CN111466054A - 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

本发明涉及一种通信技术及其系统，该通信技术融合了支持比4G系统更高数据传输速率的IoT技术与5G通信系统。本发明可以基于5G通信技术和IoT相关技术被应用于智能服务(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、智能零售、安保和安全相关服务等)。本发明提供一种天线模块，包括：第一天线阵列，其被配置为沿特定方向形成波束；第二天线阵列，其与第一天线阵列间隔开预定的第一距离，并且被配置为沿特定方向形成波束；以及透镜，其与第一天线阵列的波束辐射表面和第二天线阵列的波束辐射表面间隔开预定的第二距离，并且被配置为改变从第一天线阵列和第二天线阵列辐射的波束的相位，其中，该透镜被划分为具有不同相位量化分辨率的第一区域和第二区域。

Description

包括透镜的波束成形天线模块
技术领域
本公开涉及包括透镜的波束成形天线模块，以在5G通信系统中确保高增益和宽覆盖。
背景技术
为了满足自部署4G通信系统以来对无线数据业务增加的需求，已努力开发改进的5G或准5G通信系统。因此，5G或准5G通信系统也称为“超4G网络”或“后LTE系统”。5G通信系统被认为是在更高的频率(mmWave)频段(例如，60GHz频段)中实现的，以实现更高的数据速率。为了减少无线电波的传播损耗并增加传输距离，在5G通信系统中已经讨论了波束成形、大规模多输入多输出(MIMO)、全维MIMO(FD-MIMO)、阵列天线、模拟波束成形和大型天线技术。此外，在5G通信系统中，基于高级小型小区、云无线接入网(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、协作多点(CoMP)、接收端干扰消除等的系统网络改进开发正在进行中。在5G系统中，还已经开发了作为高级编码调制(ACM)的混合FSK和QAM调制(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(NOMA)和稀疏码多址(SCMA)等。
互联网正在从以人为中心的连接网络(人类通过该网络生成并消费信息)演变为物联网(IoT)网络，在该物联网中，分布式实体(诸如物体)在无需人工干预的情况下即可交换和处理信息。已经出现了通过与云服务器的连接将大数据处理技术等与IoT技术相结合的万物互联(IoE)。作为技术要素，需要诸如“感测技术”、“有线/无线通信和网络基础设施”、“服务接口技术”和“安全技术”来实现IOT，最近，已经研究了诸如传感器网络、机器到机器(M2M)通信、机器类型通信(MTC)等。此IoT环境可以提供一种智能互联网技术服务，该智能互联网技术服务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。通过将现有信息技术(IT)与各种工业应用融合和结合，IoT可以应用于各种领域，包括智能家居、智能建筑、智能城市、智能汽车或联网汽车、智能电网、医疗保健、智能家电和高级医疗服务。
与此相似，已经进行了各种尝试以将5G通信系统应用于IoT网络。例如，可以通过诸如波束成形、MIMO和阵列天线来实现诸如传感器网络、机器类型通信(MTC)、机器到机器(M2M)通信的技术。作为上述大数据处理技术的云无线接入网络(RAN)的应用也可以被认为是5G技术与IoT技术融合的示例。
发明内容
技术问题
在上述的多输入多输出(MIMO)通信环境中，可以在一个天线中包括多个天线阵列，并且可以将用于改进电波的覆盖范围和增益的透镜连接到每个天线阵列。
透镜是通过改变从天线阵列辐射的电波的相位来改进天线阵列性能的装置，因此，通常来说，可以基于天线或组合了透镜的天线阵列来确定透镜的结构。
技术方案
本公开提供了一种天线模块，所述天线模块包括：第一天线阵列，所述第一天线阵列被配置为沿特定方向形成波束；第二天线阵列，所述第二天线阵列与所述第一天线阵列间隔开预定的第一距离，并且被配置为沿特定方向形成波束；以及透镜，所述透镜与所述第一天线阵列的波束辐射表面和所述第二天线阵列的波束辐射表面间隔开预定的第二距离，并且被配置为改变从所述第一天线阵列和所述第二天线阵列辐射的波束的相位，其中，所述透镜被划分为具有不同相位量化分辨率的第一区域和第二区域。
所述第一区域可以是从所述第一天线阵列辐射的波束和从所述第二天线阵列辐射的波束被重叠地传输到的区域，并且所述第二区域可以是从所述第一天线阵列辐射的波束或从所述第二天线阵列辐射的波束不与另一天线阵列辐射的波束重叠地被传输到的区域。
所述第一区域的相位量化分辨率可以为180°，所述第二区域的相位量化分辨率可以小于180°。
所述第二区域可以包括第三区域和第四区域，所述第三区域是仅有从所述第一天线阵列辐射的波束被传输到的区域，所述第四区域是仅有从所述第二天线阵列辐射的波束被传输到的区域，并且所述第三区域和所述第四区域的量化分辨率可以彼此不同。
所述透镜可以是组合了多种形状的单位单元的平面透镜，并且通过所述透镜而改变的波束的相位可以是基于所述单位单元的形状而确定的。
所述第一区域可以是通过组合第一形状的单位单元和第二形状的单位单元而形成的。
构成所述第一区域和所述第二区域的单位单元形状的种类的数量可以是基于所述区域的量化分辨率而确定的，并且所述第二区域的单位单元形状的种类的数量可以大于所述第一区域的单位单元的种类的数量。
本公开提供了一种天线模块，所述天线模块包括：第一天线阵列，所述第一天线阵列被配置为沿特定方向形成波束；第二天线阵列，所述第二天线阵列与所述第一天线阵列间隔开，并被配置为沿特定方向形成波束；第一透镜，所述第一透镜被设置在从所述第一天线阵列辐射的波束和从所述第二天线阵列辐射的波束重叠地被传输到的区域中，并且被配置为改变传输波束的相位；以及第二透镜，所述第二透镜被设置在从所述第一天线阵列辐射的波束或从所述第二天线阵列辐射的波束不与从另一天线阵列辐射的波束重叠地被传输到的区域中，并且被配置为改变传输波束的相位。
第一透镜的相位量化分辨率和第二透镜的相位量化分辨率可以彼此不同。
所述第一透镜的相位量化分辨率可以为180°，所述第二透镜的相位量化分辨率可以小于180°。
所述第二透镜可以包括：第三透镜，所述第三透镜是仅有从所述第一天线阵列辐射的波束被传输到的透镜；第四区域，所述第四区域是仅有从所述第二天线阵列辐射的波束被传输到的透镜，并且所述第三透镜的量化分辨率和所述第四透镜的量化分辨率可以彼此不同。
所述第一透镜和所述第二透镜可以是组合了多种形状的单位单元的平面透镜，并且通过所述第一透镜和所述第二透镜而改变的波束的相位可以是基于所述单位单元的形状而确定的。
所述第一透镜可以是通过组合第一形状的单位单元和第二形状的单位单元而形成的。
构成所述第一透镜和所述第二透镜的单位单元形状的种类的数量可以是基于所述透镜的量化分辨率而确定的，并且所述第二透镜的单位单元形状的种类的数量可以大于所述第一透镜的单位单元的种类的数量。
本公开提供了一种通信装置，所述通信装置包括：第一天线阵列，所述第一天线阵列被配置为沿特定方向形成波束；第二天线阵列，所述第二天线阵列与所述第一天线阵列间隔开预定的第一距离，并且被配置为沿特定方向形成波束，以及透镜，所述透镜与所述第一天线阵列的波束辐射表面和所述第二天线阵列的波束辐射表面间隔开预定的第二距离，并且被配置为改变从所述第一天线阵列和所述第二天线阵列辐射的波束的相位，其中，所述透镜被划分为具有不同相位量化分辨率的第一区域和第二区域。
有益效果
根据本公开，因为即使在一个天线模块中设置多个天线阵列，也能够为每个天线阵列设置透镜，所以可以提高天线阵列的增益值。
此外，根据本公开，可以防止当多个天线阵列彼此靠近设置时可能发生的天线模块的波束畸变。
附图说明
图1是示出了支持波束成形的移动通信系统的视图；
图2是示出了包括透镜的天线模块的结构的视图；
图3a是示出了当在天线中设置一个天线阵列时的天线模块的结构的视图；
图3b是示出了当在天线中设置一个天线阵列时通过透镜辐射的波束的强度分布的视图；
图3c是示出了当在天线中设置一个天线阵列时通过透镜辐射的波束的相位分布的视图；
图4是示出了根据本公开的实施例的当在天线中设置多个天线阵列时天线模块的配置的视图；
图5a是示出了当天线模块的天线阵列的相位分布曲线彼此不重叠时天线模块的结构的视图；
图5b是示出了当天线模块的天线阵列的相位分布曲线彼此重叠时天线模块的结构的视图；
图5c是示出了在天线模块的天线阵列的相位分布曲线彼此重叠并且透镜被重新布置的情况下天线模块的结构的视图；
图5d是示出了已经穿过了如图5c所示的重新布置后的透镜的天线阵列的波束增益值的曲线图；
图6a和图6b是示出了根据本公开的实施例的天线模块的配置的视图；
图7是示出了根据本公开的实施例的透镜的区域和该区域的相位量化分辨率的视图；
图8是示出了在使用根据本公开的实施例的天线模块的情况下穿过了透镜的天线阵列的波束增益值的曲线图；以及
图9是示出了根据本公开的天线模块结构中的透镜的单位单元形状的种类的数量的视图。
具体实施方式
在描述本公开的实施例时，将省略与本领域中公知的并且与本公开不直接相关的技术内容的描述。此种省略不必要描述旨在防止模糊本公开的主要思想，并且更清楚地传达主旨。
出于相同的原因，在附图中，一些元件可能被放大、省略或示意性地示出。此外，每个元件的大小不完全反映实际大小。在附图中，相同或相应的元件具有相同的附图标记。
通过参考下面结合附图详细描述的实施例，本公开的优点和特征以及实现它们的方式将变得显而易见。然而，本公开不限于以下阐述的实施例，而是可以以各种不同的形式来实现。提供以下实施例仅是为了完全公开本公开并将本公开的范围告知本领域技术人员，并且本公开仅由所附权利要求的范围来限定。在整个说明书中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元件。
这里，将理解，流程图图示的每个框以及流程图图示中的框的组合可以由计算机程序指令来实现。可以将这些计算机程序指令提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生机器，使得经由计算机或其他可编程数据处理装置的处理器执行的指令创建用于实现一个或多个流程图的框中指定功能的装置。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的存储器中，该计算机可用或计算机可读的存储器可以指导计算机或其他可编程数据处理装置以特定方式起作用，使得存储在计算机可用或计算机可读的存储器中的指令产生包括实现一个或多个流程图的框中指定的功能的指令装置的产品。也可以将计算机程序指令加载到计算机或其他可编程数据处理装置上，以使一系列操作步骤在计算机或其他可编程装置上执行，以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机或其他可编程装置上执行的指令提供用于实现在装置流程图的框中指定的功能的步骤。
此外，流程图图示的每个框可以表示模块、代码段或代码部分，其包括用于实现指定的逻辑功能的一个或更多个可执行指令。还应注意，在一些替代实施方式中，框中指出的功能可以不按顺序发生。例如，取决于所涉及的功能，实际上可以基本上同时执行连续示出的两个框，或者有时可以以相反的顺序执行这些框。
如本文所使用的，“单元”是指执行预定功能的软件元件或硬件元件，例如现场可编程门阵列(FPGA)或专用集成电路(ASIC)。然而，“单元”并不总是具有限于软件或硬件的含义。“单元”可以被构造为存储在可寻址存储介质中或运行一个或更多个处理器。因此，“单元”包括，例如，软件元素、面向对象的软件元素、类元素或任务元素、过程、功能、属性、进程、子例程、程序代码段、驱动器、固件、微代码、电路、数据、数据库、数据结构、表、数组和参数。由“单元”提供的元素和功能可以被组合成较少数量的元素或“单元”，或被划分成大量的元素或“单元”。此外，这些元件和“单元”可以被实现为再现装置或安全多媒体卡内的一个或更多个CPU。此外，实施例中的“单元”可以包括一个或更多个处理器。
图1是示出了支持波束成形的移动通信系统的视图。
图1是示出了在包括根据本公开的天线模块的通信装置120与多个基站111和112之间的通信的视图。如上所述，5G移动通信可以具有宽频宽。
然而，从基站111和112或通信装置120发送的电波的覆盖范围和增益值可以相应地减小。因此，在5G移动通信系统中，波束形成技术从根本上解决了这一问题。
也就是说，包括支持5G移动通信系统的天线模块的基站111和112或通信装置120可以以各种角度生成波束，并且可以使用具有所生成波束的最佳通信环境的波束进行通信。
参考图1，例如，通信装置120可以生成以不同角度辐射的三种波束，因此，基站也可以生成以不同角度辐射的三种波束。例如，通信装置120可以辐射波束索引为1、2和3的三种波束，第一基站111可以辐射索引为4、5和6的三种波束，而第二基站112可以辐射波束索引为7、8和9的三种波束。
在这种情况下，在通信装置120与第一基站111和第二基站112之间的通信中，通信装置和第一基站可以使用具有通信装置120的波束索引2的波束和第一基站111的波束索引5的波束来执行通信，其中波束具有最佳的通信环境。通信装置120和第二基站112也可以以相同的方式执行通信。
在图1中仅是可应用5G通信系统的实施例。即，通信装置或基站可以辐射的波束的数量可以增加或减少，因此本公开的范围不应限于图1所示的波束的数量。
图1所示的通信装置120包括可以与基站执行通信的各种装置。例如，可以在其中包括客户端设备(CPE)或无线电中继器。
图2是示出了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。也就是说，根据本公开的天线200可以包括多个天线阵列。例如，四个天线阵列可以被包括在一个天线200中，并且可以通过调整从天线阵列辐射的波束的每个角度来确定最终从天线200辐射的波束的角度。
从天线200辐射的波束可以穿过与天线200间隔开预定距离的透镜210。透镜210可以改变入射在透镜上的波束(或电波)的相位。
详细地，透镜210可以使用在透镜中形成的图案将入射在透镜210上的所有波束的相位值改变为相同的相位值，然后可以将波束发送出透镜210。
因此，通过透镜210辐射出的波束具有比从天线200辐射出的波束更整形的形状。也就是说，可以使用透镜210提高从天线200辐射出的波束的增益值。使用透镜210提高波束的增益值和改变波束的相位将在下文中参考图3a至图3c更详细地描述。
图3a是示出了当在天线中设置一个天线阵列时的天线模块的结构的视图。
当在天线中仅设置一个天线阵列200时，从天线阵列200辐射的电波(或波束)可以具有图3a所示的形状。辐射的电波的强度分布和相位分布可以围绕电波的中心轴具有抛物线形状，如图3a所示。
可以将与天线阵列200间隔开预定距离的透镜210设置成使得透镜的中心轴与电波的中心轴重合。在这种情况下，透镜210的相位分布可以是形状与电波的相位分布的形状相反的抛物线。(如上所述，透镜的相位分布可以由在透镜中形成的图案确定。形成用于确定相位分布的透镜的图案的方法不在本公开的范围内，因此不进行详细描述。)
也就是说，根据图3a中所示的天线模块的结构，透镜的中心轴与电波的中心轴彼此重合，并且天线的透镜相位分布中心、电波相位分布中心，以及天线的电波强度分布中心全部彼此重合。
根据图3a中所示的天线模块的结构，图3b是示出了通过透镜辐射的波束的强度分布的视图；图3c是示出了波束的相位分布的视图。
从图3b和图3c可以看出，越靠近透镜的中心轴，通过透镜辐射的电波的增益值越大，并且电波的相位值还形成为使得透镜的中心轴和电波的中心轴彼此重合。
同时，可以在一个天线中包括多个天线阵列。特别是，在多输入多输出(MIMO)通信环境中，增加了包括多个天线阵列的天线的必要性。
图4是示出了根据本公开的实施例的当在天线中设置多个天线阵列时天线模块的配置的视图。
根据本公开的天线模块400可以包括天线200，该天线200包括一个或更多个天线阵列201、202、203和204。天线阵列201、202、203和204均可以包括多个天线元件。例如，如图4所示，一个天线阵列可以由16个天线元件组成，并且可以通过控制天线元件以各种角度生成波束。
如果需要，天线模块400还可以包括各种组件。例如，天线模块400可以进一步包括用于向天线模块400提供电力的连接器230和转换通过连接器230提供的电压的DC/DC转换器。
天线模块400可以进一步包括现场可编程门阵列(FPGA)220。FPGA220是包括可设计逻辑器件和可编程内部线的半导体器件。可设计逻辑器件可以通过复制逻辑门(例如AND、OR、XOR和NOT)以及更复杂的解码器功能来执行编程。FPGA可以进一步包括触发器或存储器。
天线模块400可以进一步包括低压降(LDO)调节器240。LDO调节器240是当输出电压低于输入电压并且输入电压与输出电压之间的电压差较小时具有高效率并且可以消除输入电力的噪声的调节器。由于输出阻抗较低，因此LDO调节器240还可以通过在电路中放置主极点来执行稳定电路的功能。
同时，由于在图4中示出了根据本公开的实施例的天线模块的结构，所以本公开的范围不应限于图4所示的天线模块的结构。
也就是说，虽然图4示出了其中一个天线由四个天线阵列组成的情况，但是如果需要，也可以增加或减少一个天线中包括的天线阵列的数量。此外，如果需要，可以添加或移除上述连接器230、DC/DC转换器210、FPGA 220或LDO调节器240。
可以将透镜添加到天线模块400，用于改进从天线200辐射的波束的覆盖范围或增益值。透镜可以由平面透镜形成，并且可以通过组合具有多种形状的单位单元来配置。
更详细地，透镜可以通过组合单位单元而自身具有相位分布，并且可以将从天线200入射的电波的相位分布与透镜的相位分布相组合。因此，通过透镜辐射出的电波的相位分布可以与入射到天线200的电波的相位分布不同，并且可以通过改变电波的相位分布来提高从透镜辐射出的电波的增益值。
然而，与图2中所示的在天线中仅设置一个天线阵列的结构不同，当设置了多个天线阵列时，对于每个天线阵列，可以以不同的特性设置透镜。这是因为从天线阵列辐射的电波的相位分布可以彼此不同。
例如，如图4所示，当在一个天线200中包括四个天线阵列201、202、203和204时，可以分别为这些天线阵列设置具有不同特性的透镜(如上所述，特性可以包括透镜的相位分布)。作为另一实施例，可以分别为天线阵列201、202、203和204设置具有不同特性的独立透镜(显然，如果从天线阵列辐射的电波的相位分布相同，则可以设置具有相同特性的透镜)。
因此，下文描述了分别为天线阵列设置具有相同相位分布(或不同相位分布)的透镜时出现的问题。
图5a是示出了当天线模块的天线阵列的相位分布曲线彼此不重叠时天线模块的结构的视图。
参考图5a，天线模块的第一天线阵列200与第二天线阵列201彼此之间间隔开足够的间隙。足够的间隙是指使得从第一天线阵列200辐射的电波的相位分布和从第二天线阵列201辐射的电波的相位分布彼此不重叠的间隙。
在这种情况下，对应于第一天线阵列200的相位分布和第二天线阵列201的相位分布，透镜210的第一区域211的相位分布和透镜210的第二区域212的相位分布彼此不重叠。
也就是说，透镜210的第一区域211可以仅改变第一天线阵列200的相位而不会干扰第二天线阵列201，透镜210的第二区域212可以仅改变第二天线阵列201的相位而不会干扰第一天线阵列200。
因此，当在天线阵列之间确保足够的间隙时，如图5a所示，可以设置透镜以分别对应于天线模块中的天线阵列。
图5b是示出了当天线模块的天线阵列的相位分布曲线彼此重叠时天线模块的结构的视图。
在图5b所示的天线模块中的天线阵列之间未确保足够的距离。即，图5b示出了在从第一天线阵列200辐射的电波的相位分布与从第二天线阵列201辐射的电波的相位分布彼此重叠的情况下天线模块的配置。
通常来说，由于包括天线模块的电子装置的尺寸减小，随着技术的发展，很难在天线阵列之间确保足够的间隙。即，图5a中所示的天线模块的结构是最理想的，但是如果需要，在一些情况下，可能不可避免地使用图5b所示的天线模块的结构。
然而，即使在图5b所示的情况下，也难以使用图5a所示的天线模块的结构。首先，存在其中透镜210的第一区域211的相位分布和透镜210的第二区域212的相位分布彼此重叠的区域。因此，使重叠透镜部分的特性适合于第一区域211的透镜特性和第二区域212的透镜特性中的一个可能是个问题。
此外，第二，由于从第一天线阵列200辐射的电波和从第二天线阵列201辐射的电波均被传输到重叠区域，因此如何在重叠区域中改变从第一天线阵列200和第二天线阵列201辐射的电波的相位可能是个问题。
因此，本公开提出了一种用于解决这两个问题的天线模块的结构。然而，首先，参考图5c至图5d描述了天线模块的详细结构以及在选择该其中重叠区域的特性与第二区域212的特性相适应的天线模块的结构以直观地解决上述两个问题的情况下的相应效果。
图5c是示出了在天线模块的天线阵列的相位分布曲线彼此重叠并且透镜被重新布置的情况下天线模块的结构的视图。
更详细地，如上所述，由于重叠区域中的透镜的特性应当与第二区域中的透镜的特性相同，因此第二区域212可以被限定为直到重叠区域。即，仅有通过第一天线阵列200辐射的电波被传输到的透镜可以是第一区域211，并且通过第二天线阵列201辐射的电波和从第一天线阵列200和第二天线阵列201二者辐射的电波被传输到的透镜可以是第二区域212。
同时，尽管在图5c中，一个透镜可以包括具有不同特性的第一区域211和第二区域212，但是第一透镜可以设置在仅通过第一天线阵列200辐射的电波被传输到的部分，第二透镜可以设置在仅通过第二天线阵列201辐射的电波束和从第一天线阵列200和第二天线阵列201二者辐射的电波被传输到的部分。即，第一区域211和第二区域212可以是仅特性不同的单个透镜，或者可以是具有不同特性的单独透镜。
图5d是示出了已经穿过了如图5c所示的重新布置后的透镜的每个天线阵列的波束增益值的曲线图。
从图5d可以看出，在图5c所示的天线模块的结构中，第一天线阵列的波束增益值分布与第二天线阵列的波束增益值分布是不同的。即，在天线阵列之间可能产生性能不平衡。
此外，第二区域212被限定为直到重叠区域，并且第二天线阵列的波束增益值分布具有关于中心轴的对称分布，但是第一天线阵列的波束增益值分布不具有关于中心轴的对称分布。即，在第一天线阵列中可能产生波束畸变。
因此，直觉上并不优选应用图5c所示的天线模块的配置来解决图5b中的问题(尽管在图5c和5d中重叠区域仅位于第二区域中，但是其将与当重叠区域仅位于第一区域中时是相同的)。因此，需要新结构的天线模块来解决这些问题，下面提出一种可以解决所有问题的新结构的天线模块。
图6a和图6b是示出了根据本公开的实施例的天线模块的配置的视图。
如图6a所示，根据本公开的天线模块包括：第一天线阵列200，该第一天线阵列200沿特定方向形成波束；第二天线阵列201，该第二天线阵列201与第一天线阵列200间隔开预定的第一距离，并且沿特定方向形成波束；透镜310，该透镜310与第一天线阵列200和第二天线阵列201的波束辐射表面间隔开预定的第二距离，并改变从第一天线阵列200和第二天线阵列201辐射的波束的相位，其中透镜310可以被划分成具有不同的相位量化分辨率的第一区域311和第二区域312、313。
如上参考图5b所述，第一距离指当从第一天线阵列200辐射的波束和从第二天线阵列201辐射的波束彼此重叠时，第一天线阵列200与第二天线阵列201之间的间隙。
例如，在第一天线阵列200与第二天线阵列210之间的间隙为30mm的情况下，第一距离的值可以小于30mm，除非从第一天线阵列200辐射的电波和从第二天线阵列210辐射的电波彼此重叠。
作为透镜310的一部分的第一区域311是从第一天线阵列200辐射的波束和从第二天线阵列201辐射的波束重叠地被传输到的区域。
另一方面，作为透镜310的一部分的第二区域312、313是从第一天线阵列200辐射的波束或从第二天线阵列201辐射的波束与从另一个天线阵列辐射的波束不重叠地被传输到的区域。即，第二区域可以被划分为仅有从第一天线阵列200辐射的波束被传输到的区域312和仅有从第二天线阵列201辐射的波束被传输到的区域313。
从第一天线阵列200辐射的波束的特性和从第二天线阵列201辐射的波束的特性可能不同，因此，可能需要更精确地划分透镜的第二区域。
因此，在这种情况下，在透镜310的第二区域中，仅有从第一天线阵列200辐射的波束被传输到的区域可以被定义为第三区域312，并且仅从第二天线阵列201辐射的波束被传输到的区域可以被定义为第四区域313。第三区域312的透镜的特性和第四区域313的透镜的特性可以彼此不同。
根据本公开的实施例，不管如何划分第二区域，具有与第二区域不同的特性的透镜被设置在从第一天线阵列200辐射的波束和从第二天线阵列201辐射的波束重叠地被传输到的第一区域311中。
图6b更详细地示出了在第一天线阵列200和第二天线阵列201中设置具有不同特性的透镜的情况，因此下文基于图6b描述根据本公开的天线模块的结构。
详细地，第一区域311和第二区域312、313的相位量化分辨率可以不同。该量化分辨率可以是能够确定透镜的相位分布的参考。
更详细地，量化分辨率是将具有模拟形式的信号(即具有不断开而连续变化的信号)分类为以预定宽度不连续地变化的有限电平，并且将特定值赋予该电平。即，与特定电平有关的宽度范围内的所有模拟信号值可以被替换为赋予该电平的特定值。例如，在1.5～2.5范围内的所有模拟值都可以被替换为值2。
即，透镜的相位分布可以不是模拟分布，而是通过透镜的量化分辨率的离散分布。因此，可以基于透镜的相位量化分辨率来确定透镜的相位分布，因此可以相应地确定透镜的性能。
如上所述，第一区域311的相位量化分辨率可以与第二区域312、313的相位量化分辨率不同。更详细地，第一区域311的相位量化分辨率可以是180°，第二区域312、313的相位量化分辨率可以小于180°。
在图7中更详细地示出了第一区域311与第二区域312、313之间的相位量化分辨率差，因此下面将参考图7进行详细描述。
图7是示出了根据本公开的实施例的透镜的区域和该区域的相位量化分辨率的视图。
在图7中，附图标记311指示的区域是其中从第一天线区域和第二天线区域辐射的波束重叠地被传输到的重叠区域，附图标记312和313指示的区域是仅有从第一天线阵列或第二天线阵列辐射的波束被传输到的非重叠区域。
即，附图标记311指示的区域是上述第一区域，附图标记312和313指示的区域是第二区域(或者，根据上述实施例，附图标记312指示的区域可以是第三区域，而附图标记313指示的区域可以是第四区域)。
另一方面，可以用θ表示透镜的区域的透镜量化分辨率。例如，如果透镜的量化分辨率为30°，则在透镜的相位分布中，分段0°～29°可以被替换为0°，分段30°～59°可以被替换为30°，并且后面的分段也可以用这种方式替换。
然而，当量化分辨率为180°时，会出现更具体的情况。当透镜的量化分辨率为180°时，仅存在透镜的相位分布为0°和180°的情况。即，如图7所示，重叠区域311的透镜相位分布可以具有方波。
因此，从第一天线阵列或第二天线阵列辐射并传输至重叠区域311的波束可以通过相位量化分辨率为180°的透镜被替换为相位为0°或180°的波束。通过这种替换，从第一天线阵列辐射的波束和从第二天线阵列辐射的波束可以在重叠区域内被组合，并且可以向外辐射。
对于仅从第一天线阵列或第二天线阵列辐射的波束被传输到的非重叠区域312、313的透镜的相位量化分辨率不需要是180°。因此，如果需要，非重叠区域312、313可以具有小于180°的范围内的各种相位量化分辨率值(通常来说，从提高透镜的增益值的角度来说，较低的相位量化分辨率值是优选的。但是，量化分辨率值越小，透镜的制造也就越困难，并且制造透镜消耗的成本和时间可能越多)。
图8是示出了在使用根据本公开的实施例的天线模块的情况下穿过了透镜的天线阵列的波束增益值的曲线图。
与图5d中所示的曲线图不同，可以看出第一天线阵列的增益值分布和第二天线阵列的增益值分布彼此相似。此外，可以看出，第一天线阵列和第二天线阵列都具有通过透镜辐射的波束的相似最大增益值(在图5d中，第二天线阵列的最大波束增益值大于第一天线阵列的最大波束增益值)。即，根据本文公开的天线模块的结构，可以看出，与现有技术相比，第一天线阵列与第二天线阵列之间的性能不平衡减小。
此外，与图5d中所示的曲线图不同，由于第一天线阵列的波束增益值分布与第二天线阵列的波束增益值分布关于它们之间的中心轴对称，因此可以看出，无论是在第一天线阵列还是第二天线阵列中都不会发生波束畸变。
图9是示出了根据本公开的天线模块结构中的透镜的单位单元形状的种类的数量的视图。
根据本公开的透镜可以是组合了多种形状的单位单元的平面透镜，并且可以基于单位单元的形状来确定通过透镜而改变的波束的相位。
更详细地，可以增加一种单位单元形状的透镜的相位量化分辨率的数量可以是1。为了帮助理解，例如，如上所述，重叠区域311的相位量化分辨率可以是180°。在这种情况下，通过相位量化分辨率，通过透镜入射的波束的相位分布可以是0°或180°。
也就是说，透镜的重叠区域311中的量化相位分辨率的数目是2(0°和180°)。因此，在这种情况下，如图9所示，需要两种单位单元。
另一方面，透镜的非重叠区域312、313中的相位量化分辨率不是180°。参考前面的示例，透镜的非重叠区域312、313的相位量化分辨率可以是30°。也就是说，在这种情况下，相位量化分辨率数可以是12(0°、30°、60°、90°、120°、150°、180°、210°、240°、270°、300°和330°)，因此在这种情况下需要12种单位单元形状。
可以基于以上描述来确定以下等式，以确定透镜的单位单元形状的种类的数量。
N＝360°/(θ)
N：单位单元形状的种类数，θ：透镜的相位量化分辨率。
在说明书和附图中描述和示出的本公开的实施例已经被呈现，以容易地解释本公开的技术内容并帮助理解本公开，并且不旨在限制本公开的范围。即，对于本领域技术人员显而易见的是，可以基于本公开的技术精神对其进行其他修改和改变。另外，根据需要，上述各实施例可以组合实施。例如，本公开中提出的方法可以被部分地组合以操作基站和终端。此外，尽管已经通过LTE/LTE-A系统描述了以上实施例，但是基于实施例的技术思想的其他变体可以在其他系统(诸如5G和NR系统)中实现。

Claims (15)

1.一种天线模块，所述天线模块包括：
第一天线阵列，所述第一天线阵列被配置为沿特定方向形成波束；
第二天线阵列，所述第二天线阵列与所述第一天线阵列间隔开预定的第一距离，并且被配置为沿特定方向形成波束；以及
透镜，所述透镜与所述第一天线阵列的波束辐射表面和所述第二天线阵列的波束辐射表面间隔开预定的第二距离，并且被配置为改变从所述第一天线阵列和所述第二天线阵列辐射的波束的相位，
其中，所述透镜被划分为具有不同相位量化分辨率的第一区域和第二区域。
2.根据权利要求1所述的天线模块，其中，所述第一区域是从所述第一天线阵列辐射的波束和从所述第二天线阵列辐射的波束被重叠地传输到的区域，并且
所述第二区域是从所述第一天线阵列辐射的波束或从所述第二天线阵列辐射的波束不与另一天线阵列辐射的波束重叠地被传输到的区域。
3.根据权利要求2所述的天线模块，其中，所述第一区域的相位量化分辨率为180°，所述第二区域的相位量化分辨率小于180°。
4.根据权利要求2所述的天线模块，其中，所述第二区域包括第三区域和第四区域，所述第三区域是仅有从所述第一天线阵列辐射的波束被传输到的区域，所述第四区域是仅有从所述第二天线阵列辐射的波束被传输到的区域，并且
所述第三区域和所述第四区域的量化分辨率彼此不同。
5.根据权利要求2所述的天线模块，其中，所述透镜是组合了多种形状的单位单元的平面透镜，并且通过所述透镜而改变的波束的相位是基于所述单位单元的形状而确定的。
6.根据权利要求5所述的天线模块，其中，所述第一区域是通过组合第一形状的单位单元和第二形状的单位单元而形成的。
7.根据权利要求5所述的天线模块，其中，构成所述第一区域和所述第二区域的单位单元形状的种类的数量是基于所述区域的量化分辨率而确定的，并且所述第二区域的单位单元形状的种类的数量大于所述第一区域的单位单元的种类的数量。
8.一种天线模块，所述天线模块包括：
第一天线阵列，所述第一天线阵列被配置为沿特定方向形成波束；
第二天线阵列，所述第二天线阵列与所述第一天线阵列间隔开预定的第一距离，并且被配置为沿特定方向形成波束；
第一透镜，所述第一透镜被设置在从所述第一天线阵列辐射的波束和从所述第二天线阵列辐射的波束被重叠地传输到的区域中，并且被配置为改变传输波束的相位；以及
第二透镜，所述第二透镜被设置在从所述第一天线阵列辐射的波束或从所述第二天线阵列辐射的波束不与另一天线阵列辐射的波束重叠地被传输到的区域中，并且被配置为改变传输波束的相位。
9.根据权利要求8所述的天线模块，其中，所述第一透镜的相位量化分辨率和所述第二透镜的相位量化分辨率彼此不同。
10.根据权利要求8所述的天线模块，其中，所述第一透镜的相位量化分辨率为180°，所述第二透镜的相位量化分辨率小于180°。
11.根据权利要求8所述的天线模块，其中，所述第二透镜包括：
第三透镜，所述第三透镜是仅有从所述第一天线阵列辐射的波束被传输到的透镜；
第四区域，所述第四区域是仅有从所述第二天线阵列辐射的波束被传输到的区域，并且
所述第三透镜的量化分辨率和所述第四透镜的量化分辨率彼此不同。
12.根据权利要求8所述的天线模块，其中，所述第一透镜和所述第二透镜是组合了多种形状的单位单元的平面透镜，并且通过所述第一透镜和所述第二透镜而改变的波束的相位是基于所述单位单元的形状而确定的。
13.根据权利要求12所述的天线模块，其中，所述第一透镜是通过组合第一形状的单位单元和第二形状的单位单元而形成。
14.根据权利要求12所述的天线模块，其中，构成所述第一透镜和所述第二透镜的单位单元形状的种类的数量是基于所述透镜的量化分辨率而确定的，并且所述第二透镜的单位单元形状的种类的数量大于所述第一透镜的单位单元的种类的数量。
15.一种通信装置，所述通信装置包括：
第一天线阵列，所述第一天线阵列被配置为沿特定方向形成波束；
第二天线阵列，所述第二天线阵列与所述第一天线阵列间隔开预定的第一距离，并且被配置为沿特定方向形成波束，以及
透镜，所述透镜与所述第一天线阵列的波束辐射表面和所述第二天线阵列的波束辐射表面间隔开预定的第二距离，并且被配置为改变从所述第一天线阵列和所述第二天线阵列辐射的波束的相位，
其中，所述透镜被划分为具有不同相位量化分辨率的第一区域和第二区域。
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