[发明专利]GSM850/DCS/PCS三频段的并馈式全向天线阵列

说明书

技术领域

本发明涉及一种支持GSM850/DCS/PCS三频段的并馈式全向天线阵列设计，特别用于多频段、小型化、低成本的移动通信基站中，属于无线通信技术的天线设计领域。

背景技术

随着移动通信事业在世界范围内的迅猛发展，移动通信越来越多地为人们的工作和生活提供方便和快捷。近十年来移动用户数量正以惊人的速度增长并将继续快速增长，这要求系统容量越来越大，话音质量要求越来越高。移动通信系统已经从第一代的AMPS、TACS、NMT等系统，第二代的GSM系统和窄带CDMA系统，发展到现在的WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA等第三代移动通信系统。基站天线是移动通信无线接入系统的重要组成部分，其发展受到多方面因素的影响，特别是移动通信网络不断向广度和深度的扩张，造成基站布局越来越密集。在系统的演进方面，基站天线作为系统的一部分也随之演进。不同系统的差异对天线性能提出了新的要求，这要求也带动了基站天线技术的发展。3G通信时代的到来，意味着运营商需要建设更多的基站。一方面，移动通信的不断发展，新的系统不断推出，对基站天线提出了新要求，同时，运营商为了提供更高质量的网络服务，不断加大网络建设的投入，建设更多基站；另一方面，人们的环保意识不断加强，城市建设向着“生态城市”、“绿色城市”的方向迈进，这使得基站天线的发展都面临着新的挑战。为满足这些要求，研制多频段、小型化、低成本、高增益的高性能基站天线非常具有现实意义。

基站天线作为移动通信系统的咽喉要道，是辐射和接收电磁波的系统部件。基站天线性能的优劣，对移动通信系统的总体性能起着决定性的作用，一副高性能的基站天线能放宽系统的要求且改进整个系统的性能。现代天线设计的核心问题就是使天线满足新系统中更为苛刻的技术要求，并且超越原有天线形式，满足新的系统要求。移动用户的急剧增长，使得通信系统不断更新和扩容，为减小天线间的干扰并降低成本，要求天线能在宽频带范围内工作，同时满足多个系统的通信要求，实现多系统共用和收发共用。研究多个系统共用的基站天线可以减少天线的数目而降低天线间干扰以及天线成本，而且可以共享原有的基站，因此，对多频段基站天线的研究是非常有意义的。

移动用户数量以每年约两倍的速率增长，为满足用户的快速增长，在用户密度较高的市区通常选择小于1km的小蜂窝半径。目前我国移动通信基站数已经接近100万个，以每个基站3面天线计算，我国基站天线保有量将在300万套，这使得在很多地方基站天线林立，正因为如此，基站天线的视觉污染越来越受到重视。因此迫切需要能节约架设空间且具有小型化、增益高、低成本、覆盖角度大等优点的天线。

在无线通讯中，水平全向天线发挥着重要的作用。水平全向天线指的是一种在水平面内360°均匀辐射的天线，它广泛应用于点对多点通讯、广播、数据传输、组建无线扩频网等领域。随着电子技术的迅猛发展，移动通信系统在功能、容量、质量和服务业务上不断地升级，所以它们对水平全向天线提出了越来越高的性能指标要求；同时，天线系统通常工作在复杂的移动传播环境下，电波在空中传播时将受到多方面的衰落，信道也受到地形、温度、湿度等环境因素的影响。因此，移动通信基站现在采取了高增益全向天线的手段和方法来改善通讯质量。与机械扫描天线和相控阵天线相比，全向天线有其突出的优点：结构相对简单，制造成本低，可以最小的代价实现全方位的覆盖。同时高增益和全向性对天线来说是一个矛盾的要求，所以研究高增益的全向基站天线，有着重要的现实意义。

随着网络覆盖和容量的不断增加，移动通信对基站天线提出了越来越高的要求，小型化、全向性、多频段、高增益和更能适应系统各种要求的天线仍然是当前国内外基站天线领域的重要研究课题，同时天线设计及应用还要综合考虑传播、系统、工程和环境条件等方面的因素。当前各个运营商的共建共享存在多天线共用一个平台、多系统共用一套天线的情况，这样的场景要求基站天线支持多频段的移动通信系统。这种技术大大减少了天线个数，但为基站天线的设计增加了一定难度。基站天线小型化、低成本也是目前很重要的一个发展方向。小型化基站天线可用于室内基站设备中，以节省室内部分的空间，起到“微型基站”的作用，达到降低成本，提高信号覆盖率的目的。总之，我国基站天线正朝着小型化、全向性、多频段、高增益及低成本等方向发展。