CN221304998U - 一种单列复用低频阵列天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种单列复用低频阵列天线，包括反射板和设置在所述反射板上的至少两组低频辐射单元阵列，相邻两组所述低频辐射单元阵列为阵列1和阵列2，所述阵列1和所述阵列2呈直线排列，所述阵列1和所述阵列2相邻的一个或多个低频辐射单元为共用子阵，所述共用子阵上设有功率分配器以进行信号的分配和隔离，以避免所述阵列1和所述阵列2之间的信号串扰，并且共子阵缩短了天线长度，节约空间。

Description

一种单列复用低频阵列天线

技术领域

本实用新型涉及天线技术领域，特别是一种单列复用低频阵列天线。

背景技术

近年来，多种网络制式共站共存，基站资源紧张，由于多端口的特性，能极大节省建设资源和成本，增大空间利用率，多端口天线成为趋势，为多系统多制式共站提供技术支持。现有的低频多端口基站天线阵列设计通常采用肩并肩并排的组阵形式排列，或者是以上下放的组阵形式进行排列。肩并肩阵列是以两组低频低频辐射单元阵列以左右并排的方式排列组阵，由于低频波长较长，肩并肩阵列布局天线宽度通常天线宽度增加约一倍，但是由于天线的风载限制，需要缩小列间间距来实现小型化，伴随而来的问题就是两列之间的互相干扰问题，两列列间间距越近隔离度越差，方向图波宽变宽，前后比恶化等。为解决这些由于两列之间间距过近产生的互相干扰的问题，通常通过特殊边界来减小它们之间的干扰，但是这种改善方式对指标的提升有限。常用的另一种方案是上下放阵列，是两组低频单元辐射阵列以上下直列的方式排列组阵。相对于肩并肩阵列，上下放阵列中两组低频单元辐射阵列的列间互相干扰更小，但是常规上下放阵列由于是上下直列的方式排列组阵，会使天线长度增加一倍导致风载超载，为满足风载要求常常通过减少低频辐射单元数量以及减小低频辐射单元之间的间距，致使天线的增益大幅下降。

实用新型内容

本实用新型的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种缩短天线总长度、避免列间互相干扰导致的单列复用低频阵列天线。

根据本实用新型实施例的单列复用低频阵列天线，包括反射板和设置在所述反射板上的至少两组低频辐射单元阵列，相邻两组所述低频辐射单元阵列为第一阵列和第二阵列，所述第一阵列和所述第二阵列呈直线排列，所述第一阵列和所述第二阵列相邻的一个或多个低频辐射单元为共用子阵，所述共用子阵上设有功率分配器以进行信号的分配和隔离，以避免所述第一阵列和所述第二阵列之间的信号串扰。

根据本实用新型实施例的单列复用低频阵列天线，所述共用子阵为一个双极化振子或多个双极化振子通过功分网络组合形成的双极化阵列。

根据本实用新型实施例的单列复用低频阵列天线，所述共用子阵为1个，所述功率分配器为一分二功率分配器，所述共用子阵的信号输入端口与所述一分二功率分配器的合路端口A连接，所述一分二功率分配器的分路端口C1和分路端口C2分别与所述第一阵列和所述第二阵列一一对应电连接。

根据本实用新型实施例的单列复用低频阵列天线，所述共用子阵有两个，所述功率分配器为2进2出的4口功率分配器。

根据本实用新型实施例的单列复用低频阵列天线，所述2进2出的4口功率分配器为环形电桥，所述第一阵列和所述第二阵列分别接所述环形电桥的端口1和端口4，所述环形电桥的端口2和端口3分别与两个所述共用子阵一一对应电连接。

根据本实用新型实施例的单列复用低频阵列天线，所述低频辐射单元包括半波振子、碗状振子、微带低频辐射单元和折合振子中的至少一种。

根据本实用新型实施例的单列复用低频阵列天线，所述低频辐射单元通过铆钉或金属螺钉固定在所述反射板上。

根据本实用新型实施例的单列复用低频阵列天线，所述第一阵列的中心频率为第一中心频率，所述第二阵列的中心频率为第二中心频率，所述第二中心频率与所述第一中心频率相近或一致以保证两阵列能正常共用所述共用子阵。

根据本实用新型实施例的单列复用低频阵列天线，相邻两个所述低频辐射单元的间距位于所述低频辐射单元的中心频率的0.57～0.74倍波长之间。

根据本实用新型实施例的单列复用低频阵列天线，还包括设置在所述反射板上的高频辐射单元，所述低频辐射单元与所述高频辐射单元嵌套设置，所述低频辐射单元的振子面上设有低频滤波引向以缓解高低频辐射单元嵌套时的信号互耦。

根据本实用新型实施例的单列复用低频阵列天线，至少具有如下有益效果：本申请中的共用子阵实现了单列复用阵列形式，通过共用子阵将两组低频辐射单元阵列以直线形式排列，最大程度的节省空间，缩短天线长度，并且通过设置功率分配器，将共用子阵的输入信号进行功率分配，使两组低频辐射单元阵列之间的隔离度得到保证，避免阵列间信号串扰。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步的说明；

图1是单列复用低频阵列天线中阵列的结构示意图；

图2是威尔金森功率分配器示意图；

图3是环形电桥原理示意图；

图4是单列复用低频阵列天线的实施例的结构图；

图5是PCB低频辐射单元；

图6是共用子阵结构图。

具体实施方式

本部分将详细描述本实用新型的具体实施例，本实用新型之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本实用新型的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

参照图1至图6，本实用新型一种单列复用低频阵列天线，包括反射板10和设置在反射板10上的至少两组低频辐射单元阵列，相邻两组低频辐射单元阵列为第一阵列11和第二阵列13，第一阵列11和第二阵列13呈直线排列，第一阵列11和第二阵列13相邻的一个或多个低频辐射单元为共用子阵12-1，共用子阵12-1上设有功率分配器以进行信号的分配和隔离，以避免第一阵列11和第二阵列13之间的信号串扰。共用子阵12-1实现了单列复用阵列形式，通过共用子阵12-1将两组低频辐射单元阵列以直线形式排列，最大程度的节省空间，缩短天线长度，并且通过设置功率分配器，将共用子阵12-1的输入信号进行功率分配，使两组低频辐射单元阵列之间的隔离度得到保证，避免阵列间信号串扰。

在某些实施例中，共用子阵12-1为一个双极化振子或多个双极化振子通过功分网络组合形成的双极化阵列；共用子阵12-1可以是一个或者多个，每个共用子阵12-1的每个极化原本都只有一个信号输入端口，在该单列复用阵列中，需要将每个共用子阵12-1的每个极化信号输入端口分为两个信号输入端口以供两个不同的低频辐射单元阵列进行馈电使用。

如图2所示，在某些实施例中，共用1个共用子阵12-1时，解决方式是使用一分二功率分配器进行功率分配，将输入信号分为所需功率和相位，满足功率分配的同时还要满足两功率分配端口的隔离度，采用一分二威尔金森功率分配器或等效的馈电网络。威尔金森功率分配器的功能是将输入信号等分或不等分的分配到各个输出端口，并保持相同输出相位Q，在应用上因添加了隔离电阻而具有更高的隔离度同时也具有更宽的带宽，图2中共用子阵12-1的信号输入端口接合路端口A，分路端口C1和分路端口C2分别接入第一阵列11和第二阵列13的馈电网络。

在某些实施例中，共用2个共用子阵12-1时，采用2进2出的4口功分耦合器件或等效的馈电网络，例如定向电桥，环形电桥，lange电桥等，其中环形电桥较为容易实现单列复用阵列中共用子阵12-1的要求。如图3所示，环形电桥作为一种较常用的2进2出的4口功分耦合器，环形电桥已经广泛使用在各种90°、180°的功率分配合成网络中，它的良好的隔离度使得它能够应用在功率分配和功率合成的结构中。环形电桥大多数采用的是微带线的平面结构，它的体积小，而且易于与其它器件集成。在单列复用阵列中，我们使用环形电桥需要用到两个共用子阵12-1，第一阵列11和第二阵列13分别接环形电桥的输入端口1和端口4，端口2和端口3分别接两个共用子阵12-1，振子之间的相位差再按照需要补齐，满足两组低频辐射单元阵列之间高隔离度的要求，同时使用到两个共用子阵12-1。

现阶段，根据建设共享的要求，需要天线产品同时支持多个频段，多数场景要求3G/4G/5G多种网络制式共存，5G天线的加入使得天线资源紧张的问题日益凸显，现提出多频段多端口融合天线解决方案，能有效解决5G建设过程中天线资源紧张的难题。在建设过程采用新型多频多端口天线对原有天线进行收编，节省站点租金，提升建站效率，同时达到降本目的。国内运营商提出了多频段多端口的“4+4+4+8”独立电调智能天线，“4+4+4+8”独立电调智能天线即在一副天线罩内部实现TDD+FDD独立电调。

本实施例展示了将本技术方案用于“4+4+4+8”独立电调智能天线的一种实现方式。实施例的阵列结构示意图如图4所示，反射板10上设有第一阵列11和第二阵列13，第一阵列11由低频辐射单元11-1、低频辐射单元11-2、低频辐射单元11-3、低频辐射单元11-4和低频辐射单元12-1组阵构成，五个振子形成一条直线阵列，第二阵列13由低频辐射单元13-1、低频辐射单元13-2、低频辐射单元13-3、低频辐射单元13-4和低频辐射单元12-1组阵构成，五个振子形成一条直线阵列，两阵列共同构成一条直线阵列，其中低频辐射单元12-1为共用子阵，两个阵列都会用到共用子阵12-1；反射板10上还设有高频辐射单元20，高频辐射单元20与第二阵列13嵌套，第一阵列11与天线上的四组TDD单元辐射阵列互相嵌套。

低频辐射单元包括半波振子、碗状振子、微带低频辐射单元和折合振子中的至少一种；具体地，低频辐射单元使用的是低频PCB半波振子，低频辐射单元振子如图5所示，该振子由振子辐射面、巴伦以及基板30构成，该低频辐射单元通过铆钉将基板30紧固到反射板10上，通过基板30与反射板10之间的耦合进行接地处理；该振子有成本低、重量轻以及对高频段辐射信号影响较小等特点，同时较窄的巴伦可以保证将振子嵌套在TDD阵列中，能实现更复杂的阵列组合形式。

具体地，实施例中使用的共用子阵12-1如图6所示，为该低频辐射单元振子的结构示意图，该共用子阵12-1将威尔金森功率分配器15与振子的基板30一体化，省去原有外接的低频功分器，减少焊点和天线零件数量，共用子阵12-1的信号输入端口连接图2示意图中威尔金森功率分配器的接合路端口A，分路端口C1和分路端口C2分别接入第一阵列11和第二阵列13的馈电网络，两组低频辐射单元之间具有较高的列间隔离度。

并且，为节省空间，将低频辐射单元与高频辐射单元20进行嵌套使用，在进行高低频互相嵌套时，由于低频工作频段与高频工作频段正好呈倍数关系，会导致高低频之间产生较强的互耦信号，在图6的低频振子面上加上低频滤波引向14能缓解信号互耦的问题，同时对低频的S参数没有影响。其低频滤波引向14的形状可以根据高低频嵌套位置和高频工作频段进行更改，嵌套在TDD单元辐射阵列中的低频辐射单元与嵌套在1800M单元辐射阵列中的低频辐射单元有着不同的低频滤波引向14。

如图6所示，低频辐射单元的基板30和巴伦为微带线结构，振子面为空气微带线结构，各结构之间通过焊接连通信号，由于PCB起不到支撑作用，需要通过支撑件将振子固定到反射板10上，振子基板30通过铆钉固定到反射板10上以保证机构稳定。

具体的，在有限的空间内，为保证低频方向图赋形正常，低频辐射单元间距控制在其工作频段中心频点的0.57～0.74倍波长之间，不等间距是为了在高频方向图调试过程中对低频辐射单元进行少量移位以达到优化高频方向图的目的。

本实用新型解决了基站天线肩并肩阵列方案中，两组低频单元辐射阵列由于间距过近导致的低频段水平面波宽较宽和前后比恶化的问题，解决了基站天线中，两组低频单元辐射阵列之间隔离度差的问题，解决了在有效辐射长度中垂直面赋形优化和增益不足的问题，相同的基站天线性能指标要求下，极大的减小迎风面积，减轻天线重量，增加了天线上塔的稳定性，并且天线振子共用，减少振子使用数量，降低天线成本。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述优选方式可以自由地组合和叠加。

以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种单列复用低频阵列天线，其特征在于，包括：

反射板(10)和设置在所述反射板(10)上的至少两组低频辐射单元阵列，相邻两组所述低频辐射单元阵列为第一阵列(11)和第二阵列(13)，所述第一阵列(11)和所述第二阵列(13)呈直线排列，所述第一阵列(11)和所述第二阵列(13)相邻的一个或多个低频辐射单元为共用子阵，所述共用子阵上设有功率分配器以进行信号的分配和隔离，以避免所述第一阵列(11)和所述第二阵列(13)之间的信号串扰。

2.根据权利要求1所述的单列复用低频阵列天线，其特征在于：所述共用子阵为一个双极化振子或多个双极化振子通过功分网络组合形成的双极化阵列。

3.根据权利要求1所述的单列复用低频阵列天线，其特征在于：所述共用子阵为1个，所述功率分配器为一分二功率分配器，所述共用子阵的信号输入端口与所述一分二功率分配器的合路端口A连接，所述一分二功率分配器的分路端口C1和分路端口C2分别与所述第一阵列(11)和所述第二阵列(13)一一对应电连接。

4.根据权利要求1所述的单列复用低频阵列天线，其特征在于：所述共用子阵有两个，所述功率分配器为2进2出的4口功率分配器。

5.根据权利要求4所述的单列复用低频阵列天线，其特征在于：所述2进2出的4口功率分配器为环形电桥，所述第一阵列(11)和所述第二阵列(13)分别接所述环形电桥的端口1和端口4，所述环形电桥的端口2和端口3分别与两个所述共用子阵一一对应电连接。

6.根据权利要求1所述的单列复用低频阵列天线，其特征在于：所述低频辐射单元包括半波振子、碗状振子、微带低频辐射单元和折合振子中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的单列复用低频阵列天线，其特征在于：所述低频辐射单元通过铆钉或金属螺钉固定在所述反射板(10)上。

8.根据权利要求1所述的单列复用低频阵列天线，其特征在于：所述第一阵列(11)的中心频率为第一中心频率，所述第二阵列(13)的中心频率为第二中心频率，所述第二中心频率与所述第一中心频率相近或一致以保证两阵列能正常共用所述共用子阵。

9.根据权利要求1所述的单列复用低频阵列天线，其特征在于：相邻两个所述低频辐射单元的间距位于所述低频辐射单元的中心频率的0.57～0.74倍波长之间。

10.根据权利要求1所述的单列复用低频阵列天线，其特征在于：还包括设置在所述反射板(10)上的高频辐射单元(20)，所述低频辐射单元与所述高频辐射单元(20)嵌套设置，所述低频辐射单元的振子面上设有低频滤波引向(14)以缓解高低频辐射单元嵌套时的信号互耦。