[發明專利]一種寬頻帶雙極化全向天線及饋電方法

有效

• 申請號: 201010504764.6
• 申請日: 2010-10-08
• 公開（公告）號: CN102447163A
• 公開（公告）日: 2012-05-09
• 發明（設計）人: 高峰;馬華興;高鵬;劉旭
• 申請（專利權）人: 中國移動通信集團設計院有限公司
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q21/24;H01Q21/30
• 代理公司: 北京同達信恒知識產權代理有限公司 11291
• 代理人: 郭潤湘

技術領域

本發明涉及無線通信技術，尤其涉及一種寬頻帶雙極化全向天線及饋電方法。

背景技術

在高級國際移動通信(IMT-Advanced)系統中，時分雙工(Time?DivisionDuplexing，TDD)和頻分雙工(Frequency?Division?Duplexing，FDD)兩大技術陣營都用到了多輸入多輸出(multi-input-multi-output，MIMO)天線技術。

MIMO天線技術是指在發射端和接收端分別使用多個發射天線和多個接收天線，無線電波信號通過發射端和接收端的多個天線傳送和接收，從而改善每個用戶的服務質量(誤比特率或數據速率)。MIMO天線系統對于傳統的單輸入單輸出(single-input-single-output，SISO)天線系統來說，能夠提高頻譜利用率，使得天線系統能在有限的無線頻帶下傳輸更高速率的數據業務。

MIMO天線陣列根據MIMO天線系統的需要有2入2出、4入4出等多種形式，可以采用單極化天線或雙極化天線作為MIMO天線系統的陣列單元。其中，單極化天線是指天線內部振子的排列為同一方向的一列，從一個方向接收無線電波信號，單極化天線相對于基準面可以是垂直極化、水平極化或是正負45度極化等；雙極化天線是指天線內部振子有兩個不同方向的排列，從兩個不同的方向接收無線電波信號。雙極化天線的兩個內部振子之間可以采用不同的極化方式，如一個振子采用水平極化(水平極化天線)，另一個振子采用垂直極化(垂直極化天線)，或者一個振子采用正45度極化(正45度天線)，另一個振子采用負45度極化(負45度天線)等。

根據天線的方向性，天線又可以分為全向天線和定向天線。全向天線是指在水平面上輻射與接收無最大方向的天線，天線增益相對較低，無線信號的傳輸距離也較短，因此，全向天線一般適合在對傳輸距離要求不高的點對多點通信環境使用，如室內環境。相對于全向天線，定向天線的方向性較強，能量在特定方向上比較集中，增益相對較高，無線信號的傳輸距離比較遠，抗干擾能力比較強，更適合于遠距離點對點通信，定向天線的缺點在它的信號覆蓋范圍較小，天線在安裝和調整時的難度較大，兩個傳輸點的天線必須相互對準才能保證信號的傳輸。

當前MIMO天線系統的設計主要針對室外環境，由于室內環境復雜，且需要較寬頻帶的覆蓋，因此，現有的針對室內環境的MIMO天線系統的設計中，MIMO天線系統一般包括多個采用垂直極化方式的單極化全向天線。

在目前采用單極化全向天線為陣列單元的室內MIMO天線系統中，由于單極化全向天線的頻譜利用率低，導致數據傳輸速率較低；另外，為了保證室內MIMO天線系統的高容量，需要設置數量較多的單極化全向天線，導致室內MIMO天線系統占用的空間過大。因此需要一種能夠提高頻譜利用率以及占用較小空間的全向天線作為室內MIMO天線系統的陣列單元。

對此，考慮到雙極化全向天線相對于單極化全向天線可以使重疊的頻譜分開，提高頻譜利用率，因此，提出了采用雙極化全向天線作為室內MIMO天線系統的陣列單元的技術，在占用較少空間的情況下提高頻譜利用率。如圖1所示，為一種雙極化全向天線的結構示意圖，具有一個垂直極化天線1以及四個水平極化天線2。該天線的工作頻帶為225～400MHz，因此，與單極化全向天線相比，雖然利用雙極化全向天線可以提高頻譜利用率，并使得通過該雙極化全向天線構成的MIMO天線系統占用的空間減少，但由于雙極化全向天線工作頻帶寬度較窄，導致實際室內MIMO天線系統的數據傳輸速率較低。

除了MIMO天線具有上述問題，在第三代移動通信系統(3G，即TD-SCDMA、WCDMA和CDMA2000)中，室內覆蓋的天線仍然和第二代移動通信系統(2G)一樣采用單極化天線，但是由于3G系統的頻率較高，采用單通道模式的單極化天線覆蓋距離大大縮短，只能采用成倍增加天線的方式來彌補覆蓋距離的不足。而采用雙通道模式的雙極化全向(吸頂)天線利用極化分集的極化增益效應，在同樣天線數量(與2G)的情況下相對于2G的狀態可滿足網絡的覆蓋要求。但是，目前的雙極化全向(吸頂)天線的工作頻帶寬度仍然較窄。

因此，需要尋找一種工作頻帶寬度較寬的雙極化全向天線，在提高頻譜利用率的同時，還能保證一定的頻帶覆蓋率，從而在占用較少空間的情況下，提高雙極化全向天線的數據傳輸速率。

發明內容

本發明實施例提供一種寬頻帶雙極化全向天線及饋電方法，用以解決現有技術中雙極化全向天線覆蓋距離短、數據傳輸速率較低的問題。