[發明專利]GSM850/DCS/PCS三頻段的并饋式全向天線陣列

有效

• 申請號: 201010209643.9
• 申請日: 2010-06-17
• 公開（公告）號: CN101888017A
• 公開（公告）日: 2010-11-17
• 發明（設計）人: 魏鯤鵬;張志軍;陳文華;馮正和
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q5/01;H01Q21/00
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 朱琨

技術領域

本發明涉及一種支持GSM850/DCS/PCS三頻段的并饋式全向天線陣列設計，特別用于多頻段、小型化、低成本的移動通信基站中，屬于無線通信技術的天線設計領域。

背景技術

隨著移動通信事業在世界范圍內的迅猛發展，移動通信越來越多地為人們的工作和生活提供方便和快捷。近十年來移動用戶數量正以驚人的速度增長并將繼續快速增長，這要求系統容量越來越大，話音質量要求越來越高。移動通信系統已經從第一代的AMPS、TACS、NMT等系統，第二代的GSM系統和窄帶CDMA系統，發展到現在的WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA等第三代移動通信系統。基站天線是移動通信無線接入系統的重要組成部分，其發展受到多方面因素的影響，特別是移動通信網絡不斷向廣度和深度的擴張，造成基站布局越來越密集。在系統的演進方面，基站天線作為系統的一部分也隨之演進。不同系統的差異對天線性能提出了新的要求，這要求也帶動了基站天線技術的發展。3G通信時代的到來，意味著運營商需要建設更多的基站。一方面，移動通信的不斷發展，新的系統不斷推出，對基站天線提出了新要求，同時，運營商為了提供更高質量的網絡服務，不斷加大網絡建設的投入，建設更多基站；另一方面，人們的環保意識不斷加強，城市建設向著“生態城市”、“綠色城市”的方向邁進，這使得基站天線的發展都面臨著新的挑戰。為滿足這些要求，研制多頻段、小型化、低成本、高增益的高性能基站天線非常具有現實意義。

基站天線作為移動通信系統的咽喉要道，是輻射和接收電磁波的系統部件。基站天線性能的優劣，對移動通信系統的總體性能起著決定性的作用，一副高性能的基站天線能放寬系統的要求且改進整個系統的性能。現代天線設計的核心問題就是使天線滿足新系統中更為苛刻的技術要求，并且超越原有天線形式，滿足新的系統要求。移動用戶的急劇增長，使得通信系統不斷更新和擴容，為減小天線間的干擾并降低成本，要求天線能在寬頻帶范圍內工作，同時滿足多個系統的通信要求，實現多系統共用和收發共用。研究多個系統共用的基站天線可以減少天線的數目而降低天線間干擾以及天線成本，而且可以共享原有的基站，因此，對多頻段基站天線的研究是非常有意義的。

移動用戶數量以每年約兩倍的速率增長，為滿足用戶的快速增長，在用戶密度較高的市區通常選擇小于1km的小蜂窩半徑。目前我國移動通信基站數已經接近100萬個，以每個基站3面天線計算，我國基站天線保有量將在300萬套，這使得在很多地方基站天線林立，正因為如此，基站天線的視覺污染越來越受到重視。因此迫切需要能節約架設空間且具有小型化、增益高、低成本、覆蓋角度大等優點的天線。

在無線通訊中，水平全向天線發揮著重要的作用。水平全向天線指的是一種在水平面內360°均勻輻射的天線，它廣泛應用于點對多點通訊、廣播、數據傳輸、組建無線擴頻網等領域。隨著電子技術的迅猛發展，移動通信系統在功能、容量、質量和服務業務上不斷地升級，所以它們對水平全向天線提出了越來越高的性能指標要求；同時，天線系統通常工作在復雜的移動傳播環境下，電波在空中傳播時將受到多方面的衰落，信道也受到地形、溫度、濕度等環境因素的影響。因此，移動通信基站現在采取了高增益全向天線的手段和方法來改善通訊質量。與機械掃描天線和相控陣天線相比，全向天線有其突出的優點：結構相對簡單，制造成本低，可以最小的代價實現全方位的覆蓋。同時高增益和全向性對天線來說是一個矛盾的要求，所以研究高增益的全向基站天線，有著重要的現實意義。

隨著網絡覆蓋和容量的不斷增加，移動通信對基站天線提出了越來越高的要求，小型化、全向性、多頻段、高增益和更能適應系統各種要求的天線仍然是當前國內外基站天線領域的重要研究課題，同時天線設計及應用還要綜合考慮傳播、系統、工程和環境條件等方面的因素。當前各個運營商的共建共享存在多天線共用一個平臺、多系統共用一套天線的情況，這樣的場景要求基站天線支持多頻段的移動通信系統。這種技術大大減少了天線個數，但為基站天線的設計增加了一定難度。基站天線小型化、低成本也是目前很重要的一個發展方向。小型化基站天線可用于室內基站設備中，以節省室內部分的空間，起到“微型基站”的作用，達到降低成本，提高信號覆蓋率的目的。總之，我國基站天線正朝著小型化、全向性、多頻段、高增益及低成本等方向發展。