双波束天线系统技术方案

本发明专利技术涉及一种双波束天线系统，包括第一波束形成网络、第二波束形成网络以及2行或2行以上的天线阵列，每行天线阵列均包含依次排列且数量相同的辐射单元。第一波束形成网络在相连的天线阵列辐射单元上形成2套等差级数相位分布，第二波束形成网络馈电在相连的天线阵列辐射单元上形成2套特定的幅度分布以及等差级数相位分布，且当形成其中一波束时，天线阵列最后一个辐射单元幅度为零；当形成另一波束时，天线阵列第一个辐射单元幅度为零。通过结合第一波束形成网络和第二波束形成网络进行对天线阵列馈电，可以组成多样的馈电网络形式，且不同个数的辐射单元组阵产生的副瓣最高点不在同一处，在矢量叠加过程中副瓣被压低。

Dual beam antenna system

The invention relates to a dual beam antenna system includes a first beam forming network, second beamforming networks and 2 or 2 lines above the antenna array, each antenna array contains a radiation unit are arranged and the number of the same. The first beam forming network formed 2 sets of arithmetic series of phase distribution in antenna array radiation unit is connected on the second beam forming network feed form 2 sets of amplitude distribution and phase distribution of specific arithmetic progression in antenna array radiation unit connected, and when one beam forming antenna array, the last radiation unit amplitude is zero when formed; another wave beam antenna array, the first radiation unit amplitude is zero. The network and the second beam forming network is used for feeding the antenna array by combining first beamforming, the feed network can be composed of a variety of forms, and the different number of the radiation unit array sidelobe is the highest point in the same place, was down in the sidelobe vector superposition process.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及通信
，特别是涉及一种双波束天线系统。
技术介绍
随着移动通信技术的迅猛发展，人们对通信质量的要求越来越高，移动用户数量的与日俱增，致使网络覆盖的密度越来越大，单波束基站天线在容量要求较高的地方将无法满足用户的需求，增加通信的容量刻不容缓。为了增加容量，一种方法就是增加天线的数量；另一种方法就是采用双波束天线。采用双波束天线可以减少抱杆上天线的数量，同时又能满足信道容量的需求。双波束天线的关键在于波束形成网络，传统的波束形成网络是在巴特勒矩阵网络的基础上增加混合网络，通过调节可变移相器实现波束指向和波束宽度的变化。然而，传统的波束形成网络馈电形式单一，为天线阵列馈电会造成较高的副瓣。
技术实现思路
基于此，有必要针对上述问题，提供一种可降低副瓣的双波束天线系统。一种双波束天线系统，包括第一波束形成网络、第二波束形成网络以及2行或2行以上的天线阵列，每行所述天线阵列均包含依次排列的至少4个辐射单元，各所述天线阵列中辐射单元的数量相同；所述第一波束形成网络连接至少1行所述天线阵列进行馈电，所述第二波束形成网络连接至少1行所述天线阵列进行馈电；所述第一波束形成网络的两个输入端分别形成方向偏离天线阵面的法向的波束，所述第一波束形成网络的输出端与对应天线阵列的辐射单元相连，并在相连的辐射单元上形成2套等差级数的相位分布；其中，所述第一波束形成网络的一输入端在辐射单元上形成等差级数相位分布并依次逐渐超前，且相邻辐射单元的相位差为90度；所述第一波束形成网络的另一输入端在辐射单元上形成等差级数相位分布并依次逐渐滞后，且相邻辐射单元的相位差为90度；第二波束形成网络的两个输入端分别形成方向偏离天线阵面的法向的波束，所述第二波束形成网络的输出端与对应天线阵列的辐射单元相连，并在相连的辐射单元上形成2套预设幅度分布以及等差级数的相位分布；其中，所述第二波束形成网络的一输入端在最后一个辐射单元上形成的幅度为零，在所述最后一个辐射单元之外的辐射单元上形成等差级数相位分布并依次逐渐超前，相邻辐射单元的相位差为90度；所述第二波束形成网络的另一输入端在第一个辐射单元上形成的幅度为零，且在所述第一个辐射单元之外的辐射单元上形成等差级数相位分布并依次逐渐滞后，相邻辐射单元的相位差为90度。上述双波束天线系统，至少1行天线阵列采取第一波束形成网络馈电，至少1行天线阵列采取第二波束形成网络馈电。第一波束形成网络在相连的天线阵列辐射单元上形成2套等差级数相位分布，第二波束形成网络馈电在相连的天线阵列辐射单元上形成2套特定的幅度分布以及等差级数相位分布，且当形成其中一波束时，天线阵列最后一个辐射单元幅度为零；当形成另一波束时，天线阵列第一个辐射单元幅度为零。通过结合第一波束形成网络和第二波束形成网络进行对天线阵列馈电，可以组成多样的馈电网络形式，且不同个数的辐射单元产生的副瓣最高点不在同一处，在矢量叠加过程中副瓣被压低，满足了现代移动通信扩容的需求，适应现移动通信的应用环境。附图说明图1为一实施例中双波束天线系统的结构示意图；图2为一实施例中第一波束形成网络和天线阵列的结构示意图；图3为一实施例中第二波束形成网络和天线阵列的结构示意图；图4为另一实施例中双波束天线系统的结构示意图；图5为一实施例中5行天线阵列组阵，其中4行天线阵列采用第一波束形成网络馈电，其余1行采用第二波束形成网络馈电的左右波束图；图6为一实施例中5行天线阵列组阵，其中3行天线阵列采用第一波束形成网络馈电，其余2行采用第二波束形成网络馈电的左右波束图；图7为一实施例中5行天线阵列组阵，其中2行天线阵列采用第一波束形成网络馈电，其余3行采用第二波束形成网络馈电的左右波束图；图8为一实施例中5行天线阵列组阵，其中1行天线阵列采用第一波束形成网络馈电，其余4行采用第二波束形成网络馈电的左右波束图。具体实施方式在一个实施例中，一种双波束天线系统，如图1所示，包括第一波束形成网络60b、第二波束形成网络60c以及2行或2行以上的天线阵列141，每行天线阵列141均包含依次排列的至少4个辐射单元，各天线阵列141中辐射单元的数量相同；第一波束形成网络60b连接至少1行天线阵列141进行馈电，第二波束形成网络60c连接至少1行天线阵列141进行馈电。第一波束形成网络60b的两个输入端分别形成方向偏离天线阵面的法向的波束，第一波束形成网络60b的输出端与对应天线阵列141的辐射单元相连，并在相连的辐射单元上形成2套等差级数的相位分布。其中，第一波束形成网络60b的一输入端在辐射单元上形成等差级数相位分布并依次逐渐超前，且相邻辐射单元的相位差为90度；第一波束形成网络60b的另一输入端在辐射单元上形成等差级数相位分布并依次逐渐滞后，且相邻辐射单元的相位差为90度。第二波束形成网络60c的两个输入端分别形成方向偏离天线阵面的法向的波束，第二波束形成网络60c的输出端与对应天线阵列141的辐射单元相连，并在相连的辐射单元上形成2套预设幅度分布以及等差级数的相位分布。其中，第二波束形成网络60c的一输入端在最后一个辐射单元上形成的幅度为零，在最后一个辐射单元之外的辐射单元上形成等差级数相位分布并依次逐渐超前，相邻辐射单元的相位差为90度；第二波束形成网络60c的另一输入端在第一个辐射单元上形成的幅度为零，且在第一个辐射单元之外的辐射单元上形成等差级数相位分布并依次逐渐滞后，相邻辐射单元的相位差为90度。具体地，辐射单元为垂直方向上的2个基本辐射单元并联组合的辐射单元。每行天线阵列141的每个辐射单元采取相同的极化形式，极化形式可以是线性极化，也可以是圆极化，具体并不唯一。辐射单元的具体类型也不唯一，可以是单极化辐射单元，也可以是正交双极化辐射单元。每行天线阵列141连接对应的第一波束形成网络60b或第二波束形成网络60c。天线阵列141的具体数量并不唯一，本实施例中，如图1所示，天线阵列141的数量为5行且依次排列组成天线矩阵140，第一行天线阵列141和第五行天线阵列141连接对应的第二波束形成网络60c，第二行天线阵列141、第三行天线阵列141和第四行天线阵列141连接对应的第一波束形成网络60b。各天线阵列141中辐射单元的数量并不唯一，辐射单元的数量具体可为4个，每行天线阵列141均包括依次排列的第一辐射单元21、第二辐射单元22、第三辐射单元23和第四辐射单元24。本实施例中，第一辐射单元21、第二辐射单元22、第三辐射单元23和第四辐射单元24均为单极化辐射单元。为便于理解，以下均以天线阵列141包括四个辐射单元为例进行解释说明。如图2所示，第一波束形成网络60b的两个输入端包括左波束输入端口83b和右波束输入端口84b，形成左右2个波束。2个波束的方向偏离天线阵面的法向，指向偏左侧和偏右侧各30度左右的方位形成左右双波束。第一波束形成网络60b通过其输出端31、输出端32、输出端33和输出端34连接对应天线阵列141的4个辐射单元，并在天线阵列141上形成2套等差级数的相位分布103b和104b。其中，第一波束形成网络60b的左波束输入端口83b在一行天线阵列141上形成等差级数相位分布103b并由左至右依次逐渐超前90度。本实施例中，等差级数相位分布本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双波束天线系统，其特征在于，包括第一波束形成网络、第二波束形成网络以及2行或2行以上的天线阵列，每行所述天线阵列均包含依次排列的至少4个辐射单元，各所述天线阵列中辐射单元的数量相同；所述第一波束形成网络连接至少1行所述天线阵列进行馈电，所述第二波束形成网络连接至少1行所述天线阵列进行馈电；所述第一波束形成网络的两个输入端分别形成方向偏离天线阵面的法向的波束，所述第一波束形成网络的输出端与对应天线阵列的辐射单元相连，并在相连的辐射单元上形成2套等差级数的相位分布；其中，所述第一波束形成网络的一输入端在辐射单元上形成等差级数相位分布并依次逐渐超前，且相邻辐射单元的相位差为90度；所述第一波束形成网络的另一输入端在辐射单元上形成等差级数相位分布并依次逐渐滞后，且相邻辐射单元的相位差为90度；所述第二波束形成网络的两个输入端分别形成方向偏离天线阵面的法向的波束，所述第二波束形成网络的输出端与对应天线阵列的辐射单元相连，并在相连的辐射单元上形成2套预设幅度分布以及等差级数的相位分布；其中，所述第二波束形成网络的一输入端在最后一个辐射单元上形成的幅度为零，在所述最后一个辐射单元之外的辐射单元上形成等差级数相位分布并依次逐渐超前，相邻辐射单元的相位差为90度；所述第二波束形成网络的另一输入端在第一个辐射单元上形成的幅度为零，且在所述第一个辐射单元之外的辐射单元上形成等差级数相位分布并依次逐渐滞后，相邻辐射单元的相位差为90度。...

【技术特征摘要】
1.一种双波束天线系统，其特征在于，包括第一波束形成网络、第二波束形成网络以及2行或2行以上的天线阵列，每行所述天线阵列均包含依次排列的至少4个辐射单元，各所述天线阵列中辐射单元的数量相同；所述第一波束形成网络连接至少1行所述天线阵列进行馈电，所述第二波束形成网络连接至少1行所述天线阵列进行馈电；所述第一波束形成网络的两个输入端分别形成方向偏离天线阵面的法向的波束，所述第一波束形成网络的输出端与对应天线阵列的辐射单元相连，并在相连的辐射单元上形成2套等差级数的相位分布；其中，所述第一波束形成网络的一输入端在辐射单元上形成等差级数相位分布并依次逐渐超前，且相邻辐射单元的相位差为90度；所述第一波束形成网络的另一输入端在辐射单元上形成等差级数相位分布并依次逐渐滞后，且相邻辐射单元的相位差为90度；所述第二波束形成网络的两个输入端分别形成方向偏离天线阵面的法向的波束，所述第二波束形成网络的输出端与对应天线阵列的辐射单元相连，并在相连的辐射单元上形成2套预设幅度分布以及等差级数的相位分布；其中，所述第二波束形成网络的一输入端在最后一个辐射单元上形成的幅度为零，在所述最后一个辐射单元之外的辐射单元上形成等差级数相位分布并依次逐渐超前，相邻辐射单元的相位差为90度；所述第二波束形成网络的另一输入端在第一个辐射单元上形成的幅度为零，且在所述第一个辐射单元之外的辐射单元上形成等差级数相位分布并依次逐渐滞后，相邻辐射单元的相位差为90度。2.根据权利要求1所述的双波束天线系统，其特征在于，每行所述天线阵列均包括依次排列的第一辐射单元、第二辐射单元、第三辐射单元和第四辐射单元。3.根据权利要求2所述的双波束天线系统，其特征在于，所述第一波束形成网络包括第一相位补偿元件、第二相位补偿元件、第一3dB电桥、第一功分器、第二功分器、第一固定移相器和第二固定移相器，所述第一3dB电桥的第一输入端通过所述第一相位补偿元件连接所述第一波束形成网络的一输入端，所述第一3dB电桥的第二输入端通过所述第二相位补偿元件连接所述第一波束形成网络的另一输入端，所述第一3dB电桥的第一输出端连接所述第一功分器的输入端，所述第一3dB电桥的第二输出端连接所述第二功分器的输入端；所述第一功分器的第一输出端通过所述第一固定移相器连接对应天线阵列中的第一辐射单元，所述第一功分器的第二输出端连接对应天线阵列中的第三辐射单元，所述第二功分器的第一输出端连接对应天线阵列中的第二辐射单元...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢巍巍，薛锋章，陈强，
申请(专利权)人：华南理工大学，京信通信技术广州有限公司，京信通信系统中国有限公司，天津京信通信系统有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44