全文摘要
本实用新型实施例提供一种高铁高增益宽波瓣多频段天线阵列，包括：低频阵列和第一高频阵列；低频阵列包括一个主体阵列和两个枝节阵列，低频阵列的主体阵列由多个低频辐射单元构成，低频阵列的第一枝节阵列包括一个低频辐射单元，低频阵列的第二枝节阵列包括一个低频辐射单元；第一高频阵列包括一个主体阵列和两个枝节阵列，低频阵列和第一高频阵列沿相同轴线组成共轴嵌套的双频阵列。本实用新型实施例提供的高铁高增益宽波瓣多频段天线阵列，通过高频阵列的枝节阵列和低频阵列的枝节阵列偏离各自所在的主体阵列，有效促使相应阵列方向图的水平面半功率波束宽度向55度收缩，并且具有较高的增益，满足当前高铁天线区域覆盖要求。
主设计要求
1.一种高铁高增益宽波瓣多频段天线阵列，其特征在于，包括：低频阵列和第一高频阵列；所述低频阵列包括一个主体阵列和两个枝节阵列，所述低频阵列的主体阵列由多个低频辐射单元沿第一轴线排成一列，安装于天线的反射板上构成，所述低频阵列的第一枝节阵列包括一个低频辐射单元，沿第二轴线安装于天线的反射板上，所述低频阵列的第二枝节阵列包括一个低频辐射单元，沿第三轴线安装于天线的反射板上，所述第一轴线、所述第二轴线和所述第三轴线平行；所述第一高频阵列包括一个主体阵列和两个枝节阵列，所述低频阵列和第一高频阵列沿相同轴线组成共轴嵌套的双频阵列，所述第一高频阵列的主体阵列由多个高频辐射单元沿所述第一轴线排成一列，安装于天线的反射板上构成，所述第一高频阵列的第一枝节阵列包括一个高频辐射单元，沿所述第二轴线安装于天线的反射板上，所述第一高频阵列的第二枝节阵列包括一个高频辐射单元，沿所述第三轴线安装于天线的反射板上。
设计方案
1.一种高铁高增益宽波瓣多频段天线阵列，其特征在于，包括：
低频阵列和第一高频阵列；
所述低频阵列包括一个主体阵列和两个枝节阵列，所述低频阵列的主体阵列由多个低频辐射单元沿第一轴线排成一列，安装于天线的反射板上构成，所述低频阵列的第一枝节阵列包括一个低频辐射单元，沿第二轴线安装于天线的反射板上，所述低频阵列的第二枝节阵列包括一个低频辐射单元，沿第三轴线安装于天线的反射板上，所述第一轴线、所述第二轴线和所述第三轴线平行；
所述第一高频阵列包括一个主体阵列和两个枝节阵列，所述低频阵列和第一高频阵列沿相同轴线组成共轴嵌套的双频阵列，所述第一高频阵列的主体阵列由多个高频辐射单元沿所述第一轴线排成一列，安装于天线的反射板上构成，所述第一高频阵列的第一枝节阵列包括一个高频辐射单元，沿所述第二轴线安装于天线的反射板上，所述第一高频阵列的第二枝节阵列包括一个高频辐射单元，沿所述第三轴线安装于天线的反射板上。
2.根据权利要求1所述的天线阵列，其特征在于，从天线的下端为起始，所述第一高频阵列中奇数位的高频辐射单元嵌套低频辐射单元，处于偶数位的高频辐射单元无嵌套低频辐射单元；
所述第一高频阵列的第一枝节阵列的高频辐射单元，与所述低频阵列的第一枝节阵列的低频辐射单元嵌套；
所述第一高频阵列的第二枝节阵列的高频辐射单元，与所述低频阵列的第二枝节阵列的低频辐射单元嵌套。
3.根据权利要求2所述的天线阵列，其特征在于，所述第二轴线和所述第三轴线分别位于所述第一轴线的两侧。
4.根据权利要求3所述的天线阵列，其特征在于，所述第一高频阵列的第一枝节阵列位于天线的下端，所述第一高频阵列的第二枝节阵列位于天线的上端。
5.根据权利要求1-4任一项所述的天线阵列，其特征在于，还包括：
第二高频阵列和第三高频阵列；
所述第二高频阵列包括一个主体阵列和一个枝节阵列，所述第二高频阵列的主体阵列由多个高频辐射单元沿第四轴线排成一列，安装于天线的反射板上构成，所述第二高频阵列的枝节阵列包括一个高频辐射单元，沿第五轴线安装于天线的反射板上；
所述第三高频阵列包括一个主体阵列和一个枝节阵列，所述第三高频阵列的主体阵列由多个高频辐射单元沿第六轴线排成一列，安装于天线的反射板上构成，所述第三高频阵列的枝节阵列包括一个高频辐射单元，沿第七轴线安装于天线的反射板上；
所述第四轴线、所述第五轴线、所述第六轴线和所述第七轴线，分别与所述第一轴线平行；
所述第一高频阵列的相邻两个高频辐射单元的间距等于所述第三高频阵列的相邻两个高频辐射单元的间距，所述第一高频阵列的相邻两个高频辐射单元的间距大于所述第二高频阵列的相邻两个高频辐射单元的间距。
6.根据权利要求5所述的天线阵列，其特征在于，所述第四轴线和所述第六轴线分别位于所述第一轴线的两侧，且到所述第一轴线的距离相等。
7.根据权利要求5所述的天线阵列，其特征在于，所述低频辐射单元的工作频段为880MHz-960MHz，所述高频辐射单元的工作频段为1710MHz-1880MHz、1880MHz-2025MHz或者2575MHz-2635MHz，所述第一高频阵列、所述第二高频阵列和所述第三高频阵列的高频辐射单元的工作频段互不相同。
8.根据权利要求5所述的天线阵列，其特征在于，所述低频阵列的相邻两个低频辐射单元的间距为工作频段波长的0.7-0.8倍。
9.根据权利要求5所述的天线阵列，其特征在于，所述第一高频阵列的相邻两个高频辐射单元的间距为工作频段波长的0.9-1.1倍；所述第二高频阵列的相邻两个高频辐射单元的间距为工作频段波长的0.9-1.0倍；所述第三高频阵列的相邻两个高频辐射单元的间距为工作频段波长的0.9-1.1倍。
10.根据权利要求6-9任一项所述的天线阵列，其特征在于，所述低频阵列、所述第一高频阵列、所述第二高频阵列和所述第三高频阵列在反射板上的正投影相互之间无干涉。
设计说明书
技术领域
本实用新型实施例涉及通信技术领域，尤其涉及一种高铁高增益宽波瓣多频段天线阵列。
背景技术
随着高速铁路的快速发展，如何高效实现高铁行驶区域的网络覆盖是一大难题。
现有技术中，采用32度窄波束高增益天线对高速铁路狭长地形进行区域覆盖，但由于近年来高铁覆盖提升了站点与轨道的距离，并且缩短了站点与站点之间距离，如果仍然使用32度窄波束天线，一是轨道垂直于站点方向区域会出现盲区或弱覆盖，二是容易造成严重的越区覆盖。而应用于普通基站上的水平波瓣宽度为65度的天线，虽然在波瓣宽度上满足需求，但是，这种天线的增益较低，使基站的覆盖范围较小。
因此，设计一种针对站点较为密集的高铁场景的高增益宽波瓣多频段天线是当前需要解决的技术问题。
实用新型内容
本实用新型实施例的目的是提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的高铁高增益宽波瓣多频段天线阵列。
为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提供一种高铁高增益宽波瓣多频段天线阵列，包括：
低频阵列和第一高频阵列；
所述低频阵列包括一个主体阵列和两个枝节阵列，所述低频阵列的主体阵列由多个低频辐射单元沿第一轴线排成一列，安装于天线的反射板上构成，所述低频阵列的第一枝节阵列包括一个低频辐射单元，沿第二轴线安装于天线的反射板上，所述低频阵列的第二枝节阵列包括一个低频辐射单元，沿第三轴线安装于天线的反射板上，所述第一轴线、所述第二轴线和所述第三轴线平行；
所述第一高频阵列包括一个主体阵列和两个枝节阵列，所述低频阵列和第一高频阵列沿相同轴线组成共轴嵌套的双频阵列，所述第一高频阵列的主体阵列由多个高频辐射单元沿所述第一轴线排成一列，安装于天线的反射板上构成，所述第一高频阵列的第一枝节阵列包括一个高频辐射单元，沿所述第二轴线安装于天线的反射板上，所述第一高频阵列的第二枝节阵列包括一个高频辐射单元，沿所述第三轴线安装于天线的反射板上。
进一步地，从天线的下端为起始，所述第一高频阵列中奇数位的高频辐射单元嵌套低频辐射单元，处于偶数位的高频辐射单元无嵌套低频辐射单元；
所述第一高频阵列的第一枝节阵列的高频辐射单元，与所述低频阵列的第一枝节阵列的低频辐射单元嵌套；
所述第一高频阵列的第二枝节阵列的高频辐射单元，与所述低频阵列的第二枝节阵列的低频辐射单元嵌套。
进一步地，所述第二轴线和所述第三轴线分别位于所述第一轴线的两侧。
进一步地，所述第一高频阵列的第一枝节阵列位于天线的下端，所述第一高频阵列的第二枝节阵列位于天线的上端。
进一步地，还包括：
第二高频阵列和第三高频阵列；
所述第二高频阵列包括一个主体阵列和一个枝节阵列，所述第二高频阵列的主体阵列由多个高频辐射单元沿第四轴线排成一列，安装于天线的反射板上构成，所述第二高频阵列的枝节阵列包括一个高频辐射单元，沿第五轴线安装于天线的反射板上；
所述第三高频阵列包括一个主体阵列和一个枝节阵列，所述第三高频阵列的主体阵列由多个高频辐射单元沿第六轴线排成一列，安装于天线的反射板上构成，所述第三高频阵列的枝节阵列包括一个高频辐射单元，沿第七轴线安装于天线的反射板上；
所述第四轴线、所述第五轴线、所述第六轴线和所述第七轴线，分别与所述第一轴线平行；
所述第一高频阵列的相邻两个高频辐射单元的间距等于所述第三高频阵列的相邻两个高频辐射单元的间距，所述第一高频阵列的相邻两个高频辐射单元的间距大于所述第二高频阵列的相邻两个高频辐射单元的间距。
进一步地，所述第四轴线和所述第六轴线分别位于所述第一轴线的两侧，且到所述第一轴线的距离相等。
进一步地，所述低频辐射单元的工作频段为880MHz-960MHz，所述高频辐射单元的工作频段为1710MHz-1880MHz、1880MHz-2025MHz或者2575MHz-2635MHz，所述第一高频阵列、所述第二高频阵列和所述第三高频阵列的高频辐射单元的工作频段互不相同。
进一步地，所述低频阵列的相邻两个低频辐射单元的间距为工作频段波长的0.7-0.8倍。
进一步地，所述第一高频阵列的相邻两个高频辐射单元的间距为工作频段波长的0.9-1.1倍；所述第二高频阵列的相邻两个高频辐射单元的间距为工作频段波长的0.9-1.0倍；所述第三高频阵列的相邻两个高频辐射单元的间距为工作频段波长的0.9-1.1倍。
进一步地，所述低频阵列、所述第一高频阵列、所述第二高频阵列和所述第三高频阵列在反射板上的正投影相互之间无干涉。
本实用新型实施例提供的高铁高增益宽波瓣多频段天线阵列，通过高频阵列的枝节阵列和低频阵列的枝节阵列偏离各自所在的主体阵列，有效促使相应阵列方向图的水平面半功率波束宽度向55度收缩，并且具有较高的增益，满足当前高铁天线区域覆盖要求。
附图说明
图1为本实用新型实施例提供的高铁高增益宽波瓣多频段天线阵列示意图；
图2为本实用新型实施例提供的高铁高增益宽波瓣多频段天线阵列的间距示意图；
图3为本实用新型实施例提供的高铁高增益宽波瓣多频段天线阵列中的低频阵列实测水平面方向图；
图4为本实用新型实施例提供的高铁高增益宽波瓣多频段天线阵列中的高频阵列实测水平面方向图。
具体实施方式
为了使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
图1为本实用新型实施例提供的高铁高增益宽波瓣多频段天线阵列示意图，如图1所示，本实用新型实施例提供一种高铁高增益宽波瓣多频段天线阵列，具体包括：低频阵列14和第一高频阵列12；
低频阵列14包括一个主体阵列和两个枝节阵列，低频阵列14的主体阵列由多个低频辐射单元沿第一轴线B2排成一列，安装于天线的反射板上构成，低频阵列14的第一枝节阵列包括一个低频辐射单元142，沿第二轴线A1安装于天线的反射板上，低频阵列14的第二枝节阵列包括一个低频辐射单元143，沿第三轴线A4安装于天线的反射板上，第一轴线B2、第二轴线A1和第三轴线A4平行。
第一高频阵列12包括一个主体阵列和两个枝节阵列，低频阵列14和第一高频阵列12沿相同轴线组成共轴嵌套的双频阵列，第一高频阵列12的主体阵列由多个高频辐射单元沿第一轴线B2排成一列，安装于天线的反射板上构成，第一高频阵列12的第一枝节阵列包括一个高频辐射单元122，沿第二轴线A1安装于天线的反射板上，第一高频阵列12的第二枝节阵列包括一个高频辐射单元123，沿第三轴线A4安装于天线的反射板上。
本实用新型实施例提供的高铁高增益宽波瓣多频段天线阵列，通过高频阵列的枝节阵列和低频阵列的枝节阵列偏离各自所在的主体阵列，有效促使相应阵列方向图的水平面半功率波束宽度向55度收缩，并且具有较高的增益，满足当前高铁天线区域覆盖要求。
在上述实施例的基础上，进一步地，从天线的下端为起始，第一高频阵列12中奇数位的高频辐射单元嵌套低频辐射单元，处于偶数位的高频辐射单元无嵌套低频辐射单元，例如，从天线的下端起第二个高频辐射单元121无嵌套低频辐射单元，从天线的下端起第三个高频辐射单元嵌套了低频辐射单元141。
第一高频阵列12的第一枝节阵列的高频辐射单元122，与低频阵列14的第一枝节阵列的低频辐射单元142嵌套。
第一高频阵列12的第二枝节阵列的高频辐射单元123，与低频阵列14的第二枝节阵列的低频辐射单元143嵌套。
本实用新型实施例提供的高铁高增益宽波瓣多频段天线阵列，通过高频阵列的枝节阵列和低频阵列的枝节阵列偏离各自所在的主体阵列，有效促使相应阵列方向图的水平面半功率波束宽度向55度收缩，并且具有较高的增益，满足当前高铁天线区域覆盖要求。
在以上各实施例的基础上，进一步地，第二轴线A1和第三轴线A4分别位于第一轴线B2的两侧。第二轴线A1到第一轴线B2的距离等于第三轴线A4到第一轴线B2的距离。
本实用新型实施例提供的高铁高增益宽波瓣多频段天线阵列，通过高频阵列的枝节阵列和低频阵列的枝节阵列偏离各自所在的主体阵列，有效促使相应阵列方向图的水平面半功率波束宽度向55度收缩，并且具有较高的增益，满足当前高铁天线区域覆盖要求。
在以上各实施例的基础上，进一步地，第一高频阵列12的第一枝节阵列位于天线的下端，第一高频阵列12的第二枝节阵列位于天线的上端。两个枝节阵列分别位于天线的两端，更有利于水平面半功率波束宽度的调节。
本实用新型实施例提供的高铁高增益宽波瓣多频段天线阵列，通过高频阵列的枝节阵列和低频阵列的枝节阵列偏离各自所在的主体阵列，有效促使相应阵列方向图的水平面半功率波束宽度向55度收缩，并且具有较高的增益，满足当前高铁天线区域覆盖要求。
在以上各实施例的基础上，进一步地，天线阵列还包括：
第二高频阵列11和第三高频阵列13；
第二高频阵列11包括一个主体阵列和一个枝节阵列，第二高频阵列11的主体阵列由多个高频辐射单元沿第四轴线B1排成一列，安装于天线的反射板上构成，图中的高频辐射单元111为第二高频阵列11的主体阵列的其中一个高频辐射单元，第二高频阵列11的枝节阵列包括一个高频辐射单元112，沿第五轴线A2安装于天线的反射板上。
第三高频阵列13包括一个主体阵列和一个枝节阵列，第三高频阵列13的主体阵列由多个高频辐射单元沿第六轴线B3排成一列，安装于天线的反射板上构成，图中的高频辐射单元131为第三高频阵列13的主体阵列的其中一个高频辐射单元，第三高频阵列13的枝节阵列包括一个高频辐射单元，沿第七轴线A3安装于天线的反射板上。
第四轴线B1、第五轴线A2、第六轴线B3和第七轴线A3，分别与第一轴线B2平行。
图2为本实用新型实施例提供的高铁高增益宽波瓣多频段天线阵列的间距示意图，如图2所示，第一高频阵列12的相邻两个高频辐射单元的间距L2等于第三高频阵列13的相邻两个高频辐射单元的间距L3，第一高频阵列12的相邻两个高频辐射单元的间距大于第二高频阵列11的相邻两个高频辐射单元的间距L1。
第二高频阵列单元间距L1的设计可以减小增益在栅瓣上的损耗，节约天线组阵空间，优化天线布局方案。在保证天线迎风面积相对较小的前提下，实现天线55度宽波瓣、高增益、多频段、高隔离度。
本实用新型实施例提供的高铁高增益宽波瓣多频段天线阵列，通过高频阵列的枝节阵列和低频阵列的枝节阵列偏离各自所在的主体阵列，有效促使相应阵列方向图的水平面半功率波束宽度向55度收缩，并且具有较高的增益，满足当前高铁天线区域覆盖要求。
在以上各实施例的基础上，进一步地，第四轴线B1和第六轴线B3分别位于第一轴线B2的两侧，且到第一轴线B2的距离相等。第四轴线B1到第一轴线B2的距离为w1，第六轴线B3到第一轴线B2的距离为w2，w1等于w2。
本实用新型实施例提供的高铁高增益宽波瓣多频段天线阵列，通过高频阵列的枝节阵列和低频阵列的枝节阵列偏离各自所在的主体阵列，有效促使相应阵列方向图的水平面半功率波束宽度向55度收缩，并且具有较高的增益，满足当前高铁天线区域覆盖要求。
在以上各实施例的基础上，进一步地，低频辐射单元的工作频段为880MHz-960MHz，高频辐射单元的工作频段为1710MHz-1880MHz、1880MHz-2025MHz或者2575MHz-2635MHz，第一高频阵列12、第二高频阵列11和第三高频阵列13的高频辐射单元的工作频段互不相同。
只需一副天线就可以在满足高增益覆盖需求的同时最大可支持现网所有系统接入，可节省大量天面资源。
本实用新型实施例提供的高铁高增益宽波瓣多频段天线阵列，通过高频阵列的枝节阵列和低频阵列的枝节阵列偏离各自所在的主体阵列，有效促使相应阵列方向图的水平面半功率波束宽度向55度收缩，并且具有较高的增益，满足当前高铁天线区域覆盖要求。
在以上各实施例的基础上，进一步地，低频阵列14的相邻两个低频辐射单元的间距L4为工作频段波长的0.7-0.8倍。
本实用新型实施例提供的高铁高增益宽波瓣多频段天线阵列，通过高频阵列的枝节阵列和低频阵列的枝节阵列偏离各自所在的主体阵列，有效促使相应阵列方向图的水平面半功率波束宽度向55度收缩，并且具有较高的增益，满足当前高铁天线区域覆盖要求。
在以上各实施例的基础上，进一步地，第一高频阵列12的相邻两个高频辐射单元的间距L2为工作频段波长的0.9-1.1倍；第二高频阵列11的相邻两个高频辐射单元的间距L1为工作频段波长的0.9-1.0倍；第三高频阵列13的相邻两个高频辐射单元的间距L3为工作频段波长的0.9-1.1倍。
本实用新型实施例提供的高铁高增益宽波瓣多频段天线阵列，通过高频阵列的枝节阵列和低频阵列的枝节阵列偏离各自所在的主体阵列，有效促使相应阵列方向图的水平面半功率波束宽度向55度收缩，并且具有较高的增益，满足当前高铁天线区域覆盖要求。
在以上各实施例的基础上，进一步地，低频阵列14、第一高频阵列12、第二高频阵列11和第三高频阵列13在反射板上的正投影相互之间无干涉。
本实用新型实施例提供的高铁高增益宽波瓣多频段天线阵列，通过高频阵列的枝节阵列和低频阵列的枝节阵列偏离各自所在的主体阵列，有效促使相应阵列方向图的水平面半功率波束宽度向55度收缩，并且具有较高的增益，满足当前高铁天线区域覆盖要求。
本实用新型实施例提供的高铁高增益宽波瓣多频段天线阵列采用±45度极化方式。
图3为本实用新型实施例提供的高铁高增益宽波瓣多频段天线阵列中的低频阵列实测水平面方向图，图4为本实用新型实施例提供的高铁高增益宽波瓣多频段天线阵列中的高频阵列实测水平面方向图，由图3和图4可以看出，图中利用极坐标系绘制所述低频阵列和高频阵列的辐射场强的空间分布特性。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920085354.9
申请日:2019-01-18
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:83(武汉)
授权编号:CN209461646U
授权时间:20191001
主分类号:H01Q 21/30
专利分类号:H01Q21/30;H01Q21/29;H01Q19/10
范畴分类:38G;
申请人:武汉虹信通信技术有限责任公司
第一申请人:武汉虹信通信技术有限责任公司
申请人地址:430073 湖北省武汉市东湖高新技术开发区东信路5号
发明人:黄梓璨;郑明杰;李向坤;刘于可;江良斌
第一发明人:黄梓璨
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