一种一体化基站天线的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种一体化基站天线，所述基站天线包括有源天线部分、无源天线部分和连接件；所述有源天线部分和无源天线部分共用一个天线外罩；所述有源天线部分和无源天线部分并排设置，且所述有源天线部分的表面和所述无源天线部分的表面基本平行，所述有源天线部分和无源天线部分通过所述连接件固定为一体。无源天线按照主流无源天线标准设计，有源天线方案是将基站天线的射频部分集中到天线内部采用多通道的射频和天线阵子配合，实现空间波束成型，完成射频信号的收发，通过对有源天线振子的不同配置，以实现实际通信组网的波束灵活控制和MIMO等功能，实现更加灵活的资源动态配置和共享，以达到全网性能最优和较低的全网组网成本的目标。
【专利说明】一种一体化基站天线
【技术领域】
[0001]本发明涉及到移动通信的基站天线领域，尤其涉及一种将有源天线和无源天线组合为一体的一体化基站天线。
【背景技术】
[0002]随着网络频段、制式越来越多，造成天线安装的天面越来越复杂，运营商租赁天面不但难度大而且费用高，在中心城市、热点地区从2G/3G演进到LTE采用多模共站的方式，使天面资源非常紧张。另一方面，运营商迫切希望能在不影响现有网络业务的基础上，采用简单的LTE (无线网络)叠加网来解决LTE的演进，以减低成本。支持多频段多模、小型化、低功耗、高性能的基站设备成为运营商新的追求。目前对天线使用的扩展，在于通过简单的无线网络的扩展，而受到资源的限制，这种扩展难度大，效率低。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种便于安装的有源无源一体化基站天线，解决如何使基站天线扩展且不影响现有网络业务的技术问题。本发明提供了一种一体化基站天线，所述基站天线包括有源天线部分、无源天线部分和连接件；所述有源天线部分和无源天线部分共用一个天线外罩；所述有源天线部分和无源天线部分并排设置，且所述有源天线部分的表面和所述无源天线部分的表面基本平行，所述有源天线部分和无源天线部分通过所述连接件固定为一体。
[0004]优选的，无源天线部分包括无源天线反射板、无源天线辐射单元、无源天线功分器、无源天线移相器、无源天线传动结构、无源天线射频接头，所述无源天线辐射单元、无源天线功分器、无源天线移相器、无源天线传动结构、无源天线射频接头均安装在反射板上。
[0005]优选的，所述无源天线反射板的宽度介于工作中心频率的0.7-1.1波长，所述无源天线辐射单元共轴等间距设置在所述无源天线反射板的长度方向上，所述间距介于工作中心频率的0.7-0.9波长。
[0006]优选的，有源天线部分包括有源天线反射板、有源天线辐射单元、有源天线功分网络单元、有源天线校准网络单元、有源天线射频接头，所述有源天线辐射单元、有源天线功分网络单元、有源天线校准网络单元、有源天线射频接头安装在所述有源天线反射板上。
[0007]优选的，所述有源天线反射板的宽度介于工作中心频率的0.75-1.25波长，所述有源天线辐射单元共轴等间距设置在所述有源天线反射板的长度方向上，所述间距介于工作中心频率的0.7-0.9波长。
[0008]优选的，所述有源天线辐射单元采用多点馈电贴片振子，且所述有源天线辐射单元采用单层贴片或双层贴片。
[0009]优选的，所述有源天线辐射单元采用三点馈电或四点馈电。
[0010]优选的，所述有源天线功分网络单元包括馈电片、微带匹配段及微带功分器，所述馈电片、微带匹配段及微带功分器形成为一体，所述有源天线功分网络单元与所述有源天线辐射单元安装在所述源天线反射板的同侧。
[0011]优选的，所述有源天线校准网络包括耦合器和功分器，所述耦合器与所述功分器连接；所述功分器为一分N路，所述耦合器为N个，N为所述有源天线功分网络的输出端的个数。
[0012]优选的，所述有源天线功分网络的输出端与所述有源天线校准网络的所述耦合器的一端通过传输线连接，所述耦合器的另外一端与所述有源天线校准网络的所述功分器连接，所述有源天线校准网络的所述功分器与所述有源天线射频接头通过传输线连接。
[0013]与现有技术相比，本发明的优点是，由于有源天线和无源天线分别采用了相对独立的振子和网络，并采用了并列平行方式组合，可最大限度上减少两天线间的相互影响，保证各自电性能指标；通过有源天线和无源天线一体化设置扩展了天线的使用范围，低成本实现多频段多模基站设备。
[0014]并且，无源天线按照主流无源天线标准设计，可直接替换现有网络天线，不影响现有网络业务，而有源天线方案是将基站天线的射频部分集中到天线内部采用多通道的射频和天线阵子配合，实现空间波束成型，完成射频信号的收发。通过对有源天线振子的不同配置，以实现实际通信组网的波束灵活控制和MIMO等功能，实现更加灵活的资源动态配置和共享，以达到全网性能最优和较低的全网组网成本的目标。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是本发明实施例一体化基站天线整体结构立体图；
[0016]图2是图1中的所述无源天线结构立体图；
[0017]图3是图1中的所述有源天线结构立体图。
【具体实施方式】
[0018]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。以下结合具体附图对本发明的实现进行详细的描述。
[0019]图1为本发明实施例有源无源一体化基站天线实施例的整体结构立体图。如图1所示主要包括无源天线1、有源天线2、第一连接件3、第二连接件4。无源天线I和有源天线2共用一个天线外罩；无源天线I与有源天线2并排设置，且无源天线I与有源天线2的表面基本平行；需要说明的是，并排设置即为通常的并排的含义，是指无源天线I与有源天线2在空间上延伸的方向基本相同，无源天线I与有源天线2中，一个方向(图1所示为上下方向)的尺寸明显小于另外两个方向的尺寸，无源天线I与有源天线2近似为一个长板，无源天线I与有源天线2的表面就是指最大面积的、也是垂直于最小尺寸的一面，也是通常定义中的表面，而不是侧面，如图1所示，即为上下表面，基本平行是指不必严格限定为90度，而是设置时再90度的左右一定范围内，有源天线2和无源天线I已经达到互不影响的程度，即可认为是基本平行。所述有源天线部分和无源天线部分通过所述连接件固定为一体；优选的，在图1中，第一和第二连接件3和4均为连接板，设置在有源天线2上的长度方向的两端，这种优选的设置位置有利于有源天线2和无源天线I固定的稳定。无源天线I和有源天线2共用一个天线外罩。所述连接板3和4根据实际的需要可为金属或非金属材料，优选为铝。连接板与有源天线或无源天线的采用螺栓连接或粘合剂粘结。
[0020]图2是本发明实施例无源天线的结构立体图。如图1所示，该无源天线主要包括反射板11、振子组件12、移相器组件13、隔离组件14、连接器组件15、传动组件16。所述反射板11用于反射通信信号，令信号具有方向性，同时用于安装振子组件12、隔离组件14、移相器组件13、传动组件16，连接器组件15，反射板11具有一定的总宽度，其总宽度优选为介于工作中心频率的0.7~1.1波长；所述振子组件12构成无源天线辐射单元，用于发射或接收通信信号，多个所述振子组件12共轴等间距布置在反射板11的长度方向上，相邻两振子组件12之间的间距为其工作中心频率对应波长的0.7-0.9倍。需要说明的是，反射板11的长度和宽度方向的定义与通常的长度、宽度、厚度的定义相同，具体来说，反射板的厚度很小，近似成一个长方形，长度方向指反射板尺寸最大的方向，宽度方向指反射板尺寸第二大的方向。隔离组件14构成无源天线功分器，用于实现幅度和相位的分配；移相器组件13用于实现各输出口的相位变化，同时具有幅度分配的功能；传动组件16用于实现对移相器的精确控制；连接器组件15构成无源天线射频接头，用于连接馈线，传输射频信号，移相器组件13布置在反射板11正面和/或反面，通过传动组件16带动移相器组件13运动，实现电下倾角调整。
[0021]图3是本发明实施例有源天线的结构立体图。如图3所示，反射板21用于反射通信信号，令信号具有方向性，同时用于安装有源天线辐射单元23、有源天线功分网络单元21、有源天线校准网络单元(图中未示出)、有源天线射频接头(图中未示出)，反射板21的总宽度介于工作中心频率的0.75~1.25波长。振子组件23构成有源天线辐射单元，用于发射或接收通信信号，所述振子组件23为单层或双层贴片振子，采用三点或四点耦合馈电，优选为三点耦合馈电双层贴片振子，两两所述振子组件之间等间距排列，相邻两振子组件23之间的间距为其工作中心频率对应波长的0.7-0.9倍。馈电网络22构成有源天线功分网络单元，用于给有源天线辐射单元馈电、匹配驻波，并给各辐射单元分配权值，馈电网络22包括振子馈电片、微带匹配段及微带功分器，与辐射单元安装在反射板同侧，优选为振子馈电片、微带匹配段及微带功分器为整体结构，所述馈电网络22可以是一分二至一分无穷大中的任意一种分配；有源天线校准网络单元，用于校准各路有源信号的幅度和相位，所述有源天线校准网络单元，包括耦合器和功分器，耦合器与功分器连接，两者可形成为一体也可形成分开独立的单独部件，功分器为一分N路，耦合器为N个，N为有源输出口的总个数；有源天线射频接头，用于连接有源设备，传输射频信号，所述有源天线的射频接头，可以为整体集中式分布，也可以为局部集中式分布。振子组件23沿反射板的长度方向等距布置在反射板21正面；其中反射板21的长度和宽度方向的定义与通常的长度、宽度、厚度的定义相同，具体来说，反射板的厚度很小，近似成一个长方形，长度方向指反射板尺寸最大的方向，宽度方向指反射板尺寸第二大的方向。馈电网络22布置在反射板正面，馈电网络22位于振子组件23下方，馈电网络22的微带功分器可实现N (N为整数，N ^ I)个振子功分，每个馈电网络22有两个输出端，直接输出作为有源天线的输出端口。所述馈电网络22的输出端与所述有源天线校准网络的所述耦合器通过传输线连接，耦合器另外一端与所述有源天线校准网络的功分器连接，所述有源天线校准网络的功分器与所述有源天线射频接头通过传输线连接。
[0022]本发明的一体化基站天线将有源天线和无源天线组合为一体，从而能够充分的利用有源天线和无源天线的功能，扩展基站天线的功能及覆盖范围。并且由于有源天线和无源天线采用相对独立的振子和网络，并采用了并列平行方式组合，可最大限度上减少两天线间的相互影响，保证各自电性能指标。并且，由于本发明的一体化天线中包括了无源天线，从而可以使应用现有网络的业务仍然可以使用。
[0023]在本发明进一步的优化改进中，有源天线采用多点馈电贴片振子设计可实现良好的交叉极化和隔离度指标，采用馈电片、振子匹配段、功分器一体化设计并在反射板正面布局，可实现天线的最小尺寸和最小重量，也可消除有源设备对有源天线网络稳定性的影响；结合有源算法进行垂直面一体化仿真，确定功分器分配方式和功分器各自权值，可保证0?20°电子下倾角下各频点、各载波赋型的最优状态。
[0024]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种一体化基站天线，其特征在于:所述基站天线包括有源天线部分、无源天线部分和连接件；所述有源天线部分和无源天线部分共用一个天线外罩；所述有源天线部分和无源天线部分并排设置，且所述有源天线部分的表面和所述无源天线部分的表面基本平行，所述有源天线部分和无源天线部分通过所述连接件固定为一体。
2.根据权利要求1所述的一体化基站天线，其特征在于:无源天线部分包括无源天线反射板、无源天线辐射单元、无源天线功分器、无源天线移相器、无源天线传动结构、无源天线射频接头，所述无源天线辐射单元、无源天线功分器、无源天线移相器、无源天线传动结构、无源天线射频接头均安装在反射板上。
3.根据权利要求2所述的一体化基站天线，其特征在于:所述无源天线反射板的宽度介于工作中心频率的0.7-1.1波长，所述无源天线辐射单元共轴等间距设置在所述无源天线反射板的长度方向上，所述间距介于工作中心频率的0.7-0.9波长。
4.根据权利要求1所述的一体化基站天线，其特征在于:有源天线部分包括有源天线反射板、有源天线辐射单元、有源天线功分网络单元、有源天线校准网络单元、有源天线射频接头，所述有源天线辐射单元、有源天线功分网络单元、有源天线校准网络单元、有源天线射频接头安装在所述有源天线反射板上。
5.根据权利要求4所述的一体化基站天线，其特征在于:所述有源天线反射板的宽度介于工作中心频率的0.75-1.25波长，所述有源天线辐射单元共轴等间距设置在所述有源天线反射板的长度方向上，所述间距介于工作中心频率的0.7-0.9波长。
6.根据权利要求1或4所述的一体化基站天线，其特征在于:所述有源天线辐射单元采用多点馈电贴片振子，且所述有源天线辐射单元采用单层贴片或双层贴片。
7.根据权利要求6所述的一体化基站天线，其特征在于:所述有源天线辐射单元采用三点馈电或四点馈电。
8.根据权利要求4所述的一体化基站天线，其特征在于:所述有源天线功分网络单元包括馈电片、微带匹配段及微带功分器，所述馈电片、微带匹配段及微带功分器形成为一体，所述有源天线功分网络单元与所述有源天线辐射单元安装在所述源天线反射板的同侧。
9.根据权利要求4所述的一体化基站天线，其特征在于:所述有源天线校准网络包括耦合器和功分器，所述耦合器与所述功分器连接；所述功分器为一分N路，所述耦合器为N个，N为所述有源天线功分网络的输出端的个数。
10.根据权利要求9所述的有源无源一体化基站天线，其特征在于:所述有源天线功分网络的输出端与所述有源天线校准网络的所述耦合器的一端通过传输线连接，所述耦合器的另外一端与所述有源天线校准网络的所述功分器连接，所述有源天线校准网络的所述功分器与所述有源天线射频接头通过传输线连接。
【文档编号】H01Q21/28GK103490175SQ201310444351
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年9月23日 优先权日:2013年9月23日
【发明者】郭亚军, 侯小强, 安涛, 牛磊超 申请人:摩比天线技术（深圳）有限公司, 摩比通讯技术（吉安）有限公司, 摩比科技(西安)有限公司