專利名稱：單極化定向天線/陣列定向天線及其時分雙工通信系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及天線4支術(shù)領(lǐng)域，特別涉及單極化定向天線/陣列定向天線及其 時分雙工通信系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
無線電發(fā)射機(jī)輸出的射頻信號，通過饋線輸送到天線，由天線以電磁波形 式輻射出去。電磁波到達(dá)接收地點(diǎn)后，由接收端的天線接收，并通過饋線送到 無線電接收機(jī)?？梢姡炀€是發(fā)射和接收電磁波的一個重要的無線電設(shè)備，沒 有天線也就沒有無線電通信。移動通信網(wǎng)絡(luò)中，部署的每個基站都有單根或多根天線。這些天線發(fā)射的攜帶信號的無線電波會造基站之間的干擾。尤其是時分雙工(Time Division Duplex, TDD)系統(tǒng)中，基站間的干擾是需要考慮的重要的問題。遠(yuǎn)端基站的 下行信號經(jīng)傳播會產(chǎn)生延時，當(dāng)落在本地基站的上行時段，會造成對本地基站 的上行同頻干擾。為了避免這種干擾， 一般會在系統(tǒng)的上下行的轉(zhuǎn)換點(diǎn)設(shè)置保 護(hù)間隔，以保證遠(yuǎn)端基站的信號跨過保護(hù)間隔后會產(chǎn)生足夠的衰減，降低干擾。 但是，由于基站間干擾的產(chǎn)生是不確定的，有些情況下，無法避免干擾。圖1以TD-SCDMA系統(tǒng)為例，給出了基站間干擾的示意圖。如圖1所示， 如果遠(yuǎn)端基站(即干擾基站)產(chǎn)生的延遲為tl時，保護(hù)間隔(GP)起到保護(hù) 作用，因此沒有重疊，不會對本地基站產(chǎn)生干擾；如果遠(yuǎn)端基站產(chǎn)生的延遲為 t2時，其下行導(dǎo)頻時隙(DwPTS)與本地基站的上行導(dǎo)頻時隙(UpPTS)發(fā) 生重疊，如圖中的重疊l，這樣，產(chǎn)生對本地基站的干擾；如果遠(yuǎn)端基站產(chǎn)生 的延遲為t3時，其下行導(dǎo)頻時隙和時隙0與本地基站的上行導(dǎo)頻時隙、甚至 時隙l發(fā)生重疊，如圖中的重疊2，產(chǎn)生對本地基站的干擾。對于普遍使用的定向天線， 一般采用垂直極化，其半功率角一般在65°~ 120。。當(dāng)兩個天線安裝方向相對時，就需要結(jié)合頻率規(guī)劃才能規(guī)避干擾。但是， 在現(xiàn)有系統(tǒng)大規(guī)模組網(wǎng)的情況下，頻段資源有限，利用頻率規(guī)劃難以實(shí)現(xiàn)。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種單極化定向天線/陣列定向天線及其時分雙工通 信系統(tǒng)，以克服現(xiàn)有技術(shù)中難以利用頻率規(guī)劃規(guī)避天線相對時產(chǎn)生的干擾。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種單極化定向天線/陣列定向天線及其時分雙工通信系統(tǒng)是這樣實(shí)現(xiàn)的一種單極化定向天線，所述單極化定向天線極化方向與垂直方向的夾角為 45。與預(yù)設(shè)值之和。所述預(yù)設(shè)值可以根據(jù)極化抑制要求預(yù)先設(shè)置。一種單極化陣列定向天線，所述單極化陣列定向天線極化方向與垂直方向 的夾角為45。與預(yù)設(shè)值之和。所述預(yù)設(shè)值可以根據(jù)極化抑制要求預(yù)先設(shè)置。一種單極化定向天線/陣列定向天線的時分雙工通信系統(tǒng)，該系統(tǒng)中的天 線的極化方向與垂直方向的夾角統(tǒng)一為45。與預(yù)設(shè)值之和；該系統(tǒng)中第一天線 正向覆蓋范圍內(nèi)方向完全相對的第二天線與所述第一天線的極化方向夾角為 90° ;該系統(tǒng)中的天線為單極化定向天線/陣列天線。第一天線正向覆蓋范圍內(nèi)，與該第一天線有相對關(guān)系的天線與所述第一天 線存在極化干擾抑制作用。該系統(tǒng)中的天線采用極化隔離、時間隔離、頻率隔離、方向隔離和工程措 施抑制遠(yuǎn)端基站的干擾。由以上本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案可見，本發(fā)明提供的天線和系統(tǒng)，極 化方向與垂直方向的夾角為+45?；?45。，當(dāng)兩個天線極化方向相同，且方向 相對時，接收天線與產(chǎn)生干擾信號的發(fā)射天線的極化方向相差90。，這樣，可 以形成正交極化抑制，從而大大降低了干擾。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)由于延遲產(chǎn)生干擾的示意圖；圖2為本發(fā)明單極化定向天線和單極化陣列定向天線的結(jié)構(gòu)圖；圖3為本發(fā)明單極化陣列定向天線的干擾抑制示意圖；圖4為本發(fā)明單極化定向天線系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用示意圖；圖5為本發(fā)明干擾抑制效果的仿真圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明提供一種單極化定向天線/陣列定向天線及其時分雙工通信系統(tǒng)， 天線的極化方向與垂直方向的夾角為+45?；?45°，也可以是+45。與預(yù)設(shè)值之 和或-45°與預(yù)設(shè)值之和。當(dāng)兩個天線方向相對，且極化方向相同時，接收天 線與產(chǎn)生干擾信號發(fā)射天線的極化方向相差90°，或是一個小于90°的門限 值，以形成正交極化抑制?，F(xiàn)有技術(shù)中，遠(yuǎn)端基站的信號到達(dá)本地基站一般是通過視距或超視距傳 播。視距傳播的距離通常在幾十公里；對于移動通信使用的幾百M(fèi)Hz到幾GHz 的頻段,超視距傳播的主要途徑是對流層散射，以及小概率情況下的大氣波導(dǎo)。 干擾的傳播有時會超過上百公里。當(dāng)干擾較強(qiáng)時，會影響上行接入與業(yè)務(wù)的正 常進(jìn)行。TDD系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)基站間干擾的抑制通常的方法是時間隔離、頻率隔離、 方向隔離，以及工禾呈方法。時間隔離需要在TDD系統(tǒng)的下行和上行的轉(zhuǎn)換之間提供足夠的保護(hù)時 間。如果根據(jù)最遠(yuǎn)干擾的傳播延遲預(yù)留較長的保護(hù)間隔，則會嚴(yán)重P爭低系統(tǒng)效 率。頻率隔離的方式是對有可能產(chǎn)生干擾的站點(diǎn)采用不同的頻率，避免同頻干 擾。但是受限于分配的頻段寬度和頻點(diǎn)個數(shù)，不可能進(jìn)行上百公里范圍內(nèi)的頻 率復(fù)用，同時這樣做會降低頻譜利用率。方向隔離使用高增益波束天線，可以避免在期望方向以外產(chǎn)生干擾，適用 于點(diǎn)對點(diǎn)通信。在點(diǎn)對多點(diǎn)的廣覆蓋系統(tǒng)中(如移動通信系統(tǒng))應(yīng)用時，干擾 抑制的效果受到限制。工程措施包括基站高度的設(shè)置，基站下傾角的設(shè)置等。通過現(xiàn)有的這些措施都可以在一定程度上抑制干擾的產(chǎn)生以及對干擾的 接收，但是受各種因素限制，干擾抑制效果受到影響。為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明方案，下面結(jié)合附圖和實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。本發(fā)明提出的天線結(jié)構(gòu)如圖2所示。分別為單極化定向天線和單極化陣列 定向天線的結(jié)構(gòu)圖。極化方向與垂直方向的夾角為+45°或-45°。這樣，當(dāng)兩 個天線方向相對，如圖3所示的單極化陣列定向天線，由于極化方向相同，接 收天線與產(chǎn)生干擾信號發(fā)射天線的極化方向相差90。，由于被干擾基站的天線 僅對與其極化方向相同的信號產(chǎn)生響應(yīng)，而對極化方向正交的干擾信號則不產(chǎn)生響應(yīng)，從而可以形成正交極化抑制，就可以有效的抑制干擾。當(dāng)然，也可以根據(jù)極化抑制要求設(shè)置一個預(yù)設(shè)值，使極化方向與垂直方向 的夾角為+45。與預(yù)設(shè)值之和，或是-45。與預(yù)設(shè)值之和。在特定應(yīng)用環(huán)境中， 經(jīng)過遠(yuǎn)距離傳播的干擾其極化方向可能發(fā)生一定的偏轉(zhuǎn)，到達(dá)被干擾基站時其 極化方向與垂直方向的夾角會減小(或增大)。通過增加預(yù)設(shè)值，可以在一定 程度上抵消這種極化旋轉(zhuǎn)，使千擾信號與被干擾基站的天線極化方向保持更好 的正交性。當(dāng)這個預(yù)設(shè)值設(shè)為0。時，所述的極化方向與垂直方向的夾角即為 + 45°或-45° 。圖4示出了單極化定向天線的時分雙工通信系統(tǒng)系統(tǒng)的正交極化干擾抑 制原理。整個網(wǎng)絡(luò)可以應(yīng)用同形式的天線，即統(tǒng)一為+45°或-45° 。這樣， 這種天線正向覆蓋范圍內(nèi)方向相對的天線與其極化方向夾角為90° 。而如果 在正向覆蓋范圍內(nèi)不是完全正對，但仍有相對關(guān)系時，仍可達(dá)到極化方向夾角 接近90°的效果，雖然不如完全正對時效果好，仍然可以形成較好的正交極 化抑制，因此仍可以較有效的抑制干擾。即使兩個天線面的水平方向相差90 ° ,即相互垂直時，經(jīng)過計(jì)算，這兩個天線的極化方向仍相差60° ，理論上 仍可達(dá)到6dB的正交極化抑制效果。典型的，例如圖4中按照位置的差異， 在可能產(chǎn)生干擾的三個基站A (三扇區(qū)天線分別為Al, A2， A3), B(三扇區(qū) 天線分別為B1， B2， B3), C (三扇區(qū)天線分別為Cl, C2， C3 )的天線A1， B2， C3間，兩兩都可以形成極化方向相差接近90。，從而達(dá)到較好的正交極 化抑制效果。與此類似的，使用單極化陣列定向天線的時分雙工通信系統(tǒng)系統(tǒng)在干擾抑制的效果與此類似?？紤]到一般的網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)兩個天線存在一定的夾角時，天線方向產(chǎn)生的背為天線方向圖與極化部分正交性在相應(yīng)方向上的疊加。圖5是一種典型情況下的仿真結(jié)果圖，如圖中所示，方向圖曲線表明當(dāng) 兩個天線同向放置時(對應(yīng)橫坐標(biāo)0° ),由于天線的背向抑制作用，干擾信 號被抑制在20dB以上；而當(dāng)不同基站的兩個天線相對時(對應(yīng)橫坐標(biāo)180° )， 兩個基站間干擾沒有方向抑制。圖中的極化抑制曲線為采用本發(fā)明45°極化 天線時僅考慮極化特性的干擾抑制效果圖，其表明當(dāng)兩個天線同向放置，由 于兩個天線的極化方向相同，沒有極化抑制效果；而當(dāng)不同基站的兩個天線相 對時(對應(yīng)橫坐標(biāo)180° )，這兩個天線正好形成正交極化抑制。而當(dāng)采用本 發(fā)明45°極化天線時，考慮極化特性并考慮極化特性和方向性的總體效果， 其曲線為總增益曲線，該曲線形表明當(dāng)兩個天線同向放置，兩個天線的極化 方向相同，沒有增益，但是由于天線的背向抑制作用，干擾信號被抑制在20dB 以上；而當(dāng)不同基站的兩個天線相對時(對應(yīng)橫坐標(biāo)180° )，從方向上干擾 抑制沒有增益，但這兩個天線正好形成正交極化抑制，其總的干擾抑制效果也 可達(dá)到20dB以上。應(yīng)用在網(wǎng)絡(luò)中的較典型的情況，當(dāng)兩個有相對關(guān)系的定向天線，例如單極 化定向天線或單極化陣列定向天線，盡管不是完全相對(即兩個天線方向相差 180° )，但是兩個天線之間仍存在極化方向夾角，且該夾角大于60° ，即兩 個天線有相對關(guān)系時，仍能產(chǎn)生千擾抑制效果。從圖5中的總增益曲線可以看出，應(yīng)用本發(fā)明的天線和系統(tǒng)，在各個方向 上都可以獲得較好的干擾抑制效果，從而在網(wǎng)絡(luò)中無法對基站和天線位置、方 向進(jìn)行嚴(yán)格要求時，不需要考慮大范圍的頻率規(guī)劃就可避免一定的干擾。圖2中兩個單極化陣列定向天線產(chǎn)生正交抑制效果的原理，兩個單極化定 向天線產(chǎn)生正交抑制效杲原理與此類似，在此不再贅述。當(dāng)然，兩個天線中一 個為單極化定向天線，另一個為單極化陣列定向天線，由于仍具備正交性，也能達(dá)到類似的效果。網(wǎng)絡(luò)中全部應(yīng)用陣列天線，及混合應(yīng)用分離天線與陣列天 線的原理和效果與此相同。本發(fā)明提出的單極化定向天線和單極化陣列定向天線，可以與前述提到的 時間隔離、頻率隔離、方向隔離和工程措施等方法相結(jié)合，這樣能得到更好的 抑制效果。由以上實(shí)施例可見，本發(fā)明提供的單極化定向天線和單極化陣列定向天線，極化方向與垂直方向的夾角為+45°或-45° ，當(dāng)兩個天線方向相對，且 極化方向相同時，接收天線與產(chǎn)生干擾信號發(fā)射天線的極化方向相差90。，這 樣，可以形成正交才及化抑制，/人而大大降低了千擾。雖然通過實(shí)施例描繪了本發(fā)明，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員知道，本發(fā)明有許多 變形和變化而不脫離本發(fā)明的精神，希望所附的權(quán)利要求包括這些變形和變化 而不脫離本發(fā)明的精神。
權(quán)利要求
1. 一種單極化定向天線，其特征在于，所述單極化定向天線極化方向與垂直方向的夾角為45°與預(yù)設(shè)值之和。
2、 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述預(yù)設(shè)值可以根據(jù)極化抑 制要求預(yù)先設(shè)置。
3、 一種單極化陣列定向天線，其特征在于，所述單極化陣列定向天線極 化方向與垂直方向的夾角為45。與預(yù)設(shè)值之和。
4、 如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述預(yù)設(shè)值可以根據(jù)極化抑 制要求預(yù)先設(shè)置。
5、 一種單極化定向天線/陣列定向天線的時分雙工通信系統(tǒng)，其特征在于， 該系統(tǒng)中的天線的極化方向與垂直方向的夾角統(tǒng)一為45。與預(yù)設(shè)值之和；該系 統(tǒng)中第一天線正向覆蓋范圍內(nèi)方向完全相對的第二天線與所述第一天線的極 化方向夾角為90。；該系統(tǒng)中的天線為單極化定向天線/陣列天線。
6、 如權(quán)利要求5所述的單極化定向天線/陣列定向天線的時分雙工通信系 統(tǒng)，其特征在于，第一天線正向覆蓋范圍內(nèi)，與該第一天線有相對關(guān)系的天線 與所述第一天線存在極化干擾抑制作用。
7、 如權(quán)利要求5所述的單極化定向天線/陣列定向天線的時分雙工通信系 統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)中的天線采用極化隔離、時間隔離、頻率隔離、方向 隔離和工程措施抑制遠(yuǎn)端基站的干擾。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種單極化定向天線/陣列定向天線及其時分雙工通信系統(tǒng)。一種單極化定向天線/陣列定向天線，所述單極化定向天線極化方向與垂直方向的夾角為45°與預(yù)設(shè)值之和。一種單極化定向天線/陣列定向天線的時分雙工通信系統(tǒng)，該系統(tǒng)中的天線的極化方向與垂直方向的夾角統(tǒng)一為45°與預(yù)設(shè)值之和；該系統(tǒng)中第一天線正向覆蓋范圍內(nèi)方向完全相對的第二天線與所述第一天線的極化方向夾角為90°；該系統(tǒng)中的天線為單極化定向天線/陣列天線。利用本發(fā)明，接收天線與產(chǎn)生干擾信號的發(fā)射天線的極化方向相差90°或接近90°，這樣，可以形成正交極化抑制，從而大大降低了干擾。
文檔編號H01Q21/06GK101267065SQ200710064370
公開日2008年9月17日 申請日期2007年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月13日
發(fā)明者孫長果, 王映民, 蔡月民 申請人:大唐移動通信設(shè)備有限公司