CN114094351B - 一种4tr天线 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种4TR天线，其特点在于包括基准面和振子阵列；所述振子阵列设置在基准面的上方，在基准面上设有一相位中心，垂直于基准面且穿过基准面的相位中心的轴线为L1；所述振子阵列包括4个环绕轴线L1阵列布设的对称振子，各对称振子的振子臂的轴线与基准面所形成的夹角α均在30°～60°的范围内。本发明具有结构简单、设计合理、体积小、重量轻及占地小等特点。

Description

一种4TR天线
技术领域
本发明涉及移动通信技术领域，特别是一种4TR天线。
背景技术
随着移动通信的发展，MIMO技术对天线的通道数要求越来越多，在使用过程中至少要求4TR才能满足使用需要。现有的天线如果想要实现4TR(四通道)，常用的方法是采用两个(或着两组)双极化振子来实现，即每个振子提供2TR，两个振子就是4TR，这种简单地将2个双极化振子组合来构成的4TR天线尺寸大，占地大。另外，如果将现有的四个对称振子进行组合时，虽然也可形成4TR天线，但是这种直接排列拼凑而成的4TR天线尺寸也比较大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种4TR天线，该4TR天线具有结构简单、设计合理、体积小、重量轻及占地小等优点。
本发明的技术方案是这样实现的：一种4TR天线，其特点在于包括基准面和振子阵列；所述振子阵列设置在基准面的上方，在基准面上设有一相位中心，垂直于基准面且穿过基准面的相位中心的轴线为L1；所述振子阵列包括4个环绕轴线L1阵列布设的对称振子，各对称振子的振子臂的轴线与基准面所形成的夹角α均在30°～60°的范围内。
上述技术方案，通过将振子阵列的各对称振子的振子臂的轴线设置成与基准面呈一定的夹角的设计，使得对称振子的2个振子臂相互远离的那一端之间的横向间距变小，该横向是指与基准面平行的方向，这样使得4个对称振子环绕轴线L1作阵列布设时可以靠得更近，这样不仅可以将4个可独立工作的对称振子整合到一个相位中心中，形成四通道天线的同时还可使波束指向统一，大大减小了本技术方案的体积，减小使用时的占地面积及使本技术方案的重量更轻。
进一步地，本发明还包括电磁波透镜，所述电磁波透镜设置在振子阵列远离基准面的那一侧，轴线L1穿过电磁波透镜的中心，各对称振子的信号收发方向均朝向电磁波透镜设置。
进一步地，所述电磁波透镜是球体状结构的，电磁波透镜的中心是其球心；各对称振子的工作波长均为λ；各对称振子的辐射点与电磁波透镜的球心之间的水平距离均为d，d在0.5*λ～0.8*λ的范围内。
进一步地，各对称振子的工作频率均在1710MHz～2170MHz的范围内。
进一步地，各对称振子的辐射点与电磁波透镜的球心之间的垂直间距均为h1，d：h1在1：10～7：10的范围内。
进一步地，各对称振子的辐射点至电磁波透镜的表面的垂直间距为h2，电磁波透镜的半径为r，r＞2λ，h2在8mm～30mm的范围内，h1是h2与r之和。
进一步地，本发明还包括一金属盒体，该金属盒体是一侧开口的结构，所述振子阵列设置在金属盒体内，电磁波透镜设置在金属盒体的开口上；所述基准面是金属盒体内与开口正对的那一内壁面，金属盒体内与开口正对的那一内壁面还是反射面。
进一步地，振子阵列的各对称振子均分别通过馈电巴伦安装在金属盒体的反射面上。
进一步地，各对称振子均是半波对称振子；所述金属盒体的长度L在0.7λ～0.8λ的范围内，金属盒体的宽度W在0.7λ～0.8λ的范围内，金属盒体的高度H在0.2λ～0.6λ的范围内。
本发明的有益效果：具有结构简单、设计合理、体积小、重量轻及占地小等优点。
附图说明
图1为实施例的结构示意图。
图2为实施例拆除金属盒体后的结构示意图。
图3为实施例拆除电磁波透镜后的结构示意图。
图4为实施例在仿真时第一振子的水平面辐射方向图。
图5为实施例在仿真时第一振子的垂直面辐射方向图。
图6为实施例在仿真时第二振子的水平面辐射方向图。
图7为实施例在仿真时第二振子的垂直面辐射方向图。
图8为实施例在仿真时第三振子的水平面辐射方向图。
图9为实施例在仿真时第三振子的垂直面辐射方向图。
图10为实施例在仿真时第四振子的水平面辐射方向图。
图11为实施例在仿真时第四振子的垂直面辐射方向图。
附图标记说明：1-基准面；2-振子阵列；31-第一振子；32-第二振子；33-第三振子；34-第四振子；4-电磁波透镜；5-金属盒体。
具体实施方式
如图1、图2所示，本实施例的一种4TR天线，包括基准面1和振子阵列2；所述振子阵列2设置在基准面1的上方，在基准面1上设有一相位中心，垂直于基准面1且穿过基准面1的相位中心的轴线为L1；所述振子阵列2包括4个环绕轴线L1阵列布设的对称振子，这4个对称振子是第一振子31、第二振子32、第三振子33和第四振子34，这里应说明的是，对称振子是指单个振子的类型，并非指对称分布的两个振子，各对称振子的振子臂的轴线与基准面1所形成的夹角α均在30°～60°的范围内，所述夹角α优选为45°，这样使得呈相对设置的2个对称振子是相互垂直的，例如第一振子31与第三振子33垂直。另外，在这里需要说明的是：本4TR天线的振子阵列2中各个对称振子的2个振子臂均是同轴设置的，振子阵列2中的4个对称振子与基准面1所形成的夹角α是朝向单一方向的，本实施例中的单一方向是在正对基准面1的状态下环绕轴线L1旋转的逆时针方向，这样可以避免相邻的2个对称振子之间形成阻碍。本4TR天线通过将振子阵列2的各对称振子的振子臂的轴线设置成与基准面1呈一定的夹角的设计，使得对称振子的2个振子臂相互远离的那一端之间的横向间距变小，该横向是指与基准面平行的方向，这样使得4个对称振子环绕轴线L1作阵列布设时可以靠得更近，这样不仅可以将4个可独立工作的对称振子整合到一个相位中心中，形成四通道天线的同时还可使波束指向统一，大大减小了本4TR天线的体积，减小使用时的占地面积及使本4TR天线的重量更轻。
为了使本4TR天线使用时的发射和接收效果更好，如图1、图2所示，本4TR天线还包括电磁波透镜4，所述电磁波透镜4设置在振子阵列2远离基准面1的那一侧，轴线L1穿过电磁波透镜4的中心，各对称振子的信号收发方向均朝向电磁波透镜4设置。
为了使本4TR天线中的各个对称振子的隔离度更好，如图2所示，所述电磁波透镜4是球体状结构的，电磁波透镜4的中心是其球心；各对称振子的工作波长均为λ；各对称振子的辐射点与电磁波透镜4的球心之间的水平距离均为d，d在0.5*λ～0.8*λ的范围内。各对称振子的工作频率均在1710MHz～2170MHz的范围内，通过对称振子的工作频率便可计算出对称振子的工作波长λ。
如图2所示，各对称振子的辐射点与电磁波透镜4的球心之间的垂直间距均为h1，d：h1在1：10～7：10的范围内。在使用时当d：h1的值越小，这时4个对称振子所产生的辐射区域重合度越高，越容易实现4TR天线。
为了使本4TR天线的结构更加合理，如图2所示，各对称振子的辐射点至电磁波透镜4的表面的垂直间距为h2，电磁波透镜4的半径为r，r＞2λ，h2在8mm～30mm的范围内，h1是h2与r之和。
为了确保本4TR天线的各对称振子的辐射方向图更加高度一致，使本4TR天线的使用效果更好，如图1、图2、图3所示，本4TR天线还包括一金属盒体5，该金属盒体5是一侧开口的结构，所述振子阵列2设置在金属盒体5内，电磁波透镜4设置在金属盒体5的开口上；所述基准面1是金属盒体5内与开口正对的那一内壁面，金属盒体5内与开口正对的那一内壁面还是反射面。
为了使对称振子的安装结构更加合理，振子阵列2的各对称振子均分别通过馈电巴伦安装在金属盒体5的反射面上(馈电巴伦在附图中没有示出)。
为了在使用时本4TR天线的各个对称振子的波束可以得到收敛和可以对各个对称振子的指向进行调整，如图3所示，各对称振子均是半波对称振子；所述金属盒体5的长度L在0.7λ～0.8λ的范围内，金属盒体5的宽度W在0.7λ～0.8λ的范围内，金属盒体5的高度H在0.2λ～0.6λ的范围内。本4TR天线中的金属盒体5的长度L和宽度W是一样的。
本4TR天线在仿真测试时，第一振子31的水平面辐射方向图如图4所示，第一振子31的垂直面辐射方向图如图5所示；第二振子32的水平面辐射方向图如图6所示，第二振子32的垂直面辐射方向图如图7所示；第三振子33的水平面辐射方向图如图8所示，第三振子33的垂直面辐射方向图如图9所示；第四振子34的水平面辐射方向图如图10所示，第四振子34的垂直面辐射方向图如图11所示。从图4至图11得知：本4TR天线在仿真测试时各个端口的波束指向可高度统一。

Claims (5)

1.一种4TR天线，其特征在于：包括基准面和振子阵列；所述振子阵列设置在基准面的上方，在基准面上设有一相位中心，垂直于基准面且穿过基准面的相位中心的轴线为L1；所述振子阵列包括4个环绕轴线L1阵列布设的对称振子，各对称振子的振子臂的轴线与基准面所形成的夹角α均在30°～60°的范围内，振子阵列中的4个对称振子与基准面所形成的夹角α是朝向单一方向的；
还包括电磁波透镜，所述电磁波透镜设置在振子阵列远离基准面的那一侧，轴线L1穿过电磁波透镜的中心，各对称振子的信号收发方向均朝向电磁波透镜设置；
还包括一金属盒体，该金属盒体是一侧开口的结构，所述振子阵列设置在金属盒体内，电磁波透镜设置在金属盒体的开口上；所述基准面是金属盒体内与开口正对的那一内壁面，金属盒体内与开口正对的那一内壁面还是反射面；
振子阵列的各对称振子均分别通过馈电巴伦安装在金属盒体的反射面上；
各对称振子均是半波对称振子；各对称振子的工作波长均为λ；所述金属盒体的长度L在0.7λ～0.8λ的范围内，金属盒体的宽度W在0.7λ～0.8λ的范围内，金属盒体的高度H在0.2λ～0.6λ的范围内。
2.根据权利要求1所述的一种4TR天线，其特征在于：所述电磁波透镜是球体状结构的，电磁波透镜的中心是其球心；各对称振子的辐射点与电磁波透镜的球心之间的水平距离均为d，d在0.5*λ～0.8*λ的范围内。
3.根据权利要求2所述的一种4TR天线，其特征在于：各对称振子的工作频率均在1710MHz～2170MHz的范围内。
4.根据权利要求3所述的一种4TR天线，其特征在于：各对称振子的辐射点与电磁波透镜的球心之间的垂直间距均为h1，d：h1在1：10～7：10的范围内。
5.根据权利要求4所述的一种4TR天线，其特征在于：各对称振子的辐射点至电磁波透镜的表面的垂直间距为h2，电磁波透镜的半径为r，r＞2λ，h2在8mm～30mm的范围内，h1是h2与r之和。
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