[發明專利]一種兩波束陣列天線及系統

有效

• 申請號: 201711113913.4
• 申請日: 2017-11-13
• 公開（公告）號: CN108092008B
• 公開（公告）日: 2019-08-16
• 發明（設計）人: 吳澤海;吳壁群;蘇振華
• 申請（專利權）人: 廣東博緯通信科技有限公司
• 主分類號: H01Q23/00
• 分類號: H01Q23/00;H01Q21/00;H01Q21/30;H01Q19/10
• 代理公司: 廣州容大專利代理事務所(普通合伙) 44326
• 代理人: 劉新年

本發明公開了一種兩波束陣列天線及系統，該陣列天線包括金屬反射板、輻射單元陣列、多個功率分配網絡、兩個波束形成網絡；輻射單元陣列、功率分配網絡、波束形成網絡安裝在金屬反射板上；輻射單元陣列包括M行N列的雙極化振子，每一列的多個雙極化振子與垂直方向的功率分配網絡輸出端口連接，波束形成網絡的輸出端口與功率分配網絡的輸入端口相連。陣列天線在水平方向具有兩個對稱波束，并擁有較快的波束收斂能力，3dB到20dB功率下降角度小于12度，旁瓣電平抑制優于20dB。陣列天線結構靈活，可以根據實際應用要求靈活配置間距以及振子數目等參數。采用本發明的結構，可在降低場館等熱點區域的鄰區干擾基礎上，最大程度的增加扇區數目來提高網絡容量。

技術領域

本發明涉及通信技術領域，具體涉及一種兩波束陣列天線及系統。

背景技術

移動通信用戶密集的熱點區域，包括大型體育場館、演藝中心、會展中心、高鐵車站、候機樓以及市民廣場等，話務量和數據流量高。為了滿足網絡容量需求，大型場館等通信熱點區域規劃較多的扇區進行覆蓋，并采用大量的頻率復用來提升容量。傳統的解決方案使用覆蓋區域為圓形或者橢圓形的天線進行多扇區覆蓋，天線水平面3dB波寬為65度，如圖1所示，3dB到20dB功率下降角度大于60度，主瓣范圍外下降緩慢導致相鄰扇區重疊區域較大，鄰區干擾大，嚴重影響通信系統的傳輸速率，容量提升有限。

專利US13127592A1提出通過混合使用2×3和2×4的波束形成網絡以及對應的輻射單元模塊組合，構成一種可在1710-2200MHz工作的低旁瓣的雙波束天線。該雙波束天線旁瓣抑制優于20dB，并且95％的能量指向了被輻射的扇區，顯著降低了對相鄰扇區的干擾，其方向圖如圖2所示。在場館中使用兩波束天線可以通過減小扇區覆蓋范圍提升容量，但是橢圓形的覆蓋區域存在相鄰扇區重疊過大和容易出現盲區等缺點。

因此，需要一種改進的兩波束陣列天線，其在寬頻帶的工作區間通過快速的波束收斂形成清晰且干凈的矩形覆蓋區域，在多扇區的精細化覆蓋方案中減少相鄰扇區重疊區域，降低鄰區干擾，減少覆蓋盲區，提高場館等熱點區域的通信容量。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種覆蓋區域為矩形的兩波束陣列天線及系統，水平方向分裂成3dB波寬29度的兩個波束,且每一個波束的覆蓋區域都是矩形，鄰區干擾非常小。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種兩波束陣列天線，包括金屬反射板、輻射單元陣列、多個功率分配網絡、兩個波束形成網絡；輻射單元陣列、功率分配網絡、波束形成網絡安裝在金屬反射板上；

所述輻射單元陣列包括M行N列的雙極化振子，且M≥2，N≥8；

每一行多個雙極化振子沿一水平參考線排列，且每一行雙極化振子對應的參考線之間沒有交疊；每一列多個雙極化振子沿一垂直參考線排列，且每一列雙極化振子對應的參考線之間沒有交疊；

每一個波束形成網絡具有2個輸入端口和N個輸出端口，包括形成第一波束的第一輸入端口和形成第二波束的第二輸入端口、以及連接到M×N陣列的所述N列的N個輸出端口；

每一列的多個雙極化振子與垂直方向的功率分配網絡輸出端口連接，功率分配網絡數量為N個，每一個功率分配網絡包含兩個輸出端口為M的威爾金森功分器；波束形成網絡的輸出端口與功率分配網絡的輸入端口相連，形成一個具有四個輸出端口的雙極化兩波束陣列天線。

進一步地，所述水平方向排列的雙極化振子數目為N＝8；所述雙極化振子在每一條垂直參考線上數目為M＝5。

進一步地，每一個功率分配網絡包含兩個輸出端口為5的威爾金森功分器。