专利名称：错位阵列电调基站天线及其合成波束副瓣平衡的调节方法
技术领域：
本发明涉及移动通信领域，尤其涉及一种错位阵列电调基站天线及其合成波束副瓣平衡的调节方法。
背景技术：
在移动通信系统中，为了实现网络覆盖、话务量、抗干扰的优化，需要其所使用的基站天线合理的调整垂直面方向图的波束指向，使其指向角在垂直方向上下做适当倾斜 (简称波束下倾)。产生波束下倾的方式一般分为机械下倾和电调下倾两种。由于电调下倾的诸多优点，如下倾角可调范围大、精度高、方向图控制好、抗干扰能力强、易于控制等， 因此各大电信运营商越来越多的采用电调基站天线。电调基站天线是通过调节多个移相器分别与振子列的相应的振子连接来改变相应振子的相位而实现电调基站天线的波束下倾调节。如2009年10月28日公告的专利号为ZL 200820205667. 5的中国专利，其揭露了一种错位阵列电调基站天线，其具有四列交错排列的振子列，每一列振子列具有多个移相器，通过调节移相器移相器来调节来调节错位阵列电调基站天线的下倾角。然而，由于四列振子列错位设置，因此两相邻的振子列的上下有一距离差，这会造成错位阵列电调基站天线的合成波束副瓣的不平衡，特别是在下倾角越大时，合成波束副瓣的不平衡越明显，如图I至图6所示。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术存在的缺陷提供一种合成波束副瓣均衡的错位阵列电调基站天线。为实现上述目的，本发明提供一种错位阵列电调基站天线，包括反射板、多个振子列、与振子列等数量的移相单元、调节机构和校准网络；该等振子列中的一部分相对另一部分交错错位设置，且每一振子列均具有多个振子；该等移相单元均具有多个分别与相应振子列的振子连接的用于调节该振子列下倾角的移相器，调节机构与移相单元的移相器连接，校准网络用于将信号馈入移相单元的移相器；本发明的错位阵列电调基站天线还在与与一部分振子列相对交错错位设置的另一部分振子列连接的移相单元和校准网络之间连接有同等调节相应振子列之每个振子相位的移相器。作为进一步改进，所述移相单元均具有一与该移相单元的相应移相器连接的功分板，同等调节相应振子列之每个振子相位的移相器连接在校准网络和相应的移相单元的功分板之间，其它移相单元的功分板直接与校准网络连接。作为进一步改进，所述同等调节相应振子列之每个振子相位的移相器与移相单元的移相器联动。由于，本发明错位阵列电调基站天线在校准网络以及相应的移相单元之间设有一移相器，通过调节该移相器可以对相应的振子列的每个振子同等的进行相位补偿，从而可以调节本发明错位阵列电调基站天线合成波束的副瓣，避免合成波束的副瓣不均衡。本发明的另一目的是针对上述现有技术存在的缺陷提供一种错位阵列电调基站天线合成波束副瓣平衡的调节方法，通过该方法可以调节错位阵列电调基站天线的合成波束副瓣，使合成波束的副瓣均衡。为实现上述目的，本发明提供一种错位阵列电调基站天线合成波束副瓣平衡的调节方法，所述错位阵列电调基站天线包括反射板、多个振子列、与振子列等数量的移相单元、调节机构和校准网络；该等振子列中的一部分相对另一部分交错错位设置，且每一振子列均具有多个振子；该等移相单元均具有多个分别与相应振子列的振子连接的用于调节该振子列下倾角的移相器，调节机构与移相单元的移相器连接，校准网络用于将信号馈入移相单元的移相器；该方法是在与与一部分振子列相对交错错位设置的另一部分振子列连接的移相单元和校准网络之间连接一移相器，通过调节校准网络和相应移相单元之间的移相器同等的调节相应振子列之每个振子的相位。作为进一步改进，将所述移相单元均的相应移相器与一功分板连接，将同等调节相应振子列之每个振子相位的移相器连接在校准网络和相应移相单元的功分板之间，将其它移相单元的功分板直接与校准网络连接。作为进一步改进，将所述同等调节相应振子列之每个振子相位的移相器与移相单元的移相器联动。由于，本发明错位阵列电调基站天线合成波束副瓣平衡的调节方法是通过在错位阵列电调基站天线的校准网络以及相应的移相单元之间设一移相器，通过调节该移相器以对相应的振子列的每个振子同等的进行相位补偿，从而可以调节错位阵列电调基站天线合成波束的副瓣，避免合成波束的副瓣不均衡。
图I是现有错位阵列电调基站天线在业务O度、下倾角2度时的方向图。图2是现有错位阵列电调基站天线在业务O度、下倾角9度时的方向图。图3是现有错位阵列电调基站天线在业务O度、下倾角15度时的方向图。图4是现有错位阵列电调基站天线在业务55度、下倾角2度时的方向图。图5是现有错位阵列电调基站天线在业务55度、下倾角9度时的方向图。图6是现有错位阵列电调基站天线在业务55度、下倾角15度时的方向图。图7是本发明错位阵列电调基站天线的第一实施例的主视图。图8是图7所示错位阵列电调基站天线的后视图，在该图中，显示了第一移相单元、振子、校准网络的一个极化方向的连接关系。图9是图7所示错位阵列电调基站天线在业务O度、下倾角2度时的方向图。图10是图7所示错位阵列电调基站天线在业务O度、下倾角9度时的方向图。图11是图7所示错位阵列电调基站天线在业务O度、下倾角15度时的方向图。图12是图7所示错位阵列电调基站天线在业务55度、下倾角2度时的方向图。图13是图7所示错位阵列电调基站天线在业务55度、下倾角9度时的方向图。图14是图7所示错位阵列电调基站天线在业务55度、下倾角15度时的方向图。图15是本发明错位阵列电调基站天线的第二实施例的后视图。
图16是图15所示错位阵列电调基站天线仅保留一个第一移相单元时的平面视图。图17是图16所示错位阵列电调基站天线在移除第一移相单元的各介质板和导板后的平面视图。
所示第一移相单元的第一并馈带状线的平面视图。
所示第一移相单元的第二并馈带状线的平面视图。
所示第一移相单元的第一介质板的平面视图。
所示第一移相单元的第二介质板的平面视图。
所示第一移相单元的导板的平面视图。
所示错位阵列电调基站天线仅保留一个第二移相单元时的平面视
所示错位阵列电调基站天线在移除第二移相单元的各介质板、导板和导引板后的平面视图。图18是图16
图19是图16
图20是图16
图21是图16
图22是图16
图23是图15图。
图24是图2具体实施例方式为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现的目的及效果，以下特举实施例并配合附图详予说明。请参阅图7和图8，其揭示了本发明错位阵列电调基站天线的第一实施例，在本实施例中，错位阵列电调基站天线具有一反射板110、至少一第一振子列120、至少一第二振子列130、与第一振子列120等数量的第一移相单元140、与第二振子列130等数量的第二移相单元150、一调节机构160以及一校准网络170。其中，第一振子列120和第二振子列 130相互交错错位排列的设置在反射板110的一侧，且第一振子列120和第二振子列130均具有多个振子。第一移相单元140和第二移相单元150设置在反射板110的另一侧并分别与第一振子列120和第二振子列130连接，用于调节第一振子列220和第二振子列230的下倾角。在本实施例中，本发明错位阵列电调基站天线具有两列第一振子列120和两列第二振子列130。该等第一振子列120和该等第二振子列130呈一上一下的相互错位设置，从而第一振子列120和第二振子列130存在一距离差Dl，且每一第一振子列120和第二振子列130均具有10个振子。第一移相单元140具有四个移相器1410和一个功分板1420。四个移相器1410沿上下排列的固定在反射板110，其中每一移相器1410与第一振子列120的两个振子连接，且位于上方位置的两移相器1410串连连接，位于下方位置的两移相器1410串连连接。每一功分板1420分为两功分组,每一功分组具有一个输入端1421和三个输出端, 该三个输出端的标号分别为1422、1423、1424。功分板1410的输入端1421通过线缆直接与校准网络170连接。功分板1410的输出端1422与第一振子列120的中间的两个振子列连接。功分板1410的输出端1423、1424分别与位于中间位置的两个移相器1410连接，从而将上方位置的两移相器1410和下方位置的两移相器1410并联连接。第二移相单兀150具有四个移相器1510和一个功分板1520,每一功分板1520亦分为两功分组，每一功分组具有一个输入端1521和三个输出端。第二移相单元150的四个移相器1510、功分板1520和第二振子列130的振子之间的连接方式与第一移相单兀140的四个移相器1410、功分板1420和第一振子列120的振子之间的连接方式相同，在此不在详细说明。为解决本发明错位阵列电调基站天线的合成波束副瓣均衡问题，本发明错位阵列电调基站天线在第二移相单元150的功分板1520的输入端1521和校准网络170之间连接有一移相器180。藉此,校准网络170输出的电信号先输入移相器180,然手通过移相器180 输入功分板1520的输入端1521。因而，调节该移相器180可同等的调节第二振子列130之每一振子的相位，即调节该移相器180引起第二振子列130之每一振子的相位变化相同。调节机构160与第一移相单元140的四个移相器1410、第二移相单元150的四个移相器1510和移相器180连接，用于带动移相器1410、1510、180的内部构件相对移动，此结构已为本领域的技术人员所熟知，在此不在详细说明。校准网络170将校准的电信号分别馈入第一移相单元140的功分板1420和移相器 180。当调节机构160调节第一移相单元140的四个移相器1410和第二移相单元150的四个移相器1510时，通过第一移相单元140的四个移相器1410和第二移相单元150的四个移相器1510分别对第一振子列120和第二振子列130的相应振子的相位进行调节，从而实现本发明错位阵列电调基站天线的下倾角调节。同时，调节机构160带动移相器180对第二振子列130的相位进行补偿，以同等的调节第二振子列130之每一振子的相位，从而可以调节错位阵列电调基站天线的合成波束副瓣，使合成波束的副瓣均衡。在本实施例中，当本发明错位阵列电调基站天线的下倾角为2度、9度、15度时，移相器180对第二振子列130分别补偿5度、22度、35度相位。移相器180对第二振子列130 的相位补偿后，本发明错位阵列电调基站天线的合成波束副瓣均衡，如图9至图14所示。请参阅图15，其揭示了本发明错位阵列电调基站天线的第二实施例，在本实施例中，错位阵列电调基站天线具有一反射板210、至少一第一振子列220、至少一第二振子列 230、与第一振子列220等数量的第一移相单元240、与第二振子列230等数量的第二移相单元250、一调节机构260以及一校准网络270。其中，第一振子列220和第二振子列230相互交错错位排列的设置在反射板210的一侧，且第一振子列220和第二振子列230均具有多个振子。第一移相单兀240和第二移相单兀250设置在反射板210的另一侧并分别与第一振子列220和第二振子列230连接，用于调节第一振子列220和第二振子列230的下倾角。在本实施例中，本发明错位阵列电调基站天线具有三列第一振子列220和两列第二振子列230。该等第一振子列220和该等第二振子列230呈一上一下的相互错位设置，从而第一振子列220和第二振子列230存在一距离差D2，且每一第一振子列220和第二振子列230均具有11个振子。请参阅图16，第一移相单元240具有以反射板210的纵向方向为轴呈轴对称设置的两移相组，每一移相组与第一振子列220的振子连接，从而使振子在两个极化方向上发射信号。每一移相组具有两第一并馈带状线2410、一连接在两第一并馈带状线2410之间的第二并馈带状线2420、设置在第一并馈带状线2410两侧的第一介质板2430、设置在第二并馈带状线2420两侧的第二介质板2440及多对导板2450。
请参阅图17和图22，所述多对导板2450分别叠置设置并固定在反射板210上，该多对导板2450分别与第一介质板2430和第二介质板2440衔合,用于引导第一介质板2430 和第二介质板2440在反射板210的纵向方向上移动。请参阅图17和图18,两第一并馈带状线2410设置在反射板210上,且该两第一并馈带状线2410以反射板210的横向方向为轴呈轴对称设置。该两第一并馈带状线2410均具有一抽头2411，该抽头2411的一边缘向外垂直延伸出三个导带2412a、2412b、2412c，该抽头2411的另一相对的边缘向外垂直延伸出一传输带2413和两导带2414a、2414b，从而使导带2412a,2412b,2412c与两导带2414a,2414b的延伸方向相反。导带2412a,2412b和导带2414a、2414b分别大致处于同一直线上，该等导带2412a、2412b、2412c、2414a、2414b的末端分别弯折延伸形成连接带2416a、2416b、2416c、2417a、2417b，且连接带2416a、2416b、 2416c,2417a,2417b 的末端呈等间距设置，该等连接带 2416a、2416b、2416c、2417a、2417b 的末端分别固定在第一振子列220的相应振子上，从而每个第一并馈带状线2410与5个振子连接。请参阅图17和图19，第二并馈带状线2420亦设置在反射板210上，其具有一馈入部2421及从馈入部2421延伸出的一信号带2422和两移相带2423，其中两移相带2423的延伸方向相反。馈入部2421与馈线(图中未示)连接，用于馈入电信号。两移相带2423 分别与两第一并馈带状线2410的传输带2413连接，从而第二并馈带状线2420连接在两第一并馈带状线2410之间。信号带2422与第一振子列220中处于中间位置的振子连接。请参阅图17和图20,第一介质板2430呈一长方板状,其分为第一介质部2431和第二介质部2432，第二介质部2432和第一介质部2431的有效介电常数不同。两第一介质板2430分别设置于第一并馈带状线2410的一侧，使第一介质部2431跨越抽头2411并叠置在从抽头2411两相对边缘延伸出的导带2412a、2414a上，使第二介质部2432跨越抽头 2411并叠置在从抽头2411两相对边缘延伸出的导带2412b、2414b上。第一介质板2430可沿导带2412a、2414a、2412b、2414b移动，以改变第一介质部 2431与导带2412a、2414a的覆盖面积及第二介质部2432与导带2412b、2414b的覆盖面积，从而可以改变与连接带2416a、2416b、2417a、2417b连接振子的相位，而不改变与连接带2416c连接的振子的相位。因此，第一介质板2430与导带2412a、2412b、2414a、2414b配合形成了四个并联的移相器。请参阅图17和图21，第二介质板2440亦呈一长方板状。两第二介质板2440分别设置于第二并馈带状线2420 —侧，且每个第二介质板2440均叠置在两移相带2423上。该第二介质板2440可沿两移相带2423移动以改变第二介质板2440与两移相带2423的覆盖面积，进而改变电信号的相位。因此，第二介质板2440与第二并馈带状线2420的两移相带 2433形成两并联的移相器，且第二介质板2440与第二并馈带状线2420的两移相带2433形成的两移相器分别与第一并馈带状线2410和第一介质板2430形成的四移相器串接，从而移动第二介质板2440可以改变与第一并馈带状线2410连接的振子的相位，而不改变第一振子列220的中间位置的振子的相位。请参阅图23和图24，第二移相单元250的结构与第一移相单元240的结构相同， 其亦具有两移相组，每一移相组具有两第一并馈带状线2510、一连接在两第一并馈带状线 2510之间的第二并馈带状线2520、设置在第一并馈带状线2510两侧的第一介质板2530、设置在第二并馈带状线2520两侧的第二介质板2540及多对导板2550，第二并馈带状线2520 亦具有一馈入部2521及从馈入部2521延伸出的一信号带2522和两移相带2523。此外，在临近馈入部2521处，反射板210上还固定有叠置的两导引板2810，馈入部 2521的两侧还设置有两第三介质板2820，两第三介质板2820分别与两导引板2810衔合并可在反射板210纵向方向上移动。因此，第三介质板2820和馈入部2521亦形成一移相器， 从而移动第三介质板2820可以同等的改变第二振子列230的所有振子的相位(即第二振子列230的每一振子的相位变化相同)。请参阅图15、图16和图23，调节机构260具有驱动单元2610及连接杆单元2620。 连接杆单元2620具有多个拉杆2621和带动杆2622。该等拉杆2621将各介质板2430、2440、 2530,2540,2820连为一体，带动杆2622与驱动单元2610螺纹连接并与一相应的拉杆2621 连接，因此调节机构260可以同时带动各介质板2430、2440、2530、2540、2820同步移动，以使各介质板 2430、2440、2530、2540、2820 联动。校准网络270分别将校准的电信号分别馈入第一移相单元240的馈入部2421和第二移相单元250的馈入部2521。请参阅图16和图17，馈入第一移相单元240的馈入部2421的电信号的一部分经过信号带2422馈入第一振子列210的中间的振子，电信号的另一部分经过两移相带2423 分为两路信号后分别馈入相应的第一并馈带状线2410的传输带2413，馈入传输带2413的信号经过导带2412a、2414a、2412b、2414b、2412c分为五路信号而分别馈入相应的振子。当调节移相机构260带动第一移相单元240的第一介质板2430和第二介质板2440移动时，由于两移相带2423的延伸方向相反，经过两移相带2423所分的两路信号的相位分别变化为Δφι、-Δφ!。馈入一第一并馈带状线2410的信号经过导带22412a、412b、2412c、2414b、2414a所分五路信号的相位分别变化为 Δφι+Δφ2' Δφι+Δφ3' Δφ]、Δφι-Δ ^、Δφι-Δφ2;馈入另一第一并馈带状线 2410 的信号经过导带2414a、2414b、2412c、2412b、2412a所分五路信号的相位分别变化为 -ΔφΓ ·Δφ2、-AcpdAcp3.-Atp1、-AcprA(p3、-A(prA(p2,因此，第一振子列 220 的 11 个振子的相位变化依次为Δ ^+Δφζ、
Δφι+Δφ3' Δφι、Δφι-Δφ3> Δφι_Δφ2、O、-Δφι+Δφ2' -Δφι+Δφ3'. -Δφ^ -Atp1-Acp3、 -ΔφρΔφ^从而改变了第一振子列210的下倾角。请参阅图23和图24，馈入第二移相单元250的馈入部2521的电信号与馈入第一移相单元240的馈入部2421的电信号的分配方式相同。然而由于各介质板2430、2440、 2530,2540,2820连为一体，因此第三介质板2820和馈入部2521形成的移相器引起的相位改变Δφ4会叠加到第二振子列230的所有振子上，因此，第二振子列230的11个振子的相位变化依次为
Δφ4+Δφι+Δφ2、Δφ4+Δ<Ρι+Δφ3、Δφ4+Δφι、Δφ4+Δφι -Δφ3 Δφ4+Δ(ρι-Δφ2、Δφ4、 Δφ4-Δφι+Δφ2、Δφ4-Δφι+Δφ3- Δφ4-Δφι ^ Δφ4-Δφι-Δφ3^ Δφ4-Δφι-Δφ2ο当调节移相机构260改变第一振子列220和第二振子列230的下倾角时，第三介质板2820与第一介质板2430、2530和第二介质板2440、2540联动。因此，在第一介质板 2430、2530和第二介质板2440、2540改变第一振子列220和第二振子列230的下倾角时，第三介质板2820和馈入部2521形成的移相器同等改变第二振子列230的所有振子的相位， 而对第二振子列230的相位进行补偿，从而可以调节错位阵列电调基站天线的合成波束的副瓣，使合成波束的副瓣均衡。当然，以上所述实施例仅为本发明的较佳实施例，并不能因此而限制本发明的保护范围，凡依本发明的形状、结构、原理所作的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种错位阵列电调基站天线，包括反射板、多个振子列、与振子列等数量的移相单元、调节机构和校准网络；该等振子列中的一部分相对另一部分错位设置，且每一振子列均具有多个振子；该等移相单元均具有多个分别与相应振子列的振子连接的用于调节该振子列下倾角的移相器，调节机构与移相单元的移相器连接，校准网络用于将信号馈入移相单元的移相器；其特征在于在与与一部分振子列相对交错错位设置的另一部分振子列连接的移相单元和校准网络之间连接有同等调节相应振子列之每个振子相位的移相器。
2.如权利要求I所述的错位阵列电调基站天线，其特征是所述移相单元均具有一与该移相单元的相应移相器连接的功分板，同等调节相应振子列之每个振子相位的移相器连接在校准网络和相应的移相单元的功分板之间，其它移相单元的功分板直接与校准网络连接。
3.如权利要求I所述的错位阵列电调基站天线，其特征是所述同等调节相应振子列之每个振子相位的移相器与移相单元的移相器联动。
4.如权利要求I所述的错位阵列电调基站天线，其特征是该等振子列中相邻的两振子列均交错错位设置。
5.一种错位阵列电调基站天线合成波束副瓣平衡的调节方法，所述错位阵列电调基站天线包括反射板、多个振子列、与振子列等数量的移相单元、调节机构和校准网络；该等振子列中的一部分相对另一部分错位设置，且每一振子列均具有多个振子；该等移相单元均具有多个分别与相应振子列的振子连接的用于调节该振子列下倾角的移相器，调节机构与移相单元的移相器连接，校准网络用于将信号馈入移相单元的移相器；其特征在于在与与一部分振子列相对交错错位设置的另一部分振子列连接的移相单元和校准网络之间连接一移相器，通过调节校准网络和相应移相单元之间的移相器同等的调节相应振子列之每个振子的相位。
6.如权利要求5所述的错位阵列电调基站天线，其特征是将所述移相单元均的相应移相器与一功分板连接，将同等调节相应振子列之每个振子相位的移相器连接在校准网络和相应移相单元的功分板之间，将其它移相单元的功分板直接与校准网络连接。
7.如权利要求5所述的错位阵列电调基站天线，其特征是将所述同等调节相应振子列之每个振子相位的移相器与移相单元的移相器联动。
8.如权利要求5所述的错位阵列电调基站天线，其特征是将所述多个振子列中相邻的两振子列均交错错位设置。
全文摘要
本发明公开了一种错位阵列电调基站天线，包括反射板、多个振子列、与振子列等数量的移相单元、调节机构和校准网络；该等振子列中的一部分相对另一部分交错错位设置，且每一振子列均具有多个振子；该等移相单元均具有多个分别与相应振子列的振子连接的用于调节该振子列下倾角的移相器；在与与一部分振子列相对交错错位设置的另一部分振子列连接的移相单元和校准网络之间连接有同等调节相应振子列之每个振子相位的移相器。本发明错位阵列电调基站天线通过同等调节相应振子列之每个振子相位的移相器来对同等补偿相应振子列的每个振子的相位，从而本发明错位阵列电调基站天线合成波束的副瓣，避免合成波束的副瓣不均衡。
文档编号H01Q19/10GK102610919SQ20111002192
公开日2012年7月25日 申请日期2011年1月19日 优先权日2011年1月19日
发明者周炼, 王利停, 蒋红义, 谢益来 申请人:东莞市晖速天线技术有限公司