多波束天线的制作方法

本实用新型涉及移动通信基站天线技术领域，尤其涉及一种多波束天线。

背景技术：

进入5g时代后，2g、3g和4g网络仍将长期共存，频谱利用、天面共享、天线集成将成为基站天线领域的重大课题。多波束天线不需要新增频谱和天面即可提升网络覆盖和容量，例如双波束可提高容量约1.7倍，三波束可提高容量约2.2倍，因此多波束天线越来越受市场青睐。

图1所示为第一种现有多波束天线的实施例。天线的所有子阵列均相同，水平方向均匀组阵，垂直方向均匀组阵，所有方向均没有错位，每个子阵列对应的方向图大致相同，即在空间的场分布大致相同，波峰与波峰重合，波谷与波谷重合，例如在反射板1上由辐射单元2-5-1，2-5-2、2-5-3、2-5-4组成的子阵列对应的方向图与由辐射单元2-6-1，2-6-2、2-6-3、2-6-4组成的子阵列对应的方向图大致相同。

天线的子阵列单元之间的功率比可变，相位差恒定，但由于每个子阵列对应的方向图大致相同，即在空间的场分布大致相同，波峰与波峰重合，波谷与波谷重合，因此合成的天线方向图水平面旁瓣差，例如8-9db，严重干扰邻区。

天线的子阵列辐射单元彼此临近导致互耦严重，天线的隔离度差，调试困难。

此外，对1710-2690mhz频段来说，天线的子阵列辐射单元之间的功率比较小时，1710mhz的水平面第一个旁瓣较差，水平波宽较小；天线的子阵列辐射单元之间的功率比较大时，2690mhz的水平面第二个旁瓣较差，水平波宽较大；故单纯的依靠赋型设计并不能较好地解决这二者之间的矛盾，水平面波宽往往会过于发散，例如23-43°。

图2所示为第二种现有多波束天线的实施例。天线的所有子阵列均相同，水平方向均匀组阵，垂直方向均匀组阵，仅垂直方向错位半个组阵间距，每个子阵列对应的水平面方向图大致相同，即在空间的场分布大致相同，波峰与波峰重合，波谷与波谷重合，例如在反射板1上由辐射单元2-5-1，2-5-2、2-5-3、2-5-4组成的子阵列对应的方向图与由辐射单元2-6-1，2-6-2、2-6-3、2-6-4组成的子阵列对应的方向图大致相同。

与图1所示的多波束天线相比，将子阵列垂直方向错位半个组阵间距后，辐射单元彼此之间的距离增大，互耦降低，隔离度得以改善，但水平面方向图性能缺陷不变。

图3所示为第三种现有多波束天线的实施例。天线的所有子阵列均相同，仅水平方向错位，垂直方向均匀组阵，每个子阵列对应的水平面方向图不同，即在空间的场分布不同，波峰与波峰不再重合，波谷与波谷不再重合，例如在反射板1上由辐射单元2-5-1，2-5-2、2-5-3、2-5-4组成的子阵列对应的水平面方向图与由辐射单元2-6-1，2-6-2、2-6-3、2-6-4组成的子阵列对应的水平面方向图不同。

与图1所示的多波束天线相比，由于天线的子阵列对应的水平面方向图不同，即在空间的场分布不同，波峰与波峰不再重合，波谷与波谷不再重合，因此合成的天线方向图在水平面的旁瓣得以抑制，进而降低波束之间在近距离范围内的邻区干扰。然而，子阵列辐射单元水平方向错位也会导致对应辐射单元的三维方向图在空间出现相位差，进而导致天线的垂直面下倾角精度和旁瓣变差，相关的邻区干扰和覆盖空洞增加。

综上可知，现有技术在实际使用上显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。

技术实现要素：

针对上述的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种多波束天线，能够克服辐射单元水平方向错位的缺陷，即解决因为辐射单元的三维方向图在空间出现相位差，进而导致天线的垂直面下倾角精度和旁瓣变差，相关的邻区干扰和覆盖空洞增加的问题；同时，能够兼具辐射单元水平方向错位的优点，即水平面旁瓣较低以控制波束之间在近距离范围内的邻区干扰。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种多波束天线，包括反射板和设于所述反射板上的天线阵列，所述天线阵列由多种子阵列混合组阵而成，每个所述子阵列由多个辐射单元均匀组阵而成；不同种类的所述子阵列中的所述辐射单元的种类、数量和/或间距不同。

根据本实用新型所述的多波束天线，多种所述子阵列沿所述反射板的垂直方向混合组阵，并且所有所述子阵列沿所述反射板的水平方向居中对齐。

根据本实用新型所述的多波束天线，所述天线阵列中的所述子阵列的数量大于或等于5。

根据本实用新型所述的多波束天线，每个所述子阵列中的所述辐射单元的数量大于或等于3。

根据本实用新型所述的多波束天线，每个所述子阵列中相邻的所述辐射单元之间的距离为中心频率的0.5～0.6个波长。

根据本实用新型所述的多波束天线，所述天线阵列中相邻的所述子阵列之间的距离为中心频率的0.6～0.8个波长。

根据本实用新型所述的多波束天线，所述天线阵列由第一种子阵列和第二种子阵列混合组阵而成，所述第一种子阵列和所述第二种子阵列中的辐射单元的种类、数量和/或间距不同。

根据本实用新型所述的多波束天线，所述第一种子阵列中的辐射单元的数量为4个，所述第二种子阵列中的辐射单元的数量为3个；所述天线阵列由9个所述第一种子阵列和所述第二种子阵列混合组阵而成，第1～3个子阵列为所述第一种子阵列，第4～7个子阵列为所述第二种子阵列，第8～9个子阵列为所述第一种子阵列。

根据本实用新型所述的多波束天线，所述天线阵列由第一种子阵列、第二种子阵列、第三种子阵列和第四种子阵列混合组阵而成，所述第一种子阵列、所述第二种子阵列、所述第三种子阵列和所述第四种子阵列中的辐射单元的种类、数量和/或间距不同。

根据本实用新型所述的多波束天线，所述第一种子阵列、所述第二种子阵列和所述第四种子阵列中的辐射单元数量为4个，所述第三种子阵列中的辐射单元数量为3个；第1～2个子阵列为所述第一种子阵列，第3～4个子阵列为所述第二种子阵列，第5～10个子阵列为所述第三种子阵列，第11～12个子阵列为所述第四种子阵列。

本实用新型多波束天线由多个不同种类的子阵列在反射板上按一定顺序混合组阵而成，不同种类的子阵列的辐射单元的种类、数量和/或间距这三个因素中的至少一个因素不同。不同种类子阵列的三维方向图在空间的指向，形状及零点的位置和场强不同，合成后的阵列波束在水平面的旁瓣，即水平面以下的旁瓣会明显降低，进而使得波束之间在近距离范围内的邻区干扰降低，从而兼具辐射单元水平方向错位的优点；水平面波宽也有一定程度的收敛，同时避免因子阵列辐射单元水平方向错位造成天线垂直面下倾角精度、旁瓣变差，相关的邻区干扰和覆盖空洞增加，从而能够克服辐射单元水平方向错位的缺陷。优选的是，所有子阵列沿反射板的水平方向居中对齐，其有利于简化整机空间布局，也能借由辐射单元数量的减少而降低天线重量。

附图说明

图1为第一种现有多波束天线的示意图；

图2为第二种现有多波束天线的示意图；

图3为第三种现有多波束天线的示意图；

图4为本实用新型多波束天线的第一种优选实施例的示意图；

图5为本实用新型多波束天线的第二种优选实施例的示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的，本说明书中针对“一个实施例”、“实施例”、“示例实施例”等的引用，指的是描述的该实施例可包括特定的特征、结构或特性，但是不是每个实施例必须包含这些特定特征、结构或特性。此外，这样的表述并非指的是同一个实施例。进一步，在结合实施例描述特定的特征、结构或特性时，不管有没有明确的描述，已经表明将这样的特征、结构或特性结合到其它实施例中是在本领域技术人员的知识范围内的。

此外，在说明书及后续的权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件或部件，所属领域中具有通常知识者应可理解，制造商可以用不同的名词或术语来称呼同一个组件或部件。本说明书及后续的权利要求并不以名称的差异来作为区分组件或部件的方式，而是以组件或部件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及后续的权利要求书中所提及的“包括”和“包含”为一开放式的用语，故应解释成“包含但不限定于”。以外，“连接”一词在此系包含任何直接及间接的电性连接手段。间接的电性连接手段包括通过其它装置进行连接。

本实用新型提供一种多波束天线，包括反射板和设于反射板上的天线阵列，所述天线阵列由多种子阵列混合组阵而成。每个子阵列由多个辐射单元均匀组阵而成；不同种类的子阵列中的辐射单元的种类、数量和/或间距不同。多波束天线的子阵列种类为n，n大于等于2，例如子阵列种类为2种、3种、4种、5种等。由于多波束天线的不同种类子阵列的方向图在空间的场分布不同，对应的波峰和波谷的位置也不同，水平面方向图亦不同，因此合成的天线方向图在水平面的旁瓣得以抑制，波束之间在近距离范围内的邻区干扰随之降低。另外，本实用新型通过不同子阵列组合设计，所有子阵列叠加合成出来的方向图在水平面的波宽范围变小，同时避免因子阵列辐射单元水平方向错位造成天线垂直面下倾角精度、旁瓣变差的问题。

优选的是，多种子阵列沿反射板的垂直方向混合组阵，并且所有子阵列沿反射板的水平方向居中对齐，其有利于简化整机空间布局，也能借由辐射单元数量的减少而降低天线重量。

优选的是，天线阵列中的子阵列的数量大于或等于5。天线阵列中相邻的子阵列之间的距离为中心频率的0.6～0.8个波长。

优选的是，每个子阵列中的辐射单元的数量大于或等于3。每个子阵列中相邻的辐射单元之间的距离为中心频率的0.5～0.6个波长。

参照图4所示的优选实施例中，所述多波束天线包括：m个沿反射板垂直方向混合组阵的子阵列，所有子阵列沿反射板水平方向居中对齐，第一种子阵列的个数为m1，第二种子阵列的个数为m2…，m1+m2+…＝m，m1大于等于1，m2大于等于1…，m大于等于5。

第一个子阵列：由水平方向间距h1-1，h1-2…的a1个辐射单元均匀组阵构成，h1为中心频率的0.5-0.6个波长，a1大于等于3，第一个子阵列与右侧相邻子阵列的垂直方向间距v1，v1为中心频率的0.6-0.8个波长，对应辐射单元的编号依次为2-1-1，2-1-2，2-1-3……

第二个子阵列：由水平方向间距h2-1，h2-2…的a2个辐射单元均匀组阵构成，h2为中心频率的0.5-0.6个波长，a2大于等于3，第二个子阵列与右侧相邻子阵列的垂直方向间距v2，v2为中心频率的0.6-0.8个波长，对应辐射单元的编号依次为2-2-1，2-2-2，2-2-3……

……

以此类推。

优选的是，本实用新型天线阵列由第一种子阵列和第二种子阵列混合组阵而成，第一种子阵列和第二种子阵列中的辐射单元的种类、数量和/或间距不同。

图4为本实用新型多波束天线的第一种优选实施例的示意图，多波束天线的第一种子阵列中的辐射单元数量为4个，第二种子阵列的辐射单元数量为3个，第1、2、3、8、9个子阵列为第一种子阵列，第4、5、6、7个子阵列为第二种子阵列。

天线的第一、二种子阵列的方向图在空间的场分布不同，对应的波峰和波谷的位置也不同，水平面方向图亦不同，例如在反射板1上由辐射单元2-3-1，2-3-2、2-3-3、2-3-4组成的子阵列对应的水平面方向图与由辐射单元2-5-1，2-5-2、2-5-3组成的子阵列对应的水平面方向图不同。因此合成的天线方向图在水平面的旁瓣得以抑制，波束之间在近距离范围内的邻区干扰随之降低。同时，由于所有子阵列是均匀组阵，彼此居中对齐，因此所有子阵列叠加合成出来的方向图在垂直面的下倾角精度和旁瓣与常规天线的水平相当。此外，通过不同子阵列组合设计，所有子阵列叠加合成出来的方向图在水平面的波宽范围变小，例如在1710-2170mhz频段内收敛为27-38°，能量更集中，覆盖效果更好。

优选的是，天线阵列由第一种子阵列、第二种子阵列、第三种子阵列和第四种子阵列混合组阵而成，第一种子阵列、第二种子阵列、第三种子阵列和第四种子阵列中的辐射单元的种类、数量和/或间距不同。

图5为本实用新型多波束天线的第二种优选实施例的示意图，第一种子阵列、第二种子阵列和第四种子阵列中的辐射单元数量为4个，第三种子阵列中的辐射单元数量为3个；第1～2个子阵列为第一种子阵列，第3～4个子阵列为第二种子阵列，第5～10个子阵列为第三种子阵列，第11～12个子阵列为第四种子阵列。

天线的第一、二、三和四种子阵列的方向图在空间的场分布不同，对应的波峰和波谷的位置也不同，水平面方向图亦不同，例如在反射板1上由辐射单元2-3-1，2-3-2、2-3-3、2-3-4组成的子阵列对应的水平面方向图与由辐射单元2-5-1，2-5-2、2-5-3组成的子阵列对应的水平面方向图不同。如图5所示，因此所有子阵列叠加合成出来的方向图在水平面的旁瓣得以抑制，波束之间在近距离范围内的邻区干扰随之降低。同时，由于所有子阵列是均匀组阵，彼此居中对齐，因此所有子阵列叠加合成出来的方向图在垂直面的下倾角精度和旁瓣与常规天线的水平相当。此外，通过不同子阵列组合设计，所有子阵列叠加合成出来的方向图在水平面的波宽范围变小，例如在1710-2690mhz频段内收敛为25-41°，能量更集中，覆盖效果更好。

综上所述，本实用新型多波束天线由多个不同种类的子阵列在反射板上按一定顺序混合组阵而成，不同种类的子阵列的辐射单元的种类、数量和/或间距这三个因素中的至少一个因素不同。不同种类子阵列的三维方向图在空间的指向，形状及零点的位置和场强不同，合成后的阵列波束在水平面的旁瓣，即水平面以下的旁瓣会明显降低，进而使得波束之间在近距离范围内的邻区干扰降低，从而兼具辐射单元水平方向错位的优点；水平面波宽也有一定程度的收敛，同时避免因子阵列辐射单元水平方向错位造成天线垂直面下倾角精度、旁瓣变差，相关的邻区干扰和覆盖空洞增加，从而能够克服辐射单元水平方向错位的缺陷。优选的是，所有子阵列沿反射板的水平方向居中对齐，其有利于简化整机空间布局，也能借由辐射单元数量的减少而降低天线重量。

当然，本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。