至少兩個射頻端口輸入，經(jīng)過合路功分器功率分配或者功率合并后直接連接到至少兩個濾波器上，從而實現(xiàn)分頻及選頻作用，減少連接線降低損耗。

第一系統(tǒng)與第二系統(tǒng)經(jīng)過合路器或者集成一起的合路功分器實現(xiàn)復(fù)用共同的輻射單元，從合路功分器最后分出第一系統(tǒng)頻段、第二系統(tǒng)頻段分別接到各自移相器子單元上，子單元通過功分器級聯(lián)方式最后實現(xiàn)下傾。

優(yōu)選的，第一系統(tǒng)和第二系統(tǒng)復(fù)用tdd輻射單元，第三系統(tǒng)通過獨立輻射單元或者經(jīng)過合路器功分器復(fù)用tdd輻射單元，輻射單元采用個別錯位形式排列或直線排列固定在反射板上，個別振子需反向錯位來實現(xiàn)最小面積，在通過功分網(wǎng)絡(luò)和移相器實現(xiàn)電下傾。

優(yōu)選的，第四系統(tǒng)輻射單元通過絕緣方式嵌套到前三個系統(tǒng)輻射單元空位中，實現(xiàn)最小面積化，且讓輻射體部分與反射板完全絕緣開，輻射單元在水平面部分錯位排列，再把第四系統(tǒng)周圍其他輻射體都絕緣起來。

對比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

本發(fā)明通過增加合路器復(fù)用輻射單元、偶極子嵌套錯位共用反射面方式、完全絕緣去強(qiáng)耦合模式來減小相互影響來實現(xiàn)第一、二、三、四系統(tǒng)集高的多系統(tǒng)獨立電調(diào)天線，一根天線替代以前多根天線問題。從而解決傳統(tǒng)的tdd和fdd分開模式、一個系統(tǒng)一個天線問題；鐵塔天線過多相互影響相互干擾問題，以及天線本身、安裝和維修成本也會增加倍的問題；現(xiàn)有技術(shù)采用共軸的上下放置方式，天線太長笨重安裝受限制、遮擋嚴(yán)重降低使用效率、存在安全隱患等問題。實現(xiàn)輕便、面積小，容量大、成本低、安裝靈活、使用效率高、安全的集成天線，節(jié)省人力物力資源大大提高使用效率。根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案制成的集成多系統(tǒng)天線，一根天線替代多根以上天線，解決傳統(tǒng)的tdd和fdd分開模式、一個系統(tǒng)一個天線問題，大大降低天線的建站成本，減少天線本身數(shù)據(jù)容量，減小干擾，性能穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)相對簡單，相對多分離多根數(shù)量減輕，易于安裝，能有效降低成本，滿足大面積城區(qū)覆蓋的需求。

【附圖說明】

圖1為本發(fā)明總體結(jié)構(gòu)的示意簡圖；

圖2為本發(fā)明總體結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖；

圖3為本發(fā)明天線輻射單元和功分合路的示意圖；

圖4為本發(fā)明天線端蓋端口和耦合盤的示意圖；

圖5為本發(fā)明整體輻射單元布局原理示意圖。

【具體實施方式】

請參閱圖1和圖2，本發(fā)明用于一種移動通信的多系統(tǒng)共面集成天線包括至少四列直(非)線天線陣，本實施例以六列直(非)線天線陣為例進(jìn)行說明：包括天線反射板110、五列的由n個高頻輻射單元108(z1～zn)組成的輻射陣和一列低頻輻射單元109(a1～am)組成的輻射陣，反射板110背面有第一層為合路器網(wǎng)絡(luò)111、第二層和第三層都為移相器饋電網(wǎng)絡(luò)112、113、114、115。

請參閱圖2～圖4，端蓋前端有濾波器、校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)耦合盤107和127、機(jī)械傳動結(jié)構(gòu)116和106、rcu控制模塊105，以及端蓋4個集數(shù)端口103和104、4個din型極化端口101和102。

請參閱圖5，相鄰兩列直線天線陣的距離為0.5λ1-1λ1，在本實施例中，取相鄰兩列直線天線的距離為0.8λ1。每列直線天線陣由至少2個相同的天線輻射單元組成(圖5中是以11個高頻輻射單元108(z1～z11)例舉進(jìn)行說明)，且每列中相鄰天線輻射單元的距離為0.5λ1-1λ1，在本例中，取每列直線天線陣中相鄰天線輻射單元的距離為0.8λ1。另外非線天線陣以5個低頻天線輻射單元109(a1～a5)舉例說明，非線天線陣內(nèi)相鄰輻射單元之間的垂直間距0.5λ2-1λ2，水平錯位間距0.5λ2-1λ2，其中λ2表示天線工作頻段的中心頻率在空氣中對應(yīng)的波長。

請參閱圖5，各直線天線陣列和非線天線陣的排列方式有多種：

1、各直線天線陣列相互平行，且所有直線天線陣列的兩端相互對齊。

2、各直線天線陣列相互平行，且所有奇數(shù)列的兩端相互對齊，所有偶數(shù)列的兩端相互對齊；

3、各直(非)線天線陣列不平行，且兩端也相互不對齊；

4、各直(非)線天線列陣不平行，且兩端也相互不對齊，錯位排列。

請參閱圖5，每個天線輻射單元zn或am由一個+45度極化方式的極化輻射單元和一個-45度極化方式的極化輻射單元組成，且+45度極化方式的極化輻射單元和-45度極化方式的極化輻射單元垂直交叉組合在一起合成天線輻射單元zn或者am(其中n或m取值自然數(shù)1、2、3、4、5、6……)

請參閱圖3，以一個極化為列，另外一個極化則相同：

天線每個天線高頻輻射單元108(z1～zn)經(jīng)過連接線接到合路功分器fn，經(jīng)過fn后分出兩個頻段，分別對應(yīng)兩個系統(tǒng),即第一系統(tǒng)和第二系統(tǒng)，如圖z1和z2單元通過合路功分器f1、z3和z4單元通過和合路功分器f2、以此類推，有可能單獨共用的或者三個單元共用一個合路功分器。

請參閱圖4，上述所說的通過合路功分器分出的兩個所有端口對應(yīng)兩個系統(tǒng)，第一系統(tǒng)電連接到第一移相器饋電網(wǎng)絡(luò)112上，第二系統(tǒng)電連接到第二移相器饋電網(wǎng)絡(luò)113上，兩個移相器饋電網(wǎng)絡(luò)通過連接桿116分別連接到不同的機(jī)械傳動結(jié)構(gòu)117上去，通過rcu控制模塊105實現(xiàn)移動從而實現(xiàn)下傾角電調(diào)節(jié)，下傾角可以通過標(biāo)示尺106看出，每個獨立傳動系統(tǒng)各自一個。

請參閱圖2～4，經(jīng)過移相器饋電網(wǎng)絡(luò)112和113后第一系統(tǒng)和第二系統(tǒng)分別出一個總口，這兩個總口經(jīng)過電纜線連分別接到耦合盤107和127上，在經(jīng)過耦合盤出來第一系統(tǒng)和第二系統(tǒng)每一列每一個極化各自出一個端口，4列兩個極化各自出9個端口(其中一個為耦合盤校準(zhǔn)端口)，校準(zhǔn)端口通過耦合方式獲取對應(yīng)各個端口幅度相位值實現(xiàn)校準(zhǔn)，從而實現(xiàn)時分同步碼分多址(timedivision-synchronizationcodedivisionmultipleaccesstd-scdma)系統(tǒng)，第二系統(tǒng)為時分長期演進(jìn)(timedivision-longtermevolution，td-lte)系統(tǒng)，第一系統(tǒng)對應(yīng)頻帶fa，第二系統(tǒng)對應(yīng)頻帶d，如圖3所示，z1和z2單元通過合路功分器f1分出的兩個所有端口對應(yīng)兩個系統(tǒng)，經(jīng)過移相器饋電網(wǎng)絡(luò)后，在經(jīng)過耦合盤出來第一系統(tǒng)和第二系統(tǒng)各自出一個端口，第一系統(tǒng)對應(yīng)頻帶fa1，第二系統(tǒng)對應(yīng)頻帶d1。

請參閱圖4，第一系統(tǒng)通過把4個端口或者5個端口(其中一個為校準(zhǔn)口)合成一個集數(shù)端口，最后出兩個集數(shù)端口103；同樣第二系統(tǒng)出兩個集數(shù)端口104。

請參閱圖5，第三系統(tǒng)此處以10單元為例由高頻輻射陣元zn以0.5λ1-1λ1非線排列成一列天線陣118布局在反射板110正面，其中考慮到電性能某些輻射單元z10偏離該天線陣0～1λ1距離，反射板110背面是饋電網(wǎng)絡(luò)。

請參閱圖2，該天線各單元經(jīng)過電纜連接或者連接功分器后連接到第三移相器饋電網(wǎng)絡(luò)114上，第三移相器饋電網(wǎng)絡(luò)114通過連接桿116分別連接到不同的機(jī)械傳動結(jié)構(gòu)117上去，通過rcu控制模塊105實現(xiàn)移動從而實現(xiàn)電下傾。

請參閱圖4，從移相器出來后每個極化出一個端口，第三系統(tǒng)的兩個極化端口102作為第三系統(tǒng)的輸出端口，用于fdd頻分雙功模式。

請參閱圖5，第四系統(tǒng)此處以5單元為例由偶極子對稱振子輻射單元低頻天線輻射單元am以0.5λ2-1λ2非線排列,水平方向以0λ2-1λ2采用錯位嵌套方式插入第一、二、三系統(tǒng)輻射陣列中排列作為第四系統(tǒng)的非線天線陣，天線陣布局在反射板110正面，其中考慮到電性能某些輻射周圍部分需要完全與反射板絕緣起來。

請參閱圖2，該天線陣各單元經(jīng)過電纜連接或者連接功分器后連接到第四移相器饋電網(wǎng)絡(luò)115上，第四移相器饋電網(wǎng)絡(luò)115通過連接桿116分別連接到不同的機(jī)械傳動結(jié)構(gòu)117上去，通過rcu控制模塊105實現(xiàn)移動從而實現(xiàn)電下傾。

請參閱圖4，從移相器出來后每個極化出一個端口，考慮系統(tǒng)間隔離度每個端口在接頭前面需要增加一個濾波器模塊然后再輸出第四系統(tǒng)的兩個極化端口101作為第四系統(tǒng)的輸出端口，用于fdd頻分雙功模式。

作為一種實施方式，rcu控制模塊可包含驅(qū)動電機(jī)及控制電路，并在控制電路前端連接有調(diào)制解調(diào)器(modem)，以進(jìn)行電子控制，當(dāng)然，rcu控制模塊還可以通過手動旋鈕調(diào)節(jié)，兩者獨立可調(diào)，互不影響。

作為一種實施方式，移相器、端口位置都可以隨意變動，也可以把技術(shù)接頭更換成其他接口等都屬于專利的保護(hù)范圍。

聲明以上所述為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，本發(fā)明的實施和要求保護(hù)的范圍并不局限于上述實施例的范圍。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)明的輻射單元陣列及數(shù)量都可以根據(jù)不同的需求做出調(diào)整，通過調(diào)整本方案中直(非)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，從而系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)特性或者系統(tǒng)數(shù)量的改動亦在本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何基于本發(fā)明技術(shù)方案上的等效變換均屬于本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。