[发明专利]一种宽频带双极化全向天线及馈电方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信技术，尤其涉及一种宽频带双极化全向天线及馈电方法。

背景技术

在高级国际移动通信(IMT-Advanced)系统中，时分双工(Time DivisionDuplexing，TDD)和频分双工(Frequency Division Duplexing，FDD)两大技术阵营都用到了多输入多输出(multi-input-multi-output，MIMO)天线技术。

MIMO天线技术是指在发射端和接收端分别使用多个发射天线和多个接收天线，无线电波信号通过发射端和接收端的多个天线传送和接收，从而改善每个用户的服务质量(误比特率或数据速率)。MIMO天线系统对于传统的单输入单输出(single-input-single-output，SISO)天线系统来说，能够提高频谱利用率，使得天线系统能在有限的无线频带下传输更高速率的数据业务。

MIMO天线阵列根据MIMO天线系统的需要有2入2出、4入4出等多种形式，可以采用单极化天线或双极化天线作为MIMO天线系统的阵列单元。其中，单极化天线是指天线内部振子的排列为同一方向的一列，从一个方向接收无线电波信号，单极化天线相对于基准面可以是垂直极化、水平极化或是正负45度极化等；双极化天线是指天线内部振子有两个不同方向的排列，从两个不同的方向接收无线电波信号。双极化天线的两个内部振子之间可以采用不同的极化方式，如一个振子采用水平极化(水平极化天线)，另一个振子采用垂直极化(垂直极化天线)，或者一个振子采用正45度极化(正45度天线)，另一个振子采用负45度极化(负45度天线)等。

根据天线的方向性，天线又可以分为全向天线和定向天线。全向天线是指在水平面上辐射与接收无最大方向的天线，天线增益相对较低，无线信号的传输距离也较短，因此，全向天线一般适合在对传输距离要求不高的点对多点通信环境使用，如室内环境。相对于全向天线，定向天线的方向性较强，能量在特定方向上比较集中，增益相对较高，无线信号的传输距离比较远，抗干扰能力比较强，更适合于远距离点对点通信，定向天线的缺点在它的信号覆盖范围较小，天线在安装和调整时的难度较大，两个传输点的天线必须相互对准才能保证信号的传输。

当前MIMO天线系统的设计主要针对室外环境，由于室内环境复杂，且需要较宽频带的覆盖，因此，现有的针对室内环境的MIMO天线系统的设计中，MIMO天线系统一般包括多个采用垂直极化方式的单极化全向天线。

在目前采用单极化全向天线为阵列单元的室内MIMO天线系统中，由于单极化全向天线的频谱利用率低，导致数据传输速率较低；另外，为了保证室内MIMO天线系统的高容量，需要设置数量较多的单极化全向天线，导致室内MIMO天线系统占用的空间过大。因此需要一种能够提高频谱利用率以及占用较小空间的全向天线作为室内MIMO天线系统的阵列单元。

对此，考虑到双极化全向天线相对于单极化全向天线可以使重叠的频谱分开，提高频谱利用率，因此，提出了采用双极化全向天线作为室内MIMO天线系统的阵列单元的技术，在占用较少空间的情况下提高频谱利用率。如图1所示，为一种双极化全向天线的结构示意图，具有一个垂直极化天线1以及四个水平极化天线2。该天线的工作频带为225～400MHz，因此，与单极化全向天线相比，虽然利用双极化全向天线可以提高频谱利用率，并使得通过该双极化全向天线构成的MIMO天线系统占用的空间减少，但由于双极化全向天线工作频带宽度较窄，导致实际室内MIMO天线系统的数据传输速率较低。

除了MIMO天线具有上述问题，在第三代移动通信系统(3G，即TD-SCDMA、WCDMA和CDMA2000)中，室内覆盖的天线仍然和第二代移动通信系统(2G)一样采用单极化天线，但是由于3G系统的频率较高，采用单通道模式的单极化天线覆盖距离大大缩短，只能采用成倍增加天线的方式来弥补覆盖距离的不足。而采用双通道模式的双极化全向(吸顶)天线利用极化分集的极化增益效应，在同样天线数量(与2G)的情况下相对于2G的状态可满足网络的覆盖要求。但是，目前的双极化全向(吸顶)天线的工作频带宽度仍然较窄。

因此，需要寻找一种工作频带宽度较宽的双极化全向天线，在提高频谱利用率的同时，还能保证一定的频带覆盖率，从而在占用较少空间的情况下，提高双极化全向天线的数据传输速率。

发明内容

本发明实施例提供一种宽频带双极化全向天线及馈电方法，用以解决现有技术中双极化全向天线覆盖距离短、数据传输速率较低的问题。