天线组阵结构、天线及基站

摘要

本发明提供了一种天线组阵结构、天线及基站，所述天线组阵结构，包括在同一反射板上布阵的低频阵列、中频阵列以及高频阵列，每个阵列均包括多个线性排列的与其频段相对应的辐射单元，在所述反射板的横向上，多个所述高频阵列居中并排布置，两个所述的低频阵列分别与其中侧边的两个高频阵列共线排布，两个所述的中频阵列排布在所述侧边的高频阵列之外；在所述反射板的横向上，反射板设有居中的最高支撑面及在最高支撑面两侧对称分布的非最高支撑面，在所述共线排布的两列之间的高频阵列被排布于所述最高支撑面。本发明采用空间复用技术在最高支撑面和非最高支撑面上布置多个不同频段的阵列，各阵列之间不会相干扰，辐射性能较佳。

说明书

技术领域

本发明属于移动通信技术领域，具体涉及一种天线组阵结构，配置了所述天线组阵结构的天线以及配置了所述天线的基站。

背景技术

TDD制式天线通常被称为智能天线，其由若干子阵组成，可通过至适应添加权值，从而精准跟踪多个移动设备。智能天线具有上行链路及下行链路的对称性，可有效的减少多径干扰，提升了通信系统可靠性和频谱使用效率。基于以上优点，智能天线在业内被广泛的应用与推广。同时，智能天线要对移动设备的精准的定位和广播波束赋形，需要接收到各子阵列精确的幅度和相位。一般而言，在设计中，各子阵列必须为等水平面，以期获得良好的等相位面。随着通信技术的不断发展与应用场景的差异性，4G/5G网络将长期共存，4G网络在未来的一段时间里还是主要的承载网络，由此催生了4G/5G多频融合天线的诞生。

广电700M(703-798MHz)是开展移动通信业务的黄金频段，也是5G NR中的FDD频段。5G NR支持256QAM高阶调制，对下行载干比提出了更高的要求，需要降低三扇区顶点激励站点布局之间的相互干扰，这样必然对天线性能也提出了更高要求。700MHz由于其频段低，波长长，由此需要天线辐射单元口径变得更大，低频辐射单元所需要的边界条件要求随之变得严苛起来。在700MHz的应用中，传统的4G/5G融合天线FDD阵列共轴嵌套边界方案，遇到了极大的挑战。但是，更大尺寸的辐射单元，不单会使得传统布局方案阵列之间空间复用率降低，还需要更宽的底板边界调节，低频辐射单元不能过于靠近底板边沿，不然必将导致低频与其它频段的辐射单元投影相互干涉，最大辐射方向相互遮挡，各频段之间的互耦及反射剧烈增加，使得各个频段指标迅速恶化，严重影响系统性能，无法满足使用需求。

发明内容

本发明的首一目的在于提供一种适于辐射单元阵列融合嵌套的天线组阵结构。

本发明的次一目的在于提供一种天线。

本发明的再一目的在于提供一种基站。

适于本发明的首一目的而提供一种天线组阵结构，包括在同一反射板上布阵的低频阵列、中频阵列以及高频阵列，每个阵列均包括多个线性排列的与其频段相对应的辐射单元，

在所述反射板的横向上，多个所述高频阵列居中并排布置，两个所述的低频阵列分别与其中侧边的两个高频阵列共线排布，两个所述的中频阵列排布在所述侧边的高频阵列之外；

在所述反射板的横向上，反射板设有居中的最高支撑面及在最高支撑面两侧对称分布的非最高支撑面，在所述共线排布的两列之间的高频阵列被排布于所述最高支撑面。

进一步的，所述非最高支撑面仅提供一个高度的支撑面，其为反射板固有的基准支撑面。

进一步的，所述非最高支撑面包括反射板固有的基准支撑面及高度低于该基准支撑面的最低支撑面，所述共线排布的高频阵列和低频阵列布置在该基准支撑面上，所述中频阵列布置在所述最低支撑面上。

较佳的，多个所述的高频阵列共同用于辐射同一天线波束，每个所述的低频阵列、中频阵列分别用于辐射单独的天线波束。

进一步的，在所述反射板的最高支撑面的正中处，与所述高频阵列相平行设有隔离板。

优选的，所述隔离板的高度为所述高频阵列的工作频率波长的0.3-0.4倍。

具体的，相邻两个不同高度的支撑面之间构成隔离墙。

优选的，相邻两个不同高度的支撑面的高度差为所述高频阵列的工作频率波长的0.1-0.2倍。

进一步的，所述最高支撑面处包括至少两个高频阵列。

具体的，所述低频阵列的辐射单元与所述高频阵列的辐射单元在反射板上的投影互不干涉。

进一步的，所述高频阵列用于通行TDD高频信号，所述中频阵列用于通行FDD中频信号，所述低频阵列用于通行FDD低频信号。

适于本发明的次一目的而提供一种天线，其特征在于，该天线具有首一目的所述的天线组阵结构。

适于本发明的再一目的而提供一种基站，其特征在于，该基站具有次一目的所述的天线。

相对于现有技术，本发明的优势如下：

首先，本发明的天线组阵结构以空间复用方式将低频阵列、中频阵列以及高频阵列设置于反射板的最高支撑面和非最高支撑面上，使得各个不同频段之间的阵列之间不会相互影响信号的发射。

其次，本发明的天线组阵结构的最高支撑面用于设置高频阵列，从而避免高频阵列的高频辐射单元干扰低频阵列的低频辐射单元和中频阵列的中频辐射单元的信号辐射。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明的一个实施例的天线组阵结构的结构示意图。

图2为本发明的一个实施例的天线组阵结构的组阵结构示意图。

图3为本发明的一个实施例的天线组阵结构的俯视图。

图4为本发明的一个实施例的天线组阵结构的结构示意图。

图5为本发明的一个实施例的天线组阵结构的组阵结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的实例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是实例性的，仅用于解释本发明而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本发明提供了一种天线组阵结构，该天线组阵结构用于合理排布高中低不同频段的辐射单元阵列，各辐射单元阵列可相互融合嵌套，不会造成产生信号干扰。

在本发明的典型实施例中，结合图1，所述天线组阵结构10包括反射板15、低频阵列、中频阵列以及高频阵列。

所述低频阵列包括多个低频辐射单元121，该多个低频辐射单元121共轴成列设置；所述中频阵列包括多个中频辐射单元131，该多个中频辐射单元131共轴成列设置；所述高频阵列包括多个高频辐射单元141，该多个高频辐射单元141共轴成列设置。

所述反射板15包括最高支撑面151和至少两个非最高支撑面，所述至少两个非最高支撑面对称分布于最高支撑面151的两侧。所述最高支撑面151和非最高支撑面均用于设置所述低频阵列和/或中频阵列和/或高频阵列。

在本发明中至少两列高频阵列设置于最高支撑面151，这些高频阵列相互平行、并列设置，高频阵列沿最高支撑面151的长度方向布设。

在本发明的典型实施例中，结合图2，最高支撑面151上设置了两列高频阵列，该两列高频阵列以最高支撑面151纵长方向的中轴线(称该中轴线为第一中轴线)为界，均匀地分布于第一中轴线的两侧。称该两列高频阵列分别为第一高频阵列与第二高频阵列。第一高频阵列和第二高频阵列相互平行，且沿第一中轴线相对称。

在最高支撑面151上还有用于分隔第一高频阵列和第二高频阵列的隔离板(称该隔离板为第一隔离板153)，第一隔离板153用于隔离第一高频阵列与第二高频阵列的相互之间的信号干扰。第一隔离板153设置于第一中轴线上，第一隔离板153与第一高频阵列和第二高频阵列相平行。

在本发明的部分经实测获得较佳性能的实施例中，第一隔离板153于垂直方向(最高支撑面151的厚度方向)上的高度为高频辐射单元141的工作频率波长的0.3-0.4倍，将可有效的隔离第一高频阵列和第二高频阵列的相互干扰。

在本发明的典型实施例中，为便于本发明的表述，虚设一个基准水平面，最高支撑面151和非最高支撑面均位于所述基准水平面的垂直方向的正上方；最高支撑面151相对于基准水平面的高度大于非最高支撑面相对于基准水平面的高度。

所述非最高支撑面包括一个反射板15固有的基准支撑面152。基准支撑面152相对于基准水平面的高度小于最高支撑面151相对于基准水平面的高度，也即是说，最高支撑面151居于基准支撑面152之上。基准支撑面152设置于最高支撑面151的长度方向的一侧，基准支撑面152与最高支撑面151平行。

由于，基准支撑面152与最高支撑面151相对于基准水平面居于不同高度，为使得反射板15连接成一个整体，通过隔离墙(称该隔离墙为第一隔离墙155)分别连接基准支撑面152与最高支撑面151相靠近的侧边，使得反射板15成一个整体。因基准支撑面152与最高支撑面151相互靠近的侧边在垂直方向的投影相重合，使得第一隔离墙155分别与基准支撑面152和最高支撑面151相垂直。实际生产时，本发明的隔离墙可由该反射板15直接折弯成型。

在本发明的部分经实测获得较佳性能的实施例中，第一隔离墙155的高度为高频辐射单元141的工作频率波长的0.1-0.2倍，将可更有效的隔离设置于最高支撑面151上的高频辐射单元141对基准支撑面152上辐射单元的干扰。

基准支撑面152上设置了至少一列高频阵列、至少一列低频阵列以及至少一列中频阵列，该至少三列阵列均相互平行设置，且一列低频阵列和一列高频阵列居于同一轴线上共轴线布置，同一轴线上，低频阵列的低频辐射单元121和高频阵列的高频辐射单元141可以间隔设置。

在本发明的典型实施例中，结合图2和图3，基准支撑面152上设置了一列高频阵列、一列中频阵列以及一列低频阵列。该三列阵列均沿基准支撑面152长度方向布设，且相互平行。低频阵列和高频阵列设置于同一轴线上，低频阵列的低频辐射单元121和高频阵列的高频辐射单元141间隔设置，一个低频辐射单元121可间隔一个或两个高频辐射单元141设置。

结合图2，因，低频辐射单元121的垂直方向的高度大于高频辐射单元141的垂直方向的高度和中频辐射单元131的垂直方向的高度。当低频阵列、高频阵列以及中频阵列均设置在水平的基准支撑面152上时，低频辐射单元121的相对于基准支撑面152的高度大于高频辐射单元141相对于基准支撑面152的高度和中频辐射单元131相对于基准支撑面152的高度。

且低频辐射单元121的垂直方向的高度大于第一隔离墙155的垂直方向的高度和高频辐射单元141的垂直方向的高度之和，使得设置于基准支撑面152上的低频辐射单元121的最高处将会高于设置于最高支撑面151上的高频辐射单元141的最高处。

由于低频辐射单元121的四个辐射臂具有较大的长度，低频辐射单元121的辐射臂的长度大于同轴线设置的相邻的低频辐射单元121和高频辐射单元141之间的间距，使得较高的低频辐射单元121的辐射臂可遮盖高频辐射单元141，也即是说，低频辐射单元121的辐射臂的投影(以下所称投影均指垂直方向上的投影)将会与高频辐射单元141的投影相交，低频辐射单元121从而影响高频辐射单元141的信号辐射。同时，低频辐射单元121的辐射臂的长度也大于低频辐射单元121与最高支撑面151上相邻的高频辐射单元141之间的距离，使得低频辐射单元121的辐射臂可遮盖高频辐射单元141。

为避免上述的低频辐射单元121遮盖高频辐射单元141的问题，使得设置在基准支撑面152上低频辐射单元121的辐射臂的投影不与同轴线设置于基准支撑面152上的高频辐射单元141的投影和设置于最高支撑面151上的靠近基准支撑面152的高频辐射单元141的投影相交或重叠，低频辐射单元121不会影响高频辐射单元141对外辐射信号。结合图3，将低频辐射单元121与高频辐射单元141相互之间的布置方式为：与低频辐射单元121同轴线设置的高频辐射单元141与设置于最高支撑面151上的高频辐射单元141设于低频辐射单元121的两个相邻的辐射臂之间的空间区域内，低频辐射臂的相邻两个辐射臂的投影不与与设置于该两个辐射臂之间的高频辐射臂的投影相交，从而避免低频辐射单元121影响高频辐射单元141对外辐射信号。

中频阵列相对于高频阵列和低频阵列远离第一隔离墙155设置。且为避免低频辐射单元121影响中频辐射单元131对外辐射信号，中频阵列设置于低频阵列的低频辐射单元121的投影所覆盖范围之外处。中频阵列与同基准支撑面152上的高频阵列和低频阵列向平行、并列设置。

中频阵列和同基准支撑面152上的高频阵列之间还设有隔离板(称该隔离板为第二隔离板154)，第二隔离板154沿基准支撑面152的长度方向延伸，用于隔离中频阵列和高频阵列，避免相互辐射单元之间的相互干扰，第二隔离板154与上文所述的设置在最高支撑面151的第一隔离板153的结构和高度一致，为节省篇幅，在此不再赘述。

反射板15包括两个所述的基准支撑面152，该两个基准支撑面152分别设置于最高支撑面151的长度方向的两侧，该两个基准支撑面152可沿第一中轴线相互对称。称设置最高支撑面151左侧的基准支撑面152为第一基准支撑面157，称设置于最高支撑面151右侧的基准支撑面152为第二基准支撑面158。优选，第一基准支撑面157与第二基准支撑面158相对于第一中轴线相对称。

在一个实施例中，结合图4和图5，所述非最高支撑面除包括两个基准支撑面152，还包括两个最低支撑面159。所述两个最低支撑面159分别设置于两个基准支撑面152较远离最高支撑面151的一侧。

最低支撑面159相对于基准水平面的高度低于基准支撑面152相对于基准水平面的高度。最低支撑面159与基准支撑面152和最高支撑面151相平行，最低支撑面159的投影与基准支撑面152的投影和最高支撑面151的投影不相交。

由于，最低支撑面159与基准支撑面152相对于基准水平面居于不同的高度，为使得反射板15成一个整体，通过隔离墙(称该隔离墙为第二隔离墙156)分别连接最低支撑面159和基准支撑面152相靠近的侧面，使得反射板15成一个整体。因，最低支撑面159和基准支撑面152相互靠近的侧边的投影相重合，使得第二隔离前分别与基准支撑面152和最高支撑面151相垂直。

在本发明的部分经实测获得较佳性能的实施例中，第二隔离墙156的高度为高频辐射单元141的工作频率波长的0.15-0.25倍，将可更有效地隔离设置在基准支撑面152上的辐射单元对设置在最低支撑面159上的辐射单元的信号干扰。

在本实施例中可将上一实施例中设置于基准支撑面152上的中频阵列设置于最低支撑面159上，中频阵列沿最低支撑面159的长度方向布设，且设置于基准支撑面152上的低频阵列的低频辐射单元121的投影不与中频阵列上的中频辐射单元131的投影相交或重叠。基准支撑面152上不再设置第二隔离板154。

反射板15具有两个最低支撑面159，该两个最低支撑面159分别为第一最低支撑面160与第二最低支撑面161。第一最低支撑面160设置于第一基准支撑面157的远离最高支撑面151的一侧；第二最低支撑面161设置于第二支撑面的远离最高支撑面151的一侧。优选，第一最低支撑面160和第二最低支撑面161可相对于第一中轴线相对称。

在一个实施例中，高频阵列的高频辐射单元141用于通行TDD高频信号；中频阵列的中频辐射单元131用于通行FDD中频信号；低频阵列的低频辐射单元121用于通行FDD低频信号。

本发明较佳的一个实施例中，所述的多列高频阵列被通过天线自适应技术将其用于向自由空间辐射同一天线波束，低频阵列、中频阵列则以其自身的功分移相结构发挥作用，各自独列赋形成独立的波束，由此，使本发明的布阵结构构成智能天线布阵结构。由于应用了天线自适应技术允许通过智能算法对多个高频阵列共同形成的波束进行调节，因此，高频阵列与低频阵列、中频阵列之间的信号干扰进一步被大大降低。

本发明还提供了一种天线，该天线具有本申请各实施例所实现的天线组阵结构10，将TDD高频信号、FDD中频信号以及FDD低频信号分别馈入高频阵列的高频辐射单元141、中频阵列的中频辐射单元131以及低频阵列的低频辐射单元121，以通过高频辐射单元141辐射TDD高频信号和通过中频辐射单元131辐射FDD中频信号以及通过低频辐射单元121辐射FDD低频信号。

较佳的实施例中，该天线运用了天线自适应技术，在智能算法的控制下，利用多个所述的高频阵列共同赋形出同一天线波束，而对于每个所述的低频阵列、中频阵列，则未加智能算法干预，使每个低频阵列、每个中频阵列均适于辐射单独的天线波束。

在结合了智能天线技术将所述的高频阵列用于共同赋形同一波束之后，本发明的布阵结构的有益效果将得到更明显的突显，低频辐射信号、高频信号以及中频信号之间彼此并行不悖的工作，相互干扰明显降低。

本发明还提供了一种基站，该基站具有本申请各实施例所实现的天线。

综上所述，本发明的天线组阵结构设置居于不同的高度的最高支撑面与非最高支撑面，采用空间复用技术在最高支撑面和非最高支撑面上布置低频阵列、中频阵列以及高频阵列，使得各阵列之间不会相互信号干扰，辐射性能较佳。

以上描述仅为本发明的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本发明中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本发明中发明的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

尽管已经采用特定于结构特征和/或方法逻辑动作的语言描述了本主题，但是应当理解所附权利要求书中所限定的主题未必局限于上面描述的特定特征或动作。相反，上面所描述的特定特征和动作仅仅是实现权利要求书的示例形式。