CN108432051B - 一种阵列天线系统 - Google Patents

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Abstract

本公开公开了一种阵列天线系统，属于通信技术领域。所述阵列天线系统包括：M个天线辐射单元，带状线馈电系统，带状线地层和带状线腔体；所述带状线馈电系统包括移相电路和N个用于实现功率分配和/或相位补偿功能的第一印制电路板PCB，M为大于1的整数，N为≥1且≤M的整数；所述移相电路位于所述带状线腔体内，P个第一PCB位于所述带状线腔体的外表面，P为大于1且小于或等于N的整数；所述M个天线辐射单元中的全部或者部分天线辐射单元连接所述N个第一PCB的信号层，所述N个第一PCB的信号层通过探针与所述移相电路射频连接；所述N个第一PCB的地层与所述带状线地层射频连接。本公开可以节省带状线腔体内的空间。

Description

一种阵列天线系统
技术领域
本公开涉及通信技术领域，特别涉及一种阵列天线系统。
背景技术
阵列天线系统是移动通信系统中的一个能量转换装置，阵列天线系统可以将移动台发射的电磁波信号转换成电信号，供基站处理；也可以将基站发射的电信号转换成电磁波信号，供移动台随机接收；从而实现通信系统的双向通信。
目前的阵列天线系统包括M个天线辐射单元，带状线馈电系统和带状线腔体；带状线馈电系统位于带状线腔体内，且带状线馈电系统包括移相电路、功率分配电路和相位补偿电路。移相电路的输出端与功率分配电路的输入端射频连接，功率分配电路的输出端与相位补偿电路的输入端端射频连接，相位补偿电路的输出端连接M个天线辐射单元，其中，射频连接包括直接连接或者耦合连接。
在实现本公开的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：
随着天线辐射单元数量的增加，导致功率分配电路和相位补偿电路越来越复杂，因此，带状线馈电系统会占用更大的腔体空间，导致在现有的腔体空间内难以容纳。
发明内容
为了解决现有技术的问题，本公开提供了一种阵列天线系统。技术方案如下：
第一方面，本公开实施例提供了一种阵列天线系统，所述阵列天线系统包括：M个天线辐射单元，带状线馈电系统，带状线地层和带状线腔体；所述带状线馈电系统包括移相电路和N个用于实现功率分配和/或相位补偿功能的第一印制电路板PCB，M为大于1的整数，N为≥1且≤M的整数；
所述移相电路位于所述带状线腔体内，P个第一PCB位于所述带状线腔体的外表面，P为大于1且小于或等于N的整数；
所述M个天线辐射单元中的全部或者部分天线辐射单元连接所述N个第一PCB的信号层，所述N个第一PCB的信号层通过探针与所述移相电路射频连接；
所述N个第一PCB的地层与所述带状线地层射频连接。
在本公开实施例中，将部分或者全部第一PCB设置在带状线腔体的外表面，从而节省了带状线腔体内的空间，因此，现有的带状线腔体可以适应大数量的天线辐射单元。
结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述移相电路集成在第二PCB或者钣金带线上。
在本公开实施例中，将移相电路也设置为PCB，或者将移相电路集成在钣金带线上，可以进一步节省带状线腔体内的空间。
结合第一方面，在第一方面的第二种可能的实现方式中，所述N个第一PCB中的每个第一PCB的长度大于或等于或小于所述带状线腔体的长度。
在本公开实施例中，可以设置第一PCB的长度大于，等于或者小于带状线腔体的长度，从而对第一PCB的长度没有限制，可以适用任意长度的PCB，可以提高第一PCB的灵活性。
结合第一方面，在第一方面的第三种可能的实现方式中，所述M个天线辐射单元中的一个或多个天线辐射单元连接一个第一PCB的信号层。
在本公开实施例中，一个天线辐射单元可以对应一个第一PCB，也可以多个天线辐射单元共用一个第一PCB，从而可以提高天线辐射单元布局的灵活性。
结合第一方面，在第一方面的第四种可能的实现方式中，所述M个天线辐射单元的反射面为所述带状线地层和/或所述带状线腔体的外表面。
在本公开实施例中，将带状线地层设置为天线辐射单元的反射面，或者，将带状线腔体的外表面设置为具有反射功能，将带状线腔体的外表面设置为天线辐射单元的反射面，就不需要在带状线腔体的外表面上单独设置反射面，从而可以简化阵列天线系统。
结合第一方面，在第一方面的第五种可能的实现方式中，所述M个天线辐射单元组成一个线阵天线系统或者多个线阵天线系统。
在本公开实施例中，M个天线辐射单元可以组成一个线阵天线系统，也可以组成一个面阵天线系统，从而可以提高线阵天线的通用性。
结合第一方面的第五种可能的实现方式，在第一方面的第六种可能的实现方式中，如果所述M个天线辐射单元多个线阵天线系统，则所述阵列天线系统包括多个带状线腔体，所述多个线阵天线系统中的每个线阵天线系统对应一个带状线腔体，多个线阵天线系统中相邻两个线阵天线系统对应的带状线腔体的上表面是连续的或者分离的。
在本公开实施例中，将相邻两个线阵天线系统对应的带状线腔体的上表面设置为连续的，可以节省阵列天线系统占用的空间；将相邻两个线阵天线系统对应的带状线腔体的上表面设置为分离的，可以提高阵列天线系统的灵活性，适应不同场景的需求。
结合第一方面，在第一方面的第七种可能的实现方式中，所述M个天线辐射单元中包括不同频段的天线辐射单元。
在本公开实施例中，不同频段的天线辐射单元可以发射不同频段的电磁波，从而可以提高天线辐射单元的工作效率。
结合第一方面，在第一方面的第八种可能的实现方式中，所述N个第一PCB的地层为所述带状线地层。
在本公开实施例中，将N个第一PCB的地层设置为带状线地层，可以不用单独为N个第一PCB设置地层，进一步简化了阵列天线系统。
本公开实施例提供的技术方案的有益效果是：将部分或者全部第一PCB设置在带状线腔体的外表面，从而节省了带状线腔体内的空间，因此，现有的带状线腔体可以适应大数量的天线辐射单元。
附图说明
图1是本公开实施例提供的一种阵列天线系统的系统的俯视图；
图2是本公开实施例提供的另一种阵列天线系统的系统的剖面图；
图3是本公开实施例提供的一种线阵天线系统的系统的俯视图；
图4是本公开实施例提供的一种面阵天线系统的系统的俯视图；
图5是本公开实施例提供的另一种面阵天线系统的系统的俯视图；
图6是本公开实施例提供的另一种阵列天线系统的系统的俯视图；
图7是本公开实施例提供的另一种阵列天线系统的系统的截面图。
具体实施方式
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开实施方式作进一步地详细描述。
本公开实施例提供了一种阵列天线系统，参见图1和2，该阵列天线系统包括M个天线辐射单元1，带状线馈电系统2，带状线地层3和带状线腔体4。
带状线馈电系统2包括移相电路21和N个用于实现功率分配和/或相位补偿功能的第一印制电路板(Printed Circuit Board，PCB)22，M为大于1的整数，N为≥1且≤M的整数。
移相电路21位于带状线腔体4内，P个第一PCB22位于带状线腔体4的外表面，N-P个第一PCB22位于带状线腔体4内，P为大于1且小于或等于N的整数；M个天线辐射单元1中的全部或者部分天线辐射单元连接N个第一PCB22的信号层，N个第一PCB22的信号层通过探针24与移相电路21射频连接；N个第一PCB22的地层26与带状线地层3射频连接。
在本公开实施例中，将部分或者全部第一PCB22设置在带状线腔体4的外表面，从而节省了带状线腔体4内的空间，因此，现有的带状线腔体4可以适应大数量的天线辐射单元1。
优选的，为了进一步节省带状线腔体4内的空间，可以将全部第一PCB22设置在带状线腔体4的外表面。外表面可以为上表面或者侧面。
带状线馈电系统2用于接收移动台发射的电磁波信号，将电磁波信号进行移相、功率分配和相位补偿处理，得到处理后的电磁波信号，将处理后的电磁波信号传输给M个天线辐射单元1。M个天线辐射单元1用于接收带状线馈电系统2传输的处理后的电磁波信号，将处理后的电磁波信号转换为电信号，并将电信号发射出去，以供基站处理。或者，
M个天线辐射单元1用于接收基站发射的电信号，将电信号转换为电磁波信号，将电磁波信号传输给带状线馈电系统2；带状线馈电系统2用于接收M个天线辐射单元1传输的电磁波信号，将电磁波信号进行移相、功率分配和相位补偿处理，得到处理后的电磁波信号，将处理后的电磁波信号发射出去，以供移动台随机接收。
当第一PCB22用于实现功率分配功能时，则第一PCB22是集成功率分配电路的PCB，则移相电路21用于实现移相和相位补偿功能，或者，移相电路21仅用于实现移相功能，但带状线馈电系统2还包括用于实现相位补偿功能的第三PCB，则第三PCB是集成相位补偿电路的PCB。
第三PCB可以位于带状线腔体4内，也可以位于带状线腔体4外，且M个天线辐射单元1连接第三PCB的信号层，第三PCB的信号层通过探针24与第一PCB22的信号层射频连接，第一PCB22的信号层通过探针24与移相电路21射频连接，第一PCB22的地层26和第三PCB的地层与带状线地层3射频连接。
当第一PCB22用于实现相位补偿功能时，则第一PCB22是集成相位补偿电路的PCB，则移相电路21用于实现移相和功率分配功能，或者，移相电路21仅用于实现移相功能，但带状线馈电系统2还包括用于实现功率分配功能的第四PCB，则第四PCB是集成功率分配电路的PCB。
第四PCB可以位于带状线腔体4内，也可以位于带状线腔体4外，且M个天线辐射单元1连接第一PCB22的信号层，第一PCB22的信号层通过探针24与第四PCB的信号层，第四PCB的信号层通过探针24与移相电路21射频连接，第一PCB22的地层26和四PCB的地层与带状线地层3射频连接。
当第一PCB22用于实现功率分配和相位补偿功能时，则第一PCB22是集成功率分配电路和相位补偿电路的PCB，且功率分配电路的输出端与相位补偿电路的输入端射频连接。
需要说明的是，功率分配电路和相位补偿电路均可以为多进多出的电路，也可以为一进一出的电路。
为了进一步节省带状线腔体4内的空间，可以将移相电路21集成在第二PCB23或者钣金带线上。
需要说明的是，带状线馈电系统2可以包括一个移相电路21，也可以包括多个移相电路21；如果带状线馈电系统2包括一个移相电路21，则该移相电路21包括N个输出端口，一个输出端口连接一个第一PCB22；如果带状线馈电系统2包括多个移相电路21时，则多个移相电路21总共包括N个输出端口，一个输出端口连接一个第一PCB22。
进一步地，在本公开实施例中，为了提高第一PCB22的灵活性，可以不限制第一PCB22的长度，则N个第一PCB22中的每个第一PCB22的长度大于或等于或小于带状线腔体4的长度。当然，每个第一PCB22的长度可以相同，也可以不同。
当N个第一PCB22的总长度小于带状线腔体4的长度时，N个第一PCB22可以依次安装在带状线腔体4的一个外表面；例如，N个第一PCB22依次衔接安装在带状线腔体4的上表面。
当N个第一PCB22的总长度大于带状线腔体4的长度时，N个第一PCB22可以部分重叠的安装在带状线腔体4的一个外表面，也可以依次安装在带状线腔体4的多个外表面；例如，N＝4，则可以将2个第一PCB22安装在带状线腔体4的上表面，将2个第一PCB22安装在带状线的侧面。
进一步地，如果第一PCB22的长度大于预设长度，也即第一PCB22的长度较长时，则多个天线辐射单元1可以连接一个第一PCB22的信号层；相反，如果第一PCB22的长度小于预设长度，也即第一PCB22的长度较短，则一个天线辐射单元1可以连接一个第一PCB22的信号层。也即M个天线辐射单元1中的一个或多个天线辐射单元1连接一个第一PCB22的信号层。
预设长度可以根据带状线腔体4的长度进行设置并更改，在本公开实施例中对预设长度不作具体限定。例如，预设长度可以为带状线腔体4的长度的1/3。
例如，N＝3，M＝6，3个第一PCB22中的每个第一PCB22的长度相等且等于带状线腔体4的长度的1/3，则3个第一PCB22依次安装在带状线腔体4的上表面且互不重叠。6个天线辐射单元1中的2个天线辐射单元1连接一个第一PCB22。
进一步地，M个天线辐射单元1的反射面11为带状线地层3和/或带状线腔体4的外表面，带状线腔体4的外表面具有反射功能。也即M个天线辐射单元1的反射面11可以为带状线地层3，也可以为带状线腔体4的外表面，也可以为M个天线辐射单元1中的部分天线辐射单元1的反射面11为带状线地层3，部分天线辐射的反射面11为带状线腔体4的外表面。也可以为一个天线辐射单元1的部分反射面11为带状线地层3，部分反射面11为带状线腔体4的外表面。
需要说明的是，将带状线地层3设置为天线辐射单元1的反射面11，或者，将带状线腔体4的外表面设置为具有反射功能的钣金带线，将带状线腔体4的外表面设置为天线辐射单元1的反射面11，就不需要在带状线腔体4的外表面上单独设置反射面11，从而简化了阵列天线系统。
进一步地，M个天线辐射单元1可以组成一个线阵天线系统，M个天线辐射单元1也可以组成一个面阵天线系统；如果M个天线辐射单元1组成一个线阵天线系统，则M个天线辐射单元1位于同一条直线上；参见图3，如果M个天线辐射单元1组成一个面阵天线系统，也即M个天线辐射单元1组成多个线阵天线系统，此时阵列天线系统包括多个带状线腔体4，多个线阵天线系统中的每个线阵天线系统对应一个带状线腔体4，且多个线阵天线系统中相邻两个线阵天线系统对应的带状线腔体4的上表面是连续的或者分离的。例如，参见图4，相邻两个线阵天线系统对应的带状线腔体4的上表面是分离的。例如，参见图5，相邻两个阵列天线系统对应的带状线腔体4的上表面是连续的。
进一步地，M个天线辐射单元1中包括不同频段的天线辐射单元1。也即M个天线辐射单元1中至少存在发射两种频段的天线辐射单元1。
例如，参见图6，M个天线辐射单元1包括部分发射第一频段的电磁波的天线辐射单元12和部分发射第二频段的电磁波的天线辐射单元13。并且，发射第一频段的电磁波的天线辐射单元12和发射第二频段的电磁波的天线辐射单元13的数量可以相等，也可以不相等。
需要说明的是，当M个天线辐射单元1包括部分发射第一频段的电磁波的天线辐射单元12和部分发射第二频段的电磁波的天线辐射单元13时，带状线腔体4包括4个子腔体4141，发射第一频段的电磁波的天线辐射单元12对应2个子腔体41，发射第二频段的电磁波的天线辐射单元13对应2个子腔体41，参见图7。
进一步地，为了简化阵列天线系统结构，可以将第一PCB22的地层26和带状线地层3做成一体的，也即N个第一PCB22的地层26为带状线地层3。
在本公开实施例中，将部分或者全部第一PCB22设置在带状线腔体4的外表面，从而节省了带状线腔体4内的空间，因此，现有的带状线腔体4可以适应大数量的天线辐射单元1。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
以上所述仅为本公开的较佳实施例，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种阵列天线系统，其特征在于，所述阵列天线系统包括：M个天线辐射单元，带状线馈电系统，带状线地层和带状线腔体；所述带状线馈电系统包括移相电路和N个用于实现功率分配和/或相位补偿功能的第一印制电路板PCB，M为大于1的整数，N为≥1且≤M的整数；
所述移相电路位于所述带状线腔体内，P个第一印制电路板PCB位于所述带状线腔体的外表面，N-P个第一印制电路板PCB位于所述带状线腔体内，P为大于1且小于或等于N的整数；
所述M个天线辐射单元中的全部或者部分天线辐射单元连接所述N个第一印制电路板PCB的信号层，所述N个第一印制电路板PCB的信号层通过探针与所述移相电路射频连接；
所述N个第一印制电路板PCB的地层与所述带状线地层射频连接。
2.根据权利要求1所述的阵列天线系统，其特征在于，所述移相电路集成在第二PCB或者钣金带线上。
3.根据权利要求1所述的阵列天线系统，其特征在于，所述N个第一印制电路板PCB中的每个第一印制电路板PCB的长度大于或等于或小于所述带状线腔体的长度。
4.根据权利要求1所述的阵列天线系统，其特征在于，所述M个天线辐射单元中的一个或多个天线辐射单元连接一个第一印制电路板PCB的信号层。
5.根据权利要求1所述的阵列天线系统，其特征在于，所述M个天线辐射单元的反射面为所述带状线地层和/或所述带状线腔体的外表面。
6.根据权利要求1所述的阵列天线系统，其特征在于，所述M个天线辐射单元组成一个线阵天线系统或者多个线阵天线系统。
7.根据权利要求6所述的阵列天线系统，其特征在于，如果所述M个天线辐射单元组成多个线阵天线系统，则所述阵列天线系统包括多个带状线腔体，所述多个线阵天线系统中的每个线阵天线系统对应一个带状线腔体，多个线阵天线系统中相邻两个线阵天线系统对应的带状线腔体的上表面是连续的或者分离的。
8.根据权利要求1所述的阵列天线系统，其特征在于，所述M个天线辐射单元中包括不同频段的天线辐射单元。
9.根据权利要求1所述的阵列天线系统，其特征在于，所述N个第一印制电路板PCB的地层为所述带状线地层。
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