四极化双频嵌套振子、双频天线以及双频天线配置方法
【专利摘要】本发明公开一种四极化双频嵌套振子、双频天线以及双频天线配置方法。其中四极化双频嵌套振子包括第一天线振子和第二天线振子，在第一天线振子中，第一极化振子的极化方向为水平方向，第二极化振子的极化方向与水平方向垂直，第三极化振子的极化方向与水平方向的夹角为45度，第四极化振子的极化方向与水平方向的夹角为－45度。在第二天线振子中，第五极化振子的极化方向与第三极化振子的极化方向相同，第六极化振子的极化方向与第四极化振子的极化方向相同。通过将不同频率的两个天线振子集成在一个物理天线振子中，因此大大减小了基站天面独立天线数量，同时也减小了双频天线的尺寸，这有利于运营商针对LTE系统的建设，降低网络运行维护成本。
【专利说明】四极化双频嵌套振子、双频天线以及双频天线配置方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及通信领域，特别是涉及一种四极化双频嵌套振子、双频天线以及双频天线配置方法。
【背景技术】
[0002]目前移动通信网络已经发展到了第三代(The Third Generation，简称:3G)，3G网络已经在世界范围内大规模部署并商用。随着数据业务及移动互联网的不断普及和推广，国际通信标准组织正在制定移动通信长期演进(Long Time Evolution，简称:LTE)及4G等技术标准，以满足网络技术和服务能力地不断发展。由于多输入多输出(Multiple Inputand Multiple Output,简称:MIMO)技术可以充分使用独立空间传播路径来提升网络服务速率和链路性能，因此MMO技术成为在LTE及未来4G技术中最关键的核心技术之一。
[0003]对于移动网络运营商，为了能够保持原有业务的连续性，并提供新网络新业务，因此需要同时部署和建设多套移动网络系统。由于LTE系统采用的是MMO天线，因此网络自身的天线数量就会很多，加上原有的2G和3G系统天线，所以基站天面上的天线数量将会大大超过现在站址的天线数量。目前2G及3G网络大多数使用低频段资源，例如全球移动通信系统(Global System of Mobile communication,简称:GSM)使用 900MHz 频段,码分多址(Code Division Multiple Access，简称:CDMA)系统使用 800MHz 频段，而 LTE 和 4G未来将很大可能使用2GHz以上频段，例如可能使用2GHz或者2.6GHz频段。由于现有的800/900MHZ的2G系统与未来的2GHz/2.6GHz的LTE系统频率差距较远，很难实现同时支持这几个频段的宽频天线，无法采用宽频天线技术来减少未来多系统共存下的天线数量，所以只能采用双频天线来支持2G/3G/4G系统。
[0004]双频天线导致天线数量的增多，将会带来网络建设及物业协调的难度，甚至有可能出现因为站址天面空间不够而无法增加天线的情况。因此，如何在满足网络建设要求的情况下减少物理天线数量就成为近来移动运营商特别关心的问题，因为这将影响到未来LTE网络的部署和建设。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题是提供一种四极化双频嵌套振子、双频天线以及双频天线配置方法，通过将CDMA双极化天线振子和LTE MIMO四极化天线振子集成为一个四极化双频嵌套振子，并可同时支持CDMA网络2X2分集收发系统和LTE系统4X4MM0配置，因此大大减小了基站天面独立天线数量，同时也减小了双频天线的尺寸，这有利于运营商针对LTE MIMO系统的建设，降低网络运行维护成本，并提高了便利性。
[0006]根据本发明的一个方面，提供一种四极化双频嵌套振子，包括第一天线振子和第二天线振子，第一天线振子和第二天线振子处于不同的平面内；
[0007]其中在第一天线振子中，第一天线振子包括第一至第四极化振子，第一极化振子的极化方向为水平方向，第二极化振子的极化方向与水平方向垂直，第三极化振子的极化方向与水平方向的夹角为45度，第四极化振子的极化方向与水平方向的夹角为一 45度，第一至第四极化振子的中点重合；
[0008]其中在第二天线振子中，第二天线振子包括第五和第六极化振子，第五极化振子的极化方向与第三极化振子的极化方向相同，第六极化振子的极化方向与第四极化振子的极化方向相同，第五和第六极化振子的中点与第一至第四极化振子的中点重合。
[0009]根据本发明的另一方面，提供一种双频天线，包括在纵向方向上设置的至少两个四极化双频嵌套振子，以及在相邻的四极化双频嵌套振子之间的纵向方向上设置的至少一个第一天线振子；
[0010]第一天线振子包括第一至第四极化振子，第一极化振子的极化方向为水平方向，第二极化振子的极化方向与水平方向垂直，第三极化振子的极化方向与水平方向的夹角为45度，第四极化振子的极化方向与水平方向的夹角为一 45度，第一至第四极化振子的中点
重合；
[0011]四极化双频嵌套振子包括第一天线振子和第二天线振子，第一天线振子和第二天线振子处于不同平面内，其中第二天线振子包括第五和第六极化振子，第五极化振子的极化方向与第三极化振子的极化方向相同，第六极化振子的极化方向与第四极化振子的极化方向相同，第五和第六极化振子的中点与第一至第四极化振子的中点重合。
[0012]根据本发明的另一方面，提供一种双频天线配置方法，包括:
[0013]根据预定的相邻第一天线振子之间的间距Cl1以及第一系统的天线增益，确定第一系统天线需要的第一天线振子总数m，其中间距Cl1的取值范围是0.7 X i — I X X i为第一系统中心频率的波长；
[0014]根据预定的相邻第二天线振子之间的间距d2以及第二系统的天线增益，确定第二系统天线需要的第二天线振子总数n，其中间距d2的取值范围是0.7 X 2 — I X 2，X 2为第二系统中心频率的波长；
[0015]在天线的纵向方向上设置n个四极化双频嵌套振子，相邻四极化双频嵌套振子之间的间距为d2 ；
[0016]将m-n个第一天线振子纵向设置在n个四极化双频嵌套振子之间，其中相邻第一天线振子之间的间距为Cl1 ；
[0017]其中第一天线振子包括第一至第四极化振子，第一极化振子的极化方向为水平方向，第二极化振子的极化方向与水平方向垂直，第三极化振子的极化方向与水平方向的夹角为45度，第四极化振子的极化方向与水平方向的夹角为一 45度，第一至第四极化振子的中点重合；
[0018]四极化双频嵌套振子包括第一天线振子和第二天线振子，第一天线振子和第二天线振子处于不同平面内，其中第二天线振子包括第五和第六极化振子，第五极化振子的极化方向与第三极化振子的极化方向相同，第六极化振子的极化方向与第四极化振子的极化方向相同，第五和第六极化振子的中点与第一至第四极化振子的中点重合。
[0019]本发明通过在一根物理天线振子中设置四极化双频嵌套振子，其中四极化双频嵌套振子包括第一天线振子和第二天线振子，第一天线振子和第二天线振子处于不同的平面内。其中第一天线振子包括第一至第四极化振子，第一极化振子的极化方向为水平方向，第二极化振子的极化方向与水平方向垂直，第三极化振子的极化方向与水平方向的夹角为45度，第四极化振子的极化方向与水平方向的夹角为一 45度，第一至第四极化振子的中点重合。其中第二天线振子包括第五和第六极化振子，第五极化振子的极化方向与第三极化振子的极化方向相同，第六极化振子的极化方向与第四极化振子的极化方向相同，第五和第六极化振子的中点与第一至第四极化振子的中点重合。通过将不同频率的两个天线振子集成在一个物理天线振子中，因此大大减小了基站天面独立天线数量，同时也减小了双频天线的尺寸，这有利于运营商针对LTE MIMO系统的建设，降低网络运行维护成本，并提高了便利性。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1为本发明四极化双频嵌套振子一个实施例的示意图。
[0021]图2为本发明双频天线一个实施例的示意图。
[0022]图3为本发明双频天线另一实施例的不意图。
[0023]图4为本发明双频天线又一实施例的示意图。
[0024]图5为本发明双频天线配置方法一个实施例的示意图。
【具体实施方式】
[0025]下面参照附图对本发明进行更全面的描述，其中说明本发明的示例性实施例。
[0026]图1为本发明四极化双频嵌套振子一个实施例的示意图。如图1所示，四极化双频嵌套振子包括第一天线振子和第二天线振子，第一天线振子和第二天线振子处于不同的平面内。
[0027]其中在第一天线振子中，第一天线振子包括第一至第四极化振子，第一极化振子I的极化方向为水平方向，第二极化振子2的极化方向与水平方向垂直，第三极化振子3的极化方向与水平方向的夹角为45度，第四极化振子4的极化方向与水平方向的夹角为一 45度，第一至第四极化振子的中点重合。
[0028]其中在第二天线振子中，第二天线振子包括第五和第六极化振子，第五极化振子5的极化方向与第三极化振子3的极化方向相同，第六极化振子6的极化方向与第四极化振子4的极化方向相同，第五和第六极化振子的中点与第一至第四极化振子的中点重合。
[0029]基于本发明上述实施例提供的四极化双频嵌套振子，通过在一个四极化双频嵌套振子中嵌套第一天线振子和第二天线振子，第一天线振子和第二天线振子处于不同的平面内。其中第一天线振子包括第一至第四极化振子，第一极化振子的极化方向为水平方向，第二极化振子的极化方向与水平方向垂直，第三极化振子的极化方向与水平方向的夹角为45度，第四极化振子的极化方向与水平方向的夹角为一 45度，第一至第四极化振子的中点重合。其中第二天线振子包括第五和第六极化振子，第五极化振子的极化方向与第三极化振子的极化方向相同，第六极化振子的极化方向与第四极化振子的极化方向相同，第五和第六极化振子的中点与第一至第四极化振子的中点重合。通过将不同频率的两个天线振子集成在一个物理天线振子中，因此大大减小了基站天面独立天线数量，同时也减小了双频天线的尺寸，这有利于运营商针对LTE MIMO系统的建设，降低网络运行维护成本，并提高了便利性。
[0030]优选的，第一天线振子为LTE MIMO天线振子，第二天线振子为CDMA天线振子。[0031]图2为本发明双频天线一个实施例的示意图。如图2所示,双频天线包括在纵向方向上设置的至少两个四极化双频嵌套振子21，以及在相邻的四极化双频嵌套振子之间的纵向方向上设置的至少一个第一天线振子22。
[0032]第一天线振子22包括第一至第四极化振子，第一极化振子I的极化方向为水平方向，第二极化振子2的极化方向与水平方向垂直，第三极化振子3的极化方向与水平方向的夹角为45度，第四极化振子4的极化方向与水平方向的夹角为一 45度，第一至第四极化振子的中点重合。
[0033]四极化双频嵌套振子21包括第一天线振子和第二天线振子，第一天线振子和第二天线振子处于不同平面内，其中第二天线振子包括第五和第六极化振子，第五极化振子5的极化方向与第三极化振子3的极化方向相同，第六极化振子6的极化方向与第四极化振子4的极化方向相同，第五和第六极化振子的中点与第一至第四极化振子的中点重合。
[0034]基于本发明上述实施例提供的双频天线，通过在纵向方向上设置的至少两个四极化双频嵌套振子，以及在相邻的四极化双频嵌套振子之间的纵向方向上设置的至少一个第一天线振子。第一天线振子包括第一至第四极化振子，第一极化振子的极化方向为水平方向，第二极化振子的极化方向与水平方向垂直，第三极化振子的极化方向与水平方向的夹角为45度，第四极化振子的极化方向与水平方向的夹角为一 45度，第一至第四极化振子的中点重合。四极化双频嵌套振子包括第一天线振子和第二天线振子，第一天线振子和第二天线振子处于不同平面内，其中第二天线振子包括第五和第六极化振子，第五极化振子的极化方向与第三极化振子的极化方向相同，第六极化振子的极化方向与第四极化振子的极化方向相同，第五和第六极化振子的中点与第一至第四极化振子的中点重合。通过将不同频率的两个天线振子集成在一个物理天线振子中，因此大大减小了基站天面独立天线数量，同时也减小了双频天线的尺寸，这有利于运营商针对LTE MIMO系统的建设，降低网络运行维护成本，并提高了便利性。
[0035]为了方便起见，在图2中，仅给出两个四极化双频嵌套振子以作为示例。
[0036]优选的，第一天线振子为LTE MIMO天线振子，第二天线振子为CDMA天线振子。
[0037]优选的，相邻第一天线振子之间的间距范围是0.7入i 一 I X i，其中X i SLTE系统中心频率的波长；相邻第二天线振子之间的间距范围是0.7 X 2 — I入2，其中X 2为CDMA系统中心频率的波长。
[0038]优选的，双频天线具有第一电调装置和第二电调装置，其中第一电调装置用于控制第第一天线振子的下倾角，第二电调装置用于控制第二天线振子的下倾角。
[0039]下面通过具体示例进行说明。为了方便说明，CDMA系统以850MHz为中心频率，LTE系统频率分别选取2GHz和2.6GHz两种场景。
[0040]首先分析LTE系统频率为2GHz的场景，根据天线振子间距范围是0.7 X — I入的要求，可获得CDMA天线振子的间距为247mm-353mm，LTE天线振子的间距为105mm-150mm。从两个系统的天线振子间距选取范围来看，可以有多种方案，基本上是在两个CDMA天线振子之间插入一个单独的LTE天线振子。例如设置CDMA天线振子间距为300mm，LTE天线振子间距为150mm，在这种情况下，在两个四极化双频嵌套振子21之间设置一个第一天线振子22,此时的双频天线的示意图如图3所示。
[0041]下面分析LTE系统为2.6GHz的场景，根据天线振子间距范围是0.7 X — I X的要求，可获得CDMA天线振子的间距为247mm-353mm,LTE天线振子的间距为81mm-115mm。从两个系统的天线振子间距选取范围来看，可以有多种方案，基本上是在两个CDMA天线振子之间插入两个单独的LTE天线振子。例如设置CDMA天线振子间距为300mm，LTE天线振子间距为100mm，在这种情况下，在两个四极化双频嵌套振子21之间设置两个第一天线振子22，此时的双频天线的示意图如图4所示。
[0042]上面的实施例仅是举例说明，在实际的天线设计中，可以按照使用频率以及
0.7A -1A原则来灵活设计。只要确定了天线振子之间的间距后，就可以依此原则来设置四极化双频嵌套振子和第一天线振子的数目，振子数目能够满足两个系统对于天线增益的要求即可。
[0043]图5为本发明双频天线配置方法一个实施例的示意图。如图5所示，该实施例的双频天线配置方法步骤如下:
[0044]步骤501，根据预定的相邻第一天线振子之间的间距Cl1以及第一系统的天线增益，确定第一系统天线需要的第一天线振子总数m，其中间距Cl1的取值范围是0.7 X i — I入p入I为第一系统中心频率的波长。
[0045]步骤502，根据预定的相邻第二天线振子之间的间距d2以及第二系统的天线增益，确定第二系统天线需要的第二天线振子总数n，其中间距d2的取值范围是0.7 X 2 — I入2，入2为第二系统中心频率的波长。
[0046]步骤503，在天线的纵向方向上设置n个四极化双频嵌套振子，相邻四极化双频嵌套振子之间的间距为d2。
[0047]步骤504，将m-n个第一天线振子纵向设置在n个四极化双频嵌套振子之间，其中相邻第一天线振子之间的间距为屯。
[0048]其中第一天线振子包括第一至第四极化振子，第一极化振子的极化方向为水平方向，第二极化振子的极化方向与水平方向垂直，第三极化振子的极化方向与水平方向的夹角为45度，第四极化振子的极化方向与水平方向的夹角为一 45度，第一至第四极化振子的
中点重合。
[0049]四极化双频嵌套振子包括第一天线振子和第二天线振子，第一天线振子和第二天线振子处于不同平面内，其中第二天线振子包括第五和第六极化振子，第五极化振子的极化方向与第三极化振子的极化方向相同，第六极化振子的极化方向与第四极化振子的极化方向相同，第五和第六极化振子的中点与第一至第四极化振子的中点重合。
[0050]优选的，第一系统为LTE系统，第二系统为CDMA系统。
[0051]本领域技术人员可以了解的是，在允许的取值范围内选择相应的间距值，并根据该间距值以及天线增益确定天线中的天线振子总数，这是本领域技术人员所了解的技术手段，因此不在这里展开讨论。
[0052]通过上述方法，可通过结合双频四极化双频嵌套振子和四极化天线振子，使得CDMA双极化天线和4根MMO天线能够集成为一根物理天线，并可同时支持CDMA网络2 X 2分集收发系统和LTE系统4X4MM0配置，因此大大减小了基站天面独立天线数量，同时也减小了双频天线的尺寸，这有利于运营商针对LTE MIMO系统的建设，降低网络运行维护成本，并提高了便利性。
[0053]本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
【权利要求】
1.一种四极化双频嵌套振子，其特征在于，包括第一天线振子和第二天线振子，第一天线振子和第二天线振子处于不同的平面内； 其中在第一天线振子中，第一天线振子包括第一至第四极化振子，第一极化振子的极化方向为水平方向，第二极化振子的极化方向与水平方向垂直，第三极化振子的极化方向与水平方向的夹角为45度，第四极化振子的极化方向与水平方向的夹角为一 45度，第一至第四极化振子的中点重合； 其中在第二天线振子中，第二天线振子包括第五和第六极化振子，第五极化振子的极化方向与第三极化振子的极化方向相同，第六极化振子的极化方向与第四极化振子的极化方向相同，第五和第六极化振子的中点与第一至第四极化振子的中点重合。
2.一种双频天线，其特征在于，包括在纵向方向上设置的至少两个四极化双频嵌套振子，以及在相邻的四极化双频嵌套振子之间的纵向方向上设置的至少一个第一天线振子； 第一天线振子包括第一至第四极化振子，第一极化振子的极化方向为水平方向，第二极化振子的极化方向与水平方向垂直，第三极化振子的极化方向与水平方向的夹角为45度，第四极化振子的极化方向与水平方向的夹角为一 45度，第一至第四极化振子的中点重合； 四极化双频嵌套振子包括第 一天线振子和第二天线振子，第一天线振子和第二天线振子处于不同平面内，其中第二天线振子包括第五和第六极化振子，第五极化振子的极化方向与第三极化振子的极化方向相同，第六极化振子的极化方向与第四极化振子的极化方向相同，第五和第六极化振子的中点与第一至第四极化振子的中点重合。
3.根据权利要求2所述的双频天线，其特征在于，相邻第一天线振子之间的间距范围是0.7八一 I入i，其中X i为第一系统中心频率的波长；相邻第二天线振子之间的间距范围是0.7 X 2 — I A 2,其中X 2为第二系统中心频率的波长。
4.根据权利要求2或3所述的双频天线，其特征在于，双频天线具有第一电调装置和第二电调装置，其中第一电调装置用于控制第第一天线振子的下倾角，第二电调装置用于控制第二天线振子的下倾角。
5.一种双频天线配置方法，其特征在于，包括: 根据预定的相邻第一天线振子之间的间距Cl1以及第一系统的天线增益，确定第一系统天线需要的第一天线振子总数m，其中间距Cl1的取值范围是0.7 X i — I入X i为第一系统中心频率的波长； 根据预定的相邻第二天线振子之间的间距d2以及第二系统的天线增益，确定第二系统天线需要的第二天线振子总数n，其中间距d2的取值范围是0.7 X 2 — I入2，X 2为第二系统中心频率的波长； 在天线的纵向方向上设置n个四极化双频嵌套振子，相邻四极化双频嵌套振子之间的间距为d2 ； 将m-n个第一天线振子纵向设置在n个四极化双频嵌套振子之间，其中相邻第一天线振子之间的间距为Cl1 ； 其中第一天线振子包括第一至第四极化振子，第一极化振子的极化方向为水平方向，第二极化振子的极化方向与水平方向垂直，第三极化振子的极化方向与水平方向的夹角为45度，第四极化振子的极化方向与水平方向的夹角为一 45度，第一至第四极化振子的中点重合； 四极化双频嵌套振子包括第一天线振子和第二天线振子，第一天线振子和第二天线振子处于不同平面内，其中第二天线振子包括第五和第六极化振子，第五极化振子的极化方向与第三极化振子的极化方向相同，第六极化振子的极化方向与第四极化振子的极化方向相同，第五和第六极化振子`的中点与第一至第四极化振子的中点重合。
【文档编号】H01Q3/00GK103531885SQ201210231602
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2012年7月5日 优先权日:2012年7月5日
【发明者】毕奇, 谢伟良 申请人:中国电信股份有限公司