CN112909540B - 一种天线装置以及设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种天线装置，包括：反射吸波结构、第一天线阵列、第二天线阵列、第一屏蔽板以及第二屏蔽板，第一天线阵列设置在第一屏蔽板上，第二天线阵列设置在第二屏蔽板上，第一天线阵列和第二天线阵列的最大辐射方向作为方向的两个向量所成的夹角不小于90°且不大于180°，反射吸波结构设置在第一屏蔽板和/或第二屏蔽板上，反射吸波结构用于反射并吸收电磁波。通过本申请提供的方案，在表面电磁波耦合路径上，可以对表面电磁波反射和吸收，实现对耦合电磁波的有效衰减，从而显著提升两个天线阵列间的隔离度。

Description

一种天线装置以及设备

技术领域

本申请涉及通信技术领域，具体涉及一种天线装置。

背景技术

接入回传一体化(integrated access and backhaul links，IAB)是第五代(5thgeneration，5G)网络建设为了获得更高的覆盖能力，提升资源利用率而大力发展的解决方案之一。由于发射机(transmitter，TX)和接收机(receiver，RX)共站工作，高收发隔离度是降低干扰、保障接入和回传信号质量的必要条件。尤其是同频全双工模式下，频谱利用率更高，对隔离度的要求也更加严苛。

隔离度主要可以通过提升天线阵列的隔离度以及数字域对消的方式实现。但因为数字对消的能力有限且代价巨大，如何大幅提升天线阵列之间的隔离度便成为至关重要的技术方向。

发明内容

本申请实施例提供一种天线装置，在表面电磁波耦合路径上，可以对表面电磁波反射和吸收，实现对耦合电磁波的有效衰减，从而显著提升两个天线阵列间的隔离度。

为达到上述目的，本申请实施例提供如下技术方案：

本申请第一方面提供一种天线装置，可以包括：反射吸波结构、第一天线阵列、第二天线阵列、第一屏蔽板以及第二屏蔽板，第一天线阵列设置在第一屏蔽板上，第二天线阵列设置在第二屏蔽板上，第一天线阵列和第二天线阵列的最大辐射方向作为方向的两个向量所成的夹角不小于90°且不大于180°，反射吸波结构设置在第一屏蔽板和/或第二屏蔽板上，反射吸波结构用于反射并吸收电磁波。由第一方面可知，由于在第一屏蔽板和/ 或第二屏蔽板上设置有反射吸波周期结构，在表面波耦合路径上，路径包括第一屏蔽板和 /或第二屏蔽板的表面，可以对表面电磁波间多次反射和吸收，实现对耦合电磁波的有效衰减，从而显著提升两个天线阵列间的隔离度。

可选地，结合上述第一方面，在第一种可能的实现方式中，反射吸波结构可以包括第一反射吸波结构和第二反射吸波结构，第一反射吸波结构围绕第一天线阵列设置，第二反射吸波结构围绕第二天线阵列设置。

可选地，结合上述第一方面或第一方面第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，第一天线阵列和第二天线阵列集成在一个有源天线系统AAS中，或者第一天线阵列和第二天线阵列设置在不同的AAS中。

可选地，结合上述第一方面或第一方面第一种或第一方面第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，反射吸波结构由N个反射吸波单元组成，N为大于1的整数。

可选地，结合上述第一方面第三种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，反射吸波单元周期排布组成反射吸波结构，或者反射吸波单元非周期排布组成反射吸波结构。

可选地，结合上述第一方面第三种或第一方面第四种可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中，反射吸波单元可以包括反射子单元和吸波子单元，吸波子单元设置在反射子单元的外表面，吸波子单元用于吸收电磁波，反射子单元用于反射电磁波。

可选地，结合上述第一方面第五种可能的实现方式，在第六种可能的实现方式中，吸波子单元的形状和反射子单元的形状相同。

本申请第二方面提供一种网络设备，该网络设备可以包括如第一方面或第一方面任意一种可能实现方式中描述的天线装置。

本申请第三方面提供一种无线中继设备，该无线中继设备如第一方面或第一方面任意一种可能实现方式中描述的天线装置。

本申请第四方面提供一种接入回传一体化设备，该接入回传一体化设备可以包括如第一方面或第一方面任意一种可能实现方式中描述的天线装置。

通过本申请提供的技术方案，在第一屏蔽板和/或第二屏蔽板上设置有反射吸波周期结构，在表面波耦合路径上，路径包括第一屏蔽板和/或第二屏蔽板的表面，可以对表面电磁波间反射和吸收，实现对耦合电磁波的有效衰减，从而显著提升两个天线阵列间的隔离度。

附图说明

图1为一种IAB基站应用示意图；

图2为两个天线阵列设置在不同AAS中的示意图；

图3为两个天线阵列设置在同一个AAS中的示意图；

图4为本申请提供的一种天线装置的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的另一种天线装置的结构示意图；

图6为反射吸波结构由多个反射吸波单元组成的结构示意图；

图7为本申请实施例提供的一种反射吸波结构的示意图；

图8为本申请实施例提供的一种反射吸波单元的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本申请的实施例进行描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。本领域普通技术人员可知，随着技术的发展和新场景的出现，本申请实施例提供的技术方案对于类似的技术问题，同样适用。

本申请实施例提供一种天线装置、基站、无线中继设备以及接入回传一体化设备。包括：反射吸波结构、第一天线阵列、第二天线阵列、第一屏蔽板以及第二屏蔽板，第一天线阵列设置在第一屏蔽板上，第二天线阵列设置在第二屏蔽板上，第一天线阵列和第二天线阵列的最大辐射方向作为方向的两个向量所成的夹角不小于90°且不大于180°，反射吸波结构设置在第一屏蔽板和/或第二屏蔽板上，反射吸波结构用于反射并吸收电磁波。通过在天线阵列所在的屏蔽板上设置反射吸波结构，可以使以表面波形式经过屏蔽板的电磁波被反射吸波结构多次反射和吸收，实现对耦合电磁波的有效衰减，从而显著提升两个天线阵列间的隔离度。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或模块的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或模块，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或模块。本申请中所出现的模块的划分，是一种逻辑上的划分，实际应用中实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块可以结合成或集成在另一个系统中，或一些特征可以忽略，或不执行。

需要理解的是，术语““上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“设置”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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，还可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下一代移动通信系统(next generation system)网络，也可称为第五代(5thgeneration，5G)网络还称为5g新通信协议(5g new radio，5g NR或NR)与长期演进(longterm evolution，LTE)相比有更大的可用带宽，大规模多输入多输出(multiple-inputmultiple-output，MIMO)和多波束(multi-beam)的使用，使得接入回传一体化(integratedaccess andbackhaul links，IAB)的研究和应用成为可能。IAB技术指回传链路和接入链路共享频带资源，进行同频部署，提高频谱利用率。是5G高频网络建设为了获得更高的覆盖能力，提升资源利用率而大力发展的解决方案之一。由于发射机(transmitter，TX) 和接收机(receiver，RX)共站工作，本地的发射信号，对本地的接收通道将产生极大的自干扰信号。与正常的接收信号相比，功率过大的自干扰信号将超出接收机的动态范围，导致接收链路无法正常接收信号，并可能产生自激现象。在某种情况下，如果自干扰信号的强度超过接收通道的最大输入功率，前端的低噪声放大器将被毁坏。因此高收发隔离度是降低干扰、保障接入和回传信号质量的必要条件。尤其是同频全双工模式下，频谱利用率更高，对隔离度的要求也更加严苛。

系统隔离度主要可以通过提升天线隔离度和数字域对消的方式实现。但因为数字对消的能力有限且代价巨大，如何大幅提升天线隔离度便成为至关重要的技术方向。此外，目前的方案都旨在提升天线单元间的隔离度，如何提升天线阵列间的隔离度，目前还没有良好的方法。本申请提供一种天线装置，可以显著提升两个天线阵列间的隔离度，以下分别进行详细的说明。

本申请可以应用但不限于应用于毫米波及亚毫米波频段的通信基站、无线中继、接入回传一体化等多天线系统设备中。以接入回传一体化为例，如图1所示，为一种IAB基站应用示意图。IAB基站为终端设备提供无线接入和接入业务的无线回传。IAB donor基站(IAB归属基站)向IAB基站提供无线回传功能，并提供终端设备与核心网的接口。IAB donor基站与核心网之间有线连接，IAB基站与核心网之间没有有线连接，IAB基站通过无线回传链路连接到IAB donor基站，从而使IAB基站所服务的终端设备与核心网进行连接。该系统要求收发模块间的隔离度大于100dB甚至更高，从而实现模块的高性能同频全双工。接入和回传天线系统可以分立于两个有源天线系统(active antenna system，AAS)模块中，也可以集成于一个AAS模块中。如图2所示，为两个天线阵列设置在不同AAS中的示意图。当二者在两个模块中时，比如，第一天线阵列201设置在第一AAS203中，第二天线阵列202设置在第二AAS204中，具体的第一天线阵列201设置在屏蔽板上(图中未示出)，第二天线阵列202也设置在屏蔽板上，如图2中所示的抱杆205用于支撑并固定AAS，两个天线阵列的最大辐射方向作为方向的两个向量所成的夹角不小于90°且不大于 180°。比如，第一天线阵列201和第二天线阵列202的相对位置关系可以是背靠背设置，即两个天线阵列的最大辐射方向作为方向的两个向量所成的夹角为180°。比如图2中的 a、图2中的b、图2中的c示出的几种第一天线阵列201和第二天线阵列202的可能的相对位置关系。当然，第一天线阵列201和第二天线阵列202的相对位置关系也可以不是背靠背设置，比如图2中的d示出的第一天线阵列201和第二天线阵列202的可能的相对位置关系。需要说明的是，图2中示出的几种架构只是为了说明两个天线阵列的最大辐射方向作为方向的两个向量所成的夹角不小于90°且不大于180°时，第一天线阵列201和第二天线阵列202的可能的相对位置关系，但并不是第一天线阵列201和第二天线阵列202 的全部可能的相对位置关系。

如图2所示，在此种场景下，要想提高两个天线阵列的隔离度，可以通过拉开两个AAS 之间的距离，但效果十分有限。如图3所示，为两个天线阵列设置在同一个AAS中的示意图，当第一天线阵列201和第二天线阵列202设置在一个第三AAS206中时，如图3所示，此时由于两个天线阵列的距离远小于两个天线阵列设置在不同的AAS的场景中，隔离度会严重恶化，并且无法通过增加两个AAS距离的方式提升天线阵列的隔离度。

如图4所示，为本申请提供的一种天线装置的结构示意图。包括：反射吸波结构209、第一天线阵列201、第二天线阵列202、第一屏蔽板207以及第二屏蔽板208，第一天线阵列201设置在第一屏蔽板207上，第二天线阵列202设置在第二屏蔽板208上，第一天线阵列201和第二天线阵列202的最大辐射方向作为方向的两个向量所成的夹角不小于90°且不大于180°，反射吸波结构209设置在第一屏蔽板207和/或第二屏蔽板208上，反射吸波结构209用于反射并吸收电磁波。

如图4中所示第一屏蔽板207与第二屏蔽板208平行，即第一天线阵列201与第二天线阵列202背靠背，换句话说，第一天线阵列201和第二天线阵列202的最大辐射方向作为方向的两个向量所成的夹角为180°，需要说明的是，第一天线阵列201和第二天线阵列202还可能有其他的相对位置关系，具体参照图2和图3对应的描述进行理解，此处不再重复赘述。如图4中所示，是两个天线阵列设置在一个第三AAS206上的示意图，需要说明的是，两个天线阵列也可以设置在两个不同的AAS中，参考图2进行理解，此处不再重复赘述。反射吸波结构209可以设置在第一屏蔽板207上，或者可以设置在第二屏蔽板 208上，或者可以设置在第一屏蔽板207和第二屏蔽板208上。例如，如图4中所示，反射吸波结构设置在第一屏蔽板上。图4中示出的反射吸波结构的形状仅为示意性的说明，并不代表对反射吸波结构的形状的限制。

本申请中并不对天线阵列的类别进行限制，比如天线阵列可以是单端口的固定波束阵列，也可以是无源移相的波束扫描阵列，也可以是有源模拟移相、有源数字移相的相控阵列等等。

电磁波由第一天线阵列201或者第二天线阵列202发出后，以表面波的形式绕过第一屏蔽板207和第二屏蔽板208的边沿并耦合至另一个阵列，由于在第一屏蔽板207和/或第二屏蔽板208上设置有反射吸波周期结构，在表面波耦合路径上，路径包括第一屏蔽板 207和/或第二屏蔽板208的表面，可以对表面电磁波间反射和吸收，实现对耦合电磁波的有效衰减，从而显著提升两个天线阵列间的隔离度。

图4中所示出的表面波的方向只是一个示意性的说明，在实际场景中，表面波的方向可能是沿着第一屏蔽板或者第二屏蔽板的表面的任意一个方向，本申请中有时也将表面波称为表面电磁波，所以在一个具体的实施方式中，在第一天线阵列和第二天线阵列的周围都设置有反射吸波结构，举例说明，对于第一天线阵列发出的、以表面波传播的电磁波，会经过第一屏蔽板的边沿耦合至第二天线阵列，在本方案中，在表面波到达第一屏蔽板的边沿之前，通过设置在第一屏蔽板上的反射吸波结构，对该表面电磁波反射和吸收，从而提升两个天线阵列之间的隔离度，如果反射吸波结构只设置在某一个屏蔽板上，或者只设置在天线阵列的某一侧，可能某些方向上的表面电磁波不能得到很好的衰减，为了更好的对表面电磁波进行反射和吸收，在一个具体的实施方式中，反射吸波结构包括第一反射吸波结构和第二反射吸波结构，所述第一反射吸波结构围绕所述第一天线阵列设置，所述第二反射吸波结构围绕所述第二天线阵列设置。在此种实施方式中，第一天线阵列和第二天线阵列的周围都设置有反射吸波结构，可以对表面电磁波进行更好的衰减，更好的提升两个天线阵列之间的隔离度。换句话说，反射吸波结构围绕在天线阵列的四周，相隔一定距离，不影响天线辐射，通过在表面波耦合路径上多次反射并吸收电磁波来提升隔离度。如图5所示，为本申请实施例提供的另一种天线装置的结构示意图，如图5中的a所示，为天线装置的侧视图，如图5中的b所示，为天线装置的正视图。

在一个具体的实施方式中，反射吸波结构由N个反射吸波单元210组成，所述N为大于1的整数。换句话说，反射吸波结构可以是一个整体，也可以是由多个反射吸波单元210组成的结构，反射吸波结构由多个反射吸波单元210组成时，可以对表面电磁波多次反射和吸收，增强了对电磁波的发射和吸收的强度，可以更好的对耦合电磁波进行衰减，提升两个天线阵列之件的隔离度。如图6所示，示出了一种反射吸波结构由多个反射吸波单元 210组成的结构示意图。需要说明的是，反射吸波单元210可以有多种结构，比如，如图 6中所示的，第一屏蔽板上设置的反射吸波单元为圆锥形，第二屏蔽板上设置的反射吸波单元为三棱柱形状和圆锥形，反射吸波单元当然还可以是其他形状，比如，反射吸波单元还可是梯台形状，长方形，四棱柱形状，或者上述形状的组合等等。

在一个具体的实施方式中，N个反射吸波单元可以周期排布组成反射吸波结构，N个反射吸波单元也可以非周期排布组成反射吸波结构。图7为本申请实施例提供的一种反射吸波结构的示意图，以反射吸波单元为圆锥形状为例，如图7中的a所示，反射吸波单元在二维方向上周期排布，如图7中的b所示，反射吸波单元也可以是非周期排布的，以反射吸波单元为三棱柱为例，如图7中的c所示，反射吸波单元在一维方向上周期排布，如图7中的d所示，反射吸波单元也可以是非周期排布的。

在一个具体的实施方式中，反射吸波单元包括反射子单元2101和吸波子单元2102，吸波子单元2102设置在反射子单元2101的外表面，吸波子单元2102用于吸收电磁波，反射子单元2101用于反射电磁波。如图8所示，为本申请实施例提供的一种反射吸波单元的结构示意图。在此种实施方式中，反射吸波单元包括两部分，内部为反射子单元2101，外部为吸波子单元2102，内部的反射子单元2101可以是金属，也可以是其他高反射率的物质，比如液体。外部的吸波子单元2102可以是吸波材料，或者是具有高吸收特性的液体或者气体材料。外部的吸波子单元2102可以通过注塑加工实现，也可以通过喷涂附着在反射子单元2101表面，如图8，以反射吸波单元为圆锥形为例，如图8中的a所示，吸波子单元2102和反射子单元2101共形并附着其表面上，比如将吸波材料喷涂附着在反射子单元2101的表面，或者吸波子单元2102通过注塑加工，使吸波子单元2102和反射子单元2101的形状相同，如图8中的b所示,吸波子单元2102和反射子单元2101也可以不是共形的。

本申请实施例提供的网络设备，还可以是采用如图1至图8所描述的天线阵列所构成的网络设备。该网络设备包括但不限于：基站，NR系统中的gNB。

本申请实施例提供的无线中继设备，还可以是采用如图1至图8所描述的天线阵列所构成的无线中继设备。

本申请实施例提供的接入回传一体化设备，还可以是采用如图1至图8所描述的天线阵列所构成的接入回传一体化设备。

以上对本发明实施例所提供的天线装置和接入回传一体化设备进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种天线装置，其特征在于，包括：反射吸波结构、第一天线阵列、第二天线阵列、第一屏蔽板以及第二屏蔽板，所述第一天线阵列设置在所述第一屏蔽板上，所述第二天线阵列设置在所述第二屏蔽板上，所述第一天线阵列和所述第二天线阵列的最大辐射方向作为方向的两个向量所成的夹角不小于90°且不大于180°，所述反射吸波结构设置在所述第一屏蔽板和/或所述第二屏蔽板上，所述反射吸波结构用于反射并吸收电磁波；

所述反射吸波结构包括第一反射吸波结构和第二反射吸波结构，所述第一反射吸波结构围绕所述第一天线阵列设置，所述第二反射吸波结构围绕所述第二天线阵列设置，所述反射吸波结构用于在表面波耦合路径上多次反射并吸收电磁波，在表面波耦合路径上，路径包括第一屏蔽板和/或第二屏蔽板的表面。

2.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述第一天线阵列和所述第二天线阵列集成在一个有源天线系统AAS中，或者所述第一天线阵列和所述第二天线阵列设置在不同的AAS中。

3.根据权利要求1或2所述的天线装置，其特征在于，所述反射吸波结构由N个反射吸波单元组成，所述N为大于1的整数。

4.根据权利要求3所述的天线装置，其特征在于，所述反射吸波单元周期排布组成所述反射吸波结构，或者所述反射吸波单元非周期排布组成所述反射吸波结构。

5.根据权利要求3或4所述的天线装置，其特征在于，所述反射吸波单元包括反射子单元和吸波子单元，所述吸波子单元设置在所述反射子单元的外表面，所述吸波子单元用于吸收电磁波，所述反射子单元用于反射电磁波。

6.根据权利要求5所述的天线装置，其特征在于，所述吸波子单元的形状和所述反射子单元的形状相同。

7.一种网络设备，其特征在于，所述网络设备包括如权利要求1至6任一项所述的天线装置。

8.一种无线中继设备，其特征在于，所述无线中继设备包括如权利要求1至6任一项所述的天线装置。

9.一种接入回传一体化设备，其特征在于，所述接入回传一体化设备包括如权利要求1至6任一项所述的天线装置。