專利名稱：扇區(qū)陣列智能天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及天線技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種扇區(qū)陣列智能天線，主要應(yīng)用于第三代移動(dòng)通信(3G)的時(shí)分同步碼分多址(TD-SCDMA)系統(tǒng)中。
背景技術(shù)：
在當(dāng)前移動(dòng)通信系統(tǒng)中，印刷振子天線得到了廣泛的應(yīng)用，但是以往的天線是單排的印刷振子，即一個(gè)天線單元用來形成固定波束的方向圖。這種方向圖可以滿足以往移動(dòng)通信系統(tǒng)，比如第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)的常規(guī)需求。但是對(duì)于第三代移動(dòng)通信，這種固定波束就不能滿足系統(tǒng)的需求了。由于在TD-SCDMA系統(tǒng)中采用了智能天線、軟件無線電、聯(lián)合檢測(cè)等一系列新技術(shù)，所以使該系統(tǒng)的發(fā)射功率降低，產(chǎn)品成本下降。作為TD-SCDMA系統(tǒng)終端的天線，已不能采用原來已有的基站天線，必須設(shè)計(jì)新的陣列天線，以滿足系統(tǒng)所需要的工作模式，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)所需要的性能。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是為了克服常規(guī)固定波束通信天線的局限，提供一種可以形成第三代移動(dòng)通信(3G)中的TD-SCDMA系統(tǒng)所需要的特殊方向圖、成本較低、具有良好電氣性能的扇區(qū)陣列智能天線。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是設(shè)計(jì)一種扇區(qū)陣列智能天線，包括印刷振子陣列、校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)和底板，印刷振子陣列和校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)安裝固定在底板上，并用同軸線將印刷振子陣列和校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)連接而構(gòu)成整體天線。為了滿足目前第三代移動(dòng)通信的需要，實(shí)現(xiàn)TD-SCDMA系統(tǒng)所需要的工作模式和廣播模式需要的方向圖，上述印刷振子陣列，無論是做成8×N，還是4×N的扇區(qū)陣列智能天線(其中8和4是天線陣列的數(shù)目，N為每列中輻射單元的數(shù)目)，相鄰列之間的距離為0.4～0.6個(gè)中心頻率波長(zhǎng)。
天線各陣列激勵(lì)信號(hào)的相位在不同頻段范圍內(nèi)，對(duì)不同數(shù)目的陣列和輻射單元，要滿足一定的比例關(guān)系來實(shí)現(xiàn)波束寬度和方向圖的需求。本實(shí)用新型在TD-SCDMA系統(tǒng)工作的1880～1920MHZ頻段范圍內(nèi)，對(duì)于8×N的扇區(qū)陣列智能天線，各陣列之間激勵(lì)信號(hào)相位的比例關(guān)系為1∶(2.5～3)∶(4.5～5)∶(5～5.5)∶(5～5.5)∶(4.5～5)∶(2.5～3)∶1；在TD-SCDMA系統(tǒng)工作的2010～2025MHz頻段范圍內(nèi)，對(duì)于8×N的扇區(qū)陣列智能天線，各陣列之間激勵(lì)信號(hào)相位的比例關(guān)系為1∶(2.5～3)∶(5.5～6)∶(6～6.5)∶(6～6.5)∶(5.5～6)∶(2.5～3)∶1；在1880～1920MHz和2010～2025MHz頻段范圍內(nèi)，對(duì)于4×N的扇區(qū)陣列智能天線，各陣列之間激勵(lì)信號(hào)相位的比例關(guān)系為(4.5～5)∶1∶(1～1.5)∶(4.5～5)。
本實(shí)用新型具有較好的機(jī)械和電氣性能，生產(chǎn)容易，成本較低。利用本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思，所述技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以很容易地做出不同陣列、不同輻射單元數(shù)目、不同波束寬度的智能天線來。通過天線陣列之間的距離和激勵(lì)信號(hào)相位的設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)在頻段1880～1920MHz和2010～2025MHz的范圍內(nèi)所需要的兩種工作模式，既可以實(shí)現(xiàn)寬波束保證較好的扇區(qū)內(nèi)信號(hào)覆蓋，又可以實(shí)現(xiàn)跟蹤波束陣列實(shí)時(shí)形成權(quán)值使主波束跟蹤期望用戶，從而提高信噪比，改善系統(tǒng)的通信質(zhì)量，滿足了第三代移動(dòng)通信(3G)的時(shí)分同步碼分多址(TD-SCDMA)系統(tǒng)的需要。


圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖圖2為印刷振子組成的天線陣列的結(jié)構(gòu)示意圖圖3為120度扇區(qū)陣列智能天線廣播波束H面方向圖圖4為120度扇區(qū)陣列智能天線廣播波束E面方向圖圖5為120度扇區(qū)陣列智能天線業(yè)務(wù)波束H面0度和25度方向圖具體實(shí)施方式
以下參照附圖具體說明本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)和實(shí)施方法
參照?qǐng)D1，本實(shí)用新型由天線陣列13、14、15、16、17、18、19、20，校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)22和底板21組成。天線陣列各列之間平行并垂直安裝在底板21上，校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)22也安裝在底板21上，陣列的端口1、2、3、4、5、6、7、8與校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)的1’、2’、3’、4’、5’、6’、7’、8’口分別通過同軸線12的一端電纜頭9進(jìn)行連接。各陣列的輻射單元分別與同軸線12的電纜座10連接，同軸線12的另一端安裝有電纜插頭11與電纜座10連接(圖中只標(biāo)出了與陣列13相連接的9、10、11、12的位置，其他各陣列對(duì)應(yīng)的位置與上述標(biāo)法相同)。校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)22是用于系統(tǒng)工作時(shí)對(duì)各射頻通道幅度相位進(jìn)行實(shí)時(shí)校準(zhǔn)，以保證經(jīng)每個(gè)射頻通道傳輸至天線端口的信號(hào)為基帶算法所期望的信號(hào)。天線陣列數(shù)和各陣列中輻射單元的數(shù)目根據(jù)天線的波束和增益的要求來確定，圖1給出的是8陣列的結(jié)構(gòu)示意圖。
參照?qǐng)D2，畫出了本實(shí)用新型8陣列的印刷振子天線結(jié)構(gòu)示意圖，天線各陣列13、14、15、16、17、18、19、20均由多個(gè)輻射單元組成，如陣列13由輻射單元23和24組成。對(duì)于多個(gè)輻射單元的設(shè)計(jì)安裝可在圖中各陣列輻射單元的基礎(chǔ)上左右延伸。天線陣列平行并垂直安裝在底板21上，根據(jù)波束寬度、增益的要求，陣列數(shù)目一般取4～8個(gè)，相鄰列之間的距離d為0.4～0.6個(gè)中心頻率波長(zhǎng)。陣列中輻射單元的數(shù)目根據(jù)增益的要求來確定，一般取2～8個(gè)，各輻射單元通過微帶線激勵(lì)，各陣列激勵(lì)信號(hào)的相位在不同的頻段范圍內(nèi)要滿足一定的比例關(guān)系來保證實(shí)現(xiàn)波束寬度，本實(shí)用新型在1880～1920MHz頻段范圍內(nèi)，對(duì)于8×N(8為陣列的列數(shù)，N為每列中輻射單元的數(shù)目)的扇區(qū)陣列智能天線，各陣列之間激勵(lì)信號(hào)的相位比例關(guān)系為1∶(2.5～3)∶(4.5～5)∶(5～5.5)∶(5～5.5)∶(4.5～5)∶(2.5～3)∶1；在2010～2025MHz頻段范圍內(nèi)，上述的扇區(qū)陣列智能天線，各陣列之間激勵(lì)信號(hào)相位的比例關(guān)系為1∶(2.5～3)∶(5.5～6)∶(6～6.5)∶(6～6.5)∶(5.5～6)∶(2.5～3)∶1；對(duì)于4×N(4為陣列的列數(shù)，N為每列中輻射單元的數(shù)目)的扇區(qū)陣列智能天線，各陣列激勵(lì)信號(hào)相位的比例關(guān)系為(4.5～5)∶1∶(1～1.5)∶(4.5～5)。目前已經(jīng)研制出了本實(shí)用新型的多種實(shí)施例，比如，對(duì)具體的8×8的波束寬度為120度的扇區(qū)陣列智能天線，在1880～1920MHz頻段范圍內(nèi)，各陣列之間激勵(lì)信號(hào)的相位比例關(guān)系為1∶2.7∶4.7∶5.1∶5.1∶4.7∶2.7∶1；在2010～2025MHz頻段范圍內(nèi)，各陣列之間激勵(lì)信號(hào)的相位比例關(guān)系為1∶2.8∶5.7∶6∶6∶5.7∶2.8∶1；又如，對(duì)具體的4×8的波束寬度為90度的扇區(qū)陣列智能天線，在上述兩個(gè)頻段范圍內(nèi)各陣列之間激勵(lì)信號(hào)的相位比例關(guān)系為4.6∶1∶1.2∶4.7。
參照?qǐng)D3，它是本實(shí)用新型8×8、波束寬度為120度的扇區(qū)陣列智能天線廣播波束H面方向圖特性，可以看出廣播波束H面方向圖的波瓣抖動(dòng)很小，這樣就保證了對(duì)扇區(qū)較好的覆蓋。
參照?qǐng)D4和圖5，圖4為8×8、波束寬度為120度的扇區(qū)陣列智能天線廣播波束E面方向圖，圖5為8×8、波束寬度為120度的扇區(qū)陣列智能天線業(yè)務(wù)波束H面0度和25度方向圖，業(yè)務(wù)波束實(shí)現(xiàn)波束掃描。
權(quán)利要求1.一種扇區(qū)陣列智能天線，包括印刷振子陣列(13)、(14)、(15)、(16)、(17)、(18)、(19)、(20)，校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)(22)和底板(21)，印刷振子陣列和校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)安裝固定在底板上，并用同軸線(12)將印刷振子陣列和校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)連接構(gòu)成扇區(qū)陣列智能天線的總體，其特征在于天線陣列相鄰列之間的距離為0.4-0.6個(gè)中心頻率波長(zhǎng)，天線各陣列激勵(lì)信號(hào)的相位在不同的頻段范圍、對(duì)不同數(shù)目的陣列和輻射單元要分別滿足以下的比例關(guān)系在1880～1920MHz頻段范圍內(nèi)，對(duì)于8×N的扇區(qū)陣列智能天線，各陣列之間激勵(lì)信號(hào)相位的比例關(guān)系為1∶(2.5～3)∶(4.5～5)∶(5～5.5)∶(5～5.5)∶(4.5～5)∶(2.5～3)∶1；在2010～2025MHz頻段范圍內(nèi)，對(duì)于8×N的扇區(qū)陣列智能天線，各陣列之間激勵(lì)信號(hào)相位的比例關(guān)系為1∶(2.5～3)∶(5.5～6)∶(6～6.5)∶(6～6.5)∶(5.5～6)∶(2.5～3)∶1；在1880～1920MHz和2010～2025MHz頻段范圍內(nèi)，對(duì)于4×N的扇區(qū)陣列智能天線，各陣列之間激勵(lì)信號(hào)相位的比例關(guān)系為(4.5～5)∶1∶(1～1.5)∶(4.5～5)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及天線技術(shù)領(lǐng)域，為了克服常規(guī)固定波束通信天線的局限，滿足第三代移動(dòng)通信(3G)的時(shí)分同步碼分多址(TD－SCDMA)系統(tǒng)所需要的特殊方向圖，公開了一種扇區(qū)陣列智能天線。該天線由印刷振子陣列、校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)和底板構(gòu)成。印刷振子陣列和校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)安裝固定在底板上，并用同軸線將印刷振子陣列和校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)連接構(gòu)成天線的整體。本實(shí)用新型利用設(shè)計(jì)的天線陣列相鄰列之間的一定距離和天線各陣列激勵(lì)信號(hào)相位的比例關(guān)系，來保證TD－SCDMA系統(tǒng)在1880～1920MHz和2010～2025MHz頻段范圍內(nèi)的波束寬度和方向圖的要求。本實(shí)用新型具有較好的機(jī)械和電氣性能，生產(chǎn)容易，成本較低。
文檔編號(hào)H01Q13/08GK2783545SQ20052007828
公開日2006年5月24日 申請(qǐng)日期2005年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月26日
發(fā)明者卜安濤, 劉 英, 張楠, 蘇學(xué)偉 申請(qǐng)人:西安海天天線科技股份有限公司