CN103026552B - 天线和天线系统 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例涉及天线和天线系统。天线包括：正交设置的双线极化振子，其中所述双线极化振子包括第一天线振子和第二天线振子；合成信号发生装置，其中所述合成信号发生装置分别与所述第一天线振子和第二天线振子电耦合，所述第一天线振子和所述第二天线振子发射由所述合成信号发生装置产生的合成信号，以使所述合成信号在空间形成圆极化信号。根据本发明实施例，可以在不改变现有天线振子和馈电网络的前提下，实现圆极化信号，使得终端接收极化分集信号的功率均衡性得到增强，同时有利于对现有天线进行翻新改造，节省了天线设备更新成本。
Description
技术领域
本发明实施例涉及无线通信领域，更具体地说，涉及天线和天线系统。
背景技术
传统上，公众移动通信系统中使用了单垂直极化方向天线。随着无线通信技术发展，为了提升系统容量，提出了多输入多输出（Multiple InputMultiple Output，简称MIMO）技术，产生了对多列天线的需求。在单极化天线在实现多列天线时，由于隔离度的要求会使每列单极化天线列间距很大，造成整个天线体积巨大，因此发展出利用电磁波的极化正交特性来设计多列天线，达到既满足多列天线之间隔离度需求，又能够减少天线体积的目的。
目前公众移动通信领域普遍采用双线极化天线。这种双线极化天线的天线振子成±45度正交布置，用于在空间形成相互正交的线极化电磁波。每一列双线性极化天线的天线振子成线性排列。目前移动终端设备普遍采用线极化天线。由于用户使用移动终端设备的姿态复杂多样，例如接听电话、上网浏览等等，导致移动终端的天线的指向变化多端，另外，还由于无线信道环境的复杂多变特性。因此会导致主集与分集信号两者之间的相关性增大；移动终端的接收机收到的不同极化信号功率出现不均衡，影响分集增益，降低接收质量。
发明内容
本发明实施例提出一种天线，利用±45正交双线极化天线发射圆极化电磁波，提高电磁波接收功率的一致性。
第一方面，本发明实施例提出了一种天线，所述天线包括：
呈±45度极化正交设置的双线极化振子，其中所述双线极化振子包括第一天线振子和第二天线振子；
合成信号发生装置，其中所述合成信号发生装置分别与所述第一天线振子和第二天线振子电耦合，所述第一天线振子和所述第二天线振子发射由所述合成信号发生装置产生的合成信号，以使所述合成信号在空间形成圆极化信号。
结合第一方面，在第一种可能的实现方式中，所述合成信号发生装置包括与所述第一天线振子电耦合的第一合成信号发生装置，和与所述第二天线振子电耦合的第二合成信号发生装置，
所述第一合成信号发生装置包括第一功分器、第一合路器和第一+90度移相器，
所述第二合成信号发生装置包括第二功分器、第二合路器和第二+90度移相器，
其中所述第一功分器接收第一路信号并输出第一支路信号和第二支路信号，所述第二功分器接收第二路信号并输出第四支路信号和第五支路信号，
所述第一+90度移相器接收所述第一支路信号并将所述第一支路信号移相+90度而输出第三支路信号，所述第二+90度移相器接收所述第五支路信号并将所述第五支路信号移相+90度而输出第六支路信号，
所述第一合路器接收所述第三支路信号和所述第四支路信号，并输出第一合成信号，所述第二合路器接收所述第二支路信号和所述第六支路信号，并输出第二合成信号，
所述第一合成信号输入所述第一天线振子，所述第二合成信号输入所述第二天线振子接收。
结合第一方面和/或第一方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述合成信号发生装置包括+90度移相器；功分器；和合路器，
其中所述功分器接收第一路信号并输出第一支路信号和第二支路信号，所述+90度移相器接收所述第一支路信号并输出第三支路信号，所述第三支路信号输入所述第一天线振子，
所述合路器接收所述第二支路信号和第二路信号并输出合成信号，所述合成信号输入所述第二天线振子。
结合第一方面和/或第一方面的第一和第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述合成信号发生装置通过馈电网络与所述双线极化振子电耦合。
结合第一方面和/或第一方面的第一至第三种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，所述双线极化振子为多个，排成一列或多列。
结合第一方面和/或第一方面的第一至第四种可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中，所述合成信号发生装置通过馈电网络与所述各个双线极化振子电耦合。
第二方面，提出了一种天线系统，所述天线系统包括本发明第一方面的天线，和位于天线内部的射频模块。
根据本发明实施例，可以在不改变现有天线振子和馈电网络的前提下，实现圆极化信号，使得终端接收极化分集信号的功率均衡性得到增强，同时有利于对现有天线进行翻新改造，节省了天线设备更新成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明实施例的天线的示意结构图；
图2是根据本发明实施例的另一种实现方式的天线的示意结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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，本领域普通技术人员在没有作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。
本发明实施例所述天线包括：
呈±45度极化正交设置的双线极化振子，其中所述双线极化振子包括第一天线振子和第二天线振子；
合成信号发生装置，其中所述合成信号发生装置分别与所述第一天线振子和第二天线振子电耦合，所述第一天线振子和所述第二天线振子发射由所述合成信号发生装置产生的合成信号，以使所述合成信号在空间形成圆极化信号。
图1是根据本发明实施例的天线的示意结构图。如图1所示，天线100包括一列双线极化振子110，其中每个双线极化振子110包括成±45度极化设置的第一天线振子112和第二天线振子114，例如第一天线振子112成+45度极化设置，而第二天线振子114成-45度极化设置。天线100的输入端102、104通过合成信号发生装置120与馈电网络130电耦合。馈电网络130与双线极化振子110电耦合。在本发明实施例中，馈电网络130可以包括多个功分器132，例如二等分功分器，用于将信号均等地输入每个双线极化振子110。
根据本发明实施例，天线100可以包括多列双线极化振子110，所述多列双线极化振子采用类似上述的方式，通过馈电网络130与合成信号发生装置120电耦合。
在图1所示实施例中，合成信号发生装置120包括与第一天线振子112电耦合的第一合成信号发生装置122。第一合成信号发生装置122包括功分器124、+90度移相器126和合路器128。例如，这里的功分器124为二等分功分器。
同样，合成信号发生装置120包括与第二天线振子114电耦合的第二合成信号发生装置222。第二合成信号发生装置222包括功分器224、+90度移相器226和合路器228。例如，这里的功分器224为二等分功分器。
功分器124的输入端作为天线的输入端102，功分器124的第一输出端电连接到+90度移相器126的输入端，而第二输出端电连接到合路器228的第一输入端，+90度移相器126的输出端电连接到合路器128的第一输入端；功分器224的输入端作为天线的输入端104，功分器224的第一输出端电连接到合路器128的第二输入端，功分器224的第二输出端电连接到+90移相器226的输入端，+90度移相器226的输出端电连接到合路器228的第二输入端。
第一路信号A输入功分器124，由功分器124输出两个支路信号，例如第一支路信号A1和第二支路信号A2。第一支路信号A1输入+90度移相器126，并由+90度移相器126输出第三支路信号A3，第二支路信号A2输入合路器228。第二路信号B输入功分器224，由功分器224输出两个支路信号，例如第四支路信号B1和第五支路信号B2。第五支路信号B2输入+90度移相器226，并由+90度移相器226输出第六支路信号B3，第四支路信号B1输入合路器128。
在如图1所示的本发明实施例中，第三支路信号A3与第四支路信号B1输入合路器128，并由合路器128输出第一合成信号A3+B1。第一合成信号A3+B1通过馈电网络130的各功分器132输入到每个第一天线振子112(+45度极化天线振子)，由第一天线振子112发射出去。与此类似，第二支路信号A2与第六支路信号B3输入合路器228，并由合路器228输出第二合成信号A2+B3。第二合成信号A2+B3通过馈电网络130的各功分器132输入到每个第二天线振子114（-45度极化天线振子），由第二天线振子114发射出去。
根据这种实施例，存在由第一天线振子112（+45度极化天线振子）发射的第一合成信号A3+B1和由第二天线振子114（-45度极化天线振子）发射的第二合成信号A2+B3。由于第一天线振子112与第二天线振子114成±45度正交，第三支路信号A3与第二支路信号A2幅值相等且相差为+90度，且第三支路信号A3由+45度极化天线振子发射，第二支路信号A2由-45度极化天线振子发射，因此形成右旋圆极化信号，同理第六支路信号B3和第四支路信号B1幅值相等且相差为+90度，第六支路信号B3由-45度极化天线振子发射，第四支路信号B1由+45度极化天线振子发射，因此形成左旋圆极化信号。由此可以得到双圆极化信号。
在另一种可能的实现方式中，如图2所示，功分器124的输入端作为天线的输入端102，功分器124的第一输出端电连接到+90度移相器126的输入端，而第二输出端电连接到合路器228的第一输入端；天线输入端104电连接到合路器228的第二输入端。第一路信号A输入功分器124，由功分器124输出第一支路信号A1和第二支路信号A2。第一支路信号A1输入+90度移相器126，并由+90度移相器输出第三支路信号A3。第三支路信号A3经过馈电网络130的各功分器132输入各第一天线振子112，并由第一天线振子112发射出去。另外，第二支路信号A2与第二路信号B输入合路器228，由合路器228输出第三合成信号A2+B。第三合成信号A2+B经过馈电网络130的各功分器132输入各第二天线振子114，并由第二天线振子114发射出去。如上所述，空间中存在由第二支路信号A2与第三支路信号A3形成的右旋圆极化信号和一个线极化信号B。在这两种情况下，合成信号发生装置120可以包括功分器124、+90度移相器126和合路器228。同理，可以利用第二支路信号B1与第三支路B3形成左旋圆极化信号和一个线极化信号A。
本发明实施例还提出了一种天线系统，所述天线系统包括本发明实施例的天线以及位于所述天线内部的射频模块。
根据本发明实施例，可以在不改变现有天线振子和馈电网络的前提下，实现圆极化信号，使得终端接收极化分集信号的功率均衡性得到增强，同时有利于对现有天线进行翻新改造，节省了天线设备更新成本。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，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，可轻易想到变化或替换，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所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (7)
1.一种天线，其特征在于，所述天线包括：
正交设置的双线极化振子，其中所述双线极化振子包括第一天线振子和第二天线振子；
合成信号发生装置，其中所述合成信号发生装置分别与所述第一天线振子和第二天线振子电耦合，所述第一天线振子和所述第二天线振子发射由所述合成信号发生装置产生的合成信号，以使所述合成信号在空间形成圆极化信号；
所述合成信号发生装置包括+90度移相器；功分器；和合路器，
其中所述功分器接收第一路信号并输出第一支路信号和第二支路信号，所述+90度移相器接收所述第一支路信号并输出第三支路信号，所述第三支路信号输入所述第一天线振子，
所述合路器接收所述第二支路信号和第二路信号并输出合成信号，所述合成信号输入所述第二天线振子；
其中，空间中存在由所述第二支路信号与所述第三支路信号形成的右旋圆极化信号和由所述第二路信号形成的线极化信号。
2.如权利要求1所述的天线，其特征在于，所述功分器为二等分功分器。
3.如权利要求1所述的天线，其特征在于，所述合成信号发生装置通过馈电网络与所述双线极化振子电耦合。
4.如权利要求1所述的天线，其特征在于，所述双线极化振子为多个，排成一列或多列。
5.如权利要求4所述的天线，其特征在于，所述合成信号发生装置通过馈电网络与所述各个双线极化振子电耦合。
6.如权利要求1至5中任一项所述的天线，其特征在于，所述双线极化振子呈±45度极化。
7.一种天线系统，包括如权利要求1至6任一项所述的天线，和位于所述天线内部的射频模块。
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