MIMO天线技术是指在发射端和接收端分别使用� �个发射天线和多个接收天线， 无线 电波信号通过发射端和接收端的多个天线传送 和接收， 从而改善每个用户的服务盾量（误 比特率或数据速率）。 MIMO天线系统对于传统的单输入单输出（ single-input-single-output, SISO )天线系统来说， 能够提高频谱利用率， 使得天线系统能在有限的无线频带下传输更 高速率的数据业务。

MIMO天线阵列根据 MIMO天线系统的需要有 2入 2出、 4入 4出等多种形式， 可以 釆用单极化天线或双极化天线作为 MIMO天线系统的阵列单元。其中， 单极化天线是指天 线内部振子的排列为同一方向的一列， 从一个方向接收无线电波信号， 单极化天线相对于 基准面可以是垂直极化、 水平极化或是正负 45度极化等； 双极化天线是指天线内部振子 有两个不同方向的排列， 从两个不同的方向接收无线电波信号。 双极化天线的两个内部振 子之间可以釆用不同的极化方式， 如一个振子釆用水平极化（水平极化天线）， 另一个振 子釆用垂直极化 (垂直极化天线）， 或者一个振子釆用正 45度极化 (正 45度天线）， 另一 个振子釆用负 45度极化 (负 45度天线）等。

才艮据天线的方向性， 天线又可以分为全向天线和定向天线。 全向天线是指在水平面上 辐射与接收无最大方向的天线， 天线增益相对较低， 无线信号的传输距离也较短， 因此， 全向天线一般适合在对传输距离要求不高的点 对多点通信环境使用， 如室内环境。 相对于 全向天线， 定向天线的方向性较强， 能量在特定方向上比较集中， 增益相对较高， 无线信 号的传输距离比较远， 抗千扰能力比较强， 更适合于远距离点对点通信， 定向天线的缺点 在它的信号覆盖范围较小， 天线在安装和调整时的难度较大， 两个传输点的天线必须相互 对准才能保证信号的传输。 当前 MIMO天线系统的设计主要针对室外环境， 由于室内环境复杂， 且需要较宽频带 的覆盖， 因此， 现有的针对室内环境的 MIMO天线系统的设计中， MIMO天线系统一般包 括多个釆用垂直极化方式的单极化全向天线。

在目前釆用单极化全向天线为阵列单元的室内 MIMO天线系统中，由于单极化全向天 线的频谱利用率低， 导致数据传输速率较低； 另外， 为了保证室内 MIMO天线系统的高容 量， 需要设置数量较多的单极化全向天线， 导致室内 MIMO天线系统占用的空间过大。 因 此需要一种能够提高频谱利用率以及占用较小 空间的全向天线作为室内 MIMO 天线系统 的阵列单元。

对此， 考虑到双极化全向天线相对于单极化全向天线 可以使重叠的频谱分开， 提高频 谱利用率，因此，提出了釆用双极化全向天线 作为室内 MIMO天线系统的阵列单元的技术， 在占用较少空间的情况下提高频谱利用率。 如图 1所示， 为一种双极化全向天线的结构示 意图， 具有一个垂直极化天线 1 以及四个水平极化天线 2。 该天线的工作频带为 225~400MHz, 因此， 与单极化全向天线相比， 虽然利用双极化全向天线可以提高频谱利 用率， 并使得通过该双极化全向天线构成的 MIMO天线系统占用的空间减少，但由于该双 极化全向天线工作频率较低且水平极化的不圆 度较差， 无法在移动通信系统中使用。

除了 MIMO天线具有上述问题，在第三代移动通信系� �（ 3G,即 TD-SCDMA、WCDMA 和 CDMA2000 )中， 室内覆盖的天线仍然和第二代移动通信系统（ 2G )—样釆用单极化天 线， 但是由于 3G系统的频率较高， 釆用单通道模式的单极化天线覆盖距离大大缩 短， 只 能釆用成倍增加天线的方式来弥补覆盖距离的 不足。 而釆用双通道模式的双极化全向 （吸 顶）天线利用极化分集的极化增益效应， 在同样天线数量（与 2G )的情况下相对于 2G的 状态可满足网络的覆盖要求。 但是， 目前的双极化全向 （吸顶）天线的工作频带宽度仍然 较窄。

因此，需要寻找一种工作频带宽度较宽的双极 化全向天线，在提高频谱利用率的同时， 还能保证一定的频带覆盖率， 从而在占用较少空间的情况下， 提高双极化全向天线的数据 传输速率。 发明内容 本申请实施例提供一种宽频带双极化全向天线 及馈电方法， 用以解决现有技术中双极 化全向天线覆盖距离短、 数据传输速率较低的问题。

一种宽频带双极化全向天线， 所述宽频带双极化全向天线包括的垂直极化天 线 20和 水平极化天线 30釆用共轴设置；

水平极化天线 30包括附着板 32和附着在附着板 32上的用于接收和发射电磁波的折 合振子 31 ; 所述折合振子 31的两个振臂分别附着于所述附着板 32的上表面和下表面， 一个振臂 连接第一馈线的内导体， 一个振臂连接第一馈线的外导体。

一种利用宽频带双极化全向天线进行馈电的方 法， 包括：

利用水平极化天线接收、 发射水平极化波；

利用垂直极化天线接收、 发射垂直极化波。

本申请通过釆用水平极化天线与垂直极化天线 共轴设置， 水平极化天线由折合振子的 两个振臂分别附着于附着板上下两个表面， 且所述两个振臂分别连接馈线内导体和馈线外 导体的结构， 使得本申请的宽频带双极化天线相对于传统的 双极化全向天线有较宽的工作 频带宽度， 并且本申请提供的宽频带双极化全向天线具有 良好的极化隔离效果和覆盖平衡 性，可以有效地覆盖 2G、 3G、无线局域网（ WLAN, Wireless LAN )和长期演进 ( long term evolution, LTE )等系统， 并在 LTE和 WLAN系统中充分发挥 MIMO天线的性能， 提高 数据传输速率。 附图说明 为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中 的技术方案， 下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作筒单地介绍 ， 显而易见地， 下面描述中的附图仅仅 是本申请的一些实施例， 对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动性的前 提下， 还可以根据这些附图获得其他的附图。

图 1为现有技术中双极化全向天线的结构示意图� �

图 2 ( a ) 为本申请实施例一提供的宽频带双极化全向天 线的立体图；

图 2 ( b ) 为本申请实施例一提供的宽频带双极化全向天 线的主视图；

图 2 ( c ) 为本申请实施例一提供的宽频带双极化全向天 线的俯视图；

图 3为本申请实施例一提供的宽频带双极化全向� �线水平极化方向图； 图 4为本申请实施例一提供的宽频带双极化全向� �线垂直极化方向图； 图 5为本申请提供的宽频带双极化全向天线应用� � LTE、 GSM和 TD-SCDMA共用 的室内分布系统示意图。 具体实施方式 本申请实施例提供一种宽频带双极化全向天线 及馈电方法， 该天线釆用水平极化、 垂 直极化的双极化结构， 来提高天线的工作效率。 通过本申请方案， 使双极化全向天线中的 水平极化天线的工作频率范围可以达到 1710MHz~2700MHz, 同时， 垂直极化天线的工作 频率范围才 居所适用的网络不同， 可以达到 1710MHz~2700MHz和 820MHz~960MHz, 可 以实现对 2G、 3G、 WLAN和 LTE等系统的同时覆盖。

下面结合说明书附图和各实施例对本申请的技 术方案进行详细说明。

实施例一、

如图 2 ( a )、 图 2 ( b )和图 2 ( c )所示分别为本申请实施例一提供的一种宽频� �双极 化全向天线的立体图、 主视图和俯视图。

本申请实施例一中的一种宽频带双极化全向天 线包括底板 10、 垂直极化天线 20、 水 平极化天线 30和支撑柱 40。 垂直极化天线 20竖直放置在底板 10上， 垂直极化天线 20和 水平极化天线 30同轴设置， 支撑柱 40固定在底板 10和水平极化天线 30上， 用于支撑水 平极化天线 30。

支撑柱 40除了用于支撑附着板 32之外， 通过对支撑柱 40的高度的调整， 还可以用 于调整驻波， 起到展宽天线的频率带宽的作用。

支撑柱 40为绝缘材盾 , 固定在附着板 32和底板 10上， 所述固定可以为彈接或铆接。 所述底板 10用于提高阵列天线的方向性及减少后向辐射� �� 该底板 10为圆形平面板， 底板 10 的材盾为导体， 可以为金属板或者通过叠加或镀膜等工艺于表 面设有铜、 铁等金 属层的板， 较优的， 可以为铜金属板或铝金属板。

所述水平极化天线 30用于接收、发射水平极化波， 包括附着板 32和附着在附着板 32 上的用于接收和发射电磁波的折合振子 31 , 所述折合振子 31的两个振臂分别附着于所述 附着板 32 的上表面和下表面， 一个振臂连接第一馈线的馈线内导体， 另一个振臂连接第 一馈线的馈线外导体。

折合振子 31的数量可以为多个， 较优的， 所述水平极化天线 30可以包括偶数个折合 振子 31 , 多个振子 31成轴对称方式均匀分布于附着板 32上。 如， 水平极化天线 30可以 包括相邻振子之间呈 90度的 4个折合振子 31 , 降低水平极化的不圆度。

折合振子 31由两个对称的振臂组成， 折合振子 31中的两个振臂之间可以釆用多种方 式连接， 具体的， 在本申请实施例中可以釆用金属化过孔连接， 所述釆用金属化过孔连接 是指在附着板上打孔， 所述孔的内壁通过叠加或镀膜等工艺于表面设 有铜、 铁等金属层实 现导电， 所述孔与位于附着板上下两个表面的两个振臂 均连接， 从而使两个振臂之间通过 附着板上导电的孔连接。

为了保证天线覆盖的广度， 一般要求天线的不圆度（在近圆形的方向图平 面上的最大 增益方向与最小增益方向的增益差值） 小于 2dB。 在本申请实施例一中， 为了降低天线的 不圆度， 折合振子 31的振臂可以呈一段圆环状或近似呈一段圆环� ��， 除了将折合振子 31 的振臂设计为一段圆环状或近似呈一段圆环状 ， 所述振臂中还可以有缝隙， 所述缝隙也是 呈一段圆环状或近似呈一段圆环状。

所述折合振子 31 的振臂和振臂中的缝隙中涉及的近似呈一段圆 环状是指： 振臂的外 边缘（该圆环的外圆周）和内边缘（该圆环的 内圆周）可以为由多条线段组成的近似圆弧 形。 具体的， 如图 2 ( c )所示（该图中的虚线结构表示折合振子的一� �振臂在附着面下表 面的位置示意图， 图中仅利用虚线结构示出了一个位于附着面下 表面的振臂的位置示意 图， 其余三个未在图中示出）， 将折合振子 31振臂设计为近似呈一段圆环， 振臂中的缝隙 设计为近似呈一段圆环， 则本申请实施例一提供的宽频带双极化全向天 线水平极化的水平 面方向图如图 3所示， 该天线在工作频率为 1880MHZ, 2100MHZ和 2400MHZ时的水平 极化水平面的方向图分别用虚线、 点画线和实线表示， 从图中可以看出， 该宽频带双极化 全向天线在水平方向的不圆度小于一般对天线 不圆度小于 2dB的要求。如图 4所示为本申 请实施例一提供的宽频带双极化全向天线垂直 极化水平面方向图， 该天线在工作频率为 870MHZ, 2000MHZ和 2400MHZ时的垂直极化水平面方向图分别用虚线� � 点画线和实线 表示， 从图中可以看出， 该宽频带双极化全向天线在垂直方向的不圆度 小于 2dB。

折合振子的阻抗大 、随着振臂的面积大小改变而变化， 因此， 通过调节振臂的面积大 小可以调节折合振子的阻抗值。 根据折合振子的大阻抗特性， 在水平极化天线 30 包括多 个折合振子 31时， 可以通过将折合振子 31并联的方式使水平极化天线的阻抗与馈线阻� �� 匹配， 降低本申请实施例一中提供的宽频带双极化全 向天线的驻波比（线路中最高电压和 最低电压的比例）。

具体的， 在折合振子 31与第一馈线连接时， 折合振子 31振臂中的引线从振臂的内边 缘引出， 与第一馈线的馈线内导体或馈线外导体连接， 所述折合振子 31釆用并联的方式， 是指将每个折合振子 31 连接第一馈线的馈线内导体的振臂的引线连接 在一起， 将连接第 一馈线的馈线外导体的振臂的引线连接在一起 ， 使折合振子 31 形成并联。 进一步的， 为 了便于连接， 可以将多个折合振子 31 的连接第一馈线的馈线内导体的振臂设置于附 着板 32 的上表面 （或下表面）， 将连接第一馈线的馈线内导体的引线连接在一 起； 将多个折合 振子的连接第一馈线的馈线外导体的振臂设置 于附着板的下表面 （或上表面）， 连接第一 馈线的馈线外导体的引线连接在一起， 从而使折合振子 31形成并联并减少连接线的数量。

附着板 32的形状可以但不限于为圆形、 矩形或其他多边形， 优选地， 附着板 32设计 为圆形。 折合振子 31的两个振臂可以但不限于以焊接的方式附着� ��附着板 32的表面， 折 合振子 31的振臂的外边缘靠近附着板 32的外边缘， 振臂的内边缘靠近附着板 32的中心。

所述垂直极化天线 20用于接收、 发射垂直极化波。 垂直极化天线 20的材盾可以为金 属结构或者通过叠加或镀膜等工艺于表面设有 铜、 铁等金属层的结构， 较优的， 可以为铜 结构或铝结构。 垂直极化天线 20可以釆用多种结构， 具体的， 如图 2 ( a ) (该图中的虚线 结构表示折合振子的一个振臂在附着面下表面 的位置示意图， 图中仅利用虚线结构示出了 一个位于附着面下表面的振臂的位置示意图， 其余三个未在图中示出）所示垂直极化天线

20包括球缺结构的天线部件 22和从球缺结构的天线部件 22下端缘延伸出的圆锥体结构的 天线部件 21 , 圆锥体结构的天线部件 21与第二馈线连接， 具体的， 圆锥体结构的天线部 件 21上的馈电点可以通过底板 10上的圆孔与第二馈线连接， 圆锥体结构的天线部件 21 通过该圆孔及穿过该圆孔的第二馈线与底板 10连接成一体。

如图 2 ( b )所示， 所述第一馈线可以从球缺结构的天线部件 22侧面穿入， 并从该部 件的顶端穿出， 通过垂直极化引向片 50上的开口， 与折合振子的振臂上的引线连接。 优 选的， 如图 2 ( b )所示， 还可以增加一个支撑部件用于支撑垂直极化天 线 20。

为了降低水平极化振子 30和垂直极化振子 20之间的千扰， 提高本申请实施例一所提 供的宽频带双极化全向天线的极化隔离效果， 所述水平极化天线 30和所述垂直极化天线 20可以釆用共轴设置。 为了减少水平极化天线 30和垂直极化天线 20之间的耦合， 所述水 平极化天线 30的附着板 32的下表面和所述垂直极化天线 20之间的垂直距离可以设置为 8mm ~ 15mm, 如， 在垂直极化天线包括球缺结构的天线部件 22和从球缺结构的天线部件 22下端缘延伸出的圆锥体结构的天线部件 21时， 水平极化天线 30的附着板 32的下表面 与垂直极化天线 20的球缺结构的天线部件 22顶端之间的垂直距离为 8mm ~ 15mm。

为了展宽了垂直极化天线 20的带宽， 并进一步的减少垂直极化天线 20和水平极化天 线 30之间的耦合， 如图 2 ( b )所示， 本申请实施例一提供的宽频带双极化全向天线 还可 以进一步包括垂直极化引向片 50和连接部件 60, 所述连接部件 60为不导电材盾， 固定在 附着板 32和耦合部件 50上， 所述固定可以为焊接或铆接， 使得垂直极化引向片 50位于 水平极化天线和垂直极化天线之间， 即， 所述垂直极化引向片 50 的上表面与水平极化天 线 30的附着板 32的下表面不接触， 且所述垂直极化引向片 50的下表面和垂直极化天线 也不接触。 所述垂直极化引向片 50可以但不限于为圆形， 具体的， 可以将垂直极化引向 片 50设计为圆形。

通过在垂直极化天线 20和水平极化天线 30之间设置垂直极化引向片 50,展宽垂直极 化天线 20的带宽并起到降低垂直极化和水平极化天线 30之间的耦合度的作用。

实施例二、

本申请实施例二提供一种利用本申请实施例一 提供的一种宽频带双极化全向天线及 馈电方法， 在利用该天线接收无线电波时， 利用水平极化天线接收水平极化波， 利用垂直 极化天线接收垂直极化波， 并将接收到的无线电波转换为高频电流后通过 第一馈线和第二 馈线输出； 在利用该天线发射无线电波时， 将接收到的高频电流转换为无线电波后通过第 一馈线和第二馈线输出至该天线， 该天线利用水平极化天线发射水平极化波， 利用垂直极 化天线发射垂直极化波。

本申请实施例中提供的宽频带双极化全向天线 除了具有频带覆盖率较高以及数据传 输速率较高的效果外， 还通过多个折合振子在附着板上的对称安装设 计， 以及将折合振子 的振臂设计为一段圆环状并在振臂中设计呈一 段圆环状的缝隙， 使得宽频带双极化全向天 线的不圆度降低； 通过将多个折合振子并联， 降低双极化 MIMO全向天线的驻波比； 通过 将连接馈线线内导体的振臂设计在附着板的同 一表面， 将连接馈线外导体的振臂设计在附 着板的另一表面的优化设计， 减少了连接线的数量； 本申请实施例还通过在垂直极化天线 20和水平极化天线 30之间设置垂直极化引向片 50, 展宽了垂直极化天线 20的带宽， 降 低了垂直极化和水平极化天线 30之间的耦合度， 优化了宽频带双极化全向天线的性能。

本申请实施例中提供的宽频带双极化全向天线 除了可以在 TD-LTE和 WL AN系统中作 为 MIMO天线使用之外，该宽频带双极化全向天线� �的垂直极化振子相当于传统的单极化 全向（吸顶 )天线，可以覆盖 GSM、 CDMA、 WCDMA、 CDMA2000、 TD-SCDMA、 TD-LTE 和 WLAN 等频段， 可以单独应用在 GSM和 CDMA 室内覆盖系统中。 在 WCDMA、 CDMA2000和 TD-SCDMA等 3G系统中， 该宽频带双极化全向天线中的垂直极化振子与 水平极化振子可以共同组成双通道天线用于接 收和发射无线电波， 也就是说， 通过本申请 实施例提供的方案， 针对各种通信网络， 如 GSM、 CDMA, WCDMA、 TD-SCDMA, LTE 和 WLAN等通信网络， 均可以提高上下行信号传输的盾量。 而在 LTE和应用了 802.11η 标准的 WLAN 系统中还可以直接利用本申请实施例中的多天 线及多通道釆用多入多出天 线技术， 来提高室内分布系统的上、 下行覆盖范围和传输速率。 因此， 本申请实施例不仅 可以在 2G、 3G和 WLAN系统中同时应用， 还可以平滑应用于 LTE系统， 具有同时覆盖 当前所有室内分布系统的功能。

例如， 图 5所示， 为本申请实施例中的宽频带双极化全向天线可 以应用于 LTE、 GSM 和 TD-SCDMA共用的室内分布系统中， 从图 5中可以看出， 共用的室内分布系统分布在 A区域、 B区域、 C区域， 在每一个辐射节点中布设了一个本申请实施例 中提供的双极化 全向天线， 其中垂直极化天线可以覆盖 820MHz - 960MHz 、 1710MHz ~ 2700MHz频段， 水平极化天线可以 1710MHz ~ 2700MHz频段。

下面以 A区域为例，在共用 A区域时，对使用本申请实施例中双极化全向� �线的过程 进行说明。

在 TD-SCDMA终端需要发送上行信号时， 以使用频段为 1880 1920 MHz和 2010 ~

2025MHz为例， 需要从室内的双极化全向天线中选择共同覆盖 1880~1920MHz和 2010 ~ 2025MHz频段的天线。

^艮设在 A区域， 在每个双极化全向天线辐射节点 （节点 1、 节点 2和节点 3 ) 中， 垂 直极化天线和水平极化天线均可以覆盖 1880~1920MHz和 2010 ~ 2025MHz频段， 即在 A 区域每个节点有 2个极化的天线可以覆盖 1880~1920MHz和 2010 ~ 2025MHz频段， 因此， 可以从辐射节点 1中选择出共同覆盖 1880~1920MHz和 2010 ~ 2025MHz频段的 2个不同 极化的天线， 即水平极化天线和垂直极化天线。

在确定出用于接收该 TD-SCDMA终端发送的上行信号的 2 个天线后， 分别接收该 TD-SCDMA终端发送的上行信号， 并将分集接收到的 2路上行信号合并为 1路上行信号。 信号合并的具体操作为：

在辐射节点 1中， 水平极化天线和垂直极化天线分集接收 2路上行信号， 并分别通过 各自的通道传输。

将水平极化天线对应通道内和垂直极化天线对 应通道内分别传输的上行信号共同发 送给 TD-SCDMA终端上行信号传输的目的 TD-SCDMA网元， 如 TD-SCDMA基站， 并经 过双通道的 RRU、 BBU传输， 最终在基站合并为一路上行信号， 该目的 TD-SCDMA网元 对接收到的上行信号合并为 1路， 实现利用 1个集成有 1个水平极化天线和 1个垂直极化 天线的双极化全向天线共同接收 TD-SCDMA终端发送的上行信号。

在 LTE终端需要发送上行信号时，以 LTE终端使用频段为 2300MHz ~ 2400MHz为例， 可以从 A区域的辐射节点 1中选择出共同覆盖 2300MHz ~ 2400MHz频段的 1个垂直极化 天线和 1个水平极化天线， 釆用 MIMO天线技术提高网络的覆盖盾量和数据传输� �率， 具 体应用方法， 此处不再赘述。

显然， 本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动 和变型而不脱离本申请的精神和 范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属 于本申请权利要求及其等同技术的范围之内， 则本申请也意图包含这些改动和变型在内。