[发明专利]一种基于5G毫米波基站的天线阵及其排布方法

说明书

本发明提供一种基于5G毫米波基站的天线阵及其排布方法，所述天线阵由64个天线子阵组成，所述天线子阵以8*8阵列形式排布，每个所述天线子阵由两个天线单元构成，所述天线单元通过馈电网络连接；每个所述天线单元位于由金属板和金属柱组成的隔离腔体内部，隔离腔体的边长为0.2‑0.6个波长，并将隔离腔体间边到边的距离控制在0.1‑0.5个工作波长；相邻两列所述天线子阵在垂直方向上错开一定的距离，有效值为隔离腔体边长与隔离腔体间边到边长度之和的一半。本发明提出基于5G毫米波基站的天线阵及其排布方法能够有效减弱天线之间的耦合，并且在保证天线阵水平面扫描性能和垂直面扫描性能的基础上，将其控制端口的数量减小一半，从而大幅减低5G毫米波基站的成本。

技术领域

本发明属于通信领域，特别适用于5G毫米波基站；本发明具体涉及到一种基于5G毫米波基站的天线阵及其排布方法。

背景技术

毫米波微带天线单元阵的排列方式通常为田字型排列，馈电方式通常采用每个端口独立馈电或者全阵列使用一个端口馈电：

1)阵列单元为贴片天线；

2)田字形排列是指相邻的4个天线单元组成一个矩形，其中心分别位于矩形的4个顶点，此种排列方式耦合较强，阵列单元距离较远时副瓣较大，甚至超过主瓣；

3)每个端口独立馈电指的是天线阵列的每个端口引出一个馈线，其后接一套输入输出组件，系统复杂，成本高；

4)全阵列使用一个端口馈电指的是使用一个功分器或者多层功分器将天线阵的所有单元连接起来，并在后端引出一个端口对阵列进行馈电，此方案可以产生固定的波束，无法形成波束扫描。

现有技术中的田字形阵列排布方式在天线单元距离较近时耦合很强，导致阵列波束扫描时端口匹配变差，在天线单元距离较远时阵列副瓣很大，甚至超过主瓣，严重影响系统的辐射性能。现有的阵列馈电方式主要有两种，使用每个端口独立馈电的方式虽然可以实现波束的有效控制，但是会使系统复杂度增加、系统成本增加。全阵列使用一个端口馈电的方法虽然可以大大节省阵列系统的成本，但是无法对波束进行控制、无法实现波束扫描。

发明内容

为了解决现有技术中在天线阵排布过程中天线单元间的耦合过强，以及采用每个端口独立馈电方式时增加系统复杂度和系统成本和采用全阵列使用一个端口馈电方式时无法对波束控制实现其扫描的技术问题，本发明提供了一种基于5G毫米波基站的天线阵及其排布方法。

本发明是以如下技术方案实现的：

一种基于5G毫米波基站的天线阵，其特征在于：每个所述天线阵由64个天线子阵组成，所述天线子阵以8*8阵列形式排布；每个所述天线子阵由两个天线单元构成，所述天线单元通过馈电网络进行连接。

进一步地，所述天线单元位于隔离腔体内，所述隔离腔体从上至下依次由上部金属过孔、中部金属板以及下部金属过孔围成。

进一步地，所述隔离腔体的边长为0.2-0.6个波长，所述隔离腔体间边到边的距离在0.1-0.5个工作波长。

进一步地，在所述天线阵中，相邻两列所述天线子阵在垂直方向上呈非对齐排布；其错开距离的有效值为所述隔离腔体的边长与所述隔离腔体间边到边的距离之和的一半。

进一步地，所述馈电网络位于所述天线单元的接地板的下方，其中，每个所述馈电网络由两个E形馈线组成。

一种基于5G毫米波基站的天线阵排布方法，其特征在于，包括以下步骤：

使用馈电网络将两个天线单元连接成一个天线子阵；将64个所述天线子阵以8*8阵列形式排布，形成一个完整的所述天线阵。

进一步地，将每个所述天线单元放置在隔离腔体，所述隔离腔体从上至下依次由上部金属过孔、中部金属板以及下部金属过孔围成。