四极化六扇区阵列全向天线制造技术

本发明专利技术涉及一种小灵通基站的极化阵列全向天线。主要解决现有三扇区极化分集全向天线在小灵通基站信号差，覆盖小的问题。其技术手段是将三面±４５°双极化板状定向天线和三面０°／９０°双极化板状定向天线，交错对称排列在一个六边形的基线上，构成六扇区十二阵列±４５°和０°／９０°四极化分集天线结构；将每面相同度数的定向天线再进行三路功率合成连接，在六扇区天线端口分别输出＋４５°、－４５°、０°和９０°四根电缆线，直接连接到基站上，以实现使用不同的极化方式接收和发射信号。该天线在水平面内具有全向辐射方向图，与常用水平全向天线比较，每个极化端口的增益高于１２．５ｄＢ，任何两端口之间的隔离度低于－２５ｄＢ，极大的改善了全向基站的覆盖功能，提高了基站的覆盖距离。

【技术实现步骤摘要】
四极化六扇区阵列全向天线
本专利技术属于通信天线领域，具体地说是一种四极化六扇区阵列全向天线，可作为小灵通基站的极化分集全向天线和移动通信中的全向天线。
技术介绍
随着通信事业的发展，人们对移动通信，特别是PHS小灵通通信系统的质量提出了更高的要求，而通信质量的提高，即信号强度增加的重要手段之一就是增加基站密度。但基站数量的增加，不仅会占据空间，影响美化环境，而且增加投入。因此，如何利用现有的基站而提高天线本身的性能，就成了解决移动通信质量问题的重要手段。为了克服在移动通信系统和PHS小灵通通信系统中由于多径传输造成的接收信号衰落，通常可采用空间分集或极化分集接收技术。然而，由于建筑物和地形起伏等因素的存在，除了多径传输造成的接收信号衰落外，还存在传播信号极化矢量的不确定性。当接收和发射天线极化相同时，传输效率最高。若两者极化具有一定的夹角时，则存在极化损失。例如，一个垂直极化天线只能接收垂直极化波，不能接收水平极化波；又如：用一个45°极化天线接收垂直极化波时，接收功率损失3分贝。为了克服这些损失，需要具有几种不同极化的多极化天线来接收，并选择最大的接收信号，获得最佳的接收效果。目前，主要采用扇区覆盖的双极化定向基站天线，实现每个扇区的极化分集，或采用两面单极化的定向基站天线，实现每个扇区的空间分集。而对于全向覆盖的全向基站天线而言，在实际工程应用中，主要是采用多付单极化全向天线实现空间分集的结构。为了实现全向覆盖基站系统的极化分集，在现有技术中已经出现了三扇区±45°双极化定向天线一体化组合结构，如西安海天天线科技股份有限公司研制的“极化分集的小灵通PHS通信系统全向智能天线”，这种天线就是一体化三扇区±45°双极化分集全向天线。该天线通过把低噪声前置放大器直接与天线输出端相连，使组合全向天线增益远高于一般全向天线的增益，但是这种天线由于受±45°双极化天线本身固有特性的限制，在扇区交接区域，即单-->个天线振子波束覆盖扇区边缘交叉极化鉴别率，即交叉极化比较低，通常为10dB左右，因此，使用这种天线时，其全向极化分集效果会受到一定影响。并且由于在三扇区组合的各交接区域合成增益较低，达不到一般全向天线为11dB的增益值，使在这些区域的全向覆盖效果较差，影响了基站的全向覆盖和全方位的极化分集性能，造成小灵通信号差的不足。专利技术的内容本专利技术的目的在于解决现有一体化三扇区组合±45°双极化全向天线的不足，提供一种能够增大基站全向覆盖面和可改善全向性能的四极化六扇区阵列全向天线。本专利技术的技术方案是这样实现的：本专利技术采用三面±45°双极化板状定向天线和三面0°/90°双极化板状定向天线，交错对称排列在一个六边形的基线上，构成六扇区十二阵列±45°和0°/90°四极化分集天线结构，再将每面相同度数的定向天线进行三路功率合成连接，在天线端口分别输出+45°、-45°、0°和90°四根电缆线，连接到基站上，以实现使用不同的极化方式接收和发射信号。其中，每一面±45°双极化板状定向天线，是由轴向固定在梯形反射板上的多个±45°双极化振子及馈电网络构成；每个0°/90°双极化板状定向天线，是由轴向固定在梯形反射板上的多个垂直/水平双极化振子及馈电网络构成。组阵时，为了保证每种极化方式的水平全向辐射，要求每个单面板状天线的辐射方向图要满足90度。由于极化方式不同，板状天线水平面宽度控制方式也有所不同。为此，本专利技术对±45度极化和90°垂直极化采用调整梯形反射板底板宽窄和两侧边的高度及底板与侧边的夹角来控制波束宽度，且每个±45°双极化振子和90°垂直极化振子的馈电点沿梯形反射板轴向方向依次排列，每个馈电点的馈线长度相同；对于0°水平极化定向天线而言，由于受其梯形反射板底板的影响较小，不能简单的通过反射板底板宽窄和两侧边的高度及底板与侧边的夹角来控制波束宽度。为此，本专利技术又通过改变组成0°水平极化定向天线的各振子结构、排列位置及馈线长度的技术手段，来达到展宽0°水平极化定向天线的波束宽度并修正水平方向性能。其方案是：将0°水平振子设计为两个对称的∏形结构，并将每个水平极化振子的馈电点位置沿梯形反射板轴向方向的左右-->位置交替排列，且馈电点位于反射板左边的一组馈线长度与馈电点位于反射板右边的一组馈线长度相差半个工作波长，以改变馈电点在反射板左侧的一组水平极化振子的电流反向，使每个振子臂上电流方向一致，保证水平面整体方向图沿中心轴对称。所述的六边形基线是将每一面0°/90°双极化板状定向天线的梯形反射板与每一面±45°双极化板状定向天线的梯形反射板交错排列固定，形成六边形基线板状定向天线腔体，即0°/90°双极化板状定向天线排列在六边形板状定向天线腔体的第一、第三、第五这三个奇数基线上，而±45°双极化板状定向天排列在六边形板状定向天线的第二、第四、第六这三个偶数基线上。本专利技术由于采用了四极化六扇区阵列天线结构，将空间分集接收转变为极化分集接收，因此，在水平面内具有全向辐射方向图，与常用水平全向天线比较，最大增益明显提高，且改善了基站的覆盖效果，适用于城区内人口密集区，建筑物较多的地方，电磁波易产生多径传播效应和极化旋转的区域；同时由于本专利技术的扇区阵天线部件可以分开组装，所以容易生产调试，批量制作电性能一致性好，且在360度水平面的覆盖范围内，极大的改善了蜂窝通信系统天线的利用率；此外由于本专利技术可以与有源功率放大器配合使用，所以可大大增高天线辐射增益，更适用于农村远距离覆盖，居民小区，十字街道等360度覆盖分布区域架设安装，在GSM、CDMA移动通信频段及集群、扩频通信系统中都有广阔的应用前景。实测表明，本专利技术同时具备垂直，水平，正45度，负45度四种极化特性，该四种极化方式在天线竖直架设的情况下，均具有在水平面内全向辐射的方向图，且每个极化端口的增益高于12.5dB，任何两端口之间的隔离度低于-25dB。当四个极化端口同时工作时，最大增益为13dB，比原来的天线提高了3dB，覆盖距离增大到原来的1.41倍。从天线的结构本身提高了小灵通1C7T普通型500mW基站的覆盖距离和信号强度。使用中，具有外形简单、美观、体积小、架设方便、占地面积小之优点。附图说明图1是本专利技术的整体结构示意图，其中1、2、3、4、5、6分别代表天线阵的六个扇区，7为+45°极化振子，8为-45°极化振子，9为垂直极化-->振子，10为水平极化振子，A为±45°扇区天线反射板，B为0°/90°扇区天线反射板，X为±45°极化振子，S为0°/90°极化振子。图2是本专利技术的横截面图，其中L11为±45°扇区天线反射板的底板，L12为±45°扇区天线反射板的侧边，L21为0°/90°扇区天线反射板的底板，L22为0°/90°扇区天线反射板的侧边，12为反射板连接器，θ1为±45°扇区天线反射板的侧边与底板之间的夹角，θ2为0°/90°扇区天线反射板的侧边与底板之间的夹角。图3是本专利技术的水平极化振子结构示意图。图4是本专利技术的六扇区一体化组合馈电网络示意图。图5是本专利技术的0°/90°极化输出端口实测电压驻波比曲线图，其中复合线表示0°极化端口的实测电压驻波比曲线，单线—表示90°极化端口的实测电压驻波比曲线。图6是本专利技术的±本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种四极化六扇区阵列全向天线，其特征在于采用三面±４５°双极化板状定向天线和三面０°／９０°双极化板状定向天线，交错对称排列在一个六边形的基线上，形成六扇区十二阵列四极化结构；每面相同度数的定向天线再进行三路功率合成连接，分别输出＋４５°、－４５°、０°和９０°四个端口与基站连接。

【技术特征摘要】
1.一种四极化六扇区阵列全向天线，其特征在于采用三面±45°双极化板状定向天线和三面0°/90°双极化板状定向天线，交错对称排列在一个六边形的基线上，形成六扇区十二阵列四极化结构；每面相同度数的定向天线再进行三路功率合成连接，分别输出+45°、-45°、0°和90°四个端口与基站连接。2.根据权利要求1所述的阵列全向天线，其特证在于每个+45°双极化板状定向天线，是由轴向固定在梯形反射板(A)上的多个+45°双极化振子(X)及馈电网络构成；每个0°/90°双极化板状定向天线，是由轴向固定在梯形反射板B上的多个水平极化振子和多个垂直极化振子(S)及馈电网络构成，所述的每个水平极化振子的馈电点位置沿梯形反射板(B)轴向方向的左右位置交替排列，每个垂直极化振子的馈电点沿轴向方向依次排列。3.根据权利要求1或2所述的阵列全向天线，其特证在于三面±45°双极化板状定向天线和三面0°/90°双极化板状定向天线，交错对称排列在一个六边形的基线上，是将三面...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋兴勇，沈宗珍，赵恩惠，刘桂现，徐玉华，马军红，王晨，陈常杰，
申请(专利权)人：西安海天天线科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]