四极化天线振子、四极化天线和四极化多天线阵

摘要

本发明公开一种四极化天线振子、四极化天线和四极化多天线阵。其中在四极化天线振子中包括四个极化振子，四个极化振子的中点重合，第一极化振子的极化方向为水平方向，第二极化振子的极化方向与水平方向垂直，第三极化振子的极化方向与水平方向的夹角为45度，第四极化振子的极化方向与水平方向的夹角为－45度。通过将四个具有不同极化方向的极化振子集成在一个天线振子中，从而减小了天线的宽度，同时也避免了两列双极化天线之间需要有水平隔离的要求，因此不会对基站天面提出额外的空间要求，以保证LTE和4G网络的顺利部署。

说明书

技术领域

本发明涉及通信领域，特别是涉及一种四极化天线振子、四极化 天线和四极化多天线阵。

背景技术

目前移动通信网络已经发展到了第三代（The Third Generation， 简称：3G），3G网络已经在世界范围内大规模部署并商用。随着数据 业务及移动互联网的不断普及和推广，国际通信标准组织正在制定移动 通信长期演进（Long Time Evolution，简称：LTE）及4G等技术标 准，以满足网络技术和服务能力地不断发展。由于多输入多输出 （Multiple Input and Multiple Output，简称：MIMO）技术可以充分 使用独立空间传播路径来提升网络服务速率和链路性能，因此MIMO技 术成为在LTE及未来4G技术中最关键的核心技术之一。

目前2G及3G网络大多数使用低频段资源，例如全球移动通信系统 （Global System of Mobile communication，简称：GSM）使用 900MHz，码分多址（Code Division Multiple Access，简称：CDMA） 系统使用800MHz，而LTE和4G未来将很可能使用2GHz以上频段，这 样2G和3G网络的信号传播将优于LTE和4G系统，在目前基站站址很难 增加的情况下，运营商一般会采用多系统共基站建设方案来部署LTE和 4G网络，这样LTE和4G系统就需要通过MIMO多天线技术来增强覆盖 以达到与2G/3G基站相同的覆盖水平，为了提升LTE和4G系统覆盖水 平，需要尽可能的增多LTE和4G系统的MIMO天线数。

对于MIMO多天线技术应用，需要多套天线进行信号的收发，现有 的MIMO多天线部署方案一般是采用多根天线之间拉开一定的水平距 离，从而实现多天线收发信号的目的。但是，这种方案对于运营商部署 网络来说，会造成很大的难度。

具体对于MIMO天线，一般的配置有：2×2、4×2、4×4等，这样就 需要基站有4根天线用于发射和接收信号。目前，主流的2×2MIMO天 线设计方案一般采用双极化天线来满足要求，由于双极化天线的2个极 化方向上的相关性较弱，所以可以满足2×2MIMO天线设计要求。由于 增加了天线，可以对各个天线进行信号合并或分集处理，提升系统性 能。对于4×2和4×4的MIMO天线，除了双极化方式之外，还需要增加两 根天线，传统的思路一般是将两根独立的双极化天线水平拉开一定间 距，通常是1-10λ（λ为天线频段中心频点波长），具体波长数与发射机 和接收机之间的无线传播环境有关，但是为了保证弱相关，间距一般越 大越好。这种水平隔离的方式，带来的结果就是对基站天面空间有要 求，需要架设两套天线安装系统。同时，在实际工程中还需要保证水平 隔离的2根双极化天线下倾角一致，而且由于水平隔离的MIMO天线增 加了基站天面上物理天线的数量，会增加运营商与基站站址物业协调的 难度，所以上述水平隔离模式的MIMO天线在网络实际建设和部署中 有一定的难度。

因为现在人们对于电磁辐射问题的高度关注，很多基站的站址很难 增加独立物理天线数量，同时很多基站很难有足够的空间来保证多根天 线的水平隔离距离，特别是当MIMO天线数要求达到4根及4根以上的场 景。因此，采用多根物理天线的方案并不利于LTE和4G网络的部署。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种四极化天线振子、四极化天线 和四极化多天线阵，通过将四个具有不同极化方向的极化振子集成在一 个天线振子中，从而减小了MIMO多天线的宽度，同时也避免了两列 双极化天线之间需要有水平隔离的要求，从而避免对基站天面提出额外 的空间要求，以保证LTE和4G网络的顺利部署。

根据本发明的一个方面，提供一种四极化天线振子，包括四个极 化振子，其中四个极化振子的中点重合，第一极化振子的极化方向为水 平方向，第二极化振子的极化方向与水平方向垂直，第三极化振子的极 化方向与水平方向的夹角为45度，第四极化振子的极化方向与水平方 向的夹角为－45度。

根据本发明的另一方面，提供一种四极化天线，包括在纵向方向 上排列的至少一个四极化天线振子，其中四极化天线振子为上述的四极 化天线振子，相同极化振子共同构建形成该极化方向天线。四极化天线 包括四个极化天线，第一极化天线的极化方向为水平方向，第二极化天 线的极化方向与水平方向垂直，第三极化天线的极化方向与水平方向的 夹角为45度，第四极化天线的极化方向与水平方向的夹角为－45度。

根据本发明的另一方面，提供一种四极化多天线阵，包括水平排 列的至少两根四极化天线，其中四极化天线为上述的四极化天线，并且 相邻两根四极化天线之间的水平间隔距离范围大于0.5λ，其中λ为天线 频段中心频点波长。

本发明通过在一个天线振子中集成四个极化振子，其中四个极化振 子的中点重合，第一极化振子的极化方向为水平方向，第二极化振子的 极化方向与水平方向垂直，第三极化振子的极化方向与水平方向的夹角 为45度，第四极化振子的极化方向与水平方向的夹角为－45度。通过 将四个具有不同极化方向的极化振子集成在一个天线振子中，从而减小 了天线的宽度，同时也避免了两列双极化天线之间需要有水平隔离的要 求，因此不会对基站天面提出额外的空间要求，以保证LTE和4G网络 的顺利部署。

附图说明

图1为本发明四极化天线振子一个实施例的示意图。

图2为本发明四极化天线一个实施例的示意图。

图3为本发明四极化多天线阵一个实施例的示意图。

具体实施方式

下面参照附图对本发明进行更全面的描述，其中说明本发明的示例 性实施例。

图1为本发明四极化天线振子一个实施例的示意图。如图1所示， 四极化天线振子包括四个极化振子，其中四个极化振子的中点重合，第 一极化振子1的极化方向为水平方向，第二极化振子2的极化方向与水 平方向垂直，第三极化振子3的极化方向与水平方向的夹角为45度， 第四极化振子4的极化方向与水平方向的夹角为－45度。

基于本发明上述实施例提供的四极化天线振子，通过在一个天线振 子中集成四个极化振子，其中四个极化振子的中点重合，第一极化振子 的极化方向为水平方向，第二极化振子的极化方向与水平方向垂直，第 三极化振子的极化方向与水平方向的夹角为45度，第四极化振子的极 化方向与水平方向的夹角为－45度。通过将四个具有不同极化方向的极 化振子集成在一个天线振子中，从而减小了天线的宽度，同时也避免了 两列双极化天线之间需要有水平隔离的要求，因此不会对基站天面提出 额外的空间要求，以保证LTE和4G网络的顺利部署。

优选的，四极化天线振子中的四个极化振子位于同一平面内，也可 以位于不同的平面内，例如第一和第二极化振子可位于一个平面内，第 三和第四极化振子可位于另一平面内。

图2为本发明四极化天线一个实施例的示意图。如图2所示，四极 化天线10包括在纵向方向上排列的至少一个四极化天线振子11，其中 四极化天线振子为图1所示的四极化天线振子，相同极化振子共同构建 形成该极化方向天线。其中：

四极化天线包括四个极化天线，第一极化天线的极化方向为水平方 向，第二极化天线的极化方向与水平方向垂直，第三极化天线的极化方 向与水平方向的夹角为45度，第四极化天线的极化方向与水平方向的 夹角为－45度。

基于本发明上述实施例提供的四极化天线，四极化天线包括在纵向 方向上排列的至少一个四极化天线振子，相同极化振子共同构建形成该 极化方向天线，四极化天线包括四个极化天线，第一极化天线的极化方 向为水平方向，第二极化天线的极化方向与水平方向垂直，第三极化天 线的极化方向与水平方向的夹角为45度，第四极化天线的极化方向与 水平方向的夹角为－45度。通过将四个具有不同极化方向的极化天线集 成在一副天线中，从而减小了天线的宽度，同时也避免了两列双极化天 线之间需要有水平隔离的要求，因此不会对基站天面提出额外的空间要 求，以保证LTE和4G网络的顺利部署。

其中，在一根四极化天线上，四极化天线振子的数目可根据天线增 益要求来设置。优选的，在一根四极化天线上，相邻两个四极化天线振 子之间的间距范围是0.5λ－1λ，其中λ为天线频段中心频点波长。

对于四极化天线，在与LTE系统进行配合工作时，需要考虑具体 收发方案。对于上行接收系统，由于每根天线都可以接收到上行信号， 并且基站上行接收处理单元可以对每根天线上行接收信号进行合并处 理，从而获得上行多天线处理增益，因此四极化天线中的每一根极化天 线都将用于上行接收处理。

对于下行发射系统，考虑到LTE终端处理能力有限和功耗问题， 所以LTE终端目前大部分仅仅支持的MIMO维度为2天线，这也导致了 目前LTE系统一般下行发射天线数量都会比上行接收天线数量少，因此 就存在下行发射天线优先级问题。从无线传播信号特征来分析，因为水 平极化信号传播特性较差，因此对于下行发射天线，第一极化天线的优 先级将最低。对于下行单发射系统，考虑到90度极化的传播特性最佳， 因此第二极化天线的优先级别最高，同时第一极化天线的优先级别最 低。对于下行双发射MIMO系统，考虑到MIMO系统中要求信号之间要 求有正交性，所以第三极化天线和第四极化天线的优先级别最高，同时 第一极化天线的优先级别最低。

可以将天线端口设置在天线整机的底部，由于采用了四极化天线 振子，因此天线底部需要有4个天线端口，分别对应着四个极化方向上 的极化天线。

图3为本发明四极化多天线阵一个实施例的示意图。如图3所示， 四极化多天线阵包括水平排列的至少两根四极化天线10，其中四极化天 线10为图2所示实施例中涉及的四极化天线，并且相邻两根四极化天 线之间的水平间隔距离范围大于0.5λ，其中λ为天线频段中心频点波 长。

基于本发明上述实施例提供的四极化多天线阵，四极化多天线阵 包括水平排列的至少两根四极化天线，其中四极化天线为上述实施例中 涉及的四极化天线，并且相邻两根四极化天线之间的水平间隔距离范围 大于0.5λ，其中λ为天线频段中心频点波长。通过将四个具有不同极化 方向的极化天线集成在一副天线中，从而减小了天线的宽度，同时也避 免了两列双极化天线之间需要有水平隔离的要求，因此不会对基站天面 提出额外的空间要求，以保证LTE和4G网络的顺利部署

优选的，可以将上述的四极化多天线阵封装在一个物理天线罩中， 从而形成一根物理天线，将更加有利于MIMO多天线的建设与部署。

通过采用本发明的四极化多天线模式，可以规避在实施MIMO天 线4×2或4×4配置时的多天线隔离要求，同时也可以降低更高MIMO天线 配置时对天线水平宽度尺寸的要求。

本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的 或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技 术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理 和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适 于特定用途的带有各种修改的各种实施例。