CN103503233B - 天线以及信号发射方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种天线以及信号发射方法，属于通信技术领域。解决了现有的天线结构复杂的技术问题。该天线，包括数字分路器，数字分路器的一端与通用公共无线接口相连，另一端连接有至少两个数字波束成形器以及收发信机。该信号发射方法，包括将一路数字信号分成至少两路；将至少两路数字信号生成具有固定相位差的至少两路基带信号，并调节至少两路基带信号的幅度；利用收发信机将所述基带信号调制成射频信号。本发明应用于简化天线的结构。

Description

天线以及信号发射方法

技术领域

本发明属于通信技术领域，具体涉及一种天线以及信号发射方法。

背景技术

随着移动通讯技术的发展，对基站天线的功能需求越来越多，波瓣方向下倾角可变是一个主要的功能需求。下倾角的调节方法分为机械下倾和电下倾，使用机械下倾的方法对下倾角进行调节后会改变波瓣覆盖的形状，而使用电下倾的方法对下倾角进行调节后则不会出现此问题，所以电下倾的应用更为广泛。

如图1所示，现有技术中公开了一种电下倾的方法，具体为通过信号的矢量合成来调节下倾角。其工作过程为：将一路射频发射信号分成两路；然后调节两路信号的相位差；利用相位至功率转换器，通过信号矢量合成方法将这两路信号的相位差转换成功率差；将这两路信号分别分成多路信号；再利用功率至相位转换器，通过信号矢量合成方法将功率差还原成相位差；最后传送至天线辐射单元，转换成电磁波信号，从而形成具有特定下倾角的辐射波瓣图。在一路射频信号分成两路之后，调节这两路信号的相位差，就能够实现调节电下倾。

本发明人在实现本发明的过程中发现，现有技术至少存在以下问题：一路射频信号经功分器分成两路后，由移相器调节相位差，再由相位至功率转换器将相位差转换成功率差，导致天线的结构复杂的技术问题。

发明内容

本发明实施例提供了一种天线以及信号发射方法。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

该天线，至少包括数字分路器，数字波束成形器，收发信机，射频分路器，矢量合成器和辐射单元；所述数字分路器的一端与通用公共无线接口相连，另一端连接有至少两个数字波束成形器；每个所述数字波束成形器的一端与所述数字分路器相连，另一端与一个收发信机相连；每个所述收发信机的一端与一个数字波束成形器相连，另一端与一个射频分路器的合路端相连；每个所述射频分路器包括至少两个支路端和一个合路端；所述合路端与一个收发信机相连，每个支路端与一个矢量合成器的一个输入端相连；每个所述矢量合成器的输入端分别与各个所述射频分路器中的一个支路端相连，输出端与辐射单元相连。

该信号发射方法，包括：

将一路数字信号分成至少两路数字信号；

根据所述至少两路数字信号生成具有固定相位差(例如相差90度)的至少两路基带信号，并调节所述至少两路基带信号的幅度；

利用收发信机将所述两路调节幅度后的基带信号分别调制成射频信号；

将每一路所述射频信号分成至少两个支路；

分别从每一路所述射频信号中各取一个支路进行矢量合成；

将矢量合成后的射频信号转换成电磁波信号，并发射所述电磁波信号。

与现有技术相比，本发明所提供上述技术方案具有如下优点：利用数字波束成形器调节每一路数字信号，从而调节了收发信机每一路射频信号的幅度，使各路射频信号产生功率差；经过射频分路器分路之后，利用不同的功率差在矢量合成中产生辐射单元阵列的相位差来改变各种电下倾。相比于现有技术，无需在移相器生成两路不同相位的信号之后，利用相位至功率转换器将相位差转换成功率差，故而解决了现有的天线结构复杂的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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为现有的天线的内部结构示意图；

图2为本发明的实施例1所提供的天线的内部结构示意图；

图3为本发明的实施例1所提供的天线的矢量合成示意图；

图4为本发明的实施例2所提供的天线的内部结构示意图；

图5为本发明的实施例3所提供的天线的内部结构示意图。

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，所描述的实施例仅仅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付出创造性劳动的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。

实施例1：

如图2所示，本发明实施例所提供的天线，包括数字分路器1，数字波束成形器2，收发信机3，射频分路器4，矢量合成器5和辐射单元6。所述数字分路器1的一端与通用公共无线接口相连，另一端连接有至少两个数字波束成形器(DBF，Digital Beam Forming)2；每个数字波束成形器2的一端与数字分路器1相连，另一端与一个收发信机(TRX，Transceiver)3相连；每个收发信机3的一端与一个数字波束成形器2相连，另一端与一个射频分路器4的合路端相连；每个射频分路器4包括至少两个支路端和一个合路端，所述合路端与一个收发信机3相连，每个支路端与一个矢量合成器5的一个输入端相连；每个矢量合成器5的输入端分别与各个射频分路器4中的一个支路端相连；矢量合成器5的每个输出端与一个辐射单元6相连。

本发明实施例是以数字波束成形器2为两个，且每个射频分路器4包括三个支路端为例进行说明的。

参见图2所示，将一路数字信号通过数字分路器1分成两路，然后利用两个数字波束成形器2，将两路数字信号调整成为两路具有90°固定相位差的基带信号，并分别调节两路基带信号的幅度，再由两个收发信机3分别将两路基带信号调制成射频信号，并放大。当然，基带信号本身也是数字信号，这里的幅度含义是指将基带信号调制成与射频信号的幅度相对应的大小。再通过射频分路器4将每一路射频信号分成三个支路，分别将射频分路器4的一个支路的射频信号与另一射频分路器4的一个支路的射频信号分为一组，与一个矢量合器5的输入端相连，本例分为三组，所以三组射频信号分别与三个矢量合成器5的输入端相连。在三个矢量合成器5中将每组支路上的信号进行矢量合成，如图3所示，一个横向的黑色箭头表示分路器A的一个支路上的信号矢量(例如A1)，一个纵向的黑色箭头表示分路器B的一个支路上的信号矢量(例如B1)，且A与B的方向为垂直正交，白色箭头表示矢量合成后的信号矢量。最后利用辐射单元6，将矢量合成后的射频信号转换成电磁波信号，并发射电磁波信号。

利用数字波束成型器2调节A、B两路基带信号的幅度，使A、B两路基带信号产生功率差；经过收发信机调制放大后，再经过射频分路器4分路之后，将每组支路进行矢量合成。在数字波束成型器2中，如果增加A矢量，减少B矢量，则图3中的A1、A2、A3都会伸长，而B1、B2、B3都会缩短，白色箭头表示的合成后的矢量就会收拢，表示辐射波瓣图的电下倾角减小；如果减小A矢量、增加B矢量，则图3中的A1、A2、A3都会缩短，而B1、B2、B3都会伸长，白色箭头表示的合成后的矢量就会张开，表示辐射波瓣图的电下倾角增大。相比于现有技术，无需在移相器生成两路不同相位的信号之后，利用相位至功率转换器将相位差转换成功率差，故而解决了现有的天线结构复杂的技术问题。

本发明实施例中，矢量合成器5的一个输出端直接与一个辐射单元6相连。矢量合成器5的输出端与辐射单元6一对一连接，是一种较为简单的连接方式，每个辐射单元6能够快速响应与其对应的输出端的信号矢量。

本发明实施例中，矢量合成器5为180度电桥。电桥的结构简单，而且能够将带有矢量的信号进行合成，并利用合成后的信号激励辐射单元。当然，也可以使用其他的无源微波器件作为矢量合成器。

上述实施例是以发射信号流程为例做说明的，基于本领域技术人员对收发信机、天线系统的理解，对于接收信号也同样适用。接收信号与发射信号的流向相反；收发信机的作用是将射频信号解调成基带信号，在接收信号流程中，射频分路器、数字分路器对应成为射频合路器、数字合路器。

实施例2：

本实施例与实施例1基本相同，其不同点在于，如图4所示：本实施例中，矢量合成器5的一个输出端通过功分器7与至少两个辐射单元相连。

有四个电桥的输出端连接有功分器7，每个功分器7上连接有两个辐射单元6。利用功分器7，能够使天线具有更多的辐射单元6，而不用增加矢量合成器5的数量，也不用增加功分器4的支路数。

对于发射信号来说，功分器7实际上也相当于一个射频分路器；对于接收信号来说，功分器7则相当于射频合路器。正如实施例1中所述，发射信号和接收信号是可逆的。

实施例3：

本实施例与实施例1基本相同，其不同点在于，如图5所示：本实施例中，射频分路器A的支路A1，以及射频分路器B的支路B4没有经过矢量合成器5，而直接与辐射单元6相连。在实际的应用中，并不是所有支路的射频信号都要参与矢量合成。

其效果相当于，该射频信号与一个幅度为零的射频信号进行矢量合成。将这一支路直接与辐射单元相连，能够以更简单、更直接的方式达到这一技术效果。

实施例4：

本发明实施例所提供的信号发射方法，包括：

S1：将一路数字信号分成至少两路数字信号；

S2：根据所述至少两路数字信号生成具有固定相位差的至少两路基带信号，并调节所述至少两路基带信号的幅度；

上述S2中，具体可以为：利用数字波束成形器，根据所述至少两路数字信号生成具有固定相位差的至少两路基带信号，并调节所述至少两路基带信号的幅度。

S3：利用收发信机将两路调节幅度后的基带信号分别调制成射频信号；

S4：将每一路射频信号分成至少两个支路；

S5：分别从每一路射频信号各取一个支路进行矢量合成；

S6：将矢量合成后的射频信号转换成电磁波信号，并发射电磁波信号。

S6中可以利用辐射单元，将矢量合成后的射频信号转换成电磁波信号，并发射电磁波信号。

本发明实施例中，矢量合成器为180度电桥。电桥的结构简单，而且能够将带有矢量的信号进行合成，并利用合成后的信号激励辐射单元。当然，也可以使用其他的无源微波器件作为矢量合成器。

如果矢量合成器的一个输出端通过功分器与至少两个辐射单元相连，则本发明实施例提供的信号发射方法，在S6之前还可以包括：

S7：利用功分器将矢量合成后的射频信号分配给至少两个辐射单元。

此种情况下，S6中每个辐射单元将分配给自己的射频信号转换成电磁波信号，并发射所述电磁波信号。

由于本发明实施例与上述本发明实施例所提供的天线具有相同的技术特征，所以也能产生相同的技术效果，解决相同的技术问题。

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，可轻易想到的变化或替换，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以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种天线，其特征在于：至少包括数字分路器，数字波束成形器，收发信机，射频分路器，矢量合成器和辐射单元；

所述数字分路器的一端与通用公共无线接口相连，另一端连接有至少两个所述数字波束成形器；

每个所述数字波束成形器的一端与所述数字分路器相连，另一端与一个所述收发信机相连；

每个所述收发信机的一端与一个所述数字波束成形器相连，另一端与一个所述射频分路器的合路端相连；

每个所述射频分路器包括至少两个支路端和一个合路端；所述合路端与一个所述收发信机相连，每个所述射频分路器的不同所述支路端分别与不同的所述矢量合成器的输入端连接，不同的所述射频分路器的所述支路端连接的所述矢量合成器的所述输入端不同；每个所述矢量合成器的输出端与所述辐射单元相连。

2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于：所述矢量合成器的一个输出端直接与一个所述辐射单元相连。

3.根据权利要求1所述的天线，其特征在于：所述矢量合成器的一个输出端通过功分器与至少两个所述辐射单元相连。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的天线，其特征在于：所述矢量合成器为电桥。

5.根据权利要求1-3任意一项所述的天线，其特征在于：所述数字波束成形器为两个。

6.根据权利要求1-3任意一项所述的天线，其特征在于：每个所述射频分路器包括三个支路端。

7.一种信号发射方法，其特征在于：包括：

将一路数字信号分成至少两路数字信号；

根据所述至少两路数字信号生成具有固定相位差的至少两路基带信号，并调节所述至少两路基带信号的幅度；

利用收发信机将所述两路调节幅度后的基带信号分别调制成射频信号；

将每一路所述射频信号分成至少两个支路；

分别从每一路所述射频信号中各取一个支路进行矢量合成；

将矢量合成后的射频信号转换成电磁波信号，并发射所述电磁波信号。

8.根据权利要求7所述的发射方法，其特征在于：所述将矢量合成后的射频信号转换成电磁波信号之前还包括：

利用功分器将矢量合成后的射频信号分配给至少两个辐射单元。

9.根据权利要求8所述的发射方法，其特征在于，所述将矢量合成后的射频信号转换成电磁波信号，并发射所述电磁波信号包括：

每个辐射单元将分配给自己的射频信号转换成电磁波信号，并发射所述电磁波信号。