CN110915148B - 一种用于波束成形的天线布置和方法 - Google Patents

一种用于波束成形的天线布置和方法 Download PDF

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Abstract

提供了一种天线布置(1)，包括双极化天线阵列(10)和与其连接的可重构馈电网络(17)。该双极化天线阵列(10)包括多个辐射天线元件，并且该可重构馈电网络(17)包括用于在以下模式之间切换该馈电网络(17)的切换装置(20)：提供单极化波束成形SPBF的第一模式，在该第一模式中，馈电网络(17)被布置为将具有第一极化P1的所有天线元件连接到第一端口A，并且将具有第二极化P2的所有天线元件连接到第二端口B；以及提供双极化波束成形DPBF的第二模式，在该第二模式中，馈电网络(17)将具有第一极化P1的所有天线元件的一部分和具有第二极化的所有天线元件的一部分连接到第一端口A，并且将具有第一极化P1的所有天线元件的其余部分和具有第二极化P2的所有天线元件的其余部分连接到第二端口B。还提供了一种方法(30)、计算机程序(42)和计算机程序产品(41)。

Description

一种用于波束成形的天线布置和方法
技术领域
本文公开的技术总体上涉及天线技术领域，尤其涉及包括双极化天线阵列和与其连接的可重构馈电网络的天线布置、方法、计算机程序和计算机程序产品。
背景技术
对于下一代移动通信系统(5G)有各种各样的要求。这暗示了将需要许多不同载波频率的频带。例如，将需要低频带以实现足够的覆盖，并且将需要较高频带(例如，毫米波(mmW)，即，在30GHz附近和以上)以达到所需容量。在高频下，传播特性更具挑战性，并且可能需要在发送/接收点(TRP，例如，接入点(例如，基站))和通信设备(例如，用户设备(UE))两处进行波束成形，以达到足够的链路预算。在下文中，基站和UE被用作发送/接收点上的示例。
基站和UE两者基本上都有三种不同的波束成形实施方式：模拟波束成形、数字波束成形和混合波束成形。每个实施方式都有其优点和缺点。数字波束成形是最灵活的解决方案，但由于需要大量的无线电和基带链，因此也是最昂贵的。由于减少了无线电和基带链的数量，模拟波束成形最不灵活，但制造成本较低。混合波束成形是模拟和数字波束成形之间的折衷。
取决于不同UE的成本和性能要求，将需要不同的实施方式。在第三代合作伙伴计划(3GPP)中已经同意针对新无线电(NR)接入技术进行研究的一种波束成形天线架构是在基站和UE两处的天线面板的构思。天线面板是单极化或双极化元件的天线阵列，每个极化通常具有一个发送/接收单元(TXRU)。具有移相器的模拟分配网络用于控制每个面板的波束。
对于UE，进入的信号可以从许多不同的方向到达，因此，在UE处具有可以产生类似全向覆盖的天线实现是有益的。一种在UE处增加全向覆盖范围的方法是应用双极化波束成形。然后将双极化面板用于产生宽波束。
覆盖整个小区的宽波束在基站处也可以是有用的，例如，当同时向小区中的多个UE发送或从其接收信息时，或者用于信号广播等。因此，双极化面板在基站处也可以是有用的，以便通过双极化波束成形方式来产生宽波束。
双极化波束成形方案是已知的，其中，可以使用大型有源天线阵列来创建具有所需波束宽度和波束形状的宽波束。在这种方案中，波束形状通常比天线面板尺寸提供的最小波束宽度宽得多。但是，这是以使用两种极化来形成波束为代价获得的。然后，双端口天线面板将仅提供一个端口。
发明内容
本公开的目的是以具有成本效益的方式提供有效的波束成形。具体的目的是使天线面板能够用于双极化波束成形和单极化波束成形两者。这些目的和其他目的通过根据所附独立权利要求的方法、设备、计算机程序和计算机程序产品以及根据从属权利要求的实施例来实现。
根据一个方面，该目的是通过一种天线布置来实现的，该天线布置包括双极化天线阵列和与其连接的可重构馈电网络。双极化天线阵列包括多个辐射天线元件，并且可重构馈电网络包括用于在以下模式之间切换馈电网络的切换装置：
-提供单极化波束成形SPBF的第一模式，在该第一模式中，馈电网络被布置为将具有第一极化P1的所有天线元件连接到第一端口A，并且将具有第二极化P2的所有天线元件连接到第二端口B，以及
-提供双极化波束成形DPBF的第二模式，在该第二模式中，馈电网络将具有第一极化P1的所有天线元件的一部分和具有第二极化的所有天线元件的一部分连接到第一端口A，并且将具有第一极化P1的所有天线元件的其余部分和具有第二极化P2的所有天线元件的其余部分连接到第二端口B。
根据一个方面，该目的是通过一种用于使用天线布置的设备执行的波束成形的方法来实现的，该天线布置包括双极化天线阵列和与其连接的可重构馈电网络。双极化天线阵列包括多个辐射天线元件。该方法包括：
-将馈电网络切换到提供单极化波束成形SPBF的第一模式，在该第一模式中，该馈电网络被布置为将具有第一极化P1的所有天线元件连接到第一端口A，并且将具有第二极化P2的所有天线元件连接到第二端口B，以及
-将馈电网络切换到提供双极化波束成形DPBF的第二模式，在该第二模式中，该馈电网络将具有第一极化P1的所有天线元件的一部分和具有第二极化P2的所有天线元件的一部分连接到第一端口A，并且将具有第一极化P1的所有天线元件的其余部分和具有第二极化P2的所有天线元件的其余部分连接到第二端口B。
该方法和可重构双极化(模拟)天线面板提供许多优点。例如，该可重构双极化模拟天线面板使得能够使用两个单极化端口或通过双极化方式形成的两个端口。在许多情况下，双极化波束成形应用于所需波束宽度远大于天线阵列可提供的最小波束宽度的情况。因此，在这些情况下，当应用双极化波束成形时，将天线阵列重构为两个较小的天线阵列不会对产生的波束形状有负面影响，但会产生仍然具有两个端口的积极效果。该方法提供了一种具有成本效益的解决方案，使得能够将两个窄波束用于例如用户数据，并且还将宽波束用于例如系统信息，同时还提供两个端口用于宽波束成形。
根据一方面，该目的是通过用于设备的计算机程序实现的。该计算机程序包括计算机程序代码，当该计算机程序代码在该设备的处理电路上运行时，使该设备执行上述方法。
根据一个方面，通过一种包括上述计算机程序和在其上存储有所述计算机程序的计算机可读装置在内的计算机程序产品来实现该目的。
在阅读以下描述和附图时，本教导的实施例中的其它特征和优点将变得更加清楚。
附图说明
图1示出了天线面板。
图2是示出了用于均匀渐缩的波束宽度与阵列尺寸的函数关系的图。
图3示出了现有技术的面板配置。
图4示出了在基带上实施双极化波束成形从而导致单端口操作的现有技术配置。
图5示出了在单极化模式下根据本教导的可重构网络。
图6示出了根据本教导的用于双极化波束成形的配置。
图7a、图7b和图7c示出了重构网络的功能视图。
图8示出了示出根据本教导的交换网络的实施方式的原理示意图。
图9示出了根据本教导的在网络节点中的方法实施例的步骤的流程图。
图10示意性地示出了用于实施根据本教导的方法实施例的网络节点和装置。
图11示出了包括用于实现本教导的实施例的功能模块/软件模块的网络节点。
具体实施方式
在以下描述中，出于说明而非限制的目的，阐述具体细节，例如特定架构、接口、技术等，以便提供透彻的理解。在其他实例中，省略了对公知设备、电路和方法的详细描述，以避免因不必要的细节而使描述不清楚。在本说明书全文中，相同的附图标记指代相同或相似的元素。
简要地，根据本教导的各个实施例，提供了具有可重构分配馈电网络的天线面板，使得可以应用单极化波束成形(SPBF)或双极化波束成形(DPBF)。
图1示出了天线阵列(也被称为天线面板)，并且特别地示出了双极化模拟天线阵列的两个示例。左侧示出了二维(平面)天线阵列10，右侧示出了一维(线性)天线阵列15。每个天线阵列10、15包括多个辐射双极化元件(一个这样的元件被圈住并用附图标记16表示)，并且每个极化P1、P2连接到各自的发送/接收单元(TXRU)11、12；13、14。在所示的情况下，每个天线阵列10、15每个极化连接到一个TXRU 11、12；13、14。
在图1的最下部，更详细地示出了天线阵列10、15。天线前端包括上述天线元件的天线阵列10。如上所述，该天线元件通过馈电网络17连接到具有正交极化的端口(在图1的最下部仅示出一个端口)。
馈电网络17(有时表示为分配网络或分配馈电网络)可以包括移相器18，其用于控制每个天线阵列10、15的波束。馈电网络17还可包括功率放大器19。馈电网络17将相同极化(P1，P2)的所有天线元件组合到第一端口。即，馈电网络17将第一极化P1的所有天线元件组合到第一端口A，并且将第二极化P2的所有天线元件组合到第二端口B。作为词汇的注释，“馈电网络”可以被认为是天线布置的波束成形部分与接收机的第一放大器(表示射频(RF)前端或低噪声放大器(LNA))之间的所有组件。对于发射天线，该馈电网络包括最后一个功率放大器之后的所有组件，并且还可以包括天线处的阻抗匹配部分和天线调谐器单元。
注意，天线阵列10、15可以被布置在通信设备和/或TRP中或连接到通信设备和/或TRP。通信设备1可以例如是UE，例如，手机或智能手机、平板电脑等。TRP 2可以是例如接入点，如基站、演进型eNode B、eNB、gNB等。
图2是示出了波束宽度与阵列尺寸的函数关系的图。在图中，示出了针对不同配置模式(SPBF或DPBF)的半功率波束宽度(hpbw)的区域，其中，最有利地使用了根据本教导的配置。如前所述，根据本教导的可重构双极化模拟天线面板使得能够使用两个单极化端口或通过双极化形成的两个端口。在许多情况下，双极化波束成形应用于所需波束宽度远大于天线阵列可提供的最小波束宽度的情况。因此，在这些情况下，当应用双极化波束成形时，将天线阵列重构为两个较小的天线阵列不会对产生的波束形状有负面影响，但会产生仍然具有两个端口的积极效果。
图3和图4示出了常规的天线阵列配置。如上所述，天线阵列110通常包括一组辐射天线元件、移相器和馈电网络。在图3中，以单极化波束成形模式(SPBF)示出了天线阵列110，在图4中，以双极化波束成形(DPBF)模式示出了天线阵列110。如果将双极化波束成形应用于常规天线阵列110例如以产生宽波束，则在第一端口A处的信号和第二端口B处的信号在图4中的参考标号100所示的组合步骤中被组合。由于将两个端口A、B组合在一起，因此将形成单端口阵列C，并且该天线阵列仅提供该单个端口。
图5示出了根据本教导的实施例的天线布置1。天线布置1包括例如参照图1和图2描述的天线阵列10。然而，根据本教导的实施例的天线阵列10具有最靠近端口A、B的可重构馈电网络17，而不是如现有技术中(如图4所示)具有最靠近端口A、B的组合步骤100。即，天线布置1包括可重构馈电网络17，特别是如将要描述的那样可以以一种模式配置并重构为另一种模式，并在其之间切换的馈电网络17。在图5中，可重构馈电网络17处于第一模式中，并且特别地处于单极化波束成形模式。在该第一模式中，可重构馈电网络17将天线阵列10的天线元件连接到两个端口，如图3所示的现有技术情况。即，具有第一极化P1的所有元件都连接到第一端口A，并且具有第二极化P2的所有元件都连接到第二端口B。
图6示出了天线布置1，其中，可重构馈电网络17处于第二模式，特别是用于双极化波束成形的配置。在第二模式中，天线阵列10可以被看作是重构为两个较小的阵列：第一天线阵列10a和第二天线阵列10b。因此，一半的元件连接到相应的端口A、B。即，馈电网络17将具有第一极化P1的元件的一半和具有第二极化P2的元件的一半连接到第一端口。相应地，馈电网络17将具有第一极化P1的元件的剩余一半和具有第二极化P2的元件的剩余一半连接到第二端口。因此，天线阵列10可以被看作是重构为两个较小的天线阵列10a、10b，或者换句话说，天线阵列10的元件可以被看作是分为两组。在图6中，可重构馈电网络17处于双极化模式，同时仍提供两个端口A、B。
图7a示出了可构馈电网络17的功能视图。馈电网络17的重构可以通过切换装置20(例如，切换网络)在功能上实施。两种操作模式(SPBF和DPBF)的连接如图7a所示。第一模式，即，单极化模式在图中用粗虚线表示(另请参见图7c)，而第二模式，即，双极化模式在图中用粗实线表示(另请参见图7b)。
图8示出了根据本教导的切换装置20的示例性实施方式。切换装置20可以通过开关、优选地通过电子开关(例如，绝缘栅双极型晶体管(IGBT))来实施，不过，切换装置20还可以替代地通过机械开关来实施。
在接收时，当将根据现有技术配置的单个双极化端口与根据本文公开的实施例的具有两个双极化端口的配置进行比较时，对链路预算将没有或仅有很小的影响，因为这两种配置产生相同的波束宽度。即，在接收时，当考虑从发射机通过介质到接收机的所有增益和损耗时，配置之间没有或只有很小的差异。可能存在的微小差异是，对于根据本教导的实施例，切换装置20中可能存在一些损耗。当使用根据本文公开的各个实施例的天线布置1时的重要益处在于，可以形成两个具有正交极化的端口，而不是如现有技术中那样仅形成一个。
然而，在传输时，与使用单个双极化端口相比，当使用两个双极化端口时会对链路预算产生更大的影响。要注意的是，重要的不是波束成形原理，而是，无论是分布在光圈中还是每个端口上的单个功率放大器中，功率放大器资源都将由两个端口共享而不是一个端口。然而，利用所提出的发明，可以在一个和两个双极化端口之间切换，当然，应该仅当链路预算允许时才使用两个端口操作设置，否则，将创建单个双极化端口。
已经描述的各种实施例可以在TRP和UE两处实施，并且适用于具有或不具有靠近辐射天线元件的接收机/发射机的天线阵列。
至此所述的包括可重构馈电网络17的天线布置1具有许多优点。例如，天线馈电网络17支持双端口，而与辐射方向图的波束宽度无关。此外，天线馈电网络17可以被配置用于每个端口的单极化波束成形或双极化波束成形。使用哪种特定配置主要取决于所需的波束宽度。例如，如果发送用户特定的数据，则窄波束可能是期望的，因此，例如，当发送例如系统信息时，包括或连接到所描述的天线布置1的基站可以切换到双极化模式(如例如参考图6所述)。系统信息通常需要向基站服务的覆盖区域中的所有或至少大多数无线设备(即，广播或多播)发送，因此可能以宽的覆盖范围发送以到达所有无线设备。如果相反希望的是窄波束，例如，当发送用户数据时，基站可以切换到单极化模式(如例如参考图5所述)。
已经描述了天线布置的各种特征和实施例。这些特征和实施例可以以许多不同的方式组合，接下来给出其示例。
提供了一种天线布置1，包括双极化天线阵列10和与其连接的可重构馈电网络17。该双极化天线阵列10包括多个辐射天线元件，并且该可重构馈电网络17包括用于在以下模式之间切换该馈电网络17的切换装置20：
-提供单极化波束成形SPBF的第一模式，在该第一模式中，馈电网络17被布置为将具有第一极化P1的所有天线元件连接到第一端口A，并且将具有第二极化P2的所有天线元件连接到第二端口B，以及
-提供双极化波束成形DPBF的第二模式，在该第二模式中，馈电网络17将具有第一极化P1的所有天线元件的一部分和具有第二极化的所有天线元件的一部分连接到第一端口A，并且将具有第一极化P1的所有天线元件的其余部分和具有第二极化P2的所有天线元件的其余部分连接到第二端口B。
可重构馈电网络17被布置为使得天线布置1可以用于窄波束和宽波束，同时为两种情况提供两个端口。馈电网络17可以例如通过半导体开关实施的切换装置20在这两种模式之间切换。
在实施例中，特别是在第二模式中，天线阵列10的天线元件在功能上布置在第一和第二天线阵列10a、10b中(例如，参照图6所述)。在这样的实施例中，第一天线阵列10a和第二天线阵列10b中的每一个都沿着波束应扩宽的维度布置。
天线阵列10(虚拟)划分为两个天线阵列10a、10b优选地沿着波束将被扩宽的维度来执行。选择以这种方式使用哪些元件提供可能的最佳性能。
在各种实施例中，天线布置1被布置为在需要窄波束的传输时切换到第一模式。如前所述，例如，当要发送用户特定信息时，需要窄波束。
在各种实施例中，天线布置1被布置为在需要宽波束的传输时切换到第二模式。如前所述，当要发送例如系统信息时(当需要广播或多播信息时)，需要宽波束。
在各种实施例中，特别是在第二模式中，具有第一极化P1的所有天线元件的一部分包括所有这些天线元件的一半，并且具有第二极化P2的所有天线元件的一部分包括所有这些天线元件的一半。然而，许多其他配置也是可能的。
图9示出了根据本教导的设备50中的方法的实施例的步骤的流程图。方法30可以由设备50(例如，UE或基站)来实施。此外，可以在发送和/或接收时使用方法30。
提供了一种用于波束成形的方法30。方法30可以由设备50使用如上所述的天线布置1来执行，特别是使用包括双极化天线阵列10和与其连接的可重构馈电网络17的天线布置1，双极化天线阵列10包括多个辐射天线元件。方法30包括：
-将所述馈电网络17切换31到提供单极化波束成形SPBF的第一模式，在该第一模式中，馈电网络17被布置为将具有第一极化P1的所有天线元件连接到第一端口A，并且将具有第二极化P2的所有天线元件连接到第二端口B，以及
-将所述馈电网络17切换32到提供双极化波束成形DPBF的第二模式，在该第二模式中，馈电网络17将具有第一极化P1的所有天线元件的一部分和具有第二极化P2的所有天线元件的一部分连接到第一端口A，并且将具有第一极化P1的所有天线元件的其余部分和具有第二极化P2的所有天线元件的其余部分连接到第二端口B。
在实施例中，在第二模式中，天线阵列10的天线元件在功能上布置在第一和第二天线阵列10a、10b中，并且其中，第一天线阵列10a和第二天线阵列10b中的每一个沿着波束应扩宽的维度布置。
在实施例中，方法30包括在有需要窄波束的传输时切换到第一模式。
在实施例中，方法30包括在需要宽波束的传输时切换到第二模式。
在各种实施例中，在第二模式中，具有第一极化P1的所有天线元件的一部分包括所有这些天线元件的一半，并且具有第二极化P2的所有天线元件的一部分包括所有这些天线元件的一半。
在各种实施例中，方法30在作为用于无线通信的通信设备的设备50中实施。
在各种实施例中，方法30在作为向通信设备提供无线通信的接入点的设备50中实施。在这些情况下，天线布置1可以连接到接入点，并且可以由该接入点控制，例如，通过控制设备(例如，接入点的处理电路)进行控制。
图10示意性地示出了用于实施根据本教导的方法的实施例的设备和装置。如上所述，方法30可以在通信设备中和/或在接入点(例如，基站、eNB、gNB等)中实施。
如在各种实施例中已经描述的，设备50包括或连接到天线布置1。天线布置1可以例如适于射频信令的发送和接收。
设备50包括处理电路40，其可以是能够执行存储在计算机程序产品41(例如，以存储介质41的形式)中的软件指令的合适的中央处理单元(CPU)、多处理器、微控制器、数字信号处理器(DSP)等中的一个或多个的任意组合。处理电路40还可以被提供为至少一个专用集成电路(ASIC)或现场可编程门阵列(FPGA)。
处理电路40被配置为使设备50执行一组操作或步骤，例如，如参考图9所述。例如，存储介质41可以存储该组操作，并且处理电路40可以被配置为从存储介质41获取该组操作，以使设备50执行该组操作。该组操作可以被提供为可执行指令集合。由此，处理电路40被布置为执行本文公开的方法。
设备50还包括用于与其他实体和设备进行无线和/或有线通信的输入/输出装置43(表示为I/O)。输入/输出装置43可以例如包括协议栈，用于以有线方式与网络节点通信和/或以无线方式与通信设备通信。输入/输出装置43可用于接收数据输入和用于输出数据，例如，传送IP包。设备1、2可以包括接收电路和发送电路。如已经描述的，设备1、2还包括或被连接到一个或多个模拟天线布置1，用于通过无线链路进行通信。
图11示出了包括用于实施本教导的实施例的功能模块/软件模块的设备。可以使用以下来实现所述功能模块：诸如在处理器中执行的计算机程序之类的软件指令，和/或诸如专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列、离散逻辑组件等之类的硬件，及其任何组合。可以提供处理电路，该处理电路可以是可适用于并且特别适于执行已经在各种实施例中进行描述的方法30的任何步骤。
提供了用于波束成形的设备50。该设备包括第一模块61，该第一模块用于将馈电网络切换到提供单极化波束成形的第一模式，在该第一模式中，该馈电网络被布置为将具有第一极化P1的所有天线元件连接到第一端口A，并且将具有第二极化P2的所有天线元件连接到第二端口B。第一模块61可以例如包括用于将馈电网络切换到第一模式的切换网络。
该设备包括第二模块62，该第二模块用于将馈电网络切换到提供双极化波束成形的第二模式，在该第二模式中，该馈电网络将具有第一极化P1的所有天线元件的一部分和具有第二极化P2的所有天线元件的一部分连接到第一端口A，并且将具有第一极化P1的所有天线元件的其余部分和具有第二极化P2的所有天线元件的其余部分连接到第二端口B。第二模块62可以例如包括用于将馈电网络切换到第二模式的切换网络。
注意，第一模块61和第二模块62可以由单个切换网络来实施，该单个切换网络被布置为将馈电网络切换到不同模式。还要注意的是，第一模块61和第二模块62可以由单元代替。
已经参考一些实施例在本文中主要地描述了本发明。然而，如本领域技术人员理解的，除了本文所公开的具体实施例之外的其他实施例同样可能在由所附专利权利要求限定的本发明的范围内。

Claims (13)

1.一种天线装置(1)，包括双极化天线阵列(10)和与所述双极化天线阵列(10)连接的可重构馈电网络(17)，所述双极化天线阵列(10)包括多个辐射天线元件，并且所述可重构馈电网络(17)包括切换网络，所述切换网络包括在以下模式之间切换所述可重构馈电网络(17)的一个或多个物理开关：
-提供单极化波束成形SPBF的第一模式，在所述第一模式中，所述可重构馈电网络(17)的物理开关被布置为将具有第一极化P1的所有天线元件连接到第一端口A，并且将具有第二极化P2的所有天线元件连接到第二端口B，其中，在所述第一模式中，没有具有第二极化的天线元件连接到第一端口A，也没有具有第一极化的天线元件连接到第二端口B，以及
-提供双极化波束成形DPBF的第二模式，在所述第二模式中，所述可重构馈电网络(17)的物理开关将具有第一极化P1的所有天线元件的一部分和具有第二极化的所有天线元件的一部分连接到所述第一端口A，并且将具有第一极化P1的所有天线元件的其余部分和具有第二极化P2的所有天线元件的其余部分连接到所述第二端口B。
2.根据权利要求1所述的天线装置(1)，其中，在所述第二模式中，所述双极化天线阵列(10)的天线元件功能性地布置在第一天线阵列(10a)和第二天线阵列(10b)中，并且其中，所述第一天线阵列(10a)和所述第二天线阵列(10b)中的每一个沿着波束应扩宽的维度布置。
3.根据权利要求1或2所述的天线装置(1)，被布置为在需要窄波束的传输时切换到所述第一模式。
4.根据权利要求1或2所述的天线装置(1)，被布置为在需要宽波束的传输时切换到所述第二模式。
5.根据权利要求1或2所述的天线装置(1)，其中，在所述第二模式中，具有第一极化P1的所有天线元件的所述一部分包括所有这些天线元件的一半，并且具有第二极化P2的所有天线元件的所述一部分包括所有这些天线元件的一半。
6.一种用于波束成形的方法(30)，所述方法(30)由设备(50)使用天线装置(1)执行，所述天线装置(1)包括双极化天线阵列(10)和与双极化天线阵列(10)连接的可重构馈电网络(17)，并且还包括切换网络，所述切换网络包括在两种模式之间切换所述可重构馈电网络(17)的一个或多个物理开关，所述双极化天线阵列(10)包括多个辐射天线元件，所述方法(30)包括：
-将所述馈电网络(17)切换到提供单极化波束成形SPBF的第一模式，在所述第一模式中，所述可重构馈电网络(17)的物理开关被布置为将具有第一极化P1的所有天线元件连接到第一端口A，并且将具有第二极化P2的所有天线元件连接到第二端口B，其中，在所述第一模式中，没有具有第二极化的天线元件连接到第一端口A，也没有具有第一极化的天线元件连接到第二端口B，以及
-将所述馈电网络(17)切换到提供双极化波束成形DPBF的第二模式，在所述第二模式中，所述可重构馈电网络(17)的物理开关将具有第一极化P1的所有天线元件的一部分和具有第二极化P2的所有天线元件的一部分连接到所述第一端口A，并且将具有所述第一极化P1的所有天线元件的其余部分和具有所述第二极化P2的所有天线元件的其余部分连接到所述第二端口B。
7.根据权利要求6所述的方法(30)，其中，在所述第二模式中，所述双极化天线阵列(10)的天线元件功能性地布置在第一天线阵列(10a)和第二天线阵列(10b)中，并且其中，所述第一天线阵列(10a)和所述第二天线阵列(10b)中的每一个沿着波束应扩宽的维度布置。
8.根据权利要求6或7所述的方法(30)，包括：在需要窄波束的传输时切换到所述第一模式。
9.根据权利要求6或7所述的方法(30)，包括：在需要宽波束的传输时切换到所述第二模式。
10.根据权利要求6或7所述的方法(30)，其中，在所述第二模式中，具有第一极化P1的所有天线元件的所述一部分包括所有这些天线元件的一半，并且具有第二极化P2的所有天线元件的所述一部分包括所有这些天线元件的一半。
11.根据权利要求6或7所述的方法(30)，其中，所述设备(50)是用于无线通信的通信设备。
12.根据权利要求6或7所述的方法(30)，其中，所述设备(50)是向通信设备提供无线通信的接入点。
13.一种计算机可读存储介质，存储用于设备(50)的计算机程序(42)，所述计算机程序(42)包括计算机程序代码，当在所述设备(50)的处理电路上运行时，所述计算机程序代码使所述设备(50)执行根据权利要求6-12中任一项所述的方法(30)。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109980362B (zh) * 2017-12-27 2021-06-01 华为技术有限公司 一种天线装置及波束状态切换方法
CN112054313A (zh) * 2019-06-06 2020-12-08 北京小米移动软件有限公司 天线结构和电子设备、天线结构的组阵方法和装置
CN115882216A (zh) * 2021-09-29 2023-03-31 上海华为技术有限公司 一种天线单元、天线以及通信装置
CN116315735B (zh) * 2023-03-07 2023-12-05 电子科技大学 一种任意极化可编程共形阵列天线构建及综合方法
CN116706567B (zh) * 2023-08-01 2023-10-31 中国人民解放军国防科技大学 极化编码阵列天线

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008148569A2 (en) * 2007-06-06 2008-12-11 Fractus, S.A. Dual-polarized radiating element, dual-band dual-polarized antenna assembly and dual-polarized antenna array
WO2016102010A1 (en) * 2014-12-23 2016-06-30 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) A method for beamforming a beam using an active antenna

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6583760B2 (en) * 1998-12-17 2003-06-24 Metawave Communications Corporation Dual mode switched beam antenna
US6320544B1 (en) 2000-04-06 2001-11-20 Lucent Technologies Inc. Method of producing desired beam widths for antennas and antenna arrays in single or dual polarization
US20030161410A1 (en) 2002-02-26 2003-08-28 Martin Smith Radio communications device with adaptive combination
US7538740B2 (en) * 2006-03-06 2009-05-26 Alcatel-Lucent Usa Inc. Multiple-element antenna array for communication network
MX2012008424A (es) 2010-02-08 2012-08-15 Ericsson Telefon Ab L M Una antena con caracteristicas de haces ajustables.
US20130057432A1 (en) 2011-09-02 2013-03-07 Samsung Electronics Co., Ltd. Method and apparatus for beam broadening for phased antenna arrays using multi-beam sub-arrays
TR201810572T4 (tr) 2015-03-06 2018-08-27 Ericsson Telefon Ab L M Bir anten düzeneği kullanarak huzme oluşturma.
US9722326B2 (en) 2015-03-25 2017-08-01 Commscope Technologies Llc Circular base station antenna array and method of reconfiguring a radiation pattern
CN109075454B (zh) * 2016-03-31 2021-08-24 康普技术有限责任公司 用在无线通信系统中的带透镜的天线

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008148569A2 (en) * 2007-06-06 2008-12-11 Fractus, S.A. Dual-polarized radiating element, dual-band dual-polarized antenna assembly and dual-polarized antenna array
WO2016102010A1 (en) * 2014-12-23 2016-06-30 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) A method for beamforming a beam using an active antenna

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