CN118523082A - 一种相位偏移网络及包含其的多波束全向天线 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种相位偏移网络及包含其的多波束全向天线，其中，相位偏移网络包括二路功分器、第一电桥、第二第电桥和第三电桥，二路功分器的第一分路端连接至第一电桥的第一合路端，第二分路端连接至第二电桥的第一合路端，第三电桥的的第一分路端连接至第一电桥的第二合路端，第二分路端连接至第二电桥的第二合路端。本申请通过二路功分器和第三电桥可对四元全向阵提供特定相位的激励，从而获得俯仰面上指向相邻的全向波束，实现俯仰面上高增益宽角覆盖。
Description
技术领域
本发明涉及无线通讯技术领域，更具体的说是涉及一种相位偏移网络及包含其的多波束全向天线。
背景技术
在现代通信技术中，全向天线的应用已经非常普遍，特别是在需要360°全覆盖的场景中。
但传统全向天线虽然可以实现方位面360°方向上的等增益覆盖，当站点间的高度差较大时，通信方向会与水平方向形成较大的夹角，从而使通信方向严重偏离水平方向，进而导致天线的增益显著减小，通信质量受到影响。
因此，随着技术的进步和通信需求的增长，传统的全向天线面临着新的挑战和局限性，尤其是在不同高度的站点间通信中，传统全向天线的增益和覆盖范围受到较大限制。
发明内容
有鉴于此，本申请为解决传统全向天线在高度差较大的站间通信中面临的通信质量问题，提供了一种相位偏移网络，以及一种包含该相位偏移网络的多波束全向天线，旨在通过特定的结构和连接方式，实现在俯仰面的高增益宽角覆盖，使天线可适用更大高度差的站间通信场景。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一方面，本申请提供了一种相位偏移网络，包括二路功分器、第一电桥、第二第电桥和第三电桥，
所述二路功分器的第一分路端连接至第一电桥的第一合路端，第二分路端连接至第二电桥的第一合路端，
所述第三电桥的的第一分路端连接至第一电桥的第二合路端，第二分路端连接至第二电桥的第二合路端。
作为优选，二路功分器的第一分路端输出功率和相位与第二分路端相等；
第一电桥、第二电桥和第三电桥的第一分路端，输出功率与第二分路端相同，相位比第二分路端超前90°。
作为优选，所述二路功分器的输入端与所述第三电桥的第一合路端、第二合路端共同通过单刀三掷开关连接信号源。
作为优选，所述二路功分器的第一分路端通过第一移相器连接至第一电桥的第一合路端，所述第三电桥的第二分路端通过第二移相器连接至第二电桥的第二合路端。
作为优选，所述第一移相器为0°移相器，第二移相器为-180°移相器。
另一方面，本申请提供了一种多波束全向天线，该天线包含如上所述的相位偏移网络，其中，
所述第一电桥的第一分路端和第二分路端分别连接第一阵元和第二阵元，所述第二电桥的第一分路端和第二分路端分别连接第三阵元和第四阵元。
作为优选，第一阵元、第二阵元、第三阵元和第四阵元为结构参数和性能相同的全向天线阵元。
作为优选，第一阵元、第二阵元、第三阵元和第四阵元在垂直方向上等间距排列。
经由上述的技术方案可知，本发明公开提供了一种相位偏移网络及包含其的多波束全向天线，与现有技术相比，本发明通过二路功分器的合路端、第三电桥的两个合路端分别对四元全向阵提供特定相位的激励，从而获得三个在俯仰面上指向相邻的全向波束，
本发明提出的包含相位偏移网络的倾斜多波束全向天线，能够在俯仰面实现高增益宽角覆盖；同时，通过调整移相器和电桥的参数，可以实现不同方向的波束倾斜，从而使天线可适用不同高度差的站间通信场景。
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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的相位偏移网络结构示意图；
图2为本发明提供的三个全向波束的俯仰面方向图。
具体实施方式
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，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。
为了解决现有技术中的上述问题，本发明实施例公开了一种相位偏移网络，如图1所示，该网络包括二路功分器、第一电桥、第二第电桥和第三电桥，其中，
二路功分器的第一分路端连接至第一电桥的第一合路端，第二分路端连接至第二电桥的第一合路端，
第三电桥的的第一分路端连接至第一电桥的第二合路端，第二分路端连接至第二电桥的第二合路端。
本实施例中，二路功分器的第一分路端输出功率和相位与第二分路端相等；当二路功分器的合路端输入时，第一、第二分路端的输出功率和相位均相等，即二路功分器的两个分路端到第一电桥的第一合路端和第二电桥的第一合路端所用到的两路电缆总相位相同；
第一电桥、第二电桥和第三电桥的第一分路端，输出功率与第二分路端相同，相位比第二分路端超前90°。
进一步，二路功分器的输入端与所述第三电桥的第一合路端、第二合路端共同通过单刀三掷开关连接信号源。本申请中，信号切换至第三电桥的第一合路端与切换至第二合路端时，第三电桥的两个分路端到第一电桥的第二合路端和第二电桥的第二合路端所用到的两路连接线总相位相同。
为进一步优化上述技术方案，使二路功分器的第一分路端通过第一移相器连接至第一电桥的第一合路端，第三电桥的第二分路端通过第二移相器连接至第二电桥的第二合路端。一种示例性的实施例中，第一移相器为0°移相器，第二移相器为-180°移相器。此时，设置工作频率为0.753GHz，由于四阵元的馈电幅度基本相同，
当单刀三掷开关选择二路功分器的合路端工作时，第一电桥的第一分路端和第二分路端与第二电桥的第一分路端和第二分路端，相位分别为(0°，-90°，0°，-90°)，对应获得的波束指向上仰5°，波束宽度19.3°，最大增益为6.3dBi；
当单刀三掷开关选择第三电桥的第一合路端工作时，第一电桥的第一分路端和第二分路端与第二电桥的第一分路端和第二分路端，相位分别为(-90°，0°，0°，90°)，对应获得的波束指向下倾13°，波束宽度21.1°，最大增益为7.1dBi；
当单刀三掷开关选择第三电桥的第二合路端工作时，第一电桥的第一分路端和第二分路端与第二电桥的第一分路端和第二分路端，相位分别为(-180°，-90°，90°，180°)，对应获得的波束指向下倾32°，波束宽度22.8°，最大增益为6.1dBi。
三个波束的俯仰面极坐标方向图如图2所示，径向表示增益，单位为dBi，极角表示角度，单位为°。
另一种实施例中，本申请公开了一种包含上述相位偏移网络的多波束全向天线，该天线中，第一电桥的第一分路端和第二分路端分别连接第一阵元和第二阵元，第二电桥的第一分路端和第二分路端分别连接第三阵元和第四阵元。且第一第二电桥到四个阵元所用到的四路连接线相位相等。
进一步地，本申请中第一阵元、第二阵元、第三阵元和第四阵元为结构参数和性能相同的全向天线阵元，且在垂直方向上等间距排列。
一种优选实施例中，全向阵元为半波偶极子，第一至第四阵元沿垂直方向从低到高依次间距等间距排列，阵元间距240mm。
本说明书中各个实施例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互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所述的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (8)
1.一种相位偏移网络，其特征在于，包括二路功分器、第一电桥、第二第电桥和第三电桥，
所述二路功分器的第一分路端连接至第一电桥的第一合路端，第二分路端连接至第二电桥的第一合路端，
所述第三电桥的的第一分路端连接至第一电桥的第二合路端，第二分路端连接至第二电桥的第二合路端。
2.根据权利要求1所述的一种相位偏移网络，其特征在于，
二路功分器的第一分路端输出功率和相位与第二分路端相等；
第一电桥、第二电桥和第三电桥的第一分路端，输出功率与第二分路端相同，相位比第二分路端超前90°。
3.根据权利要求1所述的一种相位偏移网络，其特征在于，所述二路功分器的输入端与所述第三电桥的第一合路端、第二合路端共同通过单刀三掷开关连接信号源。
4.根据权利要求1所述的一种相位偏移网络，其特征在于，所述二路功分器的第一分路端通过第一移相器连接至第一电桥的第一合路端，所述第三电桥的第二分路端通过第二移相器连接至第二电桥的第二合路端。
5.根据权利要求4所述的一种相位偏移网络，其特征在于，第一移相器为0°移相器，第二移相器为-180°移相器。
6.一种多波束全向天线，其特征在于，包含权利要求1-5任一所述的相位偏移网络，其中，
所述第一电桥的第一分路端和第二分路端分别连接第一阵元和第二阵元，所述第二电桥的第一分路端和第二分路端分别连接第三阵元和第四阵元。
7.根据权利要求6所述的一种多波束全向天线，其特征在于，第一阵元、第二阵元、第三阵元和第四阵元为结构参数和性能相同的全向天线阵元。
8.根据权利要求6所述的一种多波束全向天线，其特征在于，第一阵元、第二阵元、第三阵元和第四阵元在垂直方向上等间距排列。
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