CN116722359A - 双波束天线 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种双波束天线，属于天线技术领域，用于解决各波束相互干扰的技术问题。该双波束天线包括至少一个天线模块，天线模块包括第一极化端口、第二极化端口、阵列排布的多个辐射单元，以及多条连接线，阵列沿第一方向具有至少两列辐射单元，且沿第二方向具有至少一行辐射单元；每个辐射单元与第一极化端口之间，以及与第二极化端口之间通过连接线相连，且沿第一方向和第二方向中的至少一个方向，每相邻的两个辐射单元之间的相位差为180度；当第一极化端口和第二极化端口中的至少一者接收到信号输入时，形成与相位差的方向相对于的双波束。至少利用一个极化端口即可形成双波束，双波束中的各波束之间相互独立，不存在交叉，避免相互干扰。

Description

双波束天线

技术领域

本发明实施例涉及天线技术领域，尤其涉及一种双波束天线。

背景技术

随着科技水平的不断进步，通信水平飞速发展。移动用户数量的与日俱增，使得网络覆盖的密度越来越大，单波束天线在信道容量要求较高的地方难以满足用户的需求。为了增加信道容量，一种方法是增加天线的数量；另一种方法是采用双波束天线。采用双波束天线可以减少抱杆上天线的数量，同时又能满足信道容量的需求。然而，双波束天线的波束之间互相干扰。

发明内容

鉴于上述问题，本发明实施例提供一种双波束天线，用于减少双波束天线的波束之间的干扰。

本发明实施例提供一种双波束，其包括至少一个天线模块，所述天线模块包括第一极化端口、第二极化端口、多个间隔设置的辐射单元，以及多条连接线，所述多个辐射单元形成阵列，所述阵列沿第一方向具有至少两列所述辐射单元，且沿第二方向具有至少一行所述辐射单元，所述第一方向和所述第二方向垂直；

每个所述辐射单元与所述第一极化端口之间，以及与所述第二极化端口之间通过所述连接线相连，且沿所述第一方向和所述第二方向中的至少一个方向，每相邻的两个所述辐射单元之间的相位差为180度；

所述第一极化端口和所述第二极化端口用于接收所述双波束的信号输入，当所述第一极化端口和所述第二极化端口中的至少一者接收到所述信号输入时，多个所述辐射单元形成与所述相位差的方向相对于的双波束。

在一些可能的实施例中，沿所述第一方向，每相邻的两个所述辐射单元之间的相位差为180度，所述双波束包括由垂直于所述第一方向的平面分开的两个波束；

和/或，沿所述第二方向，每相邻的两个所述辐射单元之间的相位差为180度，所述双波束包括由垂直于所述第二方向的平面分开的两个波束。

在一些可能的实施例中，每个所述辐射单元包括交叉设置的第一极化元件、第二极化元件，多条所述连接线包括第一馈电线、第二馈电线、第三馈电线和第四馈电线，所述天线模块还包括与每列所述辐射单元均相对应的第一馈电接口和第二馈电接口；

各所述第一馈电接口均与所述第一极化端口之间连接有第一馈电线，且与相对应的每列所述辐射单元的所述第一极化元件之间连接有第二馈电线；

各所述第二馈电接口均与所述第二极化端口之间连接有第三馈电线，且与相对应的每列所述辐射单元的所述第二极化元件之间连接有第四馈电线。

在一些可能的实施例中，所述阵列沿所述第二方向具有一行所述辐射单元；

沿所述第一方向，所述辐射单元相对应的所述第一馈电线的长度或者所述第二馈电线的长度依次增加，且增加量为所述双波束天线的中心频点的半波长；

和/或，沿所述第一方向，所述辐射单元相对应的所述第三馈电线的长度或者所述第四馈电线的长度依次增加，且增加量为所述双波束天线的中心频点的半波长。

在一些可能的实施例中，所述阵列沿所述第二方向具有多行所述辐射单元；

同一行所述辐射单元和/或同一列所述辐射单元所对应的所述第二馈电线的长度依次增加，增加量为所述双波束天线的中心频点的半波长，且相邻两列所述辐射单元相对应的所述第一馈电线的长度相同；

或者，相邻两列所述辐射单元所对应的所述第一馈电线的长度依次增加，增加量为所述双波束天线的中心频点的半波长，且同一行所述辐射单元所对应的所述第二馈电线的长度相同。

在一些可能的实施例中，所述阵列沿所述第二方向具有多行所述辐射单元；

同一行所述辐射单元和/或同一列所述辐射单元所对应的所述第四馈电线的长度依次增加，增加量为所述双波束天线的中心频点的半波长，且相邻两列所述辐射单元相对应的所述第三馈电线的长度相同；

或者，相邻两列所述辐射单元所对应的所述第三馈电线的长度依次增加，增加量为所述双波束天线的中心频点的半波长，且同一行所述辐射单元所对应的所述第四馈电线的长度相同。

在一些可能的实施例中，所述第一方向，每相邻的两个所述辐射单元之间的相位差为180度，所述双波束包括由垂直于所述第一方向的平面分开的两个波束；

由垂直于所述第一方向的平面分开的两个所述波束的指向θ1、相邻两个所述辐射单元沿所述第一方向的距离d1，以及所述双波束天线的中心频点的波长λ具有以下公式：

在一些可能的实施例中，由垂直于所述第一方向的平面分开的两个所述波束所述第一方向的瓣宽与所述第一方向的辐射单元的个数负相关，所述第二方向的瓣宽与所述第二方向的辐射单元的个数负相关。

在一些可能的实施例中，沿所述第二方向，每相邻的两个所述辐射单元之间的相位差为180度，所述双波束包括由垂直于所述第二方向的平面分开的两个波束；

由垂直于所述第二方向的平面分开的两个所述波束的指向θ2、相邻两个所述辐射单元沿所述第二方向的距离d2，以及所述双波束天线的中心频点的波长λ具有以下公式：

在一些可能的实施例中，由垂直于所述第二方向的平面分开的两个所述波束所述第一方向的瓣宽与所述第一方向的辐射单元的个数负相关，所述第二方向的瓣宽与所述第二方向的辐射单元的个数负相关

本发明实施例的双波束天线至少具有以下优点：

本发明实施例的双波束天线包括至少一个天线模块，天线模块中，沿第一方向和第二方向中的至少一个方向，每相邻的两个辐射单元之间的相位差为180度，以形成双波束，各辐射单元通过一个极化端口(第一极化端口或者第二极化端口)进行馈电即可实现单极化的双波束，通过两个极化端口(第一极化端口和第二极化端口)进行馈电即可实现双极化的双波束。双波束中的各波束之间相互独立，不存在交叉区域，因而避免相互干扰。此外，第一极化端口、第二极化端口、第一馈电接口、第二馈电接口、第一极化元件和第二极化元件之间接线连接，以进行馈电，馈电网络简洁，无需增加电轿、巴特勒矩阵等，减少馈电损耗，节约成本。

除了上面所描述的本发明实施例解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的有益效果外，本发明实施例提供的双波束天线所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的有益效果，将在具体实施方式中作出进一步详细的说明。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例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为本发明实施例中的双波束天线的结构示意图；

图2为本发明实施例中的辐射单元的相位的一种示意图；

图3为本发明实施例中的辐射单元的相位的另一种示意图；

图4为本发明实施例中的辐射单元的相位的又一种示意图；

图5为本发明实施例中的辐射单元的相位的再一种示意图；

图6为本发明实施例中的双波束的一种示意图；

图7为图6的双波束的水平方向图；

图8为图6的双波束的垂直方向图；

图9为本发明实施例中的双波束的另一种示意图；

图10为图9的双波束的水平方向图；

图11为图9的双波束的垂直方向图；

图12为本发明实施例中的双波束的又一种示意图；

图13为图12的双波束的垂直方向图；

图14为本发明实施例中的双波束的再一种示意图；

图15为图14的双波束的垂直方向图；

图16为本发明实施例中的辐射单元的结构示意图；

图17为本发明实施例中的辐射单元与第一极化端口、第二极化端口的连接示意图；

图18为本发明实施例中的天线模块的一种结构示意图；

图19为图18中的天线模块的第一馈电线和第二馈电线的长度一种示意图；

图20为图18中的天线模块的第一馈电线和第二馈电线的长度另一种示意图；

图21为本发明实施例中的天线模块的另一种结构示意图；

图22为图21中的天线模块的第一馈电线和第二馈电线的长度第一种示意图；

图23为图21中的天线模块的第一馈电线和第二馈电线的长度第二种示意图；

图24为图21中的天线模块的第一馈电线和第二馈电线的长度第三种示意图；

图25为图21中的天线模块的第一馈电线和第二馈电线的长度第四种示意图；

图26为图21中的天线模块的第一馈电线和第二馈电线的长度第五种示意图。

附图标记说明：

1-天线模块； 10-辐射单元；

11-第一极化元件； 12-第二极化元件；

21-第一极化端口； 22-第二极化端口；

31-第一馈电接口； 32-第二馈电接口；

41-第一馈电线； 42-第二馈电线；

43-第三馈电线； 44-第四馈电线。

具体实施方式

相关技术存在双波束天线的波束互相干扰的问题，经发明人研究发现，其原因在于：双波束通过两个独立的波束组合形成，这两个波束之间具有交叉区域，一个波束的波瓣(例如旁瓣)在另一个波束的区域内，使得波束之间相互干扰。另外，为了产生双波束，双波束天线中还需要增加特定的波束形成网络，波束形成网络的增加会产生插入损耗，增益不高，并且占据一定的空间。此外，双波束天线采用双馈电方式，利用一个极化端口产生一个波束，馈电网路复杂、成本较高。

本发明实施例提供一种双波束天线，每个辐射单元与第一极化端口之间，以及与第二极化端口之间通过连接线相连，沿第一方向和第二方向中的至少一个方向，每相邻的两个辐射单元之间的相位差为180度，利用第一极化端口或者第二极化端口即可形成单极化的双波束，利用第一极化端口和第二极化端口即可形成双极化的双波束，双波束中的各波束之间相互独立，不存在交叉区域，因而避免相互干扰。

为了使本发明实施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，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的一部分实施例，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的前提下所获得的所有其它实施例，均属于本发明保护的范围。

参阅图1，本发明实施例提供一种双波束天线，该双波束天线包括至少一个天线模块1。天线模块1的数量可以根据使用场景的需求进行选择，以使双波束天线具有所需的波束宽度和增益。天线模块1的数量越多，双波束天线的波束宽度越小，增益越大。天线模块1的数量为多个时，多个天线模块1之间等间隔设置。示例性的，天线模块1设置有3个，3个天线模块1沿水平方向(图1所示X方向)等间隔设置。一个天线模块1可以产生一个或者两个双波束，一个双波束包括两个对称的波束，两个双波束包括四个对称的波束。

继续参阅图1，一个天线模块1包括第一极化端口21、第二极化端口22、多个辐射单元10，以及多条连接线。第一极化端口21与每个辐射单元10，以及第二极化端口22均与每个辐射单元10均通过连接线电连接，以控制所形成的双波束的极化。且第一极化端口21与每个辐射单元10之间，以及第二极化端口22与每个辐射单元10之间仅通过连接线连接，无需设置电轿、巴特勒矩阵等，减少馈电损耗，节约成本。通过设置连接线，实现第一方向和第二方向中的至少一个方向，每相邻的两个辐射单元10之间的相位差为180度，以形成双波束。

其中，第一极化端口21和第二极化端口22的极化方向正交，例如第一极化端口21为+45°极化端口，第二极化端口22为-45°极化端口。利用第一极化端口21和第二极化端口22，可以实现双波束的双极化，也可以实现双波束的单极化。第一极化端口21和第二极化端口22用于接收双波束的信号输入，当第一极化端口21和第二极化端口22中的至少一者接收到信号输入时，多个辐射单元10形成与相位差的方向相对于的双波束。当第一极化端口21或者第二极化端口22接收到信号输入时，多个辐射单元10形成与相位差的方向相对应且单极化的双波束，当第一极化端口21和第二极化端口22均接收到信号输入时，多个辐射单元10形成与相位差的方向相对应且双极化的双波束。

多个辐射单元10间隔设置，并形成阵列，该阵列沿第一方向具有至少两列辐射单元10，且沿第二方向具有至少一行辐射单元10，第一方向和第二方向垂直。通过至少两列且至少一行的辐射单元10，天线模块1形成双波束。其中，第一方向为阵列的行方向，第二方向为阵列的列方向，且行方向和列方向垂直。行方向如图1中所示的水平方向(X方向)，列方向如图1中所示的竖直方向(Y方向)。

在一些示例中，阵列沿第一方向具有两列辐射单元10，沿第二方向具有一行辐射单元10，即阵列包括两个辐射单元10，两个辐射单元10形成2行1列(2×1)的排布。在另一些示例中，阵列沿第一方向具有两列辐射单元10，沿第二方向具有两行辐射单元10，即阵列包括四个辐射单元10，四个辐射单元10形成2行2列(2×2)的排布。在又一些示例中，阵列沿第一方向具有四列辐射单元10，沿第二方向具有五行辐射单元10，即阵列包括二十个辐射单元10，二十个辐射单元10形成5行4列(5×4)的排布。

继续参阅图1，沿第一方向和第二方向中的至少一个方向，每相邻的两个辐射单元10之间的相位差为180度，形成与所沿方向相对应的一个双波束。即每行中的相邻两个辐射单元10的相位差为180度，形成与第一方向对应的两个波束。或者，每列中的相邻两个辐射单元10的相位差为180度，形成与第二方向对应的两个波束。再或者，每列中的相邻两个辐射单元10的相位差为180度，且每行中的辐射单元10的相位差为180度，形成与第一方向对应且与第二方向对应的四个波束。其中，每个波束中可以有多个波瓣(至少一个主瓣，至少零个旁瓣)，波束的波瓣数与辐射单元10的数量相关。

可以理解的是，当阵列具有一行辐射单元10时，沿第二方向没有两个辐射单元10，其沿第一方向，每相邻的两个辐射单元10之间的相位差为180度，可以形成一个双波束。示例性的，参阅图2，一行具有3个辐射单元10，沿第一方向，这三个辐射单元10的相位依次为0度、180度和360度，第一个和第二个辐射单元10的相位差为180度，第二个和第三个辐射单元10的相位差为180度。

当阵列具有多行辐射单元10时，沿第一方向和/或第二方向，每相邻的两个辐射单元10之间的相位差为180度，可以形成一个或者两个双波束。具体的，沿第一方向，每相邻的两个辐射单元10之间的相位差为180度，双波束包括由垂直于第一方向的平面分开的两个波束；和/或，沿第二方向，每相邻的两个辐射单元10之间的相位差为180度，双波束包括由垂直于第二方向的平面分开的两个波束。

在一些实施例中，阵列包括一行多列，即一行具有多个辐射单元10，沿第一方向，每相邻的两个辐射单元10之间的相位差为180度。所有辐射单元10形成双波束，该双波束包括两个波束，两个波束由相对于第一方向的垂直平面对称分布。

例如，参阅图2，阵列包括三个沿第一方向排布的辐射单元10，沿第一方向，三个辐射单元10的相位依次为0度、180度和360度，这三个辐射单元10形成一个双波束，其包括两个波束。如图2所示，第一方向为X方向，第二方向为Y方向时，第三方向为Z方向，第三方向、第一方向和第二方向两两垂直，相对于第一方向的垂直平面即为YZ平面。

在另一些实施例中，阵列包括多行多列，在一些可能的示例中，沿第一方向，相邻两个辐射单元10之间的相位差为180度，沿第二方向，相邻两个辐射单元10的相位相等。所有辐射单元10形成双波束，该双波束包括两个波束，两个波束相对于第一方向的垂直平面对称分布。

例如，参阅图3，阵列包括三行两列，沿第一方向，第一列的辐射单元10的相位均为0度，第二列的辐射单元10的相位均为180度。所有辐射单元10形成双波束，该双波束包括两个波束。如图3所示，第一方向为X方向，第二方向为Y方向时，第三方向为Z方向，第三方向、第一方向和第二方向两两垂直，相对于第一方向的垂直平面即为YZ平面。

在另一些可能的示例中，沿第一方向，相邻两个辐射单元10之间的相位相等，沿第二方向，相邻两个辐射单元10的相位差为180度。所有辐射单元10形成双波束，该双波束包括相对于第二方向的垂直平面对称分布的两个波束。

例如，参阅图4，阵列包括三行两列，沿第二方向，第一行的辐射单元10的相位均为0度，第二行的辐射单元10的相位均为180度，第三行的辐射单元10的相位均为360度。所有辐射单元10形成双波束，该双波束包括两个波束。如图4所示，第一方向为X方向，第二方向为Y方向时，第三方向为Z方向，第三方向、第一方向和第二方向两两垂直，相对于第二方向的垂直平面即为XZ平面。

在又一些可能的示例中，沿第一方向，相邻两个辐射单元10之间的相位差为180度，且沿第二方向，相邻两个辐射单元10的相位差为180度相等。所有辐射单元10形成双波束，该双波束包括四个波束，四个波束相对于第一方向的垂直平面对称分布且相对于第二方向的垂直平面对称分布。

例如，参阅图5，阵列包括三行两列，沿第一方向，第一行的第一、二列的辐射单元10的相位分别为0度、180度；第二行的第一、二列的辐射单元10的相位分别为180度、360度；第三行的第一、二列的辐射单元10的相位分别为360度、540度。所有辐射单元10形成双波束，其包括四个波束。如图5所示，第一方向为X方向，第二方向为Y方向时，第三方向为Z方向，第三方向、第一方向和第二方向两两垂直，这四个波束由YZ平面分开且由XZ平面分开，相对YZ平面和相对XZ平面均对称分布。

在沿第一方向，每相邻的两个辐射单元10之间的相位差为180度，双波束包括由垂直于第一方向的平面分开的两个波束的实施例中，这两个波束的指向θ1、相邻两个辐射单元10沿第一方向的距离d1，以及双波束天线的中心频点的波长λ具有以下公式：

可以理解的是，由垂直于第一方向的平面分开的两个波束的指向与第一方向的辐射单元10的距离相关。当获得该波束的指向的角度θ1，以及双波束天线的中心频点的波长λ或者频率f，可以根据上述公式计算获得辐射单元10沿第一方向的距离d1。

由垂直于第一方向的平面分开的波束第一方向的瓣宽与第一方向的辐射单元10的个数负相关，两个波束第二方向的瓣宽与第二方向的辐射单元10的个数负相关。即第一方向的辐射单元10的个数越多，由垂直于第一方向的平面分开的波束第一方向的瓣宽越小；第二方向的辐射单元10的个数越多，由垂直于第一方向的平面分开的波束第二方向的瓣宽越小。

以利用第一极化端口21实现单极化，沿第一方向，每相邻的两个辐射单元10的相位差为180度(即相邻两列辐射单元10的相位差为180度)为例，当所形成的两个波束的指向为30度(即偏离Z方向30度)时，根据上述公式进行计算，沿第一方向相邻两个辐射单元10之间的间距为双波束天线的中心频点的波长，即d1＝λ。

在一些示例中，参阅图6至图8，阵列沿第一方向(X方向)具有2个辐射单元10，沿第二方向(Y方向)具有1个辐射单元10，如图6所示，辐射单元10形成水平的两个波束(两个波束由YZ平面分开)，如图7和图8所示，这两个波束水平方向的3dB波瓣宽度为32度，垂直方向3dB波瓣宽度为65度。即第一方向的瓣宽为32度，第二方向的瓣宽为65度。

在另一些示例中，参阅图9至图11，阵列沿第一方向(X方向)具有2个辐射单元10，沿第二方向(Y方向)具有5个辐射单元10，如图9所示，形成水平的两个波束(两个波束由YZ平面分开)，如图10和图11所示，这两个波束水平方向的3dB波瓣宽度为32度，垂直方向3dB波瓣宽度为14度。即第一方向的瓣宽为32度，第二方向的瓣宽为14度。

在又一些示例中，参阅图12和图13，阵列沿第一方向(X方向)具有4个辐射单元10，沿第二方向(Y方向)具有5个辐射单元10，形成水平的两个波束(两个波束由YZ平面分开)，这两个波束水平方向的3dB波瓣宽度为16度，垂直方向3dB波瓣宽度为14度。即第一方向的瓣宽为16度，第二方向的瓣宽为14度。

以利用第一极化端口21实现单极化，沿第一方向，每相邻的两个辐射单元10的相位差为180度(即相邻两列辐射单元10的相位差为180度)为例，当所形成的波束的指向为45度(即偏离Z方向30度)，根据上述公式进行计算，沿第一方向相邻两个辐射单元10之间的间距为双波束天线的中心频点的0.707波长，即d1＝0.707λ。

阵列沿第一方向(X方向)具有4个辐射单元10，沿第二方向(Y方向)具有5个辐射单元10，如图14和图15所示，形成水平的两个波束(两个波束由YZ平面分开)，这两个波束水平方向的3dB波瓣宽度为16度，垂直方向3dB波瓣宽度为14度。即第一方向的瓣宽为16度，第二方向的瓣宽为14度。

在沿第二方向，每相邻的两个辐射单元10之间的相位差为180度，双波束包括由垂直于第二方向的平面分开的两个波束的实施例中，这两个波束的指向θ2、相邻两个辐射单元10沿第二方向的距离d2，以及天线的中心频点的波长λ具有以下公式：

可以理解的是，由垂直于第二方向的平面分开的两个波束的指向与第二方向的辐射单元10的距离相关。当获得该波束的指向的角度，以及双波束天线的中心频点的波长λ或者频率f，可以获得辐射单元10沿第二方向的距离d2。

由垂直于第二方向的平面分开的两个波束第一方向的瓣宽与第一方向的辐射单元10的个数负相关，第二方向的瓣宽与第二方向的辐射单元10的个数负相关。即第一方向的辐射单元10的个数越多，由垂直于第二方向的平面分开的两个波束第一方向的瓣宽越小；第二方向的辐射单元10的个数越多，由垂直于第二方向的平面分开的两个波束第二方向的瓣宽越小。具体可以参照第一方向的实施例，在此不再赘述。

通过调整相邻两个辐射单元10沿第一方向的距离d1，和/或相邻两个辐射单元10沿第二方向的距离d2，可以调整波束的指向；通过调整第一方向和/或第二方向上辐射单元10的个数，可以调整波束第一方向的瓣宽和第二方向的瓣宽，从而根据不同的场景需求，满足覆盖的要求，以提高双波束天线的应用范围。

在一些可能的实施例中，参阅图16和图17，每个辐射单元10包括交叉设置的第一极化元件11、第二极化元件12，多条连接线包括第一馈电线41、第二馈电线42、第三馈电线43和第四馈电线44。天线模块1还包括与每列辐射单元10均相对应的第一馈电接口31和第二馈电接口32；各第一馈电接口31均与第一极化端口21之间连接有第一馈电线41，且与相对应的每列辐射单元10的第一极化元件11之间连接有第二馈电线42；各第二馈电接口32均与第二极化端口22之间连接有第三馈电线43，且与相对应的每列辐射单元10的第二极化元件12之间连接有第四馈电线44。

如此设置，通过控制第一馈电线41、第二馈电线42、第三馈电线43和第四馈电线44的长度中的至少一者，便可以控制各辐射单元10的相位，从而获得所需的相位差，至少在同一行或者同一列中相邻两个辐射单元10的相位差为180度，以实现双波束。各辐射单元10通过一个极化端口(第一极化端口21或者第二极化端口22)进行馈电即可实现单极化的双波束，通过两个极化端口(第一极化端口21和第二极化端口22)进行馈电即可实现双极化的双波束。上述双波束中的各波束之间相互独立，不存在交叉区域，因而避免相互干扰。此外，第一极化端口21、第二极化端口22、第一馈电接口31、第二馈电接口32、第一极化元件11和第二极化元件12之间接线连接，以进行馈电，馈电网络简洁，无需增加电轿、巴特勒矩阵等，减少馈电损耗，节约成本，可以应用于基站覆盖、小区覆盖、以及特殊场景覆盖。

具体的，每列辐射单元10对应设置有第一馈电接口31和第二馈电接口32，各第一馈电接口31、各第一极化元件11和第一极化端口21电连接，各第二馈电接口32、各第二极化元件12和第二极化端口22电连接，以实现天线模块1实现单极化或者双极化。例如，当第一极化端口21输入信号时，第一极化端口21通过各第一馈电接口31使各第一极化元件11发生单极化。

其中，每列辐射单元10对应设置有一个第一馈电接口31和一个第二馈电接口32，每列辐射单元10中的各辐射单元10的第一极化元件11与该列辐射单元10所对应的第一馈电接口31电连接，每列辐射单元10中的各辐射单元10的第二极化元件12与该列辐射单元10所对应的第二馈电接口32电连接。所有的第一馈电接口31均与第一极化端口21电连接，所有的第二馈电接口32均与第二极化端口22电连接。

在一些可能的实现方式中，各第一馈电接口31与第一极化端口21之间连接有第一馈电线41，第一馈电线41的数量与第一馈电接口31的数量一致，且多个第一馈电线41与多个第一馈电接口31相对应，第一馈电线41的一端连接第一极化端口21，另一端连接相对应的一个第一馈电接口31。每列辐射单元10的第一极化元件11与相对应的第一馈电接口31之间连接有第二馈电线42，第二馈电线42的数量与每列的辐射元件的数量一致，且多个第二馈电线42与每列中的多个辐射元件相对应。第二馈电线42的一端连接第一馈电接口31，另一端连接相对应的辐射单元10的第一极化元件11。

各第二馈电接口32与第二极化端口22之间连接有第三馈电线43，第三馈电线43的数量与第二馈电接口32的数量一致，且多个第三馈电线43与多个第二馈电接口32相对应，第三馈电线43的一端连接第二极化端口22，另一端连接相对应的一个第二馈电接口32。每列辐射单元10的第二极化元件12与相对应的第二馈电接口32之间连接有第四馈电线44，第四馈电线44的数量与每列的辐射元件的数量一致，且多个第四馈电线44与每列中的多个辐射元件相对应。第四馈电线44的一端连接第二馈电接口32，另一端连接相对应的辐射单元10的第二极化元件12。

在一些可能的实施例中，参阅图18，阵列沿第二方向具有一行辐射单元10；沿第一方向，辐射单元10相对应的第一馈电线41的长度或者第二馈电线42的长度依次增加，且增加量为双波束天线的中心频点的半波长；和/或，沿第一方向，辐射单元10相对应的第三馈电线43的长度或者第四馈电线44的长度依次增加，且增加量为双波束天线的中心频点的半波长。如此设置，一行辐射单元10中相邻两个辐射单元10的相位差为180度，实现单极化或者双极化的双波束。

以通过第一极化端口21进行天线模块1的单极化为例，如图19所示，沿第一方向从左至右，辐射单元10相对应的第一馈电线41的长度依次增加，增加量为0.5λ，各第二馈电线42的长度相等，均等于b。或者，如图20所示，沿第一方向从左至右，各第一馈电线41的长度相等，均等于a，辐射单元10相对应的第二馈电线42的长度依次增加，增加量为0.5λ。可以理解的是，沿第一方向从左至右，辐射单元10相对应的第一馈电线41或者第二馈电线42的长度依次减少，即意味着，沿第一方向右至左，辐射单元10相对应的第一馈电线41或者第二馈电线42的长度依次增加。

通过第二极化端口22进行天线模块1的单极化时，第三馈电线43和第四馈电线44的长度关系可以参照第一馈电线41和第二馈电线42的长度关系，在此不再赘述。当沿第一方向，辐射单元10相对应的第一馈电线41的长度或者第二馈电线42的长度依次增加，且增加量为双波束天线的中心频点的半波长，且沿第一方向，辐射单元10相对应的第三馈电线43的长度或者第四馈电线44的长度依次增加，且增加量为双波束天线的中心频点的半波长时，天线模块1的实现双极化。此时第一馈电线41、第二馈电线42、第三馈电线43和第四馈电线44的长度关系，可以根据上述第一极化端口21进行天线模块1的单极化时第一馈电线41和第二馈电线42的长度关系，以及第二极化端口22进行天线模块1的单极化时第三馈电线43和第四馈电线44的长度关系进行结合，在此不再赘述。

在一些可能的实施例中，阵列沿第二方向具有多行间隔排布的辐射单元10，同一行辐射单元10和/或同一列辐射单元10所对应的第二馈电线42的长度依次增加，增加量为双波束天线的中心频点的半波长，且相邻两列辐射单元10相对应的第一馈电线41的长度相同；或者，相邻两列辐射单元10所对应的第一馈电线41的长度依次增加，增加量为双波束天线的中心频点的半波长，且同一行辐射单元10所对应的第二馈电线42的长度相同。通过上述设置，可以通过第一极化端口21产生双波束，并实现双波束的单极化。

在上述实施例的基础上，在一些可能的实现方式中，参阅图21至图24，相邻两列辐射单元10相对应的第一馈电线41的长度相同，即第一馈电线41的长度相等，均等于b。此时，各辐射单元10相对应的第二馈电线42的长度可以沿行方向依次增加，也可以沿列方向依次增加，还可以沿行方向依次增加且沿列方向依次增加。

其中，各辐射单元10所对应的第二馈电线42的长度可以沿行方向依次增加，是指同一行辐射单元10所对应的第二馈电线42的长度依次增加，且同一列辐射单元10所对应的第二馈电线42的长度相等。如此设置，沿第一方向，每相邻的两个辐射单元10的相位差为180度，即相邻两列辐射单元10的相位差为180度。

以三行两列的阵列通过第一极化端口21进行天线模块1的单极化为例，参阅图21和图22，每行辐射单元10所对应的第二馈电线42的长度均依次为a、a+0.5λ。即第一行辐射单元10所对应的第二馈电线42的长度依次为a、a+0.5λ，第二行辐射单元10所对应的第二馈电线42的长度依次为a、a+0.5λ，第三行辐射单元10所对应的第二馈电线42的长度依次为a、a+0.5λ。

各辐射单元10所对应的第二馈电线42的长度沿列方向依次增加，是指同一列辐射单元10所对应的第二馈电线42的长度依次增加，且同一行辐射单元10所对应的第二馈电线42的长度相等。如此设置，沿第二方向，每相邻的两个辐射单元10的相位差为180度，即相邻两行辐射单元10的相位差为180度。

以三行两列的阵列通过第一极化端口21进行天线模块1的单极化为例，参阅图21和图23，每列辐射单元10的长度均依次为a、a+0.5λ、a+λ。即第一行辐射单元10所对应的第二馈电线42的长度依次为a、a，第二行辐射单元10所对应的第二馈电线42的长度依次为a+0.5λ、a+0.5λ，第三行辐射单元10所对应的第二馈电线42的长度依次为a+λ、a+λ。

各辐射单元10相对应的第二馈电线42的长度沿行方向依次增加且沿列方向依次增加，是指同一列辐射单元10所对应的第二馈电线42的长度依次增加，且同一行辐射单元10所对应的第二馈电线42的长度也依次增加。如此设置，沿第一方向，每相邻的两个辐射单元10的相位差为180度，且沿第二方向，每相邻的两个辐射单元10的相位差为180度，即相邻两列以及相邻两行辐射单元10的相位差均为180度。

以三行两列的阵列通过第一极化端口21进行天线模块1的单极化为例，参阅图21和图24，第一行辐射单元10所对应的第二馈电线42的长度依次为a、a+0.5λ，第二行辐射单元10所对应的第二馈电线42的长度依次为a+0.5λ、a+λ，第三行辐射单元10所对应的第二馈电线42的长度依次为a+λ、a+1.5λ。

在上述实施例的基础上，在一些可能的实现方式中，相邻两列辐射单元10所对应的第一馈电线41的长度依次增加，增加量为双波束天线的中心频点的半波长，且同一行辐射单元10所对应的第二馈电线42的长度相同。同一列辐射单元10所对应的第二馈电线42的长度可以相等，沿第二方向，每相邻的两个辐射单元10的相位差为180度，即相邻两列辐射单元10的相位差为180度。同一列辐射单元10所对应的第二馈电线42的长度还可以沿第二方向依次增加，以使沿第一方向每相邻的两个辐射单元10的相位差为180度，且沿第二方向每相邻的两个辐射单元10的相位差为180度，即相邻两列以及相邻两行辐射单元10的相位差均为180度。

以三行两列的阵列通过第一极化端口21进行天线模块1的单极化为例，沿第一方向，每列辐射单元10所对应的第一馈电线41的长度依次为b、b+0.5λ。在一些示例中，参阅图21和图25，各辐射单元10所对应的第二馈电线42的长度相等，均为a。在另一些示例中，参阅图21和图26，各辐射单元10所对应的第二馈电线42沿列方向依次增加，增加量为双波束天线的中心频点的半波长，且同一行辐射单元10所对应的第二馈电线42长度相等。即第一行辐射单元10所对应的第二馈电线42的长度依次为a、a，第二行辐射单元10所对应的第二馈电线42的长度依次为a+0.5λ、a+0.5λ，第三行辐射单元10所对应的第二馈电线42的长度依次为a+λ、a+λ。

在一些实施例中，同一行辐射单元和/或同一列辐射单元10所对应的第四馈电线44的长度依次增加，增加量为双波束天线的中心频点的半波长，且相邻两列辐射单元10相对应的第三馈电线43的长度相同；或者，相邻两列辐射单元10所对应的第三馈电线43的长度依次增加，增加量为双波束天线的中心频点的半波长，且同一行辐射单元10所对应的第四馈电线44的长度相同

通过第二极化端口22进行天线模块1的单极化时，第三馈电线43和第四馈电线44的长度关系可以参照第一馈电线41和第二馈电线42的长度关系，在此不再赘述。当对天线模块1的实现双极化时，第一馈电线41、第二馈电线42、第三馈电线43和第四馈电线44的长度关系，可以根据上述第一极化端口21进行天线模块1的单极化时第一馈电线41和第二馈电线42的长度关系，以及第二极化端口22进行天线模块1的单极化时第三馈电线43和第四馈电线44的长度关系进行结合，在此不再赘述。

综上，本发明实施例中的双波束天线包括至少一个天线模块1，天线模块1中，沿第一方向和第二方向中的至少一个方向，每相邻的两个辐射单元10之间的相位差为180度，以形成双波束，各辐射单元10通过一个极化端口(第一极化端口21或者第二极化端口22)进行馈电即可实现单极化的双波束，通过两个极化端口(第一极化端口21和第二极化端口22)进行馈电即可实现双极化的双波束。双波束中的各波束之间相互独立，不存在交叉区域，因而避免相互干扰。此外，第一极化端口21、第二极化端口22、第一馈电接口31、第二馈电接口32、第一极化元件11和第二极化元件12之间接线连接，以进行馈电，馈电网络简洁，无需增加电轿、巴特勒矩阵等，减少馈电损耗，节约成本。

本说明书中各实施例或实施方式采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分相互参见即可。

本领域技术人员应理解的是，在本发明的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“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是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的系统或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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范围。

Claims (10)

1.一种双波束天线，其特征在于，包括至少一个天线模块，所述天线模块包括第一极化端口、第二极化端口、多个间隔设置的辐射单元，以及多条连接线，所述多个辐射单元形成阵列，所述阵列沿第一方向具有至少两列所述辐射单元，且沿第二方向具有至少一行所述辐射单元，所述第一方向和所述第二方向垂直；

每个所述辐射单元与所述第一极化端口之间，以及与所述第二极化端口之间通过所述连接线相连，且沿所述第一方向和所述第二方向中的至少一个方向，每相邻的两个所述辐射单元之间的相位差为180度；

所述第一极化端口和所述第二极化端口用于接收所述双波束的信号输入，当所述第一极化端口和所述第二极化端口中的至少一者接收到所述信号输入时，多个所述辐射单元形成与所述相位差的方向相对于的双波束。

2.根据权利要求1所述的双波束天线，其特征在于，沿所述第一方向，每相邻的两个所述辐射单元之间的相位差为180度，所述双波束包括由垂直于所述第一方向的平面分开的两个波束；

和/或，沿所述第二方向，每相邻的两个所述辐射单元之间的相位差为180度，所述双波束包括由垂直于所述第二方向的平面分开的两个波束。

3.根据权利要求1或2所述的双波束天线，其特征在于，每个所述辐射单元包括交叉设置的第一极化元件、第二极化元件，多条所述连接线包括第一馈电线、第二馈电线、第三馈电线和第四馈电线，所述天线模块还包括与每列所述辐射单元均相对应的第一馈电接口和第二馈电接口；

各所述第一馈电接口均与所述第一极化端口之间连接有所述第一馈电线，且与相对应的每列所述辐射单元的所述第一极化元件之间连接有所述第二馈电线；

各所述第二馈电接口均与所述第二极化端口之间连接有所述第三馈电线，且与相对应的每列所述辐射单元的所述第二极化元件之间连接有所述第四馈电线。

4.根据权利要求3所述的双波束天线，其特征在于，所述阵列沿所述第二方向具有一行所述辐射单元；

沿所述第一方向，所述辐射单元相对应的所述第一馈电线的长度或者所述第二馈电线的长度依次增加，且增加量为所述双波束天线的中心频点的半波长；

和/或，沿所述第一方向，所述辐射单元相对应的所述第三馈电线的长度或者所述第四馈电线的长度依次增加，且增加量为所述双波束天线的中心频点的半波长。

5.根据权利要求3所述的双波束天线，其特征在于，所述阵列沿所述第二方向具有多行所述辐射单元；

同一行所述辐射单元和/或同一列所述辐射单元所对应的所述第二馈电线的长度依次增加，增加量为所述双波束天线的中心频点的半波长，且相邻两列所述辐射单元相对应的所述第一馈电线的长度相同；

或者，相邻两列所述辐射单元所对应的所述第一馈电线的长度依次增加，增加量为所述双波束天线的中心频点的半波长，且同一行所述辐射单元所对应的所述第二馈电线的长度相同。

6.根据权利要求3所述的双波束天线，其特征在于，所述阵列沿所述第二方向具有多行所述辐射单元；

同一行所述辐射单元和/或同一列所述辐射单元所对应的所述第四馈电线的长度依次增加，增加量为所述双波束天线的中心频点的半波长，且相邻两列所述辐射单元相对应的所述第三馈电线的长度相同；

或者，相邻两列所述辐射单元所对应的所述第三馈电线的长度依次增加，增加量为所述双波束天线的中心频点的半波长，且同一行所述辐射单元所对应的所述第四馈电线的长度相同。

7.根据权利要求2所述的双波束天线，其特征在于，所述第一方向，每相邻的两个所述辐射单元之间的相位差为180度，所述双波束包括由垂直于所述第一方向的平面分开的两个波束；

由垂直于所述第一方向的平面分开的两个所述波束的指向θ1、相邻两个所述辐射单元沿所述第一方向的距离d1，以及所述双波束天线的中心频点的波长λ具有以下公式：

8.根据权利要求7所述的双波束天线，其特征在于，由垂直于所述第一方向的平面分开的两个所述波束所述第一方向的瓣宽与所述第一方向的辐射单元的个数负相关，所述第二方向的瓣宽与所述第二方向的辐射单元的个数负相关。

9.根据权利要求2所述的双波束天线，其特征在于，沿所述第二方向，每相邻的两个所述辐射单元之间的相位差为180度，所述双波束包括由垂直于所述第二方向的平面分开的两个波束；

由垂直于所述第二方向的平面分开的两个所述波束的指向θ2、相邻两个所述辐射单元沿所述第二方向的距离d2，以及所述双波束天线的中心频点的波长λ具有以下公式：

10.根据权利要求9所述的双波束天线，其特征在于，由垂直于所述第二方向的平面分开的两个所述波束所述第一方向的瓣宽与所述第一方向的辐射单元的个数负相关，所述第二方向的瓣宽与所述第二方向的辐射单元的个数负相关。