一种用于5g系统的密集阵列天线的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于5G系统的密集阵列天线,通过辐射振子部分、校准网络、T/R组件部分组成了一个具有3D波束赋型能力的天线，可以实现多方向性波束赋型，可以大幅度提升无线通信系统容量，达到最优系统性能，进而帮助运营商最大限度利用已有站址和频谱资源，保证移动通信的优良性能。
【专利说明】
一种用于5G系统的密集阵列天线
技术领域
[0001]本发明涉及一种用于移动通信领域的设备，具体的是一种涉及5G移动通信系统的密集阵列天线。
【背景技术】
[0002]随着我国移动通信行业的不断发展，关于第五代移动通信系统(5G)的研究已展开。5G移动通信系统需要更大的通信容量和更高的无线频谱效率，对基站天线的要求，就需要支持3D波束赋型以及更强大的M頂O功能。
[0003]对于提高移动通讯容量，常规做法是使用极化分集技术的基站多端口天线，可减少多径衰落提高链路稳定性，而使用多端口 MMO技术可进一步提升移动通讯容量。但进入5G通讯时代，大数据流量、高速率、低时延等技术要求已成为常态，传统的双极化多端口基站天线已无法适应技术发展演进的要求。
[0004]密集阵列MMO天线作为5G移动通讯最重要的核心技术之一，可成倍提升频谱资源效率，形成动态有针对性地网络覆盖。同时，5G密集阵列天线具有3D波束赋型能力，在水平与垂直两个玮度可实现深度覆盖，因而能大幅提升系统容量和无线频谱效率。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种用于5G系统的密集阵列天线，具有3D波束赋型能力，进而实现多方向的波束赋型，可大幅提升移动通信容量，达到最优系统性能，可帮助运营商最大限度利用已有站址和频谱资源。
[0006]为实现上述目的，本发明提供一种用于5G系统的密集阵列天线，具体的技术方案如下:
[0007]—种用于5G系统的密集阵列天线，包括天线罩(1)、辐射振子部分(2)、反射板(3)、耦合校准网络(4)以及T/R组件部分(5);辐射振子部分(2)、耦合校准网络(4)设置在反射板
(3)上，T/R组件部分(5)与耦合校准网络(4)连接，辐射振子部分(2)、反射板(3)和耦合校准网络(4)被天线罩(I)包含;所述耦合校准网络(4)包括校准端口(8)、功率分配与耦合单元
(9)、微带线(10);校准端口(8)通过微带线(10)分别与各个功率分配与耦合单元(9)相连接;微带线(10)等幅度等相位的将功率分配与耦合单元(9)的能量耦合到校准端口(8)。
[0008]所述功率分配与耦合单元(9)包括+45°端口 1(11.1)、+45°端口 2(11.2)、-45°端口1(12.1)、-45°端口2(12.2)、贴片负载1(13.1)、贴片负载2(13.2)、1'/1?端口1(14.1)、1'/1?端口 2(14.2)、校准子端口(15);
[0009]T/R端口 I (14.1)通过等幅度等相位的功率分配单元分别和+45°端口 I (I 1.1)、+45°端口 2(11.2)相连接;
[0010]T/R端口 2(14.2)通过等幅度等相位的功率分配单元分别和-45°端口 1(12.1)、-45°端口 2(12.2)相连接；
[0011]校准子端口(15)通过幅度等相位分配后，在其末端分别匹配有贴片负载1(13.1)和贴片负载2( 13.2);
[0012]校准子端口( 15)与T/R端口 I (14.1)和T/R端口 2(14.2)之间的耦合度一致；
[0013]校准子端口(15)与T/R端口 1(14.1)和T/R端口2(14.2)之间是等相位关系。
[0014]所述辐射振子部分(2)的每列振子单元(7)之间设置有用于实现不同振子单元之间的隔离度指标、避免信号干扰的隔离侧条;每列纵向的两个相邻振子单元(7)组合为一个整体，通过功率分配与耦合单元(9)实现每列纵向的两个相邻振子单元(7)的连接。
[0015]所述辐射振子部分(2)的每列振子单元(7)之间采用错位半个振子间距排列;辐射振子部分(2)的振子单元(7)的数量组成为32Xn，n为正整数。
[0016]所述天线罩(I)的形式有全封闭和半封闭两种形式。
[0017]所述辐射振子部分(2)的振子纵向间距为对应中心频率的0.6?I个波长。
[0018]所述辐射振子部分(2)的振子横向间距为对应中心频率的1/2波长。
[0019]所述辐射振子部分(2)的振子单元(7)为具有+45°和-45°的双极化单元。
[0020]与现有技术相比，本发明采用密集阵列技术，而非普通的单阵列天线技术，具有3D波束赋型能力，可实现多方向性波束赋型，成倍提升频谱资源效率，大幅提升移动通讯容量，达到最优化系统性能的目的。
【附图说明】
[0021 ]图1为用于5G系统的密集阵列天线整体结构图；
[0022]图2为用于5G系统的密集阵列天线的辐射振子部分结构图；
[0023]图3为用于5G系统的密集阵列天线的耦合校准网络整体组成图；
[0024]图4为用于5G系统的密集阵列天线的功率分配与耦合校准单元的实施细节。
[0025]1、天线罩
[0026]2、辐射振子部分
[0027]3、反射板
[0028]4、耦合校准网络
[0029]5、T/R组件部分
[0030]6.1、隔离侧条I
[0031]6.2、隔离侧条2
[0032]6.3、隔离侧条3
[0033]6.4、隔离侧条4
[0034]6.5、隔离侧条5
[0035]6.6、隔离侧条6
[0036]6.7、隔离侧条7
[0037]7、振子单元
[0038]8、校准端口
[0039]9、功率分配与耦合单元
[0040]10、微带线
[0041]11.1、+45。端口 I
[0042]11.2、+45。端口 2
[0043]12.1、-45。端口 I
[0044]12.2、-45° 端口 2
[0045]13.1、50Ω 贴片负载I
[0046]13.2、50Ω 贴片负载2
[0047]14.1、T/R端口 I
[0048]14.2、T/R 端口 2
[0049]15、校准子端口
【具体实施方式】
[0050]如图1所示，本发明由天线罩(1)、辐射振子部分(2)、反射板(3)、耦合校准网络(4)以及T/R组件部分(5)组成，辐射振子部分(2)设置在反射板(3)的正面，耦合校准网络(4)设置在反射板(3)的背面，T/R组件部分(5)与耦合校准网络(4)连接，辐射振子部分(2)、反射板(3)和耦合校准网络(4)被天线罩(I)包含;所述耦合校准网络(4)包括校准端口(8)、功率分配与耦合单元(9)、微带线(10);校准端口(8)通过微带线(10)分别与各个功率分配与耦合单元(9)相连接;微带线(10)等幅度等相位的将功率分配与耦合单元(9)的能量耦合到校准端口(8)。通过设计耦合校准网络的电气特性，实现对每对振子的幅度相位进行精确控制，进而实现了一种用于5G系统的密集阵列天线。
[0051]下面结合附图和实例对本发明进行更加详细的描述。
[0052]本发明提出用于5G移动通讯系统的密集阵列天线，其中图1为密集阵列天线整体结构图，图2为密集阵列天线的辐射振子部分结构图，图3为密集阵列天线的耦合校准网络整体组成图，图4为密集阵列天线的功率分配与耦合校准单元的实施细节。
[0053]在本优选实施例中，辐射振子部分(2)的振子纵向间距为对应中心频率的0.6?I波长(即0.6?1λ) ο
[0054]在本优选实施例中，辐射振子部分(2)的振子横向间距为对应中心频率的1/2波长(即 1/2λ)0
[0055]在本优选实施例中，辐射振子部分(2)的振子每列之间采用错位半个振子间距排列。
[0056]如图2所示，在本优选实施例中，辐射振子部分(2)的振子每列之间采用安装隔离侧条I (6.1)、隔呙侧条2 (6.2)、隔呙侧条3 (6.3)、隔呙侧条4 (6.4)、隔呙侧条5 (6.5)、隔呙侧条6(6.6)、隔离侧条7(6.7)来实现不同振子单元之间的隔离度指标，避免信号干扰。
[0057]如图3所示，在本优选实施例中，耦合校准网络(4)由校准端口(8)、功率分配与耦合单元(9)、微带线(10)组成。
[0058]在本优选实施例中，每列纵向两个振子单元(7)组合为一个整体，通过功率分配与耦合单元(9)实现连接。整个天线有32对这样的振子单元(7)。
[0059]在本优选实施例中，耦合校准网络(4)由微带线(10)实现了等幅度等相位的将功率分配与耦合单元(9)的能量耦合到校准端口( 8)。
[0060]如图4所示，功率分配与耦合单元(9)包括+45°端口 I (I I.I)、+45。端口 2 (I I.2)、-45°端口 1(12.1)、-45°端口2(12.2)、50 0贴片负载1(13.1)、50 0贴片负载2(13.2)、171?端口 1(14.1)、T/R端口2(14.2)、校准子端口(15)。[0061 ]在本优选实施例中，功率分配与耦合单元(9)中，T/R端口 I (14.1)通过等幅度等相位的功率分配单元分别和+45°端口 I (11.1)、+45°端口 2 (11.2)相连接。
[0062]在本优选实施例中，功率分配与耦合单元(9)中，T/R端口2(14.2)通过等幅度等相位的功率分配单元分别和-45°端口 I (12.1)、-45°端口 2 (12.2)相连接。
[0063]在本优选实施例中，功率分配与耦合单元(9)中，校准子端口(15)通过幅度等相位分配后，在其末端分别匹配有50Ω贴片负载1(13.1)和50Ω贴片负载2(13.2)。
[0064]在本优选实施例中，功率分配与耦合单元(9)中，校准子端口(15)与T/R端口I
(14.1)和171?端口2(14.2)之间的耦合度为16(18±0.2(18。
[0065]在本优选实施例中，功率分配与耦合单元(9)中，校准子端口(15)与T/R端口I
(14.1)和T/R端口2(14.2)之间是等相位关系。
[0066]通过这样的设计，最终实现了通过校准端口(8)来达到对每个振子单元幅度和相位的控制，通过给与不同的单元组合方式和幅度相位激励，达到实现3D波束赋型能力，可以实现多方向性波束赋型，成倍提升频谱资源效率，大幅度提升无线通信系统容量，达到最优系统性能。
[0067]以上所述的实施例仅表达了本发明的某种实施方式，其描述较为具体和详细，对于本领域的普通技术人员来说，通读本说明书后，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种用于5G系统的密集阵列天线，其特征在于:包括天线罩(I)、辐射振子部分(2)、反射板(3)、耦合校准网络(4)以及T/R组件部分(5);辐射振子部分(2)、耦合校准网络(4)设置在反射板(3)上，T/R组件部分(5)与耦合校准网络(4)连接，辐射振子部分(2)、反射板(3)和耦合校准网络(4)被天线罩(I)包含;所述耦合校准网络(4)包括校准端口(8)、功率分配与耦合单元(9)、微带线(10);校准端口(8)通过微带线(10)分别与各个功率分配与耦合单元(9)相连接;微带线(10)等幅度等相位的将功率分配与耦合单元(9)的能量耦合到校准端口⑶。2.根据权利要求1所述的一种用于5G系统的密集阵列天线，其特征在于:所述功率分配与耦合单元(9)包括+45° 端口 1(11.1)、+45°端口2(11.2)、-45°端口1(12.1)、-45°端口2(12.2)、贴片负载 1(13.1)、贴片负载2(13.2)、T/R端口 1(14.1)、T/R端口2(14.2)、校准子端口(15); T/R端口 I (14.1)通过等幅度等相位的功率分配单元分别和+45°端口 I (I 1.1)、+45°端口 2(11.2)相连接； T/R端口 2(14.2)通过等幅度等相位的功率分配单元分别和-45°端口 I (12.1 ),-45°端口 2(12.2)相连接； 校准子端口(15)通过幅度等相位分配后，在其末端分别匹配有贴片负载1(13.1)和贴片负载2(13.2); 校准子端口( 15)与T/R端口 I (14.1)和T/R端口 2(14.2)之间的耦合度一致； 校准子端口(15)与T/R端口 1(14.1)和T/R端口2(14.2)之间是等相位关系。3.根据权利要求2所述的一种用于5G系统的密集阵列天线，其特征在于:所述辐射振子部分(2)的每列振子单元(7)之间设置有用于实现不同振子单元之间的隔离度指标、避免信号干扰的隔离侧条;每列纵向的两个相邻振子单元(7)组合为一个整体，通过功率分配与耦合单元(9)实现每列纵向的两个相邻振子单元(7)的连接。4.根据权利要求3所述的一种用于5G系统的密集阵列天线，其特征在于:所述辐射振子部分(2)的每列振子单元(7)之间采用错位半个振子间距排列；辐射振子部分(2)的振子单元(7)的数量组成为32Xn，n为正整数。5.根据权利要求1-4中任意一项所述的一种用于5G系统的密集阵列天线，其特征在于:所述天线罩(I)的形式有全封闭和半封闭两种形式。6.根据权利要求1-4中任意一项所述的一种用于5G系统的密集阵列天线，其特征在于:所述辐射振子部分(2)的振子纵向间距为对应中心频率的0.6-1个波长。7.根据权利要求1-4中任意一项所述的一种用于5G系统的密集阵列天线，其特征在于:所述福射振子部分(2)的振子横向间距为对应中心频率的I / 2波长。
【文档编号】H01Q1/42GK106099394SQ201610493271
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月28日
【发明人】丁晋凯, 丁勇, 张申科, 袁鹏亮, 俞思捷
【申请人】武汉虹信通信技术有限责任公司