CN114069235A - 一种5g电调天线 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种5G电调天线，包括天线馈电网络和辐射单元阵列，还包括：至少一级相位调节网络，所述至少一级相位调节网络的输入端与所述天线馈电网络的输出端相连接，所述至少一级相位调节网络的输出端与所述辐射单元阵列的输出端相连接；所述至少一级相位调节网络用于基于实际调试时或测试时的相位与设计相位的偏差，对相应的辐射单元进行相位调节。本发明通过在5G电调天线中设置可改变数量的相位调节网络，调节在材料加工及工程应用过程中的公差及其它设计外的偏差，实现天线馈电网络二次优化和网络重组覆盖。

Description

一种5G电调天线

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种5G电调天线。

背景技术

随着共站共址的网络布局需求日益增多，基站天线已迫切实现三维方向图垂直面的波束的调节。基站天线一般通过改变天线外部的安装支架的角臂伸缩程度，机械式的改变基站天线的空间俯仰情况，从而改变三维方向图的波束覆盖和调节。此种方法调节垂直面波束的天线称为机械式基站天线。一般网络覆盖建设完成后，即基站开通后就基本不需要改变覆盖情况。而随着电磁环境日益复杂，迫切需要经常根据覆盖情况进行调节天线的波束覆盖情况，以达到优化网络覆盖目的。相对于机械式的调节方式，提升为电调式的基站天线即电调基站天线，或简称电调天线。目前电调天线一般采用有源的电路控制单元控制电机转动，通过螺杆等传动结构的机械传动方式，物理结构上改变移相功能模块的不同出口的相位关系，进而实现辐射单元阵列合成的垂直面方向图波束的调整，从而实现垂直波束的电气化调节进而实现优化信号覆盖效果。

随着移动通信技术以及4G和5G融合天线阵列技术的应用和发展，而5G制式频段比4G系统频段更高，4G和5G融合类应用场景越来越多，工作不同频段和系统制式下的阵列单元组之间的间距更小，且部分MIMO阵列与主设备进行配套设计开发，基站电调天线的馈电网络部分的移相器布局、传动布局的空间受限。电调基站天线中的馈电网络主要采用印制电路板作为馈电网络和耦合网络，印制电路板加工精度、基板介电常数稳定性及辐射阵列及边界耦合、腔体加工精度、同轴线缆弯曲程度等因素影响馈电网络的相位一致性，导致实际设计产品与理论设计有差异，实际很难调试优化，不同天线垂直面指标差异较大，难以批量生产。另外采用的工作频率越来越高，且工作频段越来越宽，加工的精度和材料一致性对基站方向图指标的影响愈加严重，而印制电路板调试后的投版周期长且成本高，进一步增加生产和设计周期和成本。这一系列的问题，迫切需要解决馈电网络的一致性影响因素导致的问题，而这些差异影响中，电调天线馈电网络的相位，对方向图垂直面的指标影响更为严重，严重影响了天线的增益和垂直面上瓣指标，进而影响了实际的网络覆盖效果。

发明内容

本发明提供一种5G电调天线，用以解决现有技术中电调天线馈电网络相位调节的缺陷。

本发明提供的5G电调天线，包括：

天线馈电网络和辐射单元阵列，还包括：至少一级相位调节网络，所述至少一级相位调节网络的输入端与所述天线馈电网络的输出端相连接，所述至少一级相位调节网络的输出端与所述辐射单元阵列的输出端相连接；

所述至少一级相位调节网络用于基于实际调试时或测试时的相位与设计相位的偏差，对相应的辐射单元进行相位调节。

在一个实施例中，所述至少一级相位调节网络，包括第1级相位调节网络，或第1级相位调节网络与第2级相位调节网络进行级联，或第1级相位调节网络到第N级相位调节网络依次进行级联，其中N为大于1的正整数。

在一个实施例中，所述至少一级相位调节网络，包括一进一出的机械式移相器单元，或一进多出的机械式移相器单元。

在一个实施例中，所述至少一级相位调节网络，还包括所述第1级相位调节网络与所述第2级相位调节网络之间的连接线，或所述第1级相位调节网络到所述第N级相位调节网络之间的连接线。

在一个实施例中，所述第1级相位调节网络为机械式单路移相单元，通过改变单个辐射单元的相位，联合所述天线馈电网络对垂直波束进行独立调节。

在一个实施例中，所述至少一级相位调节网络采用馈电微带线或带状线或同轴线或悬置微带线或共面波导，均采用机械式传动方式，通过调节介质基板的介电常数、覆盖厚度及覆盖长度，调节所述天线馈电网络的相位。

在一个实施例中，所述天线馈电网络对所述辐射单元阵列进行独立的移相馈电，对各个辐射单元分别进行幅度赋形和相位赋形，对天线的垂直面方向图进行波束调节。

在一个实施例中，所述辐射单元阵列为连续阵列或离散阵列，其中，所述连续阵列为P行Q列的辐射单元阵列或P行Q列的辐射单元阵列中的子阵列，所述离散阵列为P行Q列的辐射单元阵列中的部分辐射单元，所述部分辐射单元包括不连续的多个辐射单元，其中，P、Q为正整数。

本发明提供的5G电调天线，通过在5G电调天线中设置可改变数量的相位调节网络，调节在材料加工及工程应用过程中的公差及其它设计外的偏差，实现天线馈电网络二次优化和网络重组覆盖。

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一简单地介绍，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是本发明提供的5G电调天线整体结构图；

图2是本发明提供的5G电调天线的原理示意图；

图3是本发明提供的应用第1级相位调节网络21的网络示意图；

图4是本发明提供的普通的移相馈电网络和应用第1级相位调节网络21的方向图对比曲线；

图5是本发明提供的应用第1级相位调节网络21的特定线长的网络示意图；

图6是本发明提供的应用第1级相位调节网络21的大下倾角的方向图对比曲线；

图7是本发明提供的应用两级相位调节网络的网络示意图。

附图标记：

1：天线馈电网络； 11：主移相网络； 1100：主移相网络输

入口；

1101：主移相网络第 1102：主移相网络第 1103：主移相网络第

1输出口； 2输出口； 3输出口；

1104：主移相网络第 1105：主移相网络第 1106：主移相网络第

4输出口； 5输出口； 6输出口；

1107：主移相网络第 1108：主移相网络第 1109：主移相网络第

7输出口； 8输出口； 9输出口；

1110：主移相网络第 2：相位调节网络； 21：第1级相位调节

10输出口； 网络；

22：第2级相位调节 2N：第N级相位调节 212：第1级相位调节

网络； 网络； 网络和第2级相位调

节网络的连接线；

22N：第2级相位调 2101：第1级相位调 2102：第1级相位调

节网络和第N级相位 节网络的第1个一进 节网络的第2个一进

调节网络的连接线； 一出移相网络； 一出移相网络；

2103：第1级相位调 2104：第1级相位调 2105：第1级相位调

节网络的第3个一进 节网络的第4个一进 节网络的第5个一进

一出移相网络； 一出移相网络； 一出移相网络；

2106：第1级相位调 2107：第1级相位调 2108：第1级相位调

节网络的第6个一进 节网络的第7个一进 节网络的第8个一进

一出移相网络； 一出移相网络； 一出移相网络；

2109：第1级相位调 2110：第1级相位调 2201：第2级相位调

节网络的第9个一进 节网络的第10个一 节网络的第1个一进

一出移相网络； 进一出移相网络； 一出移相网络；

2202：第2级相位调 2203：第2级相位调 2204：第2级相位调

节网络的第2个一进 节网络的第3个一进 节网络的第4个一进

一出移相网络； 一出移相网络； 一出移相网络；

2205：第2级相位调 2206：第2级相位调 2207：第2级相位调

节网络的第5个一进 节网络的第6个一进 节网络的第7个一进

一出移相网络； 一出移相网络； 一出移相网络；

2208：第2级相位调 2209：第2级相位调 2210：第2级相位调

节网络的第8个一进 节网络的第9个一进 节网络的第10个一

一出移相网络； 一出移相网络； 进一出移相网络；

21201：第1级相位调 21202：第1级相位调 21203：第1级相位调

节网络和第2级相位 节网络和第2级相位 节网络和第2级相位

调节网络的第1个连 调节网络的第2个连 调节网络的第3个连

接线； 接线； 接线；

21204：第1级相位调 21205：第1级相位调 21206：第1级相位调

节网络和第2级相位 节网络和第2级相位 节网络和第2级相位

调节网络的第4个连 调节网络的第5个连 调节网络的第6个连

接线； 接线； 接线；

21207：第1级相位调 21208：第1级相位调 21209：第1级相位调

节网络和第2级相位 节网络和第2级相位 节网络和第2级相位

调节网络的第7个连 调节网络的第8个连 调节网络的第9个连

接线； 接线； 接线；

21210：第1级相位调 3：辐射单元阵列； 301：辐射单元阵列的

节网络和第2级相位 第1个辐射单元；

调节网络的第10个

连接线；

302：辐射单元阵列的 303：辐射单元阵列的 304：辐射单元阵列的

第2个辐射单元； 第3个辐射单元； 第4个辐射单元；

305：辐射单元阵列的 306：辐射单元阵列的 307：辐射单元阵列的

第5个辐射单元； 第6个辐射单元； 第7个辐射单元；

308：辐射单元阵列的 309：辐射单元阵列的 310：辐射单元阵列的

第8个辐射单元； 第9个辐射单元； 第10个辐射单元；

4：天线馈电网络和相 401：天线馈电网络和 402：天线馈电网络和

位调节网络连接线； 相位调节网络的第1 相位调节网络的第2

个连接线； 个连接线；

403：天线馈电网络和 404：天线馈电网络和 405：天线馈电网络和

相位调节网络的第3 相位调节网络的第4 相位调节网络的第5

个连接线； 个连接线； 个连接线；

406：天线馈电网络和 407：天线馈电网络和 408：天线馈电网络和

相位调节网络的第6 相位调节网络的第7 相位调节网络的第8

个连接线； 个连接线； 个连接线；

409：天线馈电网络和 410：天线馈电网络和 5：相位调节网络和辐

相位调节网络的第9 相位调节网络的第 射单元阵列连接线；

个连接线； 10个连接线；

501：相位调节网络和 502：相位调节网络和 503：相位调节网络和

辐射单元阵列的第1 辐射单元阵列的第2 辐射单元阵列的第3

个连接线； 个连接线； 个连接线；

504：相位调节网络和 505：相位调节网络和 506：相位调节网络和

辐射单元阵列的第4 辐射单元阵列的第5 辐射单元阵列的第6

个连接线； 个连接线； 个连接线；

507：相位调节网络和 508：相位调节网络和 509：相位调节网络和

辐射单元阵列的第7 辐射单元阵列的第8 辐射单元阵列的第9

个连接线； 个连接线； 个连接线；

510：相位调节网络和

辐射单元阵列的第

10个连接线。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

针对现有技术中存在的不足，本发明提供一种新的5G电调天线，包括天线馈电网络和辐射单元阵列，还包括：至少一级相位调节网络，所述至少一级相位调节网络的输入端与所述天线馈电网络的输出端相连接，所述至少一级相位调节网络的输出端与所述辐射单元阵列的输出端相连接；

所述至少一级相位调节网络用于基于实际调试时或测试时的相位与设计相位的偏差，对相应的辐射单元进行相位调节。

具体地，如图1所示，主要包括N级相位调节网络，以及各级之间直接的连接线，其中N是≥1的正整数。相位调节网络2在拓扑结构上，位于天线馈电网络1和辐射单元阵列3之间，是串联在天线馈电网络1上的。天线馈电网络1和相位调节网络2采用天线馈电网络和相位调节网络连接线4连接，相位调节网络2和辐射单元阵列3采用相位调节网络和辐射单元阵列连接线5进行连接。

如图1所示，相位调节网络中的各级相位调节网络分别采用连接线进行连接，如第1级相位调节网络21和第2级相位调节网络22，采用第1级相位调节网络和第2级相位调节网络的连接线212进行连接；如第2级相位调节网络22和第N级相位调节网络2N，采用第2级相位调节网络和第N级相位调节网络的连接线22N进行连接。

如图1所示，天线馈电网络和相位调节网络连接线4，相位调节网络和辐射单元阵列连接线5，第1级相位调节网络和第2级相位调节网络的连接线212，第2级相位调节网络和第N级相位调节网络的连接线22N，这些连接线可以是微带线、带状线、同轴线、悬置微带线或共面波导形式等其它微波传输线之一或几种组合实现的。

本发明可用于实际调试或测试的相位与设计相位之间的偏差对相应的辐射单元进行自由调节相位调节，优化批量天线的增益和上副瓣的方向图指标；可以减少连接线的布局，降低整机布线损耗和布线布局难度，实现连接线长度一致；可以改变馈电网络的移相量，实现预制下倾和大下倾的物理电调；可以通过改变相位调节网络的数量，调节在材料加工及工程应用过程中的公差及其它设计外的偏差，实现天线馈电网络二次优化和网络重组覆盖。

基于上述实施例，所述至少一级相位调节网络，包括第1级相位调节网络，或第1级相位调节网络与第2级相位调节网络进行级联，或第1级相位调节网络到第N级相位调节网络依次进行级联，其中N为大于1的正整数。

基于上述任一实施例，所述至少一级相位调节网络，包括一进一出的机械式移相器单元，或一进多出的机械式移相器单元。

这里，一进一出的移相器是指含有1个输入端口和1个输出端口的具有调节改变相位的独立的功能器件。一进多出的移相器是指含有1个输入端口和R个输出端口的具有调节改变相位的独立的功能器件，其中，R是指大于等于2个的正整数。

基于上述任一实施例，所述至少一级相位调节网络，还包括所述第1级相位调节网络与所述第2级相位调节网络之间的连接线，或所述第1级相位调节网络到所述第N级相位调节网络之间的连接线。

如图1所示，本发明主要包括至少第1级相位调节网络和其它连接线。还可以包含N级相位调节网络和连接线，即至少包含第1级相位调节网络和相位调节网络和辐射单元阵列连接线部分。

基于上述任一实施例，所述第1级相位调节网络为机械式单路移相单元，通过改变单个辐射单元的相位，联合所述天线馈电网络对垂直波束进行独立调节。

这里的第1级相位调节网络，一般是机械式单路的移相单元，通常只能改变一个辐射单元的相位，需要根据设计要求，联合天线馈电网络才能实现垂直波束的独立调节，而第1级相位调节网络，一般情况下，无功率分配功能，不能独立实现阵列单元的波束的独立调节。

本发明实例所述的相位调节网络，不仅包含一进一出的单路移相器模块，还包括对此一进一出的移相器模块进行相位调节的传动结构和其它支撑结构。

基于上述任一实施例，所述至少一级相位调节网络采用馈电微带线或带状线或同轴线或悬置微带线或共面波导，均采用机械式传动方式，通过调节介质基板的介电常数、覆盖厚度及覆盖长度，调节所述天线馈电网络的相位。

相位调节网络可以采用多种微波传输线形式原理，比如，馈电微带线或带状线或同轴线或悬置微带线或共面波导等微波传输线形式。

基于上述任一实施例，所述天线馈电网络对所述辐射单元阵列进行独立的移相馈电，对各个辐射单元分别进行幅度赋形和相位赋形，对天线的垂直面方向图进行波束调节。

需要说明的是，所述天线馈电网络是指电调天线的馈电网络，此天线馈电网络可以实现辐射单元阵列中的各个单元的幅度和相位的赋形，可以独立实现垂直面波束的调节，即采用机械传动方式的独立调节和网络覆盖。

基于上述任一实施例，所述辐射单元阵列为连续阵列或离散阵列，其中，所述连续阵列为P行Q列的辐射单元阵列或P行Q列的辐射单元阵列中的子阵列，所述离散阵列为P行Q列的辐射单元阵列中的部分辐射单元，所述部分辐射单元包括不连续的多个辐射单元，其中，P、Q为正整数。

本发明的辐射单元阵列，是指辐射单元的阵列的每一行和每一列的辐射单元的数量分别为S个和T个，其中，S、T为正整数。而本发明实例所述的相位调节网络，应用此相位调节网络的辐射单元子阵列为P行Q列即每一行和每一列的辐射单元的数量分别为P个和Q个，其中，P、Q为正整数，且P≤S，Q≤T。

本发明应用的辐射单元阵列为辐射单元阵列的子阵列的连续阵列或离散阵列，即其中的连续阵列为P行Q列的辐射单元阵列或P行Q列的辐射单元阵列中的子阵列，离散阵列包括P行Q列的辐射单元阵列中的部分辐射单元，部分辐射单元包括不连续的多个辐射单元，其中，P、Q为正整数。

可以理解的是，本发明实施例应用的辐射单元阵列为连续阵列或离散阵列，其中，比如一个辐射单元阵列包括6行8列辐射单元，连续阵列是指，包括整个6行8列的辐射单元或者6行8列辐射单元阵列中的子阵列，例如，其中2行2列的子阵列；离散阵列包括6行8列的辐射单元阵列中的不连续的部分辐射单元，比如，6行8列的辐射单元阵列中的任意4个辐射单元，该4个辐射单元可以连续相邻，也可以不连续不相邻。

需要说明的是，本发明实施例提供的天线馈电网络的相位调节技术的主要有四种功能。功能一，可用于实际调试或测试的相位与设计相位之间的偏差对相应的辐射单元进行自由调节相位调节，优化批量天线的增益和上副瓣的方向图指标；功能二，可以减少连接线的布局，降低整机布线损耗和布线布局难度，实现连接线长度一致；功能三，可以改变馈电网络的移相量，实现预制下倾和大下倾的物理电调；功能四，可以通过改变相位调节网络的数量，调节在材料加工及工程应用过程中的公差及其它设计外的偏差，实现天线馈电网络二次优化和网络重组覆盖。为了讲述清楚本发明的功能，下列举例几种天线馈电网络和相位调节网络、辐射单元阵列进行说明。

图2为本发明提供的一种通用的电调天线的原理示意图，通用的电调天线主要包括天线馈电网络1、辐射单元阵列3和天线馈电网络和相位调节网络连接线4三部分组成。其中，辐射单元阵列3由10个辐射单元组成，分别是辐射单元阵列的第1个辐射单元301、辐射单元阵列的第2个辐射单元302、辐射单元阵列的第3个辐射单元303、辐射单元阵列的第4个辐射单元304、辐射单元阵列的第5个辐射单元305、辐射单元阵列的第6个辐射单元306、辐射单元阵列的第7个辐射单元307、辐射单元阵列的第8个辐射单元308、辐射单元阵列的第9个辐射单元309、辐射单元阵列的第10个辐射单元310。天线馈电网络和相位调节网络连接线4是由10个天线馈电网络和相位调节网络连接线构成，分别是天线馈电网络和相位调节网络的第1个连接线401、天线馈电网络和相位调节网络的第2个连接线402、天线馈电网络和相位调节网络的第3个连接线403、天线馈电网络和相位调节网络的第4个连接线404、天线馈电网络和相位调节网络的第5个连接线405、天线馈电网络和相位调节网络的第6个连接线406、天线馈电网络和相位调节网络的第7个连接线407、天线馈电网络和相位调节网络的第8个连接线408、天线馈电网络和相位调节网络的第9个连接线409、天线馈电网络和相位调节网络的第10个连接线410。

图2中天线馈电网络1主要包括主移相网络11、1个主移相网络的输入口1100和10个主移相网络的输出口，其中1101、1102、1103、1104、1105、1106、1107、1108、1109、1110分别对应主移相网络的第1个输出口、主移相网络的第2个输出口、主移相网络的第3个输出口、主移相网络的第4个输出口、主移相网络的第5个输出口、主移相网络的第6个输出口、主移相网络的第7个输出口、主移相网络的第8个输出口、主移相网络的第9个输出口和主移相网络的第10个输出口。而主移相网络11是由一进十出的移相网络组成，该一进十出的移相器网络是由一进十出的移相器模块和对应的传动结构组成，通过传动结构调节，实现辐射单元阵列的幅度和相位的赋形，从而辐射单元阵列的合成方向图的波束的垂直方向扫描。这种通用的电调天线的天线馈电网络是可以实现个别样机的电调天线的电调功能的，而唯一的缺陷是工程应用时，无法批量实现最优的电调性能指标。原因是这种电调天线的主要实现形式受限于印制电路板加工精度、基板介电常数稳定性及辐射阵列及边界耦合、腔体加工精度、同轴线缆弯曲程度等因素影响馈电网络的相位一致性，导致实际设计产品与理论设计有差异，实际很难调试优化，不同天线垂直面指标差异较大，难以批量达到和样机一样的性能指标，而实际也无法调试或者更改。

为了充分解决通用电调天线的馈电网络的相位一致性的缺陷问题。本发明提供的一种应用第1级相位调节网络21的网络示意图，如图3所示。在通用的电调天线如图1所示的基础上，增加了一个相位调节网络2。即在图2提供的一种通用的电调天线的基础上，串联了一个移相网络，如图3中第1级相位调节网络21，其余部分和图2基本相同。第1级相位调节网络21介于图1的天线馈电网络和辐射单元阵列3之间，起到微调辐射单元3的每个单元的相位的作用。其中，图3中举例的是一个一进一出的移相网络，第1级相位调节网络21主要包括10个第1级相位调节网络的一进一出移相网络和第1级相位调节网络和第2级相位调节网络的连接线212。10个第1级相位调节网络的一进一出移相网络分别是第1级相位调节网络的第1个一进一出移相网络2101、第1级相位调节网络的第2个一进一出移相网络2102、第1级相位调节网络的第3个一进一出移相网络2103、第1级相位调节网络的第4个一进一出移相网络2104、第1级相位调节网络的第5个一进一出移相网络2105、第1级相位调节网络的第6个一进一出移相网络2106、第1级相位调节网络的第7个一进一出移相网络2107、第1级相位调节网络的第8个一进一出移相网络2108、第1级相位调节网络的第9个一进一出移相网络2109和第1级相位调节网络的第10个一进一出移相网络2110。

图3中的每个一进一出移相网络包括一个一进一出移相器模块和对应的传动结构，可以微调第1级相位调节网络的相位，进而调节后续对应的辐射单元阵列3的每个辐射单元的相位。第1级相位调节网络的每一个一进一出移相网络都是含有一个输入端口和一个输出端口。其中，第1级相位调节网络的第1个一进一出移相网络2101，其输入端口通过天线馈电网络和相位调节网络的第1个连接线401和主移相网络的第1个输出口1101连接，其输出端口通过相位调节网络和辐射单元阵列的第1个连接线501和辐射单元阵列的第1个辐射单元301相连接；第1级相位调节网络的第2个一进一出移相网络2102，其输入端口通过天线馈电网络和相位调节网络的第2个连接线402和主移相网络的第2个输出口1102连接，其输出端口通过相位调节网络和辐射单元阵列的第2个连接线502和辐射单元阵列的第2个辐射单元302相连接；第1级相位调节网络的第3个一进一出移相网络2103，其输入端口通过天线馈电网络和相位调节网络的第3个连接线403和主移相网络的第3个输出口1103连接，其输出端口通过相位调节网络和辐射单元阵列的第3个连接线503和辐射单元阵列的第3个辐射单元303相连接；第1级相位调节网络的第4个一进一出移相网络2104，其输入端口通过天线馈电网络和相位调节网络的第4个连接线404和主移相网络的第4个输出口1104连接，其输出端口通过相位调节网络和辐射单元阵列的第4个连接线504和辐射单元阵列的第4个辐射单元304相连接；第1级相位调节网络的第5个一进一出移相网络2105，其输入端口通过天线馈电网络和相位调节网络的第5个连接线405和主移相网络的第5个输出口1105连接，其输出端口通过相位调节网络和辐射单元阵列的第5个连接线505和辐射单元阵列的第5个辐射单元305相连接；第1级相位调节网络的第6个一进一出移相网络2106，其输入端口通过天线馈电网络和相位调节网络的第6个连接线406和主移相网络的第6个输出口1106连接，其输出端口通过相位调节网络和辐射单元阵列的第6个连接线506和辐射单元阵列的第6个辐射单元306相连接；第1级相位调节网络的第7个一进一出移相网络2107，其输入端口通过天线馈电网络和相位调节网络的第7个连接线407和主移相网络的第7个输出口1107连接，其输出端口通过相位调节网络和辐射单元阵列的第7个连接线507和辐射单元阵列的第7个辐射单元307相连接；第1级相位调节网络的第8个一进一出移相网络2108，其输入端口通过天线馈电网络和相位调节网络的第8个连接线408和主移相网络的第8个输出口1108连接，其输出端口通过相位调节网络和辐射单元阵列的第8个连接线508和辐射单元阵列的第8个辐射单元308相连接；第1级相位调节网络的第9个一进一出移相网络2109，其输入端口通过天线馈电网络和相位调节网络的第9个连接线409和主移相网络的第9个输出口1109连接，其输出端口通过相位调节网络和辐射单元阵列的第9个连接线509和辐射单元阵列的第9个辐射单元309相连接；第1级相位调节网络的第10个一进一出移相网络2110，其输入端口通过天线馈电网络和相位调节网络的第10个连接线410和主移相网络的第10个输出口1110连接，其输出端口通过相位调节网络和辐射单元阵列的第10个连接线510和辐射单元阵列的第10个辐射单元310相连接；若有更多的天线馈电网络或天线辐射单元，其余的一进一出网络原理相同。

其中，图3中的第1级相位调节网络的第1个一进一出移相网络2101到2110的10个一进一出移相网络都是可以采用一进一出的移相器单元实现，也可以采用一进多出的移相器单元实现。一进一出的移相器是指含有1个输入端口和1个输出端口的具有调节改变相位的独立的功能器件，包括移相器及对应的传动结构部分。一进多出的移相器是指含有1个输入端口和两个及以上数量的输出端口的具有调节改变相位的独立的功能器件，包括移相器及对应的传动结构部分。此一进一出的移相网络一般不能独立进行电调基站天线的相位赋形，需要结合主移相网络11才能实现波束赋形，才能实现基站天线的电调下倾。

图4为本发明提供的一种普通的移相馈电网络和应用第1级相位调节网络21的方向图对比曲线。其中，图4中的实线是对应于图3的一种电调天线的垂直面曲线，虚线对应于图2的一种电调天线的垂直面曲线，而图2和图3的天线馈电网络1和辐射单元阵列3完全相同，即天线的馈电网络和辐射单元阵列方案的条件相同，图3比图2多一个组成部分第1级相位调节网络21。图4的实线是应用图3的一级相位调节网络后的电调天线的垂直面方向图曲线，虚线是图2所示的一种普通的移相馈电网络的电调天线的垂直面方向图曲线。从曲线对比中可以明显看出，应用第1级相位调节网络21后的电调天线的曲线的整体性能比普通的移相馈电网络的电调天线更加优良，即增益更高，上副瓣更低。图4中的虚线标记1代表普通的移相馈电网络的电调天线的垂直面增益为17.87dBi，而实线标记4分别代表应用第1级相位调节网络21的电调天线的垂直面增益为18.07dBi，即应用一级相位调节网络的电调天线比普通的移相馈电网络的增益高0.2dB。而上副瓣指标，如虚线标记2和标记1的差值、标记3和标记1的差值,分别代表普通的移相馈电网络的垂直面第一上副瓣和第二上副瓣分别为-14dB和-17.5dB，如实线标记5和标记4的差值、标记6和标记4的差值,分别代表应用一级相位调节网络的电调天线的垂直面第一上副瓣和第二上副瓣分别为-19.52dB和-21.63dB。即应用一级相位调节网络的电调天线比普通的移相馈电网络的第一上副瓣和第二上副瓣指标要优高5.52dB和4.13dB。而电调天线的增益和上副瓣指标是工程应用时网络覆盖的关键指标，是各个运营商集采测试的A类指标，因此优化此指标性能，具有十分重要的工程意义。特别是在工程实践中，此相位调节网络的串联在天线馈电网络中，可以解决工程中的相位一致性问题，使得批量产品的性能实现二次可优化的功能，通过机械传动调节方式，调节第1级相位调节网络21达到辐射单元阵列3的相位最优的方式，从而达到电调天线性能最优。

图5为本发明提供的一种应用第1级相位调节网络21的特定线长的网络示意图。图5中相位调节网络和辐射单元阵列连接线5是由10个连接线组成，分别是相位调节网络和辐射单元阵列的第1个连接线501，相位调节网络和辐射单元阵列的第2个连接线502，相位调节网络和辐射单元阵列的第2个连接线503，相位调节网络和辐射单元阵列的第4个连接线504，相位调节网络和辐射单元阵列的第5个连接线505，相位调节网络和辐射单元阵列的第6个连接线506，相位调节网络和辐射单元阵列的第7个连接线507，相位调节网络和辐射单元阵列的第8个连接线508，相位调节网络和辐射单元阵列的第9个连接线509，相位调节网络和辐射单元阵列的第10个连接线510。

图5中的相位调节网络和辐射单元阵列连接线5的十个连接线即相位调节网络和辐射单元阵列的第1个连接线501至相位调节网络和辐射单元阵列的第10个连接线510的线长可以实现等长或者指定长度等其它特定长度。图5和图3的组成基本相同，仅10个相位调节网络和辐射单元阵列连接线5的设计不同。由于电调天线的整机布局和批量化生产等要求，通过调节第1级相位调节网络21的相位，可以达到相位调节网络和辐射单元阵列连接线5实现等线长或者指定线长等特定线长目的，从而实现电调天线的馈电网络的自由布局，提高设计的适应性，实现生产批量化效率提升和成本降低。

图6为本发明提供的一种应用第1级相位调节网络21的大下倾角的方向图对比曲线。其中，图6中的实线是对应于图3的一种电调天线的垂直面曲线，虚线对应于图2的一种电调天线的垂直面曲线，而图2和图3的天线馈电网络1和辐射单元阵列3完全相同，即天线的馈电网络和辐射单元阵列方案的条件相同，图3比图2多一个组成部分即第1级相位调节网络21，通过调节第1级相位调节网络21，实现辐射单元阵列3的每个辐射单元的相位成等差数列，从而实现下倾角的范围扩大。图6的实线是应用图3的第1级相位调节网络21后的电调天线的垂直面方向图曲线，虚线是图2所示的一种普通的移相馈电网络的电调天线的垂直面方向图曲线。从曲线对比中可以明显看出，应用第1级相位调节网络21后的电调天线比普通的移相馈电网络的电调天线的下倾角电调范围要宽，可以实现更多的网络覆盖场景。若定义基站天线的长度方向为空间直角坐标系的Z轴方向，根据右手笛卡尔坐标系法则，天线顶部方向为直角坐标系的空间角度为0度，那么图6中的虚线标记1代表普通的移相馈电网络的电调天线的垂直面下倾角度为90度，由公式90°减去90°计算得出，该电调天线的下倾角度为0度，而实线标记2代表应用第1级相位调节网络21的电调天线的垂直面下倾角度为14度，由公式104°减去90°计算得出，该电调天线的下倾角度为14度，即应用第1级相位调节网络21的电调天线比普通的移相馈电网络的电调天线的初始下倾角大14度，即波束的调节范围变大14度，从而实现更宽的网络覆盖范围。通过较低低成本增加第1级相位调节网络21的方法或者在图2的基础上预留第1级相位调节网络21，在不改变天线馈电网络1和辐射单元阵列3的条件下，通过调节第1级相位调节网络21的相位，从而实现电调天线的电调范围的扩大和二次调节。

图7为本发明提供的一种应用两级相位调节网络的网络示意图。两级相位网络分别是第1级相位调节网络21和第2级相位调节网络22。第2级相位调节网络22串联在第1级相位调节网络21和辐射单元阵列3之间。其中，第2级相位调节网络22的输入端和第1级相位调节网络21的输出端连接，第2级相位调节网络22的输出端通过相位调节网络和辐射单元阵列连接线5和辐射单元阵列3连接，详细连接关系如图所示。

图7中第2级相位调节网络22和第1级相位调节网络21一样，可以起到微调辐射单元3的每个单元的相位的作用。其中，第2级相位调节网络22主要包括10个第2级相位调节网络的一进一出移相网络和第1级相位调节网络和第2级相位调节网络的连接线212。10个第2级相位调节网络的一进一出移相网络分别是第2级相位调节网络的第1个一进一出移相网络2201、第2级相位调节网络的第2个一进一出移相网络2202、第2级相位调节网络的第3个一进一出移相网络2203、第2级相位调节网络的第4个一进一出移相网络2204、第2级相位调节网络的第5个一进一出移相网络2205、第2级相位调节网络的第6个一进一出移相网络2206、第2级相位调节网络的第7个一进一出移相网络2207、第2级相位调节网络的第8个一进一出移相网络2208、第2级相位调节网络的第9个一进一出移相网络2209和第2级相位调节网络的第10个一进一出移相网络2210。

图7中的每个一进一出移相网络包括一个一进一出移相器模块和对应的传动结构，可以微调第1级相位调节网络21和第2级相位调节网络22的相位，进而调节后续对应的辐射单元阵列3的每个辐射单元的相位。采用图7的两级相位调节网络，可以实现图3、图4、图5、图6所有的功能和特性，并且性能比图4和图6中实线的性能更优，调节范围更大。第1级相位调节网络21和第2级相位调节网络22的每一个一进一出移相网络都是含有一个输入端口和一个输出端口。

图7所示，第1级相位调节网络的第1个一进一出移相网络2101，其输入端口通过天线馈电网络和相位调节网络的第1个连接线401和主移相网络的第1个输出口1101连接，其输出端口通过第1级相位调节网络和第2级相位调节网络的第1个连接线21201和第2级相位调节网络的输入口相连接，而第2级相位调节网络的第1个一进一出移相网络2201，其输入端口通过第1级相位调节网络和第2级相位调节网络的第1个连接线21201和第1级相位调节网络的第1个一进一出移相网络2101相连接，其输出端口通过相位调节网络和辐射单元阵列的第1个连接线501和辐射单元阵列的第1个辐射单元301连接；

图7所示，第1级相位调节网络的第2个一进一出移相网络2102，其输入端口通过天线馈电网络和相位调节网络的第2个连接线402和主移相网络的第2个输出口1102连接，其输出端口通过第1级相位调节网络和第2级相位调节网络的第2个连接线21202和第2级相位调节网络的输入口相连接，而第2级相位调节网络的第2个一进一出移相网络2202，其输入端口通过第1级相位调节网络和第2级相位调节网络的第2个连接线21202和第1级相位调节网络的第2个一进一出移相网络2102相连接，其输出端口通过相位调节网络和辐射单元阵列的第1个连接线502和辐射单元阵列的第2个辐射单元302连接；

图7所示，第1级相位调节网络的第3个一进一出移相网络2103，其输入端口通过天线馈电网络和相位调节网络的第3个连接线403和主移相网络的第3个输出口1103连接，其输出端口通过第1级相位调节网络和第2级相位调节网络的第3个连接线21203和第2级相位调节网络的输入口相连接，而第2级相位调节网络的第3个一进一出移相网络2203，其输入端口通过第1级相位调节网络和第2级相位调节网络的第3个连接线21203和第1级相位调节网络的第3个一进一出移相网络2103相连接，其输出端口通过相位调节网络和辐射单元阵列的第3个连接线503和辐射单元阵列的第3个辐射单元303连接；

图7所示，第1级相位调节网络的第4个一进一出移相网络2104，其输入端口通过天线馈电网络和相位调节网络的第4个连接线404和主移相网络的第4个输出口1104连接，其输出端口通过第1级相位调节网络和第2级相位调节网络的第4个连接线21204和第2级相位调节网络的输入口相连接，而第2级相位调节网络的第4个一进一出移相网络2204，其输入端口通过第1级相位调节网络和第2级相位调节网络的第4个连接线21204和第1级相位调节网络的第4个一进一出移相网络2104相连接，其输出端口通过相位调节网络和辐射单元阵列的第4个连接线504和辐射单元阵列的第4个辐射单元304连接；

图7所示，第1级相位调节网络的第5个一进一出移相网络2105，其输入端口通过天线馈电网络和相位调节网络的第5个连接线405和主移相网络的第5个输出口1105连接，其输出端口通过第1级相位调节网络和第2级相位调节网络的第5个连接线21205和第2级相位调节网络的输入口相连接，而第2级相位调节网络的第5个一进一出移相网络2205，其输入端口通过第1级相位调节网络和第2级相位调节网络的第5个连接线21205和第1级相位调节网络的第5个一进一出移相网络2105相连接，其输出端口通过相位调节网络和辐射单元阵列的第5个连接线505和辐射单元阵列的第5个辐射单元305连接；

图7所示，第1级相位调节网络的第6个一进一出移相网络2106，其输入端口通过天线馈电网络和相位调节网络的第6个连接线406和主移相网络的第6个输出口1106连接，其输出端口通过第1级相位调节网络和第2级相位调节网络的第6个连接线21206和第2级相位调节网络的输入口相连接，而第2级相位调节网络的第6个一进一出移相网络2206，其输入端口通过第1级相位调节网络和第2级相位调节网络的第6个连接线21206和第1级相位调节网络的第6个一进一出移相网络2106相连接，其输出端口通过相位调节网络和辐射单元阵列的第6个连接线506和辐射单元阵列的第6个辐射单元306连接；

图7所示，第1级相位调节网络的第7个一进一出移相网络2107，其输入端口通过天线馈电网络和相位调节网络的第7个连接线407和主移相网络的第7个输出口1107连接，其输出端口通过第1级相位调节网络和第2级相位调节网络的第7个连接线21207和第2级相位调节网络的输入口相连接，而第2级相位调节网络的第7个一进一出移相网络2207，其输入端口通过第1级相位调节网络和第2级相位调节网络的第7个连接线21207和第1级相位调节网络的第7个一进一出移相网络2107相连接，其输出端口通过相位调节网络和辐射单元阵列的第7个连接线507和辐射单元阵列的第7个辐射单元307连接；

图7所示，第1级相位调节网络的第8个一进一出移相网络2108，其输入端口通过天线馈电网络和相位调节网络的第8个连接线408和主移相网络的第8个输出口1108连接，其输出端口通过第1级相位调节网络和第2级相位调节网络的第8个连接线21208和第2级相位调节网络的输入口相连接，而第2级相位调节网络的第8个一进一出移相网络2208，其输入端口通过第1级相位调节网络和第2级相位调节网络的第8个连接线21208和第1级相位调节网络的第8个一进一出移相网络2108相连接，其输出端口通过相位调节网络和辐射单元阵列的第8个连接线508和辐射单元阵列的第8个辐射单元308连接；

图7所示，第1级相位调节网络的第9个一进一出移相网络2109，其输入端口通过天线馈电网络和相位调节网络的第9个连接线409和主移相网络的第9个输出口1109连接，其输出端口通过第1级相位调节网络和第2级相位调节网络的第9个连接线21209和第2级相位调节网络的输入口相连接，而第2级相位调节网络的第9个一进一出移相网络2209，其输入端口通过第1级相位调节网络和第2级相位调节网络的第9个连接线21209和第1级相位调节网络的第9个一进一出移相网络2109相连接，其输出端口通过相位调节网络和辐射单元阵列的第9个连接线509和辐射单元阵列的第9个辐射单元309连接；

图7所示，第1级相位调节网络的第10个一进一出移相网络2110，其输入端口通过天线馈电网络和相位调节网络的第10个连接线410和主移相网络的第10个输出口1110连接，其输出端口通过第1级相位调节网络和第2级相位调节网络的第10个连接线21210和第2级相位调节网络的输入口相连接，而第2级相位调节网络的第10个一进一出移相网络2210，其输入端口通过第1级相位调节网络和第2级相位调节网络的第10个连接线21210和第1级相位调节网络的第10个一进一出移相网络2110相连接，其输出端口通过相位调节网络和辐射单元阵列的第10个连接线510和辐射单元阵列的第10个辐射单元310连接。若有更多的天线馈电网络或天线辐射单元，其余的一进一出网络原理相同。

其中，图7中的第1级相位调节网络21的第1个一进一出移相网络2101到2110的10个一进一出移相网络和第2级相位调节网络21的10个一进一出移相网络都是可以采用一进一出的移相器单元实现，也可以采用一进多出的移相器单元实现。一进一出的移相器是指含有1个输入端口和1个输出端口的具有调节改变相位的独立的功能器件，包括移相器及对应的传动结构部分。一进多出的移相器是指含有1个输入端口和两个及以上数量的输出端口的具有调节改变相位的独立的功能器件，包括移相器及对应的传动结构部分。此一进一出的移相网络一般不能独立进行电调基站天线的相位赋形，需要结合主移相网络11才能实现波束赋形，才能实现基站天线的电调下倾。

以上举例了应用第1级相位调节网络21或者应用了两级相位调节网络第1级相位调节网络21和第2级相位调节网络22。原理上可以应用更多的N级相位调节网络，其中，N是大于等于1的正整数。采用这样的相位调节网络串联的形式，可以实现更优的相位特性，进而实现电调天线垂直面方向图性能的提升和二次优化，此相位调节网络的实现方式是采用机械传动实现相位调节的，因而可以有很好稳定性和二次优化特性。

本发明公开的5G电调天线，包含相位调节网络可用于实际调试或测试的相位与设计相位之间的偏差对相应的辐射单元进行自由调节相位调节，优化批量的天线的增益和上副瓣的方向图指标；可以减少连接线的布局，降低整机布线损耗和布线布局难度，实现连接线长度一致；可以改变馈电网络的移相量，实现预制下倾和大下倾的物理电调；可以通过改变相位调节网络的数量，调节在材料加工及工程应用过程中的公差及其它设计外的偏差，实现天线馈电网络二次优化和网络重组覆盖。

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 (8)

1.一种5G电调天线，包括天线馈电网络和辐射单元阵列，其特征在于，还包括：至少一级相位调节网络，所述至少一级相位调节网络的输入端与所述天线馈电网络的输出端相连接，所述至少一级相位调节网络的输出端与所述辐射单元阵列的输出端相连接；

所述至少一级相位调节网络用于基于实际调试时或测试时的相位与设计相位的偏差，对相应的辐射单元进行相位调节。

2.根据权利要求1所述的5G电调天线，其特征在于，所述至少一级相位调节网络，包括第1级相位调节网络，或第1级相位调节网络与第2级相位调节网络进行级联，或第1级相位调节网络到第N级相位调节网络依次进行级联，其中N为大于1的正整数。

3.根据权利要求1或2所述的5G电调天线，其特征在于，所述至少一级相位调节网络，包括一进一出的机械式移相器单元，或一进多出的机械式移相器单元。

4.根据权利要求2所述的5G电调天线，其特征在于，所述至少一级相位调节网络，还包括所述第1级相位调节网络与所述第2级相位调节网络之间的连接线，或所述第1级相位调节网络到所述第N级相位调节网络之间的连接线。

5.根据权利要求2所述的5G电调天线，其特征在于，所述第1级相位调节网络为机械式单路移相单元，通过改变单个辐射单元的相位，联合所述天线馈电网络对垂直波束进行独立调节。

6.根据权利要求1所述的5G电调天线，其特征在于，所述至少一级相位调节网络采用馈电微带线或带状线或同轴线或悬置微带线或共面波导，均采用机械式传动方式，通过调节介质基板的介电常数、覆盖厚度及覆盖长度，调节所述天线馈电网络的相位。

7.根据权利要求1所述的5G电调天线，其特征在于，所述天线馈电网络对所述辐射单元阵列进行独立的移相馈电，对各个辐射单元分别进行幅度赋形和相位赋形，对天线的垂直面方向图进行波束调节。

8.根据权利要求1所述的5G电调天线，其特征在于，所述辐射单元阵列为连续阵列或离散阵列，其中，所述连续阵列为P行Q列的辐射单元阵列或P行Q列的辐射单元阵列中的子阵列，所述离散阵列为P行Q列的辐射单元阵列中的部分辐射单元，所述部分辐射单元包括不连续的多个辐射单元，其中，P、Q为正整数。

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