CN113708091B - 波束宽度可调天线 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种波束宽度可调天线，包括：第一辐射装置、第二辐射装置、耦合器及第一传动机构，第一辐射装置包括第一辐射单元，第二辐射装置包括第二辐射单元，第一辐射单元与第二辐射单元水平布置，耦合器的第一输出端与第一辐射单元连接，耦合器的第二输出端与第二辐射单元连接，其中，耦合器包括固定座、滑片和滑片压板，滑片设于滑片压板和所述固定座之间，滑片与滑片压板朝向所述固定座的一侧固定连接，滑片压板连接第一传动机构，第一传动机构带动滑片相对于固定座做往复运动。本发明可以实现水平面波束宽度的自定义调节，进而增强基站天线实际应用中的多场景覆盖适用性，进而减少产品开发种类，降低了开发成本。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种波束宽度可调天线。
背景技术
随着通信技术不断发展，通信网络覆盖需求不断加深，通讯网络覆盖需求呈多元化发展，应对不同的应用场景，对基站天线的需求呈现出定制化发展趋势，进而削弱了基站天线的通用性，导致产品开发种类繁多，增加了开发成本。
传统的基站天线设计方案中，水平面波束宽度是固定的，实际应用覆盖场景相对固定，应对不同覆盖场景不能实现完全通用，具有一定的局限性。
发明内容
本发明提供一种波束宽度可调天线，用以解决现有技术中天线水平面波束宽度固定，应用覆盖场景相对固定，具有一定的局限性的缺陷，实现水平面波束宽度的自定义调节，进而增强基站天线实际应用中的多场景覆盖适用性，进而减少产品开发种类，降低了开发成本。
本发明提供一种波束宽度可调天线，包括：第一辐射装置、第二辐射装置、耦合器及第一传动机构；
所述第一辐射装置包括第一辐射单元，所述第二辐射装置包括第二辐射单元，所述第一辐射单元与所述第二辐射单元水平布置；
所述耦合器的第一输出端与所述第一辐射单元连接，所述耦合器的第二输出端与所述第二辐射单元连接；
其中，所述耦合器包括固定座、滑片和滑片压板；
所述滑片设于所述滑片压板和所述固定座之间，所述滑片与所述滑片压板朝向所述固定座的一侧固定连接；
所述滑片压板连接所述第一传动机构，所述第一传动机构带动所述滑片相对于所述固定座做往复运动。
根据本发明提供一种的波束宽度可调天线，所述滑片包括滑动基板、第一滑动耦合段及第二滑动耦合段，所述第一滑动耦合段和所述第二滑动耦合段分别与所述滑动基板朝向所述固定座的一侧固定连接，所述第二滑动耦合段两端分别与两个所述第一滑动耦合段垂直连接；
所述固定座包含固定基板、第一固定耦合段及第二固定耦合段，所述第一固定耦合段和所述第二固定耦合段分别与所述固定基板朝向所述固定基板的一侧固定连接，所述第二固定耦合段与所述第二滑动耦合段相对布置。
根据本发明提供的一种波束宽度可调天线，所述第一滑动耦合段的长度为所述波束宽度可调天线的工作频段的λ/2。
根据本发明提供的一种波束宽度可调天线，所述第一固定耦合段的长度为所述波束宽度可调天线的工作频段的λ/2。
根据本发明提供的一种波束宽度可调天线，所述第二滑动耦合段与所述第二固定耦合段交叠布置。
根据本发明提供的一种波束宽度可调天线，所述第一滑动耦合段与所述第一固定耦合段平行布置。
根据本发明提供的一种波束宽度可调天线，所述第一辐射装置还包括第三辐射单元，所述第二辐射装置还包括第四辐射单元；
其中，多个所述第三辐射单元与所述第一辐射单元依次对齐竖直布置，多个所述第四辐射单元与所述第二辐射单元依次对齐竖直布置；
所述第三辐射单元与所述第四辐射单元水平一一对应布置。
根据本发明提供的一种波束宽度可调天线，所述波束宽度可调天线还包括：第一移相器和第二传动机构；
所述第一移相器的第一输出端与所述耦合器的输入端连接，所述第一移相器的第二输出端与多个所述第三辐射单元一一对应连接；
所述第一移相器连接有所述第二传动机构，所述第二传动机构用于驱动所述第一移相器做往复运动。
根据本发明提供的一种波束宽度可调天线，所述波束宽度可调天线还包括：第二移相器和第三传动机构；
所述第二移相器的第一输出端与所述耦合器的输入端连接，所述第二移相器的第二输出端与多个所述第四辐射单元一一对应连接；
所述第二移相器连接有所述第三传动机构，所述第三传动机构用于驱动所述第二移相器做往复运动。
本发明提供的波束宽度可调天线，通过设置第一辐射装置、第二辐射装置、耦合器及第一传动机构，耦合器的第一输出端与第一辐射单元连接，耦合器的第二输出端与第二辐射单元连接，其中，耦合器包括固定座、滑片和滑片压板，第一传动机构带动滑片相对于固定座做往复运动，从而能够实现水平面波束宽度的自定义调节，进而增强基站天线实际应用中的多场景覆盖适用性，进而减少产品开发种类，降低了开发成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的波束宽度可调天线的阵列布局示意图；
图2是本发明实施例提供的波束宽度可调天线的内部结构示意图；
图3是本发明实施例提供的耦合器的结构示意图；
附图标记：
1：第一辐射装置； 11：第一辐射单元； 12：第三辐射单元；
2：第二辐射装置； 21：第二辐射单元； 22：第四辐射单元；
3:耦合器； 31：固定座； 311：固定基板；
312:第一固定耦合段； 313：第二固定耦合段； 32：滑片；
321：滑动基板； 322：第一滑动耦合段； 323：第二滑动耦合段；
33：滑片压板； 4：第一传动机构； 5：第一移相器；
6：第二传动机构； 7：第二移相器； 8：第三传动机构。
具体实施方式
本发明实施例中术语“多个”是指两个或两个以上，其它量词与之类似。
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，并不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本发明实施例提供了一种波束宽度可调天线，用以解决现有技术中天线水平面波束宽度固定，应用覆盖场景相对固定，具有一定的局限性的缺陷。
下面结合图1至图3描述本发明实施例的波束宽度可调天线。
如图1-3所示，本发明实施例提供的波束宽度可调天线，包括：第一辐射装置1、第二辐射装置2、耦合器3及第一传动机构4，第一辐射装置1包括第一辐射单元11，第二辐射装置2包括第二辐射单元21，第一辐射单元11与第二辐射单元21水平布置，所述耦合器3的第一输出端与第一辐射单元11连接，耦合器3的第二输出端与第二辐射单元21连接。
具体地，第一辐射装置1和第二辐射装置2为两组独立的电气阵列，第一辐射单元11和第二辐射单元21分别存在于两组电气阵列中，第一辐射单元11和第二辐射单元21呈水平方向排布，第一辐射单元11和第二辐射单元21分别与耦合器3的不同输出端连接。
需要说明的是，上述第一辐射装置1、第二辐射装置2、耦合器3及第一传动机构4之间的具体连接方式可以通过现有技术实现，在此不作详述。上述第一辐射单元11与第二辐射单元21的结构可以相同，也可以不同。
其中，耦合器3包括固定座31、滑片32和滑片压板33，滑片32设于滑片压板33和固定座31之间，滑片32与滑片压板33朝向固定座31的一侧固定连接，滑片压板33连接第一传动机构4，第一传动机构4带动滑片32相对于固定座31做往复运动。
具体地，耦合器3优选可变耦合器，具备电调节能力。耦合器3通过所设固定座31固定在天线体上，固定座31和滑片压板33将滑片32压在二者中间，耦合器3通过所设滑片压板33与第一传动机构4连接，其中，第一传动机构4包括传动螺杆和驱动电机，在驱动电机的驱动下，传动螺杆带动滑片压板33做往复运动，进而带动固定连接在滑片压板33上的滑片32做往复运动。
通过设置第一辐射装置1、第二辐射装置2、耦合器3及第一传动机构4，耦合器3的第一输出端与第一辐射单元11连接，耦合器3的第二输出端与第二辐射单元21连接，其中，耦合器3包括固定座31、滑片32和滑片压板33，第一传动机构4带动滑片32相对于固定座31做往复运动，从而能够实现水平面波束宽度的自定义调节，进而增强基站天线实际应用中的多场景覆盖适用性，进而减少产品开发种类，降低了开发成本。
在可选的实施例中，如图3所示，滑片32包括滑动基板321、第一滑动耦合段322及第二滑动耦合段323，第一滑动耦合段322和第二滑动耦合段323分别与滑动基板321朝向固定座31的一侧固定连接，第二滑动耦合段323两端分别与两个第一滑动耦合段322垂直连接。
具体地，第一滑动耦合段322为滑动平行耦合段，第二滑动耦合段323为滑动交叠耦合段，第一滑动耦合段322和第二滑动耦合段323均设于滑动基板321同一侧上，朝向固定座31，分别与滑动基板321固定连接。
固定座31包含固定基板311、第一固定耦合段312及第二固定耦合段313，第一固定耦合段312和第二固定耦合段313分别与固定基板311朝向固定基板311的一侧固定连接，第二固定耦合段313与第二滑动耦合段323相对布置。
具体地，第一固定耦合段312为固定平行耦合段，第二固定耦合段313为固定交叠耦合段，第一固定耦合段312与第二固定耦合段313均设于固定基板311同一侧上，第一固定耦合段312与第一滑动耦合段322平行布置，第二固定耦合段313与第二滑动耦合段323上下交叠布置。
其工作过程为：滑片32在第一传动机构4带动下做的往复运动即是第一滑动耦合段322与第一固定耦合段312的平行距离拉近拉远的过程，通过第一滑动耦合段322的拉近拉远可以改变第一滑动耦合段322与第一固定耦合段312之间的耦合段，进而改变与耦合器3连接的第一辐射单元11和第二辐射单元21间的输入功率比，从而改变其合成波束的波束宽度，当第一滑动耦合段322向第一固定耦合段312靠近时，耦合度增强，第一辐射单元11和第二辐射单元21合成波束变窄，最终带动整体阵列合成波束收窄，当第一滑动耦合段322向第一固定耦合段312远离时，耦合度降低，第一辐射单元11和第二辐射单元21合成波束变宽，最终带动整体阵列合成波束放宽，从而实现水平面波束宽度可调的效果。第一滑动耦合段322与第一固定耦合段312的平行距离拉近拉远，能够改变整体阵列合成波束收窄和放宽，从而是实现天线水平面的波束宽度可调。
在可选的实施例中，第一滑动耦合段322的长度为波束宽度可调天线的工作频段的λ/2。
具体地，天线的长短是根据中心工作频段的波长来决定的，天线的长短和波长成正比，和频率成反比，频率越高、波长越短，天线也就做得越短，对应的，第一滑动耦合段322的长度是天线的工作频段的二分之一波长，也就是说，第一滑动耦合段322的长度也与天线的波长成正比关系，波长越长，第一滑动耦合段322的长度也越长。
在可选的实施例中，第一固定耦合段312的长度为波束宽度可调天线的工作频段的λ/2。
具体地，如前所述，同理，第一固定耦合段312的长度是天线的工作频段的二分之一波长，第一固定耦合段312的长度与天线的波长成正比关系，波长越长，第一固定耦合段312的长度对应也越长。
在可选的实施例中，第二滑动耦合段323与第二固定耦合段313交叠布置。
具体地，第二滑动耦合段323与第二固定耦合段313上下交叠，在滑片压板33带动第二滑动耦合段323运动过程中，上方的第二滑动耦合段323和下方的第二固定耦合段313这两个交叠耦合段始终保持部分交叠状态。
在可选的实施例中，第一滑动耦合段322与第一固定耦合段312平行布置。
具体地，第一滑动耦合段322与第一固定耦合段312始终呈平行关系，在滑片压板33的带动下，通过第一滑动耦合段322与第一固定耦合段312的平行距离拉近拉远，来改变第一滑动耦合段322与第一固定耦合段312之间的耦合段，进而改变与耦合器3连接的第一辐射单元11和第二辐射单元21间的输入功率比，以实现水平面天线波束宽度可调。
在可选的实施例中，第一辐射装置1还包括第三辐射单元12，第二辐射装置2还包括第四辐射单元22，其中，多个第三辐射单元12与第一辐射单元11依次对齐竖直布置，多个第四辐射单元22与第二辐射单元21依次对齐竖直布置，第三辐射单元12与第四辐射单元22水平一一对应布置。
具体地，如图1所示，第三辐射单元12可以为一个也可以为多个，第四辐射单元22的数量与第三辐射单元12对应，同样可以为一个也可以多个，第三辐射单元12和第四辐射单元22水平一一对应排布，第三辐射单元12与第一辐射单元11对齐从上往下依次排列，第四辐射单元22与第二辐射单元21对齐从上往下依次排列，结构布局上形成竖直方向两列组合，形成两组完整的电气阵列。
在可选的实施例中，波束宽度可调天线还包括：第一移相器5和第二传动机构6，第一移相器5的第一输出端与耦合器3的输入端连接，第一移相器5的第二输出端与多个第三辐射单元12一一对应连接，第一移相器5连接有第二传动机构6，第二传动机构6用于驱动第一移相器5做往复运动。
具体地，第一移相器5通过第二传动机构6进行相位调节，第一移相器5的第一输出端与耦合器3的输入端连接，第一移相器5的第二输出端与多个第三辐射单元12一一对应连接，即第一移相器5的一个输出端连接一个第三辐射单元12，当第二传动机构6在电机的驱动下进行往复运动时，第一移相器5随之改变相位，第一移相器5的第一输出端可输出相位可调的信号，使第一辐射单元11和各第三辐射单元12产生等差相位，实现天线下倾角的调节。
当装置中不存在第一移相器5和第二传动机构6时，天线信号直接传输至耦合器3，进行如前所述的波束宽度调节。当装置中存在第一移相器5和第二传动机构6时，天线信号经由第一移相器5传输至耦合器3，进行如前所述的波束宽度调节，也就是说，当装置中存在第一移相器5和第二传动机构6，不仅具有水平面天线波束宽度宽度调节功能，还具备天线下倾角调节功能。
需要说明的是，第一移相器5可通过改变位置来改变传输线的等效介电常数或者电磁波的波数，进行实现调节输出相位，还可以通过改变电路的线径，进行实现调节输出相位。
值得注意的是，由于移相器本身是本领域常用的天线组件，关于其具体的其他结构均采用常用的方式进行构造，本发明实施例在此不再赘述。
在可选的实施例中，波束宽度可调天线还包括：第二移相器7和第三传动机构8，第二移相器7的第一输出端与耦合器3的输入端连接，第二移相器7的第二输出端与多个第四辐射单元22一一对应连接，第二移相器7连接有所述第三传动机构8，所述第三传动机构8用于驱动第二移相器7做往复运动。
具体地，在第二辐射装置2一侧也可以设置一组天线下倾角调节装置，即第二移相器7和第三传动机构8，其中，第二移相器7可以与第一移相器5相同，也可以不同，第三传动机构8可以与第二传动机构6相同，也可以不同，其工作过程与前述内容一致，此处不再作详细介绍，确保其能实施天线下倾角调节功能即可，波束宽度可调天线不仅能够具有水平面波束宽度可调的功能，还具备天线下倾角可调功能，从而进一步增强基站天线实际应用中的多场景覆盖适用性，进而减少产品开发种类，降低了开发成本。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (6)
1.一种波束宽度可调天线，其特征在于，包括：第一辐射装置、第二辐射装置、耦合器及第一传动机构；
所述第一辐射装置包括第一辐射单元，所述第二辐射装置包括第二辐射单元，所述第一辐射单元与所述第二辐射单元水平布置；
所述耦合器的第一输出端与所述第一辐射单元连接，所述耦合器的第二输出端与所述第二辐射单元连接；
其中，所述耦合器包括固定座、滑片和滑片压板；
所述滑片设于所述滑片压板和所述固定座之间，所述滑片与所述滑片压板朝向所述固定座的一侧固定连接；
所述滑片压板连接所述第一传动机构，所述第一传动机构带动所述滑片相对于所述固定座做往复运动；
其中，所述滑片包括滑动基板、第一滑动耦合段及第二滑动耦合段，所述第一滑动耦合段和所述第二滑动耦合段分别与所述滑动基板朝向所述固定座的一侧固定连接，所述第二滑动耦合段两端分别与两个所述第一滑动耦合段垂直连接；
所述固定座包含固定基板、第一固定耦合段及第二固定耦合段，所述第一固定耦合段和所述第二固定耦合段分别与所述固定基板朝向所述固定基板的一侧固定连接，所述第二固定耦合段与所述第二滑动耦合段相对布置；
所述第二滑动耦合段与所述第二固定耦合段交叠布置，所述第一滑动耦合段与所述第一固定耦合段平行布置，所述滑片用于自定义地调节天线的水平面波束宽度。
2.根据权利要求1所述的波束宽度可调天线，其特征在于，所述第一滑动耦合段的长度为所述波束宽度可调天线的工作频段的λ/2。
3.根据权利要求1所述的波束宽度可调天线，其特征在于，所述第一固定耦合段的长度为所述波束宽度可调天线的工作频段的λ/2。
4.根据权利要求1所述的波束宽度可调天线，其特征在于，所述第一辐射装置还包括第三辐射单元，所述第二辐射装置还包括第四辐射单元；
其中，多个所述第三辐射单元与所述第一辐射单元依次对齐竖直布置，多个所述第四辐射单元与所述第二辐射单元依次对齐竖直布置；
所述第三辐射单元与所述第四辐射单元水平一一对应布置。
5.根据权利要求4所述的波束宽度可调天线，其特征在于，所述波束宽度可调天线还包括：第一移相器和第二传动机构；
所述第一移相器的第一输出端与所述耦合器的输入端连接，所述第一移相器的第二输出端与多个所述第三辐射单元一一对应连接；
所述第一移相器连接有所述第二传动机构，所述第二传动机构用于驱动所述第一移相器做往复运动。
6.根据权利要求4所述的波束宽度可调天线，其特征在于，所述波束宽度可调天线还包括：第二移相器和第三传动机构；
所述第二移相器的第一输出端与所述耦合器的输入端连接，所述第二移相器的第二输出端与多个所述第四辐射单元一一对应连接；
所述第二移相器连接有所述第三传动机构，所述第三传动机构用于驱动所述第二移相器做往复运动。
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