本發明提供一種半功率角外波瓣快速跌落的矩形波束賦形天線，包括三組子陣列，三組子陣列的排布方式為：以N×N子陣列A組為中心，在A組子陣列的上、下、左、右分別增加N個陣元構成B組子陣列，再在B組子陣列的上、下、左、右分別外擴不多于N個陣元構成C組子陣列，其中N≥1；同一組子陣列中陣元的激勵幅度相同，且A組子陣列中陣元的激勵幅度最大；A組和B組子陣列中陣元的相位相同，C組子陣列中陣元的相位與其它組陣元相差180°。該賦形天線采用了較少的陣元數量，實現了矩形波束半功率角外波瓣快速跌落。

技術領域

本發明涉及一種半功率角外波瓣快速跌落的矩形波束賦形天線，屬于天線和無線通信技術領域。

技術背景

大型場館在舉辦某些重要活動時通信數量急劇增加，而能使用的頻率資源又有限，因此需通過頻率復用技術來提高通信容量。然而，天線的輻射方向圖的形狀對蜂窩通信質量有著較大的影響。為滿足場館的通信覆蓋要求，需要天線的波瓣在橫截面方向上趨向于矩形，同時要求天線半功率角外波瓣快速的跌落。由于常規的矩形陣列通過幅相加權的方法來實現矩形波束賦形，但天線在矩形賦形效果、波瓣跌落、陣元數量等存在不足，因此需要研究并優化新的矩形波束賦形天線，以減少陣元數量的同時提高矩形波束半功率角外波瓣跌落能力，對提高通信系統頻率復用以及降低成本等方面具有十分重要的意義。

發明內容

有鑒于此，本發明提出一種半功率角外波瓣快速跌落的矩形波束賦形天線，該賦形天線采用了較少的陣元數量，實現了矩形波束半功率角外波瓣快速跌落，同時有效的消除鄰近頻率復用蜂窩區的覆蓋重疊，使蜂窩區的邊界盡量清晰，提高了頻率復用效率和系統的通信容量。

本發明的技術方案是：

一種半功率角外波瓣快速跌落的矩形波束賦形天線，包括三組子陣列，三組子陣列的排布方式為：以N×N子陣列A組為中心，在A組子陣列的上、下、左、右分別增加N個陣元構成B組子陣列，再在B組子陣列的上、下、左、右分別外擴不多于N個陣元構成C組子陣列，其中N≥1；

同一組子陣列中陣元的激勵幅度相同，且A組子陣列中陣元的激勵幅度最大；A組和B組子陣列中陣元的相位相同，C組子陣列中陣元的相位與其它組陣元相差180°。

進一步地，本發明所述A組子陣列中相鄰陣元間距為0.5λ～0.8λ，B組與A組子陣列中對應相鄰陣元間距為0.5λ～0.85λ，C組與B組子陣列中相對應陣元的水平間距或豎直間距為0.5λ～0.85λ，其中λ為天線的中心工作頻率。

本發明與現有技術相比的優點在于：

第一，本發明通過靈活配置陣列布局、激勵幅度和相位，實現了不同的半功率波束寬度以及半功率角外波瓣的快速跌落，具有較好的矩形波束賦形效果，能有效降低熱點通信區域的鄰區干擾，實現相鄰小區的頻率復用，提高網絡容量。

第二，本發明采用了較少的陣元數量，在移動通信等領域應用中可以顯著降低生產成本和維護費用；相對于目前的矩形波束賦形天線，本發明能有效降低熱點通信區域的鄰區干擾，實現相鄰小區的頻率復用，提高網絡容量。

附圖說明

圖1為矩形波束賦形天線陣列的稀疏分布圖(N＝2)；

圖2為波束寬度為48°～56°的矩形波束賦形天線陣列的激勵幅度和相位(N＝2)；

圖3為矩形波束賦形天線陣列的三維方向圖及梯度圖；

圖4為矩形波束賦形天線2.3GHz和2.7GHz的二維方向圖及2.5GHz的各個切面方向圖。

具體實施方式

下面結合附圖及具體實例對本發明的具體實施做詳細的描述，以便進一步理解本方案的原理、特點和優點。