[發(fā)明專利]多頻共用天線陣

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 00806682.5
• 申請日: 2000-12-26
• 公開（公告）號: CN1348620A
• 公開（公告）日: 2002-05-08
• 發(fā)明（設計）人: 西澤一史;大嶺裕幸;西村俊雄;片木孝至
• 申請（專利權）人: 三菱電機株式會社
• 主分類號: H01Q21/30
• 分類號: H01Q21/30;H01Q9/28
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 吳增勇,傅康

技術領域

本發(fā)明涉及移動通信系統(tǒng)中作為基站天線等使用的、互相隔離的多頻帶共用的多頻共用天線陣。

背景技術

例如，對于為實現(xiàn)移動通信系統(tǒng)而設置的基站天線等天線裝置，一般的做法是，設計每個使用頻率上與規(guī)格相符的天線，在各設置場所分別設置天線。基站天線可以設在大樓屋頂、鐵塔等構筑上，以實施與移動臺之間的通信。最近出現(xiàn)的大量基站亂設亂建、多種通信系統(tǒng)混雜并用、以及基站規(guī)模擴大等情況，令基站的設置場所難以得到保證。另外，為建筑設置基站天線用的鐵塔等需支出高額的費用，從減低成本和美化環(huán)境的觀點出發(fā)，有必要減少基站的數量。

對于移動通信用的基站天線，為改善通信質量，采用了分集式接收方式。作為分集支路的構成方法，多采用空間分集的方式，這種方式要求兩個天線須間隔規(guī)定的距離進行設置，從而增大了天線的設置空間。就用以減小設置空間的分集支路而言，利用不同極化波之間的多重傳播特性的極化分集是有效的；這種方法通過分別設置垂直極化波的發(fā)送接收天線和水平極化波的發(fā)送接收天線加以實現(xiàn)。另外，在雷達用天線中利用兩種極化波，可實現(xiàn)根據因極化波導致的雷達截面差對物體進行識別的極化測定術。

因此，為了有效利用空間，有必要讓單一的天線為多個不同的頻率所共用，如果能配合極化波一起使用，便可實現(xiàn)更高的效能。圖1為后藤直久、神山一公的“二頻共用天線陣的天線單元排列法及其優(yōu)點”(信學技報A·P81-40，電子情報通信學會發(fā)行，1981年6月26日)一文中給出的以往使用的二頻共用天線陣的俯視圖。圖2為沿圖1中A-A線的垂直面上所見的天線陣示意圖。圖中，101為地導體，102為以相對較低的頻率f1工作的偶極天線，103為給102饋電的饋電線，104為以相對較高的頻率f2工作的偶極天線，105為給104饋電的饋電線。如此，以頻率f1為諧振頻率的偶極天線102和以頻率f2為諧振頻率的偶極天線104被配置在同一地導體101上，可以實現(xiàn)在一個平面上兩個頻率天線的孔徑共用。為了簡化說明，這里僅以兩個頻率共用的天線陣為例進行說明，將三個以上頻率的多頻偶極天線配置于同一地導體，可以同樣地構成多頻共用天線陣。

下面就其工作過程進行說明。

偶極天線具有頻域較寬的特性，有10％以上的帶寬。但是，為了獲得這么高的帶寬，從地導體到偶極天線的高度必須是作為工作對象的無線電波波長的約1/4以上。另外，由于偶極天線利用來自地導體的反射形成波束，至偶極天線的高度為1/4波長以上時，就會形成正面方向增益較低的輻射圖。因此，將從地導體至偶極天線的高度定為其工作無線電波的約1/4波長為宜。還有，作為向偶極天線饋電的饋電線103、105，一般采用平行二線式饋線或同軸線的方式。如用包括電介質底板的印刷電路板構成偶極天線，可在印刷電路板上形成平行二線式饋線，其好處是無需焊接、可簡化制作工藝。

如上述，在以頻率f1工作的偶極天線102和以頻率f2工作的偶極天線104組成的天線陣中，以頻率f1工作的偶極天線102和以頻率f2工作的偶極天線104組成的天線陣被分別配置在以地導體101為起點的不同高度上。換言之，工作于相對較高頻率f2的偶極天線104被配置在比工作于相對較低頻率f1的偶極天線102更接近地導體101的位置上。另外，就天線陣的排列而言，為避免各工作頻率下的柵瓣，須保持單元間隔。由于以頻率f1工作的偶極天線102和以頻率f2工作的偶極天線104的單元間隔互不相同，所以為獲得二頻共用特性須設法將天線陣中的相鄰天線單元互不重疊地排列。

上面描述了以往的天線陣的構成，在二頻共用的場合，工作于相對較低頻率f1的偶極天線102要比工作于相對較高頻率f2的偶極天線104的尺寸大，因此會給工作于頻率f2的偶極天線造成阻塞。另外，由于工作于頻率f2的偶極天線輻射的無線電波跟工作于頻率f1的偶極天線的耦合，在工作于頻率f1的偶極天線中產生激勵電流，由此產生再輻射。因此，就出現(xiàn)了工作于頻率f2的偶極天線的輻射定向性因工作于頻率f1的偶極天線的影響而紊亂的問題。并且，對工作于頻率f2的偶極天線的輻射定向性的干擾，隨工作于頻率f1的各偶極天線之間的間隔而周期性地出現(xiàn)。這種周期性的干擾，如圖3所示，便成為發(fā)生陣列輻射定向性上的柵瓣的原因。