一种双波束馈电网路及具有双波束馈电网络的混合网络天线的制作方法

1.本发明涉及天线技术领域，尤其是涉及一种双波束馈电网络及具有该双波束馈电网络的混合网络天线。


背景技术：

2.基站天线作为实现移动通信网络覆盖的核心设备之一，是移动通信系统的重要组成部分，其用于将传输线中的高频电磁能转换为自由空间的电磁波或将自由空间的电磁波转换为高频电磁能，其设计的好坏直接影响整个移动通信系统的质量。随着移动通信用户的不断增加和移动通信新的应用与需求的出现，基站天线的需求量也越来越大，基站天线资源匮乏与用户数量不断增加的矛盾日益加剧，尤其是5g技术的应用，基站天线的架设数量空前加大，矛盾进一步激化。小型化基站天线可有效缓解空间资源紧张的压力，降低运输和生产成本，因而基站天线小型化设计成为工程师的研究热点。
3.为了减小天线的尺寸，通常采用减少天线阵列中振子的方式，以缩小基站天线的尺寸，如中国专利cn 110970712 a公开的多频合路天线中，公开了合路器的两个信号输入端分别与第一馈电系统和第二馈电系统连接，其信号输出端与共用辐射单元连接，通过合路器使工作频率不同的第一馈电系统和第二馈电系统的信号合路连接于每一个共用辐射单元。由于第一馈电网路和第二馈电网络工作频率不同，需通过合路器连接至共用辐射单元，合路器成本较大，继而使得基站天线的生产成本增大。又如中国专利cn 11099415a公开的一种fdd多频阵列与tdd智能天线阵列融合方法及天线阵列中，fdd多频阵列与tdd智能天线通过3db电桥互用对方的一排振子，而3db电桥输出口之间存在固定相差，该相差最终影响垂直面赋型，影响天线方向图。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种双波束馈电网络及具有该双波束馈电网络的混合网络天线，实现高同极化隔离的同时，可减少天线辐射单元的使用数量，减少天线尺寸。
5.为实现上述目的，本发明提出如下技术方案：一种双波束馈电网络，其特征在于，所述双波束馈电网络包括第一功率分配器、第二功率分配器和第三功率分配器，所述双波束馈电网络输入两路工作频率相同的第一路波束信号和第二路波束信号，其中，
6.所述第一功率分配器将第一路波束信号转换为多路第一信号，并将所述多路第一信号中的一路第一信号输入至第三功率分配器中，其余每路第一信号分别输入至一个第一天线辐射单元中；
7.所述第二功率分配器将第二路波束信号转换为多路第二信号，并将所述多路第二信号中的一路第二信号输入至第三功率分配器中，其余每路第二信号分别输入至一个第二天线辐射单元中；
8.所述第三功率分配器将接收到的第一信号和第二信号耦合后输入至一个第三天
线辐射单元中，所述第一天线辐射单元、第二天线辐射单元和第三天线辐射单元形成一双波束馈电网络。
9.优选地，所述第一功率分配器和第二功率分配器选自功分器、移相器中的一种。
10.优选地，所述第三功率分配器选自耦合器、功分器中的一种；或者
11.第三功率分配器为第一功率分配器和第二功率分配器分别连接至第三天线辐射单元的线缆。
12.本发明还揭示了一种混合网络天线，其特征在于，所述混合网络天线包括反射板，所述反射板包括第一平直部和设于所述第一平直部两端的折弯部，所述折弯部由所述第一平直部的端部弯折形成，所述反射板具有宽度方向和与所述宽度方向相垂直的长度方向；
13.至少一个双波束天线阵列，每个双波束天线阵列对应连接一所述双波束馈电网络，所述双波束天线阵列包括两个波束天线子阵列，每个波束天线子阵列包括多个沿反射板宽度方向间隔设置的第一高频辐射单元阵列，两个波束天线子阵列共用一个第一高频辐射单元阵列，共用的第一高频辐射单元阵列设于第一平直部上，并且在两个波束天线子阵列中，一个波束天线子阵列中其余的第一高频辐射单元阵列间隔设置于反射板一侧的折弯部上，另一个波束天线子阵列中其余的第一高频辐射单元阵列间隔设置于反射板另一侧的折弯部上。
14.优选地，多个所述双波束天线阵列沿所述反射板的长度方向间隔设于所述反射板上。
15.优选地，所述反射板的截面呈梯形状。
16.优选地，所述混合网络天线还包括设于所述第一平直部上的低频天线阵列，所述低频天线阵列包括多个低频辐射单元，多个所述低频辐射单元沿反射板的长度方向间隔设置。
17.优选地，所述反射板的至少一个弯折部向远离第一平直部的方向弯折延伸形成一第二平直部，所述第二平直部上设有高频天线阵列。
18.优选地，所述反射板的两个弯折部向远离第一平直部的方向弯折延伸形成两个第二平直部，每个所述第二平直部上设有高频天线阵列，所述双波束天线阵列位于两个高频天线阵列之间。
19.优选地，所述高频天线阵列包括第二高频辐射单元阵列，所述第二高频辐射单元阵列与相邻的第一高频辐射单元阵列错位设置。
20.本发明的有益效果是：
21.(1)本发明所述的双波束馈电网络中，两个波束信号通过第三功率分配器共用一个天线辐射单元，使得天线辐射单元的数量减少，在实现高同极化隔离的同时，有效减少天线尺寸，使基站天线更加小型化，便于运输和减少成本。另外，由于两个波束信号工作频率相同，无需使用合路器进行信号的耦合处理，只需使用第三功率分配器，如耦合器、功分器等进行信号的耦合处理，有效降低了基站天线的生产成本。
22.(2)本发明所述的混合网络天线中，双波束天线通过共用高频辐射单元阵列，实现高同极化隔离的同时减少辐射单元的数量，有效减少天线尺寸，使基站天线更加小型化。
附图说明
23.图1是本发明的双波束馈电网络结构框图示意图；
24.图2是本发明实施例一混合网络天线的侧视示意图；
25.图3是本发明实施例二混合网络天线的侧示意图；
26.图4是本发明实施例三混合网络天线的侧视示意图；
27.图5是本发明实施例四混合网络天线的侧视示意图；
28.图6是本发明混合网络天线中双波束天线的同极化隔离对比图示意图。
29.附图标记：10、第一功率分配器，20、第二功率分配器，30、第三功率分配器，40、反射板，41、第一平直部，42、弯折部，43、第二平直部，50、波束天线子阵列，51、第一高频辐射单元阵列，60、低频天线阵列，61、低频辐射单元，70、高频天线阵列，71、第二高频辐射单元阵列，a、第一天线辐射单元，b、第一天线辐射单元，c、第二天线辐射单元，d、第二天线辐射单元，e、第三天线辐射单元。
具体实施方式
30.下面将结合本发明的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。
31.本发明所揭示的一种双波束馈电网络，实现高同极化隔离的同时，可减少天线辐射单元的使用数量，减少天线尺寸。
32.如图1所示，为本发明所揭示的一种双波束馈电网络，包括第一功率分配器10、第二功率分配器20和第三功率分配器30。具体地，双波束馈电网络具有两个信号输入端口，用于向双波束馈电网路中输入两路工作频率相同的第一路波束信号和第二路波束信号。
33.第一功率分配器10包括一输入端和多个输出端，其输入端作为双波束馈电网络的一个信号输入端口，其一输出端与第三功率分配器30的一个输入端耦合，其余输出端分别与一个第一天线辐射单元对应耦合，用于将双波束馈电网络输入的第一路波束信号(记为波束信号一)转换为多路等幅等相的第一信号，如图1所示，第一功率分配器10将波束信号一转换为三路第一信号，其中一路第一信号输入至第三功率分配器30中，另外两路第一信号分别输入至两个第一天线辐射单元a和b中。
34.第二功率分配器20包括一输入端和多个输出端，其输入端作为双波束馈电网络的另一个信号输入端口，其一输出端与第三功率分配器30的另一个输入端耦合，其余输出端口分别与一第二天线辐射单元对应耦合，用于将双波束馈电网络输入的第二路波束信号(记为波束信号二)转换为多路等幅等相的第二信号，如图1所示，第二功率分配器20将波束信号二转换为三路第二信号，其中一路第二信号输入至第三功率分配器30中，另外两路第二信号分别两个第二天线辐射单元c和d中。
35.第三功率分配器30包括两个输入端和一个输出端，其两个输入端分别连接至第一功率分配器10和第二功率分配器20，其输出端与一第三天线辐射单元耦合，用于将两路信号(第一信号和第二信号)转换为一路信号，如图1所示，第三功率分配器30将输入的两路信号转换为一路信号后输入至第三天线辐射单元e中。
36.本实施例中，第一功率分配器10和第二功率分配器20优选功分器，当然，也可采用将一路信号转换为多路信号的移相器，可根据实际需求进行选择；第三功率分配器30优选耦合器，当然，也可选择功分器，或者通过馈电盒直接连接线缆的方式将第一功率分配器10
和第二功率分配器20输出的两路信号直接输入至共用的天线辐射单元中，也即：第三功率分配器30为第一功率分配器10和第二功率分配器20分别连接至第三天线辐射单元e的线缆，第一功率分配器10输出的一路信号通过相应线缆直接输入至第三天线辐射单元e中，第二功率分配器20输出的一路信号通过相应线缆直接输入至第三天线辐射单元e中。
37.如图1所示，以第一功率分配器10和第二功率分配器20分别具有一个输入端和三个输出端为例，对波束馈电网络的工作原理进行详细地说明。
38.双波束馈电网络输入两路工作频率相同的波束信号：波束信号一和波束信号二。第一功率分配器10将波束信号一转换为三路第一信号，并将其中一路第一信号输入至第三功率分配器30中，其余两路第一信号分别输入至第一天线辐射单元a和b中，第二功率分配器20将波束信号二转换为三路第二信号，并将其中一路第二信号输入至第三功率分配器30中，其余两路信号分别输入至第二天线辐射单元c和d中，第三功率分配器30将接收到的两路信号耦合后输入至第三天线辐射单元中e中，第三天线辐射单元e为波束信号一和波束信号二共用的天线辐射单元。对于波束信号一，由于三路信号到达天线辐射单元(a、b、e)的相位存在固定差值，波束信号一可产生波束倾斜的效果，同样地，由于三路信号到天线达辐射单元(c、d、e)的相位存在固定差值，波束信号二也可产生波束倾斜的效果。
39.本发明所述的双波束馈电网络中，两个波束信号通过第三功率分配器30共用一个天线辐射单元，使得天线辐射单元的数量减少，如图1所示，在未使用第三功率分配器时，双波束馈电网络需使用6个天线辐射单元，而本发明所述的双波束馈电网络可将天线辐射单元的数量减少到5个，在实现高同极化隔离的同时，有效减少天线尺寸，使基站天线更加小型化，便于运输和减少成本。另外，由于两个波束信号工作频率相同，无需使用合路器进行信号的耦合处理，只需使用第三功率分配器30，如耦合器、功分器等进行信号的耦合处理，有效降低了基站天线的生产成本。
40.本发明还揭示了一种具有上述双波束馈电网络的混合网络天线，结合图2～图5所示，本发明以四个实施例对混合网络天线进行详细地说明。
41.实施例一
42.如图2所示，一种混合网络天线，包括反射板40及安装于反射板40上的双波束馈电网络(图未示)和至少一个双波束天线阵列，每个双波束天线阵列对应连接一双波束馈电网络。具体地，反射板40具有宽度方向和与宽度方向相垂直的长度方向，其包括第一平直部41和设于第一平直部41两端的折弯部42，折弯部42由第一平直部41的端部弯折形成。本实施例中，第一平直部41的宽度方向的两端分别向两侧弯折形成两个折弯部42，使得反射板40的截面呈梯状，第一平直部41和两个折弯部42形成梯形的三个面。本实施例中，反射板40上优选设置一个或两个双波束天线阵列，多个双波束天线阵列沿反射板40长度方向间隔设置，当然，在其他实施例中，可根据实际需求设置双波束天线阵列的数量。
43.进一步地，双波束天线阵列包括两个波束天线子阵列50，每个波束天线子阵列50包括多个沿反射板40宽度方向间隔设置的第一高频辐射单元阵列51，两个波束天线子阵列50共用一个第一高频辐射单元阵列51，共用的第一高频辐射单元阵列51设于反射板40的第一平直部41上，并且在两个波束天线子阵列50中，一个波束天线子阵列中其余的第一高频辐射单元阵列51间隔设置于反射板40一侧的折弯部42上，另一个波束天线子阵列中其余的第一高频辐射单元阵列51间隔设置于反射板40另一侧的折弯部42上。每个第一高频辐射单
元阵列51包括多个沿反射板30长度方向间隔设置的第一高频辐射单元，多个所述第一高频辐射单元优选呈直线型排布。
44.实施时，在双波束馈电网路中，第三功率分配器30的输出端与共用的第一高频辐射单元阵列51相连，第一功率分配器10的其余输出端分别与反射板40一侧的折弯部42上设置的第一高频辐射单元阵列51对应相连，如第一功率分配器10的其余两个输出端分别与两个第一高频辐射单元阵列51相连，第二功率分配器20的其余输出端分别与反射板40另一侧的折弯部42上设置的第一高频辐射单元阵列51对应相连，如第二功率分配器20的其余两个输出端分别与两个第一高频辐射单元阵列51相连，两个波束天线子阵列50在双波束馈电网络的作用下形成双波束天线。
45.实施例二
46.如图3所示，一种混合网络天线，包括反射板40及安装于反射板40上的双波束馈电网络、低频天线阵列60和至少一个双波束天线阵列，每个双波束天线阵列对应连接一双波束馈电网络。具体地，反射板40的具体结构详见实施例一，同时，双波束天线子阵列50的具体结构及在反射板40上的排布方式详见实施例一，在此不再一一赘述。
47.进一步地，低频天线阵列60设于反射板40的第一平直部41上。本实施例中，低频天线阵列60优选为低频65
°
天线阵列，低频天线阵列60包括多个沿反射板40长度方向间隔设置的低频辐射单元61，多个低频辐射单元61可呈s形或直线形排布，以起到很好的信号隔离作用。
48.本实施例中，双波束天线阵列的数量可根据实际需求进行设置，优选为1或2个。当反射板40上设置一个双波束天线阵列时，双波束天线阵列与低频天线阵列60形成一个包含一个低频天线、一个双波束天线的混合网络天线；当反射板40上设置两个双波束天线阵列时，两个双波束天线阵列沿反射板40的长度方向间隔设置，两个双波束天线阵列与低频天线阵列60形成一个包含一个低频天线和两个双波束天线的混合网络天线。实施时，可根据实际需求将低频天线阵列60及双波束天线阵列进行自由组合，以满足不同区域和/或用户的需求。
49.实施例三
50.如图4所示，一种混合网络天线，包括反射板40及安装于反射板40上的双波束馈电网络、低频天线阵列60、一个高频天线阵列70和至少一个双波束天线阵列，每个双波束天线阵列对应连接一双波束馈电网络。具体地，反射板40具有宽度方向和与宽度方向相垂直的长度方向，其包括第一平直部41、设于第一平直部41两端的折弯部42及与任意一个折弯部42相连的第二平直部43，折弯部42由第一平直部41的端部弯折形成，第二平直部43由折弯部42向远离第一平直部41的方向弯折延伸形成。本实施例中，第一平直部41的宽度方向的两端分别向两侧弯折形成两个折弯部42，其中一个折弯部42向远离第一平直部41的方向弯折延伸形成一第二平直部43，第二平直部43与第一平直部41平行或近似平行设置。
51.进一步地，双波束天线子阵列50的具体结构及在反射板40上的排布方式详见实施例一，同时，低频天线阵列60的具体结构及在反射板40上的排布方式详见实施例二，在此不再一一赘述。
52.如图4所示，高频天线阵列70设于反射板40的第二平直部43上，高频天线阵列70包括第二高频辐射单元阵列71，第二高频辐射单元阵列71与相邻的第一高频辐射单元阵列51
错位设置，以减少干扰。第二高频辐射单元阵列71包括多个沿反射板40长度方向间隔设置的第二高频辐射单元，多个第二高频辐射单元设于反射板40的延伸第一平直部41上，优选呈直线型排布。本实施例中，高频天线阵列70优选为高频65
°
天线阵列。
53.本实施例中，双波束天线阵列的数量可根据实际需求进行设置，优选为1或2个。当反射板40上设置一个双波束天线阵列时，双波束天线阵列与低频天线阵列60、高频天线阵列70形成一个包含一个低频天线、一个高频天线阵列70、一个双波束天线的混合网络天线；当反射板40上设置两个双波束天线阵列时，两个双波束天线阵列沿反射板40的长度方向间隔设置，两个双波束天线阵列与低频天线阵列60、高频天线阵列70形成一个包含一个低频天线阵列60、一个高频天线阵列70和两个双波束天线的混合网络天线。实施时，可根据实际需求将低频天线阵列60、高频天线阵列70和双波束天线阵列进行自由组合，以满足不同区域和/或用户的需求。
54.实施例四
55.如图5所示，一种混合网络天线，包括反射板40及安装于反射板40上的双波束馈电网络、低频天线阵列60、两个高频天线阵列70和至少一个双波束天线阵列，每个双波束天线阵列对应连接一双波束馈电网络。具体地，反射板40具有宽度方向和与宽度方向相垂直的长度方向，其包括第一平直部41、设于第一平直部41两端的折弯部42及分别与两个折弯部42相连的两个第二平直部43，折弯部42由第一平直部41的端部弯折形成，第二平直部43由折弯部42向远离第一平直部41的方向弯折延伸形成，本实施例中，第一平直部41的宽度方向的两端分别向两侧弯折形成两个折弯部42，两个折弯部42进一步分别向远离第一平直部41的方向弯折延伸形成两个第二平直部43，两个第二平直部43与第一平直部41平行或近似平行设置。
56.进一步地，双波束天线子阵列50的具体结构及在反射板40上的排布方式详见实施例一，同时，低频天线阵列60的具体结构及在反射板40上的排布方式详见实施例二。
57.如图5所示，每个第二平直部43上均设置一高频天线阵列70，双波束天线阵列位于两个高频天线阵列70之间。每个高频天线阵列70包括第二高频辐射单元阵列71，第二高频辐射单元阵列71与相邻的第一高频辐射单元阵列51错位设置，以减少干扰。第二高频辐射单元阵列71包括多个沿反射板40长度方向间隔设置的第二高频辐射单元，多个第二高频辐射单元设于反射板40的第二平直部43上，优选呈直线型排布。本实施例中，高频天线阵列70优选为高频65
°
天线阵列。
58.本实施例中，双波束天线阵列的数量可根据实际需求进行设置，优选为1或2个。当反射板40上设置一个双波束天线阵列时，双波束天线阵列与低频天线阵列60、两个高频天线阵列70形成一个包含一个低频天线、两个高频天线阵列70、一个双波束天线的混合网络天线；当反射板40上设置两个双波束天线阵列时，两个双波束天线阵列沿反射板40的长度方向间隔设置，两个双波束天线阵列与低频天线阵列60、两个高频天线阵列70形成一个包含一个低频天线阵列60、两个高频天线阵列70和两个双波束天线的混合网络天线。实施时，可根据实际需求将低频天线阵列60、高频天线阵列70和双波束天线阵列进行自由组合，以满足不同区域和/或用户的需求。
59.本发明所述的混合网络天线中，双波束天线通过共用高频辐射单元阵列，实现高同极化隔离的同时减少辐射单元的数量，有效减少天线尺寸，使基站天线更加小型化。如图
6所示，双波束天线与传统巴特勒矩阵多波束天线的同极化隔离对比图，其中，传统巴特勒矩阵(butler matrix)多波束天线的同极化隔离度为-15db，而本实施例所述双波束天线的同极化隔离度可达到-29db以上，极大的减小了同极化波束之间的干扰。
60.本发明的技术内容及技术特征已揭示如上，然而熟悉本领域的技术人员仍可能基于本发明的教示及揭示而作种种不背离本发明精神的替换及修饰，因此，本发明保护范围应不限于实施例所揭示的内容，而应包括各种不背离本发明的替换及修饰，并为本专利申请权利要求所涵盖。