CN111433975A - 包括透镜的波束成形天线模块 - Google Patents

包括透镜的波束成形天线模块 Download PDF

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Abstract

本发明涉及融合IoT技术和5G通信系统以支持比4G系统更高的数据传输速率的一种通信技术及其系统。基于5G通信技术和物联网相关技术，可以将本发明应用于智能服务(例如，智能家居、智能建筑、智能城市、智能汽车或联网汽车、医疗保健、数字教育、零售企业、与安全和安全有关的服务等)。本发明提供了一种波束成形天线模块，包括：波束成形天线，用于沿特定方向辐射波束；第一透镜，其设置为与波束成形天线的波束辐射表面相距预设的第一距离，并且用于改变通过波束成形天线辐射的波束的相位；第二透镜，其设置为与第一透镜的波束辐射表面相距预设的第二距离，并用于改变通过波束成形天线辐射的波束的相位。

Description

包括透镜的波束成形天线模块
技术领域
本公开涉及一种包括透镜以确保5G通信系统中的高增益和覆盖的波束成形天线模块。
背景技术
为了满足对自第4代(4G)通信系统的部署以来已增加的无线数据业务的需求，已经做出努力来开发改进的第5代(5G)或pre-5G通信系统。因此，5G或预5G通信系统也被称作“超越4G网络”或“后期长期演进(LTE)系统”。5G通信系统被认为实现于较高的频率(mmWave)频段(例如，60GHz频段)中，以便实现较高的数据速率。为了减少无线电波的路径损失并增加传输距离，在5G无线通信系统时考虑了波束成形、大规模多输入多输出(MIMO)、全维度MIMO(FD-MIMO)、阵列天线、模拟波束成形和大型天线技术。另外，在5G通信系统中，正在基于高级小型小区、云无线电接入网络(RAN)、超密集网络、设备到设备(D2D)通信、无线回程、移动网络、协作通信、协同多点(CoMP)、接收端干扰消除等进行对系统网络改进的开发。在5G系统中，已经开发了作为高级编码调制(ACM)的混合频移键控(FSK)和正交幅度凋制(QAM)(FQAM)和滑动窗口叠加编码(SWSC)，以及作为高级接入技术的滤波器组多载波(FBMC)、非正交多址接入(NOMA)和稀疏码多址接入(SCMA)。
另一方面，互联网作为以人为中心的人类生成和消费信息的连接网络，现在正在发展为物联网(IoT)，在这种物联网中，事物等分布式实体在没有人介入的情况下交换和处理信息。已经出现了万物互联(IoE)技术，它是物联网技术和通过与云服务器连接的大数据处理技术的结合。作为技术要素，诸如“传感技术”、“有线/无线通信和网络基础设施”、“服务接口技术”和“安全技术”一直是实现IoT所要求的，并且最近已研究了传感器网络、机器对机器(M2M)通信、机器类型通信(MTC)等。这样的IoT环境可以提供智能互联网技术(IT)服务，其通过收集和分析在所连接的物体之间生成的数据来为人类生活创造新的价值。通过现有信息技术(IT)与各种行业应用的融合和结合，IoT可以应用于包括智能家居、智能建筑、智慧城市、智能汽车或联网汽车、智能电网、医疗保健、智能家电和先进医疗服务等各个领域。
与此一致，已经进行了各种尝试以将5G通信系统应用于IoT网络。例如，可以通过波束成形、MIMO和阵列天线来实现诸如传感器网络、MTC、以及M2M通信之类的技术。作为上述的大数据处理技术的云RAN应用也可以被认为是5G技术和IoT技术之间融合的示例。
发明内容
技术问题
本公开提出了一种能够使透镜的性能最大化的天线模块的结构。
更具体地，为了最大化透镜的性能，必须确保透镜与天线之间的足够的间隔距离。然而，本公开提供了一种天线模块结构，该天线模块结构能够在使透镜的性能最大化的同时通过多个透镜的重叠布置来减小透镜与天线之间的间隔距离。
问题的解决方案
根据本公开，波束成形天线模块包括：波束成形天线，其被配置为沿特定方向辐射波束；第一透镜，其与波束成形天线的波束辐射表面间隔开预定的第一距离并且被配置为改变从波束成形天线辐射的波束的相位；以及第二透镜，其与第一透镜的波束辐射表面间隔开预定的第二距离并配置为改变从波束成形天线辐射的波束的相位。
第一透镜的相位分布可以与第二透镜的相位分布不同。
第一透镜的相位可以随着从第一透镜的中心朝向第一透镜的轮廓而减小，并且第二透镜的相位可以随着从第二透镜的中心朝向第二透镜的轮廓而增大。
第一透镜的相位可以随着从第一透镜的中心朝向第一透镜的轮廓而增大，并且第二透镜的相位可以随着从第二透镜的中心朝向第二透镜的轮廓而减小。
波束成形天线模块还可以包括由电介质透镜形成的波束成形天线壳体，该电介质透镜被设置在波束成形天线与第一透镜之间并且被配置为围绕波束成形天线的波束辐射表面，其中第一透镜和第二透镜可以是平面透镜。
第一透镜可以是具有凹透镜形状的电介质透镜，第二透镜可以是平面透镜。
第一透镜可以是凹透镜形状的电介质透镜，并且第二透镜可以是凸透镜形状的电介质透镜。
根据本公开，波束天线模块可以包括：波束成形天线，其被配置为沿特定方向辐射波束；第一透镜，其与波束成形天线的波束辐射表面间隔开预定的第一距离并且被配置为通过具有不同相变水平的单位单元的组合来改变从波束成形天线辐射的波束的相位；以及第二透镜，其与第一透镜的波束辐射表面间隔开预定的第二距离并配置为通过具有不同相变水平的单位单元的组合来改变从第一透镜辐射的波束的相位。
第一透镜的单位单元可以从第一透镜的中心沿第一透镜的轮廓的方向按照相变水平的降序依次设置，并且第二透镜的单位单元可以从第二透镜的中心沿第二透镜的轮廓的方向按照相变水平的升序依次设置。
第一透镜的相位分布可以呈朝向第二透镜的凸出的抛物线形状，第二透镜的相位分布可以呈朝向第一透镜的凸出的抛物线形状，并且第一透镜的相位分布抛物线的曲率可以低于第二透镜的相位分布抛物线的曲率。
第一透镜的单位单元可以从第一透镜的中心沿第一透镜的轮廓的方向按照相变水平的升序依次设置，并且第二透镜的单位单元可以从第二透镜的中心沿第二透镜的轮廓的方向按照相变水平的降序依次设置。
第一透镜的相位分布可以呈朝向波束成形天线凹入的抛物线的形状，第二透镜的相位分布可以呈朝向第二透镜的波束辐射方向凸出的抛物线的形状透镜，并且第一透镜的相位分布抛物线的曲率可以高于第二透镜的相位分布抛物线的曲率。
波束成形天线模块还可以包括：波束成形天线壳体，波束成形天线壳体形成为在波束成形天线与第一透镜之间设置的电介质透镜的形状，且被配置为围绕波束成形天线的波束辐射表面，其中，第一透镜和第二透镜可以是平面透镜。
第一透镜可以是具有凹透镜形状的电介质透镜，并且第二透镜可以是平面透镜。
第一透镜可以是具有凹透镜形状的电介质透镜，并且所述第二透镜可以是凸透镜形状的电介质透镜。
根据本公开，电子装置可以包括：波束成形天线，其被配置为沿特定方向辐射波束；第一透镜，其与波束成形天线的波束辐射表面间隔开预定的第一距离并且被配置为改变从波束成形天线辐射的波束的相位；以及第二透镜，其与第一透镜的波束辐射表面间隔开预定的第二距离并配置为改变从波束成形天线辐射的波束的相位，其中第一透镜的相位分布与第二透镜的相位分布不同。
本发明的有益效果
根据本公开的实施例，即使不能充分确保波束形成天线与透镜之间的间隔距离，也可以使透镜的性能最大化，并且由此可以提高波束成形天线的增益值和覆盖范围。
附图说明
图1是说明支持波束成形的移动通信系统的视图。
图2是说明包括透镜的天线模块的结构的视图。
图3a至图3d是示出根据波束成形天线与透镜之间的距离的，通过透镜辐射的波束的强度分布和相位分布的视图。
图4是示出根据本公开的实施例的在波束成形天线上设置多个透镜的天线模块结构的视图。
图5a是示出根据本公开的实施例的已经通过天线模块结构中的第一透镜的波束的相位分布的视图。
图5b是示出根据本公开的实施例的已经通过天线模块结构中的第二透镜的波束的相位分布的视图。
图6是示出根据本公开的第一实施例的天线模块结构的视图。
图7a是根据本公开的第一实施例的第一透镜的结构的视图。
图7b是根据本公开的第一实施例的第二透镜的结构的视图。
图8是示出根据本公开的第二实施例的天线模块结构的视图。
图9a是根据本公开的第二实施例的第一透镜的结构的视图。
图9b是根据本公开的第二实施例的第二透镜的结构的视图。
图10a是示出根据本公开的第一实施例的第一透镜和已经通过第一透镜的波束的形状的视图。
图10b是示出根据本公开的第二实施例的第一透镜和已经通过第一透镜的波束的形状的视图。
图11a至图11d是示出根据本公开的实施例的天线模块结构的视图。
具体实施方式
在说明本公开的实施例时，将省略对本公开所属领域中公知的并且不直接与本公开相关的技术内容的说明。这是为了更清楚地传送本公开的主题，不因省略不必要的解释而模糊本公开。
出于相同的原因，在附图中，一些组成元件的尺寸和相对尺寸可能被放大、省略或简要地示出。此外，各个组成元件的尺寸不能完全反映其实际尺寸。在附图中，各个附图中的相同的附图标记用于相同或相应的元件。
通过参考参考附图详细描述的实施例，本公开的方面和特征以及用于实现这些方面和特征的方法将是显而易见的。然而，本公开不限于下文公开的实施例，并且可以以各种形式实现本公开。在说明书中定义的诸如详细的结构和元件的内容仅是为了帮助本领域普通技术人员全面理解本公开而提供的具体细节，并且本公开仅由所附权利要求的范围限定。在本公开的整个说明书中，对于各个附图中的相同元件使用了相同的附图标号。
在这种情况下，流程图图示的每个框以及流程图图示中框的组合，都可以由计算机程序指令实现。这些计算机程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器，从而生产出一种机器，使得这些计算机程序指令在通过计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行时，产生了实现流程图中的一个或多个框中规定的功能的装置。这些计算机程序指令也可以存储在计算机可用或计算机可读存储器中，这些指令可以使得计算机或其它可编程数据处理装置以特定方式工作，从而，存储在计算机可用或计算机可读存储器中的指令就产生出包括实现流程图的一个或多个框中规定的功能的指令装置的制造品。所述计算机程序指令也可以加载到计算机或其它可编程数据处理装置上，使得在计算机或其它可编程装置上执行一系列可操行性步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其它可编程装置上执行的指令提供用于实现在流程图的一个或多个框中规定的功能的步骤。
此外，流程图示中的每一个框可以代表代码模块、代码片段或代码部分，该代码模块、代码片段或代码部分包括一个或更多个用于实施(一个或更多个)特定逻辑功能的可执行指令。应当注意，在一些可选实施例中，框中标注的功能可以不按顺序发生。例如，连续示出的两个框实际上可以基本上同时被执行，或者这两个框有时可以以相反的顺序被执行，这取决于所涉及的功能。
在此情况下，如在实施例中使用的术语“～单元”表示但不限于执行某些任务的软件组件或硬件组件(例如，FPGA或ASIC)。但是，“～单元”并不意味着仅限于软件或硬件。术语“～单元”可以有利地配置成存在于可寻址存储介质中并且配置成在一个或更多个处理器上执行。因此，举例而言，“～单元”可以包括构件(例如，软件构件、面对对象软件构件、类构件以及任务构件)、过程、函数、属性、进程、子例程、程序代码的片段、驱动、固件、微代码、电路、数据、数据库、数据结构、表格、数组和变量。在多个构件和“～单元”中提供的功能性可以组合成更少的构件和“～单元”，或者进一步分成另外的构件和“～单元”。此外，可以实现组件和“～单元”来操作设备或安全多媒体卡中的一个或多个CPU。此外，在实施例中，“～单元”可以包括一个或更多个处理器。
图1是说明支持波束成形的移动通信系统的视图。
图1用于说明根据本公开的包括天线模块的通信设备120与多个基站111和112之间的通信。如上所述，5G移动通信可以具有较宽的频带。
然而，由于具有较宽的频带，从基站111或基站112或通信设备120发送的无线电波的增益值和覆盖范围可能会减弱。为了解决这个问题，5G移动通信系统可以基本上使用波束成形技术。
即，包括支持5G移动通信系统的天线模块的基站111或基站112或通信设备120可以以各种角度形成波束，并且可以利用所形成的波束中的具有最佳通信环境的波束进行通信。
参考图1，作为示例，通信设备120可以形成以不同角度辐射的三种波束，并且与此相对应，基站也可以形成以不同角度辐射的三种波束。例如，通信设备120可以辐射波束索引为1、2和3的二种波束，并且第一基站111可以辐射波束索引为4、5和6的三种波束，并且第二基站可以辐射波束索引分别为7、8和9的三种波束。
在这种情况下，通过通信设备120、第一基站111和第二基站112之间的通信，通信设备和第一基站可以通过通信设备120的波束索引为2的波束和第一基站的波束索引为5的波束彼此进行通信，这二个波束具有最佳通信环境。以相同的方式，通信设备120和第二基站112也可以彼此执行通信。
同时，图1仅示出了可以应用5G通信系统的示例。即，可以增加或减少可以由通信设备或基站辐射的波束的数量，因此，本公开的范围不应限于图1所示的波束的数量。
图1所示的通信设备120包括能够执行与基站的通信的各种设备。例如，通信设备120可以包括用户驻地设备(CPE)或无线中继器。
图2是说明包括透镜的天线模块的结构的视图。
根据本公开的天线模块可以包括天线200，该天线200包括至少一个天线阵列和透镜210。即，根据本公开的天线200可以包括多个天线阵列。例如，一个天线200可以包括四个天线阵列，并且通过分别凋节通过天线阵列辐射的波束的角度，可以最终确定通过天线200辐射的波束的角度。
正在通过天线200辐射的波束可以通过透镜210，该透镜210被设置为与天线200间隔开预定距离。透镜210可以改变入射到透镜的波束(或无线电波)的相位。
具体地，透镜210可以通过在透镜上形成的图案将入射到透镜210的波束的所有相位值改变为相同的相位值，并且向外辐射具有相同相位值的波束。
因此，通过透镜210辐射到外部的波束具有比通过天线200辐射的波束更尖锐的形状。即，使用透镜210可以提高通过天线辐射的波束的增益值。
同时，在图2所示的天线模块结构中形成波束的波束成形天线200与透镜之间的间隔距离可能会对透镜的性能产生影响。更具体地，可以基于入射到透镜的波束的电场分布区域来确定透镜的性能。通常来说，随着入射到透镜的波束的电场分布区域变大，透镜的性能进一步提高。稍后将通过图3a至3d描述其细节。
图3a至图3d是示出根据波束成形天线与透镜之间的距离的，通过透镜辐射的波束的强度分布和相位分布的视图。
图3a是示出在波束成形天线与透镜之间的间隔距离为5cm的情况下入射到透镜的波束的强度和相位分布的视图，图3b是示出在波束成形天线与透镜之间的间隔距离为10cm的情况下入射到透镜的波束的强度和相位分布的视图。此外，图3c是示出在波束成形天线与透镜之间的间隔距离为20cm的情况下入射到透镜的波束的强度和相位分布的视图，图3d是示出在波束成形天线与透镜之间的间隔距离为30cm的情况下入射到透镜的波束的强度和相位分布的视图。
在图3a至图3d中，在E-平面和H-平面上分别示出了入射到透镜的波束的相位分布。E-平面和H-平面可以表示用于产生电磁波的设备(例如天线)的参考平面。更具体地，在线性极化天线的情况下，E-平面可以是包括最大波束辐射方向的平面。即，E-平面可以确定无线电波极化或波束辐射方向。作为示例，在垂直极化天线的情况下，E-平面可以与垂直/仰角平面重合，并且在水平极化天线的情况下，E-平面可以与水平/方位角平面重合。
同时，在线性极化天线的情况下，H-平面可以是包括磁场矢量和最大波束辐射方向的平面。此外，如上所述，H-平面可以与E-平面形成直角。作为示例，在垂直极化天线的情况下，H-平面可以与水平/方位平面重合，并且在水平极化天线的情况下，H-平面可以与垂直/仰角平面重合。
通过比较图3a至图3d中公开的波束强度分布，可以确定的是，随着波束成形天线与透镜之间的间隔距离变大，入射到透镜的波束区域变大，并且与此对应，可以了解的是，入射到透镜的波束中波束强度高的波束部分的区域变大。
此外，通过图3a至图3d的波束相位分布，可以确定的是，波束的最大方向性得到改善。更具体地，可以确定的是，如果图3a至图3d中所有波束的相位均为0°，则波束的方向性值变为最大值，并且可以确定的是，随着波束成形天线与透镜之间的间隔距离增大，波束的最大方向性值提高。在此，方向性是指波束在一个方向上的集中程度，并且随着方向性变高，波束的形状变得更锐利。
即，通过图3a至图3d，可以确定的是，随着波束成形天线与透镜之间的间隔距离变长，入射到透镜的波束的辐射区域和方向性变大，因此，透镜性能得到改善。然而，由于波束成形天线与透镜之间的间隔距离的限制，不可能无限增大波束成形天线与透镜之间的间隔距离。因此，在下文中，公开了解决上述问题的天线模块结构。
图4是示出根据本公开的实施例的在波束成形天线上设置多个透镜的天线模块结构的视图。
图4的(a)和(b)中所示的天线模块结构是相关技术中的天线模块结构。更具体地，(a)中的天线模块结构与波束成形天线200与透镜210之间的间隔距离为D1的情况相对应。在这种情况下，通过波束成形天线200投射到透镜210上的电场分布区域可以是A1。
此外，(b)中的天线模块结构与波束成形天线200与透镜210之间的间隔距离为D2的情况相对应。在此，D2小于D1。即，(b)中的天线模块结构中的波束成形天线与透镜之间的间隔距离小于(a)中的天线模块结构中的波束成形天线与透镜之间的间隔距离。在这种情况下，通过波束成形天线200投射到透镜210上的电场分布区域可以是A2。如以上参考图3所述，区域A2将小于区域A1。
因此，(a)中的天线模块结构的透镜性能将比(b)中的天线模块结构的透镜性能更好。然而，由于(a)中的天线模块结构中的波束成形天线与透镜之间的间隔距离大于(b)中的天线模块结构中的波束成形天线与透镜之间的间隔距离，所以(a)中的天线模块的尺寸将大于(b)中的天线模块的尺寸。
同时，(c)中的天线模块结构是将在本公开中公开的波束成形天线模块结构。根据本公开的实施例的天线模块可以包括：波束成形天线200，被配置为沿特定方向辐射波束；第一透镜220，其与波束成形天线200的波束辐射表面间隔开预定的第一距离并且被配置为改变从波束成形天线200辐射的波束的相位；以及第二透镜230，其与第一透镜220的波束辐射表面间隔开预定的第二距离并配置为改变从波束成形天线200辐射的波束的相位。
即，根据本公开的实施例的天线模块结构可以包括两个透镜：透镜220和透镜230，并且即使不能通过两个透镜在透镜与波束成形天线之间确保足够的间隔距离，也可以最大化透镜性能。
更具体地，(c)中的天线模块结构中的波束成形天线200与第二透镜230之间的间隔距离D2等于(b)中的天线模块结构中的波束成形天线200与透镜210之间的间隔距离。相反，在(b)中的天线模块结构中，投射到第二透镜230上的电场分布区域A4大于投射到透镜210上的电场分布区域A3。即，可以确定的是，(c)中的天线模块结构中的第二透镜230的性能优于(b)中的天线模块结构中具有相等的间隔距离D2的透镜210的性能。
同时，可以确定的是，在(c)中的天线模块结构中投射到第二透镜230上的电场分布区域A4大于在(a)中的天线模块结构中投射到透镜210上的电场分布区域A1。即，在天线模块中设置两个透镜(即，透镜220和透镜230)的情况下，即使第二透镜230与波束成形天线200之间的间隔距离D2比(a)中的天线模块结构中的间隔距离D1短，(c)中的天线模块结构中的第二透镜230的性能可以比(a)中的天线模块结构中的透镜210的性能更好。
即使(c)中的天线模块结构中的透镜与波束成形天线之间的间隔距离短于(a)中的天线模块结构中的距离，(c)中的天线模块结构中的透镜的性能也优于(a)中的天线模块结构中的透镜的性能的原因是因为如上所述地两个透镜(即，透镜220和透镜230)被设置在波束成形天线模块中。更具体地，通过波束成形天线200辐射的波束可以主要地以分布区域A3投射到第一透镜220上，并且第一透镜220可以改变波束的相位，使得波束被传输到波束的电场的分布区域为A4的第二透镜230。
同时，尽管举例说明了在一个波束成形天线模块中仅设置了两个透镜，但是本公开的范同不应限于此。即，可以存在两个或更多个透镜，以便提高通过波束成形天线辐射的波束的增益值。因此，如果可以以与本公开中公开的操作原理相同的操作原理来提高波束的增益值，则无论透镜的数量如何，这都可以在本公开的范围内。
图5a是示出根据本公开的实施例的已经通过天线模块结构中的第一透镜的波束的相位分布的视图。
在遵循图5a的曲线的情况下，可以知晓的是，通过第一透镜的波束的增益值没有得到很大提高。然而，如图5a所示，H-平面上的波束不具有尖锐的方向性。即，已经通过第一透镜的波束可以不是尖锐的形状，而是可以是宽的平面波束形状。因此，可以预见的是，已经通过第一透镜的波束被广泛地扩散并且以较宽的波束电场分布区域被投射到第二透镜上。稍后将参考图6至图9b描述其细节。
图5b是示出根据本公开的实施例的已经通过天线模块结构中的第二透镜的波束的相位分布的视图。
在遵循图5b的曲线的情况下，可以知晓的是，与已经通过第一透镜的波束的增益值相比，已经通过第二透镜的波束的增益值大大提高。此外，因为与图5a中的波束方向性相比，该波束方向性具有尖锐的形状，所以可以预测已经通过第二透镜的波束可以是具有尖锐形状的笔形波束的形状。稍后将参考图6至图9b描述其细节。
图6是示出根据本公开的第一实施例的天线模块结构的视图。
图6示出了详细的过程，在该过程中通过波束成形天线200辐射的波束的相位通过第一透镜220和第二透镜230而改变。首先，波束成形天线200可以向第一透镜220辐射具有图6所示的波束成形天线相位分布的波束。在这种情况下，被辐射到第一透镜220上的波束的第一透镜有效区域如图6所示(第一透镜的有效区域可以与图4的(c)中的天线模块结构的A3相对应)。
在根据本公开的第一实施例的天线模块结构中，第一透镜220可以具有如图6所示的透镜相位分布。更具体地，第一透镜220的相位分布可以是朝向第二透镜230凸出的抛物线形状。如图6所示，稍后将参照图7a描述具有第一透镜相位分布的第一透镜220的结构。
已经穿透具有图6所示的相位分布的第一透镜的波束可以具有如上所述的宽平面波束的形状。此外，如图6所示，平面波束(即，已经通过第一透镜的波束)的相位分布可以具有抛物线形状，该抛物线的曲率高于第一透镜相位分布抛物线的曲率。这是因为波束成形天线相位分布的第一透镜相位分布与沿相同方向凸出的抛物线相对应。
此外，在穿透第一透镜220之后，如图6所示通过波束成形天线200辐射的波束的形状变宽，因此第二透镜的在其上已经穿透了第一透镜的波束被投射的有效区域可以比第一透镜的有效区域大得多(第二透镜的有效区域可以与图4的(c)中的天线模块结构的A4相对应)。
在根据本公开的第一实施例的天线模块结构中，第二透镜230可以具有如图6所示的透镜相位分布。更具体地，第二透镜230的相位分布可以是朝向第一透镜220凸出的抛物线形状。即，第一透镜相位分布抛物线可以具有与第二透镜相位分布抛物线相反的形状。
另外，第二透镜相位分布抛物线的曲率可以高于第一透镜相位分布抛物线的曲率。这是因为第二透镜相位分布抛物线应与通过第一透镜之后的波束的相位分布抛物线相对应，并且如上所述，波束通过第一透镜后的相位分布抛物线的曲率高于第一透镜相位分布抛物线的曲率。稍后将参照图7b描述具有第二透镜相位分布的第二透镜230的结构。
同时，可以确定的是，已经穿透第二透镜230的波束成形天线的波束的相位分布具有如图6所示的线性相位分布，并且通过该相位分布，已经穿透第二透镜230的波束可以变成尖锐的笔形波束。
图7a是根据本公开的第一实施例的第一透镜的结构的视图。
根据本公开的第一透镜220可以是其中多个单位单元被组合的透镜。各个单位单元可以具有不同的相位，并且可以通过各个单位单元彼此的组合来确定第一透镜220的相位分布。
同时，如上所述，第一透镜220的相位分布抛物线应在与波束成形天线的相位分布抛物线相同的方向上具有凸形。因此，为了具有如上所述的相位分布抛物线形状，第一透镜220的相位应随着从第一透镜220的中心朝向第一透镜220的轮廓而减小。
即，根据本公开，第一透镜220的单位单元可以按照相变水平的降序从第一透镜220的中心沿第一透镜220的轮廓方向依次设置。例如，如图7a所示，相位为330°的单位单元221可以设置在第一透镜220的中心，并且此后，相位为300°的单位单元222、相位为270°的单位单元和相位为240°的单位单元可以按照朝向第一透镜220的轮廓的顺序来设置。
构成图7a所示的第一透镜的单位单元的形状和数量仅是示例性的，并且本公开的范围不应限于此。
图7b是根据本公开的第一实施例的第二透镜的结构的视图。
根据本公开的第二透镜230也可以是其中多个单位单元被组合的透镜。各个单位单元的相位可以不同，并且可以通过各个单位单元彼此的组合来确定第二透镜230的相位分布。
同时，如上所述，第二透镜230的相位分布抛物线应在与第一透镜的相位分布抛物线相反的方向上具有凸形。因此，为了具有如上所述的相位分布抛物线形状，第二透镜230的相位应随着从第二透镜230的中心朝向第二透镜230的轮廓而增大。
即，根据本公开，第二透镜230的单位单元可以按照相变水平的升序从第二透镜230的中心沿第二透镜230的轮廓方向依次设置。例如，如图7b所示，相位为240°的单位单元221可以设置在第二透镜230的中心，并且此后，相位为270°的单位单元222、相位为300°的单位单元和相位为330°的单位单元可以按照朝向第二透镜230的轮廓的顺序来设置。
构成图7b所示的第二透镜的单位单元的形状和数量仅是示例性的，并且本公开的范围不应限于此。
图8是示出根据本公开的第二实施例的天线模块结构的视图。
根据本公开的第二实施例的天线模块结构基本上与根据第一实施例的天线模块结构相同。然而，在第一实施例和第二实施例中，第一透镜220和第二透镜230的相位分布彼此不同。
即，在根据第二实施例的天线模块结构中，第一透镜220的相位分布抛物线可以呈朝向波束成形天线200凸出的形状，并且第二透镜230的相位分布抛物线可以呈朝向第二透镜230的波束辐射方向凸出的形状。在这种情况下，第一透镜相位分布抛物线的曲率可以高于第二透镜相位分布抛物线的曲率。
除了上述差异之外，根据第二实施例的天线模块结构与根据第一实施例的天线模块结构相同，将根据第二实施例的天线模块结构的说明替换为根据第一实施例的天线模块结构的说明。
图9a是示出根据本公开的第二实施例的第一透镜的结构的视图，并且图9b是示出根据本公开的第二实施例的第二透镜的结构的视图。
如以上参考图8所述，在根据第二实施例的天线模块中，第一透镜220的相位分布和第二透镜230的相位分布彼此不同。因此，根据第二实施例的第一透镜220和第二透镜230的结构与根据第一实施例的第一透镜220和第二透镜230的结构不同。
更具体地，根据第二实施例的第一透镜220的相位分布抛物线应在与波束成形天线的相位分布抛物线相反的方向上具有凸形。因此，为了具有如上所述的相位分布抛物线形状，第一透镜220的相位应随着从第一透镜220的中心朝向第一透镜220的轮廓而增大。
即，根据本公开，第一透镜220的单位单元可以按照相变水平的升序从第一透镜220的中心沿第一透镜220的轮廓方向依次设置。例如，如图9a所示，相位为240°的单位单元221可以设置在第一透镜220的中心，并且此后，相位为270°的单位单元222、相位为300°的单位单元和相位为330°的单位单元可以按照朝向第一透镜220的轮廓的顺序来设置。
另一方面，如上所述，第二透镜230的相位分布抛物线应在与波束成形天线200的相位分布抛物线相同的方向上具有凸形。因此，为了具有如上所述的相位分布抛物线形状，第二透镜230的相位应随着从第二透镜230的中心朝向第二透镜230的轮廓而减小。
即，根据本公开，第二透镜230的单位单元可以按照相变水平的降序从第二透镜230的中心沿第二透镜230的轮廓方向依次设置。例如，如图9b所示，相位为330°的单位单元221可以设置在第二透镜230的中心，并且此后，相位为300°的单位单元222、相位为270°的单位单元和相位为240°的单位单元可以按照朝向第二透镜230的轮廓的顺序来设置。
同时，构成图9a和图9b所示的第一透镜和第二透镜的单位单元的形状和数量仅是示例性的，并且本公开的范围不应限于此。
图10a是示出根据本公开的第一实施例的第一透镜和已经通过第一透镜的波束的形状的视图。
根据本公开的第一实施例，如图10a所示，相位可以随着从第一透镜的中心朝向第一透镜轮廓方向依次降低。此外，通过波束成形天线200辐射的波束穿透具有上述相位分布的第一透镜，因此，如图10a所示，其可以具有多个波束的形状。
因此，第二透镜230的波束投射在其上的有效区域可以是大区域，如图10a所示，并且通过此，第二透镜230可以从波束成形天线模块辐射出增益值高的锐利波束。
图10b是示出根据本公开的第二实施例的第一透镜和已经通过第一透镜的波束的形状的视图。
根据本公开的第二实施例，如图10b所示，相位可以随着从第一透镜的中心朝向第一透镜轮廓方向依次增加。此外，通过波束成形天线200辐射的波束穿透具有上述相位分布的第一透镜，因此，如图10b所示，其可以具有多个波束的形状。
因此，第二透镜230的在其上投射了波束的有效区域可以是大区域，如图10b所示，并且通过此，第二透镜230可以从波束成形天线模块辐射出增益值高的锐利波束。
图11a至图11d是示出根据本公开的实施例的天线模块结构的视图。
图11a至图11d示出了可以根据本公开的实施例得出的实施例。因此，本公开的范围不应限于图11a至图11d所示的波束成形天线模块结构。
图11a的波束成形天线模块可以包括：波束成形天线200，被配置为沿特定方向辐射波束；第一透镜220，其与波束成形天线200的波束辐射表面间隔开预定的第一距离并且被配置为改变从波束成形天线200辐射的波束的相位；第二透镜230，其与第一透镜220的波束辐射表面间隔开预定的第二距离并配置为改变从波束成形天线200辐射的波束的相位；以及波束成形天线壳体240，其形成为在波束成形天线200与第一透镜220之间设置的凸透镜的形状并且被配置为围绕波束成形天线200的波束辐射表面。在这种情况下，第一透镜220和第二透镜230可以是平面透镜，并且如上所述，第一透镜220和第二透镜230的相位分布可以彼此不同。
图11b的波束成形天线模块可以包括：波束成形天线200，被配置为沿特定方向辐射波束；第一透镜220，其与波束成形天线200的波束辐射表面间隔开预定的第一距离并且被配置为改变从波束成形天线200辐射的波束的相位；以及第二透镜230，其与第一透镜220的波束辐射表面间隔开预定的第二距离并配置为改变从波束成形天线200辐射的波束的相位。在这种情况下，第一透镜220可以是凹形电介质透镜，第二透镜230可以是平面透镜，并且如上所述，第一透镜220和第二透镜230的相位分布可以彼此不同。
图11c的波束天线模块可以包括：波束成形天线200，被配置为沿特定方向辐射波束；第一透镜220，其与波束成形天线200的波束辐射表面间隔开预定的第一距离并且被配置为改变从波束成形天线200辐射的波束的相位；以及第二透镜230，其与第一透镜220的波束辐射表面间隔开预定的第二距离并配置为改变从波束成形天线200辐射的波束的相位。在这种情况下，第一透镜220可以是凹形电介质透镜，第二透镜230可以是凸形电介质透镜，并且如上所述，第一透镜220和第二透镜230的相位分布可以彼此不同。
图11d的波束成形天线模块可以包括：波束成形天线200，被配置为沿特定方向辐射波束；第一透镜220，其与波束成形天线200的波束辐射表面间隔开预定的第一距离并且被配置为改变从波束成形天线200辐射的波束的相位；第二透镜230，其与第一透镜220的波束辐射表面间隔开预定的第二距离并配置为改变从波束成形天线200辐射的波束的相位；以及波束成形天线壳体250，其形成为设置在第一透镜220与第一透镜220之间的凸透镜形状并且被配置为围绕第一透镜220的波束辐射表面。在这种情况下，第一透镜220和第二透镜230可以是平面透镜，并且第一透镜220和第二透镜230的相位分布可以彼此不同。
同时，在说明书和附图中描述的本公开的实施例仅是为了容易解释本公开的技术内容并提出特定示例以帮助理解本公开，而无意限制本公开的范同。即，对于本公开所属领域的普通技术人员而言显而易见的是，可以体现基于本公开的技术思想的其他修改示例。此外，根据情况，各个实施例可以组合操作。例如，本公开中提出的方法的一部分可以彼此组合以操作基站和终端。尽管基于LTE/LTE-A系统提出了上述实施例，但是即使在诸如5G和NR系统的其他系统中，也将能够实施基于实施例的技术思想的其他修改。

Claims (15)

1.一种波束成形天线模块，所述波束成形天线模块包括：
波束成形天线，所述波束成形天线模块被配置为沿特定方向辐射波束；
第一透镜，所述第一透镜与所述波束成形天线的波束辐射表面间隔开预定的第一距离，并被配置为改变从所述波束成形天线辐射的波束的相位；以及
第二透镜，所述第二透镜与所述第一透镜的波束辐射表面间隔开预定的第二距离，并被配置为改变从所述波束成形天线辐射的所述波束的相位。
2.根据权利要求1所述的波束成形天线模块，其中，所述第一透镜的相位分布与所述第二透镜的相位分布不同。
3.根据权利要求1所述的波束成形天线模块，其中，所述第一透镜的相位随着从所述第一透镜的中心朝向所述第一透镜的轮廓而减小，并且所述第二透镜的相位随着从所述第二透镜的中心朝向所述第二透镜的轮廓而增大。
4.根据权利要求1所述的波束成形天线模块，其中，所述第一透镜的相位随着从所述第一透镜的中心朝向所述第一透镜的轮廓而增大，并且所述第二透镜的相位随着从所述第二透镜的中心朝向所述第二透镜的轮廓而减小。
5.根据权利要求1所述的波束成形天线模块，所述波束成形天线模块还包括：波束成形天线壳体，所述波束成形天线壳体由设置在所述波束成形天线与所述第一透镜之间的电介质透镜形成并被配置为包围所述波束成形天线的波束辐射表面，
其中，所述第一透镜和所述第二透镜为平面透镜。
6.根据权利要求1所述的波束成形天线模块，其中，所述第一透镜是具有凹透镜形状的电介质透镜，并且所述第二透镜是平面透镜。
7.根据权利要求1所述的波束成形天线模块，其中，所述第一透镜是凹透镜形状的电介质透镜，并且所述第二透镜是凸透镜形状的电介质透镜。
8.一种波束成形天线模块，所述波束成形天线模块包括：
波束成形天线，所述波束成形天线模块被配置为沿特定方向辐射波束；
第一透镜，所述第一透镜与所述波束成形天线的波束辐射表面间隔开预定的第一距离，并且被配置为通过具有不同相变水平的单位单元的组合来改变从所述波束成形天线辐射的波束的相位；以及
第二透镜，所述第二透镜与所述第一透镜的波束辐射表面间隔开预定的第二距离，并且被配置为通过具有不同相变水平的单位单元的组合来改变从所述第一透镜辐射的波束的相位。
9.根据权利要求8所述的波束成形天线模块，其中，所述第一透镜的所述单位单元从所述第一透镜的中心沿所述第一透镜的轮廓的方向按照相变水平的降序依次设置，并且所述第二透镜的所述单位单元从所述第二透镜的中心沿所述第二透镜的轮廓的方向按照相变水平的升序依次设置。
10.根据权利要求9所述的波束成形天线模块，其中，所述第一透镜的相位分布呈朝向所述第二透镜的凸出的抛物线形状，所述第二透镜的相位分布呈朝向所述第一透镜的凸出的抛物线形状，并且所述第一透镜的相位分布抛物线的曲率低于所述第二透镜的相位分布抛物线的曲率。
11.根据权利要求8所述的波束成形天线模块，其中，所述第一透镜的单位单元从所述第一透镜的中心沿所述第一透镜的轮廓的方向按照相变水平的升序依次设置，并且所述第二透镜的单位单元从所述第二透镜的中心沿所述第二透镜的轮廓的方向按照相变水平的降序依次设置。
12.根据权利要求11所述的波束成形天线模块，其中，所述第一透镜的相位分布呈朝向所述波束成形天线凹入的抛物线形状，所述第二透镜的相位分布呈朝向所述第二透镜的波束辐射方向凸出的抛物线形状，并且所述第一透镜的相位分布抛物线的曲率大于所述第二透镜的相位分布抛物线的曲率。
13.根据权利要求9所述的波束成形天线模块，所述波束成形天线模块还包括：波束成形天线壳体，所述波束成形天线壳体形成为在所述波束成形天线与所述第一透镜之间设置的电介质透镜的形状，并且被配置为围绕所述波束成形天线的波束辐射表面，
其中，所述第一透镜和所述第二透镜为平面透镜。
14.根据权利要求8所述的波束成形天线模块，其中，所述第一透镜是凹透镜形状的电介质透镜，并且所述第二透镜是平面透镜。
15.根据权利要求8所述的波束成形天线模块，其中，所述第一透镜是凹透镜形状的电介质透镜，并且所述第二透镜是凸透镜形状的电介质透镜。
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