[发明专利]一种半功率角外波瓣快速跌落的矩形波束赋形天线

说明书

本发明提供一种半功率角外波瓣快速跌落的矩形波束赋形天线，包括三组子阵列，三组子阵列的排布方式为：以N×N子阵列A组为中心，在A组子阵列的上、下、左、右分别增加N个阵元构成B组子阵列，再在B组子阵列的上、下、左、右分别外扩不多于N个阵元构成C组子阵列，其中N≥1；同一组子阵列中阵元的激励幅度相同，且A组子阵列中阵元的激励幅度最大；A组和B组子阵列中阵元的相位相同，C组子阵列中阵元的相位与其它组阵元相差180°。该赋形天线采用了较少的阵元数量，实现了矩形波束半功率角外波瓣快速跌落。

技术领域

本发明涉及一种半功率角外波瓣快速跌落的矩形波束赋形天线，属于天线和无线通信技术领域。

技术背景

大型场馆在举办某些重要活动时通信数量急剧增加，而能使用的频率资源又有限，因此需通过频率复用技术来提高通信容量。然而，天线的辐射方向图的形状对蜂窝通信质量有着较大的影响。为满足场馆的通信覆盖要求，需要天线的波瓣在横截面方向上趋向于矩形，同时要求天线半功率角外波瓣快速的跌落。由于常规的矩形阵列通过幅相加权的方法来实现矩形波束赋形，但天线在矩形赋形效果、波瓣跌落、阵元数量等存在不足，因此需要研究并优化新的矩形波束赋形天线，以减少阵元数量的同时提高矩形波束半功率角外波瓣跌落能力，对提高通信系统频率复用以及降低成本等方面具有十分重要的意义。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种半功率角外波瓣快速跌落的矩形波束赋形天线，该赋形天线采用了较少的阵元数量，实现了矩形波束半功率角外波瓣快速跌落，同时有效的消除邻近频率复用蜂窝区的覆盖重叠，使蜂窝区的边界尽量清晰，提高了频率复用效率和系统的通信容量。

本发明的技术方案是：

一种半功率角外波瓣快速跌落的矩形波束赋形天线，包括三组子阵列，三组子阵列的排布方式为：以N×N子阵列A组为中心，在A组子阵列的上、下、左、右分别增加N个阵元构成B组子阵列，再在B组子阵列的上、下、左、右分别外扩不多于N个阵元构成C组子阵列，其中N≥1；

同一组子阵列中阵元的激励幅度相同，且A组子阵列中阵元的激励幅度最大；A组和B组子阵列中阵元的相位相同，C组子阵列中阵元的相位与其它组阵元相差180°。

进一步地，本发明所述A组子阵列中相邻阵元间距为0.5λ～0.8λ，B组与A组子阵列中对应相邻阵元间距为0.5λ～0.85λ，C组与B组子阵列中相对应阵元的水平间距或竖直间距为0.5λ～0.85λ，其中λ为天线的中心工作频率。

本发明与现有技术相比的优点在于：

第一，本发明通过灵活配置阵列布局、激励幅度和相位，实现了不同的半功率波束宽度以及半功率角外波瓣的快速跌落，具有较好的矩形波束赋形效果，能有效降低热点通信区域的邻区干扰，实现相邻小区的频率复用，提高网络容量。

第二，本发明采用了较少的阵元数量，在移动通信等领域应用中可以显著降低生产成本和维护费用；相对于目前的矩形波束赋形天线，本发明能有效降低热点通信区域的邻区干扰，实现相邻小区的频率复用，提高网络容量。

附图说明

图1为矩形波束赋形天线阵列的稀疏分布图(N＝2)；

图2为波束宽度为48°～56°的矩形波束赋形天线阵列的激励幅度和相位(N＝2)；

图3为矩形波束赋形天线阵列的三维方向图及梯度图；

图4为矩形波束赋形天线2.3GHz和2.7GHz的二维方向图及2.5GHz的各个切面方向图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实例对本发明的具体实施做详细的描述，以便进一步理解本方案的原理、特点和优点。