一种超宽频带多频段阵列天线.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 104269649 A (43)申请公布日 2015.01.07 CN 104269649 A (21)申请号 201410484516.8 (22)申请日 2014.09.19 H01Q 5/00(2006.01) H01Q 1/36(2006.01) H01Q 1/38(2006.01) H01Q 21/28(2006.01) (71)申请人 广东博纬通信科技有限公司 地址 510700 广东省广州市黄埔区中山大道 东茅岗路 1 号南座三楼 (72)发明人 吴壁群 (74)专利代理机构 广州番禺容大专利代理事务 所 ( 普通合伙 ) 44326 代理人 刘新年 (。

2、54) 发明名称 一种超宽频带多频段阵列天线 (57) 摘要 本发明涉及一种超宽频带多频段阵列天线， 包括 ： 金属反射板， 以及安装在金属反射板上的 工作于较低频段的低频辐射单元和工作于较高 频段的高频辐射单元 ； 所述低频辐射单元包括 两个分别呈 45 度极化且相互正交安装的低频 振子， 两低频振子与馈电网络连接， 产生 45 度 极化远场辐射方向图 ； 所述高频辐射单元包括 两个分别呈 45 度极化且相互正交安装的高频 振子。本发明提供一种可以覆盖 694-960MHz 和 1710-2690MHz 超宽频带的结构简单的多频段阵 列天线， 以兼容目前的移动通信网络的所有频段。 (51)I。

3、nt.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 9 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书5页 附图9页 (10)申请公布号 CN 104269649 A CN 104269649 A 1/1 页 2 1. 一种超宽频带多频段阵列天线， 其特征在于， 包括 ： 金属反射板， 以及安装在金属反 射板上的工作于较低频段的低频辐射单元和工作于较高频段的高频辐射单元 ； 所述低频辐射单元包括两个分别呈 45 度极化且相互正交安装的低频振子， 两低频 振子与馈电网络连接， 产生 45 度极化远场辐射方向图 ； 多个低频辐射单元的中心沿第一 参考线排。

4、列， 形成一列低频阵列 ； 所述第一参考线与低频振子呈 45 度夹角 ； 每个低频振子包括对称分布于同一直线上的两个辐射臂以及连接于两个辐射臂之间 的匹配电路， 每个辐射臂上设有至少两个扼流管， 所述扼流管包括管状体和设置于管状体 的一端面的封闭面， 所述管状体通过封闭面与低频辐射单元的辐射臂固定连接 ； 所述高频辐射单元包括两个分别呈 45 度极化且相互正交安装的高频振子， 多个高 频辐射单元的中心沿一条或多条参考线排列， 形成一列或多列高频阵列， 所述一条或多条 参考线与第一参考线重合或平行。 2. 根据权利要求 1 所述的超宽频带多频段阵列天线， 其特征在于 ： 每个低频辐射单元 的两侧。

5、还设有两个寄生振子， 所述两个寄生振子分别设置于低频振子的两侧， 通过低频振 子的辐射臂耦合进行馈电。 3. 根据权利要求 1 所述的超宽频带多频段阵列天线， 其特征在于 ： 所述低频辐射单元 工作于 694 960MHz 频段范围， 所述高频辐射单元工作于 1710 2690MHz 频段范围。 4. 根据权利要求 1 所述的超宽频带多频段阵列天线， 其特征在于 ： 每列高频阵列中， 相 邻两个低频辐射单元之间设有不少于一个高频辐射单元。 5. 根据权利要求 1 所述的超宽频带多频段阵列天线， 其特征在于 ： 一列或多列高频阵 列从属于同一个高频系统。 6. 根据权利要求 1 所述的超宽频带多。

6、频段阵列天线， 其特征在于 ： 一列高频阵列中的 多个高频辐射单元从属于多个相互独立的高频系统。 7. 根据权利要求 1 所述的超宽频带多频段阵列天线， 其特征在于 ： 高频辐射单元和低 频辐射单元中的同极化振子的延伸方向平行或重合， 异极化振子的延伸方向相互垂直。 8. 根据权利要求 1 所述的超宽频带多频段阵列天线， 其特征在于 ： 所述低频振子的末 端具有一弯折段， 所述弯折段在低频振子的末端沿水平方向左右折弯设置或沿垂直方向上 下倾斜设置。 9. 根据权利要求 8 所述的超宽频带多频段阵列天线， 其特征在于 ： 所述弯折段上设有 扼流管。 权 利 要 求 书 CN 104269649 。

7、A 2 1/5 页 3 一种超宽频带多频段阵列天线 技术领域 0001 本发明涉及通信领域， 具体涉及一种超宽频带多频段阵列天线。 背景技术 0002 由于智能移动终端的大规模使用， 使移动通信中的数据业务出现了飞速增长。为 了满足移动通信中对高速数据传输的要求， 国内外各大运营商正在大力发展以 TD-LTE 和 FDD-LTE 两种制式为主的第四代 (4G) 移动通信技术。如今， 2G， 3G 和即将普及的 4G LTE 网 络并存， 多个使用不同频段的系统同时存在， 需要使用能工作在不同频段的基站天线。 使用 普通的窄频带天线， 一个基站就需要布置许多副天线， 增加了系统复杂性和物业成本。。

8、 为了 降低建网成本， 天线的宽带化和小型化已经成为当前的热点之一。 0003 为了兼容多种通信制式， 多频双极化天线已被大规模使用。现有技术中的阵列天 线如图1所示， 其低频辐射单元是由相互正交的水平振子和垂直振子， 再加功分器和180度 混合器组成， 从而产生 45 度极化的远场辐射方向图。这种结构不仅增加了成本和生产难 度， 同时也减少了天线增益， 因此需要进一步改进。 发明内容 0004 本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷， 提供一种可以覆盖 694-960MHz 和 1710-2690MHz 超宽频带的结构简单的多频段阵列天线， 以兼容目前的移动通信网络的 所有频段。 0005。

9、 为实现上述目的， 本发明采用以下技术方案 ： 0006 一种超宽频带多频段阵列天线， 包括 ： 金属反射板， 以及安装在金属反射板上的工 作于较低频段的低频辐射单元和工作于较高频段的高频辐射单元 ； 0007 所述低频辐射单元包括两个分别呈 45 度极化且相互正交安装的低频振子， 两 低频振子与馈电网络连接， 产生 45 度极化远场辐射方向图 ； 多个低频辐射单元的中心沿 第一参考线排列， 形成一列低频阵列 ； 所述第一参考线与低频振子呈 45 度夹角 ； 0008 每个低频振子包括对称分布于同一直线上的两个辐射臂以及连接于两个辐射臂 之间的匹配电路， 每个辐射臂上设有至少两个扼流管， 所述。

10、扼流管包括管状体和设置于管 状体的一端面的封闭面， 所述管状体通过封闭面与低频辐射单元的辐射臂固定连接 ； 0009 所述高频辐射单元包括两个分别呈 45 度极化且相互正交安装的高频振子， 多 个高频辐射单元的中心沿一条或多条参考线排列， 形成一列或多列高频阵列， 所述一条或 多条参考线与第一参考线重合或平行。 0010 进一步地， 每个低频辐射单元的两侧还设有两个寄生振子， 所述两个寄生振子分 别设置于低频振子的两侧， 通过低频振子的辐射臂耦合进行馈电。 0011 进一步地， 所述低频辐射单元工作于 694 960MHz 频段范围， 所述高频辐射单元 工作于 1710 2690MHz 频段范。

11、围。 0012 进一步地， 每列高频阵列中， 相邻两个低频辐射单元之间设有不少于一个高频辐 说 明 书 CN 104269649 A 3 2/5 页 4 射单元。 0013 进一步地， 一列或多列高频阵列从属于同一个高频系统。 0014 进一步地， 一列高频阵列中的多个高频辐射单元从属于多个相互独立的高频系 统。 0015 进一步地， 高频辐射单元和低频辐射单元中的同极化振子的延伸方向平行或重 合， 异极化振子的延伸方向相互垂直。 0016 进一步地， 所述低频振子的末端具有一弯折段， 所述弯折段在低频振子的末端沿 水平方向左右折弯设置或沿垂直方向上下倾斜设置。 0017 进一步地， 所述弯折。

12、段上设有扼流管。 0018 本发明提供的一种超宽带多频段阵列天线， 低频辐射单元和高频辐射单元在金 属反射板上相互嵌套排列。其结构简单紧凑且排布方式灵活， 能够利用多个相互独立的 高频系统和低频实现对多个不同频段的覆盖， 进而从整体上有效实现对 694-960MHz 和 1710-2690MHz 超宽频带的覆盖， 以兼容目前的移动通信网络的所有频段。 0019 采用本发明的结构， 可以保持多频段阵列天线在超宽带范围内的辐射特性稳定， 并兼容移动通信中的 2G， 3G 和 4G LTE 所有制式， 不仅可以减少基站所用的天线数目， 减少 布站成本， 也可以减少运营维护费用。 附图说明 0020 。

13、图 1 为现有技术中的阵列天线的结构示意图。 0021 图 2 为本发明实施例一提供的一种超宽频带三频段阵列天线的局部结构示意图。 0022 图 3 为图 2 中的低频辐射单元的结构示意图。 0023 图 4 为本发明实施例一提供的一种超宽频带三频段阵列天线的整体结构示意图。 0024 图 5 为本发明实施例二中的低频辐射单元的结构示意图。 0025 图 6 为本发明实施例二提供的一种超宽频带三频段阵列天线的整体结构示意图。 0026 图 7 为本发明实施例三提供的一种超宽频带五频段阵列天线的整体结构示意图。 0027 图 8 为本发明实施例四提供的一种超宽频带三频段阵列天线的局部结构示意图。。

14、 0028 图 9 为本发明实施例四提供的一种超宽频带三频段阵列天线的整体结构示意图。 0029 图 10 为本发明实施例五提供的一种超宽频带六频段阵列天线的整体结构示意 图。 具体实施方式 0030 下面将结合附图和具体的实施例， 对本发明的技术方案进行详细说明。需要说明 的是， 为方便描述， 本说明书在对各元件的方位作介绍时， 采用如说明书附图所示的视角进 行描述。因此说明书中对于上、 下、 左、 右的概念均以说明书附图所示的视角为参考。而实 际使用中， 产品根据实际情况进行不同的摆放方式， 产品中各部件的相对方位也相应进行 调整， 而不应以本说明书中的描述方位为限。 0031 实施例一 。

15、0032 如图2至图4所示， 本发明实施例提供的一种超宽频带三频段阵列天线， 包括金属 反射板， 以及安装在金属反射板上的工作于较低频段的低频辐射单元 1 和工作于较高频段 说 明 书 CN 104269649 A 4 3/5 页 5 的高频辐射单元 2。优选地， 所述低频辐射单元 1 工作于 694 960MHz 频段范围， 所述高频 辐射单元 2 工作于 1710 2690MHz 频段范围。 0033 所述低频辐射单元1包括两个分别呈45度极化且相互正交安装的低频振子， 分 别为正极化低频振子101和负极化低频振子102， 两低频振子与馈电网络连接， 产生45度 极化远场辐射方向图。多个低。

16、频辐射单元 1 的中心沿第一参考线等间距排列， 形成一列低 频阵列。 0034 所述高频辐射单元2包括两个分别呈45度极化且相互正交安装的高频振子， 分 别为正极化高频振子和负极化高频振子。其中， 高频辐射单元 2 和低频辐射单元 1 中的同 极化振子的延伸方向平行或重合， 即正极化低频振子 101 和正极化高频振子的延伸方向平 行或重合， 负极化低频振子 102 和负极化高频振子的延伸方向平行或重合。多个高频辐射 单元 2 的中心分别沿第二参考线和第三参考线排列， 形成两列高频阵列。其中， 所述第二参 考线和第三参考线平行于第一参考线， 但三者互不重合。 本发明实施例中， 所述第二参考线 和。

17、第三参考线相对于第一参考线对称， 且分别位于第一参考线的两侧， 即两列高频阵列分 别位于低频阵列两侧。一般而言， 所述低频辐射单元 1 和高频辐射单元 2 在金属反射板上 的投影互不重合时阵列天线的工作特性最好 ； 但必要时， 也可以根据需要部分重合。 0035 如图 3 所示， 低频辐射单元 1 中， 正极化低频振子 101 包括对称分布于同一直线上 的两个辐射臂以及连接于两个辐射臂之间的匹配电路 ； 负极化振子 102 也包括对称分布于 同一直线上的两个辐射臂以及连接于两个辐射臂之间的匹配电路。正极化低频振子 101 的 两个辐射臂和负极化低频振子 102 的两个辐射臂互相垂直， 且物理上。

18、互不连接 ； 正极化低 频振子 101 的匹配电路和负极化低频振子 102 的匹配电路相互正交放置， 并分别与金属反 射板垂直。正极化低频振子 101 和负极化低频振子 102 的辐射臂均平行于金属反射板。 0036 作为改进， 本发明在低频辐射单元 1 的每个辐射臂上增设了至少两个扼流管 104， 所述扼流管 104 包括管状体和设置于管状体的一端面的封闭面， 所述管状体通过封闭面与 低频辐射单元 1 的辐射臂固定连接。在本发明实施例中， 所述管状体上封闭面所在的端面 均为远离匹配电路的一端， 在其他实施例中， 所述管状体上封闭面所在的端面还可以是朝 向匹配电路的一端。 0037 扼流管 1。

19、04 的主要作用是扼制高频辐射单元 2 在低频辐射单元 1 上产生的寄生电 流的流动， 以减少低频振子对高频振子方向图的影响。 0038 作为改进， 所述低频辐射单元 1 的两侧还设有两个寄生振子 103， 所述两个寄生振 子103分别设置于低频振子1的两侧， 通过低频振子的辐射臂耦合进行馈电， 以调节远场辐 射的垂直极化分量， 并提高波束收敛度。 0039 结合图 2 所示， 本发明实施例中， 每相邻两个低频辐射单元 1 之间分布有 2 个高 频辐射单元 2 ； 即每列高频阵列中， 位于相邻两个低频辐射单元 1 之间的高频辐射单元 2 有 1 个。高频辐射单元 2 之间的间距为 d， 低频辐。

20、射单元的间距为 D， 它们之间的关系为 ： D 2*d。 这样的布局下， 低频辐射单元1和高频辐射单元2在金属反射板上的正投影互不重合， 有效地降低了两者之间的电气干扰。 0040 在本发明实施例中， 每一列高频阵列分别从属于一个独立的高频系统。如图 4 所 示， 处于第二参考线和第三参考线上的高频辐射单元 2 分别从属于不同的高频系统。换 而言之， 本发明实施例中具有两个相互独立的高频系统， 分别为图 4 中的两个矩形框框 说 明 书 CN 104269649 A 5 4/5 页 6 选的部分。所述两个高频系统可以工作于不同频段， 也可以工作在相同频段， 并共同覆盖 17102690MHz频。

21、段， 同时， 处于第一参考线上的低频辐射单元1覆盖694960MHz频段 ； 因此， 本发明实施例中容纳有 3 个系统， 即构成了 1 个低频系统和 2 个高频系统共存的三频 段阵列天线。 0041 实施例二 0042 在多频段阵列天线中， 减小各频段天线在金属反射板上的正投影的重叠部分， 甚 至使之互不重合， 能够有效降低各频段天线间的电气干扰。 而在实施例一中， 如果要避免低 频辐射单元 1 和高频辐射单元 2 在金属反射板上的正投影重合， 则必须限定低频辐射单元 1 中两个低频振子的长度， 以避免低频振子触碰到高频振子， 这就在一定程度上限制了低频 辐射单元 1 的辐射特性。 0043 。

22、如图 5 和图 6 所示， 本发明实施例在实施例一的基础上进行了改进， 具体地， 低频 振子的末端还具有一弯折段， 所述弯折段在低频振子的末端沿水平方向左右折弯设置或沿 垂直方向上下倾斜设置。本发明实施例中， 所述弯折段向低频辐射单元 1 的两侧弯折， 弯折 段的延伸方向垂直于低频阵列的延伸方向， 且弯折段位于相邻两高频辐射单元 2 之间。这 种结构延长了低频振子的长度， 增强了低频辐射单元 1 的辐射特性， 同时避免了低频辐射 单元1和高频辐射单元2在金属反射板上的正投影重合(如图6所示)， 减少了高低频之间 的相互影响， 提高了同频阵列的隔离度。 在其他实施例中， 所述弯折段还可以在低频振。

23、子的 末端向上或向下倾斜设置， 以调节低频辐射单元 1 的波瓣宽度。 0044 作为改进， 所述弯折段上也可以设置扼流管 104。 0045 本发明实施例的其他技术细节与实施例一相同， 在此不再赘述。 0046 实施例三 0047 如图 7 所示， 本发明实施例在实施例二的基础上进行了变化， 提供了一种超宽频 带五频段阵列天线。具体地， 本发明实施例中的每一列高频阵列中的多个高频辐射单元从 中间分成两部分， 分别从属于两个相互独立的高频系统。 换而言之， 本发明实施例中共具有 四个相互独立的高频系统， 分别为图 7 中的四个矩形框框选的部分， 加上另外一个低频系 统， 构成了 1 个低频系统和。

24、 4 个高频系统共存的五频段阵列天线。 0048 本发明实施例中的其他特征与实施例二相同， 故在此不再赘述。 0049 实施例四 0050 如图 8 所示， 本发明实施例在实施例二的基础上进行了变化。具体地， 改变低频辐 射单元1和高频辐射单元2的相对位置， 使高频振子和低频振子共同排列于第一参考线上， 形成一种底板更窄的超宽频带三频段阵列天线。 0051 相邻高频辐射单元 2 的间距有两种 ： 位于相邻两低频辐射单元 1 之间的两个高频 辐射单元 2 的间距相等， 为第一间距 d1 ； 分别位于同一低频辐射单元 1 两侧的相邻高频辐 射单元 2 的间距为第二间距 d2。所述第一间距 d1 不。

25、大于第二间距 d2， 使低频辐射单元 1 和高频辐射单元 2 之间的距离尽可能拉开。相邻低频辐射单元的间距 D 与第一间距 d1 和 第二间距 d2 之间的关系为 ： D d1+d2。这样的布局下， 减少了低频辐射单元 1 和高频辐射 单元 2 金属反射板上的正投影重合区域， 有效地降低了两者之间的电气干扰。 0052 在本发明实施例中， 排列于第一参考线上的高频阵列被从中间分为两个部分， 分 别从属于一个独立的高频系统。如图 9 所示。两个相互独立的高频系统， 分别为图 9 中的 说 明 书 CN 104269649 A 6 5/5 页 7 两个矩形框框选的部分。 所述两个高频系统可以工作于。

26、不同频段， 也可以工作在相同频段， 并共同覆盖 1710 2690MHz 频段， 同时， 低频辐射单元 1 覆盖 694 960MHz 频段 ； 因此， 本 发明实施例中容纳有三个系统， 即构成了一个低频系统和两个高频系统共存的三频段阵列 天线。 0053 实施例五 0054 如图 10 所示， 本发明实施例在实施例四的基础上进行了变化， 提供了一种超宽频 带六频段阵列天线。 具体地， 将两个实施例四的超宽频带三频段阵列天线进行并排设置， 两 并排设置的超宽频带三频段阵列天线共用中间的寄生振子和底板。 本发明实施例中的每一 列高频阵列中的多个高频辐射单元被从中间分为两个部分， 分别从属于两个相。

27、互独立的高 频系统。换而言之， 本发明实施例中共具有四个相互独立的高频系统， 分别为图 10 中的四 个矩形框框选的部分， 加上另外两个低频系统， 构成了两个低频系统和四个高频系统共存 的六频段阵列天线。 0055 本发明实施例中的其他特征与实施例三相同， 故在此不再赘述。 0056 需要指出的是， 以上提供的五个实施例中， 每个系统中的高频辐射单元 2 和低频 辐射单元 1 的数目只是本发明技术方案在实际应用中的一种具体选择。根据实际工程需 求， 增加或者减少高频辐射单元 2 和低频辐射单元 1 的数目， 仍可以实现所述的三频段、 五 频段或六频段天线阵列。 同时， 在以上五个实施例中， 通。

28、过减少或者增加其中一列或多列高 频阵列中高频系统的数量， 进而实现其他阵列形式的双频段、 三频段、 四频段、 五频段或者 其他多频段阵列天线都是比较简单而容易的事情， 本领域的技术人员有能力根据本发明结 构上的灵活性拓展其应用的场合。 0057 需要强调的是， 在以上五个实施例中， 每列高频阵列中， 位于相邻两个低频辐射单 元 1 之间的高频辐射单元 2 的数量优选为 1 个， 其他数量的高频辐射单元 2， 比如两个或者 三个甚至四个乃至更多数量的高频辐射单元， 可以实现覆盖不同的高频与低频频率范围， 由于不脱离本发明的构思， 也在本发明保护范围之内。 0058 特别需要强调的是， 以上五个实。

29、施例中， 每列高频阵列中， 位于相邻两个低频辐射 单元 1 之间的高频辐射单元数 2 目是固定的， 即低频辐射单元 1 是等间距排列的。然而， 在 实际工程应用中， 各低频辐射单元 1 也可以是不等间距排列的， 在这种情况下， 位于相邻两 个低频辐射单元 1 之间的高频辐射单元 2 的数目则是不固定的。比如， 第一对相邻低频辐 射单元 1 之间有两个个高频辐射单元 2， 第二对相邻低频辐射单元 1 之间有三个高频辐射 单元 2， 这种低频辐射单元 1 的间距变化交错排列的情形， 也可以实现高低频覆盖范围的优 化， 由于不脱离本发明的构思， 也在本发明的保护范围之内。 0059 以上所述实施例仅。

30、表达了本发明的几种实施方式， 其描述较为具体和详细， 但并 不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是， 对于本领域的普通技术人员 来说， 在不脱离本发明构思的前提下， 还可以做出若干变形和改进， 这些都属于本发明的保 护范围。因此， 本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。 说 明 书 CN 104269649 A 7 1/9 页 8 图 1 说 明 书 附 图 CN 104269649 A 8 2/9 页 9 图 2 说 明 书 附 图 CN 104269649 A 9 3/9 页 10 图 3 说 明 书 附 图 CN 104269649 A 10 4/9 页 11 图 4 说 明 书 附 图 CN 104269649 A 11 5/9 页 12 图 5 说 明 书 附 图 CN 104269649 A 12 6/9 页 13 图 6 图 7 说 明 书 附 图 CN 104269649 A 13 7/9 页 14 图 8 说 明 书 附 图 CN 104269649 A 14 8/9 页 15 图 9 说 明 书 附 图 CN 104269649 A 15 9/9 页 16 图 10 说 明 书 附 图 CN 104269649 A 16 。