[发明专利]一种用于地空宽带通信系统的定向地面站天线及排列方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信领域，特别涉及一种用于地空宽带通信系统的定向地面站天线及排列方法。

背景技术

随着无线通信技术的不断发展，人们不再满足于地面的随时随地通信，而希望在空中也能实现信息的交流与分享。在航班上实现数据通信的一种方法是通过卫星给飞行中的飞机提供无线信号。但这种方案通信速率受限，而且成本很高。

地空宽带通信系统利用地面站为航线上的飞机提供无线信号，实现地空高速通信。相对于卫星转发方案，地空宽带通信系统的建站成本较低。地空宽带通信系统基于LTE（Long Term Evolution,长期演进）规范，采用OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用），MIMO（Multiple Input Multiple Output,多输入多输出）等先进的无线通信技术，可以较低的成本实现较高的数据通信速率。

由于飞机的飞行速度很快，地空宽带通信系统的覆盖距离一般要求达到100km以上，因此地面站天线要有较大的增益。由于在一个区域内可能存在多条相互交织成网状的航线，因此地面站要能覆盖整个360度水平面方位，这要求地面站天线有较大的波束宽度。与地面移动通信不同，地空通信基站覆盖范围非常大，信号电平衰落很严重，怎样使信号电平相对平稳也是地空宽带通信系统需要解决的一个关键问题。一种解决方案是采用高增益全向天线。

全向天线虽然能覆盖整个360度水平方位角，但由于地空通信与地面移动通信的区别，全向天线用在地空宽带通信系统中存在一系列问题。

全向天线的增益一般不够高，而且在增益达到一定的值之后再增加天线长度增益提升并不明显。对于200km的覆盖距离，全向天线的增益还不够。

全向天线存在的第二个问题是站点中部覆盖质量不高。因为全向天线方向图中部的零陷过深，造成飞机飞越地面站正上方时接收信号电平大幅衰落。

地空宽带通信系统地面站天线的能量向上空辐射，但有部分能量泄露到下部，干扰地面移动通信。全向天线方向图上部和下部的能量强度基本一样，因此对塔下地面移动通信的干扰较严重。

MIMO是LTE的关键技术之一，采用MIMO技术能成倍提升地空宽带通信系统的通信速率，这要求地面站天线支持MIMO。

为解决以上所述技术问题，本发明旨在提供一种用于地空宽带通信系统的定向地面站天线及排列方法，在实现大的覆盖距离基础上获取优良的覆盖性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在实际飞行线路上覆盖范围大、覆盖均匀性好、中部覆盖质量高、下部干扰小、支持MIMO应用的用于地空宽带通信系统的定向地面站天线，以及有效解决地空通信环境下用定向天线实现均匀覆盖的天线排列方法。

一种用于地空宽带通信系统的定向地面站天线，其特征在于，包括天线罩、反射板、馈电网络、与馈电网络连接的馈电端口、以及与天线罩固定用于调节天线角度的调整支架；所述反射板上设有若干辐射单元； 反射板上的所有辐射单元、馈电网络和反射板封装在天线罩内；其中，至少三个以上辐射单元沿垂直方向直线排列成一个辐射组，三个辐射组沿水平方向排列成一个面状辐射阵列，所有辐射单元沿相同方向布置在反射板上，所述馈电网络设置在反射板的下方，所述调整支架一端固定在天线罩背面，另一端固定在所述抱杆上，天线通过所述调整支架向上设置一个大于零度的仰角。

在上述的一种用于地空宽带通信系统的定向地面站天线，所述调整支架包括固定在所述天线罩背面的两个固定架，与两个固定架相连接的上端支架和下端支架，用于固定天线在所述抱杆上的夹码，所述下端支架包括一个旋转轴和两个旋转臂，所述两个旋转臂张开一个大于零度的角度，构成一个V形调整支架，所述V形调整支架的开口向下。

在上述的一种用于地空宽带通信系统的定向地面站天线，所述馈电网络包括辐射组馈电网络、馈电线缆和功分板；三个辐射组由相同的辐射组馈电网络进行馈电，三个辐射组由功分板和馈电线缆进行连接，功分板通过馈电线缆与馈电端口连接；连接中间辐射组的中间馈电线缆的长度小于连接两边辐射组的两边馈电线缆的长度，连接两边辐射组的两边馈电线缆的长度相同；中间馈电线缆比两边馈电线缆短0.2至0.6个馈电线缆的中心频率波导波长。

在上述的一种用于地空宽带通信系统的定向地面站天线，所述辐射单元为垂直极化辐射单元。

在上述的一种用于地空宽带通信系统的定向地面站天线，所述辐射单元为双极化辐射单元，且双极化辐射单元的辐射臂沿±45度方向布置。