一种多频宽频高频天线装置的制作方法

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种多频宽频高频天线装置。

背景技术：

多频宽频高频天线装置需要很好的辐射性能，如水平面半功率波束宽度、前后比、交叉极化鉴别率、增益等等，来获得较高的小区覆盖率和小区容量。为了达到很好的辐射性能，多频宽频高频天线通常需要一个宽截面的反射器。例如，对于多频宽频高频基站天线，宽截面结构在基站塔中占用较多的稀缺空间资源，并且导致了风力负载大的问题

目前，实现多频宽频高频天线的方案主要有两种。

一种是使用宽尺寸截面来实现，如图1所示，大约400mm。对于多频宽频高频基站天线，该方案的截面尺寸太宽将会占用基站塔中很多稀缺空间资源，而且会带来大的风力负荷，降低了天线安装的牢固性。

另一种是将多个天线阵列缩小至窄尺寸截面来实现，如图2所示，大约320mm。该方案相邻天线阵列之间存在严重的耦合导致天线的方向图性能很差。

因此，如何在减小相邻天线阵列之间耦合的同时缩窄天线装置反射板的截面尺寸成为本领域技术人员亟需解决的问题之一。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种多频宽频高频天线装置。

根据本发明的一个方面，提供了一种多频宽频高频天线装置，其 中，该天线装置包括主反射板、多个天线阵列及与所述多个天线阵列对应的至少一个隔离片，其中，所述多个天线阵列中至少两个相邻的天线阵列的高度不同。

优选地，所述多个天线阵列中的每一个天线阵列包括至少一个天线振子。

更优选地，当所述多个天线阵列中的每一个天线阵列包括多个天线振子时，所述每一个天线阵列所分别包括的天线振子之间的间距可设置为不同。

优选地，所述多个天线阵列中至少两个相邻的天线阵列之间设置有隔离墙。

优选地，所述主反射板具有多个面，其中，每个天线阵列在所述主反射板上具有对应的平面部分，其中，所述多个天线阵列中至少两个相邻的天线阵列所对应的平面部分之间设置有至少一个斜面。

更优选地，所述至少一个斜面设置有预定倾斜角度。

更优选地，所述多个天线阵列中至少两个相邻的天线阵列之间设置有隔离墙，其中，所述隔离墙在所述主反射板上具有对应的平面部分，且所述隔离墙对应的平面部分高于其两侧相邻的天线阵列所对应的平面部分。

优选地，所述天线装置对应的带宽范围自1.69GHz至2.7GHz。

优选地，所述天线装置包括基站天线装置。

优选地，所述多个天线阵列中每两个相邻天线阵列的高度不同。

更优选地，所述天线装置包括三个天线阵列，其中，两侧的天线阵列高度相同，并低于中间的天线阵列。

优选地，所述两侧的天线阵列与所述中间的天线阵列之间的高度差范围为10mm至20mm。

更优选地，所述两侧的天线阵列与所述中间的天线阵列之间的高度差为15mm。

优选地，所述天线装置的截面宽度范围为290mm至350mm。

更优选地，所述天线装置的截面宽度为320mm。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1)天线装置中相邻天线阵列的高度设置为不同有助于减少相邻天线阵列之间的耦合，使相邻天线阵列之间的方向图性能不会互相影响，并且使天线阵列的水平半功率波束宽度收敛于窄的波束宽度内，并因此提高了天线增益。

2)由于相邻天线阵列之间的耦合很小，可以缩窄主反射板的截面尺寸的同时不影响天线阵列的性能。主反射板的空间是共享的，减小了天线装置的整体截面尺寸，节省了空间资源，并减小了用于基站天线时承受的风力负载，提高了安装的稳固性。

3)天线阵列的天线振子之间的距离可以自由设置，以在专用频带内获得最好的方向图性能，不用必须将相邻天线阵列中的天线振子交错排列，增加了天线实现的灵活度。

4)相邻的天线阵列所对应的平面之间设置有斜面，且斜面设置有预定的倾斜度，能够增强水平面半功率波束宽度和前后比。隔离片的使用有助于优化天线阵列的交叉极化鉴别率，隔离墙也有助于减小相邻天线阵列之间的耦合，使得相邻天线阵列互相之间的影响变小。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为现有的多频宽频高频天线装置1的示意图；

图2为现有的多频宽频高频天线装置2的示意图；

图3-a为根据本发明一个实施例的多频宽频高频天线装置的示意图；

图3-b为根据本发明一个实施例的多频宽频高频天线装置中每一个天线阵列内部的天线振子的排列的示意图；

图3-c为根据本发明一个实施例的多频宽频高频天线装置的主反射板的多个面的示意图；

图4-a为根据本发明一个实施例的多频宽频高频天线装置的示意 图；

图4-b为根据本发明一个实施例的多频宽频高频天线装置的主反射板的多个面的示意图；

图5-a为根据本发明一个优选实施例的多频宽频高频天线装置的示意图；

图5-b为根据本发明一个优选实施例的多频宽频高频天线装置中每一个天线阵列内部的天线振子的排列的示意图；

图5-c为根据本发明一个优选实施例的多频宽频高频天线装置的主反射板的多个面的示意图；

图6-a、6-b、6-c为根据本发明一个优选实施例的多频宽频高频天线装置样机测试示意图。

具体实施方式

在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，这里所公开的具体结构和功能细节仅仅是代表性的，并且是用于描述本发明的示例性实施例的目的。但是本发明可以通过许多替换形式来具体实现，并且不应当被解释成仅仅受限于这里所阐述的实施例。

这里所使用的术语仅仅是为了描述具体实施例而不意图限制示例性实施例。除非上下文明确地另有所指，否则这里所使用的单数形式“一个”、“一项”还意图包括复数。还应当理解的是，这里所使用的术语“包括”和/或“包含”规定所陈述的特征、整数、步骤、操作、单元和/或组件的存在，而不排除存在或添加一个或更多其他特征、整数、步骤、操作、单元、组件和/或其组合。

还应当提到的是，在一些替换实现方式中，所提到的功能/动作可以按照不同于附图中标示的顺序发生。举例来说，取决于所涉及的功能/动作，相继示出的两幅图实际上可以基本上同时执行或者有时可以按照相反的顺序来执行。

除非另行定义，否则这里使用的所有术语(包括技术和科学术语)都具有与示例性实施例所属领域内的技术人员通常所理解的相同的 含义。还应当理解的是，除非在这里被明确定义，否则例如在通常使用的字典中定义的那些术语应当被解释成具有与其在相关领域的上下文中的含义相一致的含义，而不应按照理想化的或者过于正式的意义来解释。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。需要说明的是在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例特征可以相互组合。

根据本发明的一个方面，提供了一种多频宽频高频天线装置，其中，该天线装置包括主反射板、多个天线阵列及与所述多个天线阵列对应的至少一个隔离片，其中，所述多个天线阵列中至少两个相邻的天线阵列的高度不同。

其中一个实施例例如如图3-a所示。图3-a为示出根据本发明一个实施例的多频宽频高频天线装置的示意图。天线装置3包括主反射板310、多个天线阵列320及与天线阵列320对应的三个隔离片330，其中，有两个相邻的天线阵列320高度不同。

本领域技术人员应能理解上述多频宽频高频天线装置的结构仅为举例，可以有三个、四个或者更多个相邻的天线阵列高度不同，只要满足至少两个相邻的天线阵列高度不同即可适用于本发明，也应包含在本发明的保护范围内。另外，隔离片330的个数可以有一个、两个、四个或者更多个，只要满足与一个以上的天线阵列320有对应的隔离片330即可适用于本发明，也应包含在本发明的保护范围内。

在此，相邻天线阵列柱高度不同有助于减少相邻天线阵列之间的耦合，相邻天线阵列柱之间的方向图性能不会受到对方明显的影响。且使相邻天线阵列之间互相影响较小，使得天线阵列的水平半功率波束宽度收敛于窄波束宽带内，有助于提高天线的增益。由于相邻天线阵列之间的耦合减少使得主反射板的截面尺寸可以缩小到一定范围而不会造成天线装置辐射性能的下降。隔离片有助于优化三个天线阵列的交叉极化鉴别率。

优选地，所述多个天线阵列中的每一个天线阵列包括至少一个天线振子。例如，上述天线装置3中的每一个天线阵列320包括至少一 个天线振子。图3-b示出天线装置3中每一个天线阵列内部的天线振子的排列。

优选地，当所述多个天线阵列中的每一个天线阵列包括多个天线振子时，所述每一个天线阵列所分别包括的天线振子之间的间距可设置为不同。例如，当上述天线阵列320中的每一个天线阵列包括至少一个天线振子时，每一个天线阵列320所分别包括的天线振子之间的间距d1、d2、d3……可设置为不同。

本领域技术人员应能理解天线振子之间的间距d1、d2、d3……可设置为不同包括但不限于：1)d1、d2、d3……各不相同；2)d1、d2、d3……任意几个相同；3)d1、d2、d3……全都相同。其中d1、d2、d3……具体的数值，本领域技术人员可以通过常规的计算、仿真或者其他技术手段进行设置，以均衡所述多频宽频高频天线装置性能，达到最佳效果。

在此，每个天线阵列的天线振子之间的距离可以自由设置，能够得到专用频带的最好方向图性能，增加了天线实现的灵活度。

较佳地，每个天线阵列中每两个相邻的天线振子之间具有一个隔离片，这些隔离片有助于优化三个天线阵列的交叉极化鉴别率。

优选地，所述多个天线阵列中至少两个相邻的天线阵列之间设置有隔离墙。例如，上述天线装置3还包括隔离墙340，有两个天线阵列之间设置有一个隔离墙。

本领域技术人员应能理解，上述隔离墙的个数为一个的情况仅为举例，任意两个相邻的天线阵列之间都可以设置至少一个隔离墙，只要满足至少两个相邻的天线阵列之间设置有隔离墙即可适用于本发明，也应包含在本发明的保护范围内。

在此，隔离墙能够增强天线的半功率波束宽度等方向图性能。

优选地，所述主反射板具有多个面，其中，每个天线阵列在所述主反射板上具有对应的平面部分，其中，所述多个天线阵列中至少两个相邻的天线阵列所对应的平面部分之间设置有至少一个斜面。例如，上述天线装置3的主反射板310具有多个面，如图3-c所示，每 个天线阵列320有一一对应的平面部分，有两个相邻的天线阵列320对应的平面之间有一个斜面。

本领域技术人员应能理解，“有两个相邻的天线阵列320对应的平面之间有一个斜面”的情况仅为举例，可以有三个、四个甚至更多个相邻的天线阵列对应的平面之间有斜面，而且每两个相邻的天线阵列对应的平面之间的斜面的个数可以有两个、三个甚至更多个，只要满足至少两个相邻的天线阵列对应的平面之间有斜面即可适用于本发明，也应包含在本发明的保护范围内。

优选的，所述至少一个斜面设置有预定倾斜角度。例如，上述实施例中，该两个相邻的天线阵列320对应的平面之间有一个斜面，该斜面设置有预定的倾斜角度。

在此，两个相邻的天线阵列对应的平面之间设置有预定倾斜角度的斜面能够增强水平面半功率波束宽度和前后比。

本领域技术人员能够根据常规的计算方法计算出倾斜角度的范围，达到增强水平面半功率波束宽度和前后比的效果。本领域技术人员应能理解通过将斜面设置有预定的倾斜角度以增强水平面半功率波束宽度和前后比即可适用于本发明，也应包含在本发明的保护范围内。

优选地，所述天线装置3对应的带宽范围自1.69GHz至2.7GHz。

本领域技术人员应能理解天线装置对应的带宽范围仅是举例，在天线阵列个数发生变化时，本领域技术人员通过常规计算、仿真手段根据天线的性能的参数设置可以计算出优化的带宽范围。

优选地，所述天线装置3包括但不限于基站天线装置，室内天线装置等其他通信天线装置。

本领域技术人员应能理解，上述天线装置仅为举例，其他现有或今后可能出现的天线装置如可适用于本发明，也应包含在本发明的保护范围内，并通过引用的方式包含于此。

优选地，所述天线装置3可应用于大规模MIMO天线。

图4-a为示出根据本发明一个实施例的多频宽频高频天线装置的 示意图。天线装置3的天线阵列420中有两个相邻的天线阵列之间设置有隔离墙440，每个天线阵列420和隔离墙440有一一对应的平面部分，有两个相邻的天线阵列420对应的平面之间有斜面。其中，隔离墙440在主反射板410上对应的平面部分为d高于其两侧相邻的天线阵列420分别对应的平面部分b和部分f,如图4-b所示。主反射板410、天线阵列420，隔离片430、隔离墙440与图3对应装置相同或基本相同，故此处不再赘述，并通过引用的方式包含于此。

本领域技术人员应能理解上述隔离墙的个数为一个的情况仅为举例，任意两个相邻的天线阵列之间都可以设置至少一个隔离墙，只要满足至少两个相邻的天线阵列之间设置有隔离墙，且隔离墙对应的平面部分的高度高于其两侧相邻的天线阵列分别对应的平面即可适用于本发明，也应包含在本发明的保护范围内。

在此，隔离墙对应的主反射板的平面部分高于其两侧相邻的天线阵列分别对应的平面部分保证了隔离墙能更好的起到作用，更大程度上减小相邻天线阵列之间的耦合，增强天线装置的方向图性能。

优选地，所述天线装置3对应的带宽范围自1.69GHz至2.7GHz。

本领域技术人员应能理解天线装置对应的带宽范围仅是举例，在天线阵列个数发生变化时，本领域技术人员通过常规计算、仿真手段根据天线的性能的参数设置可以计算出优化的带宽范围。

优选地，所述天线装置3包括但不限于基站天线装置，室内天线装置等其他通信天线装置。

优选地，所述天线装置3可应用于大规模MIMO天线。

优选地，所述多个天线阵列中每两个相邻天线阵列的高度不同。

图5-a为示出根据本发明一个优选实施例的多频宽频高频天线装置的示意图。天线装置3包括主反射板510、三个天线阵列521、522和523，以及与该三个天线阵列分别对应的三个隔离片531、532、533，在此，为方便起见，此截面图中仅显示了每个天线阵列中的一个隔离片，事实上，每个天线阵列中每两个相邻的天线振子之间都可以有一个隔离片，如图5-b所示，每个天线阵列中每两个左右相邻的天线振 子中间都有一个隔离片，该隔离片在该俯视图中显示为一直线。其中，天线阵列521、522、523中每两个相邻的天线阵列的高度不同，而且两侧的天线阵列521和523高度相同，并且比中间天线阵列522的高度低。

本领域技术人员应能理解上述多频宽频高频天线装置的结构仅为举例，天线阵列的个数不局限于三个，可以有两个、四个或者更多个天线阵列，而且不一定每两个相邻的天线阵列高度都不同，也不一定必须满足中间间隔一个天线阵列的两个天线阵列高度相同，只要满足至少两个相邻的天线阵列高度不同即可适用于本发明，也应包含在本发明的保护范围内。另外，隔离片的个数可以有一个、两个、四个或者更多个，只要满足与一个以上的天线阵列有对应的隔离片即可适用于本发明，也应包含在本发明的保护范围内。

优选地，天线阵列521和523与天线阵列522的高度差为15mm，进一步地，该高度差允许存在误差，例如，该高度差的范围为：10mm至20mm。

本领域技术人员应能理解相邻天线阵列高度差取值15mm仅为举例，而且高度差的范围也不局限于10mm至20mm，对于具体高度差的设置，本领域技术人员通过常规的计算、仿真，根据天线个数，截面宽度以及天线的各项性能参数可以计算出最优高度差，只要满足至少两个相邻的天线阵列之间有高度差即可适用于本发明，也应包含在本发明的保护范围内。

在此，相邻天线阵列高度不同有助于减少相邻天线阵列之间的耦合，相邻天线阵列之间的方向图性能不会受到对方明显的影响。且使相邻天线阵列之间互相影响较小，使得天线阵列的水平半功率波束宽度收敛于窄波束宽带内，有助于提高天线的增益。由于相邻天线阵列之间的耦合减少使得主反射板的截面尺寸可以缩小到一定范围而不会造成天线装置辐射性能的下降，隔离片有助于优化三个天线阵列的交叉极化鉴别率。

优选地，天线装置3的主反射板截面宽度为320mm，进一步地， 该截面宽度允许存在误差，例如，主反射板截面宽度范围为：290mm至350mm。

本领域技术人员应能理解主反射板截面宽度取值320mm仅为举例，而且截面宽度的范围也不局限于290mm至350mm，对于具体截面差的设置，本领域技术人员通过常规的计算、仿真，根据天线个数、相邻天线阵列的高度差以及天线的各项性能参数可以计算出最优高度差，只要是由于相邻天线阵列之间有高度差带来的截面面积最优化即可适用于本发明，也应包含在本发明的保护范围内。

在此，天线装置截面减小，能够节省空间。并在天线装置3用作基站天线时减少基站塔的风力负载。

优选地，三个天线阵列521、522和523中每一个天线阵列包括至少一个天线振子。当三个天线阵列521、522和523中每一个天线阵列包括多个天线振子时，天线阵列521、522、523中相邻天线振子之间的间距分别为d1、d2、d3，如图5-b所示，其中d1、d2、d3的数值可以自由设置，d1、d2、d3三者的关系包括但不限于：1)d1、d2、d3各不相同；2)d1、d2、d3三者之间任意两个相同；3)d1、d2、d3都相同。

本领域技术人员应能理解当天线阵列为两个、四个或者更多个时，只要满足每个天线阵列520分别包括的天线振子之间的间距都可以自由设置即可适用于本发明，也应包含在本发明的保护范围内。

在此，每个天线阵列的天线振子之间的距离可以自由设置，能够得到专用频带的最好方向图性能。

优选地，所述天线阵列521与522之间设置有隔离墙541，天线阵列522与523之间设置有隔离墙542。

本领域技术人员应能理解任意两个相邻的天线阵列之间都可以设置至少一个隔离墙，只要满足至少两个相邻的天线阵列之间设置有隔离墙即可适用于本发明，也应包含在本发明的保护范围内。

在此，隔离墙能够增强天线的方向图性能。

优选地，所述主反射板有11个面，如图5-c所示，天线阵列521 和523所对应的面是平面b’和平面j’，天线阵列522对应的面是平面f’，平面b’和j’高度相同，比平面f’低。平面b’和j’与平面f’的高度差与天线阵列521、523与天线阵列522的高度差相同，例如高度差范围在10mm至20mm，较佳地可以是15mm。隔离墙541和542对应的面为平面d’和h’，平面d’和h’高度相同。平面d’比与其相邻的两个平面b’和f’中任意一个都高。面c’、e’、g’、i’设计有专门的倾斜角度。

本领域技术人员应能理解主反射板的面的个数仅为举例，当天线阵列个数增加或减少时，或者随着隔离墙的个数增加或者减少时，主反射板的面的数量都会相应的发生变化。上述实施例中平面d’比与其相邻的两个平面b’和f’中任意一个都高是一个优选的情况，只要满足至少两个相邻的天线阵列多对应的平面之间设置有至少一个斜面即可适用于本发明，也应包含在本发明的保护范围内。

在此，两个相邻的天线阵列对应的平面之间设置有预定倾斜角度的斜面能够增强水平面半功率波束宽度和前后比。而且，平面d’比与其相邻的两个平面b’和f’中任意一个都高保证了与平面d’对应的隔离墙能更好的起到作用，更大程度上减小了相邻天线阵列之间的耦合，增强天线装置的方向图性能。

优选地，所述天线装置3对应的带宽范围自1.69GHz至2.7GHz。

本领域技术人员应能理解天线装置对应的带宽范围仅是举例，在天线阵列个数发生变化时，本领域技术人员通过常规计算、仿真手段根据天线的性能的参数设置可以计算出优化的带宽范围。

优选地，所述天线装置3包括但不限于基站天线装置，室内天线装置等其他通信天线装置。

优选地，所述天线装置3可应用于大规模MIMO天线。

对于该包括三个天线阵列的天线装置3的样机测试图如图6-a、6-b、6-c所示，其示出了对该天线装置3在1.69-2.7GHz的带宽范围内的方向图性能。其中，对该左侧一列天线阵列521的样机测试图如图6-a所示，对该中间一列天线阵列522的样机测试图如图6-b所示， 对该右侧一列天线阵列523的样机测试图如图6-c所示。

其中，主要的天线方向图参数概括如下：

水平面半功率波束宽带：64±5°

在主方向的交叉极化鉴别率：≥22dB

在±60°扇区方向的交叉极化鉴别率：≥11dB

在180°±30°方向的前后比：≥26dB

增益：16.6～18.5dBi。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。装置权利要求中陈述的多个单元或装置也可以由一个单元或装置通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。