[实用新型]宽频五波束阵列天线

说明书

【技术领域】

本实用新型涉及一种宽频五波束阵列天线，尤指一种提高网络速率和容量的宽频五波束阵列天线。

【背景技术】

第四代移动通信技术4G/LTE规模商用后，移动通信网络中的数据流量激增，用户密集区域移动通信系统带宽容量面临巨大压力。大型广场、交通枢纽、体育中心、演艺场馆、旅游景点、高校学生宿舍等区域用户密集，高峰时期可积聚几万乃至超过十万人口，数据流量和语音通话都需要系统具备极高的容量。为了增加通信网络容量，传统增加载波的方式提升有限，另外一种缩小基站天线覆盖区域从而增加基站数量的方法，面临站址选择和物业协调的难题，成本高昂，容量提高有限。

针对单个小区容量有限的问题，使用多波束天线，常规单个扇区的覆盖区域可细分为多个扇区，无线信道容量成倍增加。公开号为CN 102570057A的实用新型专利提出了一种使用6×6巴特勒矩阵来产生五波束的方法，如图1所示。均匀排布的辐射单元的每一列与垂直功分器相连，再与6×6的巴特勒矩阵输出口相连，每一个极化对应一个6×6巴特勒矩阵。但是该技术工作带宽只有23.7％(1710-2170MHz)，不能同时兼容4G LTE的2300和2600MHz频段。现有的五波束技术，如果频段拓宽至1700-2700MHz频段，在2700MHz频率会产生非常高的水平栅瓣。图2仿真计算的方向图显示，2700MHz频率处栅瓣高达-5dB，对相邻小区干扰非常大。

因此，有必要设计一种好的宽频五波束阵列天线，工作频带拓宽至1700-2700MHz，兼容4G、3G制式频段和部分2G制式的频段，且工作频带范围内方位角方向具有良好的旁瓣和栅瓣抑制性能，以克服上述问题。

【实用新型内容】

针对背景技术所面临的问题，本实用新型的目的在于提供一种通过设置相位补偿电路对水平方向偏移的子阵列在进行相位补偿，提高网络速率和容量的宽频五波束阵列天线。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术手段：

一种宽频五波束阵列天线，其包括一金属反射板；一辐射单元阵列，其包含M个子阵列，每一个子阵列包含N个沿水平方向排列的辐射单元，至少一个子阵列在水平方向偏移；多个相位补偿电路，对水平方向偏移的子阵列进行相位补偿；多个波束形成网络，其包含2个3×3巴特勒矩阵电路、多个2路混合器电路、移相器电路和功率分配网络，波束形成网络，包含形成第一波束的第一输入端口，形成第二波束的第二输入端口，形成第三波束的第三输入端口，形成第四波束的第四输入端口，和形成第五波束的第五输入端口。

进一步地，辐射单元为双极化天线单元。

进一步地，子阵列的数目M为6个，每一个子阵列中辐射单元的数目N为10个。

进一步地，每一个子阵列的多个辐射单元沿一水平线排列，3个子阵列在水平方向偏移。

进一步地，各子阵列辐射单元的水平间距相等，各子阵列之间的垂直间距相等。

进一步地，子阵列在水平方向偏移的距离为辐射单元水平间距的一半。

进一步地，相位补偿电路包含2个独立传输线路，二者相位差为φ。

进一步地，3×3巴特勒矩阵电路的输入端口通过移相器电路连接2路混合器电路的输出端口，3×3巴特勒矩阵电路的输出端口连接功率分配网络的输入端口，2路混合器电路的输入端口为波束形成网络的第一输入端口、第二输入端口、第三输入端口、第四输入端口和第五输入端口，功率分配网络的输出端口为波束形成网络的输出端口。

进一步地，3×3巴特勒矩阵电路由三个混合器和至少一个相位偏移器组成。

进一步地，第一波束的方位角范围为30至55度，第二波束的方位角范围为15至23度，第三波束的方位角为0度，第四波束的方位角范围为-15至-23度，第五波束的方位角范围为-30至-55度。

进一步地，第一功分器网络包含多个3路功分器电路，第二功分器网络包含多个2路功分器电路。

进一步地，3路功分器电路的输出端口连接不同行的位于同一水平位置的三个辐射单元，3路功分器电路的输入端口连接波束形成网络的输出端口。

进一步地，波束形成网络的第一输入端口、第二输入端口、第四输入端口和第五输入端口通过相位补偿电路连接第二功分器网络。

进一步地，波束形成网络的第一输入端口和第五输入端口，对应相位补偿电路的相位差相等；波束形成网络的第二输入端口和第四输入端口，对应相位补偿电路的相位差相等。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：