[發(fā)明專利]介質(zhì)加載實(shí)現(xiàn)寬帶基站天線波束收斂的裝置及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810552485.3
• 申請(qǐng)日: 2018-05-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108511914A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-09-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張金玲;朱雄志;鄭占旗;程琨;范鵬程
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京郵電大學(xué)
• 主分類號(hào): H01Q13/08
• 分類號(hào): H01Q13/08;H01Q1/38;H01Q13/20
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 徐寧;劉美麗

本發(fā)明涉及一種介質(zhì)加載實(shí)現(xiàn)寬帶基站天線波束收斂的裝置及方法，該裝置包括接地板；垂向設(shè)置在所述接地板頂部的介質(zhì)基片；固定設(shè)置在所述介質(zhì)基片一側(cè)的印刷偶極子天線；對(duì)應(yīng)于所述印刷偶極子天線饋電點(diǎn)的位置，固定設(shè)置在所述介質(zhì)基片另一側(cè)的饋電巴倫；加載在所述介質(zhì)基片的正上方即天線輻射方向遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)的介質(zhì)透鏡。本發(fā)明通過(guò)對(duì)介質(zhì)透鏡結(jié)構(gòu)、尺寸、介電常數(shù)等多個(gè)參數(shù)的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)半功率波束任意寬度的收斂性調(diào)節(jié)。綜上，本發(fā)明可以與天線單元設(shè)計(jì)分開(kāi)進(jìn)行，在不影響天線原有性能的基礎(chǔ)上，可以同時(shí)提高天線增益及波束寬度收斂性能，為基站天線蜂窩移動(dòng)通信組網(wǎng)提供強(qiáng)的穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是關(guān)于一種介質(zhì)加載實(shí)現(xiàn)寬帶基站天線波束收斂的裝置及方法，涉及移動(dòng)通信介質(zhì)加載技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在移動(dòng)通信網(wǎng)的發(fā)展過(guò)程中，通信網(wǎng)絡(luò)不斷優(yōu)化，更大的傳輸能力即寬帶化與多頻化是未來(lái)通信技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)之一，覆蓋多頻或?qū)掝l的基站天線具有十分廣闊的技術(shù)應(yīng)用空間和使用價(jià)值。基站天線具有抗干擾能力強(qiáng)，覆蓋范圍廣，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)勢(shì)，是移動(dòng)通信系統(tǒng)的重要組成部分。天線的方向系數(shù)可精確的表示天線的方向性，方向性越強(qiáng)，輻射越集中，在最大輻射方向上會(huì)產(chǎn)生更強(qiáng)的場(chǎng)強(qiáng)。基站天線的水平面波束收斂性描述了半功率波束寬度隨頻率變化所表現(xiàn)出的波動(dòng)性，波動(dòng)越小，表明收斂性越好，相鄰小區(qū)之間重疊干擾越少，網(wǎng)絡(luò)覆蓋性能越穩(wěn)定。在寬頻或多頻范圍內(nèi)必須保證天線的波束寬度收斂性，以此減小因波束寬度的過(guò)大差異導(dǎo)致系統(tǒng)容量的損失，避免覆蓋重疊和覆蓋盲區(qū)。

目前常用實(shí)現(xiàn)天線方向圖收斂的方法為：改變介質(zhì)基片形狀來(lái)控制天線前后比特性及水平面的輻射方向圖，現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)是只能在一定程度是提高天線方向性，無(wú)法實(shí)現(xiàn)基站天線多個(gè)頻點(diǎn)收斂性。現(xiàn)有技術(shù)還有通過(guò)改變加載平板透鏡的物理結(jié)構(gòu)、尺寸，改變天線輻射半功率波束寬度，實(shí)現(xiàn)某一個(gè)頻點(diǎn)或幾個(gè)頻點(diǎn)的方向性收斂，但是無(wú)法使得多個(gè)頻點(diǎn)同時(shí)收斂到一個(gè)角度，即基站天線方向圖收斂性難以實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)半功率波束任意寬度的收斂性調(diào)節(jié)的介質(zhì)加載實(shí)現(xiàn)寬帶基站天線波束收斂的裝置及方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：一種介質(zhì)加載實(shí)現(xiàn)寬帶基站天線波束收斂的方法，其特征在于包括以下內(nèi)容：根據(jù)移動(dòng)通信寬頻帶需求設(shè)置耦合饋電寬帶基站天線的介質(zhì)基片、印刷偶極子天線、饋電巴倫及接地板結(jié)構(gòu)；根據(jù)電磁波通過(guò)介質(zhì)透鏡會(huì)改變電磁波傳播方向的原理，確定介質(zhì)透鏡的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，以實(shí)現(xiàn)不同形狀的波束賦形以及不同程度的增益提高；根據(jù)天線半功率波束寬度及半功率波束寬度目標(biāo)，選取介質(zhì)透鏡的介電常數(shù)材料，制作介質(zhì)透鏡；將制作完成的介質(zhì)透鏡固定放置在天線輻射方向遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)，通過(guò)優(yōu)化介質(zhì)透鏡與印刷偶極子天線結(jié)構(gòu)中介質(zhì)基片的加載距離，實(shí)現(xiàn)半功率波束任意寬度的收斂性調(diào)節(jié)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還采取以下技術(shù)方案：一種介質(zhì)加載實(shí)現(xiàn)寬帶基站天線波束收斂的裝置，其特征在于該裝置包括：接地板；垂向設(shè)置在所述接地板頂部的介質(zhì)基片；固定設(shè)置在所述介質(zhì)基片一側(cè)的印刷偶極子天線；固定設(shè)置在所述介質(zhì)基片另一側(cè)的饋電巴倫，所述饋電巴倫對(duì)應(yīng)于所述印刷偶極子天線饋電點(diǎn)的位置；加載在所述介質(zhì)基片正上方即天線輻射方向遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)的介質(zhì)透鏡。

進(jìn)一步地，所述介質(zhì)透鏡包括基底，所述基底頂部從內(nèi)到外依次設(shè)置若干圈環(huán)形介質(zhì)形成環(huán)結(jié)構(gòu)透鏡，所述基底和環(huán)結(jié)構(gòu)透鏡均選取介電常數(shù)為2～10的介質(zhì)。

進(jìn)一步地，每一圈所述環(huán)形介質(zhì)由等腰三角形、非等腰三角形或圓弧繞所述基底中心旋轉(zhuǎn)而成。

進(jìn)一步地，所述環(huán)結(jié)構(gòu)透鏡設(shè)置有10圈所述環(huán)形介質(zhì)，最內(nèi)側(cè)的所述環(huán)形介質(zhì)的直徑為10mm，從內(nèi)向外所述環(huán)形介質(zhì)的直徑依次遞增10mm，最外圈所述環(huán)形介質(zhì)的直徑為100mm。

進(jìn)一步地，所述介質(zhì)基片采用大小為77.6mm*55.5mm且介電常數(shù)為2.65的聚四氟乙烯。

進(jìn)一步地，所述接地板采用大小為80mm*80mm銅板或鋁板。