CN112366454A - 一种有源阵列天线及移动通信基站 - Google Patents

一种有源阵列天线及移动通信基站 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种有源阵列天线及移动通信基站，其中有源阵列天线包括至少两组收发信机单元、与收发信机单元数量相同的多路复用器、与多路复用器数量相同的天线单元；每组收发信机单元包括至少两个用于工作在有源阵列天线的不同预设频段上的收发信机，每一收发信机与其所在的收发信机单元所对应的多路复用器的一端连接；天线单元包括天线元件，每一天线元件通过一移相器与其所在的天线单元所对应的多路复用器的另一端连接；且移相器用于工作在有源阵列天线的所有预设频段上。本发明实施例提供的有源阵列天线及移动通信基站，通过合理配置收发信机与移相器的数量与功能，在实现有源阵列天线的电调功能的同时，降低了有源阵列天线所需要的器件总数。

Description

一种有源阵列天线及移动通信基站
技术领域
本发明涉及天线技术领域，尤其是涉及一种有源阵列天线及移动通信基站。
背景技术
由有源电路(主要是T/R组件)与天线阵列中的每一个辐射单元或子阵通道直接连接而组成的接收或者发射电磁波的系统称为有源阵列天线，每个有源单元除了作为辐射/接收单元，辐射/接收电磁信号之外，还作为电路的一部分，具有谐振、滤波、功率放大等作用，在雷达、通信、电子对抗系统中有着广泛的应用前景。
阵列天线在俯仰面或垂直面的合成波束下倾角的调整能够实现对应的电调功能，在现有技术中，主要通过以下两种天线配置结构来实现有源阵列天线的电调功能。
如图1所示，图1为现有技术中的一种带电调功能的有源阵列天线的配置示意图，其中有源阵列天线包括天线单元，天线单元的数量为K×N个(分成K组，每组N个)，每个天线单元通过对应的多路复用器2对应一组从频段1到频段M的收发信机11(TRX)，每个收发信机11都有对应的基带处理装置5，有源阵列天线每个频段的电调功能可以通过调整该频段的权值Wm＝[w1m，w2m，……，2KNm]来实现(其中m＝1……M)。
如图2所示，图2为现有技术中的另一种带电调功能的有源阵列天线的配置示意图，在有源阵列天线中，天线单元的数量不变，但作为与天线单元的K组对应的，收发信机11具有K组，每组均包括从频段1到频段M的共计M个收发信机11，每组的收发信机11与N个天线单元之间通过有源或无源的馈电网络实现移相和互连，其中如图3所示，为上述有源阵列天线中馈电网络的配置示意图，在馈电网络中，先将每个收发信机的通路分为N路，再经过移相器4后经由合路/分路器A和对应的天线单元连接，有源阵列天线的电调功能可以通过各频段基带的权值和移相器共同来实现。
由此可见，虽然上述两种有源阵列天线均能够实现相应的电调功能，但在实际应用中，如图1所示的有源阵列天线共需要采用的收发信机的数量为K×N×M个，而如图2所示的有源阵列天线，虽然收发信机的数量为K×M个，但其采用的移相器的数量繁多，共计需要K×N×M个。因此，上述两种有源阵列天线所需要的器件总数(如收发信机和移相器)较多，相关电路功耗较高，天线的布线复杂，且增加了天线的硬件成本。
发明内容
本发明提供一种有源阵列天线及移动通信基站，以解决现有的有源阵列天线需要配置数量较多的收发信机或移相器，从而导致天线布线复杂且功耗较高的技术问题，通过合理配置收发信机与移相器的数量与功能，降低了有源阵列天线所需要的器件总数。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种有源阵列天线，包括：
至少两组收发信机单元、与所述收发信机单元数量相同的多路复用器，以及与所述多路复用器数量相同的天线单元；
每组所述收发信机单元包括至少两个用于工作在所述有源阵列天线的不同预设频段上的收发信机，且每一所述收发信机与其所在的收发信机单元所对应的多路复用器的一端连接；
每组所述天线单元包括至少两个天线元件，每一所述天线元件通过一移相器与其所在的天线单元所对应的多路复用器的另一端连接；其中，每一所述移相器用于工作在所述有源阵列天线的所有预设频段上。
作为其中一种优选方案，每一所述天线单元还包括若干数量的天线振子。
作为其中一种优选方案，所述有源阵列天线还包括与所述收发信机单元数量相同的基带处理装置；
每一所述收发信机还与其所在的收发信机单元所对应的基带处理装置连接。
作为其中一种优选方案，每一所述天线元件具有用于覆盖所述有源阵列天线所有预设频段的带宽。
作为其中一种优选方案，所述有源阵列天线还包括馈电电路，所述馈电电路用于对所述天线单元进行馈电。
本发明另一实施例提供了一种移动通信基站，包括多个如上所述的有源阵列天线。
相比于现有技术，本发明实施例的有益效果在于，不同于现有技术需采用数量较多的收发信机或移相器，本发明的有源阵列天线配置有数量一一对应的收发信机单元、多路复用器与天线单元，并将移相器配置为各频段共用，通过调整权值实现了下倾角的调整，进而实现了有源阵列天线的电调功能，同时收发信机与移相器的选用数量大大降低，通过合理配置收发信机与移相器的数量与功能，极大地降低了有源阵列天线所需要的器件总数，简化了天线的布线结构，降低了天线的硬件成本。
附图说明
图1是现有技术中的一种带电调功能的有源阵列天线的配置示意图；
图2是现有技术中的另一种带电调功能的有源阵列天线的配置示意图；
图3是现有技术中的有源阵列天线的馈电网络的配置示意图；
图4是本发明其中一种实施例中的有源阵列天线的配置示意图；
图5是本发明其中一种优选实施例中的有源阵列天线的配置图；
图6是本发明实施例中的2.6GHz天线振子的方向图；
图7是本发明实施例中的3.5GHz天线振子的方向图；
图8是本发明实施例中的2.6GHz基带和移相器调整均下倾6°的方向图；
图9是本发明实施例中的3.5GHz基带和移相器均下倾6°的方向图；
图10是本发明实施例中的2.6GHz基带下倾3°、移相器调整下倾6°的方向图；
图11是本发明实施例中的3.5GHz基带下倾9°、移相器调整下倾6°的方向图；
图12是本发明实施例中的2.6GHz基带下倾9°、移相器调整下倾6°的方向图；
图13是本发明实施例中的3.5GHz基带下倾3°、移相器调整下倾6°的方向图；
其中，1、收发信机单元；11、收发信机；2、多路复用器；3、天线单元；31、天线元件；4、移相器；5、基带处理装置；A、合路/分路器。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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作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。
在本申请描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有定义，本发明所使用的所有的技术和科学术语与属于本的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本发明中说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
本发明一实施例提供了一种有源阵列天线，具体的，请参见图4，图4示出为本发明其中一实施例中的有源阵列天线的配置示意图，其中包括：
至少两组收发信机单元1、与所述收发信机单元数量相同的多路复用器2，以及与所述多路复用器数量相同的天线单元3；
每组所述收发信机单元1包括至少两个用于工作在所述有源阵列天线的不同预设频段上的收发信机11，且每一所述收发信机11与其所在的收发信机单元1所对应的多路复用器2的一端连接；
每组所述天线单元3包括至少两个天线元件31，每一所述天线元件31通过一移相器4与其所在的天线单元3所对应的多路复用器2的另一端连接(为方便理解，在图1、图2与图3中，天线单元的序号仅表示其数量序号，而在图4与图5中，仅显示了天线单元3与天线元件31，而未显示其数量关系)；其中，每一所述移相器4用于工作在所述有源阵列天线的所有预设频段上。
应当说明的是，在本发明实施例中，优选地，共有K组收发信机TRX，每组包括预设M各频段的收发信机，在天线一侧，每组收发信机TRX合路后再增加移相器，其中的移相器是各频段共用的，为了实现下倾角的调整，将移相器和基带部分的权值共同作用，频段m的权值表示为Wm＝[wk1，wk2，……，wkM]，其中权值Wm是可以频段调整的。
此外，在本发明实施例中，对于各频段共用移相器，其可以满足大部分应用场景需求的，对于移动通信来说，下倾角的调整用于优化网络覆盖，不同频段的覆盖范围一般要求相同，下倾角也基本相同。移相器可以采用等价于可变延迟线的方式来实现，如果只调整移相器，理论上不同频段会保持相同的下倾角。而结合基带权值的调整，不同频段的倾角可以略有不同。
作为其中一种优选实施例，请参见图5，图5示出为本发明其中一种优选实施例中的有源阵列天线的配置图，在垂直面设有两组收发信机单元1，每一组包括一个2.6GHz收发信机11和一个3.5GHz收发信机11，每一组收发信机单元1都是合路以后再分成两路，各自经过对应的移相器4后连接对应的天线单元3，每个天线单元3由3个天线振子组成。假定垂直相邻天线振子间的电间距在2.6GHz是0.5倍波长(在3.5GHz则是约0.67倍波长)，天线振子在2.6GHz的水平和垂直波瓣宽度均为110°，在3.5GHz的水平和垂直波瓣宽度是80°(在具体实现时因为一些个体差异会有所不同，但不会有结论上的差异)。
需要说明的是，上述实施例中的方向图，由于2.6GHz单振子方向图的水平瓣宽110°，垂直瓣宽110°，3.5GHz单振子方向图的水平瓣宽80°，垂直瓣宽80°，且因为共振子，所以2.6GHz和3.5GHz阵列的物理间距相同。具体的，请参见图6、图7与图8，其中图6为本发明实施例中的2.6GHz天线振子的方向图，图7为本发明实施例中的3.5GHz天线振子的方向图，图8为本发明实施例中的2.6GHz基带和移相器调整均下倾6°的方向图，如图所示，二者合成后的实际下倾方向为6°；请参见图9，图9为本发明实施例中的3.5GHz基带和移相器均下倾6°的方向图，如图所示，二者合成后的实际下倾方向为6°，在图8和图9中，对有源阵列天线移相器的配置操作均是相同的；此外，请参见图10，图10为本发明实施例中的2.6GHz基带下倾3°、移相器调整下倾6°的方向图，如图所示合成后的实际下倾角在5°左右；请再参见图11，图11为本发明实施例中的3.5GHz基带下倾9°、移相器调整下倾6°的方向图，如图所示合成后的实际下倾角在7°左右；请再参见图12，图12为本发明实施例中的2.6GHz基带下倾9°、移相器调整下倾6°的方向图，如图所示合成后的实际下倾角在7°左右；请再参见图13，图13为本发明实施例中的3.5GHz基带下倾3°、移相器调整下倾6°的方向图，如图所示合成后的实际下倾角在5°左右，在图12和图13中，对有源阵列天线移相器的配置操作均是相同的。由上述实施例可得，不同频段下倾角之间的差异至少有2°的调整空间。综上所述，本发明实施例中的有源阵列天线通过配置多频段收发信机(TRX)共用天线振子，且用于电调天线(改变天线合成波束的下倾角)的移相器位于多频段合路/分路靠近天线振子的公共部分，并且天线的电下倾角由该移相器和收发信机基带部分各频段赋予的权值共同确定，能够在大幅减少收发信机与移相器数量的同时，实现有源阵列天线的电调功能，进而优化改善了天线的成本、功耗与电气性能。
优选地，在其中一种实施例中，每一所述天线单元3还包括若干数量的天线振子。
优选地，在其中一种实施例中，所述有源阵列天线还包括与所述收发信机单元1数量相同的基带处理装置5；每一所述收发信机11还与其所在的收发信机单元1所对应的基带处理装置5连接。
优选地，在其中一种实施例中，每一所述天线元件31具有用于覆盖所述有源阵列天线所有预设频段的带宽。当然，所述有源阵列天线的所有预设频段的带宽需要根据电力系统的实际生产要求进行配置，所选用的天线元件也需要相应做出调整。
优选地，在其中一种实施例中，所述有源阵列天线还包括馈电电路(图未示)，所述馈电电路用于对所述天线单元3进行馈电。
本发明另一实施例提供了一种移动通信基站(图未示)，包括多个如上所述的有源阵列天线。
本发明实施例提供的有源阵列天线及移动通信基站，不同于现有技术需采用数量较多的收发信机或移相器，本发明的有源阵列天线配置有数量一一对应的收发信机单元、多路复用器与天线单元，并将移相器配置为各频段共用，通过调整权值实现了下倾角的调整，进而实现了有源阵列天线的电调功能，同时收发信机与移相器的选用数量大大降低，通过合理配置收发信机与移相器的数量与功能，极大地降低了有源阵列天线所需要的器件总数，简化了天线的布线结构，降低了天线的硬件成本。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种有源阵列天线，其特征在于，包括：
至少两组收发信机单元、与所述收发信机单元数量相同的多路复用器，以及与所述多路复用器数量相同的天线单元；
每组所述收发信机单元包括至少两个用于工作在所述有源阵列天线的不同预设频段上的收发信机，且每一所述收发信机与其所在的收发信机单元所对应的多路复用器的一端连接；
每组所述天线单元包括至少两个天线元件，每一所述天线元件通过一移相器与其所在的天线单元所对应的多路复用器的另一端连接；其中，每一所述移相器用于工作在所述有源阵列天线的所有预设频段上。
2.如权利要求1所述的有源阵列天线，其特征在于，每一所述天线单元还包括若干数量的天线振子。
3.如权利要求1所述的有源阵列天线，其特征在于，所述有源阵列天线还包括与所述收发信机单元数量相同的基带处理装置；
每一所述收发信机还与其所在的收发信机单元所对应的基带处理装置连接。
4.如权利要求1所述的有源阵列天线，其特征在于，每一所述天线元件具有用于覆盖所述有源阵列天线所有预设频段的带宽。
5.如权利要求1所述的有源阵列天线，其特征在于，所述有源阵列天线还包括馈电电路，所述馈电电路用于对所述天线单元进行馈电。
6.一种移动通信基站，其特征在于，包括多个如权利要求1～5任一项所述的有源阵列天线。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114069235A (zh) * 2021-10-18 2022-02-18 中信科移动通信技术股份有限公司 一种5g电调天线
WO2022062472A1 (zh) * 2020-09-25 2022-03-31 广东省新一代通信与网络创新研究院 一种有源阵列天线及移动通信基站

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201975512U (zh) * 2011-01-19 2011-09-14 东莞市晖速天线技术有限公司 错位阵列电调基站天线
WO2012103831A2 (zh) * 2012-03-20 2012-08-09 华为技术有限公司 一种天线设备和系统
CN103444088A (zh) * 2011-02-11 2013-12-11 阿尔卡特朗讯 有源天线阵列
CN109412723A (zh) * 2017-08-16 2019-03-01 中兴通讯股份有限公司 一种mimo信道分析模型、建模方法及计算机可读存储介质

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7876261B1 (en) * 2008-10-28 2011-01-25 Lockheed Martin Corporation Reflected wave clock synchronization
WO2017063132A1 (zh) * 2015-10-13 2017-04-20 华为技术有限公司 多扇区mimo有源天线系统和通信设备
CN112366454A (zh) * 2020-09-25 2021-02-12 广东省新一代通信与网络创新研究院 一种有源阵列天线及移动通信基站

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201975512U (zh) * 2011-01-19 2011-09-14 东莞市晖速天线技术有限公司 错位阵列电调基站天线
CN103444088A (zh) * 2011-02-11 2013-12-11 阿尔卡特朗讯 有源天线阵列
WO2012103831A2 (zh) * 2012-03-20 2012-08-09 华为技术有限公司 一种天线设备和系统
CN109412723A (zh) * 2017-08-16 2019-03-01 中兴通讯股份有限公司 一种mimo信道分析模型、建模方法及计算机可读存储介质

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022062472A1 (zh) * 2020-09-25 2022-03-31 广东省新一代通信与网络创新研究院 一种有源阵列天线及移动通信基站
CN114069235A (zh) * 2021-10-18 2022-02-18 中信科移动通信技术股份有限公司 一种5g电调天线

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