一种基于宽频合路器的多波束天线制造技术

一种基于宽频合路器的多波束天线，包括金属反射板，在金属反射板上设有至少两列相互平行的包含有若干辐射单元的直线天线阵，在金属反射板上还设有工作在高低不同频段的用于向直线天线阵馈电的第一馈电网络和第二馈电网络，直线天线阵对应有工作带宽包含第一馈电网络和第二馈电网络工作频段的宽频合路器，宽频合路器具有两个分别用于连接第一馈电网络和第二馈电网络的输入端，宽频合路器的输出端与直线天线阵连接。针对不同频段设计相互独立的馈电网络，使多波束天线可在宽频范围内灵活选择不同的射频信号，有效增加工作频段，实现宽带化，同时可以复用天线阵列，在实现相同数量窄波束的情况下缩减天线的体积，有利于多波束天线的小型化。

A Multi-beam Antenna Based on Broadband Combiner

A multi-beam antenna based on a broadband combiner, including a metal reflector, is equipped with at least two parallel linear antenna arrays with several radiation elements on the metal reflector. On the metal reflector, a first and second feeding network for feeding a linear antenna array at different frequencies is also provided. In power network, the linear antenna array corresponds to a broadband combiner with the working bandwidth of the first and second feeding network. The broadband combiner has two input terminals for connecting the first feeding network and the second feeding network respectively, and the output terminal of the broadband combiner is connected with the linear antenna array. Designing an independent feeder network for different frequency bands enables the multi-beam antenna to flexibly select different radio frequency signals in the broadband range, effectively increase the working frequency band and realize broadband. At the same time, the antenna array can be multiplexed to reduce the size of the antenna in the case of achieving the same number of narrow beams, which is beneficial to the multi-beam antenna. Miniaturization.

【技术实现步骤摘要】
一种基于宽频合路器的多波束天线
本技术涉及一种多波束天线，具体地说是一种基于宽频合路器的多波束天线。
技术介绍
随着高新技术的迅猛发展和经济效益的大幅度提高，通信产业已变成国内最大的产业之一；尤其是通信产业中移动通信的飞速发展，使得它在用户的日常生活中发挥着越来越重要的作用。无线通信用户的高速增长意味着必须寻找到提高网络容量的新办法。由于传统的基站天线是通过在覆盖区域产生一个固定的宽波束来进行通信，容易产生干扰而使通信容量降低。无线通信系统的容量受到干涉的限制，为了提高频谱资源的利用率，增大信道容量，多波束天线越来越多地应用于个人通信系统、卫星通信系统、无线局域网、无线本地回路和无线ATM系统。在无线通信系统中采用多波束天线的窄波束，可通过空间分集的方法选出有用的射频信号，从而改善信噪干扰比SNIR（SignaltoNoiseandInterferenceRatio)。同时由于多波束天线具有一定的波束增益，使得接收机的灵敏度得到一定程度的提升。将多波束天线使用到发射机中还可以减小发射功率，降低功耗。因此，多波束天线在未来的无线通信领域里将会扮演重要角色。多波束天线的关键在于波束形成网络。现有的多波束天线方案常常采用基于电路形式的矩阵，利用电桥和移相器来构成波束形成网络，而巴特勒矩阵是最常用的矩阵形式之一。波束形成网络是一种拥有若干输入端口和输出端口的馈电网络。对这些输入端口进行激励，可在输出端口之间产生若干组相位系数，从而实现不同指向的波束。将波束形成网络与天线阵列相结合，即可构成多波束阵列天线。现有的多波束天线方案大多采用将巴特勒矩阵馈电网络直接与天线阵列电性连接；由于宽频巴特勒矩阵在实现方式上有技术难度，使得多波束天线的宽频化受到极大限制。随着多频及宽频技术在无线通信中的应用越来越广泛，多波束天线的窄频缺陷将在很大程度上限制其应用。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是克服多波束天线工作频段窄的缺陷，提供一种基于宽频合路器的多波束天线，可在宽频范围内灵活选择需要的不同的射频信号，有效增加其工作频段，实现宽带化。本技术为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种基于宽频合路器的多波束天线，包括金属反射板，在金属反射板上设有至少两列相互平行的包含有若干辐射单元的直线天线阵，在金属反射板上还设有工作在高低不同频段的用于向直线天线阵馈电的第一馈电网络和第二馈电网络，直线天线阵对应有工作带宽包含第一馈电网络和第二馈电网络工作频段的宽频合路器，宽频合路器具有两个分别用于连接第一馈电网络和第二馈电网络的输入端，宽频合路器的输出端与直线天线阵连接。所述的第一馈电网络和第二馈电网络均为巴特勒矩阵馈电网络。所述的直线天线阵设置在金属反射板的上表面，第一馈电网络、第二馈电网络和宽频合路器以一定间距平行设置在金属反射板的下表面。相邻两列直线天线阵之间的列间距为第一馈电网络或第二馈电网络工作波长的0.3—0.6倍，直线天线阵中相邻两个辐射单元之间的行间距为第一馈电网络或第二馈电网络工作波长的0.7—1倍。在相邻两列直线天线阵之间设置有高度为第一馈电网络或第二馈电网络工作波长0.1—0.3倍的L形隔离条。所述金属反射板上设置的直线天线阵中，奇数列直线天线阵与偶数列直线天线阵之间交错排布，交错距离为第一馈电网络或第二馈电网络工作波长的0.4—0.6倍。所述第一馈电网络和第二馈电网络均包含多个输入端口和输出端口，各自的输入端口间相互隔离，输出端口之间具有梯度相位差。所述第一馈电网络和第二馈电网络输出端口之间的梯度相位差不相同。所述的多波束天线为至少两列相互平行的双极化直线天线阵构成的双极化天线，两个极化的天线均对应设有一个第一馈电网络和一个第二馈电网络，每个极化天线对应的第一馈电网络和第二馈电网络的输出经宽频合路器合路后连接至直线天线阵。本技术的有益效果是：所述多波束天线在巴特勒矩阵馈电网络与天线阵列之间增加宽频合路器（即巴特勒矩阵的输出端口与宽频合路器的输入端口电性连接之后，宽频合路器的输出端口再与天线阵列的输入端口电性连接），针对不同频段，设计相互独立的巴特勒矩阵馈电网络，采用不同的幅相权值分布和天线阵列数，可以大大降低巴特勒矩阵技术难度的同时有效改善波束赋形自由度。使得所述多波束天线可以在宽频范围内灵活选择需要的不同的射频信号，有效增加其工作频段，实现宽带化，同时可以复用天线阵列，在实现相同数量窄波束的情况下，大大缩减了天线的体积，有利于多波束天线的小型化。另一方面可以减少塔上天线的数量，增加系统容量，有效降低安装成本和后期的维护成本。综上所述，本技术所述的基于宽频合路器的多波束天线形式，集成度高、信号容量大、性能稳定、小型化且易于实现带宽的扩展、安装方便、可重复性好、易于大规模生产，同时有效降低了生产的成本，可以很好的满足客户需求，应用前景非常广阔。附图说明图1为本技术天线的整体结构示意图；图2为本技术具体实施例的反射板下表面结构的俯视示意图；图3为本技术具体实施例的天线阵结构的俯视示意图；图4为本技术具体实施例的第一馈电网络的结构示意图；图5为本技术具体实施例的第二馈电网络的结构示意图；图6为本技术具体实施例的宽频合路器的结构示意图；图7为本技术具体实施例的一个极化天线的馈电网络、宽频合路器及直线天线阵列的连接示意图；图8为本技术具体实施例的一个极化天线的馈电网络、宽频合路器及直线天线阵列的另一种连接示意图；图中标记：1、金属反射板，2、第一馈电网络，3、第二馈电网络，4、宽频合路器，5、直线天线阵，501、辐射单元，6、L形隔离条，7、第一馈电网络波束输入端口，8、第一馈电网络输出端口，9、第二馈电网络波束输入端口，10、第二馈电网络输出端口，11、合路器第一输入端口、12、合路器第二输入端口，13、合路器输出端口。具体实施方式以下结合附图及具体实施方式对本技术的技术方案进行清楚、完整的说明。下面实施例所列出的具体内容不限于权利要求记载的技术方案要解决的技术问题所必须的技术特征。同时，所述列举是实施例仅仅是本技术的一部分，而不是全部实施例。本专利技术的基于宽频合路器的多波束天线包括金属反射板1，设置在金属反射板1上的直线天线阵5、第一馈电网络2、第二馈电网络3和多个宽频合路器4。直线天线阵5至少设有两列，且相互平行。每列直线天线阵5均包含有若干线性排布的辐射单元501。第一馈电网络2和第二馈电网络3为巴特勒矩阵馈电网络，用于向直线天线阵5馈电。第一馈电网络2和第二馈电网络3工作在高低不同频段，例如，第一馈电网络2工作在较低频段f1，第二馈电网络3工作在较高频段f2。每列直线天线阵5均对应设有宽频合路器4，宽频合路器4的工作带宽包含第一馈电网络和第二馈电网络工作频段。宽频合路器4具有两个输入端，其中一个输入端口工作在较低频段f1，另一个输入端口工作在较高频段f2，可以分别连接第一馈电网络2和第二馈电网络3。宽频合路器4的输出端与直线天线阵5连接。如图1和2所示，直线天线阵5设置在金属反射板1的上表面，第一馈电网络2、第二馈电网络3和宽频合路器4以一定间距平行设置在金属反射板1的下表面。多列直线天线阵5以一定间距设置在金属反射板1上。每列直线天线阵5本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于宽频合路器的多波束天线，包括金属反射板（1），在金属反射板（1）上设有至少两列相互平行的包含有若干辐射单元（501）的直线天线阵（5），其特征在于：在金属反射板（1）上还设有工作在高低不同频段的用于向直线天线阵馈电的第一馈电网络（2）和第二馈电网络（3），直线天线阵（5）对应有工作带宽包含第一馈电网络和第二馈电网络工作频段的宽频合路器（4），宽频合路器（4）具有两个分别用于连接第一馈电网络（2）和第二馈电网络（3）的输入端，宽频合路器（4）的输出端与直线天线阵（5）连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于宽频合路器的多波束天线，包括金属反射板（1），在金属反射板（1）上设有至少两列相互平行的包含有若干辐射单元（501）的直线天线阵（5），其特征在于：在金属反射板（1）上还设有工作在高低不同频段的用于向直线天线阵馈电的第一馈电网络（2）和第二馈电网络（3），直线天线阵（5）对应有工作带宽包含第一馈电网络和第二馈电网络工作频段的宽频合路器（4），宽频合路器（4）具有两个分别用于连接第一馈电网络（2）和第二馈电网络（3）的输入端，宽频合路器（4）的输出端与直线天线阵（5）连接。2.如权利要求1所述的一种基于宽频合路器的多波束天线，其特征在于：所述的第一馈电网络（2）和第二馈电网络（3）均为巴特勒矩阵馈电网络。3.如权利要求1所述的一种基于宽频合路器的多波束天线，其特征在于：所述的直线天线阵（5）设置在金属反射板（1）的上表面，第一馈电网络（2）、第二馈电网络（3）和宽频合路器（4）以一定间距平行设置在金属反射板（1）的下表面。4.如权利要求1所述的一种基于宽频合路器的多波束天线，其特征在于：相邻两列直线天线阵（5）之间的列间距为第一馈电网络（2）或第二馈电网络（3）工作波长的0.3—0.6倍，直线天线阵（5）中相邻两个辐射单元（501）之间的行间距为第一馈电网络（2）或第二馈电网络（3）...

【专利技术属性】
技术研发人员：石磊，张利华，余夙琼，王文兰，李炳才，郑金明，
申请(专利权)人：广东通宇通讯股份有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44