CN110829024B - 将馈电网络与辐射单元阵列连接的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种将馈电网络与辐射单元阵列连接的方法及装置，其中方法包括：对于馈电网络中的任意一种极化的输出端口，与从辐射单元阵列中的同一种极化的输入端口中随机选择a×b个输入端口进行连接，获得一组两种极化的端口随机连接结果，所述端口随机连接结果满足至少有一个辐射单元的两个极化的输入端口分别连接的馈电网路的输出端口的行列号不同。本发明实施例能够在不改变辐射单元阵列布局的情况下实现空间隔离，达到提升整机天线隔离度的效果。

Description

将馈电网络与辐射单元阵列连接的方法及装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，更具体地，涉及将馈电网络与辐射单元阵列连接的方法及装置。

背景技术

由于移动通信网络的高速发展，移动通信网络中对系统容量要求也大幅增加。为满足不断增加的系统容量需求，同时又受限于日渐减少的天面资源，单个通讯基站天线需要支持多个系统制式，具备多个收发端口，且还需达到更高的指标性能。而多收发端口天线通常都是多行多列辐射单元阵列设计于同一反射板上，同时为了节省天面尺寸，辐射单元阵列的行和列间距拉近，进而产生了辐射单元阵单元间的相互耦合效应。同时置于两边的边缘阵列由于两个极化的相对边界的不对称性，导致其两个极化的方向图一致性极差，普遍存在其中一个极化方向图性能恶化的情况。相比于边界对称、空间独立的单列阵列天线，电路性能及方向图性能均存在较大程度的恶化，尤其在天线整机的端口隔离度、水平面波宽、前后比及水平旁瓣抑制指标上。

传统的通讯基站天线开发技术中，通过以下3种方法提升多收发端口天线的电路性能及方向图性能：

1)、垂直方向上下放置独列辐射单元阵列，通过空间隔绝的方法减少辐射单元阵列间的耦合效应，并且可实现边界左右对称性，提升了两个极化的一致性，从而改善电路性能及方向图性能；

2)、水平方向上左右放置独列辐射单元阵列，通过增加阵列水平间距，降低辐射单元列间耦合效应，可小幅度提升其电路性能及方向图性能；

3)、在辐射单元阵列中增加多个去耦边界，通过改变辐射单元周边的电磁场环境来改善辐射单元列间耦合效应，从而达到提升电路性能及方向图性能的作用。

对于以上三种传统的性能优化设计方案，均存在一定的劣势。上述方法1及2均不可避免的增加了通讯基站天线的尺寸，与小型化新潮设计理念不符；同时方法2并不能解决边缘阵列的方向图极化不一致的问题；方法3增加了很多去耦边界，去耦边界的存在会对交叉极化比产生较大影响，同时其带来的耦合效应还会导致辐射单元辐射效率降低，损失通讯基站天线增益。因而上述解决方法均不够理想。

发明内容

本发明实施例提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的将馈电网络与辐射单元阵列连接的方法及装置。

第一个方面，本发明实施例提供一种将馈电网络与辐射单元阵列连接的方法，包括：

对于所述馈电网络中的任意一种极化的输出端口，与从所述辐射单元阵列中的同一种极化的输入端口中随机选择a×b个输入端口进行连接，获得一组两种极化的端口随机连接结果，所述端口随机连接结果满足至少有一个辐射单元的两个极化的输入端口分别连接的馈电网路的输出端口的行列号不同；

其中，所述馈电网络和辐射单元阵列均包含两种极化的端口组，所述辐射单元阵列包含N行M列双极化输入端口组，所述馈电网络包含a行b列双极化输出端口组，a×b≥1，N×M≥2，a≤N，b≤M。

进一步地，所述的将馈电网络与辐射单元阵列连接的方法还包括：

根据所述端口随机连接结果下的辐射单元阵列局部区域方向图特性及辐射单元工作频带方向图特性，确定所述端口随机连接结果下的多种通信指标。

进一步地，将馈电网络与辐射单元阵列连接的方法所述通信指标包括极化相对边界一致性、天线整机水平面波宽、前后比及水平旁瓣抑制指标中的一种或多种。

进一步地，所述的将馈电网络与辐射单元阵列连接的方法，还包括：

获取多组端口随机连接结果，并确定每组端口随机连接结果下的多种通信指标；

在不同通信场景下，选择所需通信指标最高的一组端口随机连接结果作为馈电网络与辐射单元阵列连接的结果，并进行通信。

进一步地，所述获得一组两种极化的端口随机连接结果，之后还包括：

根据每种极化的端口随机连接结果生成连接序列，根据两种极化的连接序列判断所述端口随机连接结果中至少有一个输入端口与不同的输出端口连接；

其中，所述连接序列用于记录与各输出端口连接的同一极化的输入端口的行列号。

第二个方面，本发明实施例提供一种将馈电网络与辐射单元阵列连接的装置，包括：

随机连接模块，用于对于所述馈电网络中的任意一种极化的输出端口，与从所述辐射单元阵列中的同一种极化的输入端口中随机选择 a×b个输入端口进行连接；

结果获取模块，用于获得一组两种极化的端口随机连接结果，所述端口随机连接结果满足至少有一个辐射单元的两个极化的输入端口分别连接的馈电网路的输出端口的行列号不同；

其中，所述馈电网络和辐射单元阵列均包含两种极化的端口组，所述辐射单元阵列包含N行M列双极化输入端口组，所述馈电网络包含a行b列双极化输出端口组，a×b≥1，N×M≥2，a≤N，b≤M。

第三方面，本发明实施例提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如第一方面所提供的方法的步骤。

第四方面，本发明实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所提供的方法的步骤。

本发明实施例提供的将馈电网络与辐射单元阵列连接的方法及装置，其中方法包括：对于所述馈电网络中的任意一种极化的输出端口，与从所述辐射单元阵列中的同一种极化的输入端口中随机选择a×b 个输入端口进行连接，获得一组两种极化的端口随机连接结果，所述端口随机连接结果满足至少有一个辐射单元的两个极化的输入端口分别连接的馈电网路的输出端口的行列号不同其中，所述馈电网络和辐射单元阵列均包含两种极化的端口组，所述辐射单元阵列包含N行M 列双极化输入端口组，所述馈电网络包含a行b列双极化输出端口组， a×b≥1，N×M≥2，a≤N，b≤M。本发明实施例能够在不改变辐射单元阵列布局的情况下实现空间隔离，达到提升整机天线隔离度的效果。

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一简单地介绍，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为本发明实施例的将馈电网络与辐射单元阵列连接的方法的流程示意图；

图2为本发明实施例一的+45极化馈网连接方案示意图；

图3为本发明实施例一的-45极化馈网连接方案示意图；

图4为本发明实施例二的+45极化馈网连接方案示意图；

图5为本发明实施例二的-45极化馈网连接方案示意图；

图6为本发明实施例三的+45极化馈网连接方案示意图；

图7为本发明实施例三的-45极化馈网连接方案示意图；

图8为本发明实施例提供的将馈电网络与辐射单元阵列连接的装置的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的电子设备的实体结构示意图。

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。

本发明实施例的馈电网络和辐射单元阵列均包含两种极化的端口组，所述辐射单元阵列包含N行M列双极化输入端口组，N×M大于等于2；所述馈电网络包含a行b列双极化输出端口组，a×b大于等于1，a≤N，b≤M。可以理解的是，当将馈电网络和辐射单元阵列进行连接时，辐射单元阵列和馈电网络的同一种极化的端口进行连接。例如，辐射单元阵列和馈电网络均具有+45和-45两种极化，那么辐射单元阵列具有两组N行M列的输入端口组，馈电网络也具有两组a 行b列的输出端口组。

图1为本发明实施例的将馈电网络与辐射单元阵列连接的方法的流程示意图，如图1所示，包括：

S101、对于所述馈电网络中的任意一种极化的输出端口，与从所述辐射单元阵列中的同一种极化的输入端口中随机选择a×b个输入端口进行连接。

需要说明的是，本发明实施例采用随机连接的方式将馈电网路的每种极化的输出端口和辐射单元阵列中同一极化的输入端口进行连接。由于本发明实施例的馈电网路的输出端口的行数和列数均不大于辐射单元阵列的输入端口，因此只需要选择a×b个输入端口与输出端口进行连接，可以理解的是，一个输入端口与且只与一个(同极化的)输出端口连接。

S102、获得一组两种极化的端口随机连接结果，所述端口随机连接结果满足至少有一个辐射单元的两个极化的输入端口分别对应馈电网路的输出端口的行列号不同。

需要说明的是，本发明实施例采用随机连接的方式生成一组两种极化的端口随机连接结果，该结果必须满足的条件为至少有一个辐射单元的两个极化的输入端口分别对应馈电网路的输出端口的行列号不同，若不满足则需要再次生成一个随机连接结果。需要说明的是，经过本发明实施例的馈电网路和辐射单元阵列都具有两种极化的端口，但由于两种端口的数量和排列方式(都是由相同行列数组成的矩阵) 都是一样的，因此本发明实施例所述的有一个辐射单元的两个极化的输入端口分别连接的馈电网路的输出端口的行列号不同是指：对某个辐射单元的两个极化的输入端口和输出端口，一种极化的输入端口连接的馈电网络的中第x行第y列的输出端口，另一种极化的输入端口连接的馈电网络中的第u行第z列的输出端口，那么x＝u和y＝z至多满足一个条件。

本发明实施例的将馈电网络与辐射单元阵列连接的方法，能够在不改变辐射单元阵列布局的情况下实现空间隔离，达到提升整机天线隔离度的效果。

在上述各实施例的基础上，作为一种可选实施例，本发明实施例还包括：

根据所述端口随机连接结果下的辐射单元阵列局部区域方向图特性及辐射单元工作频带方向图特性，确定所述端口随机连接结果下的多种通信指标。

具体地，本发明实施例的通信指标包括但不限于极化相对边界一致性、天线整机水平面波宽、前后比及水平旁瓣抑制指标中的一种或多种。本发明实施例在获得端口随机连接结果后，会确定连接结果下的辐射单元阵列局部区域方向图特性及辐射单元工作频带方向图特性，然后进一步确定多种通信指标，从而全面、客观评价这种随机连接结果。

在上述各实施例的基础上，作为一种可选实施例，本发明实施例还包括：

获取多组端口随机连接结果，并确定每组端口随机连接结果下的多种通信指标；

在不同通信场景下，选择所需通信指标最高的一组端口随机连接结果作为馈电网络与辐射单元阵列连接的结果，并进行通信。

需要说明的是，本发明实施例通过获取多组端口随机连接结果，并确定每组端口随机连接结果下的多种通信指标，能够在不同的通信场景下，选择所需通信指标最高的一组端口随机连接结果作为馈电网络与辐射单元阵列连接的结果，并进行通信。比如，在某些场景下，需要天线整机水平面波宽最大，则选择具有天线整机水平面波宽最大的指标的端口随机连接结果进行连接，然后进行信号发送。

下面结合具体的例子对本发明实施例的馈电网络与辐射单元阵列连接的方法进行更清晰的描述。

实施例一

在实施例一中，馈电网路3包含3组独立网络4，3组独立网络4 分别支持3个不同或相同的系统制式，3组独立网络4工作频带均包含在幅度单元阵列1中的所有幅度单元2的工作频带内，并均具有+45 和-45两种极化，馈电网络的+45和-45极化输出端口序列均为：

需要注意的是，馈电网络的输出端口序列的大小和馈电网络中存在几个独立网络无关。

辐射单元阵列1包含N行3列辐射单元2，其极化输入端口序列为

也就是说，在本发明实施例中辐射单元阵列1和馈电网络3中的端口均为N行3列，图2为本发明实施例一的 +45极化馈网连接方案示意图，图3为本发明实施例一的-45极化馈网连接方案示意图；如图2所示，第1组独立网络4的+45极化输出端口按从上到下的顺序连接于辐射单元阵列1的第2列辐射单元2的+45 极化输入端口上，第2组独立网络4的+45极化输出端口按从上到下的顺序连接于辐射单元阵列1的第1列辐射单元2的+45极化输入端口上，第3组独立网络4的+45极化输出端口按从上到下的顺序连接于辐射单元阵列1的第3列辐射单元2的+45极化输入端口上。由此可知+45极化连接序列为

同理可知，-45极化连接序列为

该馈网连接方案的到的+45极化和-45极化的两个连接序列的任意一个对应位置的数值均不相同，实现了所有独立网络4的+45极化与-45极化空间隔离，提升整机隔离度指标，同时阵列通过方向图特性优选分配，在对应各组独立网络4的工作频带内方向图效果最优。

实施例二

在实施例二中，馈电网络3包含2组独立网络4，2组独立网络分别具有不同的网络覆盖特征，2组独立网络4工作频带均包含在幅度单元2的工作频带内，且均具有+45、-45两种极化，其+45及-45极化输出端口序列均

所述幅度单元阵列1包含N行5列辐射单元2，其两个极化输入端口序列为

图4为本发明实施例二的+45极化馈网连接方案示意图，图5为本发明实施例二的-45极化馈网连接方案示意图；由图4和5可知，第2组独立网络4的+45极化和-45极化分别与第5列辐射单元2的+45 极化和第1列辐射单元2的-45极化连接。第1组独立网络4的两种输出端口分别与辐射单元阵列1剩余的输入端口行列顺序依次连接，得到两个连接序列分别为：

和

该馈网连接方案的到的+45极化和-45极化的两个连接序列的任意一个对应位置的数值均不相同，实现了所有独立网络4的+45极化与-45极化空间隔离，提升整机隔离度指标，同时第2组独立网络4 的两个极化分别置于两侧，相对边界特性一致，解决方向图一致性问题，同时提升其水平面波宽及前后比指标性能。对于第1组独立网络 4，由于+45极化及-45极化单元接口空间错位，改变了其耦合效应，提升了其水平旁瓣抑制指标。

实施例三

所述馈电网络3包含1组独立网络4，且均具有+45、-45两种极化，其+45及-45极化输出端口序列均为：

幅度单元阵列1包含2行5列辐射单元2，其极化输入端口序列为

图6为本发明实施例三的+45极化馈网连接方案示意图，图7为本发明实施例三的-45极化馈网连接方案示意图，如图6和7可知，独立网络4的+45极化输出端口分别依次与辐射单元阵列1第1行的第1、2、3、4个辐射单元2的对应极化端口连接。独立网络4的-45 极化输出端口分别依次与辐射单元阵列1的第2、3、4、5个辐射单元 2的对应极化端口连接。独立网络4的-45极化输出端口按行列顺序，依次与剩下的辐射单元2输入端口连接。得到两组连接序列分别为：

和

该馈网连接方案，通过馈电网络3+45极化和-45极化输出端口所接的辐射单元2输入端口在水平方向上错位，提升其空间隔离效果，改善其整机隔离度指标。通过行间水平错位的设置改善其水平面波宽、前后比及水平旁瓣抑制指标。而且馈电网络3两个极化所连接的辐射单元2左右相互对称，方向图一致性得到提升。

图8为本发明实施例提供的将馈电网络与辐射单元阵列连接的装置的结构示意图，如图8所示，该将馈电网络与辐射单元阵列连接的装置包括：随机连接模块201和结果获取模块202其中：

随机连接模块201，用于对于所述馈电网络中的任意一种极化的输出端口，与从所述辐射单元阵列中的同一种极化的输入端口中随机选择a×b个输入端口进行连接；

结果获取模块202，用于获得一组两种极化的端口随机连接结果，所述端口随机连接结果满足至少有一个辐射单元的两个极化的输入端口分别连接的馈电网路的输出端口的行列号不同；

其中，所述馈电网络和辐射单元阵列均包含两种极化的端口组，所述辐射单元阵列包含N行M列双极化输入端口组，所述馈电网络包含a行b列双极化输出端口组，a×b≥1，N×M≥2，a≤N，b≤M。

本发明实施例提供的将馈电网络与辐射单元阵列连接的装置，具体执行上述各将馈电网络与辐射单元阵列连接的方法实施例流程，具体请详见上述各将馈电网络与辐射单元阵列连接的实施例的内容，在此不再赘述。本发明实施例提供的将馈电网络与辐射单元阵列连接的装置能够在不改变辐射单元阵列布局的情况下实现空间隔离，达到提升整机天线隔离度的效果。

图9为本发明实施例提供的电子设备的实体结构示意图，如图9 所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)310、通信接口 (Communications Interface)320、存储器(memory)330和通信总线340，其中，处理器310，通信接口320，存储器330通过通信总线340完成相互间的通信。处理器310可以调用存储在存储器330上并可在处理器310上运行的计算机程序，以执行上述各实施例提供的将馈电网络与辐射单元阵列连接的方法，例如包括：对于所述馈电网络中的任意一种极化的输出端口，与从所述辐射单元阵列中的同一种极化的输入端口中随机选择a×b个输入端口进行连接，获得一组两种极化的端口随机连接结果，所述端口随机连接结果满足至少有一个辐射单元的两个极化的输入端口分别连接的馈电网路的输出端口的行列号不同。

此外，上述的存储器330中的逻辑指令可以通过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，本发明实施例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，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述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(ROM， Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本发明实施例还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各实施例提供的将馈电网络与辐射单元阵列连接的方法，例如包括：对于所述馈电网络中的任意一种极化的输出端口，与从所述辐射单元阵列中的同一种极化的输入端口中随机选择a×b个输入端口进行连接，获得一组两种极化的端口随机连接结果，所述端口随机连接结果满足至少有一个辐射单元的两个极化的输入端口分别连接的馈电网路的输出端口的行列号不同

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述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模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，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，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，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发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种将馈电网络与辐射单元阵列连接的方法，其特征在于，包括：

对于馈电网络中的任意一种极化的输出端口，与从辐射单元阵列中的同一种极化的输入端口中随机选择a×b个输入端口进行连接，获得一组两种极化的端口随机连接结果，所述端口随机连接结果满足至少有一个辐射单元的两个极化的输入端口分别连接的馈电网路的输出端口的行列号不同；

所述至少有一个辐射单元的两个极化的输入端口分别连接的馈电网路的输出端口的行列号不同是指：对于至少一个辐射单元的两个极化的输入端口和输出端口，一种极化的输入端口连接的馈电网络的中第x行第y列的输出端口，另一种极化的输入端口连接的馈电网络中的第u行第z列的输出端口，那么x＝u和y＝z至多满足一个条件；

其中，所述馈电网络和辐射单元阵列均包含两种极化的端口组，所述辐射单元阵列包含N行M列双极化输入端口组，所述馈电网络包含a行b列双极化输出端口组，a×b≥1，N×M≥2，a≤N，b≤M。

2.根据权利要求1所述的将馈电网络与辐射单元阵列连接的方法，其特征在于，还包括：

根据所述端口随机连接结果下的辐射单元阵列局部区域方向图特性及辐射单元工作频带方向图特性，确定所述端口随机连接结果下的多种通信指标。

3.根据权利要求2所述的将馈电网络与辐射单元阵列连接的方法，其特征在于，所述通信指标包括极化相对边界一致性、天线整机水平面波宽、前后比及水平旁瓣抑制指标中的一种或多种。

4.根据权利要求2或3所述的将馈电网络与辐射单元阵列连接的方法，其特征在于，还包括：

获取多组端口随机连接结果，并确定每组端口随机连接结果下的多种通信指标；

在不同通信场景下，选择所需通信指标最高的一组端口随机连接结果作为馈电网络与辐射单元阵列连接的结果，并进行通信。

5.根据权利要求1所述的将馈电网络与辐射单元阵列连接的方法，其特征在于，所述获得一组两种极化的端口随机连接结果，之后还包括：

根据每种极化的端口随机连接结果生成连接序列，根据两种极化的连接序列判断所述端口随机连接结果中至少有一个输入端口与不同的输出端口连接；

其中，所述连接序列用于记录与各输出端口连接的同一极化的输入端口的行列号。

6.一种将馈电网络与辐射单元阵列连接的装置，其特征在于，包括：

随机连接模块，用于对于馈电网络中的任意一种极化的输出端口，与从辐射单元阵列中的同一种极化的输入端口中随机选择a×b个输入端口进行连接；

结果获取模块，用于获得一组两种极化的端口随机连接结果，所述端口随机连接结果满足至少有一个辐射单元的两个极化的输入端口分别连接的馈电网路的输出端口的行列号不同；

所述至少有一个辐射单元的两个极化的输入端口分别连接的馈电网路的输出端口的行列号不同是指：对某个辐射单元的两个极化的输入端口和输出端口，一种极化的输入端口连接的馈电网络的中第x行第y列的输出端口，另一种极化的输入端口连接的馈电网络中的第u行第z列的输出端口，那么x＝u和y＝z至多满足一个条件；

其中，所述馈电网络和辐射单元阵列均包含两种极化的端口组，所述辐射单元阵列包含N行M列双极化输入端口组，所述馈电网络包含a行b列双极化输出端口组，a×b≥1，N×M≥2，a≤N，b≤M。

7.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至5任一项所述将馈电网络与辐射单元阵列连接的方法的步骤。

8.一种非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行如权利要求1至5中任意一项所述的将馈电网络与辐射单元阵列连接的方法。

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