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CN106129638B - 天线和基站 - Google Patents

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CN106129638B
CN106129638B CN201610580336.9A CN201610580336A CN106129638B CN 106129638 B CN106129638 B CN 106129638B CN 201610580336 A CN201610580336 A CN 201610580336A CN 106129638 B CN106129638 B CN 106129638B
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CN
China
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dual polarization
axis
circular array
array
antenna
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CN201610580336.9A
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王振恺
许海堤
王萍
罗勇
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Huawei Technologies Co Ltd
Original Assignee
Huawei Technologies Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00Antenna arrays or systems
    • H01Q21/24Combinations of antenna units polarised in different directions for transmitting or receiving circularly and elliptically polarised waves or waves linearly polarised in any direction
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12Supports; Mounting means
    • H01Q1/22Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/24Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set
    • H01Q1/241Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM
    • H01Q1/246Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM specially adapted for base stations

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

本发明实施例提供一种天线和基站,该天线包括至少一个天线阵列,该至少一个天线阵列中的每个天线阵列包括多个双极化振子,该多个双极化振子以反射板的第一面的对称轴为轴,对称布置且该多个双极化振子布置成同心环绕的N个环形阵,该第一面为该反射板上布置有该多个双极化振子的面,该N个环形阵的中心为该第一面的中心,位于最里面的环形阵为第一环形阵,环绕在该第一环形阵外侧且与该第一环形阵相邻的环形阵为第二环形阵,以此类推,第N环形阵为该N个环形阵中位于最外围的环形阵,该第一环形阵的工作功率大于该第二环形阵至第N环形阵中任意两个环形阵的工作功率之和。上述技术方案提供了一种可以应用于需要使用定点波束技术的基站的天线。

Description

天线和基站
技术领域
本发明实施例涉及通信技术领域,并且更具体地,涉及天线和基站。
背景技术
应用定点波束(也可以称为赋形天线)技术的基站可以为大型场馆(例如体育场、机场等)提供无线通信服务。为了降低不同小区之间的干扰,支持定点波束技术的基站中的天线需要满足特定条件。具体地,支持定点波束技术的天线的归一化方向图需要满足以下条件:归一化方向图对称;主瓣集中,且主瓣能量较高;旁瓣能量较低且波束宽度滚降较快。此外,支持定点波束的天线产生的波束需要满足方向性需求。
因此,如何设计一种可以应用于需要使用定点波束技术的基站的天线是一个亟待解决的问题。
发明内容
本发明实施例提供一种天线和基站,该天线可以应用于需要使用定点波束技术的基站。
第一方面,本发明实施例提供一种天线,该天线包括至少一个天线阵列,该至少一个天线阵列中的每个天线阵列包括多个双极化振子,该多个双极化振子以反射板的第一面的对称轴为轴,对称布置且该多个双极化振子布置成同心环绕的N个环形阵,其中,该第一面为该反射板上布置有该多个双极化振子的面,该N个环形阵的中心为该第一面的中心,每个环形阵中至少包括四个该双极化振子,位于最里面的环形阵为第一环形阵,环绕在该第一环形阵外侧且与该第一环形阵相邻的环形阵为第二环形阵,以此类推,第N环形阵为该N个环形阵中位于最外围的环形阵,该第一环形阵的工作功率大于该第二环形阵至第N环形阵中任意两个环形阵的工作功率之和,N为大于或等于3的正整数。上述技术方案提供了一种可以应用于需要使用定点波束技术的基站的天线。
结合第一方面,在第一方面的第一种可能的实现方式中,该第N个环形阵中的双极化振子数目小于或等于第N-1个环形阵中的双极化振子数目。因此,可以使用较少的振子实现满足定点波束技术的需求的天线。由于振子数目较少,用于连接振子的馈电网络的数目也可以较少,这就使得天线的制作复杂度也相应较低。
结合第一方面或第一方面的上述任一种可能的实现方式,在第一方面的第二种可能的实现方式中,该N个环形阵中每个环形阵中双极化振子的幅度和相位相同。上述技术方案有利于用于连接振子的馈电网络的设计。
结合第一方面或第一方面的的上述任一种可能的实现方式,在该第一方面的第三种可能的实现方式中,该N个环形阵中每个环形阵的双极化振子极化的交叉点的连线形成的图形为圆形或正多边形。这样,可以便于将双极化振子对称分布在该第一面上。
结合第一方面或第一方面的上述任一种可能的实现方式,在第一方面的第四种可能的实现方式中,N为3,该第一环形阵至少包括四个该双极化振子,该第二环形阵至少包括八个该双极化振子,该N个环形阵中的第三环形阵至少包括四个该双极化振子。这样,可以便于将双极化振子对称分布在该第一面上。此外,上述技术方案使用由20个阵子组成的天线阵列同样可以满足支持定点波束技术的基站中的天线需要满足特定条件。
结合第一方面或第一方面的上述任一种可能的实现方式,在第一方面的第五种可能的实现方式中,该第一环形阵由四个双极化振子组成,该第二环形阵由八个双极化振子组成,该第三环形阵由四个双极化振子组成。这样,可以便于将双极化振子对称分布在该第一面上。此外,上述技术方案使用由16个阵子组成的天线阵列同样可以满足支持定点波束技术的基站中的天线需要满足特定条件。
结合第一方面或第一方面的上述任一种可能的实现方式,在第一方面的第六种可能的实现方式中,该N个环形阵中每个环形阵的双极化振子极化的交叉点均匀分布在形成的圆形或正多边型上。这样可以使天线的归一化方向图更加平均。
第二方面,本发明实施例还提供一种基站,该基站包括第一方面或第一方面的上述任一种可能的实现方式中的天线。该基站还包括室内基带处理单元BBU和射频拉远单元RRU。该RRU,用于通过该天线将从该BBU接收到的信号发送至一个或多个设备。该RRU,还用于将通过该天线接收到的信号发送至该BBU。该基站可以使用满足定点波束技术要求的天线提供定点波束业务。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明实施例提供的天线的一个天线阵列示意图。
图2是根据本发明实施例提供的天线的一个天线阵列示意图。
图3是根据本发明实施例提供的天线的一个天线阵列示意图。
图4是满足定点波束技术要求的天线归一化方向图。
图5所示的是频率为1710MHz的方向图仿真结果。
图6所示的是频率为1940MHz的方向图仿真结果。
图7所示的是频率为2170MHz的方向图仿真结果。
图8所示的是频率为2300MHz的方向图仿真结果。
图9所示的是频率为2500MHz的方向图仿真结果。
图10是连接图1至图3所示的天线阵列中振子的一个极化方向的端口的馈电网络示意图。
图11是根据本发明实施例提供一种基站的结构框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所述的实施例是本发明的一部分实施例,而不是全部实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都应属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供一种天线。该天线包括至少一个天线阵列。该至少一个天线阵列中的每个天线阵列包括多个双极化振子,该多个双极化振子以反射板的第一面的对称轴为轴,对称布置且该多个双极化振子布置成同心环绕的N个环形阵,其中,该第一面为该反射板上布置有该多个双极化振子的面,该N个环形阵的中心为该第一面的中心,每个环形阵中至少包括四个该双极化振子,位于最里面的环形阵为第一环形阵,环绕在该第一环形阵外侧且与该第一环形阵相邻的环形阵为第二环形阵,以此类推,第N环形阵为该N个环形阵中位于最外围的环形阵,该第一环形阵的工作功率大于该第二环形阵至该第N环形阵中任意两个环形阵的工作功率之和,N为大于或等于3的正整数。
上述技术方案中,天线阵列中振子是对称分布的,因此该天线的归一化方向图是对称的。由于位于最里面的第一环形阵的工作功率最大,因此第一环形阵的振子发射信号时的能量也是最大的。这样,不仅可以满足对于波束的方向性要求,也可以使得该天线的归一化方向图满足主瓣集中且主瓣能量较高的技术需求。此外,由于外圈环形阵的工作功率小,因此外圈环形阵的振子发射信号的能量也相对较小。这样,可以起到抑制旁瓣的作用,使得波束宽度滚降更快。也就是说,可以使得该天线的归一化方向图满足旁瓣能量较低且波束滚降较快的技术需求。综上所述,本发明实施例提供了一种可以应用于需要使用定点波束技术的基站的天线。
可选地,在一些实施方式中,该第N个环形阵中双极化振子的数目可以小于或等于第N-1个环形阵中的双极化振子的数目。在最外圈环形阵中双极化振子的数目小于或等于次外圈环形阵中双极化振子的数目的情况下,该天线仍然可以满足定点波束技术的需求。因此,可以使用较少的振子实现满足定点波束技术的需求的天线。由于振子数目较少,用于连接振子的馈电网络的数目也可以较少,这就使得天线的制作复杂度也相应较低。
可选地,在一些实施方式中,该N个环形阵中每个环形阵中双极化振子的幅度和相位可以相同。同一环形阵中的双极化振子幅度一致,相位一致有利于馈电网络的设计。例如,假设N为3。在此情况下,该第一环形阵中的双极化振子的幅度和相位为:0dB,0度。该第二环形阵中的双极化振子的幅度和相位为:-10dB,0度。该第三环形阵中的双极化振子的幅度和相位为:-10.5dB,0度。
用于连接该天线的馈电网络和馈电网络的参数与该天线的天线阵列的振子分布和振子的参数是对应的。因此在确定了天线阵列的振子分布以及振子的参数后,用于连接该天线的馈电网络和馈电网络的参数就可以确定了。
具体地,每个双极化振子包括两个端口,每个端口对应于一个极化方向。同一环形阵中不同振子的相同极化方向的端口连接至同一组馈电网络。一组馈电网络可以包括一个或多个馈电网络。由于一组馈电网络中多个馈电网络连接的振子的幅度和相位均相同,因此该多个馈电网络中各个馈电网络的参数相同。
此外,本领域技术人员可以理解,双极化振子的与反射板的第一面之间的角度与极化方向相关。如果双极化振子的极化方向确定,那么双极化振子与反射板的第一面之间的角度也就相应确定了。
可选地,在一些实施方式中,该N个环形阵中每个环形阵的双极化振子极化的交叉点的连线形成的图形可以是圆形或者正多边形。这样,可以便于将双极化振子对称分布在该第一面上。
可选地,在一些实施方式中,N为3,该第一环形阵可以至少包括四个该双极化振子,该第二环形阵可以至少包括八个双极化振子,该N个环形阵中的第三环形阵可以至少包括四个该双极化振子。这样,可以便于将双极化振子对称分布在该第一面上。此外,由于该第三环形阵中双极化振子的数目小于或等于第二环形阵中双极化振子的数目,因此该天线阵列中可以包括20个双极化振子。进一步,该第一环形阵可以由四个双极化振子组成,该第二环形阵可以由八个双极化振子组成,该第三环形阵可以由四个双极化振子组成。这样,使用由20个阵子组成的天线阵列或16个阵子组成的天线阵列,同样可以满足支持定点波束技术的基站中的天线需要满足特定条件。上述技术方案可以使用较少的双极化振子满足3dB波束宽度50度定定点波束的天线的设计需求。此外,上述技术方案中用于连接双极化振子的馈电网络也相对较少,天线制作的复杂度也相应降低。
当然,若需要满足其他设计需求,则可以根据设计需求调整天线的环形阵的数量以及每个环形阵中包括的双极化振子的数量。例如,若需要满足3dB波束宽度为30度的设计需求,则天线的每个天线阵列可以由四个环形阵组成。这四个环形阵的第一环形阵至第四环形阵的双极化振子的数量可以分别为4、8、8、4。
可选地,在一些实施例中,该N个环形阵中每个环形阵的双极化振子极化的交叉点均匀分布在形成的圆形或正多边形上。这样,可以使得该天线的归一化方向图更加平均。
可选地,作为一个实施例,该第一面为矩形,该第一环形阵中的四个双极化振子极化的交叉点可以分别位于平面直角坐标系的X轴正方向、该X轴的负方向、Y轴的正方向和该Y轴的负方向,或者,该第一环形阵中的四个双极化振子极化的交叉点可以分别位于该平面直角坐标系的四个象限中且任一个双极化振子极化的交叉点到该X轴的距离与到该Y轴的距离相同,其中该平面直角坐标系的原点为该第一面的中心,该X轴和该Y轴为该第一面的对称轴且该X轴与该第一面的一条边平行。
进一步,该第二环形阵中的八个双极化振子极化的交叉点可以分别位于该X轴的正方向、该X轴的负方向、该Y轴的正方向、该Y轴的负方向和该平面直角坐标系的四个象限中,且位于该平面直角坐标系的四个象限中的任一个双极化振子极化的交叉点到该X轴的距离与到该Y轴的距离相同,或者,该第二环形阵中的八个双极化振子极化的交叉点可以分别位于该平面直角坐标系的四个象限中,且该平面直角坐标系的四个象限中的每个象限可以包括该八个双极化振子极化的交叉点中的两个,位于任一象限的两个双极化振子与相邻的两个象限中任一象限的两个双极化振子轴对称,相邻且位于同一象限的两个双极化振子极化的交叉点之间的距离大于相邻且位于相邻象限的两个双极化振子极化的交叉点之间的距离。
进一步,该第三环形阵中的四个双极化振子极化的交叉点分别位于该X轴的正方向、该X轴的负方向、该Y轴的正方向和该Y轴的负方向。
可以理解的是,在一些实施方式中,多个环形阵可能只是近似同心环绕,而非是严格的同心布置。在另一些实施方式中,多个环形阵可能并非是同样形状的。例如,可能一些环形阵是圆形环形阵,另一些环形阵是椭圆形环形阵。在另一些实施方式中,环形阵的形状可能是近似圆形或椭圆形。但这些变化是任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
图1至图3是根据本发明实施例提供的天线的三种天线阵列示意图。如图1至图3所示三种天线阵列均包括3个环形阵,其中第一环形阵由四个双极化振子组成,第二环形阵由八个双极化振子组成,第三环形阵由四个双极化振子组成。
如图1至图3所示的反射板的第一面的形状为矩形。平面直角坐标系的原点为该第一面的中心点。该平面直角坐标系的X轴和Y轴为该第一面的对称轴且X轴与该第一面的一条边平行。
如图1至图3所示,该第一环形阵的四个双极化振子极化的交叉点的连线形成的图形为圆形(为方便描述,以下简称第一圆形)。该第二环形阵的八个双极化振子极化的交叉点的连线形成的图形为圆形(为方便描述,以下简称第二圆形)。该第三环形阵的四个双极化振子极化的交叉点的连线形成的图形为圆形(为方便描述,以下简称第三圆形)。该第一圆形、该第二圆形和该第三圆形为同心且半径不同的圆形。这三个圆形的圆心为该第一面的中心点。
可以理解的是,若用于连接双极化振子极化的交叉点的线的类型不同,所形成的图形也是不同的。具体地,如图1至图3所示的双极化振子极化的交叉点是以曲线相连的,因此形成的图形为圆形。若双极化振子极化的交叉点以直线相连,则每个环形阵的双极化振子极化的交叉点形成的图形为正多边形或者轴对称的凸多边形。具体地,图1至图3中,该第一环形阵的四个双极化振子极化的交叉点的连线形成的图形为正四边形(也可以称为正方形)。图1和图2中,该第二环形阵的八个双极化振子极化的交叉点的连线形成的图形为正八边形。图3中,第二环形阵的八个双极化振子极化的交叉点的连线形成的图形为凸八边形,且该凸八边形可以以X轴或Y轴对称。图1至图3中,该第三环形阵的四个双极化振子极化的交叉点的连线形成的图形为正四边形。
如图1所示天线阵列的环形阵中的双极化振子是轴对称布置的,对称轴为该第一面的对称轴。例如,位于X轴正方向的三个双极化振子与X轴负方向的三个双极化振子以Y轴为对称轴对称布置。位于Y轴正方向的三个双极化振子与Y轴负方向的三个双极化振子以X轴为对称轴对称布置。位于四个象限的四个阵子可以看做是以Y轴为对称轴对称布置,也可以看做是以X轴为对称轴对称布置。例如,位于第一象限和第四象限的两个双极化振子与位于第二象限和第三象限的两个双极化振子以Y轴为对称轴对称布置。再如,位于第一象限和第二象限的两个双极化振子与第三象限和第四象限的两个双极化振子以X轴为对称轴对称布置。
如图1所示,该第一环形阵的四个双极化振子极化的交叉点分别位于X轴的正方向、Y轴的正方向、X轴的负方向和Y轴的负方向上。换句话说,第一环形阵的四个双极化振子极化的交叉点与平面直角坐标系原点的连线和X轴正方向的夹角分别为0度、90度、180度和270度。该第二环形阵的八个双极化振子极化的交叉点分别位于X轴的正方向、X轴的负方向、Y轴的正方向、Y轴的负方向和平面直角坐标系的四个象限中,且位于该平面直角坐标系的四个象限中的任一个双极化振子极化的交叉点到X轴的距离与到Y轴的距离相同。换句话说,该第二环形阵的八个双极化振子极化的交叉点与平面直角坐标系原点的连线和X轴的正方向的夹角分别为0度、45度、90度、135度、180度、225度、270度和315度。该第三环形阵中的四个双极化振子极化的交叉点分别位于X轴的正方向、Y轴的正方向、X轴的负方向和Y轴的负方向上。换句话说,该第三环形阵的四个双极化振子极化的交叉点与平面直角坐标系原点的连线和X轴正方向的夹角分别为0度、90度、180度和270度。
如图2所示的天线阵列的环形阵中的双极化振子是轴对称布置的,对称轴为该第一面的对称轴。例如,位于X轴正方向的两个双极化振子与X轴负方向的两个双极化振子以Y轴为对称轴对称布置。位于Y轴正方向的两个双极化振子与Y轴负方向的两个双极化振子以X轴为对称轴对称布置。位于四个象限的八个阵子可以看做是以Y轴为对称轴对称布置,也可以看做是以X轴为对称轴对称布置。例如,位于第一象限和第四象限的四个双极化振子与位于第二象限和第三象限的四个双极化振子以Y轴为对称轴对称布置。再如,位于第一象限和第二象限的四个双极化振子与第三象限和第四象限的四个双极化振子以X轴为对称轴对称布置。
如图2所示,该第一环形阵的四个双极化振子极化的交叉点分别位于平面直角坐标系的四个象限中,且任一个双极化振子极化的交叉点到X轴的距离与到Y轴的距离相同。换句话说,该第一环形阵的四个双极化振子极化的交叉点与平面直角坐标系原点的连线和X轴正方向的夹角分别为45度、135度、225度和315度。该第二环形阵的八个双极化振子极化的交叉点分别位于X轴的正方向、X轴的负方向、Y轴的正方向、Y轴的负方向和平面直角坐标系的四个象限中,且位于该平面直角坐标系的四个象限中的任一个双极化振子极化的交叉点到X轴的距离与到Y轴的距离相同。换句话说,该第二环形阵的八个双极化振子极化的交叉点与平面直角坐标系原点的连线和X轴的正方向的夹角分别为0度、45度、90度、135度、180度、225度、270度和315度。该第三环形阵中的四个双极化振子极化的交叉点分别位于X轴的正方向、Y轴的正方向、X轴的负方向和Y轴的负方向上。换句话说,该第三环形阵的四个双极化振子极化的交叉点与平面直角坐标系原点的连线和X轴正方向的夹角分别为0度、90度、180度和270度。
如图3所示的天线阵列的环形阵中的双极化振子是轴对称布置的,对称轴为该第一面的对称轴。例如,位于X轴正方向的一个双极化振子与X轴负方向的一个双极化振子以Y轴为对称轴对称布置。位于Y轴正方向的一个双极化振子与Y轴负方向的一个双极化振子以X轴为对称轴对称布置。位于四个象限的十二个阵子可以看做是以Y轴为对称轴对称布置,也可以看做是以X轴为对称轴对称布置。例如,位于第一象限和第四象限的六个双极化振子与位于第二象限和第三象限的六个双极化振子以Y轴为对称轴对称布置。再如,位于第一象限和第二象限的六个双极化振子与第三象限和第四象限的六个双极化振子以X轴为对称轴对称布置。
如图3所示,该第一环形阵的四个双极化振子极化的交叉点分别位于平面直角坐标系的四个象限中,且任一个双极化振子极化的交叉点到X轴的距离与到Y轴的距离相同。换句话说,该第一环形阵的四个双极化振子极化的交叉点与平面直角坐标系原点的连线和X轴正方向的夹角分别为45度、135度、225度和315度。该第二环形阵中的八个双极化振子极化的交叉点可以分别位于该平面直角坐标系的四个象限中,且该平面直角坐标系的四个象限中的每个象限可以包括该八个双极化振子极化的交叉点中的两个,位于任一象限的两个双极化振子与相邻的两个象限中任一象限的两个双极化振子轴对称,相邻且位于同一象限的两个双极化振子极化的交叉点之间的距离大于相邻且位于相邻象限的两个双极化振子极化的交叉点之间的距离。例如,该第二环形阵的每个双极化振子极化的交叉点与平面直角坐标系原点的连线和最接近的坐标轴的夹角α大小相同,例如可以是5度、10度或20度等。例如,若α的角度为10度,则该第二环形阵的八个双极化振子极化的交叉点与平面直角坐标系原点的连线和X轴的正方向的夹角分别为10度、80度、100度、170度、190度、260度、280度和350度。该第三环形阵中的四个双极化振子极化的交叉点分别位于X轴的正方向、Y轴的正方向、X轴的负方向和Y轴的负方向上。换句话说,该第三环形阵的四个双极化振子极化的交叉点与平面直角坐标系原点的连线和X轴正方向的夹角分别为0度、90度、180度和270度。
由图1至图3所示的天线阵列组成的天线可以满足3dB波束宽度为50度的设计需求。
可以理解的是,图1至图3仅是天线阵列的一些具体实现方式示意图。基于图1至图3所公开的具体实现方式,本领域技术人员还可以轻易想到其他具体实现方式。例如,在图1的基础上,将第三环形阵的四个双极化振子分别布置在四个象限中,且任一个双极化振子极化的交叉点到X轴的距离与到Y轴的距离相同。此外,在一些实施方式中,组成一个环形阵的多个双极化振子可能并非严格均匀分布。允许存在一定的偏差。例如,图1所示的第三环形阵中的四个双极化振子极化的交叉点与平面直角坐标系原点的连线和X轴正方向的夹角分别为0度、88度、181度和272度。这些变化是任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
此外,可以理解的是,图1至图3中表示坐标的虚线以及用于连接振子的圆只是为了帮助更好的理解振子的分布情况。天线中并不包括对应的装置。
图4是一种支持定点波束技术的天线归一化方向图。图4中纵轴表示归一化电平,横轴表示波束宽度。如图4所示,满足3dB波束宽度50度定定点波束的天线归一化方向图需要满足以下条件:
1,天线归一化方向图的3dB波瓣角需落在图4所示范围内,且3dB波瓣宽度(即图4中-3dB箭头所示方向)内电平大于-3dB。
2,天线归一化方向图的20dB波瓣角需落在,以3dB波瓣角为起点且平行阴影区外框的直线与20dB指标线的交点以内(箭头所示方向);
3,天线归一化方向图的旁瓣需落在±90°范围内,20dB波瓣角范围外(箭头所示方向),且旁瓣电平小于-20dB。
图5至图9是根据本发明实施例提供的天线的方向图仿真结果。具体地,图5至图9是采用如图1至图3中任一个或多个天线阵列的天线的方向图仿真结果。图5所示的是频率为1710MHz的方向图仿真结果。图6所示的是频率为1940MHz的方向图仿真结果。图7所示的是频率为2170MHz的方向图仿真结果。图8所示的是频率为2300MHz的方向图仿真结果。图9所示的是频率为2500MHz的方向图仿真结果。
可以看出,图5至图9的仿真结果均满足如图4所示的3dB波束宽度50度的天线归一化方向图。因此,上述实施例提供的技术方案在满足3dB波束宽度50度的定点波束的天线的设计要求的情况下,天线中振子的数目较少。同时,由于振子数目较少,用于连接振子的馈电网络的数目也相应较少。因此,本本发明实施例提供的技术方案能够降低天线的制作的复杂度,减少制作成本。
进一步,若需要满足其他设计需求,则可以根据设计需求调整天线的环形阵的数量。例如,若需要满足3dB波束宽度为30度的设计需求,则天线的每个天线阵列可以有四个同心不等半径的环形阵组成。
图10是连接图1至图3所示的天线阵列中振子的一个极化方向的端口的馈电网络示意图。如图10所示,该馈电网络由5个一分四的馈电网络级联而成,其中馈电网络1001用于连接该第一环形阵的四个振子的同一极化方向的端口,馈电网络1002和馈电网络1003用于连接该第二环形阵的八个振子的同一极化方向的端口,馈电网络1004用于连接该第三环形阵的四个振子的同一极化方向的端口,其中,馈电网络1002和馈电网络1003具有相同的参数。馈电网络1005用于连接馈电网络1001、馈电网络1002、馈电网络1003和馈电网络1004。
在天线包括两个天线阵列的情况下,共需要4个如图10所示的馈电网络,且每个馈电网络为一分四的馈电网络即可。因此,降低了天线制作的复杂程度,减少制作成本。此外,由于图10所示的馈电网络中均是一分四的馈电网络,因此可以在天线制作过程中无需区分用于连接不同环的馈电网络的元件,可以进一步降低制作复杂度和成本。
可以理解的是,图10仅是一种连接图1至图3所示的阵列中振子的馈电网络的示意图。用于连接振子的馈电网络还可以有其他组合,只要保证同一个环形阵中不同振子的相同极化方向的端口连接的馈电网络的参数相同即可。例如,可以使用一个一分八的馈电网络连接该第二环形阵的八个振子。或者,可以使用一个一分三的馈电网络连接该第二环形阵的三个振子,用一个一分五的馈电网络连接该第二环形阵的另五个振子,且该一分三的馈电网络与该一分五的馈电网络的参数相同。
图11是根据本发明实施例提供一种基站的结构框图。如图11所示,基站1100包括该基站包括室内基带处理单元(Building Baseband Unit,简称:BBU,也称基带处理单元)1101、射频拉远单元(Radio Remote Unit,简称:RRU)1102和本发明上述实施例提供的天线1103。
图11所示的基站1100可以利用天线1103满足定点波束技术要求的天线归一化方向图的特点,提供定点波束业务。
BBU 1101和RRU 1102之间可以通过光纤或者其他传输介质连接。BBU1101可以将从其他设备接收到的信号发送至RRU 1102。RRU 1102和天线1103之间也可以通过光纤或其他传输介质相连。RRU 1102可以将接收到的信号通过天线1103发送出去。此外,RRU 1102还可以将从天线接收到的信号通过光纤发送至BBU 1101。BBU 1101在接收到RRU 1102发送到的信号后,可以将接收到的信号发送至其他设备。
图11中所示的基站1100可以包括但不限于以下任一种基站:全球移动通讯(Global System of Mobile communication,简称“GSM”)系统或码分多址(Code DivisionMultiple Access,简称“CDMA”)系统中的基站(Base Transceiver Station,BTS),宽带码分多址(Wideband Code Division Multiple Access,简称“WCDMA”)系统中的基站(NodeB),长期演进(Long Term Evolution,简称“LTE”)系统中的eNB或e-NodeB。基站还可以包括电源等装置。
可以理解的是,除BBU 1101、RRU 1102以及天线1103外,基站1100还可以包括图11中未示出的其他基本装置或设备,例如,供电设备、用于安装天线的天线塔等。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内,因此本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种天线,其特征在于,所述天线包括至少一个天线阵列,所述至少一个天线阵列中的每个天线阵列包括多个双极化振子,所述多个双极化振子以反射板的第一面的对称轴为轴,对称布置且所述多个双极化振子布置成同心环绕的N个环形阵,其中,所述第一面为所述反射板上布置有所述多个双极化振子的面,所述N个环形阵的中心为所述第一面的中心,每个环形阵中至少包括四个所述双极化振子,位于最里面的环形阵为第一环形阵,环绕在所述第一环形阵外侧且与所述第一环形阵相邻的环形阵为第二环形阵,以此类推,第N环形阵为所述N个环形阵中位于最外围的环形阵,所述第一环形阵的工作功率大于所述第二环形阵至第N环形阵中任意两个环形阵的工作功率之和,N为大于或等于3的正整数;
所述第N个环形阵中的双极化振子数目小于或等于第N-1个环形阵中的双极化振子数目。
2.如权利要求1所述的天线,其特征在于,所述N个环形阵中每个环形阵中双极化振子的幅度和相位相同。
3.如权利要求1或2所述的天线,其特征在于,所述N个环形阵中每个环形阵的双极化振子极化的交叉点的连线形成的图形为圆形或正多边形。
4.如权利要求3所述的天线,其特征在于,N为3,所述第一环形阵至少包括四个所述双极化振子,所述第二环形阵至少包括八个所述双极化振子,所述N个环形阵中的第三环形阵至少包括四个所述双极化振子。
5.如权利要求4所述的天线,其特征在于,所述第一环形阵由四个双极化振子组成,所述第二环形阵由八个双极化振子组成,所述第三环形阵由四个双极化振子组成。
6.如权利要求4或5所述的天线,其特征在于,所述N个环形阵中每个环形阵的双极化振子极化的交叉点均匀分布在形成的圆形或正多边型上。
7.如权利要求5所述的天线,其特征在于,所述第一面为矩形,所述第一环形阵中的四个双极化振子极化的交叉点分别位于平面直角坐标系的X轴的正方向、所述X轴的负方向、Y轴的正方向和所述Y轴的负方向,或者,
所述第一环形阵中的四个双极化振子极化的交叉点分别位于所述平面直角坐标系的四个象限中且任一个双极化振子极化的交叉点到所述X轴的距离与到所述Y轴的距离相同,其中所述平面直角坐标系的原点为所述第一面的中心,所述X轴和所述Y轴为所述第一面的对称轴且所述X轴与所述第一面一条边平行。
8.如权利要求7所述的天线,其特征在于,所述第二环形阵中的八个双极化振子极化的交叉点分别位于所述X轴的正方向、所述X轴的负方向、所述Y轴的正方向、所述Y轴的负方向和所述平面直角坐标系的四个象限中,且位于所述平面直角坐标系的四个象限中的任一个双极化振子极化的交叉点到所述X轴的距离与到所述Y轴的距离相同,或者,
所述第二环形阵中的八个双极化振子极化的交叉点分别位于所述平面直角坐标系的四个象限中,且所述平面直角坐标系的四个象限中的每个象限包括所述八个双极化振子极化的交叉点中的两个,位于任一象限的两个双极化振子与相邻的两个象限中任一象限的两个双极化振子轴对称,相邻且位于同一象限的两个双极化振子极化的交叉点之间的距离大于相邻且位于相邻象限的两个双极化振子极化的交叉点之间的距离。
9.如权利要求8所述的天线,其特征在于,所述第三环形阵中的四个双极化振子极化的交叉点分别位于所述X轴的正方向、所述X轴的负方向、所述Y轴的正方向和所述Y轴的负方向。
10.一种基站,其特征在于,所述基站包括:室内基带处理单元BBU、射频拉远单元RRU和如权利要求1至9中任一项所述的天线,
所述RRU,用于通过所述天线将从所述BBU接收到的信号发送至一个或多个设备;
所述RRU,还用于将通过所述天线接收到的信号发送至所述BBU。
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