CN110391829A - 馈电信号形成方法及其相关设备 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种馈电信号形成方法，用于当频率色散移相器处于不同角度时，输出不同个数的馈电信号，且每个馈电信号的内部相位差不同。本申请实施例方法包括：获取输入信号；当所述频率色散移相器的移相度数为第一角度时，形成X个馈电信号，所述X个馈电信号中每个馈电信号的内部相位差不同；当所述频率色散移相器的移相度数为与所述第一角度不同的第二角度时，形成Y个馈电信号，所述Y个馈电信号中每个馈电信号的内部相位差不同，且所述X个馈电信号中每个馈电信号的内部相位差与所述Y个馈电信号中每个馈电信号的内部相位差不同，所述X和所述Y为不同的正整数。

Description

馈电信号形成方法及其相关设备

技术领域

本申请涉及通信领域，尤其一种涉及馈电信号形成方法及其相关设备。

背景技术

在移动通信领域，面临着高速度和大容量方面的挑战，信号的强度和覆盖范围是衡量信号好坏的重要指标，空分多址(space division multiple access，SDMA)技术可以通过标记不同方位相同频率的天线波束来进行频率的复用，以提高信号的强度，而信号覆盖范围的提高则需要多波束朝着不同的方向发射。

同一阵列天线可能工作在单频段也可能工作在多频段，当天线工作在多频段时，每个频段内形成的波束个数是一样的，而在同一阵列里，天线间距的物理长度是固定的，不同的频点对应不同电磁波波长不同，而物理长度与天线所传输电磁波波长之比为电长度，因此不同的频点的电长度也是不同的，从而不同频段对应的电长度也不同。同时，当两个频段相距较远时，相同的物理长度对于两个频段来说会呈现相差较大的电长度，虽然波束个数依然相同，但波束的宽度和指向都会随着电尺寸的巨大变化而产生很大差别。

可见，当不同频段的波束共用同一阵列天线时，由于不同频段的电长度不同，导致不同频段发射波束的宽度和指向均不同，在某些频段可能会存在波束覆盖不全面的问题。

发明内容

本申请实施例公开了一种馈电信号形成方法，用于当频率色散移相器处于不同角度时，输出个数不同的馈电信号，且每个馈电信号的内部相位差不同。

本申请的第一方面提供了一种波束形成装置，其特征在于，包括：至少两个频率色散移相器FDPS、至少两个输入端口和至少两个目标输出端口；

所述至少两个FDPS中每个FDPS的第一接口与所述至少两个输入端口中对应的输入端口的第一接口连接，所述每个FDPS在目标频点对应相同的目标移相度数；

所述至少两个输入端口的第二接口与所述至少两个目标输出端口的第一接口一一对应连接；

所述至少两个目标输出端口的第二接口和所述至少两个频率色散移相器FDPS的第二接口用于对天线阵馈电。

在本实施例中，通过此波束形成装置，可以实现个数不同的馈电信号的输出，从而使得当天线阵处于不同频段时，输出波束的个数和指向均不同。

基于第一方面，在第一方面的第一种实现方式中，当所述波束形成装置用于形成2波束和3波束，且输入信号为模拟信号时，所述波束形成装置还包括：不等功分180度电桥、等功分180度电桥、90度电桥以及第一频率色散移相器FDPS；

所述至少两个输入端口包括第一输入端口、第二输入端口和第三输入端口；

所述至少两个FDPS中每个FDPS的第一接口与所述至少两个输入端口中对应的输入端口的第一接口连接包括：

所述第一输入端口的第一接口通过所述不等功分180度电桥和第一FDPS与第二FDPS的第一接口连接；

所述第二输入端口的第一接口通过所述90度电桥、所述不等功分180度电桥和所述等功分180度电桥与第三FDPS的第一接口连接；

所述第三输入端口的第一接口通过所述90度电桥和所述等功分180度电桥与第四FDPS的第一接口连接，所述第二FDPS、所述第三FDPS和所述第四FDPS属于所述至少两个FDPS。

在本实施例中，当输入信号为纯模拟信号时，对波束形成装置用于形成2波束和3波束的结构进行了说明，增加了方案的可实施性。

基于第一方面的第一种实现方式，在第一方面的第二种实现方式中，所述至少两个输入端口的第二接口与所述至少两个目标输出端口的第一接口一一对应连接包括：

所述第一输入端口的第二接口通过所述不等功分180度电桥和第一FDPS与第一目标输出端口的第一接口连接；

所述第二输入端口的第二接口通过所述90度电桥、所述不等功分180度电桥和所述等功分180度电桥与第二目标输出端口的第一接口连接；

所述第三输入端口的第一接口通过所述90度电桥和所述等功分180度电桥与第三目标输出端口的第一接口连接。

在本实施例中，当输入信号为纯模拟信号时，对波束形成装置用于形成2波束和3波束的结构进行了说明，增加了方案的可实施性和完整性。

基于第一方面的第一种至第二种实现方式，在第一方面的第三种实现方式中，所述波束形成装置还包括负载电阻；

当频率色散移相器的移相度数为目标角度时，所述不等功分180度电桥的和输入端口与所述负载电阻连接。

对本实施例中，对波束形成装置的可能结构进行了说明，增加了方案的可实施性。

基于第一方面，在第一方面的第四种实现方式中，当所述波束形成装置用于形成3波束和4波束时，所述至少两个输入端口包括：第一输入端口、第二输入端口和第三输入端口；

所述至少两个FDPS中每个FDPS的第一接口与所述至少两个输入端口中对应的输入端口的第一接口连接包括：

所述第一输入端口通过第一射频器和第一功分器与第一FDPS的第一接口连接；

所述第二输入端口通过第二射频器和第二功分器与第二FDPS的第一接口连接；

所述第三输入端口通过第三射频器和第三功分器与第三FDPS的第一接口连接，所述第一FDPS、所述第二FDPS和所述第三FDPS属于所述至少两个FDPS。

在本实施例中，对用于形成3波束和4波束的波束形成网络的结构进行了说明，增加了方案的可实施性。

基于第一方面的第四种实现方式，在第一方面的第五种实现方式中，所述至少两个输入端口还包括第四输入端口；

所述至少两个输入端口的第二接口与所述至少两个目标输出端口的第一接口一一对应连接；

所述第一输入端口通过第一射频器和第一功分器与第一目标输出端口的第一接口连接；

所述第二输入端口通过第二射频器和第二功分器与第二目标输出端口的第一接口连接；

所述第三输入端口通过第三射频器和第三功分器与第三目标输出端口的第一接口连接；

所述第四输入端口与第四目标输出端口的第一接口连接。

在本实施例中，对用于形成3波束和4波束的波束形成网络的结构进行了说明，增加了方案的可实施性和完整性。

基于第一方面，在第一方面的第六种实现方式中，所述至少两个目标输出端口的第二接口和所述至少两个频率色散移相器FDPS的第二接口用于对天线阵馈电包括：

所述至少两个目标输出端口的第二接口和所述至少两个频率色散移相器FDPS的第二接口的输出信号之间的相位差为A度，所述相位差为A度的输出信号用于形成馈电信号，所述馈电信号用于对所述天线阵馈电，所述A的取值范围为0至360度。

在本实施例中，对波束形成装置对天线阵的馈电方式进行了说明，增加了方案的完整性。

本申请的第二方面提供了一种馈电信号形成方法，包括：

首先获取输入信号，确定需要输出的馈电信号的个数后，再确定频率色散移相器的移相度数及信号输入端口的情况。以使得当频率色散移相器的移相度数为第一角度时，形成X个的馈电信号，所述X个馈电信号每个馈电信号的内部相位差不同；当频率色散移相器的移相度数变化为第二角度时，形成Y个的馈电信号，所述Y个馈电信号中每个馈电信号的内部相位差不同。

其中所述X个的馈电信号中每个馈电信号的内部相位差与所述Y个的馈电信号中每个馈电信号的内部相位差不同，且所述X和所述Y为不同的正整数。

在本实施例中，第二角度为与第一角度不同的角度，第一角度和第二角度并不指固定的某一角度，只需要频率色散移相器的移相度数为不同角度时，输出馈电信号的个数不同即可。

本申请实施例具有以下优点：获取输入信号后，改变频率色散移相器的角度，当频率色散移相器的移相度数为第一角度时，波束形成装置输出X个馈电信号，当频率色散移相器的移相度数为与第一角度不同的第二角度时，波束形成装置输出与X个数不相同的Y个馈电信号。在本实施例中，通过改变频率色散移相器的移相度数，使得波束形成装置形成个数不同的馈电信号，从而通过不同个数的馈电信号控制天线阵形成不同个数及不同指向的波束，以达到当天线工作在不同频段时，在同一阵列里输出的波束个数也可以是不同的，从而使得无论天线阵工作在任意频段都可以实现波束的良好覆盖。

基于第二方面，在第二方面的第一种实现方式中，当所述波束形成装置的运行模式为低频模式时，X个馈电信号产生的波束即可覆盖全部扇形区域，此时设置所述频率色散移相器的移相度数为第一角度；

当所述波束形成装置的运行模式为高频模式时，Y个馈电信号产生的波束才可以覆盖全部扇形区域，此时设置所述频率色散移相器的移相度数为第二角度。

在本实施例中，对移相器移相度数设置的依据进行了说明，增加了方案的实用性。

基于第二方面及其第二方面的第一种实现方式，在第二方面的第二种实现方式中，形成X个馈电信号包括：

按照预置的第一类输入方式输入所述输入信号，所述第一类输入方式为所述频率色散移相器的移相度数为第一角度时信号的输入方式；

所述第一类输入方式包括分别从所述M个输入端口输入所述输入信号，其中，所述M个输入端口中每个入射端口唯一对应所述X个馈电信号中的一个馈电信号，所述M为大于或者等于所述X的正整数。

在本实施例中，第一类输入方式中包含了对信号输入端口的限定，按照预置的第一类输入方式，从第一类输入方式限定的端口依次输入信号，不同的端口输入的信号，输出信号的相位是不同的，因此可以形成X个的馈电信号。

在本实施例中，对信号输入方式的一种情况进行了说明，增加了方案的可实施性。

基于第二方面及其第二方面的第一种实现方式，在第二方面的第三种实现方式中，形成Y个馈电信号包括：

根据预置的第二类输入方式输入所述输入信号，所述第二类输入方式为所述频率色散移相器的移相度数为第二角度时信号的输入方式；

所述第二类输入方式包括分别从N个输入端口输入所述输入信号，其中，所述N个输入端口中每个入射端口唯一对应所述Y个馈电信号中的一个馈电信号，所述N为大于或者等于所述Y的正整数。

在本实施例中，第二类输入方式中包含了对信号输入端口的限定，按照预置的第二类输入方式，从第二类输入方式限定的端口依次输入信号，不同的端口输入的信号，输出信号的内部相位差是不同的，因此可以形成Y个馈电信号。同时Y个馈电信号中每个馈电信号的内部相位差与X个的馈电信号中每个馈电信号的内部相位差也是不同的。

在本实施例中，对信号输入方式的另一种情况进行了说明，增加了方案实施的多样性。

本申请的第三方面提供了一种波束形成装置，其特征在于，包括：

获取单元，用于获取输入信号；

馈电信号形成单元，用于当频率色散移相器的移相度数为第一角度时，形成X个馈电信号，所述X个馈电信号每个馈电信号的内部相位差不同；

所述馈电信号形成单元，还用于当所述频率色散移相器的移相度数为与所述第一角度不同的第二角度时，形成Y个馈电信号，所述Y个馈电信号中每个馈电信号的内部相位差不同，且所述X个馈电信号中每个馈电信号的内部相位差与所述Y个馈电信号中每个馈电信号的内部相位差不同，且所述X和所述Y为不同的正整数。

在本实施例中，通过将频率色散移相器设置在不同的角度，从而输出不同个数的馈电信号，达到无论天线阵列工作在哪一频段都可以实现信号的全面覆盖。

基于第三方面，在第三方面的第一种实现方式中，当所述波束形成装置的运行模式为低频模式时，所述频率色散移相器的移相度数为所述第一角度；

当所述波束形成装置的运行模式为高频模式时，所述频率色散移相器的移相度数为所述第二角度。

在本实施例中，对波束形成装置的运行模式与频率色散移相器的移相度数的关系进行了说明，增加了方案的可实施性。

基于第三方面或第三方面的第一种实现方式，在第三方面的第二种实现方式中，所述馈电信号形成单元包括：

第一输入信号控制模块，用于根据预置的第一类输入方式输入所述输入信号，所述第一类输入方式为所述频率色散移相器的移相度数为第一角度时信号的输入方式；

第一形成模块，用于形成所述X个馈电信号。

在本实施例中，对馈电信号形成单元的具体组成进行了说明，增加了方案的完整性。

基于第三方面或第三方面的第一种实现方式，在第三方面的第三种实现方式中，所述馈电信号形成单元包括：

第二输入信号控制模块，根据预置的第二类输入方式输入所述输入信号，所述第二类输入方式为所述频率色散移相器的移相度数为第二角度时信号的输入方式；

第二形成模块，形成所述Y个馈电信号。

在本实施例中，对馈电信号形成单元组成结构的另一种情况进行了说明，增加了方案实施的灵活性。

附图说明

图1(a)为本申请波束形成装置的一种结构示意图；

图1(b)为本申请波束形成装置的另一种结构示意图；

图1(c)为本申请波束形成装置的另一种结构示意图；

图1(d)为本申请波束形成装置的另一种结构示意图；

图1(e)为本申请波束形成装置的另一种结构示意图；

图2(a)波束形成装置在1.8G频段形成的2波束效果图；

图2(b)波束形成装置在2.6G频段形成的3波束效果图；

图3(a)为本申请波束形成装置的另一种结构示意图；

图3(b)为本申请波束形成装置的另一种结构示意图；

图4为本申请馈电信号形成方法的一种实施例示意图；

图5为本申请馈电信号形成方法的另一种实施例示意图；

图6为本申请波束形成装置的另一种结构示意图；

图7为本申请波束形成装置的另一种结构示意图。

具体实施方式

本申请实施例提供了一种波束形成装置，用于通过调节频率色散移相器使得该波束形成装置输出个数不同的馈电信号。

该波束形成装置通过控制频率色散频率色散移相器(frequency dispersivephase shifter，FDPS)以及信号的输入端口，从而输出个数不同的馈电信号，且每个馈电信号的内部相位差不同，进而使得天线阵产生不同指向的波束，该波束形成装置的一种可能的结构如图1(a)所示，包括至少两个频率色散移相器FDPS、至少两个输入端口和至少两个目标输出端口；

图1(a)中的接口1即为下述第一接口，接口1即为下述第二接口。

至少两个输入端口包括第一输入端口和第二输入端口，至少两个频率色散移相器FDPS包括FDPS1和FDPS2，至少两个目标输出端口包括第一目标输出端口和第二目标输出端口。

并且每个FDPS在目标频点可以对应相同的目标移相度数，即在相同的频点，FDPS1和FDPS2的移相度数是相同的。同时FDPS1和FDPS2的移相度数随着目标频点的变化，共同变化到相同的目标移相度数。

其中，FDPS1的第一接口与第一输入端口的第一接口连接，第一输入端口的第二接口与第一目标输出端口的第一接口连接；

FDPS2的第一接口与第二输入端口的第一接口连接，第二输入端口的第二接口与第二目标输出端口的第一接口连接；

第一目标输出端口的第二接口、第二目标输出端口的第二接口和至少两个频率色散移相器FDPS的第二接口分别连接一个天线阵元，用于对天线阵馈电。

需要说明的是，至少两个输入端口中包含的输入端口的个数小于或等于至少两个目标输出端口中包含的输出端口的个数。

在本实施例中，根据天线阵需要发射的波束个数不同，该波束形成装置的输入口个数和目标输出口个数以及频率色散移相器均不同，同样的该波束形成装置内部的连接关系也不同。同时波束形成装置的组成结构不同，馈电信号的个数及馈电信号的每个的可能情况也有多种，下面将对波束形成装置的几种可能结构进行说明。

一、该波束形成装置用于控制天线阵形成两波束和三波束。

A、当输入信号为纯模拟信号时，其原理示意图如图1(b)。包括：三个输入端口(端口1、端口2和端口3)、不等分180度电桥、等功分180度电桥、频率色散移相器FDPS。

90度电桥的第一输出端口与不等功分180度电桥的差输入端口连接，90度电桥的第二输出端口与等功分180度电桥的差输入端口连接。不等功分180度电桥的第一输出端口与频率色散移相器连接，不等功分180度电桥的第二输出端口与等功分180度电桥的和输入端口连接。其中，频率色散移相器的输出端口、等功分180度电桥的第一输出端口和等功分180度电桥的第二输出端口用于对天线阵馈电。

该频率色散移相器有两种状态，具体为：

1、频率色散移相器FDPS的移相度数为0度或360度。

当输入信号从端口1输入时，信号进入不等功分180度电桥的和端口，经过不等功分180度电桥后生成相位相等，功率比1：2的两路信号，分别从端口A和端口B输出，端口A的信号经过频率色散移相器变化0度或360度后从端口4输出，端口B的信号输出至等功分180度电桥，从等功分180度电桥的和端口输入，从和端口输入的信号输出信号相位相同，功率比为1：1，计算得到端口4、端口5和端口6的相位和功率后进行矢量合成，最终发现端口4、端口5和端口6输出信号的功率相同，相位差为0度。

当输入信号从端口2输入时，信号从90度电桥输入，90度电桥可以将能量等功分的传递到两个输出端口并且保证输出端口之间的相位差为-90度。因此端口C和端口D的功率为比为1：1，且相位差为-90度。输出至端口C的信号从差输入端口进入不等功分180度电桥，此时不等功分180度电桥输出功率比为2：1，且相位差为-180度的两路信号，这两路信号分别从端口A和端口B输出，随后端口A的信号经过频率色散移相器变化0度或360度后从端口4输出，端口B的信号输出至等功分180度电桥，并从端口5和端口6输出相位不变，功率比为1：1的两路信号。同时从端口D输出的信号进入等功分180度电桥的差口，并从端口5和端口6输出相位差-180度，功率比为1：1的两路信号。将两次从端口5或端口6输出的信号进行矢量合成，最终发现端口4、端口5和端口6输出信号的功率相同，两两之间相位差为-120度。

当输入信号从端口3输入时，信号经过90度电桥分别从端口C和端口D输出，端口C的信号进入不等功分180度电桥后从端口A和端口B输出，端口A的信号经过频率色散移相器输出至端口4，端口B的信号同样从端口5和端口6输出。同时端口D的信号从等功分180度电桥的差口进入后从端口A和端口B输出，将两次从端口5或端口6输出的信号进行矢量合成，最终发现端口4、端口5和端口6输出信号的功率相同，两两之间相位差为+120度。

相位差为0度、+120度和-120的信号可以形成三个不同的馈电信号，使得天线阵列产生三个不同指向的波束。同时可见三个馈电信号的内部相位差不同。

该波束形成装置工作在2.5-2.7频段时，可形成三劈叉波束，具体的在2.6频段的波束效果图如图2(a)所示。可产生相位为0度、+120度和-120度的信号。

2、频率色散移相器FDPS的移相度数为180度。

频率色散移相器的移相度数为目标角度时，不等功分180度电桥的和输入端口与负载电阻连接，此时该端口不用做信号输入。

在图1(b)的结构中，端口1接负载，不作为信号输入端口，端口2和端口3可以正常使用，频率色散移相器用于将端口5输出的信号调节180度。

当输入信号从端口2输入时，信号的处理与第一种情况下频率色散移相器的移相度数为0度或360度时信号从端口2输入类似，不同的是此时端口4的信号受频率色散移相器的影响，移相度数由0度或360度变为180度。最终发现端口4、端口5和端口6输出信号的功率相同，相位差为+60度。例如端口5、端口4和端口6的输出信号分别为0度、-120度、-240度，将端口4的相位变化180度，此时端口5、端口4和端口6的输出信号分别为0度、60度、120度(相当于-240度)，可见此时端口5、端口4和端口6输出信号的相位差为60度。

同样的当输入信号从端口3输入时，信号的处理与第一种情况下频率色散移相器的移相度数为0度或360度时信号从端口3输入类似，不同的是此时端口4的信号受频率色散移相器的影响，移相度数由0度或360度变为180度。最终发现端口5、端口4和端口6输出信号的功率相同，相位差为-60度。

相位差为+60度的信号和相位差为-60的信号可以形成两个不同的馈电信号，使得天线阵列产生两种不同指向的波束。且此时波束的指向与形成三波束时波束的指向不同。

该波束形成装置工作在1.7-2.2频段时，可形成二劈叉波束，具体的在1.7频段的波束效果图如图2(b)所示。可产生相位为+60度和-60度的信号。

可见，馈电信号的形成过程为：频率色散移相器的输出端口、等功分180度电桥的第一输出端口和等功分180度电桥的第二输出端口，分别输出第二信号、第三信号和第四信号，且第二信号和第三信号具有目标相位差(例如上述60度或120度相位差)，第三信号和第四信号具有相同的目标相位差，第二信号、第三信号和第四信号用于共同形成馈电信号后对天线阵馈电。

B、进一步的，在图1(b)所示的结构中，一种可能的优化装置如图1(c)所示的结构，在图1(b)的基础上，将端口4、端口5和端口6的信号变化相同的目标相位(例如180度)后分别从端口7、端口8和端口9输出，使得端口4至端口9共同输出相位固定的连续信号。每个端口分别与天线阵的一个阵元连接，同样的，在图1(b)的基础上，还可以增加更多的输出端口，输出端口的数量此处不作限定。

C、在本实施例中，90度电桥也可以用一个等功分180度电桥和一个90度的频率色散移相器代替，产生的效果与图1(b)类似，其结构图如图1(d)所示。

D：当输入信号为数字信号或模拟信号时，其原理示意图如图1(e)所示，包括有：

第一输入端口、第二输入端口和第三输入端口，所述第一输入端口、所述第二输入端口和所述第三输入端口用于输入模拟信号；

所述第一输入端口与第一移相器连接，所述第二输入端口与第二移相器连接，所述第二输入端口与第三移相器连接。

同时第一输入端口、所述第二输入端口与第三移相器连接分别连接一个天线阵元。用于对天线阵馈电。

在本实施例中，该波束形成装置包括6个信号输出口，分别与6个天线阵元连接，用于对天线阵进行馈电控制。

需要说明的是，移相器的移相度数为0度或360度或180度只是针对形成2波束和3波束的波束形成装置而言，对于所形成波束个数不同的波束形成装置，移相器的移相度数可以是不同的，具体此处不做限定。

二、该波束形成装置用于控制天线阵形成三波束和四波束。

A：当输入信号为数字信号或模拟信号时，如图3(a)所示，波束形成装置，包括四个射频器、三个功分器和三个移相器；

所述三个功分器中每个功分器的第一端口依次与所述四个射频器中的第一射频器、第二射频器和第三射频器连接；

所述三个功分器中每个功分器的第二端口与所述三个移相器中的一个移相器连接。

所述三个功分器中每个功分器的第三端口、所述三个移相器的目标端口和四个射频器中的第四射频器连接天线阵元，其目的是用于对天线阵进行馈电控制。

需要说明的是，连接天线阵元的三个移相器在不同的频段或频点移相度数可以是不同的，例如在1.6至2.1频段，移相度数为0度，在2.6频点，移相度数为180度。

B：当输入信号为纯模拟信号时，如图3(b)所示，该波束形成装置的部分结构与图3(a)所示类似，具体此处不再赘述。

所不同的是，三个功分器分别为第一功分器、第二功分器和第三功分器，该波束形成装置还包括90度电桥、目标移相器和45度移相器。

第一射频器通过两个90度电桥和一个45度移相器与第一功分器连接；

第二射频器通过两个90度电桥和一个目标移相器与第二功分器连接；

第三射频器通过两个90度电桥和一个目标移相器与第三功分器连接；

第四射频器通过两个90度电桥、一个45度移相器和一个目标移相器与天线阵元连接。

需要说明的是，连接天线阵元的三个移相器是共同变化的，在不同的频段或频点移相度数是不同的，例如在1.6至2.1频段，三个移相度数为0度，在2.6频点，三个移相度数为180度。同时，目标移相器在不同的频段或频点移相度数也是不同的，且三个目标移相器每个移相器在相同的频段或频点移相度数均不相同。例如，图3(b)中从左至右三个目标移相器分别命名为第一目标移相器、第二目标移相器和第三目标移相器，第一目标移相器在1.8至2.1G频段移相度数为45度，在2.6G移相度数为0度；第二目标移相器在1.8至2.1G频段移相度数为90度，在2.6G移相度数为0度；第三目标移相器在1.8至2.1G频段移相度数为135度，在2.6G移相度数为0度。

综上，在本申请实施例中，该波束形成装置还可能为产生N波束和与N不同取值的M波束的装置，N和M为正整数，所述N和所述M的取值不做限定。无论波束形成装置的结构如何变化，确定了需要输出的波束个数后，只要通过对频率色散移相器和信号的输入端口进行控制，使得馈电信号的个数不同的波束形成网络都在本申请的保护范围内。

本申请实施例还提供了一种馈电信号形成方法，用于通过控制频率色散移相器，从而形成个数不同的馈电信号。该馈电信号形成方法可应用于上述所述的波束形成装置，该波束形成装置包括频率色散移相器。请参照图4，下面将进行说明。

401、获取输入信号。

波束形成装置获取基站发送的输入信号，该波束形成装置包括多个外部输入端口，输入信号可以有选择性的从波束形成装置的不同端口输入，也可以是该波束形成装置只包括一个外部输入端口，获取输入信号后再对输入信号进行分流。例如该波束形成装置只包括一个外部输入口，获取输入信号后，进行分流，分别从图1(a)所示的端口1、端口2或端口3中输入，也可以直接将端口1至端口3作用外部输入口，在本实施例中，波束形成装置输入端口的个数此处不作限定。

402、当频率色散移相器的移相度数为第一角度时，形成X个馈电信号。

当所述频率色散移相器的移相度数为第一角度时，控制输入信号的入射端口，使得该波束形成装置形成X个馈电信号，所述X个馈电信号每个馈电信号的内部相位差不同。

若天线阵需要发射X个波束就可以实现信号的全面覆盖，则使波束形成网络工作在低频模式，此时频率色散移相器的移相度数固定在第一角度。其中X个馈电信号中每个馈电信号的内部相位差是不同的，其原因是输入信号从不同的端口输入，其信号在波束形成装置中的处理是不同的，如图1(a)所示，从端口1、端口2和端口3输入的信号，输出端口两两之间相位差是不同的，因此产生的馈电信号的内部相位差也有所区别。当频率色散移相器的相位固定后，通过从不同的入射端口输入信号，可以使得波束形成装置形成X个馈电信号，且每个馈电信号的内部相位差不同。

403、当频率色散移相器的移相度数为与第一角度不同的第二角度时，形成Y个馈电信号。

当频率色散移相器的移相度数为第二角度时，控制输入信号的入射端口，使得该波束形成装置形成X个馈电信号。

在本实施例中，第二角度为与第一角度不同的角度，第一角度和第二角度并不指固定的某一角度，只需要频率色散移相器的移相度数为不同角度时，输出馈电信号的个数不同，且每个馈电信号的内部相位差不同即可。

若天线阵需要发射Y个波束才可以实现信号的全面覆盖，则使波束形成网络工作在高频模式，此时频率色散移相器的移相度数固定在第二角度，信号从不同的输入端口入射，同样的X个馈电信号中每个馈电信号的内部相位差是不同的。同时X与Y均为正整数且取值不同。

综上，在本实施例中，影响输出馈电信号相位的原因有两个，频率色散移相器的移相度数及信号的输入端口，影响输出馈电信号个数的原因则是可用作信号输入端口的个数(或信号的入射情况)。在确定需要产生的波束个数后，频率色散移相器的度数也就确定了，同时的信号的入射情况也确定了，因此，频率色散移相器的移相度数不同，可直接导致输出馈电信号的个数不同。同一移相度数的频率色散移相器，信号从不同端口输入时输出馈电信号的内部相位差不同；不同移相度数的频率色散移相器，输出馈电信号的内部相位差也是不同的，即X个馈电信号除本身每个馈电信号的内部相位差不同外，X个馈电信号中每个馈电信号的内部相位差与Y个馈电信号中每个馈电信号的内部相位差不同。

在本申请实施例中，通过调节频率色散移相器的角度，使得波束形成装置形成个数不同的馈电信号，从而通过不同个数的馈电信号控制天线阵形成不同个数以及不同指向的波束，以达到当天线工作在不同频段时，在同一阵列里输出的波束个数也可以是不同的，从而使得天线阵工作在任意频段都可以实现波束的良好覆盖。

在本实施例中，频率色散移相器的移相度数不同可导致馈电信号相位发生变化，信号的入射情况导致了输出馈电信号的个数不同，请参照图5，下面将进行说明。

501、获取输入信号。

实施例步骤501与实施例步骤401类似，具体此处不再赘述。

502、当频率色散移相器的移相度数为第一角度时，根据预置的第一类输入方式输入输入信号。

在本实施例中，频率色散移相器的移相度数为第一角度时，信号按照第一类输入方式进行输入，第一类输入方式中限定了信号的输入情况，例如信号从哪几个端口输入。通过对信号输入方式的限定，可以控制输出馈电信号的个数。

例如，如图1(a)中当第一角度为180度时，信号从端口2或端口3输入。

503、形成X个馈电信号。

所述第一类输入方式包括分别从所述M个输入端口输入所述输入信号，其中，所述M个输入端口中每个入射端口唯一对应所述X个馈电信号中的一个馈电信号，所述M为大于或者等于所述X的正整数。

在本实施例中，当所述M等于所述X时，每个入射端口对应所述X个馈电信号中的一个馈电信号，即每个输入端口输入的信号，输出馈电信号的内部相位差都是不同的。当所述M大于所述X时，即存在至少两个输入端口输入的信号，输出馈电信号的内部相位差是相同的。

具体的：将输入信号从第一目标入射端口入射后输出第一目标相位的馈电信号，不同的入射端口，波束形成网络对信号的处理不同，因此产生的馈电信号相位不同，第一目标相位与的第一目标入射端口具有对应关系。

随后，不断的变化第一目标入射端口，直至形成X个的馈电信号。

504、当频率色散移相器处于第二角度时，根据预置的第二类输入方式输入输入信号。

在本实施例中，频率色散移相器的移相度数为第二角度时，信号按照第二类输入方式进行输入，第二类输入方式中限定了信号的输入情况，例如信号从哪几个端口输入。通过对信号输入方式的限定，可以控制输出馈电信号的个数。

例如，如图1(a)中当第一角度为0度或360度时，第一目标入射端口可以为端口1、端口2或端口3。

505、形成Y个馈电信号。

所述第二类输入方式包括分别从N个输入端口输入所述输入信号，其中，所述N个输入端口中每个入射端口唯一对应所述Y个馈电信号中的一个馈电信号，所述N为大于或者等于所述Y的正整数。

在本实施例中，当所述N等于所述Y时，每个入射端口对应所述Y个馈电信号中的一个馈电信号，即每个输入端口输入的信号，输出馈电信号的内部相位差都是不同的。当所述N大于所述Y时，即存在至少两个输入端口输入的信号，输出馈电信号的内部相位差是相同的。

具体为：将输入信号从第二目标入射端口入射后输出第二目标相位的馈电信号，第二目标相位与第一目标相位为不同的相位，第二目标相位与第二目标入射端口对应；

随后，不断的变化第二目标入射端口，直至形成Y个馈电信号。

信号的输入方式不同，输出的波束个数不同，在本实施例中对信号的输入方式进行了介绍，增加了方案的可实施性。

请参照图6，下面对本申请实施例波束形成装置另一种可能的结构进行介绍。

该波束形成装置包括：

获取单元601，用于获取输入信号；

馈电信号形成单元602，用于当频率色散移相器的移相度数为第一角度时，形成X个馈电信号，所述X个馈电信号每个馈电信号的内部相位差不同；

所述馈电信号形成单元602，还用于当所述频率色散移相器的移相度数为与所述第一角度不同的第二角度时，形成Y个馈电信号，所述Y个馈电信号中每个馈电信号的内部相位差不同，所述X个馈电信号中每个馈电信号的内部相位差与所述Y个馈电信号中每个馈电信号的内部相位差不同，且所述X和所述Y为不同的正整数。

在本实施例中，通过将频率色散移相器设置在不同的角度，以达到形成不同个数的馈电信号的目的，且每个馈电信号的内部相位差不同。

基于图6的波束形成装置，请参照图7，该波束形成装置包括：

获取单元701，用于获取输入信号；

馈电信号形成单元702，用于当频率色散移相器的移相度数为第一角度时，形成X个馈电信号，所述X个馈电信号每个馈电信号的内部相位差不同；

所述馈电信号形成单元702，还用于当所述频率色散移相器的移相度数为与所述第一角度不同的第二角度时，形成Y个馈电信号，所述Y个馈电信号中每个馈电信号的内部相位差不同，且所述X个馈电信号中每个馈电信号的内部相位差与所述Y个馈电信号中每个馈电信号的内部相位差不同，所述X和所述Y为不同的正整数。

其中，当所述波束形成装置的运行模式为低频模式时，所述频率色散移相器的移相度数为第一角度，此时馈电信号形成单元包括：

第一输入信号控制模块7021，用于根据预置的第一类输入方式输入所述输入信号，所述第一类输入方式为所述频率色散移相器的移相度数为第一角度时信号的输入方式；

第一形成模块7022，用于形成所述X个馈电信号。

或，

当所述波束形成装置的运行模式为高频模式时，所述频率色散移相器的移相度数为第二角度，此时馈电信号形成单元包括：

第二输入信号控制模块7023，根据预置的第二类输入方式输入所述输入信号，所述第二类输入方式为所述频率色散移相器的移相度数为第二角度时信号的输入方式；

第二形成模块7024，形成所述Y个馈电信号。

在本实施例中，对信号的输入方式与馈电信号的个数的关系进行了说明，增加了方案实施的多样性和灵活性。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，本地客户端，或者网络设备等)执行本申请图4和图5各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(read-onlymemory，ROM)、随机存取存储器(random access memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (14)

1.一种波束形成装置，其特征在于，包括：至少两个频率色散移相器FDPS、至少两个输入端口和至少两个目标输出端口；

所述至少两个FDPS中每个FDPS的第一接口与所述至少两个输入端口中对应的输入端口的第一接口连接，所述每个FDPS在目标频点对应相同的目标移相度数；

所述至少两个输入端口的第二接口与所述至少两个目标输出端口的第一接口一一对应连接；

所述至少两个目标输出端口的第二接口和所述至少两个频率色散移相器FDPS的第二接口用于对天线阵馈电。

2.根据权利要求1所述的波束形成装置，其特征在于，当所述波束形成装置用于形成2波束和3波束，且输入信号为模拟信号时，所述波束形成装置还包括：不等功分180度电桥、等功分180度电桥、90度电桥以及第一频率色散移相器FDPS；

所述至少两个输入端口包括第一输入端口、第二输入端口和第三输入端口；

所述至少两个FDPS中每个FDPS的第一接口与所述至少两个输入端口中对应的输入端口的第一接口连接包括：

所述第一输入端口的第一接口通过所述不等功分180度电桥和第一FDPS与第二FDPS的第一接口连接；

所述第二输入端口的第一接口通过所述90度电桥、所述不等功分180度电桥和所述等功分180度电桥与第三FDPS的第一接口连接；

所述第三输入端口的第一接口通过所述90度电桥和所述等功分180度电桥与第四FDPS的第一接口连接，所述第二FDPS、所述第三FDPS和所述第四FDPS属于所述至少两个FDPS。

3.根据权利要求2所述的波束形成装置，其特征在于，所述至少两个输入端口的第二接口与所述至少两个目标输出端口的第一接口一一对应连接包括：

所述第一输入端口的第二接口通过所述不等功分180度电桥和第一FDPS与第一目标输出端口的第一接口连接；

所述第二输入端口的第二接口通过所述90度电桥、所述不等功分180度电桥和所述等功分180度电桥与第二目标输出端口的第一接口连接；

所述第三输入端口的第一接口通过所述90度电桥和所述等功分180度电桥与第三目标输出端口的第一接口连接。

4.根据权利要求1所述的波束形成装置，其特征在于，当所述波束形成装置用于形成3波束和4波束时，所述至少两个输入端口包括：第一输入端口、第二输入端口和第三输入端口；

所述至少两个FDPS中每个FDPS的第一接口与所述至少两个输入端口中对应的输入端口的第一接口连接包括：

所述第一输入端口通过第一射频器和第一功分器与第一FDPS的第一接口连接；

所述第二输入端口通过第二射频器和第二功分器与第二FDPS的第一接口连接；

所述第三输入端口通过第三射频器和第三功分器与第三FDPS的第一接口连接，所述第一FDPS、所述第二FDPS和所述第三FDPS属于所述至少两个FDPS。

5.根据权利要求4所述的波束形成装置，其特征在于，所述至少两个输入端口还包括第四输入端口；

所述至少两个输入端口的第二接口与所述至少两个目标输出端口的第一接口一一对应连接；

所述第一输入端口通过第一射频器和第一功分器与第一目标输出端口的第一接口连接；

所述第二输入端口通过第二射频器和第二功分器与第二目标输出端口的第一接口连接；

所述第三输入端口通过第三射频器和第三功分器与第三目标输出端口的第一接口连接；

所述第四输入端口与第四目标输出端口的第一接口连接。

6.根据权利要求1所述的波束形成装置，其特征在于，所述至少两个目标输出端口的第二接口和所述至少两个频率色散移相器FDPS的第二接口用于对天线阵馈电包括：

所述至少两个目标输出端口的第二接口和所述至少两个频率色散移相器FDPS的第二接口的输出信号之间的相位差为A度，所述相位差为A度的输出信号用于形成馈电信号，所述馈电信号用于对所述天线阵馈电，所述A的取值范围为0至360度。

7.一种馈电信号形成方法，其特征在于，所述馈电信号形成方法应用于波束形成装置，所述波束形成装置包括频率色散移相器，所述馈电信号形成方法包括：

获取输入信号；

当所述频率色散移相器的移相度数为第一角度时，形成X个的馈电信号，所述X个馈电信号每个馈电信号的内部相位差不同；

当所述频率色散移相器的移相度数为与所述第一角度不同的第二角度时，形成Y个馈电信号，所述Y个馈电信号中每个馈电信号的内部相位差不同，且所述X个馈电信号中每个馈电信号的内部相位差与所述Y个馈电信号中每个馈电信号的内部相位差不同，所述X和所述Y为不同的正整数。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，当所述波束形成装置的运行模式为低频模式时，所述频率色散移相器的移相度数为第一角度；

当所述波束形成装置的运行模式为高频模式时，所述频率色散移相器的移相度数为第二角度。

9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，形成X个馈电信号包括：

根据预置的第一类输入方式输入所述输入信号，所述第一类输入方式为所述频率色散移相器的移相度数为第一角度时信号的输入方式；

形成所述X个馈电信号。

10.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，形成Y个馈电信号包括：

根据预置的第二类输入方式输入所述输入信号，所述第二类输入方式为所述频率色散移相器的移相度数为第二角度时信号的输入方式；

形成所述Y个馈电信号。

11.一种波束形成装置，其特征在于，包括：

获取单元，用于获取输入信号；

馈电信号形成单元，用于当频率色散移相器的移相度数为第一角度时，形成X个馈电信号，所述X个馈电信号每个馈电信号的内部相位差不同；

所述馈电信号形成单元，还用于当所述频率色散移相器的移相度数为与所述第一角度不同的第二角度时，形成Y个馈电信号，所述Y个馈电信号中每个馈电信号的内部相位差不同，且所述X个馈电信号中每个馈电信号的内部相位差与所述Y个馈电信号中每个馈电信号的内部相位差不同，且所述X和所述Y为不同的正整数。

12.根据权利要求11所述的波束形成装置，其特征在于，当所述波束形成装置的运行模式为低频模式时，所述频率色散移相器的移相度数为所述第一角度；

当所述波束形成装置的运行模式为高频模式时，所述频率色散移相器的移相度数为所述第二角度。

13.根据权利要求11或12所述的波束形成装置，其特征在于，所述馈电信号形成单元包括：

第一输入信号控制模块，用于根据预置的第一类输入方式输入所述输入信号，所述第一类输入方式为所述频率色散移相器的移相度数为第一角度时信号的输入方式；

第一形成模块，用于形成所述X个的馈电信号。

14.根据权利要求11或12所述的波束形成装置，其特征在于，所述馈电信号形成单元包括：

第二输入信号控制模块，根据预置的第二类输入方式输入所述输入信号，所述第二类输入方式为所述频率色散移相器的移相度数为第二角度时信号的输入方式；

第二形成模块，形成所述Y个馈电信号。