一种宽频九波束阵列天线制造技术

本发明专利技术涉及通信天线技术领域，具体涉及一种宽频九波束阵列天线。本发明专利技术包括金属反射板、辐射单元阵列、波束形成网络、第一功分器网络、第二功分器网络和相位补偿电路；所述辐射单元阵列与第二功分器网络连接，并固定安装于所述包括金属反射板上，所述波束形成网络通过所述相位补偿电路与所述第一功分器网络连接，并固定安装于所述包括金属反射板上。本发明专利技术在超宽频段内都具有较好的旁瓣和栅瓣抑制性能，降低波束对应小区的邻区干扰。与五波束天线相比，本发明专利技术的九波束天线在相同的空间范围实现了更多的小区分裂，在不增加天线站址的条件下实现更多的相邻小区的频率复用，进一步提高了网络容量。

A broadband nine beam array antenna

The invention relates to the technical field of communication antennas, in particular to a broadband nine beam array antenna. The invention comprises a metal reflector, a radiation element array, a beamforming network, a first power divider network, a second power divider network, and a phase compensation circuit; the radiation element array is connected to a second power divider network and is fixed on the metal reflector including the metal reflector, and the beamforming network is complemented by the phase. The compensation circuit is connected with the first power divider network and is fixed on the metal reflector. The invention has good sidelobe and grating lobe suppression performance in ultra wide band, and reduces adjacent area interference of the corresponding cell of the beam. Compared with the five-beam antenna, the nine-beam antenna of the invention achieves more cell splitting in the same spatial range, realizes more frequency reuse of adjacent cells without increasing the antenna station location, and further improves the network capacity.

【技术实现步骤摘要】
一种宽频九波束阵列天线
本专利技术涉及通信天线
，具体涉及一种宽频九波束阵列天线。
技术介绍
第四代移动通信技术4G/LTE规模商用后，移动通信网络中的数据流量激增，用户密集区域移动通信系统带宽容量面临巨大压力。针对单个小区容量有限的问题，使用多波束天线，常规单个扇区的覆盖区域可细分为多个扇区，无线信道容量成倍增加。公开号为CN102570057A的专利技术专利提出了一种使用6×6巴特勒矩阵来产生五波束的方法，如图2所示。均匀排布的辐射单元的每一列与垂直功分器相连，再与6×6的巴特勒矩阵输出口相连，每一个极化对应一个6×6巴特勒矩阵。但是该技术工作带宽只有23.7％(1710-2170MHz)，不能同时兼容4GLTE的2300和2600MHz频段，如果频段拓宽至1700-2700MHz频段，方位角面2700MHz频率会产生非常高的栅瓣约-5dB，对相邻小区干扰非常大。专利201621038190.7利用水平错开的辐射单元排列方式，可以得到较好的栅瓣抑制能力。体育场馆在奥运会开幕式等场合聚集数万甚至10万移动通信用户，使用五波束进行小区分裂仍然不足以应付日益增长的流量需求。因此，为了进一步增加容量，需要设计具有更多波束的基站天线，同时工作频带拓宽至1427-2700MHz，兼容目前移动通信4G/3G制式频段和2G制式的频段以及预留将来升级的需求，且工作频带范围内方位角方向具有良好的旁瓣和栅瓣抑制性能，以克服上述问题。
技术实现思路
为克服上述现有技术存在的不足，有必要针对一些特殊场景网络覆盖，如移动通信非常密集的体育场馆和演艺中心等，提出一种更高容量的宽频九波束阵列天线。本专利技术提出一种宽频九波束阵列天线，包括金属反射板、辐射单元阵列、波束形成网络、第一功分器网络、第二功分器网络和相位补偿电路；所述辐射单元阵列与第二功分器网络连接，并固定安装于所述包括金属反射板上，所述波束形成网络通过所述相位补偿电路与所述第一功分器网络连接，并固定安装于所述包括金属反射板上；所述辐射单元阵列包括大于等于2个辐射单元组，所述每一个辐射单元组沿水平方向排列，至少有一个辐射单元组在水平方向偏移；所述辐射单元组包括大于等于12个辐射单元；所述波束形成网络至少为2个，每个所述波束形成网络包含一个12路巴特勒矩阵电路和一个2路功分器组；所述相位补偿电路至少为8个，每一个所述相位补偿电路包含2个独立传输线路。进一步地，所述辐射单元组为6个，所述辐射单元为双极化天线单元。进一步地，所述辐射单元阵列的相邻行在排布上采用水平方向偏移的方式。进一步地，所述第一功分器网络包含至少8个2路功分器电路，所述第一功分器网络的输入端口为天线的输入端口；所述第二功分器网络包含至少24个3路功分器电路；所述3路功分器电路的输出端口连接不同行的位于同一水平位置的三个辐射单元，所述3路功分器电路的输入端口连接所述波束形成网络的输出端口。进一步地，每一个所述12路巴特勒矩阵电路包含4个3×3巴特勒矩阵电路、3个4×4巴特勒矩阵电路和9个移相器；3×3巴特勒矩阵电路和4×4巴特勒矩阵电路通过移相器交叉连接。进一步地，每一个所述12路巴特勒矩阵电路包含12个彼此隔离的输入端口和12个彼此隔离的输出端口，其中有3个输入端口连接50欧姆负载并接地，其余输入端口作为波束形成网络的9个输入端口，分别为第一输入端口、第二输入端口、第三输入端口、第四输入端口，第五输入端口、第六输入端口、第七输入端口、第八输入端口和第九输入端口，并分别对应第一波束、第二波束、第三波束、第四波束、第五波束、第六波束、第七波束、第八波束和第九波束。进一步地，所述第一波束的方位角范围为25至50度，所述第二波束的方位角范围为18至35度，所述第三波束的方位角范围为10至25度，所述第四波束的方位角范围为5至15度，所述第五波束的方位角为0度，所述第六波束的方位角范围为-5至-15度，所述第七波束的方位角范围为-10至-25度，所述第八波束的方位角范围为-18至-35度，所述第九波束的方位角范围为-25至-50度。进一步地，所述2个独立传输线路相位差介于0度至90度范围内。进一步地，所述辐射单元组中的所述辐射单元水平间距相等，所述辐射单元组之间的垂直间距相等；所述间距为阵列天线工作频段中心频率的0.4至0.95倍波长；每一行辐射单元的水平偏移距离为所述辐射单元水平距离的一半。进一步地，所述波束形成网络的第一输入端口、第二输入端口、第三输入端口、第四输入端口、第六输入端口、第七输入端口、第八输入端口、第九输入端口通过所述相位补偿电路连接第一功分器网络。进一步地，所述天线工作频段为1427-2700MHz。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术所提供的一种宽频九波束阵列天线，每一个辐射单元组包含多个沿水平方向排列的辐射单元，至少一个辐射单元组在水平方向偏移，多个相位补偿电路，对水平方向偏移的辐射单元组进行相位补偿，这样采用不同行的辐射单元在水平方向按照一定规律偏移的排列方案，并在馈电网络里对偏移的辐射单元添加一定的相位补偿，九波束天线在超宽频段内都具有较好的旁瓣和栅瓣抑制性能，降低波束对应小区的邻区干扰。同时采用12路巴特勒矩阵电路实现了可在方位角方向生成九个波束的波束形成网络，与五波束天线相比，本专利技术的九波束天线在相同的空间范围实现了更多的小区分裂，在不增加天线站址的条件下实现更多的相邻小区的频率复用，进一步提高了网络容量。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；图1为本专利技术的宽频九波束天线的辐射单元排布方案；图2为现有技术产生五波束天线的辐射单元排列方案；图3为本专利技术辐射单元与3路功分器电路的连线图；图4为本专利技术波束形成网络的连接图；图5为本专利技术波束形成网络的内部结构图，其中，图a为2路功分器电路示意图，图b为巴特勒矩阵电路和移相器交叉连接示意图；图6为波束形成网络的3×3巴特勒矩阵电路结构图；图7为波束形成网络的4×4巴特勒矩阵电路结构图图8为本专利技术第二功分器网络和相位补偿电路的连接图，其中，图a为第一波束至第五波束连接示意图，图b为第六波束至第九波束连接示意图；图9为本专利技术实施例实测的九个波束1710MHz频率的合成方位角面方向图；图10为本专利技术实施例实测的九个波束2690MHz频率的合成方位角面方向图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面通过特定的具体实例并结合附图说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本专利技术的其它优点与功效。本专利技术亦可通过其它不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本专利技术的精神下进行各种修饰与变更。本专利技术提出一种宽频九波束阵列天线，具体包括金属反射板、辐射单元阵列、波束形成网络、第一功分器网络、第二功分器网络和相位补偿电路；所述辐射单元阵列与第二功分器网络连接，并固定安装于所述包括金属反射板上，所述波束形成网络通过所述相位补偿电路与所述第一功分器网络连接，并固定安装于所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种宽频九波束阵列天线，其特征在于，包括金属反射板、辐射单元阵列、波束形成网络、第一功分器网络、第二功分器网络和相位补偿电路；所述辐射单元阵列与第二功分器网络连接，并固定安装于所述包括金属反射板上，所述波束形成网络通过所述相位补偿电路与所述第一功分器网络连接，并固定安装于所述包括金属反射板上；所述辐射单元阵列包括大于等于2个辐射单元组，所述每一个辐射单元组沿水平方向排列，至少有一个辐射单元组在水平方向偏移；所述辐射单元组包括大于等于12个辐射单元；所述波束形成网络至少为2个，每个所述波束形成网络包含一个12路巴特勒矩阵电路和一个2路功分器组；所述相位补偿电路至少为8个，每一个所述相位补偿电路包含2个独立传输线路。

【技术特征摘要】
1.一种宽频九波束阵列天线，其特征在于，包括金属反射板、辐射单元阵列、波束形成网络、第一功分器网络、第二功分器网络和相位补偿电路；所述辐射单元阵列与第二功分器网络连接，并固定安装于所述包括金属反射板上，所述波束形成网络通过所述相位补偿电路与所述第一功分器网络连接，并固定安装于所述包括金属反射板上；所述辐射单元阵列包括大于等于2个辐射单元组，所述每一个辐射单元组沿水平方向排列，至少有一个辐射单元组在水平方向偏移；所述辐射单元组包括大于等于12个辐射单元；所述波束形成网络至少为2个，每个所述波束形成网络包含一个12路巴特勒矩阵电路和一个2路功分器组；所述相位补偿电路至少为8个，每一个所述相位补偿电路包含2个独立传输线路。2.根据权利要求1所述一种宽频九波束阵列天线，其特征在于，所述辐射单元组为6个，所述辐射单元为双极化天线单元。3.根据权利要求1所述一种宽频九波束阵列天线，其特征在于，所述辐射单元阵列的相邻行在排布上采用水平方向偏移的方式。4.根据权利要求1所述一种宽频九波束阵列天线，其特征在于，所述第一功分器网络包含至少8个2路功分器电路，所述第一功分器网络的输入端口为天线的输入端口；所述第二功分器网络包含至少24个3路功分器电路；所述3路功分器电路的输出端口连接不同行的位于同一水平位置的三个辐射单元，所述3路功分器电路的输入端口连接所述波束形成网络的输出端口。5.根据权利要求1所述一种宽频九波束阵列天线，其特征在于，每一个所述12路巴特勒矩阵电路包含4个3×3巴特勒矩阵电路、3个4×4巴特勒矩阵电路和9个移相器；3×3巴特勒矩阵电路和4×4巴特勒矩阵电路通过移相器交叉连接。6.根据权利要求5所述一种宽频九波束阵列天线，其特征在于，每一个所述12路巴特勒矩阵电路...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴泽海，吴壁群，苏振华，林仙岳，叶亮华，孙丹，邓佑昌，
申请(专利权)人：广东博纬通信科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44