阅读说明：本技术 Mimo天线阵列及通信设备 (MIMO antenna array and communication equipment ) 是由 闫小捷 李笑天 安涛 田广中 马瑞峰 于 2020-05-11 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种MIMO天线阵列及通信设备,涉及基站天线的技术领域,该MIMO天线阵列,包括：沿第一方向相互咬合连接的第一子阵和第二子阵；第一子阵和第二子阵相咬合的位置形成多个咬合点；且,第一子阵和第二子阵对应各咬合点均设置有阵元,阵元均包括多个辐射单元,用于进行信号辐射。本发明提供的MIMO天线阵列及通信设备,通过第一子阵和第二子阵沿第一方向相互咬合连接,形成MIMO的方式,能够使整个天线整个更加紧凑,有助于实现天线的小型化发展。(The invention provides an MIMO antenna array and communication equipment, which relate to the technical field of base station antennas, and the MIMO antenna array comprises: the first subarray and the second subarray are meshed and connected with each other along a first direction; a plurality of occlusion points are formed at the occlusion positions of the first subarray and the second subarray; and the first subarray and the second subarray are provided with array elements corresponding to the respective bite points, and each array element comprises a plurality of radiation units and is used for carrying out signal radiation. According to the MIMO antenna array and the communication equipment provided by the invention, the first subarray and the second subarray are mutually meshed and connected along the first direction to form an MIMO mode, so that the whole antenna is more compact, and the miniaturization development of the antenna is facilitated.)

MIMO天线阵列及通信设备

技术领域

本发明涉及基站天线的技术领域，尤其是涉及一种MIMO天线阵列及通信设备。

背景技术

随着移动通信的快速发展，频谱资源及空间资源的日趋紧张，运营商开始深耕单一的低频、高频网络，因此，MIMO(multiple-in multiple-out，多进多出)天线成为运营商的主要需求，MIMO天线可以充分的利用基站空间，布局多面天线，提升频谱资源的利用率。

但是，现有的MIMO天线在布局使用多面天线过程中，会使水平面旁瓣干扰的问题凸显，同时，往往占有较大的空间，难以进行小型化的部署。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种MIMO天线阵列及通信设备，以缓解上述技术问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种MIMO天线阵列，包括：沿第一方向相互咬合连接的第一子阵和第二子阵；所述第一子阵和所述第二子阵相咬合的位置形成多个咬合点；且，所述第一子阵和所述第二子阵对应各咬合点均设置有阵元，所述阵元均包括多个辐射单元，用于进行信号辐射。

优选地，在一种较佳的实施例中，上述第一子阵和所述第二子阵在不同咬合点上的辐射单元数量之和相等。

优选地，在一种较佳的实施例中，上述阵元包括的多个所述辐射单元在所述阵元上沿所述第二方向排列；其中，所述第一方向与所述第二方向垂直。

优选地，在一种较佳的实施例中，上述第一子阵的阵元包括多个第一阵元和多个第二阵元；其中，所述第一阵元包括的辐射单元的数量多于所述第二阵元包括的辐射单元的数量；所述第一阵元和所述第二阵元在所述第一子阵上沿所述第一方向交替排列；且，所述第一阵元和所述第二阵元分别对应相邻的所述咬合点。

优选地，在一种较佳的实施例中，上述第二子阵的阵元包括多个第三阵元和多个第四阵元；其中，所述第三阵元包括的辐射单元的数量少于所述第四阵元包括的辐射单元的数量；所述第三阵元和所述第四阵元在所述第二子阵上沿所述第一方向交替排列；且，所述第三阵元和所述第四阵元分别对应相邻的所述咬合点。

优选地，在一种较佳的实施例中，上述同一个所述咬合点对应的所述第一阵元和所述第三阵元包括的所述辐射单元的数量之和，等于相邻所述咬合点对应的所述第二阵元和所述第四阵元包括的所述辐射单元的数量之和。

优选地，在一种较佳的实施例中，上述MIMO天线阵列还包括输入输出端口；其中，所述输入输出端口设置在所述第一子阵和所述第二子阵上，且，沿所述第一方向的边缘位置。

优选地，在一种较佳的实施例中，上述第一阵元，或者，所述第二阵元中包括的多个所述辐射单元沿所述第二方向的间距为0.6波长；相邻所述第一阵元和所述第二阵元中，在所述第一方向上相邻的两个所述辐射单元的垂直间距为0.85波长。

优选地，在一种较佳的实施例中，上述所述第三阵元，或者，所述第四阵元中包括的多个所述辐射单元沿所述第二方向的间距为0.6波长；相邻所述第三阵元和所述第四阵元中，在所述第一方向上相邻的两个所述辐射单元的垂直间距为0.85波长。

第二方面，本发明实施例还提供一种通信设备，所述通信设备配置有第一方面所述的MIMO天线阵列。

本发明实施例带来了以下有益效果：

本发明实施例提供的MIMO天线阵列及通信设备，包括沿第一方向相互咬合连接的第一子阵和第二子阵，其中，第一子阵和第二子阵相咬合的位置形成多个咬合点；且，第一子阵和第二子阵对应各咬合点均设置有阵元，具体地，阵元均包括多个辐射单元，用于进行信号辐射；其中，第一子阵和第二子阵沿第一方向相互咬合连接，形成MIMO的方式，能够使整个天线整个更加紧凑，有助于实现天线的小型化发展。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明

具体实施方式

或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种MIMO天线阵列的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的另一种MIMO天线阵列的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的另一种MIMO天线阵列的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种通信设备的示意图。

图标：100-第一子阵；200-第二子阵；110-第一阵元；101-辐射单元；120-第二阵元；210-第三阵元；220-第四阵元。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域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，都属于本发明保护的范围。

目前，现有的MIMO天线，在布局使用多面天线过程中，难以进行小型化的天线部署，同时，也会使水平面旁瓣干扰的问题凸显，而水平面旁瓣不仅会对两个天线造成干扰，还会使大量的辐射功率浪费的覆盖区域以外，因此设计一款小型化的，具有较高水平面旁瓣抑制的MIMO天线尤为迫切。基于此，本发明实施例提供的一种MIMO天线阵列及通信设备，可以进行小型化部署，同时，也可以有效抑制旁瓣干扰的问题。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种MIMO天线阵列进行详细介绍。

本发明实施例提供了一种MIMO天线阵列，如图1所述的一种MIMO天线阵列的结构示意图，包括：沿第一方向相互咬合连接的第一子阵100和第二子阵200。

其中，图1中箭头所示的方向为第一方向，通常该第一方向是沿MIMO天线阵列本体的纵向，第一子阵100和第二子阵200设置在MIMO天线阵列的辐射体上，且，第一子阵100和第二子阵200通常分居在天线法线的两侧，其中，天线法线通常是沿第一方向，且，在辐射体的中心线位置，在图1中未示出。

进一步，第一子阵100和第二子阵200相咬合的位置形成多个咬合点；即，图1中，相互咬合的齿状位置。且，第一子阵100和第二子阵200对应各咬合点均设置有阵元，阵元均包括多个辐射单元，用于进行信号辐射。

其中，图1中，第一子阵100和第二子阵200中，均包括多个阵元，如图1中虚线所示的阵元，且，虚线所示的每个阵元，均包括多个辐射单元101，具体实现时，图1所示的MIMO天线阵列中的辐射单元为组成天线的基本辐射单元，能够有效辐射或者接收无线电波，如，可以是赫兹电振子、赫兹磁振子和惠更斯元辐射器等辐射单元，具体可以根据实际使用情况进行设置，以满足天线的辐射性能，本发明实施例对此不进行限制。

本发明实施例提供的MIMO天线阵列，包括沿第一方向相互咬合连接的第一子阵和第二子阵，其中，第一子阵和第二子阵相咬合的位置形成多个咬合点；且，第一子阵和第二子阵对应各咬合点均设置有阵元，具体地，阵元均包括多个辐射单元，用于进行信号辐射；其中，第一子阵和第二子阵沿第一方向相互咬合连接，形成MIMO的方式，能够使整个天线整个更加紧凑，有助于实现天线的小型化发展。

进一步，上述图1中，第一子阵和第二子阵沿第一方向相互咬合的设置方式，可以使分居天线法线两侧的第一子阵和第二子阵互相嵌入，当辐射单元呈双极化辐射单元时，还可以形成四个独立的33°波束(2个+45°，两个-45°)，在辐射面上形成MIMO结构，不仅能实现天线的小型化要求，还可以使水平波束宽度收敛，达到水平面旁瓣抑制的目的，因此，上述MIMO天线阵列具有尺寸小，水平面波束收敛、水平面旁瓣抑制高等优点。

进一步，上述第一子阵和第二子阵在不同咬合点上的辐射单元数量之和相等。即，图1所示的每行的辐射单元的数量相等。

进一步，上述阵元包括的多个辐射单元在阵元上沿第二方向排列，其中，本发明实施例中第一方向与第二方向垂直，即，第二方向为沿MIMO天线阵列的辐射面的横向方向。

应当理解，图1中，示出的是有限个咬合点的实施方式，且，每个咬合点对应的位置均设置有第一子阵和第二子阵的阵元，进一步，图1所示的阵元的数量，以及，每个阵元中包括的辐射单元的数量，都是以有限个为例进行说明的，在实际使用时，第一子阵和第二子阵的阵元，形成的咬合点的数量，以及，每个阵元所包括的辐射单元的数量均可以根据实际使用情况进行设置，即，MIMO天线阵列的横向和纵向的尺寸，均可以根据实际使用情况设置，本发明实施例对此不进行限制。

进一步，如图1所示，第一子阵的阵元包括多个第一阵元110和多个第二阵元120；

其中，第一阵元110包括的辐射单元101的数量多于第二阵元包括的辐射单元的数量；第一阵元和第二阵元在第一子阵上沿第一方向交替排列；且，第一阵元和第二阵元分别对应相邻的咬合点。

进一步，如图1所示，第二子阵的阵元包括多个第三阵元210和多个第四阵元220；

其中，第三阵元210包括的辐射单元的数量少于第四阵元220包括的辐射单元的数量；第三阵元210和第四阵元220在第二子阵上沿第一方向交替排列；且，第三阵元210和第四阵元220分别对应相邻的咬合点。

具体地，如图1所示，在第一子阵上，多个第一阵元110和多个第二阵元120依次交替排列，在第二子阵上，多个第三阵元210和第四阵元220依次交替排列，且，在实际使用时，为了使第一子阵和第二子阵在不同咬合点上的辐射单元数量之和相等，通常将阵元设置成在一个咬合点处，对应一个第一子阵的第一阵元和一个第二子阵的第三阵元，即图1所示的形式，顶部第一个咬合点对应第一阵元110和第三阵元210，此时，第一阵元110和第三阵元210中所包括的辐射单元沿第二方向排列。

同理，第二个咬合点对应第二阵元120和第四阵元220，此时，第二阵元120和第四阵元220所包括的辐射单元也沿第二方向排列。通过阵元依次交替排列的方式，可以在辐射面上形成图1所示的MIMO天线阵列。

并且，如图1所示，同一个咬合点对应的第一阵元和第三阵元包括的辐射单元的数量之和，等于相邻咬合点对应的第二阵元和第四阵元包括的辐射单元的数量之和。

例如，第一阵元包括的辐射单元的数量用M表示，第二阵元包括的辐射单元的数量用N表示，第三阵元包括的辐射单元的数量用P表示，第四阵元包括的辐射单元的数量用Q表示，此时，每个阵元所包括的辐射单元的数量满足：M+P＝N+Q。

在实际使用时，对于第一子阵，其第一阵元和第二阵元所包括的辐射单元的数量关系通常满足M＝N+1，而对于第二子阵，其第三阵元和第四阵元所包括的辐射单元的数量关系通常满足P＝Q-1。

例如，图1所示的MIMO天线阵列中，M＝3、N＝2，P＝2、Q＝3，即满足上述数量关系。

在实际使用时，上述M、N、P和Q的具体数量可以根据实际使用情况进行设置，以便于满足上述数量关系，以及对MIMO天线阵列的性能需求，本发明实施例对此不进行限制。

进一步，上述第一阵元，或者，第二阵元中包括的多个辐射单元沿第二方向的间距通常设置为0.6波长，相邻第一阵元和第二阵元中，在第一方向上相邻的两个辐射单元的垂直间距为0.85波长。

即，在辐射面上，第一阵元中横向方向相邻两个辐射单元的距离为0.6波长，纵向方向上，相邻两个辐射单元的距离为0.85波长。

进一步，第三阵元，或者，第四阵元中包括的多个辐射单元沿第二方向的间距为0.6波长；相邻第三阵元和所述第四阵元中，在第一方向上相邻的两个辐射单元的垂直间距为0.85波长。

即，在辐射面上，第二阵元中横向方向相邻两个辐射单元的距离为0.6波长，纵向方向上，相邻两个辐射单元的距离为0.85波长。

在实际使用时，辐射单元之间的距离参数，还可以根据实际的使用情况，在上述距离间距上进行调整，本发明实施例对此不进行限制。

进一步，上述MIMO天线阵列还包括输入输出端口；其中，输入输出端口设置在第一子阵和第二子阵上，且，沿第一方向的边缘位置。

为了便于理解，在图1的基础上，图2还示出了另一种MIMO天线阵列的结构示意图。

其中，在图2中，包括沿第一方向相互咬合连接的第一子阵100和第二子阵200，以及，第一子阵100包括的多个第一阵元110和多个第二阵元120，和第二子阵200包括的多个第三阵元210和多个第四阵元220；多个第一阵元110和多个第二阵元120在第一方向交替排列，且，多个第三阵元210和多个第四阵元220也在第一方向上交替排列。

并且，图2中以多个阵元为例进行说明，且，多个阵元在图2中用省略号代替。

应当理解，图2中，阵元的数量可以根据实际使用需求进行设置，本发明实施例对此不进行限制。

进一步，除上述结构外，图2中还包括多个输入输出端口。具体地，如图2所示，包括四个输入输出端口：Port1，Port2，Port3，Port4。

在实际使用时，图2中，Port1、Port2为一组输入输出端口，即，一个是输入端口，一个是输出端口；同理，Port3、Port4也为一组输入输出端口，因此，图2中的所示的MIMO天线阵列中，Port1、Port2同为2T2R；Port3、Port4同为2T2R，从而形成4T4R的MIMO结构。

进一步，基于图2所示的MIMO天线阵列，还可以形成8T8R的MIMO结构，此时，可以将两个图2所示的MIMO天线阵列级联使用，具体地，如图3所示的另一种MIMO天线阵列的结构示意图，在图3中，包括了两个图2所示的MIMO天线阵列，其中，图3中，每个MIMO天线阵列的结构与图2中一致，且，图3中，除输入输出端口Port1，Port2，Port3，Port4以外，还包括输入输出端口：Port5，Port6，Port7，Port8，其中，输入输出端口Port5～Port8的设置方式也可以设置成与输入输出端口Port1～Port4一致的形式，因此，可以形成8T8R的MIMO结构。

在实际使用时，上述输入输出的端口的数量还可以根据实际使用情况进行设置，本发明实施例对此不进行限制。

综上，本发明实施例提供的MIMO天线阵列，通过将第一子阵和第二子阵沿第一方向相互咬合连接，形成MIMO的方式，可以实现天线的小型化，同时，也可以扩展水平波束宽度、提高水平面旁瓣抑制作用，进而提高天线的使用性能。

进一步，在上述实施例的基础上，本发明实施例还提供了一种通信设备，该通信设备配置有上述实施例所述的MIMO天线阵列。

如图4所示的一种通信设备的示意图，包括天线系统410、RRU(Radio RemoteUnit，射频拉远单元)系统420、BBU(Building Base band Unit，基带处理单元)系统430、核心网系统440、终端450等模块。

为了便于说明，图4仅示出了与本发明实施例相关的部分。应当理解，图4中示出的通信设备的结构并不构成对通信设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

下面结合图4对通信设备的各个构成部件进行具体的介绍：

天线系统410，用于空间电磁波与导波转换，特别是将空间的电磁波接收转换为导波传输给RRU进行射频处理，或是将RRU的传输的射频信号进转换为空间电磁波。通常天线系统包括但不限于辐射单元、反射面、外罩、射频电缆、控制单元等。

RRU系统420用于处理天线端转换的导波收发处理。通常RRU系统包括但不限于接收机(RX)、发射机(TX)、功率放大器、滤波器等。

BBU系统430用于实现数字信号的编码、调制。通常BBU系统包括但不限于调制解调器、编码器、译码器等。

核心网系统440是整个通信系统的神经中枢，负责整个通信系统指令、分组交换。主要功能是提供用户连接、对用户管理及业务承载。核心网系统包括但不限于交换机、路由器等。

终端450是通信系统服务的对象，是任务发起及服务终止的对象，是重要的人机交互设备。其主要功能是完成人与机器之间的互通交流。终端包括但不限于移动电话、电脑等。

可以理解，图4所示的通信设备的结构仅为示意，通信设备还可包括比图4中所示更多或者更少的组件，或者具有与图4所示不同的配置。图4中所示的各组件可以采用硬件、软件或其组合实现。

本发明实施例提供的通信设备，与上述实施例提供的MIMO天线阵列具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。