CN114759367B - 一种多频人工介质多波束透镜天线及使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种多频人工介质多波束透镜天线及使用方法，包括若干个天线单元，每个所述天线单元包含人工介质透镜；所述人工介质透镜的轴向平面为单波束，垂直所述人工介质透镜的轴向平面为多波束，分别为设定方向；每个所述天线单元内的多个波束工作频段相同；若干个天线单元沿轴向叠置。本发明解决现有技术中通信网络覆盖效果差和容量不足的问题，能够实现增大辐射效率，增大增益效果，以及对小区及高层建筑物深度覆盖的目的。

Description

一种多频人工介质多波束透镜天线及使用方法
技术领域
本发明属于通信设备技术领域，具体涉及一种多频人工介质多波束透镜天线及使用方法。
背景技术
随着城市建设迅速发展，催生了大量的高层建筑物，但是高低楼层密布及地理环境使得现有通信网络覆盖出现不均，严重影响现有通信网络的通信质量。在4G、5G业务高速发展的当下，高层建筑物室内的数据业务流量迅速增加，解决高层建筑物室内通信网络的问题显得尤为重要。
目前大型建筑物内主要有覆盖盲区或信号弱覆盖区域；高层建筑物的顶部不能被完全覆盖；高层建筑物底部由于阻拦、阴影等因素；导致的覆盖效果较差以及大型建筑物室内人员密集导致容量不足等问题。
在移动通信系统中，天线均采用垂直架设的安装方案，天线的水平面波束宽度较宽，用于扇区覆盖，但较宽的水平波束在用户密集情况下，会存在波束容量不足的问题。在解决小区楼宇覆盖时，传统的方案多是采用射灯天线作为系统的天馈单元，射灯天线是单波束天线，且产品指标受限，尤其是增益不高，无法满足小区深度覆盖的要求。
发明内容
为此，本发明提供一种多频人工介质多波束透镜天线及使用方法，本发明利用多频多波束透镜天线支持频段多，增益高，垂直波束宽度宽，覆盖范围大，架设灵活的特点，以解决现有技术中小区和高层楼宇内部通信网络覆盖效果差和容量不足的问题，提出解决网络覆盖和大容量问题的应用方案，尤其适用于包含5G通信的系统。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
第一方面，本说明书实施例提供一种多频人工介质多波束透镜天线，天线包括若干个天线单元，每个所述天线单元包含人工介质透镜；
所述人工介质透镜的轴向平面为单波束，垂直所述人工介质透镜的轴向的平面为多波束，分别为设定方向；
每个所述天线单元内的多个波束工作频段相同；若干个天线单元沿轴向叠置。
进一步的，至少两个所述天线单元的工作频段不同或相同。
进一步的，所述天线沿轴向水平架设，或，所述天线沿轴向垂直架设。
进一步的，至少两个所述天线单元的设定方向相同，和/或，至少两个所述天线单元的设定方向不同。
进一步的，每个所述天线单元包括至少两个辐射单元组件，围绕人工介质透镜固定连接；每个辐射单元用于输出一个波束。
进一步的，所述多频人工介质多波束透镜天线包括至少一个频段为1710-2170MHZ的第一天线单元和至少两个频段为3300-3600MHZ的第二天线单元。
第二方面，本说明书实施例还提供一种用于第一方面任一项实施例所述多频人工介质多波束透镜天线，包括：
将所述多频人工介质多波束透镜天线垂直架设，以使所述多频人工介质多波束透镜天线的水平面为多波束，水平覆盖扇区为80～110°；和/或，
将所述多频人工介质多波束透镜天线水平架设，使所述多频人工介质多波束透镜天线的垂直面为多波束，垂直面覆盖高度h≥600m。
进一步的，天线单元沿轴向水平架设，实现对高层建筑物垂直方向的多波束覆盖。
进一步的，天线单元沿轴向垂直架设，实现小区水平区域多波束覆盖。
在本申请第一方面、第二方面任意一项实施例中，进一步地，通过合路器，将所述多频人工介质多波束透镜天线至少一个第一天线单元与至少一台2T2R（1710-1850MHZ）4G/RRU设备连接，和/或，至少一个第一天线单元与至少一台2T2R（1880-2170MHZ）RRU设备连接，和/或，至少一个第二天线单元与至少一台4T4R（3300-3600MHZ）5G/RRU设备连接。
本发明具有如下优点：
本申请的多波束天线可以解决容量问题，可以连接更多基站设备，使得整个基站系统处理数据的能力得到大幅提升，从而提升网络容量，吸收更多的用户数和流量。
本申请能够实现增大辐射效率，增大增益效果，以及对小区及高层建筑物深度覆盖的目的。
同时，本申请多频人工介质多波束透镜天线可覆盖4G和5G频段，可根据现场基站设备的实际配置需求，灵活组网，可实现4G+5G同站共建，节约建设成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式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，下面描述中的附图仅仅是示例性的，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，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
图1为多频人工介质多波束透镜天线的结构示意图；
图2为多频人工介质多波束透镜天线的第一人工介质双波束透镜天线单元的结构示意图；
图3为多频人工介质多波束透镜天线的第二人工介质双波束透镜天线单元的结构示意图；
图4为多频人工介质多波束透镜天线的垂直架设结构示意图；
图5为多频人工介质多波束透镜天线的垂直架设时水平面测试方向示意图；
图6为多频人工介质多波束透镜天线的垂直架设时垂直面测试方向示意图；
图7为多频人工介质多波束透镜天线的水平架设结构示意图；
图8为多频人工介质多波束透镜天线的水平架设时水平面测试方向示意图；
图9为多频人工介质多波束透镜天线的水平架设时垂直面测试方向示意图；
图10为多频人工介质多波束透镜天线的应用方案网络连接示意图。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列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，仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。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，都属于本发明保护的范围。
以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。
本说明书实施例提供一种5G多频人工介质多波束透镜天线，天线包括若干个天线单元，每个所述天线单元包含人工介质透镜；所述人工介质透镜的轴向平面为单波束，垂直所述人工介质透镜轴向的平面为多波束，分别为设定方向；每个所述天线单元内的多个波束工作频段相同；若干个天线单元沿轴向叠置。至少两个所述天线单元的工作频段不同或相同。所述天线沿轴向水平架设，或，所述天线沿轴向垂直架设。至少两个所述天线单元的设定方向相同或不同。
所述工作频段相同，可指两部件能满足相同的工作频率范围，并非指两部件的工作频段的最高频率、最低频率的值分别相同。例如一部件满足的工作频率范围与另一部件满足的工作频率范围重叠，因此二者能够工作在相同的工作频段。所述工作频段不同，可指两部件没有重叠的工作频率范围。本申请的技术方案，包含：至少两个天线单元的工作频段不同；至少两个天线单元的工作频段相同；或者，当包含三个或更多天线单元时，至少两个天线单元的工作频段不同且至少两个天线单元的工作频段相同。
所述设定方向相同，可指两部件能满足相同的波束覆盖范围，并非指两部件的方向图的波瓣宽度、最大辐射方向值完全相同。例如，一部件满足的波束覆盖范围与另一部件满足的波束覆盖范围重叠，因此二者能工作在相同的辐射范围。所述设定方向不同，可指两部件的方向图主瓣范围不同（主瓣范围可根据定义的主瓣宽度和最大辐射方向确定）。当两个多波束天线单元的设定方向相同时，可指一个天线单元的多个波束覆盖范围分别重叠于另一个天线单元的多个波束覆盖范围，或者，一个天线单元的至少一个波束覆盖范围重叠于另一个天线单元的至少一个波束覆盖范围。当两个多波束天线单元的设定方向不同时，可指两个天线单元的方向图主瓣范围不同。本申请的技术方案，包含：至少两个天线单元的设定方向不同；至少两个天线单元的设定方向相同；或者，当包含三个或更多天线单元时，至少两个天线单元的设定方向相同且至少两个天线单元的设定方向相同。
当两天线单元的工作频段相同且设定方向相同时，可以共用于同一无线通信系统频率范围，增加通信信道，提高通信容量。当两天线单元的频率范围不同且设定方向相同时，可以实现同一空间范围内提供多种通信机制（例如4G/5G），包含更多通信信道。当两天线单元的工作频段相同且设定方向不同时，可用于对相同通信信道提高空间覆盖范围。当两天线单元的工作频段不同且设定方向也不同时，对不同的空间范围可以区分通信系统或通信信道。
在本申请的实施例中，所述多频人工介质多波束透镜天线能够与至少一台2T2R（1710-1850MHZ）4G/RRU设备连接，和/或，与至少一台2T2R（1880-2170MHZ）RRU设备连接，和/或，与至少一台4T4R（3300-3600MHZ）5G/RRU设备连接，和/或，与至少一台8T8R（3300-3600MHZ）5G/RRU设备连接。
每个所述天线单元包括至少设有两个辐射单元组件，围绕人工介质透镜固定连接。每个辐射单元用于输出一个波束。
多个辐射单元按照设定角度围绕人工介质透镜的轴心，优选地，每个辐射单元为双极化辐射单元，包含辐射体、金属反射板。所述金属反射板相对于人工介质透镜的轴心在辐射体的背向安装。调节所述双极化辐射单元与人工介质透镜体之间的焦距、金属反射板的位置和大小、辐射单元辐射方向之间夹角，获得符合设定方向和波束宽度的方向图。
本申请中，能够利用多波束透镜天线单元体积小，重量轻的特点，可将4G/5G频段的多波束天线单元根据需要进行组合，构成所需的多频多波束透镜天线。多波束透镜天线中的每一个双极化辐射单元相互独立；多波束之间隔离度高，且每一个波束的增益一致，可以对每一个区域实现覆盖均匀。波束指向固定，不随频率发生变化，方向图边缘滚降陡，水平旁瓣低，波束间重叠覆盖小，在网络应用中可有效减小波束之间的干扰。
例如，在具体实施中，请参阅图1所示，天线包括至少一个频段为1710-2170MHZ的第一天线单元001和至少两个频段为3300-3600MHZ的第二天线单元002；
第一天线单元的端口和所述第二天线单元的端口均为四端口。频段为1710-2170MHZ的第一天线单元包括但不限于5G频段1710-2170MHZ的人工介质四端口双波束透镜天线单元，或，4G频段1710-2170MHZ的人工介质四端口双波束透镜天线单元。
具体的，请参阅图2所示，所述第一天线单元001包括：
工作频段为1710-2170MHZ的第一人工介质透镜体011，为胶囊形透镜体；
工作频段为1710-2170MHZ的两个第一辐射单元组件012，围绕胶囊形透镜体固定连接。
其中，所述第一人工介质透镜体直径200～600mm，高度200～600mm，倒角半径50～200mm。所述第一辐射单元组件包含第一±45°双极化辐射单元、第一带边框金属反射板和第一电缆连接器；所述第一±45°双极化辐射单元固定在第一带边框金属反射板上，并焊接带第一电缆连接器的射频跳线。所述第一±45°双极化辐射单元的平面到所述第一人工介质透镜体的焦距为40～150mm。所述第一带边框金属反射板为矩形体，长120～160mm,宽100～140mm,高15～35mm。两个所述第一辐射单元组件之间的夹角为45～55°。第一±45°双极化辐射单元满足工作频段为1710-2170MHZ。
应当理解的，上述列举的具体相关内容，仅仅用于示例性说明不应当对本申请造成任何的限定。
第二天线单元002在具体实施中，请参阅图3所示，第一天线单元的端口和所述第二天线单元的端口均为四端口。两个频段为3300-3600MHZ的第二天线单元包括但不限于两个5G频段（3300-3600MHZ）的人工介质四端口双波束透镜天线天线单元。
具体的，每个所述第二天线单元002包含：
第二人工介质透镜体021，为胶囊形人工介质透镜体，满足工作频段为3300-3600MHZ；
两个第二辐射单元组件022，围绕胶囊形透镜体固定连接，满足工作频段为3300-3300MHZ。
其中，所述第二人工介质透镜体直径100～400mm，高度100～400mm，倒角半径30～100mm。所述第二辐射单元组件包含第二±45°双极化辐射单元、第二带边框金属反射板和第二电缆连接器；所述第二±45°双极化辐射单元固定在第二带边框金属反射板上，并焊接带第二电缆连接器的射频跳线。所述第二±45°双极化辐射单元的平面到所述第二人工介质透镜体的焦距为30～80mm。所述第二带边框金属反射板为矩形体，长50～100mm，宽40～80mm，高5～20mm。两个所述第二辐射单元组件之间的夹角为40～50°。两个第二人工介质透镜体的轴心保持在一条直线上。两个第二天线单元上下间距为80～150mm。
应当理解的，上述列举的具体相关内容仅仅用于示例性说明，不应当对本申请造成任何的限定。
其中，至少一个所述第一天线单元，与至少两个所述第二天线单元，在轴向叠置；
在具体实施中，本实施例提供一个4G/5G频段（1710-2170MHZ）的人工介质四端口双波束透镜天线单元，两个5G频段（3300-3600MHZ）的人工介质四端口双波束透镜天线天线单元；一个4G/5G频段（1710-2170MHZ）的人工介质四端口双波束透镜天线单元和两个5G频段（3300-3600MHZ）的人工介质四端口双波束透镜天线单元沿竖直方向叠置，构成12端口人工介质多波束透镜天线。一个4G/5G频段（1710-2170MHZ）的人工介质四端口双波束透镜天线单元和两个5G频段（3300-3600MHZ）的人工介质四端口双波束透镜天线单元连接在天线安装组件003上。其中，将一个4G/5G频段（1710-2170MHZ）的人工介质四端口双波束透镜天线单元，两个5G频段（3300-3600MHZ）的人工介质四端口双波束透镜天线天线单元上下叠加，保持3组透镜天线单元的反射面背面在同一平面上。4G/5G四端口人工介质双波束透镜天线单元和相邻的5G/四端口人工介质双波束透镜天线单元上下间距为80～150mm。
本实施例利用多波束透镜天线单元体积小，重量轻的特点，可将4G/5G频段的多波束天线单元根据需要进行组合，构成所需的多频多波束透镜天线。多波束透镜天线中的每一个双极化辐射单元相互独立，通过透镜后形成的多波束，波束之间隔离度高，且每一个波束的增益一致，可以对每一个区域实现覆盖均匀。波束指向固定，不随频率发生变化，方向图边缘滚降陡，水平旁瓣低，波束间重叠覆盖小，在网络应用中可有效减小波束之间的干扰。
利用多频多波束透镜天线支持频段多，增益高，垂直波束宽度宽，覆盖范围大，架设灵活的特点，提高高层建筑物的网络覆盖和容量。
在使用时，本说明书实施例提供两种方案，两种方案的实施方式包括但不限于如下方式：天线单元沿轴向垂直架设，用于小区水平区域覆盖；或者，天线单元沿轴向水平架设，用于高层建筑物垂直阶段覆盖。
多频天线的组合方式是按圆柱型单元天线的轴向方向叠加。天线单元的轴向与地面垂直时水平面为多波束。
天线单元的轴向方向与地面垂直，定义为将天线垂直架设（如图4）。此时，天线轴向与地面垂直，故水平面为多波束。天线单元的轴向方向与地面平行，定义为将天线水平架设（如图7）。此时，天线轴向与地面平行，故垂直面为多波束。
进一步的，应用方案1，请参阅图4所示，图4为多频人工介质多波束透镜天线的垂直架设结构示意图。将人工介质多波束透镜天线垂直架设，使人工介质多波束透镜天线的水平面为多波束，水平覆盖扇区为80～110°。将人工介质多波束透镜天线架设在小区临近的安装面A上，安装面包括基站上或也可架设在小区内建筑物顶部；可实现小区及高层建筑物整体覆盖，提升基站的容量，解决小区和高层建筑物内的容量问题。
水平方向图请参阅图5所示。1710-2170MHZ频段的水平面3dB波束瓣宽为25～30°，增益为17～18dBi，两个波束指标的夹角为45～55°。3300-3600MHZ频段的水平面3dB波束瓣宽为18～24°，增益为18～19dBi，两个波束指标的夹角为40～50°。图6为垂直面辐射方向图。本实施例透镜天线垂直面和水平面波束宽度一致，垂直面最大辐射方向为水平方向（即0°）。
进一步的，应用方案2，请参阅图7所示，图7为多频人工介质多波束透镜天线的水平架设结构示意图。将人工介质多波束透镜天线水平架设，使人工介质多波束透镜天线的垂直面为多波束，垂直面覆盖高度h≥600m。将人工介质多波束透镜天线架设在需覆盖高层建筑物对面的建筑物顶部；可实现高层建筑物的分区覆盖，实现对高层建筑物的深度覆盖。
垂直方向图请参阅图9所示。1710-2170MHZ频段的垂直面3dB波束瓣宽为25～30°，增益为17～18dBi，两个波束指标的夹角为45～55°。3300-3600MHZ频段的垂直面3dB波束瓣宽为18～24°，增益为18～19dBi，两个波束指标的夹角为40～50°。通过以轴向为中心旋转调节天线安装组件，垂直面方向图可以根据需要旋转至合适的仰角。图8为水平面辐射方向图，最大辐射方向与轴向垂直，波束宽度与垂直面宽度一致。
其中，应用方案1和所述应用方案2中，人工介质多波束透镜天线可与2台2T2R（1710-1850MHZ）4G/RRU设备连接，与4台2T2R（3300-3600MHZ）RRU设备连接；
或者，所述应用方案1和所述应用方案2中，人工介质多波束透镜天线还可与2台2T2R（1710-1850MHZ）4G/RRU设备连接，与2台4T4R（3300-3600MHZ）RRU设备连接；
或者，所述应用方案1和所述应用方案2中，人工介质多波束透镜天线还可与2台2T2R（1710-1850MHZ）4G/RRU设备连接，与1台8T8R（3300-3600MHZ）5G/RRU设备连接；
或者，所述应用方案1和所述应用方案2中，人工介质多波束透镜天线还可与1台4T4R（1710-1850MHZ）4G/RRU设备连接，与4台2T2R（3300-3600MHZ）5G/RRU设备连接；
或者，所述应用方案1和所述应用方案2中，人工介质多波束透镜天线还可与1台4T4R（1710-1850MHZ）4G/RRU设备连接，与2台4T4R（3300-3600MHZ）5G/RRU设备连接；
或者，所述应用方案1和所述应用方案2中，人工介质多波束透镜天线还可与1台4T4R（1710-1850MHZ）4G/RRU设备连接，与1台8T8R（3300-3600MHZ）5G/RRU设备连接；
或者，所述应用方案1和所述应用方案2中，人工介质多波束透镜天线还可与2台2T2R（1880-2170MHZ）5G/RRU设备连接，与4台2T2R（3300-3600MHZ）5G/RRU设备连接；
或者，所述应用方案1和所述应用方案2中，人工介质多波束透镜天线还可与2台2T2R（1880-2170MHZ）5G/RRU设备连接，与2台4T4R（3300-3600MHZ）5G/RRU设备连接；
或者，所述应用方案1和所述应用方案2中，人工介质多波束透镜天线还可与2台2T2R（1880-2170MHZ）RRU设备连接，与1台8T8R（3300-3600MHZ）RRU设备连接；
或者，所述应用方案1和所述应用方案2中，人工介质多波束透镜天线还可与1台4T4R（1880-2170MHZ）5G/RRU设备连接，与4台2T2R（3300-3600MHZ）5G/RRU设备连接；
或者，所述应用方案1和所述应用方案2中，人工介质多波束透镜天线还可与1台4T4R（1880-2170MHZ）5G/RRU设备连接，与2台4T4R（3300-3600MHZ）5G/RRU设备连接；
或者，所述应用方案1和所述应用方案2中，人工介质多波束透镜天线还可与1台4T4R（1880-2170MHZ）RRU设备连接，与1台8T8R（3300-3600MHZ）RRU设备连接；
或者，所述应用方案1和所述应用方案2中，人工介质多波束透镜天线在连接外置合路器后，可与2台2T2R（1710-1850MHZ）4G/RRU设备连接，与2台2T2R（1880-2170MHZ）5G/RRU设备连接，与4台2T2R（3300-3600MHZ）5G/RRU设备连接；
或者，所述应用方案1和所述应用方案2中，人工介质多波束透镜天线在连接外置合路器后，可与2台2T2R（1710-1850MHZ）4G/RRU设备连接，与2台2T2R（1880-2170MHZ）5G/RRU设备连接，与2台4T4R（3300-3600MHZ）5G/RRU设备连接；
或者，所述应用方案1和所述应用方案2中，人工介质多波束透镜天线在连接外置合路器后，可与2台2T2R（1710-1850MHZ）4G/RRU设备连接，与2台2T2R（1880-2170MHZ）5G/RRU设备连接，与1台8T8R（3300-3600MHZ）5G/RRU设备连接；
或者，所述应用方案1和所述应用方案2中，人工介质多波束透镜天线在连接外置合路器后，可与1台4T4R（1710-1850MHZ）4G/RRU设备连接，与1台4T4R（1880-2170MHZ）5G/RRU设备连接，与4台2T2R（3300-3600MHZ）5G/RRU设备连接；
或者，所述应用方案1和所述应用方案2中，人工介质多波束透镜天线在连接外置合路器后，可与1台4T4R（1710-1850MHZ）4G/RRU设备连接，与1台4T4R（1880-2170MHZ）5G/RRU设备连接，与2台4T4R（3300-3600MHZ）5G/RRU设备连接；
或者，所述应用方案1和所述应用方案2中，人工介质多波束透镜天线在连接外置合路器后，可与1台4T4R（1710-1850MHZ）4G/RRU设备连接，与1台4T4R（1880-2170MHZ）5G/RRU设备连接，与1台8T8R（3300-3600MHZ）5G/RRU设备连接。
应当理解的，上述列举的具体相关内容仅仅用于示例性说明，不应当对本申请造成任何的限定。
利用多频多波束透镜天线支持频段多，增益高，垂直波束宽度宽，覆盖范围大，架设灵活的特点，针对小区和高层建筑物内部网络覆盖差和容量不足等问题，针对性的提出解决网络覆盖和大容量问题的解决方案。方案一：垂直架设，使新型5G多频人工介质多波束透镜天线的水平面为多波束，水平覆盖扇区为80～110°；可实现小区及高层建筑物整体覆盖，提升基站的容量，解决小区和高层建筑物内的容量问题。方案二：天线水平架设，使新型5G多频人工介质多波束透镜天线的垂直面为多波束，垂直面覆盖高度h≥600m；可实现高层建筑物的分区覆盖，实现对高层建筑物的深度覆盖。
本申请提出的用多波束天线进行小区和楼宇覆盖，利用多波束天线的特性解决容量问题。利用扇区分裂思想，将传统的一个波束覆盖的120°扇区分裂成N(N≥2)个子扇区，每一个扇区对应一个波束，即采用多个波束覆盖120°扇区。多波束中每一个波束都为一个独立的子系统，连接相应的基站设备RRU，可将网络容量提高到原来的N倍。
尤其是，针对高层楼宇，本发明创新性地提出将多波束天线水平架设，原来的水平面也就变成了垂直面，利用透镜天线多波束的特点，对高层建筑物进行分区覆盖，解决楼宇内覆盖和容量问题。
在一个可能的实施中，将人工介质多波束透镜天线水平架设，对高层建筑物进行深度覆盖试点实验，与原射灯天线的覆盖效果进行对比。例如，水平架设时第一天线单元有2个波束，波束1覆盖1-20层，波束2覆盖21-40层；第二天线单元的2个波束，同样的波束1覆盖1-20层，波束2覆盖21-40层；第三天线单元的2个波束，同样的波束1覆盖1-20层，波束2覆盖21-40层。也就是说，每一个组合多频多波束天线中的每一单元天线的同一指向的波束覆盖的是同一区域。
以下数据的试点测试大楼为33层，安装架设试点天线的大楼为33层，试点天线距离测试大楼60米。在试点测试大楼按照低中高楼层选取抽样测试点位，在现场模拟用户使用情况，分别进入1F，5F、10F、15F、20F、25F、30F、33F共八层，在每一层同一位置进行模拟测试。首选测试传统射灯天线的覆盖数据，然后更换为新型5G多频人工介质多波束透镜天线，网络连接方式请参阅图10所示，图10为多频人工介质多波束透镜天线的应用方案网络连接示意图，再次测试大楼内的覆盖数据。
将传统射灯天线更换为新型5G多频人工介质多波束透镜天线后，覆盖效果对比：
（1）LTE平均覆盖率(RSRP≥-96dBm&SINR≥-3dB)从64.57%提升至96.76%,提升了32.19%；
（2）平均RSRP指标由-92.54dBm提升至-82.75dBm，提升了9.79dBm；
（3）平均SINR指标由8.36dB提升至11.59dB，提升了3.23dB；
（4）平均下载速率由34.5mbps提升至61.85mbps，提升了27.35mbps；
（5）平均上传速率由13.47mbps提升至35.09mbps，提升了21.62mbps；
具体测试对比结果如下表。
Figure 725773DEST_PATH_IMAGE001
将传统射灯天线更换为新型5G多频人工介质多波束透镜天线后，试点高层建筑物负荷指标对比：
Figure 462785DEST_PATH_IMAGE002
将传统射灯天线更换为人工介质多波束透镜天线后，试点小区内的最大用户数和平均用户数均成倍增长，PRB利用率有明显降低，有效缓解网络拥塞，提升用户感知度。
综上所述，本发明的多波束天线主要优势是解决网络的容量问题。原来一个扇区内只有一个波束，工作时后台只能配一个载波。而多波束天线，在同一个覆盖扇区内，将原来的一个波束分裂成多个波束，在工作后台就可以配多个载波，容量就可以成倍增加。而多频段组合多波束天线，又可以实现在同一区域内的多频段覆盖，进一步提高系统的容量。对于高层建筑物的覆盖，与现有的射灯天线相比，因为透镜多波束天线增益更高，辐射性能更好，所以还可以解决高层建筑物内的覆盖问题。对于覆盖高层建筑物，每一个天线单元工作在不同的载波频段内，实现多频覆盖。
本发明不局限于上述可选实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本发明权利要求界定范围内的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多频人工介质多波束透镜天线，其特征在于，天线包括若干个天线单元，每个所述天线单元包含人工介质透镜；
所述人工介质透镜的轴向平面为单波束，垂直所述人工介质透镜轴向的平面为多波束，分别为设定方向；
每个所述天线单元内的多个波束工作频段相同；若干个天线单元沿轴向叠置；
至少两个所述天线单元的工作频段不同；第一天线单元包含工作频段为1710-2170MHz的第一人工介质透镜体，为胶囊形透镜体，直径200~600mm，高度200~600mm，倒角半径50~200mm；第二天线单元包含工作频段为3300-3600MHz 的第二人工介质透镜体，为胶囊形透镜体，直径100~400mm，高度为100~400mm，倒角半径30~100mm；相邻的天线单元间距80~150mm。
2.根据权利要求1所述的一种多频人工介质多波束透镜天线，其特征在于，至少两个所述天线单元的工作频段相同。
3.根据权利要求1所述的一种多频人工介质多波束透镜天线，其特征在于，所述天线沿轴向水平架设，或所述天线沿轴向垂直架设。
4.根据权利要求1所述的一种多频人工介质多波束透镜天线，其特征在于，至少两个所述天线单元的设定方向相同，和/或，至少两个所述天线单元的设定方向不同。
5.根据权利要求1所述的一种多频人工介质多波束透镜天线，其特征在于，包括至少一个频段为1710-2170MHZ的第一天线单元和至少两个频段为3300-3600MHZ的第二天线单元。
6.根据权利要求1所述的一种多频人工介质多波束透镜天线，其特征在于，每个所述天线单元包括至少两个辐射单元组件，围绕人工介质透镜固定连接；每个辐射单元用于输出一个波束。
7.一种用于权利要求1-6任一项所述多频人工介质多波束透镜天线的使用方法，其特征在于，包括：
将所述多频人工介质多波束透镜天线垂直架设，以使所述多频人工介质多波束透镜天线的水平面为多波束，水平覆盖扇区为80～110°；和/或，
将所述多频人工介质多波束透镜天线水平架设，使所述多频人工介质多波束透镜天线的垂直面为多波束，垂直面覆盖高度h≥600m。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，天线单元沿轴向水平架设，用于实现对高层建筑物垂直方向的多波束覆盖。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，天线单元沿轴向垂直架设，用于小区水平区域多波束覆盖。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，通过合路器，将所述多频人工介质多波束透镜天线至少一个第一天线单元与至少一台2T2R（1710-1850MHZ）4G/RRU设备连接，和/或，至少一个第一天线单元与至少一台2T2R（1880-2170MHZ）RRU设备连接，和/或，至少一个第二天线单元与至少一台4T4R（3300-3600MHZ）5G/RRU设备连接。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001037374A1 (en) * 1999-11-18 2001-05-25 Automotive Systems Laboratory, Inc. Multi-beam antenna
CN106469854A (zh) * 2015-08-21 2017-03-01 华为技术有限公司 一种微波毫米波双频天线
CN107946774A (zh) * 2017-08-18 2018-04-20 西安肖氏天线科技有限公司 基于人工介质圆柱透镜全向多波束天线
CN111710989A (zh) * 2020-06-24 2020-09-25 西安海天天线科技股份有限公司 一种可大规模减少5g基站的新型人工介质透镜天线
CN112234346A (zh) * 2020-10-14 2021-01-15 西安海天天线科技股份有限公司 一种超小型化+/-45°双极化人工介质透镜天线

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9780457B2 (en) * 2013-09-09 2017-10-03 Commscope Technologies Llc Multi-beam antenna with modular luneburg lens and method of lens manufacture
WO2018048520A1 (en) * 2016-09-07 2018-03-15 Commscope Technologies Llc Multi-band multi-beam lensed antennas suitable for use in cellular and other communications systems
CN212162069U (zh) * 2020-05-25 2020-12-15 北京高信达通信科技股份有限公司 一种多波束介质透镜天线
JP2022086334A (ja) * 2020-11-30 2022-06-09 キヤノン株式会社 電磁波モジュール、およびそれを用いた電磁波カメラシステム

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001037374A1 (en) * 1999-11-18 2001-05-25 Automotive Systems Laboratory, Inc. Multi-beam antenna
CN106469854A (zh) * 2015-08-21 2017-03-01 华为技术有限公司 一种微波毫米波双频天线
CN107946774A (zh) * 2017-08-18 2018-04-20 西安肖氏天线科技有限公司 基于人工介质圆柱透镜全向多波束天线
CN107968266A (zh) * 2017-08-18 2018-04-27 西安肖氏天线科技有限公司 基于人工介质圆柱透镜高楼覆盖多波束天线
CN111710989A (zh) * 2020-06-24 2020-09-25 西安海天天线科技股份有限公司 一种可大规模减少5g基站的新型人工介质透镜天线
CN112234346A (zh) * 2020-10-14 2021-01-15 西安海天天线科技股份有限公司 一种超小型化+/-45°双极化人工介质透镜天线

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