本发明涉及移动通信， 特别地， 涉及一种阵列天线和基站。 背景技术

目前移动通信网络已经发展到了第三代（3G )， 3G网络已经在世界范 围内； 部署并商用， 随着数据业务及移动互联网的不断普及和推广 ， 国际通信标准组织正在制定移动通信长期演进 LTE ( Long Term Evolution )及 4G等技术标准， 以满足网 术和服务能力的不断 ^ 1。 由于 MIMO ( Multiple Input Multiple Output, 多输入多输出）技术可以 充分使用独立空间传播路径来大大提升网络服 务速率和链路性能， 成为在 LTE及未来 4G技术中最关键的核心技术之一。 MIMO技术通过部署和建 设多根天线，并使用 MIMO信号处理技术来提升网络服务盾量，所以� �般 对于 LTE系统要求至少 2 X 2的 MIMO配置，甚至更多，例如， TDD( Time Division Duplex, 时分双工）模式的 LTE—般要求使用 8根天线来保证 MIMO的使用性能。

对于 FDD ( Frequency Division Duplex, 频分双工） 8天线， 如果采 用 MIMO模式， 则要求 8天线中的下行发射天线满足 65度水平半功率角 的扇区化水平波形图。 但是， 如图 1所示， 因为阵列天线内各线阵之间肩 并肩排列， 不同线阵之间的间距较小使得不同线阵之间存 在较严重的互耦 现象，这将导致每个线阵在下行 上辐射出的波束宽 ^过 65度，甚至 达到 80-90度，这样就无法满 ^扇区 ^对于^ ^半功率角宽度为 65度 的要求。 发明内容

本发明要解决的一个技术问题是提供一种阵列 天线和基站， 使得发射 天线在下行链路上能够形成 65度半功率角的扇区化水平波束，同时仍然保 留上行 8天线接收。

才艮据本发明的一方面， 提出了一种阵列天线， 包括多个线阵、 上下行 默工器和赋形网络， 每个线阵均为¾*化线阵， 包括正极化线阵和负极化 线阵， 赋形网络的输入端与射频单元的下行输出端相 耦合， 赋形网络的两 个输出端分别与两个上下行双工器的下行信号 发射端相耦合； 两个上下行 双工器的收发共用端分别与相邻两个线阵中极 化相同的线阵相耦合， 相邻 的两个极化相同的线阵通过赋形网络在下行链 路上形成 65度的扇区化水 平波束； 两个上下行双工器的上行信号输出端与射频单 元的上行输入端相 耦合； 多个线阵中未与上下行双工器相耦合的线阵均 耦合至射频单元的上 行输入端。

根据本发明的另一方面， 还提出了一种基站， 包括前述的阵列天线。 本发明提供的阵列天线和基站， 通过对多个线阵中相邻两个线阵增加 上下行双工器来实现上下行分路， 并利用相邻两个线阵中极化相同的两个 正极化线阵 /负极化线阵和赋形网络在下行 上形成 65度的下行 ， 避免了在下行链路上直接采用单线阵辐射波束 而导致单线阵辐射波束宽度 过宽的问题。 同时， 本发明还通过上下行默工器使得相邻两个线阵 能够收 发复用， 因而有效保证了上行的多天线分集效果。 附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步 理解， 构成本申请的一 部分。 在附图中：

图 1是现有技术中基于固 形的 2发 8收阵列天线结构图。

图 2是本发明阵列天线的一个实施例的结构示意� �。

图 3是本发明阵列天线的另一实施例的结构示意� �。

图 4是本发明阵列天线的又一实施例的结构示意� �。 具体实施方式

下面参照附图对本发明进行更全面的描述， 其中说明本发明的示例性 实施例。 本发明的示例性实施例及其说明用于解幹本发 明， 但并不构成对 本发明的不当限定。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅 仅是说明性的， 决不 作为对本发明及其应用或使用的任何限制。 为了解决 LTE FDD阵列天线中各线阵下行波束宽度过宽的问题 ， 本发明的下述实施例通过在部分线阵的下行链 路中引入赋形网络来实 现下行链路 65度的波束形状， 以满足扇区化天线的使用要求。

图 2是本发明阵列天线的一个实施例的结构示意� �。

如图 2所示， 该阵列天线 20可以包括多个线阵 202、 上下行双工器 204和赋形网络 206。

其中， 线阵的数目可以为 2的 n ( n的取值为正整数）次方， 接下来 以 4个线阵为例进行说明。

每个线阵均为双极化线阵， 包括正极化线阵和负极化线阵， 例如， 第 一个线阵包括正极化线阵 1和负极化线阵 5，第二个线阵包括正极化线阵 2 和负极化线阵 6，第三个线阵包括正极化线阵 3和负极化线阵 7，第四个线 阵包括正极化线阵 4和负极化线阵 8， 每个正极化线阵和负极化线阵中均 至少包括两个阵子（图 2未示出， 请参见图 1 )。

赋形网络 206的输入端与射频单元的下行输出端相耦合， 赋形网络的 两个输出端分别与两个上下行双工器 204的下行信号发射端相耦合。

两个上下行默工器 204的收发共用端分别与相邻两个线阵中极化相 同 的线阵相耦合， 相邻的两个极化相同的线阵通过赋形网络 206在下行 上形成 65度的扇区化水平波束。 如果采用两个极化相同的线阵来形成 65 度波束宽度的方向图，通常可以通过控制每一 个线阵的波束宽度为 90度左 右， 再通过赋形网络来实现 65度波束的合成。 对于每个线阵波束宽度为 90度左右的常规设计方案可以通过控制天线背� ��宽度和天线侧壁高度来 实现， 对于单根 90度左右波束宽度的背板宽度通常为 0.4-0.6波长， 侧壁 高度为 8mm- 14mm。

两个上下行双工器的上行信号输出端与射频单 元的上行输入端相耦 合， 多个线阵中未与上下行默工器相耦合的线阵（ 例如， 图 2中的正极化 线阵 1、 负极化线阵 5、 正极化线阵 4和负极化线阵 8 )均耦合至射频单元 的上行输入端。

其中， 用于发射下行信号的相邻两个线阵（例如， 第二个线阵和第三 个线阵）之间的间距（即， 图 1中的 a )可以介于 [0·35λ， 0·7λ】之间， 以形 成 65度的下行波束，之所以利用相邻两个线阵是� ��虑了相邻两个线阵之间 的相关性较强， 从而更容易控制波束的形状； 为了防止上行互耦问题， 线 阵之间的间距越大越好，但是，在实际应用中 还需要考虑阵列天线的尺寸， 因此用于接收上行信号的相邻两个线阵（例如 ， 第一个线阵与第二个线阵 之间、 第三个线阵与第四个线阵之间）之间的间距（ 即， 图 1中的 d )可 以介于 [λ/2， λ】之间， 其中， λ为阵列天线工作的中心频点对应的波长。

具体地，正极化线阵 1和负极化线阵 5作为第一个线阵的两个极化单 元， 可以用于接收信号（上行 1和上行 2 )， 正极化线阵 4和负极化线阵 8 作为第四个线阵的两个极化单元， 也用于接收信号（上行 3和上行 4 ) 。 正极化线阵 2和负极化线阵 6、 正极化线阵 3和负极化线阵 7分别作为第 二个线阵和第三个线阵的两个极化单元， 通过上下行双工器进行分路， 在 下行 上增加赋形网络以形成两个固 形波束用于下行发射（下行 1 和下行 2 )， 上行链路用于接收信号（上行 5、 上行 6、 上行 7和上行 8 )。 此外， 第二个线阵和第三个线阵的下行链路均通过赋 形网络形成固定赋形 波束， 该波束是由同极化的波束合成的， 例如， 正极化线阵 2和正极化线 阵 3合成为一个正极化 65度^ 负极化线阵 6和负极化线阵 7合成为一 个负极化 65度^^。

图 2所示的基于固定波束赋形的 2发 8收的阵列天线，在发射端利用 中间两列合成 行发射， 在接收端利用四列八个正、 负极化线阵来接 收信号， 从而实现了一种 2发 8收的 MIMO阵列天线。

该实施例可以利用阵列天线中任意两个相邻的 线阵形成下行 65度的 扇区化波形图， 从而满足下行扇区化定向发射的目的， 也避免了采用单线 阵直接进行辐射而带来的波束宽度展宽的问题 。

如图 2所示， 至少一对相邻的线阵可以复用为收发天线。 复用为收发 天线的线阵可以位于阵列天线的中央。 当复用为收发天线的线阵位于阵列 天线的中央时， 由于天线结构与背板的对称性， 使得赋形波束具有良好的 对称性， 从而使得这两个下行波束具有更好的重叠性， 将有利于提高 MIMO系统的下行传输速率。

从图 2中可以看出， 其通过 2个线阵来发射 2路下行数据， 从而形成 2发 8收的 MIMO阵列天线。

图 3是本发明阵列天线的另一实施例的结构示意� �。 如图 3所示， 可以将最左侧的相邻两个线阵复用为收发天线 。 利用 正极化线阵 1、 正极化线阵 2和赋形网络来形成一个正极化 65度波束， 利用负极化线阵 5、负极化线阵 6和赋形网络再形成一个负极化 65度波 束。

依此类推，也可以利用正极化线阵 3、正极化线阵 4、负极化线阵 7、 负极化线阵 8和两个赋形网络来形成两个正负极化 65度的下行波束。

图 4是本发明阵列天线的又一实施例的结构示意� �。

如图 4所示， 可以通过 4个线阵发射 4路下行数据。 具体地， 可以利 用正极化线阵 1和正极化线阵 2， 负极化线阵 5和负极化线阵 6、正极化线 阵 3和正极化线阵 4、 负极化线阵 7和负极化线阵 8、 以及四个赋形网络来 形成 4个 65度的下行波束， 从而形成 4发 8收的 MIMO阵列天线。

需要指出的是， 还可以将上述实施例中的阵列天线应用到基站 中， 以 提高网络服务 i½和链路性能。

本说明书中各个实施例均采用递进的方式描述 ， 每个实施例重点说明 的都是与其他实施例的不同之处， 实施例之间相同和相似的部分可以 相互参见。

本发明的上述实施例在下行方向上仅基于两根 同极化的天线来形成 一个固定波束，为了在下行方向上实现 MIMO, 至少可以形成一个正极 化 65度固定波束和一个负极化 65度固定波束， 在这两个波束重叠的情 况下可以最高效地实现下行 MIMO。此外，本发明的下行波束不基于用 户位置变化， 而是能够覆盖整个扇区的固定波束。

虽然已经通过示例对本发明的一些特定实施例 进行了详细说明， 但 是本领域的技术人员应该理解， 以上示例仅是为了进行说明， 而不是为 了限制本发明的范围。 本领域的技术人员应该理解， 可在不脱离本发明 的范围和精神的情况下， 对以上实施例进行修改。 本发明的范围由所附 权利要求来限定。