天线阵列以及天线的制作方法

本申请涉及天线技术领域，特别是涉及一种天线阵列以及天线。

背景技术：

天线是一种变换器，它把在传输线上传播的导行波变换成在无界媒介中传播的电磁波，或者将在无界媒介中传播的电磁波变换成在传输线上传播的导行波，目前，为了改善单一天线的辐射场的方向性，采用两个或两个以上的天线振子组成的天线阵列。天线阵列输出的绝对值与来波方向之间的关系成为天线的方向图，其中，将水平面和垂直面的主瓣宽度在35度左右的方向图称为矩形波束，矩形波束一般由四个肩并肩设置的天线振子组成的天线阵列发射，但是，传统矩形波束天线旁瓣电平较高、主瓣电平边缘下降缓慢而且在3db(分贝)波束宽度内电平值无法做到平坦，因此，在实现过程中，发明人发现传统技术中至少存在如下问题：传统矩形波束的性能较差，无法满足更高的使用需求。

技术实现要素：

基于此，有必要针对传统矩形波束的性能较差，无法满足更高的使用需求问题，提供一种天线阵列以及天线。

为了实现上述目的，一方面，本申请实施例提供了一种天线阵列，包括第一类天线振子、第二类天线振子、第三类天线振子以及第四类天线振子；第一类天线振子包括一个天线振子；

第二类天线振子包括四个天线振子，分别分布在第一坐标系的x轴正方向、x轴负方向、y轴正方向以及y轴负方向上，且与第一类天线振子的距离为0.7倍波长至0.8倍波长；第一坐标系为以第一类天线振子的中心为原点建立的坐标系；

第三类天线振子包括四个天线振子，分别分布在第二坐标系的x轴正方向、x轴负方向、y轴正方向以及y轴负方向上，且与第一类天线振子到距离为1.7倍波长至1.8倍波长；第二坐标系为以第一类天线振子的中心为原点建立的与第一坐标系位于同一平面的坐标系，且第二坐标系的x轴与第一坐标系的x轴之间的夹角为45度；

第四类天线振子包括四个天线振子，分别分布在第一坐标系的x轴正方向、x轴负方向、y轴正方向以及y轴负方向上，且分布在第一坐标系的x轴正方向上的第二类天线振子与第四类天线振子之间的距离为0.7倍波长至0.8倍波长；分布在第一坐标系的x轴负方向上的第二类天线振子与第四类天线振子之间的距离为0.7倍波长至0.8倍波长；分布在第一坐标系的y轴正方向上的第二类天线振子与第四类天线振子之间的距离为0.7倍波长至0.8倍波长；分布在第一坐标系的y轴负方向上的第二类天线振子与第四类天线振子之间的距离为0.7倍波长至0.8倍波长；且在各个方向上，第二类天线振子设置在第一类天线振子和第四类天线振子之间；

其中，第一类天线振子、第二类天线振子和第三类天线振子的相位相同；第一类天线振子与第四类天线振子的相位相反；

第一类天线振子、第二类天线振子、第三类天线振子和第四类天线振子的功率加权比例为28:4:1:1。

在其中一个实施例中，第二类天线振子包含的四个天线振子与第一类天线振子的距离相等。

在其中一个实施例中，第三类天线振子包含的四个天线振子与第一类天线振子的距离相等。

在其中一个实施例中，分布在第一坐标系的x轴正方向上的第二类天线振子与第四类天线振子之间的距离为第一距离；分布在第一坐标系的x轴负方向的第二类天线振子与第四类天线振子之间的距离为第二距离；分布在第一坐标系的y轴正方向的第二类天线振子与第四类天线振子之间的距离为第三距离；分布在第一坐标系的y轴负方向的第二类天线振子与第四类天线振子之间的距离为第四距离；且第一距离、第二距离、第三距离和第四距离均相等。

在其中一个实施例中，第一类天线振子与第二类天线振子的距离为0.7倍波长；第一类天线振子与第三类天线振子的距离为1.7倍波长；第一距离、第二距离、第三距离和第四距离均等于0.7倍波长。

在其中一个实施例中，第一类天线振子、第二类天线振子、第三类天线振子和第四类天线振子都为双极化天线振子。

另一方面，本申请实施例还提供了一种天线，包括上述天线阵列，还包括反射板、功分网络；

天线阵列安装在反射板的一面；功分网络安装在反射板的另一面；天线阵列通过同轴线缆连接功分网络。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果：

本申请各实施例提供的天线阵列包括：第一类天线振子、第二类天线振子、第三类天线振子和第四类天线振子，其中，第一类天线振子、第二类天线振子和第三类天线振子的相位相同；第一类天线振子与第四类天线振子的相位相反；第一类天线振子、第二类天线振子、第三类天线振子和第四类天线振子的功率加权比例为28:4:1:1，并按照如下方式设置：第二类天线振子分布在第一坐标系的x轴和y轴上，且与第一类天线振子的距离为0.7倍波长至0.8倍波长；第三类天线振子分布在第二坐标系的x轴和y轴上，且与第一类天线振子的距离为1.7倍波长至1.8倍波长；第四类天线振子分布在第一坐标系的x轴和y轴上，且分布在第一坐标系的x轴正方向上的第二类天线振子与第四类天线振子、分布在第一坐标系的x轴负方向上的第二类天线振子与第四类天线振子、分布在第一坐标系的y轴正方向上的第二类天线振子与第四类天线振子以及分布在第一坐标系的y轴负方向上的第二类天线振子与第四类天线振子之间的距离均为0.7倍波长至0.8倍波长，从而降低天线阵列的旁瓣电平，在3db角度以外的电平值下降迅速，使得旁瓣电平在-10db以下，主瓣平坦度好，在较宽角度范围内的电平值一致性高，保证信号收集强度保持一致，另外，还减少对其它基站信号的干扰以及串扰。

附图说明

通过附图中所示的本申请的优选实施例的更具体说明，本申请的上述及其它目的、特征和优势将变得更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分，且并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本申请的主旨。

图1为一个实施例中天线阵列的结构示意图；

图2为天线方向图测试图；

图3为天线主瓣平坦度测试图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的首选实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件并与之结合为一体，或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“安装”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

为了解决传统矩形波束的性能较差，无法满足更高的使用需求问题，如图1所示，提供了一种天线阵列，(需要说明的是，所提供的天线阵列是由多个天线振子进行排列组合而成，并以通过功分网络获取的功率以及相位作为区分，分为四种类型的天线振子)，包括第一类天线振子、第二类天线振子、第三类天线振子以及第四类天线振子；第一类天线振子包括一个天线振子；

第二类天线振子包括四个天线振子，分别分布在第一坐标系的x轴正方向、x轴负方向、y轴正方向以及y轴负方向上，且与第一类天线振子的距离为0.7倍波长至0.8倍波长；第一坐标系为以第一类天线振子的中心为原点建立的坐标系；

第三类天线振子包括四个天线振子，分别分布在第二坐标系的x轴正方向、x轴负方向、y轴正方向以及y轴负方向上，且与第一类天线振子的距离为1.7倍波长至1.8倍波长；第二坐标系为以第一类天线振子的中心为原点建立的与第一坐标系位于同一平面的坐标系，且第二坐标系的x轴与第一坐标系的x轴之间的夹角为45度；具体的，可以是第二坐标系的x轴正方向与第一坐标系x轴的正方向之间的夹角为45度；

第四类天线振子包括四个天线振子，分别分布在第一坐标系的x轴正方向、x轴负方向、y轴正方向以及y轴负方向上，且分布在第一坐标系的x轴和y轴上分布在第一坐标系的x轴正方向上的第二类天线振子与第四类天线振子之间的距离为0.7倍波长至0.8倍波长；分布在第一坐标系的x轴负方向上的第二类天线振子与第四类天线振子之间的距离为0.7倍波长至0.8倍波长；分布在第一坐标系的y轴正方向上的第二类天线振子与第四类天线振子之间的距离为0.7倍波长至0.8倍波长；分布在第一坐标系的y轴负方向上的第二类天线振子与第四类天线振子之间的距离为0.7倍波长至0.8倍波长；且在各个方向上，第二类天线振子分布在第一类天线振子和第四类天线振子之间；

其中，第一类天线振子、第二类天线振子和第三类天线振子的相位相同；第一类天线振子与第四类天线振子的相位相反；

第一类天线振子、第二类天线振子、第三类天线振子和第四类天线振子的功率加权比例为28:4:1:1。

需要说明的是，天线振子是天线上具有导向和放大电磁波作用的元器件。本申请天线阵列包括第一类天线振子、第二类天线振子、第三类天线振子以及第四类天线振子。

第一类天线振子包括一个位于天线阵列的中间位置的天线振子，作为天线阵列的基准振子，其获取到的功率最大。在一个示例中，第一类天线振子为双极化天线振子。

第二类天线振子用于提高天线的整体增益，从而提高方向图的滚降度，同时降低旁瓣电平值，并为第一类天线振子的方向图赋型，需满足3db到20db滚降度达到25度以内。

第二类天线与第一类天线振子的相位相同，第二类天线振子通过功分网络获取的功率小于第一类天线振子通过功分网络获取的功率，具体的，第一类天线振子与第二类天线振子的功率加权比为28:4。在一个示例中，第二类天线振子为双极化天线振子。其中，功率加权比是指各类天线振子通过功分网络获取到的功率之比。

第二类天线振子分布第一坐标系的x轴和y轴上(如图1所示的x1y1坐标系)。具体的，第二类天线振子包括四个天线振子，分别分布在第一坐标系的x轴正方向、x轴负方向、y轴正方向以及y轴负方向上，且与第一类天线振子间隔设置，间隔距离为0.7倍波长至0.8倍波长，其中，间隔距离是指两个天线振子中心之间的距离，波长是指天线中心工作频率的波长。为了提高第二类天线振子与第一类天线振子的耦合效果，得到性能好的方向图，在一个示例中，第二类天线振子包含的四个天线振子与第一类天线振子的距离都相等。为了进一步提高第二类天线振子与第一类天线振子的耦合效果，得到性能更好的方向图，在一个示例中，第一类天线振子与第二类天线振子的距离为0.7倍波长。

第三类天线振子用于对第一类天线振子和第二类天线振子形成的方向图赋型，并负责方向图的零点填充，也能提高天线的增益和滚降度。

第三类天线与第一类天线振子的相位相同，第三类天线振子获取的功率小于第一类天线振子获取的功率，具体的，第一类天线振子与第三类天线振子的功率加权比为28:1。在一个示例中，第三类天线振子为双极化天线振子。

第三类天线振子分布第二坐标系的x轴和y轴上(如图1所示的x2y2坐标系)。具体的，第三类天线振子包括四个天线振子，分别分布在第二坐标系的x轴正方向、x轴负方向、y轴正方向以及y轴负方向上，且与第一类天线振子间隔设置，间隔距离为1.7倍波长至1.8倍波长。为了提高第三类天线振子对第一类天线振子和第二类天线振子的耦合效果，得到性能好的方向图，在一个示例中，第三类天线振子包含的四个天线振子与第一类天线振子的距离都相等。为了进一步提高第三类天线振子对第一类天线振子和第二类天线振子的耦合效果，得到性能更好的方向图，在一个示例中，第一类天线振子与第二类天线振子的距离为1.7倍波长。

第四类天线振子位于天线阵列的边缘，其形成的电矢量方向图在天线的正上方，与第一类天线振子、第二类天线振子与第三类天线振子形成的方向图直接抵消，使得天线方向图主瓣变得平坦，从而使得3db宽度不会变得很窄，保证天线的滚降度。

第四类天线与第一类天线振子的相位相反，第三类天线振子获取的功率小于第一类天线振子获取的功率，具体的，第一类天线振子与第四类天线振子的功率加权比为28:1。在一个示例中，第四类天线振子为双极化天线振子。

第四类天线振子分布第一坐标系的x轴和y轴上。具体的，第四类天线振子包括四个天线振子，分别分布在第一坐标系的x轴正方向、x轴负方向、y轴正方向以及y轴负方向上，且与第二类天线振子间隔设置，间隔距离为0.7倍波长至0.8倍波长。

为了提高第四类天线振子对第一类天线振子、第二类天线振子和第三类天线振子的耦合效果，得到性能好的方向图，在一个示例中，分布在第一坐标系的x轴正方向的第二类天线振子与第四类天线振子、分布在第一坐标系的x轴负方向的第二类天线振子与第四类天线振子、分布在第一坐标系的y轴正方向的第二类天线振子与第四类天线振子以及分布在第一坐标系的y轴负方向的第二类天线振子与第四类天线振子之间的距离相等。

为了进一步提高第四类天线振子对第一类天线振子、第二类天线振子和第三类天线振子的耦合效果，得到性能更好的方向图，在一个示例中，分布在第一坐标系的x轴正方向上的第二类天线振子与第四类天线振子、分布在第一坐标系的x轴负方向上的第二类天线振子与第四类天线振子、分布在第一坐标系的y轴正方向上的第二类天线振子与第四类天线振子以及分布在第一坐标系的y轴负方向上的第二类天线振子与第四类天线振子之间的距离为0.7倍波长。

本申请天线阵列的各实施例，能够降低天线阵列的旁瓣电平，在3db角度以外的电平值下降迅速，使得旁瓣电平在-10db以下，主瓣平坦度好，在较宽角度范围内的电平值一致性高，保证信号收集强度保持一致，另外，还减少对其它基站信号的干扰以及串扰。

在一个实施例中，一种天线阵列，包括第一类双极化天线振子、第二类双极化天线振子、第三类双极化天线振子以及第四类双极化天线振子；第一类双极化天线振子包括一个双极化天线振子；第二类双极化天线振子包括四个双极化天线振子；第三类双极化天线振子包括四个双极化天线振子；第四类双极化天线振子包括四个双极化天线振子；

第二类双极化天线振子分布在第一坐标系的x轴正方向、x轴负方向、y轴正方向以及y轴负方向上，且与第一类双极化天线振子的距离为0.7倍波长；第一坐标系为以第一类双极化天线振子的中心为原点建立的坐标系；

第三类双极化天线振子分布在第二坐标系的x轴正方向、x轴负方向、y轴正方向以及y轴负方向上，且与第一类双极化天线振子的距离为1.7倍波长；第二坐标系为以第一类双极化天线振子的中心为原点建立的坐标系，且第二坐标系的x轴正方向与第一坐标系的x轴正方向之间的夹角为45度；

第四类双极化天线振子分布在第一坐标系的x轴正方向、x轴负方向、y轴正方向以及y轴负方向上，且分布在第一坐标系的x轴正方向上的第二类双极化天线振子与第四类双极化天线振子之间的距离为0.7倍波长；分布在第一坐标系的x轴负方向上的第二类双极化天线振子与第四类双极化天线振子之间的距离为0.7倍波长；分布在第一坐标系的y轴正方向上的第二类双极化天线振子与第四类双极化天线振子之间的距离为0.7倍波长；分布在第一坐标系的y轴负方向上的第二类双极化天线振子与第四类双极化天线振子之间的距离为0.7倍波长；且在各个方向上，第二类双极化天线振子分布在第一类双极化天线振子和第四类双极化天线振子之间；

其中，第一类双极化天线振子、第二类双极化天线振子和第三类双极化天线振子的相位相同；第一类双极化天线振子与第四类双极化天线振子的相位相反；

第一类双极化天线振子、第二类双极化天线振子、第三类双极化天线振子和第四类双极化天线振子的功率加权比例为28:4:1:1。

经测试，如图2所示，为该实施例中的天线阵列最终赋型的方向图，频点为1710mhz(兆赫兹)，其主瓣宽度为51度，增益接近10db，从该图可以看到，从3db下降到20db，经过的角度为24度，说明电平值在3db意以外急速下降，对于实际使用场景而言，实用角度多为3db角度以内，3db角度以外角度容易对其它基站的信号造成不必要的干扰，所以其滚降度满足使用要求，另外其旁瓣电平值在-10db，所以其旁瓣抑制比做到了20db以上。

如图3所示，为该实施例中的天线阵列的主瓣的平坦度展示，在该图中可以看出，在最高增益为12.1db的情况下，在允许-0.1db的增益范围内，增益从12db到12.1db的角度变化量为12.8度，也既是在12.8度的角度里，可以认为增益几乎没有出现很大的变化，所以此阵列形成的方向图满足了低旁瓣，3db角度外电平滚降快，主瓣平坦等特征。

从上述测试结果得出，本申请的天线阵列旁瓣电平低、满足滚降度要求，且3db主瓣宽度内电平几乎平坦，性能优异，满足更高的使用要求。

在一个实施例中，还提供了一种天线，包括上述天线阵列，还包括反射板、功分网络；

天线阵列安装在反射板的一面；功分网络安装在反射板的另一面；天线阵列通过同轴线缆连接功分网络。其中，天线阵列可以安装在反射板的正面，功份网络安装在反射板的背面，在此不做限定；功分网络是一块双面覆铜高频pcb板。

需要说明的是，该实施例中的天线阵列与本申请天线阵列各实施例所述的天线阵列相同，具体描述请参考本申请天线阵列各实施例的描述，此处不再赘述。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。