CN115699454A

CN115699454A - 透镜天线、无线电单元和基站

Info

Publication number: CN115699454A
Application number: CN202080102090.9A
Authority: CN
Inventors: 耿毅
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 2020-06-16
Filing date: 2020-06-16
Publication date: 2023-02-03
Also published as: EP4165728A1; US20230275358A1; EP4165728A4; WO2021253237A1

Abstract

公开了一种透镜天线、无线电单元和基站。根据一个实施例，该透镜天线包括天线阵列和透镜单元，该透镜单元具有位于该透镜单元的第一侧的第一焦点、以及位于该透镜单元的与第一侧相对的第二侧的第二焦点。该透镜单元能够使从位于该透镜单元的第一侧的天线阵列发射的波束的至少一部分在该透镜单元的第二侧会聚。

Description

透镜天线、无线电单元和基站

技术领域

本公开的实施例一般涉及通信，并且更具体地涉及透镜天线、无线电单元和基站。

背景技术

本部分介绍可以促进本公开的更好理解的方面。因此，本部分的陈述应从该意义上阅读，并且不应被理解为承认什么是现有技术或什么不是现有技术。

对于未来的蜂窝网络(例如超五代(B5G)和第六代(6G))，将需要更宽的无线电带宽，但是这些更宽的无线电带宽只能在高频处找到。一般来说，在低频和高频之间没有清晰的界限。然而，第三代合作伙伴计划(3GPP)已经为新无线电(NR)定义了两个频率范围(FR)，FR1和FR2。因此，高频通常意味着FR2(载波频率≥24.25GHz)甚至高达THz。

例如，范围在24.25GHz到3THz之间的高频带是用于B5G和6G无线通信系统的有前途的频带。短波长和更宽的可用带宽将提高数据速率，但是这些频谱的利用将带来许多挑战。一个挑战是高频带信道将在数十米或甚至数米处就非常迅速地衰减掉。高频带传播波的衰减主要由以下因素引起：自由空间路径损耗，分子吸收路径损耗，以及灰尘、雨、水蒸气、雪或冰雹的米氏散射(Mie scattering)。

分子吸收特别是在更长的距离(在高达400GHz的频率下为1～10dB/km)处对路径损耗有重要影响。然而，与自由空间损耗相比，分子影响仍然很小。图1示出在10m距离处自由空间损耗和分子吸收的影响。如图1所示，THz无线电频谱可以被划分为500GHz以上的大气吸收峰之间的有利频谱窗口。这些频带窗口可以被容易地用于高速B5G和6G网络，覆盖范围高达数百米。另外，当从30GHz开始向前移动到THz区域中时，自由空间损耗的增加非常小。如果天线面积保持恒定，则可以通过天线增益的增加来补偿自由空间损耗。

为无线电解决方案所需的物理空间将随着频率的增加而急剧减小。例如，1000个天线单元的天线阵列将刚好放入在250GHz下小于4平方厘米的面积。为了实现通信或感测的合适范围而需要的、用于补偿高频带处的较高路径损耗的大型天线阵列将会导致极其窄的小区覆盖范围。天线单元的大小与波长成比例、并且与载波频率的倒数成比例。极小的波长使得能够在极小的物理尺寸中获得极高的天线增益。

透镜天线是具有单个或多个透镜的天线。透镜天线利用透镜的会聚和发散特性来发射和接收信号。透镜的大小取决于工作频率。频率越高，透镜越小。由于这一点，透镜天线通常在高频(毫米波及以上)下使用，因为透镜在较低频率下会相当笨重。透镜通常由玻璃、聚苯乙烯、人造荧光树脂和聚乙烯制成。

发明内容

本概要被提供以便以简化的形式介绍下面在详细描述中进一步描述的概念的选集。本概要并非旨在确定所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也并非旨在用于限制所要求保护的主题的范围。

本公开的目的之一是提供一种改进的透镜天线。特别地，本公开所要解决的问题之一是现有的透镜天线拓扑不能被用于移动性场景。

根据本公开的第一方面，提供了一种透镜天线。所述透镜天线可以包括天线阵列以及透镜单元，所述透镜单元具有位于所述透镜单元的第一侧的第一焦点、以及位于所述透镜单元的与所述第一侧相对的第二侧的第二焦点。所述透镜单元能够使从位于所述透镜单元的所述第一侧的所述天线阵列发射的波束的至少一部分在所述透镜单元的所述第二侧会聚。

以这种方式，透镜天线可以被用于移动性场景。

在本公开的实施例中，所述透镜单元能够将从位于所述第一焦点处的所述天线阵列发射的波束的至少一部分会聚到所述第二焦点。

在本公开的实施例中，所述透镜单元能够将从位于所述透镜天线的预期覆盖范围内的终端设备发射的波束的至少一部分会聚到所述天线阵列。

在本公开的实施例中，所述透镜单元和所述第二焦点之间的距离可以基于所述透镜天线的预期覆盖范围。

在本公开的实施例中，所述透镜单元可以被设置有穿透所述透镜单元的孔，使得从所述天线阵列发射的所述波束的另一部分能够传播通过所述孔而不被所述透镜单元会聚。

在本公开的实施例中，所述孔可以被设置在所述透镜单元的中心。

在本公开的实施例中，所述透镜单元可以是一个透镜。

在本公开的实施例中，所述一个透镜可以是下述中的一种：单折射椭圆透镜；单折射双曲透镜；双折射透镜；以及麦克斯韦(Maxwell)鱼眼透镜。

在本公开的实施例中，所述透镜单元可以是多于一个透镜的组合。

在本公开的实施例中，所述多于一个透镜的组合可以是间隔开的一对凸透镜。

在本公开的实施例中，所述透镜天线可以在24.25GHz以上的频率下工作。

根据本公开的第二方面，提供了一种无线电单元。所述无线电单元可以包括根据上述第一方面的透镜天线。

根据本公开的第三方面，提供了一种基站。所述基站可以包括根据上述第二方面的无线电单元。

附图说明

根据将结合附图阅读的本公开的说明性实施例的下面的详细描述，本公开的这些和其它目的、特征和优点将变得明显。

图1是示出自由空间损耗和分子吸收的影响的图；

图2是用于解释斯涅尔定律的图；

图3是示出具有单折射椭圆透镜的现有透镜天线的图；

图4是示出具有单折射双曲透镜的现有透镜天线的图；

图5是示出具有双折射透镜的现有透镜天线的图；

图6是示出现有透镜天线的应用示例的图；

图7是示出现有透镜天线的缺点的图；

图8是示出根据实施例的透镜天线的图；

图9是示出根据实施例的透镜天线的图；

图10A-10B是示出天线阵列的波束形状的图；

图11是示出从终端设备到天线阵列的上行链路传输的图；

图12是示出从终端设备到天线阵列的上行链路传输的图；

图13是示出根据实施例的透镜天线的图；

图14是示出图13的透镜天线的效果的图；

图15是示出图13的透镜天线的效果的图；

图16是示出根据实施例的透镜天线的图；

图17是示出根据实施例的透镜天线的图；

图18A是示出根据实施例的透镜天线的图；

图18B是示出天线阵列的覆盖范围的图；

图19是示出根据实施例的透镜天线的应用示例的图；

图20是用于解释根据实施例的透镜天线的设计的图；

图21是示出根据实施例的透镜天线的图；以及

图22是示出根据实施例的透镜天线的图。

具体实施方式

为了解释的目的，在下面的描述中阐述了一些细节以便提供所公开的实施例的彻底理解。然而，对于本领域技术人员来说明显的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者利用等效配置来实现所述实施例。

透镜天线可以基于三种不同的物理特性进行分类。首先，取决于相对于透镜本体的馈送位置，透镜天线可以被分类为离体馈送透镜天线或集成透镜天线。在离体馈送透镜天线中，透镜的焦点远离透镜，并且处于与直径可比较的距离。在集成透镜天线中，透镜可以具有与透镜本体直接接触的馈送部件。第二，取决于折射率分布，透镜天线可以被分类为恒定折射率透镜天线、阶梯折射率透镜天线、以及非均匀折射率透镜天线。第三，取决于折射表面的数量，透镜天线可以被分类为单折射透镜天线和双折射透镜天线。

透镜天线可以通过使用斯涅尔定律来设计。如图2所示，假设两个电介质之间的界面可以在局部被视为平面，则折射由如下所示的斯涅尔定律支配：

n₁sin(θ_i)＝n₂sim(θ_r)，

其中n₁和n₂是每种介质的折射率，θ_i和θ_r是相对于界面法线定义的入射角和折射角。根据斯涅尔定律，如果折射波进入具有更高折射率的介质，则折射波向表面法线弯曲，而当折射波离开具有更高折射率的介质时，折射波朝远离法线的方向弯曲。

图3是示出具有单折射椭圆透镜的现有透镜天线的图。如图所示，在椭圆透镜中，更靠近天线的表面具有球形，并且不折射任何射线。射线的准直是通过从椭圆透镜的外表面折射来实现的。假设内表面具有可以预先确定的半径r₁，并且外表面的形状可以由r₂(θ)表示。那么，通过施加如下所示的路径长度准直条件(也就是说，电磁波传播通过r₁、l(θ)和s(θ)所需的时间与电磁波传播通过r₁和T所需的时间相同)，可以获得极坐标下外表面的形状：

r₁+nl(θ)+s(θ)＝r₁+nT。

应注意的是，n是透镜的折射率，并且电磁波传播通过透镜的电介质所需的时间是电磁波在真空中传播通过相同距离所需时间的n倍。另外，以下物理长度条件被满足：

(r₁+l(θ))cosθ+s(θ)＝r₁+T，

r₁+l(θ)＝r₂(θ)，

r₁+T＝f，

其中T是透镜沿轴线选择的厚度。利用上述四个等式，外表面轮廓可以被表示为：

图4是示出具有单折射双曲透镜的现有透镜天线的图。如图所示，在双曲透镜中，折射发生在更靠近天线的双曲透镜表面。在这种配置中，外透镜表面是平面的，并且不折射射线。由r₁(θ)表示的内表面的形状可以通过施加路径长度准直条件和物理长度条件来类似地计算。

图5是示出具有双折射透镜的现有透镜天线的图。如图所示，根据斯涅尔定律，具有两个折射表面的透镜允许对辐射图案特性进行更多控制。基于几何光学方法，可以确定内表面和外表面的坐标。双折射透镜相对于单折射透镜的主要优点是最大θ_max大于单折射透镜。结果，双折射透镜可以支持阵列天线的更大转向范围(steering range)。

图6是示出现有透镜天线的应用示例的图。如图所示，在发射器侧，在发散射线入射到透镜上并从透镜中出来之后，发散射线被准直，这形成平面波前。由于折射机制，会发生准直。在接收器侧，由于折射机制，平行射线在它们已经通过透镜之后在焦点处会聚。因此，现有的微波透镜天线应用(例如，在无线回程、数据中心等中)用于点对点网络拓扑，在该点对点网络拓扑中，一种透镜被放置在发射器天线前面，以将辐射的能量聚集成窄波束或者将接收到的能量聚焦在接收天线上。当频率增加到毫米波及以上时，电磁波的传播非常接近光的特性。

上述常规透镜天线解决方案对于蜂窝网络场景并非是有益的。对于点对点网络拓扑，接收天线位于固定位置处，并且接收透镜放置在接收天线前面并增加接收天线孔径(有效天线面积)。然而，对于5G和6G蜂窝网络，这种透镜天线拓扑无法用于移动性场景。如图7所示，由于终端尺寸的限制，透镜不能被集成在用户终端中，并且对于移动用户来说，与波前方向的错位是不可避免的。在没有接收透镜的情况下，接收天线的天线孔径(有效天线面积)将随着频率的增加而缩小。

另外，常规的旁瓣抑制(SLS)方法(例如渐减(tapering))已经在几乎所有定向天线系统中实现，以解决定向天线中的信号泄漏。然而，这些常规的SLS方法太复杂，以致于在实际使用中无法被实现用于工作在高频带的大型天线阵列。在最坏的情况下，这些抑制方法不能完全抑制旁瓣。

本公开提出了用于透镜天线、无线电单元和基站的改进的解决方案。图8是示出根据本公开的实施例的透镜天线的图。如图所示，该透镜天线包括天线阵列和透镜，该透镜具有位于该透镜的第一侧(例如，图8中的左侧)的第一焦点，以及位于该透镜的与所述第一侧相对的第二侧(例如图8中的右侧)的第二焦点。此后，在本公开中，第一焦点是指位于透镜的内侧的内焦点，并且第二焦点是指位于透镜的外侧的外焦点。因此，该透镜在下文中也可以被称为双焦点透镜。在下文中，第一侧也可以被称为内侧，并且第二侧也可以被称为外侧。该透镜能够将从位于第一焦点处的天线阵列发射的波束的至少一部分会聚到第二焦点。由于传播路径是可逆的，所以透镜能够将从透镜天线的预期覆盖范围内的位于透镜的第二侧的终端设备发射的波束的至少一部分汇聚到天线阵列。

如稍后所述，对于预期的覆盖范围可以有两种选项。作为第一选项，透镜和第二焦点之间的距离可以相对较大，并且该距离可以用于基本上反映预期的覆盖范围。换句话说，预期的覆盖范围可以基于该距离。作为第二选项，透镜和第二焦点之间的距离可以相对较小，并且从第二焦点发散的折射波束之间形成的角度可以用于基本上反映预期的覆盖范围。换句话说，预期的覆盖范围可以基于所形成的角度。

可选地，如稍后所述，透镜可以设置有穿透该透镜的孔，使得从天线阵列发射的波束的另一部分可以传播通过该孔而不被透镜会聚。可选地，透镜天线可以在高频(例如24.25GHz以上)下工作。与几何光学近似相符的典型透镜半径的范围为10至30个波长。例如，对于30-300GHz的频带，所支持的链路距离为大约100米。对于28GHz的频带，波长为大约1厘米，并且透镜半径为波长的大约10-30倍，即10-30厘米。对于0.3-3THz的频带，所支持的链路距离小于10米。对于0.28THz的频带，波长为大约0.1厘米，并且透镜半径为大约1-3厘米。对于2.8THz的频带，透镜半径为大约1-3毫米。应注意的是，根据实施例的透镜天线也可以以较大的尺寸和重量为代价，而在其它频率(例如相对较低的频率)下工作。

在下文中，将参考图9-22详细描述几个实施例，以解释上述透镜天线的特征。

图9是示出根据本公开的实施例的透镜天线的图。该实施例对应于下行链路场景和上述的预期覆盖范围的第一选项。如图9所示，双焦点透镜被放置在天线阵列的前面，以折射射线并将辐射能量聚集到所需方向(例如主瓣方向)。双焦点透镜具有两个焦点，内焦点和外焦点。发散射线(主瓣和旁瓣)从内焦点发射，并由双焦点透镜折射。折射射线会聚到位于待覆盖区域(或预期覆盖范围)的外焦点。应注意的是，为了简单起见，图中只绘制了一对旁瓣。实际上，大型天线阵列有许多旁瓣。

如背景技术部分所述，天线阵列所需的物理空间将随着频率的增加而急剧减小。在高频带下，几平方厘米的表面积可以容纳数千个天线。在这种情况下，如图9所示，主瓣和被折射的旁瓣之间的角度非常小，因此，主瓣和被折射的旁瓣会聚并在非常长的距离上重叠。重叠的主瓣和旁瓣可以提高下行链路天线增益。

图10A-10B是示出天线阵列的波束形状的图。如图所示，对于用于蜂窝网络的天线阵列，大部分能量(在未采用任何旁瓣抑制方法的情况下约为80％～90％)被聚集在主瓣中，该主瓣可以被视为锥形形状。然而，波束的能量无法被完全限制在主瓣的界限内。在主瓣外，波的强度迅速减弱，除了在几个旁瓣中功率再次增加之外。

对于图9中所示的双焦点透镜解决方案，大部分旁瓣能量可以通过折射而被聚集。因此，对于图9中所示的解决方案，不需要执行常规的旁瓣抑制，这导致低的设计复杂性、也导致更好的性能。

假设双焦点透镜将大部分旁瓣能量(总发射功率的10％-20％)聚集到主瓣转向范围，这对于当前的光学技术来说并不困难。那么，利用所提出的解决方案，主瓣天线下行链路增益将增加0.46dB至1dB，如下面计算的那样：

10log((20％+80％)/80％)＝1dB，

10log((10％+90％)/90％)＝0.46dB。

图11是示出从终端设备到天线阵列的上行链路传输的图。由于功耗和波束成形能力的限制，来自终端设备的上行链路波束通常较宽。如图所示，由终端设备发射的上行链路波束在空间中扩展，并且功率密度降低。如上所述，在高频带中，天线面板的尺寸变得非常小。因此，有效天线面积比上行链路波束扩展面积小得多，这在没有透镜的情况下会导致较低的上行链路接收功率。

图12示出常规天线的上行链路波束传播。如图所示，有效天线面积(天线孔径)等于天线面板的物理尺寸。在高频下，有效天线面积相当小。因此，大部分上行链路辐射功率没有被接收天线接收。

作为对比，图13示出根据本公开的实施例的透镜天线。该实施例对应于上行链路场景和上述的预期覆盖范围的第一选项。如图所示，指向透镜的所有射线都可以被重定向到天线面板。这意味着有效天线面积(天线孔径)具有与透镜相同的大小。因此，双焦点透镜可以增加有效天线面积。

与几何光学近似相符的典型透镜半径的范围为10至30个波长。在高频带示例中，28GHz频带的波长为1cm，并且280GHz频带的波长为1mm。对应的透镜半径分别为10cm～30cm和1cm～3cm。假设280GHz的天线阵列具有32*32的双极化配置，波长λ为1mm，并且每个天线单元的长度为波长的一半。那么，这些天线单元所占据的面积可以被计算为：

考虑到在天线单元之间设置的裕度，天线面板尺寸为大约200mm²。根据与几何光学近似相符的透镜半径的范围为10至30个波长，透镜尺寸可以被计算为：

π*λ²＝314～2826mm²。

那么，利用双焦点透镜天线得到的上行链路增益将增加2dB至11.5dB，如下面计算的那样：

10log(314/200)＝2dB，

10log(2826/200)＝11.5dB。

基于图9和图13中所示的上述实施例，对于工作在280GHz的具有32×32双极化配置的天线阵列，双焦点透镜天线可以具有额外的0.46～1dB下行链路增益和额外的2～11.5dB上行链路增益。考虑到由于终端设备的功率和硬件限制，蜂窝网络覆盖受到上行链路的限制，双焦点透镜天线可以与下行链路增益相比极大地提高上行链路增益，使得上行链路小区覆盖范围可以得到扩展，如图14所示。

另外，信道估计会产生显著的训练开销。该问题在移动场景中变得甚至更具挑战性，因为路径不断变化。于是发射器需要频繁地发送导频波束以更新估计结果，从而导致训练开销的相当大的增加、并因此导致数据吞吐量的急剧降低。然而，利用图13所示的实施例，粗略的信道信息对于波束对准是足够的，如图15所示。

图16示出在图9所示的实施例中可能存在的问题。在图9的实施例中使用的双焦点透镜的原理是，在透镜折射之后，从内焦点发射的所有射线都指向外焦点。因此，用于高频带的大型天线阵列可以具有窄的主瓣覆盖范围，如图16所示。在终端设备四处移动的情况下，可以执行波束扫描和跟踪功能以跟踪终端设备的移动。在波束成形的波入射到透镜的外表面上之后，该波束成形的波可以被透镜折射。然后，透镜覆盖空间将被分割为两个部分，被折射的主瓣波束覆盖的部分和被折射的旁瓣波束覆盖的部分。例如，位于点A的终端设备可以由折射的主瓣波束服务。位于点B的终端设备可以由折射的旁瓣波束服务。然而，位于点C的终端设备无法被透镜天线服务，因为没有波束能够传播到点C。因此，尽管功率被聚集，但是双焦点透镜的覆盖范围被缩小。

为了克服图16所示的问题，图17示出根据本公开的另一实施例的透镜天线。该实施例对应于下行链路场景、预期覆盖范围的第一选项、以及上述的可选的贯穿孔特征。贯穿孔特征也可以被称为穿孔双焦点透镜，其可以提高双焦点透镜天线的覆盖范围。如图17所示，根据主瓣转向范围，双焦点透镜被穿孔从而具有锥形孔的空间。以这种方式，主瓣波束在主瓣转向范围(锥形区域1710)内转向并跟踪终端设备，因为主瓣波束不会被折射。透镜覆盖空间被分割成三个部分1710、1720和1730。根据几何光学理论，仅主瓣波束可以覆盖区域1710，仅旁瓣波束可以覆盖区域1730，并且主瓣和旁瓣都可以覆盖区域1720。例如，位于点B的终端设备可以由折射的旁瓣波束和主瓣波束服务。位于点C的终端设备可以由主瓣波束服务。与图16的实施例相比，穿孔双焦点透镜的覆盖范围被提高，并且可以在区域1720中获得空间复用增益。

图18A是示出根据本公开的实施例的透镜天线的图。该实施例对应于下行链路场景和上述的预期覆盖范围的第二选项。如图18A所示，具有靠近透镜的外焦点的双焦点透镜被用于加宽铅笔型小区(pencil cell)的覆盖范围，使得会聚到外焦点的射线将发散到比图18B所示的常规高频天线阵列更宽的范围。可选地，如图18A所示，如果不需要旁瓣增益，则可以减小透镜物理尺寸以仅保持中心部分，以最小化用于微尺度应用的天线大小。

图19示出图18A所示的透镜天线的微尺度应用示例。在该应用示例中，280GHz天线面板(32*32相控阵列)被放置在办公桌上方，供用户连接2米范围内的任何位置处的膝上型电脑和移动电话。32*32相控阵列仅具有1.875度的半功率波束宽度(HPBW)。

图20是用于解释根据实施例的透镜天线的设计的图。如图所示，以椭圆双焦点透镜为例解释透镜轮廓设计。被透镜折射的所有射线都被会聚到外焦点。在极坐标中椭圆双焦点透镜的外表面的形状可以通过施加如下所示的路径长度准直条件来获得：

r₁+nl+s+r₃＝r₁+nT+r₃，

其中r₃是外焦点和透镜之间的最小距离。另外，以下物理长度条件被满足：

r₁+l＝r₂，

r₁+T＝f，

其中T是透镜沿轴线选择的厚度。那么，从上述四个等式可以获得以下二次方程：

(1-n²)r₂ ²+(2n²T+2n²r₁+2nr₃-2fcosθ-2r₃cosθ)r₂-n²T²-2n²Tr₁-n²r₁ ²-2nTr₃-2nr₁r₃+2r₃f+f²＝0，其中r₂表示外表面轮廓。通过求解二次方程的根，可以确定双焦点透镜的形状。由于光学器件和技术已经很好地发展了几个世纪，所以根据该实施例的透镜天线易于通过几何光学和物理光学方法进行设计，并且易于通过计算机数控铣床(CNC)、模塑和三维(3D)增材制造来进行制造。

尽管在上述实施例中，双焦点透镜已经被描述为单折射椭圆透镜，但是本公开并不限于该示例。作为另一示例，单折射双曲双焦点透镜可以被用作所述透镜，如图21所示。作为又一示例，双折射双焦点透镜可以被用作所述透镜，如图22所示。作为又一示例，可以使用具有两个焦点的任何其它适合类型的透镜作为所述透镜。其它透镜类型的轮廓可以以类似于单折射椭圆透镜的方式计算。作为又一示例，代替单个透镜，可以使用具有两个焦点的多于一个透镜的组合。例如，一对间隔开的凸透镜可以被组合使用以充当双焦点透镜。作为又一示例，天线阵列不限于严格地位于透镜的内焦点处。相反，天线阵列可以被布置成与内焦点间隔一定距离，只要它被布置在透镜的内侧即可。

基于以上描述，本公开的至少一个方面提供了一种透镜天线。该透镜天线包括天线阵列和透镜单元，该透镜单元具有位于该透镜单元的第一侧的第一焦点、以及位于该透镜单元的与第一侧相对的第二侧的第二焦点。该透镜单元能够使从位于该透镜单元的第一侧的天线阵列发射的波束的至少一部分在该透镜单元的第二侧会聚。

另外，本公开还提供了一种包括上述透镜天线的无线电单元和包括该无线电单元的基站。无线电单元和基站的其它配置对于本领域技术人员来说可以是熟知的，并且为了简洁起见，在这里将它们的细节予以省略。

除非另外定义，否则在本文中使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本领域技术人员所通常理解的相同含义。进一步应理解的是，术语(诸如在通常使用的词典中定义的那些术语)应被解释为具有与说明书上下文和相关技术中它们的含义一致的含义，并且不应在理想化或过于正式的意义上来解释，除非在本公开中被清楚地定义。

本文中使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，并且并非旨在限制本公开。如本文中使用的，单数形式的“一个/一种(a、an)”和“所述(the)”旨在也包括复数形式，除非上下文另有清楚指示。还将理解的是，术语“包括”、“具有”、和/或“包含”在本文中使用时，指的是所陈述的特征、元素和/或组件的存在，而并不排除一个或多个其它特征、元素、组件和/或其组合的存在或附加。如本文中所使用的，将两个或更多部分“耦接”、“连接”或“级联”到一起的陈述应指将这些部分直接结合到一起或通过一个或多个中间部件结合。

应理解的是，尽管术语“第一”、“第二”等可以在本文中使用以描述各种元素，但是这些元素不应受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个元素与另一元素区别开。例如，第一元素可以被称作第二元素，并且类似地，第二元素可以被称作第一元素，而不脱离本公开的范围。如本文中使用的，术语“和/或”包括相关联的所列术语中的一个或多个的任一个和所有组合。

本公开中对“一个实施例”、“一实施例”等的提及表示所描述的实施例可以包括特定特征、结构或特性，但是并非每个实施例都必须包括该特定特征、结构或特性。而且，这样的短语不一定指代同一个实施例。另外，当结合一实施例描述特定特征、结构或特性时，结合其它实施例实现这样的特征、结构或特性是在本领域技术人员的知识内，无论是否被明确描述。

应理解的是，术语诸如“顶”、“底”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅仅是为了便于描述本公开或简化描述，而并非旨在指示或暗示所指的元件、组成部分、或装置应当具有特定的方位、或者应当以特定的方位被制造和操作。因此，这些术语不应被解释为对本公开进行限制。

如本文中使用的，术语“示例”，特别是当后面跟着一组术语时，仅仅是示例性和说明性的，并且不应被视为是排他性的。应注意的是，本公开的各个方面可以被单独实现或与一个或多个其它方面结合实现。此外，详细描述和具体实施例仅旨在用于说明的目的，而并非旨在限制本公开的范围。

本公开包括本文中明确地或者以其任何一般化形式公开的任何新颖特征或特征组合。当结合附图阅读时，鉴于上述描述，对本公开的上述示例性实施例的各种修改和适配对于相关领域中的技术人员来说会变得明显。然而，任何和所有修改仍将落入本公开的非限制性和示例性实施例的范围内。

Claims

1.一种透镜天线，包括：

天线阵列；以及

透镜单元，其具有位于所述透镜单元的第一侧的第一焦点、以及位于所述透镜单元的与所述第一侧相对的第二侧的第二焦点，其中，所述透镜单元能够使从位于所述透镜单元的所述第一侧的所述天线阵列发射的波束的至少一部分在所述透镜单元的所述第二侧会聚。

2.根据权利要求1所述的透镜天线，其中，所述透镜单元能够将从位于所述第一焦点处的所述天线阵列发射的波束的至少一部分会聚到所述第二焦点。

3.根据权利要求1或2所述的透镜天线，其中，所述透镜单元能够将从位于所述透镜天线的预期覆盖范围内的终端设备发射的波束的至少一部分会聚到所述天线阵列。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的透镜天线，其中，所述透镜单元和所述第二焦点之间的距离是基于所述透镜天线的预期覆盖范围的。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的透镜天线，其中，所述透镜单元被设置有穿透所述透镜单元的孔，使得从所述天线阵列发射的所述波束的另一部分能够传播通过所述孔而不被所述透镜单元会聚。

6.根据权利要求5所述的透镜天线，其中，所述孔被设置在所述透镜单元的中心。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的透镜天线，其中，所述透镜单元是一个透镜。

8.根据权利要求7所述的透镜天线，其中，所述一个透镜是下述中的一种：

单折射椭圆透镜；

单折射双曲透镜；

双折射透镜；以及

麦克斯韦鱼眼透镜。

9.根据权利要求1至6中任一项所述的透镜天线，其中，所述透镜单元是多于一个透镜的组合。

10.根据权利要求9所述的透镜天线，其中，所述多于一个透镜的组合是间隔开的一对凸透镜。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的透镜天线，其中，所述透镜天线在24.25GHz以上的频率下工作。

12.一种无线电单元，包括根据权利要求1至11中任一项所述的透镜天线。

13.一种基站，包括根据权利要求12所述的无线电单元。