全文摘要
本实用新型涉及一种MassiveMIMO天线及集成天线，其中天线包括：第一天线阵列，第一天线阵列由多个第一辐射单元形成；第二天线阵列，第二天线阵列由多个第二辐射单元形成；第一天线阵列中的各第一辐射单元和第二天线阵列中的各第二辐射单元沿基准轴线方向依次交替分布且互不干扰，并且在垂直于基准轴线方向上，各第一辐射单元均对应设有第一反射边界，各第二辐射单元均对应设有第二反射边界，且第一反射边界和第二反射边界均与基准轴线平行。由此，可有效减小相邻天线阵列之间的横向间距，进而减小天线的整体体积，减小配套设备如AAU设备的重量和体积，且有利于实现网络的部署，并且在保证天线具有较佳的整体电气性能的同时实现天线的小型化。
主设计要求
1.一种MassiveMIMO天线，其特征在于，包括：第一天线阵列，所述第一天线阵列由多个第一辐射单元形成；第二天线阵列，所述第二天线阵列由多个第二辐射单元形成；所述第一天线阵列中的各所述第一辐射单元和所述第二天线阵列中的各所述第二辐射单元沿基准轴线方向依次交替分布且互不干扰，并且在垂直于所述基准轴线方向上，各所述第一辐射单元均对应设有第一反射边界，各所述第二辐射单元均对应设有第二反射边界，且所述第一反射边界和所述第二反射边界均与所述基准轴线平行。
设计方案
1.一种Massive MIMO天线，其特征在于，包括：
第一天线阵列，所述第一天线阵列由多个第一辐射单元形成；
第二天线阵列，所述第二天线阵列由多个第二辐射单元形成；
所述第一天线阵列中的各所述第一辐射单元和所述第二天线阵列中的各所述第二辐射单元沿基准轴线方向依次交替分布且互不干扰，并且在垂直于所述基准轴线方向上，各所述第一辐射单元均对应设有第一反射边界，各所述第二辐射单元均对应设有第二反射边界，且所述第一反射边界和所述第二反射边界均与所述基准轴线平行。
2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述第一辐射单元为微带贴片辐射单元或介质辐射单元，所述第二辐射单元为对称阵子辐射单元。
3.根据权利要求1或2所述的天线，其特征在于，所述第一天线阵列中的各所述第一辐射单元均分布于所述基准轴线上，所述第二天线阵列中的各所述第二辐射单元均偏设于所述基准轴线的同一侧。
4.根据权利要求3所述的天线，其特征在于，相对于所述基准轴线偏设的各所述第二辐射单元至所述基准轴线的横向间距均相等，且所述横向间距大于0.2λ且小于0.5λ，其中，λ为所述第一辐射单元和所述第二辐射单元相同工作频段的中心波长。
5.根据权利要求1或2所述的天线，其特征在于，在所述基准轴线方向上，各所述第一辐射单元和各所述第二辐射单元之间分别以相等的纵向间距排列。
6.根据权利要求5所述的天线，其特征在于，相邻两个所述第一辐射单元之间和相邻两个所述第二辐射单元之间的纵向间距均大于或等于0.5λ，其中，λ为所述第一辐射单元和所述第二辐射单元相同工作频段的中心波长。
7.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述第一反射边界的长度为相邻两个所述第二辐射单元之间的纵向间距的二分之一，所述第二反射边界的长度为相邻两个所述第一辐射单元之间的纵向间距的二分之一，所述第一反射边界的高度和所述第二反射边界的高度均小于所述第一辐射单元和所述第二辐射单元中最高辐射单元的辐射面。
8.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述第一反射边界居中位于相邻两个所述第二辐射单元之间，所述第二反射边界居中位于相邻两个所述第一辐射单元之间。
9.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述第一天线阵列包括多个所述第一天线阵列，所述第二天线阵列包括多个所述第二天线阵列，各所述第一天线阵列和各所述第二天线阵列在垂直于所述基准轴线方向依次交替分布。
10.一种集成天线，其特征在于，包括4G天线和5G天线，所述5G天线包括权利要求1-9中任一项所述的Massive MIMO天线。
设计说明书
技术领域
本实用新型涉及通信技术领域，特别是涉及一种Massive MIMO天线及集成天线。
背景技术
随着5G时代的到来，代表5G关键技术之一的Massive MIMO(大规模多入多出)天线正朝着网络技术应用的规模化高速前进。由于5G天线设备相对4G天线而言，工作频段更高，为了减少损耗，5G天线往往与主设备的RRU(Remote Radio Unit，远端射频模块)集成，形成一体化AAU(Active Antenna Unit，有源天线单元)设备。
常规的5G Massive MIMO天线在水平方向上由多列天线构成，每列天线采用相同的辐射单元，相邻两列天线之间的列间距往往为0.5个工作波长，天线的整体体积较大，并且该天线与RRU集成后形成的AAU设备的重量和体积对站点抱杆的承重能力提出了很大的挑战，且难以实现与4G天线的集成，进而难以实现4G和5G天线的共站共址部署，造成站点选址困难。
实用新型内容
基于此，有必要针对目前Massive MIMO天线体积大的问题，提供一种MassiveMIMO天线及集成天线。
一种Massive MIMO天线，包括：
第一天线阵列，第一天线阵列由多个第一辐射单元形成；
第二天线阵列，第二天线阵列由多个第二辐射单元形成；
第一天线阵列中的各第一辐射单元和第二天线阵列中的各第二辐射单元沿基准轴线方向依次交替分布且互不干扰，并且在垂直于基准轴线方向上，各第一辐射单元均对应设有第一反射边界，各第二辐射单元均对应设有第二反射边界，且第一反射边界和第二反射边界均与基准轴线平行。
在其中一个实施例中，第一辐射单元为微带贴片辐射单元或介质辐射单元，第二辐射单元为对称阵子辐射单元。
在其中一个实施例中，第一天线阵列中的各第一辐射单元均分布于基准轴线上，第二天线阵列中的各第二辐射单元均偏设于基准轴线的同一侧。
在其中一个实施例中，相对于基准轴线偏设的各第二辐射单元至基准轴线的横向间距均相等，且横向间距大于0.2λ且小于0.5λ，其中，λ为第一辐射单元和第二辐射单元相同工作频段的中心波长。
在其中一个实施例中，在基准轴线方向上，各第一辐射单元和各第二辐射单元之间分别以相等的纵向间距排列。
在其中一个实施例中，相邻两个第一辐射单元之间和相邻两个第二辐射单元之间的纵向间距均大于或等于0.5λ，其中，λ为第一辐射单元和第二辐射单元相同工作频段的中心波长。
在其中一个实施例中，第一反射边界的长度为相邻两个第二辐射单元之间的纵向间距的二分之一，第二反射边界的长度为相邻两个第一辐射单元之间的纵向间距的二分之一，第一反射边界的高度和第二反射边界的高度均小于第一辐射单元和第二辐射单元中最高辐射单元的辐射面。
在其中一个实施例中，第一反射边界居中位于相邻两个第二辐射单元之间，第二反射边界居中位于相邻两个第一辐射单元之间。
在其中一个实施例中，第一天线阵列包括多个第一天线阵列，第二天线阵列包括多个第二天线阵列，各第一天线阵列和各第二天线阵列在垂直于基准轴线方向依次交替分布。
一种集成天线，包括4G天线和5G天线，5G天线包括上述的Massive MIMO天线。
上述的Massive MIMO天线及集成天线，通过将第一天线阵列中的各第一辐射单元和第二天线阵列中的各第二辐射单元沿基准轴线方向依次交替分布且互不干扰，可有效减小相邻天线阵列之间的横向间距，进而减小天线的整体体积，减小配套设备如AAU设备的重量和体积，且有利于实现网络的部署。并且，在垂直于基准轴线方向上，各第一辐射单元均对应设有第一反射边界，各第二辐射单元均对应设有第二反射边界，且第一反射边界和第二反射边界均与基准轴线平行，通过第一反射边界和第二反射边界可大幅提高第一天线阵列与第二天线阵列之间的隔离度，从而极大的减小相邻天线阵列之间的横向间距，在保证天线具有较佳的整体电气性能的同时实现天线的小型化。
附图说明
图1为传统5G Massive MIMO天线的结构示意图；
图2为一个实施例中Massive MIMO天线的结构示意图；
图3为另一个实施例中Massive MIMO天线的结构示意图；
图4为又一个实施例中Massive MIMO天线的结构示意图；
图5为一个具体实施例中Massive MIMO天线的结构示意图；
图6为图5所示Massive MIMO天线的剖视图。
具体实施方式
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施的限制。
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实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型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，不是旨在于限制本实用新型。以上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。
随着5G时代的到来，代表5G关键技术之一的Massive MIMO天线正朝着网络技术应用的规模化高速前进。由于5G天线设备相对4G天线而言，工作频段更高，为了减少损耗，5G天线往往与主设备的RRU集成，形成一体化AAU设备。
如图1所示，常规的5G Massive MIMO天线在水平方向上可由八列天线构成，每列天线采用相同的辐射单元，相邻两列天线之间的列间距D往往为0.5个工作波长，天线的整体体积较大，并且该天线与RRU集成后形成的AAU设备的重量和体积对站点抱杆的承重能力提出了很大的挑战，且难以实现与4G天线的集成，进而难以实现4G和5G天线的共站共址部署，造成站点选址困难。而且，在天面资源日益紧张的情况下，5G Massive MIMO天线及其设备的小型化、轻量化是市场发展的必然要求。基于此，本实用新型实施例提供了一种紧凑型的Massive MIMO天线及具有该Massive MIMO天线的集成天线。
参考图2-图3所示，本实用新型实施例提供的一种Massive MIMO天线，包括：第一天线阵列10和第二天线阵列20，其中，第一天线阵列10由多个第一辐射单元11形成，第二天线阵列20由多个第二辐射单元21形成，第一天线阵列10中的各第一辐射单元11和第二天线阵列20中的各第二辐射单元21沿基准轴线Y方向依次交替分布且互不干扰，并且在垂直于基准轴线Y方向上，各第一辐射单元11均对应设有第一反射边界12，各第二辐射单元21均对应设有第二反射边界22，且第一反射边界12和第二反射边界22均与基准轴线Y平行。
具体地，第一辐射单元11和第二辐射单元21均可为高频辐射单元，且第一辐射单元11和第二辐射单元21具有不同的辐射原理，例如，第一辐射单元11可以为微带贴片辐射单元或介质辐射单元，第二辐射单元21可以为对称阵子辐射单元。由于第一辐射单元11和第二辐射单元21的辐射原理不同，所以第一辐射单元11与第二辐射单元21之间的耦合会相对较弱，因此在上述MassiveMIMO天线中，通过将第一天线阵列10中的各第一辐射单元11和第二天线阵列20中的各第二辐射单元21沿基准轴线Y方向依次交替分布，可有效减小第一天线阵列10与第二天线阵列20之间的横向间距，使得天线具有更紧凑的结构尺寸，从而有利于减小天线的整体体积，减小配套设备如AAU设备的重量和体积，且有利于实现网络的部署。并且，通过对各第一辐射单元11设置相应的第一反射边界12和对各第二辐射单元21设置相应的第二反射边界22，可大幅提高第一天线阵列10与第二天线阵列20之间的隔离度，从而极大的减小相邻天线阵列之间的横向间距，在保证天线具有较佳的整体电气性能的同时实现天线的小型化。需要说明的是，上述基准轴线Y为虚拟参考线。第一辐射单元11和第二辐射单元21互不干涉是指当第一辐射单元11和第二辐射单元21安装在反射板上时，任意相邻辐射单元在反射板上的正投影均无干涉。
在一个实施例中，参考图2所示，第一天线阵列10中的各第一辐射单元11均分布于基准轴线Y上，第二天线阵列20中的各第二辐射单元21均偏设于基准轴线Y的同一侧，即第一天线阵列10和第二天线阵列20不同轴设置。
具体来说，参考图2所示，第一天线阵列10中的各第一辐射单元11均分布于基准轴线Y上，例如，各第一辐射单元11在基准轴线Y方向上的中心线与基准轴线Y重叠，第二天线阵列20中的各第二辐射单元21均沿着垂直于基准轴线Y的同一方向设置，例如，第二辐射单元21均设置在第一辐射单元11的右侧(如图2所示)，或者第二辐射单元21均设置在第一辐射单元11的左侧，且第二辐射单元21与第一辐射单元11交替错开设置。通过该设置方式，可有效减小第一天线阵列10与第二天线阵列20之间的横向间距，使得天线具有更紧凑的结构尺寸，从而有利于减小天线的整体体积。
在一个实施例中，相对于基准轴线Y偏设的各第二辐射单元21至基准轴线Y的横向间距D均相等，且横向间距D大于0.2λ且小于0.5λ，其中，λ为第一辐射单元11和第二辐射单元21相同工作频段的中心波长。
具体而言，当第一天线阵列10和第二天线阵列20采用图2所示排列方式排布时，各第二辐射单元21与基准轴线Y之间的横向间距D均相等，即第一天线阵列10中的各第一辐射单元11和第二天线阵列20中的各第二辐射单元21可分别同轴设置，这样有利于降低天线的安装难度和安装成本。
并且，各第二辐射单元21与基准轴线Y之间的横向间距D可小于0.5个工作波长λ且最小可达到将近于0.2个工作波长λ，即第一天线阵列10与第二天线阵列20之间的横向间距可小于0.5个工作波长λ且最小可达到将近于0.2个工作波长λ，例如，图2为第一天线阵列10与第二天线阵列20之间的横向间距接近于0.25个工作波长λ的示意图，图3为第一天线阵列10与第二天线阵列20之间的横向间距接近于且小于0.5个工作波长λ的示意图。相较于图1所示天线的横向间距D，第一天线阵列10与第二天线阵列20之间的横向间距得到了有效减小，有利于减小天线的整体体积。
因此，通过将第一天线阵列10中的各第一辐射单元11和第二天线阵列20中的各第二辐射单元21沿基准轴线Y方向依次交替分布，可有效减小第一天线阵列10与第二天线阵列20之间的横向间距，使得天线具有更紧凑的结构尺寸。
在一个实施例中，参考图2和图3所示，在基准轴线Y方向上，各第一辐射单元11和各第二辐射单元21之间分别以相等的纵向间距DV排列，即各第一辐射单元11之间以相等的纵向间距DV排列，且各第二辐射单元21之间以相等的纵向间距DV排列，这样有利于降低天线的安装难度和安装成本。
在一个实施例中，相邻两个第一辐射单元11之间和相邻两个第二辐射单元21之间的纵向间距DV均大于或等于0.5λ，其中，λ为第一辐射单元11和第二辐射单元21相同工作频段的中心波长。
也就是说，相邻两个第一辐射单元11之间的纵向间距DV和相邻两个第二辐射单元21之间的纵向间距DV均不小于0.5个工作波长λ，例如，相邻两个第一辐射单元11之间的纵向间距DV和相邻两个第二辐射单元21之间的纵向间距DV均为0.6个工作波长λ，这样有利于减小列间的耦合度，降低去耦的难度和成本，使得天线的整体电气性能更可靠。
在一个实施例中，第一反射边界12的长度为相邻两个第二辐射单元21之间的纵向间距DV的二分之一，第二反射边界22的长度为相邻两个第一辐射单元11之间的纵向间距DV的二分之一，第一反射边界12的高度和第二反射边界22的高度均小于第一辐射单元11和第二辐射单元21中最高辐射单元的辐射面。
具体地，第一反射边界12和第二反射边界22均可称为隔离条，其长度(沿基准轴线Y方向)均小于0.5个工作波长λ，且第一反射边界12的长度和第二反射边界22的长度可以相同也可以不同，具体可根据实际需求选择设置。在实际应用中，第一反射边界12的长度可根据两个相邻第二辐射单元21之间的纵向间距DV确定，例如可以为0.5个DV左右，第二反射边界22的长度可根据两个相邻第一辐射单元11之间的纵向间距DV确定，例如可以为0.5个DV左右，并且第一反射边界12和第二反射边界22的高度通常均低于整个天线阵列中最高辐射单元的辐射面(或高度)。通过第一反射边界12和第二反射边界22的设置，可大幅提高第一天线阵列10与第二天线阵列20之间的隔离度，从而极大的减小第一天线阵列10与第二天线阵列20之间的横向间距，在保证天线具有较佳的整体电气性能的同时实现天线的小型化。
在一个实施例中，第一反射边界12居中位于相邻两个第二辐射单元21之间，第二反射边界22居中位于相邻两个第一辐射单元11之间，这样更有利于兼具天线的小型化和较好的电气性能。
在一个实施例中，第一天线阵列10包括多个第一天线阵列10，第二天线阵列20包括多个第二天线阵列20，各第一天线阵列10和各第二天线阵列20在垂直于基准轴线Y方向依次交替分布。
具体而言，在实际应用中，第一天线阵列10和第二天线阵列20均可包括多个，具体个数可根据实际需求选择设置，并且各第一天线阵列10和各第二天线阵列20在垂直于基准轴线Y方向依次交替分布。例如，参考图4所示，第一天线阵列10和第二天线阵列20均可包括四个，四个第一天线阵列10和四个第二天线阵列20依次交替分布，相邻两列天线阵列之间的横向间距小于0.5个工作波长λ且最小可达到接近于0.2个工作波长λ，而图1所示天线的横向间距通常为0.5个工作波长λ，因此相较于图1所示天线，本实用新型的天线的横向间距得到了大幅减小，从而使得天线的整体体积和重量得到了大幅减小。
在一个实施例中，参考图4所示，上述的天线还包括反射板30，第一天线阵列10和第二天线阵列20均设于反射板30上，例如，第一天线阵列10中的各第一辐射单元11可通过绝缘模块设置在反射板30上，第二天线阵列20中的各第二辐射单元21也可通过绝缘模块设置在反射板30上，且各第一辐射单元11和各第二辐射单元21设置在反射板30的同侧。其中，绝缘模块不仅起到安装固定的作用，而且可以有效避免各辐射单元之间因电流传导产生干扰，有利于提高天线通信的稳定性。
进一步地，图5为本实用新型一个具体实施例的Massive MIMO天线的结构示意图，图6为图5所示Massive MIMO天线的剖视图。
参考图5和图6所示，Massive MIMO天线可包括：四个第一天线阵列10和四个第二天线阵列20，其中第一天线阵列10包括八个第一辐射单元11，第一辐射单元11为具有相对低剖面的空气微带贴片辐射单元，第二天线阵列20包括八个第二辐射单元21，第二辐射单元21为具有相对高剖面的金属对称阵子辐射单元，各第一辐射单元11分布于天线的奇数列上，各第二辐射单元21分布于天线的偶数列上，相邻两列天线阵列的辐射单元错位布局。并且，相邻两列天线阵列之间的横向间距D为0.25个工作波长λ，且每个天线阵列中，相邻两个第一辐射单元11之间的纵向间距DV为0.95个工作波长λ，相邻两个第二辐射单元21之间的纵向间距DV也为0.95个工作波长λ。同时，每个第一辐射单元11均对应设有各自的第一反射边界12，每个第二辐射单元21均对应设有各自的第二反射边界22，第一反射边界12的长度为0.5个DV左右，如0.45个工作波长λ，高度低于第二辐射单元21的高度，第二反射边界22的长度为0.5个DV左右，如0.55个工作波长λ，高度低于第二辐射单元21的高度。
由于第一辐射单元11和第二辐射单元21具有不同的辐射原理，相互间的耦合度较低，因此可以把相邻两列天线阵列之间的横向间距D大幅减小，并且通过错位布局，实现紧凑布局，使得天线的整体体积大幅减小，从而达到大幅减小天线及其配套设备如AAU设备的体积和重量的目的，且有利于与4G天线一体化集成，有利于网络的部署，从而达到节省站点资源的目的。同时，每个辐射单元对应设有各自的反射边界，因此在保证天线具有较佳的整体电气性能的同时可进一步实现天线的小型化。
上述Massive MIMO天线，通过将第一天线阵列中的各第一辐射单元和第二天线阵列中的各第二辐射单元沿基准轴线方向依次交替分布且互不干扰，可有效减小相邻天线阵列之间的间距，进而减小天线的整体体积，减小配套设备如AAU设备的重量和体积，且有利于实现网络的部署。并且，在垂直于基准轴线方向上，各第一辐射单元和各第二辐射单元均对应设有反射边界，且反射边界与基准轴线平行，通过反射边界可在保证天线具有较佳的整体电气性能的同时实现天线的小型化。
进一步地，本申请还提供了一种集成天线，包括4G天线和5G天线，其中，5G天线包括上述的Massive MIMO天线，具体可参考前述，这里不再赘述。
上述集成天线，通过将第一天线阵列中的各第一辐射单元和第二天线阵列中的各第二辐射单元沿基准轴线方向依次交替分布且互不干扰，可有效减小相邻天线阵列之间的间距，进而减小天线的整体体积，减小配套设备如AAU设备的重量和体积，且有利于实现网络的部署。并且，在垂直于基准轴线方向上，各第一辐射单元和各第二辐射单元均对应设有反射边界，且反射边界与基准轴线平行，通过反射边界可在保证天线具有较佳的整体电气性能的同时实现天线的小型化。
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实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920293664.X
申请日:2019-03-07
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:81(广州)
授权编号:CN209401846U
授权时间:20190917
主分类号:H01Q 1/52
专利分类号:H01Q1/52;H01Q19/10;H01Q21/00;H01Q21/06;H01Q1/36;H01Q1/38;H01Q21/30
范畴分类:38G;
申请人:京信通信技术（广州）有限公司;京信通信系统（中国）有限公司;京信通信系统（广州）有限公司;天津京信通信系统有限公司
第一申请人:京信通信技术（广州）有限公司
申请人地址:510730 广东省广州市广州经济技术开发区金碧路6号
发明人:李明超
第一发明人:李明超
当前权利人:京信通信技术（广州）有限公司;京信通信系统（中国）有限公司;京信通信系统（广州）有限公司;天津京信通信系统有限公司
代理人:陈金普;刘艳丽
代理机构:44224
代理机构编号:广州华进联合专利商标代理有限公司
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计