專利名稱：振子單元、天線單元及天線陣列的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種振子單元、天線單元以及一 種天線陣列。
背景技術(shù)：
隨著通信技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)大容量高速率的通信服務(wù)需求越來(lái)越強(qiáng)烈，
因此傳統(tǒng)采用單天線發(fā)單天線收(SISO， Single Input & Single Output)的通信 系統(tǒng)已經(jīng)不能再滿足人們的需求，取而代之的是多發(fā)多收(MIMO, Multi Input & Multi Output)的多天線系統(tǒng)。
多天線系統(tǒng)顧名思義是在系統(tǒng)中采用了多個(gè)天線單元，可以是采用多天線 單元發(fā)送或多天線接收，也可以同時(shí)采用多天線單元收發(fā)。通過(guò)在系統(tǒng)中采用 多個(gè)天線單元的好處是可以獲得一定的分集增益，從而提升傳輸可靠性；或 者形成多流傳輸，提高傳輸速率。
現(xiàn)有方案中，多天線系統(tǒng)的多個(gè)天線單元分布主要有兩種方式 一種是采 用空間意義上的多天線單元；另一種則是釆用極化方向上的多天線單元，這里 的極化是指構(gòu)成天線單元的天線振子的電場(chǎng)矢量在空間運(yùn)動(dòng)的軌跡或變化的 狀態(tài)。
空間意義上的多天線單元是通過(guò)空間上的隔離使天線單元得到一定的獨(dú) 立性或相關(guān)性，比如多個(gè)天線單元之間相隔一定的空間(如TD-SCDMA系統(tǒng) 中的智能天線陣列)或者相隔某些大間距(如各個(gè)天線間距大于波長(zhǎng))，這里 的多個(gè)天線單元具有的極化方向往往相同。這一類多天線系統(tǒng)存在的缺陷是體 積和迎風(fēng)面積較大，以TD-SCDMA系統(tǒng)中的8天線陣列為例，其寬度接近 800mm,因此安裝時(shí)需要堅(jiān)固的報(bào)桿，這就導(dǎo)致安裝時(shí)的施工難度較大。并且，當(dāng)釆用較大間距分布天線單元時(shí)，比如各天線單元之間的間距為4倍波長(zhǎng)、乃 至10倍波長(zhǎng)時(shí)，天線陣列的面積會(huì)變得更大，此類大面板式的天線陣列或者 密集的大間距天線陣列會(huì)造成人們心理上的負(fù)擔(dān)。
一定的獨(dú)立性，這里的多個(gè)天線單元具有的極化方向往往不同，天線單元的極 化方向不同是指構(gòu)成電線單元的天線振子的電場(chǎng)矢量在空間運(yùn)動(dòng)的軌跡或變 化的狀態(tài)不同。如圖l所示，為一種垂直/水平(V/H)型雙極化振子組成的振 子單元示意圖，該雙極化振子單元是由兩個(gè)極化方向不同的單極化振子11和 單極化振子12安裝在一起構(gòu)成的，單極化振子11和單極化振子12分別位于x 坐標(biāo)軸和y坐標(biāo)軸構(gòu)成的平面內(nèi)，以x坐標(biāo)軸的正半軸方向?yàn)?。方向，則振子 11的極化方向?yàn)?°方向，即水平方向，而振子12的^f及化方向則為90°方向， 即垂直方向，振子11與振子12之間的夾角為90°;圖2所示的則是一種457-45° 交叉型雙極化振子單元，由兩個(gè)極化方向不同的單極化振子21和單極化振子 22安裝在一起構(gòu)成，單極化振子21和單極化振子22分別位于x坐標(biāo)軸和y 坐標(biāo)軸構(gòu)成的平面內(nèi)，同樣以x坐標(biāo)軸的正半軸方向?yàn)?°方向，則振子21的 極化方向?yàn)?5。方向，振子22的極化方向?yàn)?45。方向，振子21與振子22之間 的夾角為90。。
在現(xiàn)有技術(shù)中，采用上述雙極化振子單元構(gòu)成雙極化天線單元，再由多個(gè) 這樣的雙極化天線單元組成多天線陣列，能夠顯著減小多天線陣列的迎風(fēng)面 積，但是當(dāng)天線陣列增大，比如增大為8天線陣列時(shí)，由上述雙極化天線構(gòu)成 的天線陣列仍然有400mm或者更大的寬度，因此，依然存在著較大的施工難 度；此外，如果為了減小天線陣列面積，而采用將多個(gè)雙極化天線單元做到不 同天線板內(nèi)的方式，則需要建設(shè)多根報(bào)桿，這同樣也增加了施工的難度。
針對(duì)終端設(shè)備而言，受其便攜性的要求，在終端設(shè)備中最多只能安裝2 根天線單元，即使每根天線單元都做成上述的雙極化天線單元，也只能實(shí)現(xiàn)4 天線對(duì)信號(hào)的收發(fā)。由于MIMO系統(tǒng)的系統(tǒng)容量取決于收發(fā)兩端中天線單元個(gè)數(shù)更少的一端的天線單元的個(gè)數(shù)，因此這就限制了 MIMO系統(tǒng)的容量。
綜上可知，現(xiàn)有多天線系統(tǒng)中存在著天線陣列的迎風(fēng)面積較大，施工難度 較高，而且容易給人們?cè)斐尚睦碡?fù)擔(dān)的問(wèn)題；此外，由于終端設(shè)備無(wú)法在滿足 便攜性要求的同時(shí)實(shí)現(xiàn)采用足夠多的天線進(jìn)行通信，MIMO系統(tǒng)的容量也受 到了較大的限制。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型提供一種振子單元及其天線單元，以使MIMO系統(tǒng)中的終端設(shè) 備在能夠使用足夠多的天線進(jìn)行通信時(shí)滿足便攜性要求，從而擴(kuò)大MIMO系 統(tǒng)的容量。
本實(shí)用新型還提供一種天線陣列，以減小天線陣列的迎風(fēng)面積，降低施工 難度。
為此，本實(shí)用新型釆用以下方案
一種振子單元，包括至少三個(gè)呈不同極化方向的振子；以及所述各個(gè)振子 連接在一起。
較優(yōu)地，所述的振子單元中的各個(gè)振子基于同一連接點(diǎn)連接在一起。
較優(yōu)地，所述同 一連接點(diǎn)分別處于各個(gè)振子的中心處。
較優(yōu)地，所述各個(gè)振子的極化方向均處于同一平面內(nèi)；或各個(gè)振子的極化 方向處于至少兩個(gè)平面內(nèi)。
一種天線單元，包括至少一個(gè)振子單元，所述振子單元包括至少三個(gè)呈不 同極化方向的振子；以及所述各個(gè)振子之間連接在一起；且所述天線單元中包 括的不同振子單元間具有相同極化方向的振子，分別與所述天線單元中的同一 輸入/輸出端口存在電連接。
較優(yōu)地，所述天線單元中各個(gè)振子之間基于同一連接點(diǎn)連接在一起。
較優(yōu)地，所述同 一連接點(diǎn)分別處于各個(gè)振子的中心處。
較優(yōu)地，所述各個(gè)振子的極化方向均處于同一平面內(nèi)；或所述各個(gè)振子的才及^f匕方向處于至少兩個(gè)平面內(nèi)。
一種天線陣列，包括至少一個(gè)天線單元，所述天線單元中包括至少一個(gè)振
子單元，所述振子單元包括至少三個(gè)呈不同極化方向的振子；以及所述各個(gè) 振子之間連接在一起；且每一天線單元中包括的不同振子單元間具有相同極化 方向的振子，分別與該天線單元中的同 一輸入/輸出端口存在電連接。
較優(yōu)地，所述的天線陣列中的各個(gè)振子之間基于同一連接點(diǎn)連接在一起。
較優(yōu)地，所述同 一連接點(diǎn)分別處于各個(gè)振子的中心處。
較優(yōu)地，所述各個(gè)振子的極化方向均處于同一平面內(nèi)；或所述各個(gè)振子的 極化方向處于至少兩個(gè)平面內(nèi)。
較優(yōu)地，所述一個(gè)天線單元中包括的振子單元結(jié)構(gòu)相同，且不同天線單元 中包括的振子單元結(jié)構(gòu)不同或相同。
本實(shí)用新型實(shí)施例通過(guò)采用三個(gè)及三個(gè)以上具有不同極化方向的振子構(gòu) 成多極化振子單元，并采用這樣的多極化振子單元構(gòu)成多極化天線單元，從而 實(shí)現(xiàn)了 MIMO系統(tǒng)中的終端設(shè)備在能夠使用足夠多的天線進(jìn)行通信時(shí)滿足便 攜性要求的目的，從而擴(kuò)大了 MIMO系統(tǒng)的容量。
同時(shí)，本實(shí)用新型實(shí)施例還通過(guò)采用多個(gè)上述的多^L化天線單元構(gòu)成天線 陣列，從而有效地減小了天線陣列的迎風(fēng)面積，降低了施工的難度。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的垂直/水平型雙極化振子單元的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為現(xiàn)有技術(shù)中的+457-45。交叉型雙極化振子單元的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例提出的一種三極化振子單元的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例提出的一種四極化振子單元的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例提出的一種N極化振子單元的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6為本實(shí)用新型實(shí)施例提出的一種空間三極化振子單元的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖7為本實(shí)用新型實(shí)施例提出的一種三極化天線單元的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為本實(shí)用新型實(shí)施例提出的一種四極化天線單元的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖9為本實(shí)用新型實(shí)施例提出的一種三極化天線單元內(nèi)部各個(gè)振子單元的 電連接示意圖10為現(xiàn)有^t術(shù)中采用三個(gè)單極化天線單元構(gòu)成天線陣列的具體結(jié)構(gòu)示 意圖11為本實(shí)用新型實(shí)施例提出的一種三極化天線陣列的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖12為本實(shí)用新型實(shí)施例提出的一種混合多極化天線陣列的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合各個(gè)附圖對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例的具體實(shí)施方式
進(jìn)行詳細(xì)的闡述。 實(shí)施例1提供了一種三極化振子單元，如圖3所示，為該三極化振子單元 的結(jié)構(gòu)示意圖。該三才及化振子單元由極化方向位于x坐標(biāo)軸和y坐標(biāo)軸構(gòu)成的 同一平面內(nèi)的單極化振子31、單極化振子32以及單極化振子33構(gòu)成，三根單 極化振子中兩兩之間的最小夾角都是60。。單極化振子31、單極化振子32以 及單極化振子33的極化方向各不相同，以x坐標(biāo)軸的正半軸方向?yàn)?°方向， 則單極化振子31的極化方向?yàn)?0°方向，單極化振子32的極化方向?yàn)?0°方向， 而單極化振子33的極化方向?yàn)?30°方向。具體的，單極化振子31、單極化振 子32以及單極化振子33可以采用現(xiàn)有通常的連接方式連接在一起。
實(shí)施例2提供了一種四極化振子單元，如圖4所示，為該四極化振子單元 的結(jié)構(gòu)示意圖。該四極化振子單元由極化方向位于x坐標(biāo)軸和y坐標(biāo)軸構(gòu)成的 同一平面內(nèi)的單極化振子41、單極化振子42、單極化振子43以及單極化振子 44構(gòu)成，四根單極化振子中，相鄰兩根振子之間的最小夾角都是45。。單極化 振子41、單極化振子42、單極化振子43以及單極化振子44的極化方向各不 相同，以x坐標(biāo)軸的正半軸方向?yàn)?。方向，則單才及化纟展子41的4及化方向?yàn)?0。 方向，單極化振子42的極化方向?yàn)?5°方向，單極化振子43的極化方向?yàn)?° 方向，單極化振子44的極化方向?yàn)?45°方向。實(shí)施例3提供了一種N(N值理論上為大于2的正整數(shù))極化振子單元， 如圖5所示，為該N極化振子單元的結(jié)構(gòu)示意圖。該N極化振子由極化方向 位于x坐標(biāo)軸和y坐標(biāo)軸構(gòu)成的同一平面內(nèi)的包含單^L化振子51 、單極化振子 52、單極化振子53、單極化振子54、單極化振子55以及單極化振子56在內(nèi) 的N根單極化振子構(gòu)成。這N根單極化振子的極化方向各不相同，相鄰兩根 振子之間按照 一定的角度間隔進(jìn)行排列。
實(shí)施例4提供了一種空間三極化振子單元，如圖6所示，為該三極化振子 單元的結(jié)構(gòu)示意圖。該三極化振子單元由單極化振子61、單極化振子62以及 單極化振子63構(gòu)成，其中，單極化振子61和單極化振子63的極化方向位于 由x坐標(biāo)軸和y坐標(biāo)軸構(gòu)成的同一平面內(nèi)，而單才及4M展子62的才及化方向則垂 直于x坐標(biāo)軸和y坐標(biāo)軸構(gòu)成的平面，單極化振子61 、單極化振子62以及單 極化振子62的極化方向兩兩垂直。這三根單極化振子的極化方向各不相同， 以x坐標(biāo)軸的正半軸方向?yàn)?。方向，則單極化振子61的極化方向?yàn)槊?。方向?單極化振子63的極化方向?yàn)?。方向，由于單極化振子62不在由x坐標(biāo)軸和y 坐標(biāo)軸構(gòu)成的平面內(nèi)，顯然單極化振子62與單極化振子61和單極化振子63 的極化方向均不會(huì)相同。
具體的，在本實(shí)用新型上述所列舉的各個(gè)實(shí)施例中，各個(gè)單極化振子具體 可以通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)的連接手段連接在一起，組成本實(shí)用新型所保護(hù)的多極化振 子單元。并且，在本實(shí)用新型上述所列舉的各個(gè)實(shí)施例中，組成多極化振子單 元的各單極化振子的連接點(diǎn)可以是在各單極化振子的中心，如圖3 6所示的振
子單元，各振子就是通過(guò)在中心點(diǎn)處進(jìn)行連接，而組成如圖3 6所示的振子 單元的；此外各單極化振子連接點(diǎn)的位置還可以是在各單極化振子的其他位置 處，比如在振子的末端位置進(jìn)行連接也可以，這 些變型方式也在本實(shí)用新型的 保護(hù)范圍之內(nèi)；此外，各單極化振子進(jìn)行連接時(shí)，可以如圖3 6所示只有一個(gè) 連接點(diǎn)，也可以存在多個(gè)連接點(diǎn)，比如3個(gè)單極化振子可以通過(guò)兩個(gè)連接點(diǎn)連 接在一起組成三極化振子單元，也可以通過(guò)3個(gè)連接點(diǎn)而組成三角形的三極化振子單元。采用上述各種連接方式對(duì)單極化振子進(jìn)行連接而構(gòu)成的各種振子單 元，均在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
實(shí)施例5提供了一種三極化天線單元，該三極化天線單元的結(jié)構(gòu)示意圖如 圖7所示，其包含多個(gè)上述圖3所示的三極化振子單元，具體可以包含1-N 個(gè)三極化振子單元，其中N為自然數(shù)，N的取值可以根據(jù)天線單元長(zhǎng)度的具體 需要而設(shè)定。其中該天線單元中包含的各三極化振子單元可以按照間隔距離d 進(jìn)行排列。
實(shí)施例6提供了一種四極化天線單元，該四極化天線單元的結(jié)構(gòu)示意圖如 圖8所示，其包含多個(gè)上述圖4所示的四極化振子單元，具體可以包含1-N 個(gè)四極化振子單元，其中N為自然數(shù)，N的取值可以根據(jù)天線單元長(zhǎng)度的具體 需要而設(shè)定。其中該天線單元中包含的各四極化振子單元可以按照間隔距離d 進(jìn)行排列。
在上述實(shí)施例5、 6中，各振子單元之間的間隔距離d可以為天線振子單 元接收(或發(fā)送)的信號(hào)的波長(zhǎng)0.5倍或若干倍。
需要說(shuō)明的是，上述實(shí)施例中的圖7、圖8中，未表示出各振子單元之間 的連接關(guān)系。實(shí)際上，對(duì)于天線單元，其內(nèi)部的各個(gè)振子單元所包含的振子之 間是存在電連接的，如圖9所示，為實(shí)施例5提供的三極化天線單元內(nèi)部各個(gè) 振子單元的電連接示意圖。由于該天線單元為三極化天線單元，因此，該天線 單元中包含的振子單元共有三個(gè)不同的極化方向，從圖中可以看出，具有相同 極化方向的振子之間存在電連接，并且，每個(gè)電連接都引出了一個(gè)天線端口作 為天線單元的輸入/輸出端口 ，如端口 1、端口 2和端口 3,該端口可以進(jìn)行信 號(hào)的接收/發(fā)送。一^:的，這里的電連接可以采用電纜連接的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。
這樣， 一個(gè)如實(shí)施例5提供的三極化天線單元，就可以提供三個(gè)信號(hào)的接 收/發(fā)送端口 。
而現(xiàn)有技術(shù)中，如果采用單極化振子單元構(gòu)成單極化天線單元來(lái)提供三個(gè) 信號(hào)的接口/發(fā)送端口，則需要采用包含3個(gè)天線單元的天線陣列來(lái)實(shí)現(xiàn)，如圖IO所示。對(duì)比圖9和圖IO可知，圖9所示的天線單元相比圖IO所示的天線陣 列，大大減小了體積。
實(shí)施例7提供了一種三極化天線陣列，該三極化天線陣列的結(jié)構(gòu)示意圖如 圖11所示，其由兩個(gè)如上述圖7所示的三極化天線單元構(gòu)成，這兩個(gè)三極化 天線單元按照間隔距離dl進(jìn)行排列。這種天線陣列屬于在天線陣列中， 一個(gè) 天線單元中包括的振子單元結(jié)構(gòu)相同，且不同天線單元中包括的振子單元結(jié)構(gòu) 也相同的情況。
實(shí)施例8提供了一種混合多極化天線陣列，該混合多極化天線陣列的結(jié)構(gòu) 示意圖如圖12所示，其由一個(gè)如上述圖1所示的雙極化振子單元構(gòu)成的雙極 化天線單元和一個(gè)如上述圖8所示的四極化天線單元構(gòu)成，該雙極化天線單元 和四極化天線單元按照間隔距離dl進(jìn)行排列。這種天線陣列屬于在天線陣列 中， 一個(gè)天線單元中包括的振子單元結(jié)構(gòu)相同，而不同天線單元中包括的振子 單元結(jié)構(gòu)不相同的情況。
需要說(shuō)明的是，上述的多極化天線陣列或混合多極化天線陣列中至少包括 一個(gè)多極化天線單元，如果一個(gè)多極化天線陣列或混合多極化天線陣列中包含 的多極化天線單元為若干個(gè)，并且不同的天線單元中的天線振子的極化方向相 同或不同，同樣也屬于本實(shí)用新型的權(quán)利要求所要求保護(hù)的范圍。
在上述實(shí)施例7、 8中，各天線單元之間的間隔距離dl可以根據(jù)天線的實(shí) 際應(yīng)用情況而定，例如對(duì)于天線陣列應(yīng)用于基站側(cè)的情況，dl等于天線接收(或 發(fā)送)的信號(hào)的波長(zhǎng)的0.5倍或若干倍。
顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離 本實(shí)用新型的精神和范圍。這樣，倘若本實(shí)用新型的這些修改和變型屬于本實(shí) 用新型權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本實(shí)用新型也意圖包含這些改動(dòng) 和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求1、一種振子單元，其特征在于，包括至少三個(gè)呈不同極化方向的振子；以及所述各個(gè)振子連接在一起。
2、 如權(quán)利要求1所述的振子單元，其特征在于，所述各個(gè)振子基于同一 連接點(diǎn)連接在一起。
3、 如權(quán)利要求2所述的振子單元，其特征在于，所述同一連接點(diǎn)分別處 于各個(gè)振子的中心處。
4、 如權(quán)利要求l、 2或3所述的振子單元，其特征在于，所述各個(gè)振子的 極化方向均處于同一平面內(nèi)；或所述各個(gè)振子的極化方向處于至少兩個(gè)平面內(nèi)。
5、 一種天線單元，其特征在于，包括至少一個(gè)振子單元，所述振子單元 包括至少三個(gè)呈不同極化方向的振子；以及 所述各個(gè)振子之間連接在一起；且所述天線單元中的同 一輸入/輸出端口存在電連接。
6、 如權(quán)利要求5所述的天線單元，其特征在于，所述各個(gè)振子之間基于 同一連接點(diǎn)連接在一起。
7、 如權(quán)利要求6所述的天線單元，其特征在于，所述同一連接點(diǎn)分別處 于各個(gè)振子的中心處。
8、 如權(quán)利要求5、 6或7所述的天線單元，其特征在于，所述各個(gè)振子的 極化方向均處于同一平面內(nèi)；或所述各個(gè)振子的極化方向處于至少兩個(gè)平面內(nèi)。
9、 一種天線陣列，其特征在于，包括至少一個(gè)天線單元，所述天線單元 中包括至少一個(gè)振子單元，所述振子單元包括至少三個(gè)呈不同極化方向的振子；以及 所述各個(gè)振子之間連接在一起；且每一天線單元中包括的不同振子單元間具有相同極化方向的振子，分別與 該天線單元中的同 一輸入/輸出端口存在電連接。
10、 如權(quán)利要求9所述的天線陣列，其特征在于，所述各個(gè)振子之間基于 同一連接點(diǎn)連接在一起。
11、 如權(quán)利要求IO所述的天線陣列，其特征在于，所述同一連接點(diǎn)分別 處于各個(gè)振子的中心處。
12、 如權(quán)利要求9、 10或11所述的天線陣列，其特征在于，所述各個(gè)振 子的極化方向均處于同一平面內(nèi)；或所述各個(gè)振子的極化方向處于至少兩個(gè)平面內(nèi)。
13、 如權(quán)利要求9、 10或11所述的天線陣列，其特征在于，所述一個(gè)天 線單元中包括的振子單元結(jié)構(gòu)相同，且不同天線單元中包括的振子單元結(jié)構(gòu)不 同或相同。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種振子單元及其天線單元，該振子單元由至少三個(gè)呈不同極化方向的振子連接在一起構(gòu)成。采用本實(shí)用新型提出的振子單元及其天線單元，可以使MIMO系統(tǒng)中的終端設(shè)備在能夠使用足夠多的天線單元進(jìn)行通信時(shí)滿足便攜性要求，從而擴(kuò)大MIMO系統(tǒng)的容量。同時(shí)，本實(shí)用新型還提供一種天線陣列，由于該天線陣列的迎風(fēng)面積較小，因此施工的難度較低。
文檔編號(hào)H01Q9/04GK201307640SQ20082010940
公開(kāi)日2009年9月9日 申請(qǐng)日期2008年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月23日
發(fā)明者吳柯維, 孫長(zhǎng)果, 李傳軍 申請(qǐng)人:大唐移動(dòng)通信設(shè)備有限公司