CN111525283A - 4t12r对称天线系统及多输入多输出的功率均衡方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种4T12R对称天线系统，包括对称4路传输及功率均衡模块和对称12路宽带天线模块，所述对称12路宽带天线模块包括尺寸相同且位置相互平行的12路辐射天线，每路所述路辐射天线分别与所述对称4路传输及功率均衡模块连接；本发明还公开了一种应用上述4T12R对称天线系统进行多输入多输出的功率均衡方法。本发明通过对称12路宽带微带阵列天线接收多个功率均衡模块处理发送的12路等幅等频且相位差为0度的射频信号后并发送辐射信号，从而在空间沿12路传输方向形成12路幅度相位一致且覆盖范围一致的辐射信号，使移动终端在信号覆盖的范围内移动时都能够接收12路等幅等相的辐射信号，具有良好的接收效果。

Description

4T12R对称天线系统及多输入多输出的功率均衡方法

技术领域

本发明涉及通信领域，特别是涉及一种4T12R对称天线系统及多输入多输出的功率均衡方法。

背景技术

随着移动通信技术的发展，已经在多种移动通信系统中应用多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Out-put，MIMO)技术以提升系统容量，其中，应用MIMO的多输入多输出的天线系统多为2T2R、4T4R和4T12R，目前，缺乏对少输入多输出的射频信号的均衡分配技术的应用，随着5G通信的迅速发展，4T12R的天线系统势必会得到更为广泛的应用。

而且，由于原室内覆盖系统结构工艺及质量的限制，造成同一点发送的多路辐射信号的覆盖范围不一致，幅度不一致，相位不一致，导致移动终端在移动过程中同一区域信号覆盖下只能接收到多路幅度不均匀射频信号，接收效果较差，MIMO应用效果不佳。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种4T12R对称天线系统，并提出了应用该系统的多输入多输出的功率均衡方法，该系统通过对称12路宽带微带阵列天线接收多个功率均衡模块处理发送的12路等幅等频且相位差为0度的射频信号后并发送辐射信号，从而在空间沿12路传输方向形成12路幅度相位一致且覆盖范围一致的辐射信号，使移动终端在信号覆盖的范围内移动时都能够接收12路等幅等相的辐射信号，具有良好的接收效果。

本发明的技术方案是：

一种4T12R对称天线系统，包括对称4路传输及功率均衡模块和对称12路宽带天线模块，所述对称12路宽带天线模块包括尺寸相同且位置相互平行的12路辐射天线，每路所述路辐射天线分别与所述对称4路传输及功率均衡模块连接；其中：

对称4路传输及功率均衡模块，用于对接收到的4路等幅等频且同相的射频信号进行功率分配并生成功率均等的12路射频信号，并分别发送给12路辐射天线；

辐射天线，用于接收1路来自对称4路传输及功率均衡模块的射频信号并发送1路辐射信号。

上述技术方案的工作原理如下：

本系统通过对称12路宽带微带阵列天线模块上12个同相且等幅的辐射天线，接收功率均衡模块发送的12路等幅等频且相位差为0度的射频信号后,并发送辐射信号，从而在空间形成了12路幅度相位一致且覆盖范围一致的辐射信号，使移动终端在信号覆盖的范围内移动时都能够接收12路等幅等相的辐射信号，具有良好的接收效果。

在进一步的技术方案中，所述对称4路传输及功率均衡模块，包括4T12R小基站和功率均衡模块，所述4T12R小基站的信号输出端连接所述功率均衡模块的信号输入端，所述功率均衡模块具有12个分别与12路辐射天线连接的信号输出端；其中：

4T12R小基站，用于生成等幅等频的2路射频信号，并发送给功率均衡模块；

功率均衡模块，用于对接收的4路射频信号进行功率分配，生成功率均等的12路射频信号，并将12路射频信号的相位差调整为0度，之后将均衡分配后的12路射频信号分别发送给12路辐射天线。

通过功率均衡模块对射频信号进行相位处理，使得12路射频信号等频等幅且同相，在空间形成12路幅度相位一致且覆盖范围一致的射频信号，解决了同一区域信号覆盖下多路射频信号的幅度不均匀，接受效果差的技术问题。

在进一步的技术方案中，所述功率均衡模块包括射频功率均衡器和12根馈线，所述射频功率均衡器具有12个对称的信号输出端，所述射频功率均衡器的12个信号输出端分别通过12根馈线与12路辐射天线连接；其中：

射频功率均衡器，用于将接收到的2路射频信号等分成12路射频信号，根据12路射频信号的相位差以及12根馈线的幅度差调节12路射频信号的功率和相位，对12路射频信号的功率进行均衡和分配，使得12路射频信号的相位和幅度均相同，并同时将均衡分配后的12路射频信号分别发送给12根馈线；

馈线，用于接收1路来自射频功率均衡器的射频信号并将该路射频信号发送给1路辐射天线。

通过12路馈线分别将12路辐射天线与射频功率均衡器连接，保证信号传输的及时性和准确性。

在进一步的技术方案中，所述对称12路宽带天线模块为对称12路宽带微带阵列天线模块。

减少背向辐射，保证12路辐射信号覆盖范围一致。

本发明还提供了一种应用上述4T12R对称天线系统进行多输入多输出的功率均衡方法，其技术方案是：

一种多输入多输出的功率均衡方法，包括以下步骤：

S1、接收4路等幅等频且同相的射频信号，对4路射频信号进行功率分配并生成功率均等的12路射频信号，并分别发送给12路辐射天线；

S2、每路辐射天线分别接收1路射频信号并发送1路辐射信号。

在进一步的技术方案中，步骤S1具体包括：

S11、4T12R小基站生成等幅等频的4路射频信号；

S12、对接收的4路射频信号进行功率分配，生成功率均等的12路射频信号，并将12路射频信号的相位差调整为0度，之后将均衡分配后的12路射频信号分别发送给12路辐射天线。

在进一步的技术方案中，步骤S11具体包括：

S111、将接收到的4路射频信号等分成12路射频信号，根据12路射频信号的相位差以及12根馈线的幅度差调节12路射频信号的功率和相位，对12路射频信号的功率进行均衡和分配，使得12路射频信号的相位和幅度均相同，并同时将均衡分配后的12路射频信号分别发送给12根馈线；

S112、每根馈线分别接收1路来自射频功率均衡器的射频信号并将该路射频信号发送给1路辐射天线。

本发明的5G信号覆盖的工作原理为：由室外的5G宏基站通过电缆发送信号给室内的4T12R小基站，4T12R小基站通过两根射频传输线将射频信号传输给射频功率均衡器，射频功率均衡器上连接有对称的12路辐射天线，射频功率均衡器通过内部的耦合电路对射频信号的功率进行均衡和分配，按照一定的比例分配一定的功率(预先设定值)给12路辐射天线，该射频功率均衡器还通过另外的两根射频传输线连接下一个射频功率均衡器，每组的两根射频传输线、射频功率均衡器和12路辐射天线组成一个节点，通过多个节点的串联，实现对整个室内楼层的信号覆盖，本发明中连接相邻两射频功率均衡器的射频传输线的长度相等，而且同一射频功率均衡器两端连接的四根射频传输线要保证高度的对称性，各射频功率均衡器上连接的多个辐射天线同样要保证高度的对称性，如此，可以使得射频信号一直保持着相位的一致性。对于每个节点中每路辐射天线上分配的功率保持一致，因此，不同的节点上的射频功率均衡器分配给对应的辐射天线的功率比例是不同的，由于射频传输线的长度为预先设定好的，因此射频信号在射频传输线传输时的损耗是已知的，因此，每个节点中的射频功率均衡器分配给该节点中的辐射天线的功率比例为：预定的辐射天线的分配功率/(上一节点传输来的功率-功率损耗)。

本发明的有益效果是：

1、本系统通过对称12路宽带微带阵列天线模块上12个同相且等幅的辐射天线，接收功率均衡模块发送的12路等幅等频且相位差为0度的射频信号后,并发送辐射信号，从而在空间形成了12路幅度相位一致且覆盖范围一致的辐射信号，使移动终端在信号覆盖的范围内移动时都能够接收12路等幅等相的辐射信号，具有良好的接收效果。

2、通过功率均衡模块对射频信号进行相位处理，使得12路射频信号等频等幅且同相，在空间形成12路幅度相位一致且覆盖范围一致的射频信号，解决了同一区域信号覆盖下多路射频信号的幅度不均匀，接受效果差的技术问题。

3、通过12路馈线分别将12路辐射天线与射频功率均衡器连接，保证信号传输的及时性和准确性。

4、采用对称12路宽带微带阵列天线，可减少背向辐射，保证12路辐射信号覆盖范围一致。

附图说明

图1为本发明实施例所述4T12R对称天线系统的流程图。

附图标记说明：

1、4T12R小基站；2、射频功率均衡器；3、馈线；4、辐射天线。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作进一步说明。

实施例：

如图1所示，一种4T12R对称天线系统，包括对称4路传输及功率均衡模块和对称12路宽带天线模块，所述对称12路宽带天线模块包括尺寸相同且位置相互平行的12路辐射天线4，每路所述路辐射天线4分别与所述对称4路传输及功率均衡模块连接；其中：

对称4路传输及功率均衡模块，用于对接收到的4路等幅等频且同相的射频信号进行功率分配并生成功率均等的12路射频信号，并分别发送给12路辐射天线4；

辐射天线4，用于接收1路来自对称4路传输及功率均衡模块的射频信号并发送1路辐射信号。

上述技术方案的工作原理如下：

本系统通过对称12路宽带微带阵列天线模块上12个同相且等幅的辐射天线4，接收功率均衡模块发送的12路等幅等频且相位差为0度的射频信号后,并发送辐射信号，从而在空间形成了12路幅度相位一致且覆盖范围一致的辐射信号，使移动终端在信号覆盖的范围内移动时都能够接收12路等幅等相的辐射信号，具有良好的接收效果。

在另外一个实施例中，如图1所示，所述对称4路传输及功率均衡模块，包括4T12R小基站1和功率均衡模块，所述4T12R小基站1的信号输出端连接所述功率均衡模块的信号输入端，所述功率均衡模块具有12个分别与12路辐射天线4连接的信号输出端；其中：

4T12R小基站1，用于生成等幅等频的4路射频信号，并发送给功率均衡模块；

功率均衡模块，用于对接收的4路射频信号进行功率分配，生成功率均等的12路射频信号，并将12路射频信号的相位差调整为0度，之后将均衡分配后的12路射频信号分别发送给12路辐射天线4。

通过功率均衡模块对射频信号进行相位处理，使得12路射频信号等频等幅且同相，在空间形成12路幅度相位一致且覆盖范围一致的射频信号，解决了同一区域信号覆盖下多路射频信号的幅度不均匀，接受效果差的技术问题。

在另外一个实施例中，如图1所示，所述功率均衡模块包括射频功率均衡器2和12根馈线3，所述射频功率均衡器2具有12个对称的信号输出端，所述射频功率均衡器2的12个信号输出端分别通过12根馈线3与12路辐射天线4连接；其中：

射频功率均衡器2，用于将接收到的4路射频信号等分成12路射频信号，根据12路射频信号的相位差以及12根馈线3的幅度差调节12路射频信号的功率和相位，对12路射频信号的功率进行均衡和分配，使得12路射频信号的相位和幅度均相同，并同时将均衡分配后的12路射频信号分别发送给12根馈线3；

馈线3，用于接收1路来自射频功率均衡器2的射频信号并将该路射频信号发送给1路辐射天线4。

通过12路馈线3分别将12路辐射天线4与射频功率均衡器2连接，保证信号传输的及时性和准确性。

在另外一个实施例中，所述对称12路宽带天线模块为对称12路宽带微带阵列天线模块。

对称12路宽带微带阵列天线模块根据室内移动通信系统应用MIMO的具体需求传输符合MIMO应用所需频率的12路射频信号，12路射频信号的幅度和频率相同，相位差为0度。可以理解的是，由于具体的室内移动通信系统不同，应用MIMO所需的频率也不同，例如，若在5G中应用MIMO所需要的频率是3300-3600MHZ的辐射射频信号，则对称4路传输及功率均衡模块传输的射频信号的频率是3300-3600MHZ。4T12R小基站1将等幅等频且相位差为0度的12路射频信号发送给对称12路宽带微带阵列天线模块，从而保证12路射频信号的传输路径相等，在到达对称12路宽带微带阵列天线模块时，12路射频信号的相位相同，幅度相同。

对称12路宽带微带阵列天线模块上包括12路辐射天线4，12路辐射天线4的尺寸和结构工艺完全相同，并且12路辐射天线4同相且平行。值得注意的是，本领域的技术人员可以理解的是对称12路宽带微带阵列天线模块的尺寸大小是根据室内移动通信系统中应用MIMO所需要的频率而具体设定的。

对称12路宽带微带阵列天线模块通过12路辐射天线4接收12路射频信号后，向室内空间发送12路辐射信号，由于12路射频信号等幅等频且相位差为0度，并且12路辐射天线4同相平行，因此12路射频信号的电场矢量在空间上相互平行并且具有等幅效果，从而12路辐射信号具有相关性，由于12路辐射天线4的尺寸和结构工艺完全相同，并且位于同一个对称12路宽带天线上，因此，12路辐射信号的辐射范围在空间上一致，室内移动终端在信号覆盖范围内移动的过程中，始终能够接收12路相关的辐射信号，能够获得良好的等幅接收效果，在室内移动通信系统中最大限度的应用MIMO。

因此，本系统通过对称12路宽带微带阵列天线模块上12个同相且等幅的天线，接收功率均衡模块发送的12路等幅等频且相位差为0度的射频信号后并发送辐射信号，从而在空间形成了,12路幅度相位一致且覆盖范围一致的辐射信号，使移动终端在信号覆盖的范围内移动时都能够接收12路等幅等相的辐射信号，具有良好的接收效果。同时，由于本实施例提供的室内分布天线系统中只用了一个对称12路宽带天线模块即实现了12路信号的发射，天线轻便，有利于在室内布置。

由于12路射频信号的频率相同，所以12路射频信号的波长和传播周期相同，由于12路射频信号通过12根馈线3传输，因此，馈线3的长度为射频信号的传输路径，射频功率均衡器2根据所获取的12路射频信号的同相位以及12根馈线3的长度对称一致性，保持发送12路射频信号的同频同相性，从而控制12路射频信号的发送功率，以使12路射频信号通过12根馈线3传输至12路辐射天线4时，12路射频信号的功率等幅减少且同相。

射频功率均衡器2接收到12路射频信号后，对12路射频信号进行功率分配，均衡处理，从而根据12路射频信号的具体功率大小对12路射频信号进行功率分配，等幅同相处理。射频功率均衡器2将等幅等频且相位差为0度的12路射频信号通过12根等长的馈线3发送给对称12路宽带天线模块，从而保证12路射频信号的传输路径相等，在到达对称12路宽带天线模块时，12路射频信号的相位差仍然为0度。通过12根馈线3分别将12路辐射天线4与射频功率均衡器2连接，保证信号传输的及时性和准确性。

一种应用上述4T12R对称天线系统进行多输入多输出的功率均衡方法，包括以下步骤：

S1、接收4路等幅等频且同相的射频信号，对4路射频信号进行功率分配并生成功率均等的12路射频信号，并分别发送给12路辐射天线；

S2、每路辐射天线分别接收1路射频信号并发送1路辐射信号。

在另外一个实施例中，步骤S1具体包括：

S11、4T12R小基站生成等幅等频的4路射频信号；

S12、对接收的4路射频信号进行功率分配，生成功率均等的12路射频信号，并将12路射频信号的相位差调整为0度，之后将均衡分配后的12路射频信号分别发送给12路辐射天线。

在另外一个实施例中，步骤S11具体包括：

S111、将接收到的4路射频信号等分成12路射频信号，根据12路射频信号的相位差以及12根馈线的幅度差调节12路射频信号的功率和相位，对12路射频信号的功率进行均衡和分配，使得12路射频信号的相位和幅度均相同，并同时将均衡分配后的12路射频信号分别发送给12根馈线；

S112、每根馈线分别接收1路来自射频功率均衡器的射频信号并将该路射频信号发送给1路辐射天线。

本发明的5G信号覆盖的工作原理为：由室外的5G宏基站通过电缆发送信号给室内的4T12R小基站，4T12R小基站通过两根射频传输线将射频信号传输给射频功率均衡器，射频功率均衡器上连接有对称的12路辐射天线，射频功率均衡器通过内部的耦合电路对射频信号的功率进行均衡和分配，按照一定的比例分配一定的功率(预先设定值)给12路辐射天线，该射频功率均衡器还通过另外的两根射频传输线连接下一个射频功率均衡器，每组的两根射频传输线、射频功率均衡器和12路辐射天线组成一个节点，通过多个节点的串联，实现对整个室内楼层的信号覆盖，本发明中连接相邻两射频功率均衡器的射频传输线的长度相等，而且同一射频功率均衡器两端连接的四根射频传输线要保证高度的对称性，各射频功率均衡器上连接的多个辐射天线同样要保证高度的对称性，如此，可以使得射频信号一直保持着相位的一致性。对于每个节点中每路辐射天线上分配的功率保持一致，因此，不同的节点上的射频功率均衡器分配给对应的辐射天线的功率比例是不同的，由于射频传输线的长度为预先设定好的，因此射频信号在射频传输线传输时的损耗是已知的，因此，每个节点中的射频功率均衡器分配给该节点中的辐射天线的功率比例为：预定的辐射天线的分配功率/(上一节点传输来的功率-功率损耗)。

以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种4T12R对称天线系统，其特征在于，包括对称4路传输及功率均衡模块和对称12路宽带天线模块，所述对称12路宽带天线模块包括尺寸相同且位置相互平行的12路辐射天线，每路所述路辐射天线分别与所述对称4路传输及功率均衡模块连接；其中：

对称4路传输及功率均衡模块，用于对接收到的4路等幅等频且同相的射频信号进行功率分配并生成功率均等的12路射频信号，并分别发送给12路辐射天线；

辐射天线，用于接收1路来自对称4路传输及功率均衡模块的射频信号并发送1路辐射信号。

2.根据权利要求1所述的一种4T12R对称天线系统，其特征在于，所述对称4路传输及功率均衡模块，包括4T12R小基站和功率均衡模块，所述4T12R小基站的信号输出端连接所述功率均衡模块的信号输入端，所述功率均衡模块具有12个分别与12路辐射天线连接的信号输出端；其中：

4T12R小基站，用于生成等幅等频的4路射频信号，并发送给功率均衡模块；

功率均衡模块，用于对接收的4路射频信号进行功率分配，生成功率均等的12路射频信号，并将12路射频信号的相位差调整为0度，之后将均衡分配后的12路射频信号分别发送给12路辐射天线。

3.根据权利要求2所述的一种4T12R对称天线系统，其特征在于，所述功率均衡模块包括射频功率均衡器和12根馈线，所述射频功率均衡器具有12个对称的信号输出端，所述射频功率均衡器的12个信号输出端分别通过12根馈线与12路辐射天线连接；其中：

射频功率均衡器，用于将接收到的4路射频信号等分成12路射频信号，根据12路射频信号的相位差以及12根馈线的幅度差调节12路射频信号的功率和相位，对12路射频信号的功率进行均衡和分配，使得12路射频信号的相位和幅度均相同，并同时将均衡分配后的12路射频信号分别发送给12根馈线；

馈线，用于接收1路来自射频功率均衡器的射频信号并将该路射频信号发送给1路辐射天线。

4.一种多输入多输出的功率均衡方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、接收4路等幅等频且同相的射频信号，对4路射频信号进行功率分配并生成功率均等的12路射频信号，并分别发送给12路辐射天线；

S2、每路辐射天线分别接收1路射频信号并发送1路辐射信号。

5.根据权利要求4所述的一种多输入多输出的功率均衡方法，其特征在于，步骤S1具体包括：

S11、4T12R小基站生成等幅等频的4路射频信号；

S12、对接收的4路射频信号进行功率分配，生成功率均等的12路射频信号，并将12路射频信号的相位差调整为0度，之后将均衡分配后的12路射频信号分别发送给12路辐射天线。

6.根据权利要求5所述的一种多输入多输出的功率均衡方法，其特征在于，步骤S11具体包括：

S111、将接收到的4路射频信号等分成12路射频信号，根据12路射频信号的相位差以及12根馈线的幅度差调节12路射频信号的功率和相位，对12路射频信号的功率进行均衡和分配，使得12路射频信号的相位和幅度均相同，并同时将均衡分配后的12路射频信号分别发送给12根馈线；

S112、每根馈线分别接收1路来自射频功率均衡器的射频信号并将该路射频信号发送给1路辐射天线。

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