CN109560391B - Mimo天线阵列及其天线反射板 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种MIMO天线阵列及其反射底板。位于隔离区域的高频辐射单阵列或隔离板可对位于第一安装区域及第二安装区域的两个混合辐射单元阵列起隔离作用，提升隔离度。进一步的，通过调整调节板与高频辐射单元阵列(或者隔离板)之间距离，利用调节板和高频辐射单元阵列(或者隔离板)组合边界抵消反射底板造成的反射边界不对称性，可提升混合辐射单元阵列的边界对称性，从而改善上述MIMO天线阵列的方向图。此外，调节板置于高低频嵌套辐射单元中低频辐射臂的下方，可提高高低频嵌套辐射单元中升低频辐射单元的边界对称性，从而提升低频驻波和隔离度。因此，上述MIMO天线阵列的方向图指标及电路指标得到有效地改善。

Description

MIMO天线阵列及其天线反射板

技术领域

本发明涉及无线通讯技术领域，特别涉及一种MIMO天线阵列及其天线反射板。

背景技术

随着天线技术发展，多频、小型化天线成为基站天线的发展趋势。高低频嵌套方案是实现多频、小型化天线的最主流办法。MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)技术是一种多天线技术，即在无线通信***的接收端和发射端分别配备有多个天线，使信号通过发射端与接收端的多个天线传送和接收，从而改善通信质量。在当前2G、3G和4G网络共存移动通信的大环境下，为了节约站址和提高频谱利用率，MIMO天线得到越来越广泛的应用。

但是，高低频嵌套的MIMO天线由于边界条件对称性差、边界条件复杂，会导致以下几个问题：1、方向图偏斜、波速宽度收敛性差、交叉极化比差等；2、电路指标实现难度大，尤其是驻波和隔离度。因此，现有高低频嵌套的MIMO天线方向图指标及电路指标较差。

发明内容

基于此，有必要针对现有MIMO天线方向图指标及电路指标较差的问题，提供一种能有效改善方向图指标及电路指标的MIMO天线阵列及其天线反射板。

一种天线反射板，包括：

反射底板，包括板体及分别位于所述板体相对两侧边缘的两个侧板；及

两个调节板，间隔设置于所述板体表面，且所述两个调节板分别位于所述板体中轴线的两侧并沿所述板体中轴线的延伸方向延伸，所述两个调节板沿所述板体表面在垂直于所述板体中轴线的方向可移动；

其中，位于所述板体中轴线同侧的所述侧板与所述调节板之间分别形成第一安装区域及第二安装区域，所述两个调节板之间形成隔离区域。

在其中一个实施例中，所述第一安装区域及所述第二安装区域的表面均形成有多个一侧开口的第一反射腔。

在其中一个实施例中，所述板体的表面设置有环状的反射围板，所述反射围板与所述板体的表面配合，以形成所述第一反射腔。

在其中一个实施例中，所述反射围板的侧壁开设有相对设置的条形孔。

在其中一个实施例中，所述调节板与所述板体之间绝缘设置。

在其中一个实施例中，还包括隔离板，所述隔离板位于所述隔离区域并沿所述板体的中轴线延伸。

在其中一个实施例中，所述隔离板相对于所述板体表面的高度大于所述调节板相对于所述板体表面的高度。

在其中一个实施例中，所述隔离板与所述板体之间绝缘设置。

在其中一个实施例中，所述隔离区域形成有多个间隔设置的第二反射腔。

在其中一个实施例中，所述调节板包括贴设于所述板体表面的弯折部及垂直于所述板体表面的垂直部。

一种MIMO天线阵列，其特征在于，包括：

如上述优选实施例中任一项所述天线反射板；

混合辐射单元阵列，包括交替间隔设置的高低频嵌套辐射单元及非嵌套高频辐射单元，所述混合辐射单元阵列安装于所述第一安装区域及所述第二安装区域；及

多个高频辐射单元间隔排列形成的高频辐射单元阵列，所述高频辐射单元阵列安装于所述隔离区域；

其中，所述调节板位于所述高低频嵌套辐射单元的低频辐射臂朝向所述板体的一侧。

上述MIMO天线阵列，位于隔离区域的高频辐射单元阵列可对位于第一安装区域及第二安装区域的两个混合辐射单元阵列起隔离作用，提升隔离度。通过调整调节板与高频辐射单元阵列之间距离，可提升混合辐射单元阵列的边界对称性，从而改善上述MIMO天线阵列的方向图。此外，调节板置于高低频嵌套辐射单元中低频辐射臂的下方，可提高高低频嵌套辐射单元中升低频辐射单元的边界对称性，从而提升低频驻波和隔离度。因此，上述MIMO天线阵列的方向图指标及电路指标得到有效地改善。

一种MIMO天线阵列，包括：

如上述优选实施例中任一项所述天线反射板；及

混合辐射单元阵列，包括交替间隔设置的高低频嵌套辐射单元及非嵌套高频辐射单元，所述混合辐射单元阵列安装于所述第一安装区域及所述第二安装区域；

其中，所述调节板位于所述高低频嵌套辐射单元的低频辐射臂朝向所述板体的一侧。

上述MIMO天线阵列，隔离板可对位于第一安装区域及第二安装区域的两个混合辐射单元阵列起隔离作用，提升隔离度。通过调整调节板与隔离板之间距离，利用调节板和隔离板组合边界抵消反射底板造成的反射边界不对称性，可提升混合辐射单元阵列的边界对称性，从而改善上述MIMO天线阵列的方向图。此外，调节板置于高低频嵌套辐射单元中低频辐射臂的下方，可提高高低频嵌套辐射单元中升低频辐射单元的边界对称性，从而提升低频驻波和隔离度。因此，上述MIMO天线阵列的方向图指标及电路指标得到有效地改善。

一种MIMO天线阵列，包括：

如上述优选实施例中任一项所述天线反射板；

混合辐射单元阵列，包括交替间隔设置的高低频嵌套辐射单元及非嵌套高频辐射单元；及

多个高频辐射单元间隔排列形成的高频辐射单元阵列，所述高频辐射单元阵列安装于所述隔离区域，且所述多个高频辐射单元分别位于所述多个第二反射腔内；

其中，所述调节板位于所述高低频嵌套辐射单元的低频辐射臂朝向所述板体的一侧。

上述MIMO天线阵列，位于隔离区域的高频辐射单元阵列可对位于第一安装区域及第二安装区域的两个混合辐射单元阵列起隔离作用，提升隔离度。通过调整调节板与高频辐射单元阵列之间距离，可提升混合辐射单元阵列的边界对称性，从而改善上述MIMO天线阵列的方向图。此外，调节板置于高低频嵌套辐射单元中低频辐射臂的下方，可提高高低频嵌套辐射单元中升低频辐射单元的边界对称性，从而提升低频驻波和隔离度。因此，上述MIMO天线阵列的方向图指标及电路指标得到有效地改善。

附图说明

图1为本发明实施例一中MIMO天线阵列的结构示意图；

图2为本发明实施例二中MIMO天线阵列的结构示意图；

图3为现有技术中天线阵列的辐射方向图；

图4为图2所示MIMO天线阵列的辐射方向图；

图5为本发明实施例三中MIMO天线阵列的结构示意图；

图6为现有技术中天线阵列的隔离度仿真图；

图7为图5所示MIMO天线阵列的隔离度仿真图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1，本发明实施例一中的MIMO天线阵列10包括天线反射板100、混合辐射单元阵列200及高频辐射单元阵列300。其中，天线反射板100包括反射底板110及调节板120。

反射底板110起反射电磁波及支撑的作用，一般由金属制成。反射底板110包括板体111及侧板113。两个侧板113分别位于板体111相对两侧的边缘。板体111一般呈长条形的板状结构，侧板113相对于板体111的边缘弯折。为了具有更好的对称性，在本实施例中，反射底板110为轴对称结构，且两个侧板113相对于板体111的中轴线呈轴对称分布。

调节板120为两个，且间隔设置于板体111表面。调节板120与侧板113的延伸方向相同或大致相同。两个调节板120分别位于板体111中轴线的两侧并沿板体111中轴线的延伸方向延伸。需要指出的是，调节板120不一定为平板状结构，可以存在弯曲或折叠。例如，调节板120的横截面可以呈斜边形、弧形、L形、Z形以及斜边加竖边等形状。因此，调节板120大致沿中轴线的延伸方向延伸即可。

具体的，调节板120可通过螺合、卡接等方式安装于板体111的表面。在本实施例中，调节板120与板体111之间绝缘设置。因此，反射底板110与调节板120之间互不干扰，从而可提升MIMO天线阵列10的互调指标。

进一步的，两个调节板120在板体111上的位置可调。具体的，调节板120与板体111之间可通过滑槽连接。调节板120沿板体111表面在垂直于板体111中轴线的方向可移动。因此，通过移动调节板120，可改变两个调节板120之间，以及调节板120与侧板113之间的距离。

其中，板体111中轴线的两侧均设置有一个侧板113及一个调节板120。而且，位于板体111中轴线同侧的侧板113与调节板120之间分别形成第一安装区域101及第二安装区域102，两个调节板120之间形成隔离区域103。

第一安装区域101、第二安装区域102及隔离区域103均位于板体111的表面。而且，第一安装区域101、第二安装区域102及隔离区域103均为大致沿板体111的中轴线延伸的条形区域。

混合辐射单元阵列200包括高低频嵌套辐射单元210及非嵌套高频辐射单元220。而且，高低频嵌套辐射单元210与非嵌套高频辐射单元220交替间隔设置。即，相邻的两个高低频嵌套辐射单元210之间设置一个非嵌套高频辐射单元220。因此，混合辐射单元阵列200呈长条形的队列结构。而且，混合辐射单元阵列200为两组，分别安装于第一安装区域101及第二安装区域102。

高频辐射单元阵列300由多个高频辐射单元310间隔排列形成。高频辐射单元阵列300也呈长条形的队列结构。而且，高频辐射单元阵列300安装于隔离区域103。因此，高频辐射单元阵列300位于两组混合辐射单元阵列200之间，故高频辐射单元阵列300可对两个混合辐射单元阵列200起隔离作用，提升隔离度。

而且，通过调整调节板120与高频辐射单元阵列300之间距离，可提升混合辐射单元阵列200的边界对称性，从而改善MIMO天线阵列10的方向图。

此外，高低频嵌套辐射单元210由低频辐射单元(图未标)及嵌套于低频辐射单元内的高频辐射单元(图未标)构成。而且，调节板120位于高低频嵌套辐射单元210的低频辐射臂(即，低频辐射单元的辐射臂)朝向板体111的一侧。也就是说，调节板120在板体111上的高度低于该低频辐射臂的高度，故调节板120该低频辐射臂的下方。

因此，可提升高低频嵌套辐射单元210中低频辐射单元的边界对称性，从而提升低频驻波和隔离度，使得MIMO天线阵列10的电路指标得到改善。

在本实施例中，第一安装区域101及第二安装区域102的表面均形成有多个一侧开口的第一反射腔115。而且，非嵌套高频辐射单元220位于第一反射腔115内。

具体的，第一反射腔115的截面可呈圆形、矩形、菱形及其他对称的形状。环形的第一反射腔115利于非嵌套高频辐射单元220保持相对独立特性，减小混合辐射单元阵列200中低频辐射单元影响。而且，调整调节板120第一反射腔115之间的距离，可改非嵌套善高频辐射单元220边界的对称性，既可改善高频方向指标，又能得到良好驻波和隔离度指标。

具体在本实施例中，板体111的表面设置有环状的反射围板117，反射围板117与板体111的表面配合，以形成第一反射腔115。

反射围板117可通过焊接等方式固定于板体111的表面，其材质可与板体111的材质相同，从而可起到反射电磁波的作用。需要指出的是，在其让实施例中，还可通过使板体111凹陷以得到第一反射腔115。

进一步的，在本实施例中，反射围板117的侧壁开设有相对设置的条形孔(图未示)。

具体的，条形孔一般为两个，且在反射围板117上对称设置。例如，反射围板117为圆环形时，两个条形孔分别位于反射围板117一条直径的两端。条形孔的长度一般等于四分之一预设频点的波长，从而可起到收敛波束的作用，从而进一步改善高频方向图及提升隔离度等指标。

上述MIMO天线阵列10，位于隔离区域103的高频辐射单元阵列300可对位于第一安装区域101及第二安装区域102的两个混合辐射单元阵列200起隔离作用，提升隔离度。通过调整调节板120与高频辐射单元阵列300之间距离，可提升混合辐射单元阵列200的边界对称性，从而改善MIMO天线阵列10的方向图。此外，调节板120置于高低频嵌套辐射单元210中低频辐射臂的下方，可提生高低频嵌套辐射单元210中低频辐射单元的边界对称性，从而提升低频驻波和隔离度。因此，MIMO天线阵列10的方向图指标及电路指标得到有效地改善。

请参阅图2，本发明实施例二中的MIMO天线阵列10包括反射底板100及混合辐射单元阵列200。与实施例一中的MIMO天线阵列10相比，其区别在于：

天线反射板100还包括隔离板130，隔离板130位于隔离区域103并沿板体111的中轴线延伸。也就是说，本实施例中的隔离板130取代了实施例一中的高频辐射单元阵列300。

具体的，隔离板130可通过焊接、卡接等方式固定于板体111上，其材质可以与板体111的材质相同。隔离板130可以呈平板状、可以为单层结构也可以为多层结构、可以为连续结构也可以为栅格状结构。例如，隔离板130的横截面可以竖边形、三角形等。隔离板130位于板体111的中轴线上，可起到改善反射边界对称性的作用。

具体在本实施例中，隔离板130与板体111之间绝缘设置。因此，反射底板110与隔离板130之间互不干扰，从而可提升MIMO天线阵列10的互调指标。

而且，本实施例中的混合辐射单元阵列200在结构、组成及安装方式上与实施例一中的混合辐射单元阵列200相同，故在此不再赘述。

因此，隔离板130位于两组混合辐射单元阵列200之间，故可对两个混合辐射单元阵列200起隔离作用，提升隔离度。而且，利用调节板120和隔离板130组合边界抵消反射底板110造成的反射边界不对称性，可提升混合辐射单元阵列200的边界对称性，提升混合辐射单元阵列200的边界对称性，从而改善MIMO天线阵列10的方向图。

如图3所示，现有技术中的天线阵列由于缺乏调节板120及隔离板130，导致高频辐射单元的边界不对验严重，故方向图畸形严重、水平面半功率波束宽度收敛性差。具体为49.4-78.1°。

如图4所示，本实施例中的MIMO天线阵列10的高频部分的辐射方向图相对更圆滑、畸形小，同时水平面半功率波束宽度51-74.4°，收敛性变好。可见，调节板120及隔离板130能够抵消高频边界不对性带来的不良影响。

此外，调节板120在板体111上的高度低于该低频辐射臂的高度，故调节板120该低频辐射臂的下方。因此，可提升高低频嵌套辐射单元210中低频辐射单元的边界对称性，从而提升低频驻波和隔离度，使得MIMO天线阵列10的电路指标得到改善。

具体在本实施例中，隔离板130相对于板体111表面的高度大于调节板120相对于板体111表面的高度。

具体的，隔离板130及调节板120的高度指的是其上边沿距离板体111表面的距离。由于调节板120的高度较低(需低于频嵌套辐射单元210中升低频辐射单元的辐射臂的高度)。因此，隔离板130的高度需大于调节板120的高度才能在两组混合辐射单元阵列200形成隔离，起到更好的隔离作用。

上述MIMO天线阵列10，隔离板130可对位于第一安装区域101及第二安装区域102的两个混合辐射单元阵列200起隔离作用，提升隔离度。通过调整调节板120与隔离板130之间距离，利用调节板120和隔离板130组合边界抵消反射底板110造成的反射边界不对称性，可提升混合辐射单元阵列200的边界对称性，从而改善MIMO天线阵列10的方向图。此外，调节板120置于高低频嵌套辐射单元210中低频辐射臂的下方，可提升高低频嵌套辐射单元中210低频辐射单元的边界对称性，从而提升低频驻波和隔离度。因此，MIMO天线阵列10的方向图指标及电路指标得到有效地改善。

请参阅图5，本发明实施例三中的MIMO天线阵列10包括天线反射板100、混合辐射单元阵列200及高频辐射单元阵列300。与实施例一中的MIMO天线阵列10相比，其区别在于：

隔离区域103形成有多个间隔设置的第二反射腔119。其中，第二反射腔119的结构及形成方式与第一反射腔115相同。

而且，本实施例中的混合辐射单元阵列200在结构、组成及安装方式上与实施例一中的混合辐射单元阵列200相同，故在此不再赘述。其中，多个高频辐射单元310分别位于多个第二反射腔119内。

高频辐射单元阵列300位于两组混合辐射单元阵列200之间，故高频辐射单元阵列300可对两个混合辐射单元阵列200起隔离作用，提升隔离度。而且，通过调整调节板120与高频辐射单元阵列300之间距离，可提升混合辐射单元阵列200的边界对称性，从而改善MIMO天线阵列10的方向图。

此外，调节板120在板体111上的高度低于高低频嵌套辐射单元210中的低频辐射臂的高度，故调节板120该低频辐射臂的下方。因此，可提升高低频嵌套辐射单元210中低频辐射单元的边界对称性，从而提升低频驻波和隔离度，使得MIMO天线阵列10的电路指标得到改善。

进一步的，第二反射腔119利于高频辐射单元310保持相对独立特性，减小混合辐射单元阵列200中低频辐射单元影响。而且，调整调节板120第二反射腔119之间的距离，可进一步改善混合辐射单元阵列200边界的对称性，进而改善高频方向指标及驻波和隔离度指标。

在本实施例中，调节板120包括贴设于板体111表面的弯折部(图未标)及垂直于板体111表面的垂直部(图未标)。

具体的，调节板120的截面呈L形。此时，调节板120在改善反射边界对称性的同时，还能起到提高隔离度的作用。如图6及图7所示，L形的调节板120形成的边界和第二反射腔119的组合对高频部分的隔离度具有明显提升作用，提升了约2.5°。

上述MIMO天线阵列10，位于隔离区域103的高频辐射单元阵列300可对位于第一安装区域101及第二安装区域102的两个混合辐射单元阵列200起隔离作用，提升隔离度。通过调整调节板120与高频辐射单元阵列300之间距离，可提升混合辐射单元阵列200的边界对称性，从而改善MIMO天线阵列10的方向图。此外，调节板20置于高低频嵌套辐射单元210中低频辐射臂的下方，可提升高低频嵌套辐射单元210中低频辐射单元的边界对称性，从而提升低频驻波和隔离度。因此，MIMO天线阵列10的方向图指标及电路指标得到有效地改善。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种天线反射板，其特征在于，包括：

反射底板，包括板体及分别位于所述板体相对两侧边缘的两个侧板，所述板体的表面设置有环状的反射围板，所述反射围板与所述板体的表面配合，以形成一侧开口的第一反射腔，所述反射围板的侧壁开设有相对设置的条形孔，所述条形孔的数量为两个，且在所述反射围板上对称设置，所述条形孔的长度等于四分之一预设频点的波长；及

两个调节板，间隔设置于所述板体表面，且所述两个调节板分别位于所述板体中轴线的两侧并沿所述板体中轴线的延伸方向延伸，所述两个调节板沿所述板体表面在垂直于所述板体中轴线的方向可移动；

其中，位于所述板体中轴线同侧的所述侧板与所述调节板之间分别形成第一安装区域及第二安装区域，所述第一安装区域及所述第二安装区域的表面均形成有多个所述第一反射腔；所述两个调节板之间形成隔离区域。

2.根据权利要求1所述的天线反射板，其特征在于，所述调节板与所述板体之间绝缘设置。

3.根据权利要求1或2所述的天线反射板，其特征在于，还包括隔离板，所述隔离板位于所述隔离区域并沿所述板体的中轴线延伸。

4.根据权利要求3所述的天线反射板，其特征在于，所述隔离板相对于所述板体表面的高度大于所述调节板相对于所述板体表面的高度。

5.根据权利要求3所述的天线反射板，其特征在于，所述隔离板与所述板体之间绝缘设置。

6.根据权利要求1至2任一项所述的天线反射板，其特征在于，所述隔离区域形成有多个间隔设置的第二反射腔。

7.根据权利要求6所述的天线反射板，其特征在于，所述调节板包括贴设于所述板体表面的弯折部及垂直于所述板体表面的垂直部。

8.一种MIMO天线阵列，其特征在于，包括：

如上述权利要求1或2所述天线反射板；

混合辐射单元阵列，包括交替间隔设置的高低频嵌套辐射单元及非嵌套高频辐射单元，所述混合辐射单元阵列安装于所述第一安装区域及所述第二安装区域；及

多个高频辐射单元间隔排列形成的高频辐射单元阵列，所述高频辐射单元阵列安装于所述隔离区域；

其中，所述调节板位于所述高低频嵌套辐射单元的低频辐射臂朝向所述板体的一侧。

9.一种MIMO天线阵列，其特征在于，包括：

如上述权利要求3至5任一项所述天线反射板；及

混合辐射单元阵列，包括交替间隔设置的高低频嵌套辐射单元及非嵌套高频辐射单元，所述混合辐射单元阵列安装于所述第一安装区域及所述第二安装区域；

其中，所述调节板位于所述高低频嵌套辐射单元的低频辐射臂朝向所述板体的一侧。

10.一种MIMO天线阵列，其特征在于，包括：

如上述权利要求6或7所述天线反射板；

混合辐射单元阵列，包括交替间隔设置的高低频嵌套辐射单元及非嵌套高频辐射单元；及

多个高频辐射单元间隔排列形成的高频辐射单元阵列，所述高频辐射单元阵列安装于所述隔离区域，且所述多个高频辐射单元分别位于所述多个第二反射腔内；

其中，所述调节板位于所述高低频嵌套辐射单元的低频辐射臂朝向所述板体的一侧。