CN112768954A - 一种天线以及网络设备 - Google Patents
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Abstract
一种天线以及网络设备，包括：反射板，至少两列天线阵列，至少一个公共馈电网络和至少两个阵列馈电网络；所述至少两列天线阵列位于所述反射板上，所述至少两列天线阵列中的每列天线阵列包括至少一个独立辐射单元以及至少一个公共辐射单元；所述每列天线阵列对应一个所述阵列馈电网络，所述每列天线阵列中的每个所述独立辐射单元与所述每列天线阵列对应的所述阵列馈电网络相连接，所述每列天线阵列中的每个所述公共辐射单元与所述公共馈电网络相连接，所述公共馈电网络与所述至少两列天线阵列中的每列天线阵列所对应的所述阵列馈电网络相连接。
Description
本申请为申请号为201680001439.3、申请日为2016年9月19日、发明名称为“一种二维天线以及网络设备”的分案申请。
技术领域
本申请涉及天线技术领域，尤其涉及一种天线以及网络设备。
背景技术
随着无线移动通信的发展，多频多制式是目前的主流趋势。多频天线通常采用水平多列并排的方案对天线进行扩展，从而导致天线水平尺寸以及天线重量变大，导致在天线的实际应用中，由于天线阵列尺寸、重量的影响，造成施工难度增加，以及增加基站的建设成本。为此，需要在保证天线性能的前提下，实现天线的小型化。
目前，可以通过缩小多频天线的宽度尺寸、降低多频天线设备的风载面积，实现多频天线小型化，从而降低对安装多频天线的铁塔的强度要求，进而降低铁塔的建设成本，同时相关的工程费用也随之大幅降低，有效的节约建设成本支出。
然而，天线的水平面波瓣宽度与天线的宽度尺寸有关，水平面波瓣宽度越宽，天线的宽度越小。如果天线工作的中心频率在2GHz，天线的宽度约为150mm时，则天线的水平面波瓣宽度为65度；天线的宽度约为300mm时，则天线的水平面波瓣宽度为32度。因此，缩小多频天线的宽度尺寸，会导致多频天线各独立列水平面波瓣宽度变宽，从而导致天线的列方向图的辐射性能下降，为此，如何在保持天线性能不变的同时，在更小的空间内实现原有天线的功能，成为一个亟待解决的问题。
发明内容
本申请实施例提供一种天线以及网络设备，用以在保持天线性能不变的前提下，缩小天线的尺寸。
本申请实施例提供一种二维天线，包括：
反射板，至少两列天线阵列，至少一个公共馈电网络和至少两个阵列馈电网络；
所述至少两列天线阵列位于所述反射板上，所述至少两列天线阵列中的每列天线阵列包括至少一个独立辐射单元以及至少一个公共辐射单元；所述每列天线阵列对应一个所述阵列馈电网络，所述每列天线阵列中的每个所述独立辐射单元与所述每列天线阵列对应的所述阵列馈电网络相连接，所述每列天线阵列中的每个所述公共辐射单元与所述公共馈电网络相连接，所述公共馈电网络与所述至少两列天线阵列中的每列天线阵列所对应的所述阵列馈电网络相连接。
根据本申请实施例提供的二维天线，每列天线阵列所对应的阵列馈电网络为本天线阵列中的所有独立辐射单元供电，同时也为所有接入到本天线阵列所对应的阵列馈电网络的公共辐射单元供电，实现公共辐射单元和独立辐射单元在水平面方向组成阵列，从而能够通过缩小天线阵列的水平面波瓣宽度，从而提高天线阵列的辐射性能。
可选的，所述至少两列天线阵列中相邻两列天线阵列之间的列间距大于或等于0.5λ且小于或等于λ，其中λ为所述二维天线的中心频率所对应的波长。
可选的，所述至少两列天线阵列中相邻两列天线阵列之间的辐射单元之间平行排列。
可选的，所述公共馈电网络为90°电桥组成的馈电网络；或者，所述公共馈电网络为合路器组成的馈电网络。
上述方案中,公共馈电网络为90°电桥组成的馈电网络或者为合路器组成的馈电网络时,能够减弱接入同一公共馈电网络的公共辐射单元之间的电磁信号之间的耦合,从而改善天线阵列之间的隔离性能。
可选的，所述至少两列天线阵列中每列天线阵列中所包括的公共辐射单元的数量相同。
本申请实施例提供一种二维天线，包括：
反射板；
位于所述反射板上的至少一列天线阵列以及至少一列公共天线阵列，每列天线阵列中包括至少一个独立辐射单元，每列公共天线阵列中包括至少一个公共辐射单元；
其中，每列天线阵列对应一个阵列馈电网络，所述至少一列公共天线阵列对应公共馈电网络，每列天线阵列中的每个独立辐射单元与该天线阵列对应的阵列馈电网络相连接，每列公共天线阵列中的每个公共辐射单元与所述公共馈电网络相连接，所述公共馈电网络与所述至少一列天线阵列中的每列天线阵列所对应的阵列馈电网络相连接。
根据本申请实施例提供的二维天线，每列天线阵列所对应的阵列馈电网络为本天线阵列中的所有独立辐射单元供电，同时也为所有接入到本天线阵列所对应的阵列馈电网络的公共辐射单元供电，实现公共辐射单元和独立辐射单元在水平面方向组成阵列，从而能够通过缩小天线阵列的水平面波瓣宽度，从而提高天线阵列的辐射性能。
可选的，相邻两列阵列之间的列间距大于或等于0.5λ且小于或等于λ，其中λ为所述二维天线的中心频率所对应的波长。
可选的，所述公共馈电网络为90°电桥组成的馈电网络；或者，所述公共馈电网络为合路器组成的馈电网络。
上述方案中,公共馈电网络为90°电桥组成的馈电网络或者为合路器组成的馈电网络时,能够减弱接入同一公共馈电网络的公共辐射单元之间的电磁信号之间的耦合,从而改善天线阵列之间的隔离性能。
可选的，所述至少一列天线阵列中每列天线阵列中所包括的独立辐射单元的数量相同。
本申请实施例提供一种网络设备，包括上面任一所述的二维天线。
附图说明
图1为本申请实施例提供的一种二维天线结构示意图；
图2为本申请实施例提供的一种馈电网络结构示意图；
图3为本申请实施例提供的一种二维天线结构示意图；
图4为本申请实施例提供的一种二维天线结构示意图；
图5为本申请实施例提供的一种二维天线结构示意图；
图6为本申请实施例提供的一种二维天线结构示意图。
具体实施方式
本申请实施例所提供的二维天线可以应用于采用MIMO(Multiple-InputMultiple-Output,多输入多输出技术)技术的通信系统，例如LTE(Long Term Evolution，长期演进)系统等，此外也可应用于各种通信系统，例如：全球移动通讯系统(GlobalSystem of Mobile communication，GSM)，码分多址(Code Division Multiple Access，CDMA)系统，宽带码分多址(Wideband Code Division Multiple Access Wireless，WCDMA)，通用分组无线业务(General Packet Radio Service，GPRS)，通用移动通信系统(Universal Mobile Telecommunications System，UMTS)等。本申请实施例所提供的二维天线还可以应用于多天线应用场景，例如为不同的运营商提供移动网络覆盖的场景。
本申请实施例提供的天线包括：反射板，该反射板可为金属材质，即金属反射板；位于所述反射板上的至少两列天线阵列，每列天线阵列中包括至少一个独立辐射单元以及至少一个公共辐射单元，每列天线阵列对应一个阵列馈电网络。
其中，每列天线阵列中的每个独立辐射单元与该天线阵列对应的阵列馈电网络相连接，每列天线阵列中的每个公共辐射单元与公共馈电网络相连接，所述公共馈电网络与所述至少两列天线阵列中的每列天线阵列所对应的阵列馈电网络相连接。
本申请实施例中，每列天线阵列所对应的阵列馈电网络为本天线阵列中的所有独立辐射单元供电，同时也为所有接入到本天线阵列所对应的阵列馈电网络的公共辐射单元供电，实现公共辐射单元和独立辐射单元在水平面方向组成阵列，从而能够通过缩小天线阵列的水平面波瓣宽度，提高天线阵列的辐射性能。
本申请实施例中，所述至少两列天线阵列中相邻两列天线阵列之间的辐射单元之间可以平行排列，也可以交错排列，本申请实施例对此并不限定。
本申请实施例中，所述至少两列天线阵列中的辐射单元在沿着反射板的轴线上排布，也可以沿着垂直轴线方向进行错位排列。本申请实施例对此并不限定。
其中，辐射单元是公共辐射单元与独立辐射单元的统称。
本申请实施例中，每列天线阵列中所包括的公共辐射单元的数量可以相同，也可以不相同，本申请实施例对此并不限定。相应的，每列天线阵列中所包括的独立辐射单元的数量可以相同，也可以不相同，具体可以根据实际情况确定，在此不再赘述。
本申请实施例中，所述至少两列天线阵列中相邻两列天线阵列之间的列间距可大于或等于0.5λ且小于或等于λ，其中λ为所述二维天线的中心频率所对应的波长。
可选的，本申请实施例中，通过减弱接入同一公共馈电网络的公共辐射单元之间的电磁信号之间的耦合从而改善天线阵列之间的隔离性能，所述公共馈电网络可以为90°电桥组成的馈电网络；所述公共馈电网络还可以为合路器组成的馈电网络。
下面结合附图详细描述。
如图1所示，为本申请实施例提供的一种二维天线结构示意图。
图1所示的二维天线中，包括两列天线阵列，每列天线阵列中包括至少一个独立辐射单元以及至少一个公共辐射单元,两列天线阵列中相邻两列天线阵列之间的辐射单元之间平行排列。需要说明的是，二维天线包括至少两列天线阵列的场景可以参考与图1相关的描述，在此不再赘述。
图1中，位于反射板10上，存在两列天线阵列11和12，每列天线阵列包括三个独立辐射单元和两个公共辐射单元，具体的，天线阵列11中包括的独立辐射单元分别为111、113、115；天线阵列11中包括的公共辐射单元分别为112、114。天线阵列12中包括的独立辐射单元分别为121、123、125；天线阵列12中包括的公共辐射单元分别为122、124。
结合图1,如图2所示,为本申请实施例提供的一种馈电网络连接结构示意图。
图2中,图1中的公共辐射单元112、114、122、124与公共馈电网络20连接；天线阵列11中的独立辐射单元分别为111、113、115与天线阵列11对应的阵列馈电网络21连接；天线阵列12中的独立辐射单元分别为121、123、125与天线阵列12对应的阵列馈电网络22连接。同时，公共馈电网络20与阵列馈电网络21以及阵列馈电网络22连接。
通过上述连接，公共辐射单元112、114、122、124通过公共馈电网络20与天线阵列11的阵列馈电网络21间接连接，同时也与天线阵列12列的阵列馈电网络22间接连接。
当天线阵列11的阵列馈电网络21工作时，为天线阵列11中的独立辐射单元111、113、115供电，同时也为与阵列馈电网络21间接连接的公共辐射单元112、114、122、124供电。
当天线阵列12的阵列馈电网络22工作时，为天线阵列12中的独立辐射单元121、123、125供电，同时也为与阵列馈电网络21间接连接的公共辐射单元112、114、122、124供电。
如图1所示，若二维天线天线阵列之间的距离为λ且天线阵列中的公共辐射单元数为零，该场景对应于传统的天线阵列工作场景。
当两天线阵列单独工作时，天线阵列的水平面波瓣宽度约为65°。当两个天线阵列同时工作且输入功率相同时，两个天线阵列合成的新阵列的水平面波瓣宽度约为32.5°，即65°的一半，但是此时阵列为两个天线阵列合并后的新阵列，阵列数由2个变为1个，未能满足多输入多输出技术等应用场景。
当天线阵列之间的距离不断缩短时，天线阵列单独工作时的水平面波瓣宽度将由65°缓慢展宽到90°左右。缩短天线阵列间距后，天线阵列单独工作时水平面波瓣宽度在90°左右。若在天线阵列11和天线阵列12中设置如图1所述的公共辐射单元，当天线阵列11的阵列馈电网络21单独工作时，不仅为天线阵列中的天线阵列111、113、115供电，同时也为与阵列馈电网络21间接相同的公共辐射单元112、122、114、124同时供电。通过调节接入阵列馈电网络21中的公共馈电网络20所占阵列馈电网络21的功率比值，可以将天线阵列11的水平面波瓣宽可以控制在65°左右。同理，天线阵列12的阵列馈电网络21单独工作时工作原理类似，也可以将天线阵列12的水平面波瓣宽度控制在65°左右。需要说明的是,本申请实施例中,可以通过控制公共辐射单元的供电电压与独立辐射单元的供电电压比值来调节接入阵列馈电网络21中的公共馈电网络20所占阵列馈电网络21的功率比值的。此外还可以通过其他方法调节功率比值，在此不再赘述。
因此，本申请实施例提供的二维天线将公共辐射单元与每列独立列对应的阵列馈电网络一起馈电，在将天线小型化的同时，可以减小水平面波瓣宽度，从而提高天线阵列的辐射性能。
需要说明的是，每列天线阵列中的公共辐射单元的位置可以为任意的位置，每列天线阵列中的公共辐射单元的数量也可以为任意数量，具体可以根据实际情况确定。例如，图1中，可以将111至115中任意一个或多个辐射单元作为公共辐射单元。结合图1，如图3所示，为本申请实施例提供的一种二维天线结构示意图。图3中，每列天线阵列只包括一个公共辐射单元，具体的，天线阵列11中包括的独立辐射单元分别为111、112、113、115；天线阵列11中包括的公共辐射单元分别为114。天线阵列12中包括的独立辐射单元分别为121、122、123、125；天线阵列12中包括的公共辐射单元分别为124。图3中的其它内容可以参考图1的描述，在此不再赘述。
再例如，结合图1，如图4所示，为本申请实施例提供的一种二维天线结构示意图。图4中，每列天线阵列中的公共辐射单元可以错开排列，具体的，天线阵列11中包括的独立辐射单元分别为112、113、115；天线阵列11中包括的公共辐射单元分别为111、114。天线阵列12中包括的独立辐射单元分别为122、123、125；天线阵列12中包括的公共辐射单元分别为121、124。图4中的其它内容可以参考图1的描述，在此不再赘述。
本申请实施例提供的二维天线中每列天线阵列之间的辐射单元之间还可以交错排列。具体的，如图5所示，为本申请实施例提供的一种二维天线结构示意图。图5中，位于反射板30上，存在两列天线阵列31和32，每列天线阵列包括三个独立辐射单元和两个公共辐射单元，具体的，天线阵列31中包括的独立辐射单元分别为311、313、314、315；天线阵列31中包括的公共辐射单元分别为312。天线阵列32中包括的独立辐射单元分别为321、323、324、325；天线阵列32中包括的公共辐射单元分别为322。天线阵列31与天线阵列32中的相邻的辐射单元之间交错排列。
当然，以上只是示例，本申请实施例提供的二维天线中，每列天线阵列中包括的独立辐射单元的数量以及位置、公共辐射单元的数量以及位置还可以有其他形式，在此不再一一举例说明，具体可以参考前面的描述。
如图6所示,为本申请实施例提供的一种二维天线结构示意图。
图6中，所述二维天线包括：反射板60；位于所述反射板60上的至少一列天线阵列61以及至少一列公共天线阵列62，每列天线阵列中包括至少一个独立辐射单元611，每列公共天线阵列中包括至少一个公共辐射单元621。
其中，每列天线阵列对应一个阵列馈电网络，所述至少一列公共天线阵列对应公共馈电网络，每列天线阵列中的每个独立辐射单元与该天线阵列对应的阵列馈电网络相连接，每列公共天线阵列中的每个公共辐射单元与公共馈电网络相连接，所述公共馈电网络与所述至少一列天线阵列中的每列天线阵列所对应的阵列馈电网络相连接。
需要说明的是，本申请实施例中，所述至少一列天线阵列中每列天线阵列中所包括的独立辐射单元的数量可以相同，也可以不同，具体根据实际情况确定，在此不再赘述。
可选的，相邻两列阵列之间的列间距大于或等于0.5λ且小于或等于λ，其中λ为所述二维天线的中心频率所对应的波长。
可选的，所述公共馈电网络可以为90°电桥组成的馈电网络；所述公共馈电网络还可以为合路器组成的馈电网络。
本申请实施例中，每个所述天线可以包括一个公共馈电网络，也可以包括多个公共馈电网络，具体根据实际情况确定，在此不再赘述。
本申请实施例中所提供的二维天线，还可包括天线罩、射频接口、防水线圈等部件，在此不再赘述。
本申请实施例还提供一种网络设备，包括前面所述的任意一种二维天线。
网络设备包括但不限于基站、节点、基站控制器、接入点(Access Point，AP)、宏站、微站或小站、高频站、低频站、中继站、基站某一部分功能或任何其它类型的能够在无线环境中工作的接口设备。同时，“基站”包括但不限于4G系统中的基站、5G系统中的基站。
网络设备中的其它内容可以参考现有技术中的描述，在此不再一一举例说明。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种天线，其特征在于，包括：
多列天线阵列，多个阵列馈电网络，以及公共馈电网络，其中所述多列天线阵列与所述多个阵列馈电网络一一对应；
所述天线阵列包括独立辐射单元以及公共辐射单元，所述独立辐射单元与所述天线阵列对应的阵列馈电网络相连接，所述公共辐射单元与所述公共馈电网络相连接；
所述公共馈电网络与所述多个阵列馈电网络相连接。
2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述公共馈电网络包括90°电桥；或者，所述公共馈电网络包括合路器。
3.根据权利要求1或2所述的天线，其特征在于，相邻两列所述天线阵列之间的列间距大于或等于0.5λ且小于或等于λ，其中λ为所述天线的中心频率所对应的波长。
4.根据权利要求1至3任一所述的天线，其特征在于，相邻两列所述天线阵列之间的辐射单元之间平行排列。
5.根据权利要求1至4任一所述的天线，其特征在于，所述多列天线阵列分别包括的公共辐射单元的数量相同。
6.一种天线，其特征在于，包括：
天线阵列以及公共天线阵列，所述天线阵列中包括独立辐射单元，所述公共天线阵列中包括公共辐射单元；
其中，所述天线阵列对应一个阵列馈电网络，所述公共天线阵列对应公共馈电网络，所述天线阵列中的独立辐射单元与所述天线阵列对应的阵列馈电网络相连接，所述公共天线阵列中的公共辐射单元与所述公共馈电网络相连接，所述公共馈电网络与所述天线阵列所对应的阵列馈电网络相连接。
7.根据权利要求6所述的天线，其特征在于，所述公共馈电网络包括90°电桥；或者，所述公共馈电网络包括合路器。
8.根据权利要求6所述的天线，其特征在于，所述天线阵列的数量大于1时，相邻两列天线阵列之间的列间距大于或等于0.5λ且小于或等于λ，其中λ为所述天线的中心频率所对应的波长。
9.根据权利要求6至8任一所述的天线，其特征在于，所述天线阵列的数量大于1时，所述至少一列天线阵列分别包括的独立辐射单元的数量相同。
10.一种网络设备，其特征在于，包括如权利要求1至9任一所述的天线。
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