[发明专利]模块化相控阵天线

说明书

技术领域

本发明总的涉及用于蜂窝电信网络的天线。更具体地，本发明涉及用于多扇区网络场景的相控阵天线。

背景技术

如图11所示，传统的网络天线73位于三个相邻网络单元70的接合点。网络单元71包括有源网络用户，也就是说，该用户是在单元71内操作移动电信手机或任何其他网络兼容电信终端的某个人。

这里，网络天线73发射信号到用户，但这样做必须在整个单元71上进行广播，从而，辐射功率到一个以网络天线73为中心、跨越120度角的区域。网络单元中，广播功率如同对其他用户的干扰信号。接着，移动电信手机、或其他类似的有源终端全方向地发射信号，并且这些信号连同来自单元71中其他有源用户的所有其他被发射的信号被网络天线73接收。

现有技术有很多局限性。其中一个局限来自在广阔区域中上述天线发射功率的扩展以及伴随的有源用户的多个发射信号的天线接收。这种局限的结果导致来自有源用户的数据吞吐量被限制；且对于给定的工作功率输出，天线的范围受到限制，从而使得网络单元的可行大小有上限。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种解决上述问题的网络天线和一种能在网络扇区场景位置增加有效数据吞吐量的天线。

本发明的另一目的在于提供一种具有扩大的有效作用范围的网络天线。

根据本发明的一方面，提供了一种模块化相控阵天线，包括：包含多波束输入的波束形成网络模块；贴片阵列模块；及连接所述波束形成网络模块和所述贴片阵列模块的匹配网络模块。

优选地，贴片阵列模块包括形成规则周期阵列的多个贴片单元以及第一接地层。

在一个优选实施例中，每一个贴片单元包括成对耦合的驱动贴片和与所述成对耦合的驱动贴片隔开的至少一个寄生贴片。

第一绝缘基体隔开所述成对耦合的驱动贴片，并且所述配置网络模块包括：具有支撑第一带状线轨的第一表面的第二绝缘基体、位于所述第一表面的对面支撑第二带状线轨的第二表面，以及第二接地层。

优选地，波束形成网络模块包括：具有支撑第三带状线轨的第一表面的第三绝缘基体，和位于所述第一表面的对面支撑第四带状线轨的第二表面，以及第三接地层。

优选地，第一、第二和所述第三绝缘基体是环氧树脂基的绝缘基体，且第一、第二和第三接地层每一个都由相应的环氧树脂基的绝缘基体提供支撑。

更优选地，阻燃4型线路板（FR-4）被选为用于整个天线的环氧树脂基的绝缘基体。

波束形成网络模块、贴片阵列模块，和配对网络模块通过穿过分别支撑第一和第二接地层的FR-4型线路板中的孔的导电触针互相连接。此外，第一带状线轨和第二带状线轨通过导电通孔互连，所述第一和第二带状线轨形成连接波束形成网络模块和贴片单元的匹配网络。

优选地，第三和第四带状线轨通过导电通孔互联，第三和第四带状线轨包括无源混合和无源交越单元。

有利地，无源混合和无源交越单元被配置为形成适于产生第一偏振输出的第一巴特勒矩阵（Butler Matrix）波束形成器和适于产生第二偏振输出的第二巴特勒矩阵波束形成器。

在本发明的一个优选实施例中，第一偏振正交于第二偏振。

优选地，所述成对耦合的驱动贴片包括用于接收第一偏振的输出的第一输入触针和用于接收第二偏振输出的第二触针，以及优选地，第一偏振为+45°偏振且第二偏振为-45°偏振。

在一个优选的实施例中，第三和第四带状线轨是经由输出触针连接到匹配网络的相位匹配轨道。

优选地，无源混合单元和无源交越单元包括具有可变轨道宽度的悬置带状线导电轨。

优选地，用大致等于天线工作波长一半的距离隔开周期阵列中相邻的贴片单元，且其中所述贴片单元是菱形的。

在一个优选的实施例中，第一接地层和第二绝缘基体以距离R1彼此隔开，第二绝缘基体和第二接地层以距离R2彼此隔开，第二接地层和第三绝缘基体以距离R3彼此隔开，且第三绝缘基体和第三接地层以距离R4彼此隔开。

优选地，上述距离Rl、R2、R3和R4基本每个都在范围λ/40<Rn<t之内,其中λ是天线的工作波长，n等于1到4，且t是绝缘基体的厚度。

在一个优选的实施例中，第一、第二和第三绝缘基体各自的厚度在范围0.5mm到2.0mm之间。

附图说明

现在仅通过示例，并参考附图对本发明的实施例进行描述，其中：

图1示出了耦合到网络基站的根据本发明的天线；

图2是天线的三个主要组成绝缘基体的透视图（接地层未示出）；