用于多入多出系统的天线装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于多入多出系统的天线装置。该装置包括：第一基板和第二基板，第一基板和第二基板所在平面形成夹角；双极化天线，第一基板和第二基板均设有两列双极化天线，每列双极化天线由一根正极化天线和一根负极化天线构成；以及向双极化天线传输信号的端口。本发明的多组天线基板呈折线对称结构。通过调整端口的信号连接，该天线装置兼容三扇区和六扇区两种模式。对于系统升级到六扇区的情况，不必更换系统的天线设备，能够有效降低运营商的网络升级投资。
【专利说明】用于多入多出系统的天线装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及天线装置，特别涉及一种用于多入多出系统的天线装置。
【背景技术】
[0002]在4G 通信技术中，多入多出技术(Multiple-1nput Multiple-Out-put, ΜΙΜΟ)可充分适用独立空间传播路径，能够有效提升网络服务速率和链路性能，成为长期演进技术(Long Term Evolution, LTE)以及未来4G技术中最关键的核心技术之一。
[0003]对于LTE系统而言，一个突出的问题在于系统所需要的频率带宽较大。例如，LTE频分双工(Frequency Division Duplexing, FDD)系统一般要求 10MHZ 或者 20MHZ 的频率带宽。
[0004]对于上述大带宽系统，运营商很难申请到多个频率资源。现有的一个解决办法就是采用扇区裂化方法，以充分利用已获得的频率资源。例如，可将原有的三扇区基站分裂为六扇区基站。采用这种方法，提升后的系统容量可以达到原系统容量的1.2倍~1.7倍。
[0005] 申请人:对同时采用扇区裂化技术和MIMO技术的LTE系统进行了深入分析，发现系统的改造成本较大。
[0006]具体来说，对于采用MMO技术的LTE系统，所设置的天线数目本已较多；再采用扇区裂化技术(例如，将三扇区基站分裂成六扇区基站)，改造后的天线数量将会达到原有天线数量的两倍。这会给天馈系统的建设和改造带来较大的负担。
【发明内容】
[0007]本发明的发明人发现上述现有技术中存在问题，并因此针对所述问题中的至少一个问题提出了一种新的技术方案。
[0008]本发明的一个目的是提供一种用于多入多出系统的天线装置。利用该天线装置，对于采用MIMO技术和扇区裂化技术的LTE系统，可以有效降低天馈系统的改造成本。
[0009]根据本发明的第一方面，提供了一种用于多入多出系统的天线装置。该装置包括第一基板和第二基板，第一基板和第二基板所在平面形成夹角；双极化天线，第一基板和第二基板均设有两列双极化天线，每列双极化天线由一根正极化天线和一根负极化天线构成；以及向双极化天线传输信号的多个端口。其中，通过调整该多个端口的连接关系，该天线装置具有六扇区工作模式和三扇区工作模式。
[0010]优选地，第一基板和第二基板所在平面所形成的夹角为120°。
[0011]优选地，第一基板上的双极化天线与第二基板上的双极化天线沿平分夹角的平面对称分布。
[0012]优选地，位于相同基板上的两列双极化天线的间距为(0.7^1) λ，其中，λ为双极化天线所用频段的中心频点波长。
[0013]优选地，在相同的基板上，两根正 极化天线产生正极化方向的33度水平宽度波束；两根负极化天线产生负极化方向的33度水平宽度波束；并且，正极化方向的33度水平宽度波束和负极化方向的33度水平宽度波束的覆盖区域相同。
[0014]优选地，第一基板设有第一端口和第二端口，第二基板设有第三端口和第四端口，其中，第一端口向第一基板上的两根正极化天线传输信号，第二端口向第一基板上的两根负极化天线传输信号，第三端口向第二基板上的两根正极化天线传输信号，第四端口向第二基板上的两根负极化天线传输信号。
[0015]可选地，在六扇区工作模式中，第一端口用于收发六扇区小区中的第一扇区的正极化信号；第二端口用于收发第一扇区的负极化信号；第三端口用于收发六扇区小区中的第二扇区的正极化信号；第四端口用于收发第二扇区的负极化信号；并且，第一扇区与第二扇区相邻。
[0016]可选地，在三扇区工作模式中，第一端口与第三端口连接构成第五端口，第二端口与第四端口连接构成第六端口，以使天线装置的全部正极化天线产生正极化方向的65度水平宽度波束，天线装置的全部负极化天线产生负极化方向的65度水平宽度波束，并且该正极化方向的65度水平宽度波束和该负极化方向的65度水平宽度波束的覆盖区域相同。
[0017]优选地，第五端口用于收发三扇区小区中的一个扇区的正极化信号；第六端口用于收发该扇区的负极化信号。
[0018]本发明的一个优点在于，该天线装置兼容三扇区和六扇区两种模式。对于系统升级到六扇区的情况，不必更换系统的天线设备，有效降低了运营商的网络升级投资。
[0019]通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]构成说明书的一部分的附图描述了本发明的实施例，并且连同说明书一起用于解释本发明的原理。
[0021]参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本发明，其中:
[0022]图1是示出根据本发明的用于多入多出系统的天线装置的一个实施例的示图。
[0023]图2为图1中天线装置的俯视图。
[0024]图3是示出六扇区工作模式中的天线装置所产生的波束方向图。
[0025]图4是六扇区小区的示意图。
[0026]图5是示出三扇区工作模式中的天线装置所产生的波束方向图。
[0027]图6是三扇区小区的示意图。
【具体实施方式】
[0028]现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到:除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
[0029]同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。
[0030]以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。[0031]对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。
[0032]在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。
[0033]应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义， 则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
[0034]图1示出了根据本发明的用于多入多出系统的天线装置的一个实施例的结构示意图。
[0035]该天线装置可设有基板11和基板12。基板11和基板12所在平面可形成一定角度的夹角。这样，从上面俯视该天线装置，两基板构成折线结构。
[0036]而传统天线装置采用板式天线，即天线内部的所有天线阵子的最大增益方向都指向天线法线方向。
[0037]因此，本申请的折线结构的天线不同于现有的板式天线构造。
[0038]优选地，两基板所在平面所形成的夹角可以为120度。
[0039]基板11上可设有双极化天线13和双极化天线14 ;基板12上可设有双极化天线15和双极化天线16。每列双极化天线可由一根正极化天线和一根负极化天线构成。
[0040]每根正极化天线可包括4~10个正极化天线阵子，每根负极化天线可包括4~10个负极化天线阵子。本领域的技术人员应当理解，具体天线阵子的数目可以根据网络对于天线增益要求来具体设定，在此不做限定。在本实施例中，双极化天线13中的正极化天线由4个正极化天线阵子131构成,负极化天线由4个负极化天线阵子132构成。
[0041]双极化天线13、双极化天线14、双极化天线15和双极化天线16可以沿平分基板11和基板12的夹角的平面对称分布。
[0042]优选地，可将同一基板上的相同极化方向的天线之间的间隙设置为天线所用频段的中心频点波长的0.7倍倍。通过这种设置，可以形成33度水平宽度波束。其中，基板11上的两根正极化天线将共同形成一个正极化方向的33度水平宽度波束；基板11上的两根负极化天线将共同形成一个负极化方向的33度水平宽度波束。而且，这两个极化方向相反的33度水平宽度波束的方位角一致，且覆盖的区域相同。
[0043]类似地，基板12上的天线也会形成两个极化方向相反的33度水平宽度波束，且覆盖区域相同。
[0044]本领域的技术人员应当理解，可以根据具体需要，灵活调整两个基板的角度、基板上所设置的天线种类、天线数目和天线间距。例如，可以对同一基板上的两根相同极化方向的天线的间距进行调整，从而形成其他宽度的水平波束，而不局限于33度水平宽度波束。
[0045]该天线装置还可包括用于向天线传输信号的端口。其中，端口 17可与基板11上的两根正极化天线连接；端口 18可与基板11上的两根负极化天线连接；端口 19可与基板12上的两根正极化天线连接；端口 20可与基板上的两根负极化天线连接。
[0046]下面结合图2，对两基板的夹角设定进行说明。图2为图1中天线装置的俯视图。
[0047]通过设置两个基板的夹角，可以调整两基板的天线所形成的两波束的夹角。
[0048]在本实施例中，如图2所示，箭头21代表基板11的双极化天线所形成的33度水平宽度波束的最大辐射方向；箭头22代表基板12的双极化天线所形成的33度水平宽度波束的最大辐射方向。
[0049]由于基板11和基板12所形成的夹角为120度，两波束的最大辐射方向可形成60度的夹角。
[0050]这种对称折线结构将使得所需要的六扇区波束能够垂直于天线基板表面，波束方向为天线平面法线方向，更有利于提高33度水平宽度波束质量，抑制波束旁瓣，提高天线主瓣方向的增益。
[0051]下面结合图1、图3和图4，对该天线装置的六扇区工作模式进行说明。图3为六扇区工作模式中的天线装置所产生的波束方向图。图4为六扇区小区的分区示意图。
[0052]在六扇区工作模式中，端口 17可与扇区A的正极化MMO信号连接，用于收发扇区A的正极化信号。端口 18可与扇区A的负极化MIMO信号连接，用于收发扇区B的负极化信号。类似地，端口 19可与扇区B的正极化MMO信号连接；端口 20可与扇区B的负极化MMO信号连接。
[0053]如图3所示，基板11上的两根正极化天线可产生正极化波束，基板11上的两根负极化天线可产生负极化波束。两波束均包括波束主瓣301、波束旁瓣302和波束旁瓣303。该正极化波束与负极化波束的方位角相同，且覆盖区域相同。即，均覆盖图4所示的扇区A。
[0054]同样地，基板12的天线也会形成极化方向相反的两个波束，该波束也包括波束主瓣311、波束旁瓣312和波束旁瓣313。两波束均用于覆盖图4所示的扇区B。
[0055]两个基板上的天线所形成的波束之间的夹角为60度，满足六扇区覆盖网络中对与天线方向图的要求。
[0056]基板11上的天线所形成的波束会与基板12上的天线所形成的波束部分重叠。当移动终端在该重叠区域移动时，会发生扇区切换。
[0057]由于每个基板上的两根天线的同一极化方向进行了合成赋形，两根相同极化天线赋形后将当作一根天线。因此，每个基板上的全部天线可支持2X2MM0工作模式。
[0058]下面结合图1、图5和图6，对本发明天线装置的三扇区工作模式进行说明。图5是示出三扇区工作模式中的天线装置所产生的波束方向图。图6是三扇区小区的示意图。
[0059]在三扇区工作模式中，可将端口 17与端口 19合并连接，将端口 18和端口 20合并连接。这样，4个天线端口转变成2个天线端口，且这2个转变后的天线端口用于收发三扇区小区中同一扇区的正极化信号和负极化信号。
[0060]如图5所示，由于对端口进行组合，并且合并后的端口用于收发同一扇区的信号，因此，两个33度水平宽度波束可以叠加形成一个65度水平宽度波束501。该65度水平宽度波束501用于覆盖图6所示的扇区C。
[0061]移动终端在两个基板上的天线所形成的波束覆盖重叠区进行移动时，将不会发生扇区的切换。
[0062]该工作模式下的天线装置也支持2 X 2的MMO工作模式。
[0063]采用上述公开的天线装置，通过采用折线对称结构，可以在保持天线硬件不变的情况下，支持LTE MIMO系统的三扇区配置和六扇区配置。
[0064]对于系统升级到六扇区的情况，网络不必更换天线设备，能够有效降低运营商的网络升级投资，方便LTE网络的扩容。
[0065]此外，采用该公开的天线装置，由于可以避免六扇区扩容中需要增加天线和相关支架等安装过程，因此可有效降低运营商与物业协调的难度。
[0066]至此，已经详细描述了根据本发明的用于多入多出系统的天线装置。为了避免遮蔽本发明的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。
[0067]虽然已经通过示例对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。
【权利要求】
1.一种用于多入多出系统的天线装置，其特征在于，该装置包括: 第一基板和第二基板，所述第一基板和所述第二基板所在平面形成夹角； 双极化天线，所述第一基板和所述第二基板均设有两列双极化天线，每列所述双极化天线由一根正极化天线和一根负极化天线构成；以及 向所述双极化天线传输信号的多个端口，其中，通过调整所述多个端口的连接关系，所述天线装置具有六扇区工作模式和三扇区工作模式。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于， 所述第一基板和所述第二基板所在平面所形成的夹角为120°。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于， 所述第一基板上的双极化天线与所述第二基板上的双极化天线沿平分所述夹角的平面对称分布。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，位于相同基板上的所述两列双极化天线的间距为(0.7?1) λ，其中λ为所述双极化天线所用频段的中心频点波长。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于， 在相同的基板上，两根所述正极化天线产生正极化方向的33度水平宽度波束； 两根所述负极化天线产生负极化方向的33度水平宽度波束；并且，所述正极化方向的33度水平宽度波束和所述负极化方向的33度水平宽度波束的覆盖区域相同。
6.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述第一基板设有第一端口和第二端口，所述第二基板设有第三端口和第四端口，其中， 所述第一端口向所述第一基板上的两根正极化天线传输信号，所述第二端口向所述第一基板上的两根负极化天线传输信号，所述第三端口向所述第二基板上的两根正极化天线传输信号，所述第四端口向所述第二基板上的两根负极化天线传输信号。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，在六扇区工作模式中， 所述第一端口用于收发六扇区小区中的第一扇区的正极化信号； 所述第二端口用于收发所述第一扇区的负极化信号； 所述第三端口用于收发所述六扇区小区中的第二扇区的正极化信号； 所述第四端口用于收发所述第二扇区的负极化信号；并且， 所述第一扇区与所述第二扇区相邻。
8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，在三扇区工作模式中， 所述第一端口与所述第三端口连接构成第五端口，所述第二端口与所述第四端口连接构成第六端口，以使所述装置的全部正极化天线产生正极化方向的65度水平宽度波束，所述装置的全部负极化天线产生负极化方向的65度水平宽度波束，并且所述正极化方向的65度水平宽度波束和所述负极化方向的65度水平宽度波束的覆盖区域相同。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于， 所述第五端口用于收发三扇区小区中的一个扇区的正极化信号； 所述第六端口用于收发该扇区的负极化信号。
【文档编号】H01Q21/24GK103531880SQ201210231634
【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