本實(shí)用新型涉及無(wú)線通信領(lǐng)域，尤其涉及一種小型化多端口天線陣列。

背景技術(shù)：

隨著移動(dòng)通信系統(tǒng)的迅速發(fā)展，系統(tǒng)的復(fù)雜度越來(lái)越高，天線作為其重要組成部分也面臨著嚴(yán)峻的考驗(yàn)。近年來(lái)，2G、3G和4G的多種網(wǎng)絡(luò)制式共存共站，使得站址資源日益緊張，尤其在城市，已經(jīng)沒(méi)有多余的站址資源可供利用。而多系統(tǒng)天線共站能極大的節(jié)省天面空間，省建設(shè)資源，多端口天線成為趨勢(shì)，為多系統(tǒng)多制式共站提供了技術(shù)基礎(chǔ)，而多端口天線不可避免的帶來(lái)天線尺寸的增加，帶來(lái)了安裝，安全風(fēng)險(xiǎn)。尤其在涉及包含多列低頻段(800M 900M)的多端口天線，由于天線的頻率特性，天線尺寸較大，安裝不方便，風(fēng)載大，影響安全，因此天線需要往小型化設(shè)計(jì)，以減少天線重量，減少迎風(fēng)面積，多端口小型化天線在天線安裝，使用安全，天面資源利用方面有著巨大的優(yōu)勢(shì)。現(xiàn)有技術(shù)中，低頻多端口天線設(shè)計(jì)一般采用二列低頻直線陣肩并肩排列，通過(guò)縮小兩列直線陣之間的橫向間距來(lái)實(shí)現(xiàn)小型化，同時(shí)會(huì)輔以一些特殊的邊界結(jié)構(gòu)來(lái)減少這種普通的小型化設(shè)計(jì)帶來(lái)的多列陣元之間的互偶，但這種設(shè)計(jì)對(duì)于天線指標(biāo)提升有限，尤其在水平半功率波速寬度指標(biāo)上，由于兩列天線橫向距離過(guò)近，互偶增大，在較低頻段會(huì)帶來(lái)水平半功率波速寬度偏寬，容易帶來(lái)越區(qū)干擾。因此，如何在小型化的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步保證天線的性能，也已經(jīng)成為天線設(shè)計(jì)者的重要研究方向。本實(shí)用新型基于以上問(wèn)題，提出一種基于小型化設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上降低水平半功率波束寬度，提高前后比的多端口小型化天線組陣方式。

本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的一種新的小型化多端口天線組陣方式，在天線實(shí)現(xiàn)小型化的基礎(chǔ)上保證天線性能，尤其保證水平半功率波束寬度指標(biāo)不會(huì)因過(guò)寬而影響越區(qū)覆蓋，可廣泛應(yīng)用于移動(dòng)通信基站天線。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種小型化多端口天線組陣方法，在天線小型化基礎(chǔ)上提高天線的水平波束寬度和前后比指標(biāo)。

本實(shí)用新型通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種小型化多端口天線陣列，包括主陣列輻射單元，副陣列輻射單元，“∧”型隔離墻，反射板；主陣列輻射單元有兩列，分別為主陣列第一列和主陣列第二列，副陣列輻射單元有兩個(gè)，分別為第一副陣列輻射單元、第一副陣列輻射單元，主陣列第一列和第一副陣列輻射單元組成第一陣列，主陣列第二列和第二副陣列輻射單元組成第二陣列，“∧”型隔離墻位于第一陣列和第二陣列的橫向中心位置，第一陣列和第二陣列的橫向間距為d₀；d₀＜0.8λ，λ為中心工作頻率的工作波長(zhǎng)；

所述主陣列第一列和主陣列第二列均包括N個(gè)輻射單元；主陣列第一列的1至N-1單元按照d₁間距組成縱向直線陣，第N-1和N單元按照d₂距離組成縱向直線陣；主陣列的第二列的第1和第2個(gè)單元按照d₂單元間距組成直線陣，第2至N單元按照d₁間距組成直線陣，d₂＞d₁。

所述第一副陣列輻射單元位于主陣列第一列的第N-1和N單元之間，與第N-1單元的中心距離為d₃，與主陣列橫向偏離距離為d₄，(d₂+d₃)/2≈d₁，0.9d₁≤(d₂+d₃)/2≤1.1d₁，d₄≤0.5*d₀，第一副陣列輻射單元與第一主陣列的第N個(gè)單元組成的組合單元，其合成的水平半功率波束寬度要小于任一第一主陣列的其它輻射單元的水平半功率波束寬度，第一主陣列和第一副陣列共同組成小型化多端口天線的第一陣列，由于第一主陣列的第N個(gè)單元與第一副陣列單元的合成水平波束寬度較窄，使得第一陣列的水平半功率波束寬度要窄于背景技術(shù)里面介紹的無(wú)副陣列輻射單元方式的常規(guī)組陣方式。

第二副陣列輻射單元位于主陣列第二列的第1和2單元之間,與第2單元的中心距離為d₃，與主陣列橫向偏離距離為d₄，(d₂+d₃)/2≈d₁，0.9d₁≤(d₂+d₃)/2≤1.1d₁，d₄＜0.5*d₀，第二副陣列輻射單元與第二主陣列的第1個(gè)單元組成的組合單元，其合成的水平半功率波束寬度要小于任一第二主陣列的其它輻射單元的水平半功率波束寬度，第二主陣列和第二副陣列共同組成小型化多端口天線的第二陣列，由于第二主陣列的第1個(gè)單元與第二副陣列單元的合成水平波束寬度較窄，使得第二陣列的水平半功率波束寬度要窄于背景技術(shù)里面介紹的無(wú)副陣列輻射單元方式的常規(guī)組陣方式。

“∧”型隔離墻位于第一主陣列和第二主陣列的中心位置，隔離墻“∧”設(shè)置于主陣列的第一列與主陣列的第二列兩個(gè)陣列之間，有效降低兩列之間的互偶，降低水平半功率水平波束寬度。

主陣列輻射單元，副陣列輻射單元，“∧”型隔離墻,全部位于反射板的正面并固定在反射板上，其中主陣列輻射單元，副陣列輻射單元需與反射板電連接接地，“∧”型隔離墻需與反射板絕緣連接。

優(yōu)選的，主陣列低頻輻射單元采用現(xiàn)有的組合型結(jié)構(gòu)高增益輻射單元，以提高陣列增益。

優(yōu)選的，副陣列輻射單元采用“十”字形半波振子，其輻射臂與極化方向成45°夾角。采用該結(jié)構(gòu)形式的副陣列輻射單元輻射臂遠(yuǎn)離主陣列極化單元，互相之間的互偶影響較小。

進(jìn)一步的，在主陣列單元間距為d₁的低頻輻射單元內(nèi)部和低頻輻射單元之間嵌套高頻輻射單元，可形成多頻段小型化多端口陣列，滿足不同系統(tǒng)制式的需求。

與現(xiàn)有技術(shù)相比,本實(shí)用新型具有以下有益效果：

1、本實(shí)用新型采用主陣列輻射單元和優(yōu)選的副陣列輻射單元聯(lián)合組陣方式，可以有效減小水平面半功率波束寬，提升前后比。

2、本實(shí)用新型采用的“∧”型隔離墻能有效降低相鄰陣列之間的互偶，降低水平半功率波束寬度。

3、進(jìn)一步的，本實(shí)用新型可在主陣列低頻輻射單元之間嵌套高頻輻射單元，形成多頻段小型化多端口陣列，滿足不同系統(tǒng)制式的需求。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型小型化多端口天線陣列組成圖；

圖2為本實(shí)用新型小型化多端口天線陣列結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實(shí)用新型副陣列輻射單元示意圖；

圖4為本實(shí)用新型主陣列輻射單元示意圖；

圖5為本實(shí)用新型多頻段小型化多端口天線陣列結(jié)構(gòu)示意圖；

其中：301、出線孔；302、輻射臂；303、金屬饋電連接片；401、金屬饋電連接片；501、金屬反射板；502、“∧”隔離墻；503、金屬圍框。

具體實(shí)施方式

該實(shí)用新型采用雙列嵌套錯(cuò)位排布形式，低頻陣列則采用主陣列與副陣列結(jié)合的方式，用于實(shí)現(xiàn)低頻和高頻兩個(gè)不同頻段正負(fù)極化的收發(fā)功能。以下結(jié)合附圖和實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型技術(shù)方案。

參見(jiàn)圖1。主陣列由兩列低頻輻射單元組成的直線陣按照一定的橫向距離平行排布；圖中虛線框內(nèi)為第一陣列，主陣列第一列的第1和第N輻射單元位置固定，第1至第N-1個(gè)輻射單元等間距排列。圖中實(shí)線框內(nèi)為第二陣列，主陣列第二列的第1和第N輻射單元位置固定，第2至第N個(gè)輻射單元等間距排列。副陣列分為兩列，分別位于天線陣列的兩端。第一副陣列輻射單元位于主陣列第一列的第N-1和N單元之間。第二副陣列輻射單元位于主陣列第二列的第1和2單元之間。

參見(jiàn)圖2。主陣列由兩列低頻輻射單元組成的直線陣按照一定的橫向距離d₀排布，且d₀＜0.8λ。λ為中心工作頻率的工作波長(zhǎng)。主陣列第一陣列中第1至N-1單元等間距排列，其間距為d₁，即圖2中虛線框內(nèi)所示。第N-1和N單元間距為d₂；主陣列的第二列第1和第2個(gè)單元間距為d₂。第2至N單元按照d₁間距組成直線陣，如圖2中虛線框內(nèi)所示。d₂和d₁的關(guān)系為：d₂＞d₁。

第一副陣列輻射單元位于主陣列第一列的第N-1和N單元之間，與第N-1單元的中心距離為d₃，且與第一主陣列不在同一條直線上，與主陣列橫向偏離距離為d₄，通過(guò)調(diào)節(jié)d₃和d₄，可以改變其與主陣列第一列中第N個(gè)振子和第N-1個(gè)振子之間的耦合。單元間距d₂，d₃，d₄，d₀的關(guān)系為：(d₂+d₃)/2≈d₁，0.9d₁≤(d₂+d₃)/2≤1.1d₁，d₄≤0.5*d₀。

第二副陣列輻射單元位于主陣列第二列的第1和2單元之間，與第2單元的中心距離為d₃，且與第一主陣列不在同一條直線上，與主陣列橫向偏離距離為d₄，單元間距d₂，d₃，d₄，d₀的關(guān)系為：(d₂+d₃)/2≈d₁，0.9d₁≤(d₂+d₃)/2≤1.1d₁，d₄≤0.5*d₀。

參見(jiàn)圖3。副陣列輻射單元采用“十”字形半波振子，同軸線內(nèi)芯穿過(guò)出線孔(301)，通過(guò)金屬饋電連接片(303)對(duì)振子進(jìn)行饋電。其極化方向如圖中虛線箭頭所示，其輻射臂(302)與極化方向成45°夾角。

參見(jiàn)圖4。主陣列低頻輻射單元采用組合型結(jié)構(gòu)的高增益輻射單元，該振子由四個(gè)偶極子封閉組合為一個(gè)輻射元，具有較優(yōu)的增益效果。同軸線的內(nèi)芯連接金屬饋電連接片(401)對(duì)輻射單元進(jìn)行饋電，其極化方向參照?qǐng)D中箭頭方向。

參見(jiàn)圖5。該實(shí)用新型采用嵌套高頻輻射單元用來(lái)實(shí)現(xiàn)多頻帶信號(hào)傳輸，第一列高頻輻射單元以主陣列第一列中第2個(gè)輻射單元為起始嵌套點(diǎn)，依次嵌套2(N-2)個(gè)輻射單元，且為等間距排列，每?jī)蓚€(gè)相鄰的高頻振子單元相距d₁/2。其中非嵌套的高頻振子周圍設(shè)計(jì)有金屬圍框(503)，用來(lái)調(diào)節(jié)其水平波寬。所有振子均固定于金屬反射板(501)的正面。

第二列高頻輻射單元以主陣列第二列中第2個(gè)輻射單元為起始嵌套點(diǎn)，依次嵌套2(N-2)個(gè)輻射單元，且為等間距排列，每?jī)蓚€(gè)相鄰的高頻振子單元相距d₁/2。其中非嵌套的高頻振子周圍設(shè)計(jì)有金屬圍框(503)，用來(lái)調(diào)節(jié)其水平波寬。所有振子均固定于反射板(501)的正面。

主陣列與副陣列中間用底部絕緣的“∧”型隔離墻(502)隔開(kāi)，用以降低互耦，降低水平波寬?！啊摹毙透綦x墻(502)的長(zhǎng)度兩端分別不超過(guò)低頻主陣列第一列的第2個(gè)輻射單元以及低頻主陣列第二列的第N-1個(gè)輻射單元。