CN206850010U - 天线及通信终端 - Google Patents
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Abstract
本实用新型实施例公开了天线以及通信终端。所述天线包括具有不同辐射扇区的多个子天线，多个子天线形成全向的辐射范围，每个所述子天线分别用于收发信号。所述通信终端包括天线、利用天线收发信号的通信模块以及检测分配模块，检测分配模块根据所述多个子天线的接收信号强度连接将所述多个子天线中的选定子天线连接至通信模块。根据本实用新型的天线以及通信终端在待机模式下避免了来自于其他方向的电磁干扰，在发射模式下由于通信终端通过选定子天线发射定向波束而充分利用了发射功率，因此在整体上实现了通信能力的提升，不仅能够良好地协助高空基站实现覆盖距离的延伸，同时也能够在地面通信网络中提升通信质量、增强覆盖能力。
Description
技术领域
本实用新型涉及通信技术领域，具体地，涉及天线以及通信终端。
背景技术
目前，为了克服地面基站因受高度限制而导致的覆盖距离不足的难题，一些技术人员研制出了各种新型基站以延伸覆盖距离，其中，浮空器基站是一种高空基站，它能够使覆盖距离延伸至50公里以上，相当于地面基站覆盖距离的10倍以上，因此具有极大的性能优势。
然而由于通信是一个信号交换的过程，高空基站虽然延伸了覆盖距离，但是仍需要与之匹配的通信终端使得高空基站等新型基站的优势能够被充分发挥。通信终端的通信能力主要受到设备功率、天线增益、天线方向、磁场环境以及衰减源等因素影响。
传统的终端天线主要为面向地面基站的全向天线以及面向卫星通信的天线，通常，这些终端天线在结构和性能上与高空基站不匹配，例如当浮空器基站等高空基站处在300-2000米高空的环境中的时候，由于传统的天线的全向发射存在着功率较发散、传输距离有限以及易造成干扰和电磁污染等问题，因此利用传统终端天线的通信终端在性能无法达到最佳状态，不能充分发挥高空基站的优势。因此，传统的天线已经很明显地制约了高空通信的发展，开发一种在结构和性能上能够满足高空基站要求的天线以及通信终端势在必行。
实用新型内容
为了解决上述现有技术存在的问题，本实用新型提供一种天线以及通信终端，能够减小干扰、提高通信质量、延伸覆盖范围，从而实现了通信能力的提升。
根据本实用新型的一方面，提供了一种天线，其特征在于，所述天线包括具有不同辐射扇区的多个子天线，所述多个子天线形成全向的辐射范围，每个所述子天线分别用于收发信号。
优选地，所述天线为柱面结构，所述多个子天线排布于所述柱面结构的周向。
优选地，所述多个子天线的辐射扇区的辐射角度相等。
优选地，相邻的两个所述子天线之间具有沿所述柱面结构轴向延伸的间隙。
优选地，所述柱面结构呈圆柱形或棱柱形。
优选地，所述天线至少包括三个所述子天线。
优选地，所述多个子天线共同组成一个天线阵列。
根据本实用新型的另一方面，还提供了一种通信终端，包括：如上所述的任一天线；以及通信模块，其利用所述天线收发信号，其特征在于，所述通信终端还包括检测分配模块，所述检测分配模块用于根据所述多个子天线的接收信号强度将所述多个子天线中的选定子天线与所述通信模块相连。
优选地，所述检测分配模块包括：时钟电路，用于提供检测周期；检测电路，用于检测所述多个子天线的接收信号强度；以及分配电路，用于在每个所述检测周期内根据所述检测电路的检测结果选出该周期的所述选定子天线，并将所述选定子天线连接至所述通信模块。
优选地，在每个所述检测周期内，所述选定子天线的接收信号强度大于所述多个子天线中其余子天线的接收信号强度。
优选地，所述通信模块包括：接收电路，用于对所述选定子天线的接收信号进行处理；发射电路，用于通过所述选定子天线提供发射信号；以及双工器，用于实现所述发射信号与所述接收信号之间的隔离。
优选地，所述检测分配模块与所述多个子天线分别通过连接线相连。
相比于传统的通信终端，本实用新型的天线以及通信终端通过利用检测分配模块实现对天线中各个子天线的分配以达到提升通信效果的目的。本实用新型的通信终端根据天线中的各个子天线所获得的接收信号的强度判断与目标基站进行通信的最佳位置，从而从多个子天线中选择出与该最佳位置对应的选定子天线与目标基站进行通信，在待机模式下避免了来自于其他方向的电磁干扰，在发射模式下由于通信终端通过选定子天线发射定向波束而充分利用了发射功率，同时也避免了传统全向天线带来的电磁污染，因此在整体上实现了通信能力的提升，不仅能够良好地协助高空基站实现覆盖距离的延伸，同时也能够在地面通信网络中提升通信质量、增强覆盖能力。
附图说明
通过以下参照附图对本实用新型实施例的描述，本实用新型的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚。
图1示出本实用新型实施例的通信系统的结构示意图。
图2示出本实用新型实施例的通信终端的结构示意图。
图3示出本实用新型实施例的通信终端的天线的结构示意图。
具体实施方式
以下将参照附图更详细地描述本实用新型。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，在图中可能未示出某些公知的部分。
在下文中描述了本实用新型的许多特定的细节，例如器件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本实用新型。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本实用新型。
下面，参照附图对本实用新型进行详细说明。
图1示出本实用新型实施例的通信系统的结构示意图。
如图1所示，本实用新型实施例的通信系统中包括基站3000以及通信终端2000。基站3000与通信终端2000之间相互传播电磁波形式的信号。基站3000向通信终端2000发送第一电磁信号，通信终端2000将第一电磁信号转换为接收数据Data_R并进行后续的处理；通信终端2000产生发射数据Data_T并转换为电磁信号发送至基站3000，从而实现基站3000与通信终端2000之间的双向通信。
基站3000可以为地面基站、或者高空基站等基站。高空基站(例如浮空器)的覆盖范围一般大于地面基站的覆盖范围，因此与高空基站对接的通信终端的性能要求较高。传统的通信终端一般为面向地面基站或者卫星的通信终端，不能很好地满足与高空基站实现高质量通信的要求。
本实用新型实施例的通信终端2000通过多个子天线分别接收来自基站的信号，并通过对多个子天线所接收到的信号进行检测以选择出接收效果最好的子天线进行通信，实现了检测与分配的过程，从而能够避免不必要的干扰和电磁污染，也可以提升通信质量，从而延伸了通信距离，能够充分利用浮空器基站等覆盖范围较广的高性能基站的优势。
图2示出本实用新型实施例的通信终端的结构示意图。
如图2所示，本实用新型实施例的通信终端2000包括天线2100、通信模块2200以及检测分配模块2300。其中，天线2100为由三个子天线2110至2130组成的全向天线。本实施例中优选地，检测分配模块2300为射频分配模块，检测分配模块2300通过射频连接线与天线2100相连。
通信终端2000通常具有2种工作模式：待机模式以及发射模式。
当通信终端2000处于待机模式时：每个子天线2110至2130接收来自高空基站或地面基站的电磁信号并根据该电磁信号分别生成接收信号sr1至sr3。由于每个子天线对该电磁信号的接收方向不一致，因此子天线2110至2130生成的接收信号SigR_1至SigR_3的强度不同。检测分配模块2300分别通过连接线与各个子天线2110至2130相连，检测分配模块2300根据接收信号SigR_1至SigR_3的强度大小实现子天线的分配，即根据接收信号SigR_1至SigR_3的强度大小选择子天线2110至2130之一作为选定子天线并将选定子天线与通信模块2200相连，使得通信模块2200能够对选定子天线对应的接收信号进行处理。
当通信终端2000处于发射模式时：通信模块2200与检测分配模块2300通过每个子天线2100至2130向高空基站或地面基站等目标基站发射请求信号，使得该目标基站返回一个应答信号。每个子天线2110至2130分别将电磁波形式的应答信号转换成电信号形式的测试信号Test_1至Test_3。由于每个子天线对应答信号的接收方向不一致，因此测试信号Test_1至Test_3的强度不同。检测分配模块2300根据测试信号Test_1至Test_3的强度大小实现子天线的分配，即根据测试信号Test_1至Test_3的强度大小选择子天线2110至2130之一作为选定子天线并将该选定子天线与通信模块2200相连，使得通信模块2200能够通过该选定子天线提供发射信号SigT，该选定子天线将发射信号SigT转换为电磁信号发送至目标基站。
具体地，通信模块2200包括处理单元2220以及功能单元2230。检测分配模块2300包括时钟电路、检测电路以及分配电路。处理单元2220包括双工器2221、接收电路2222以及发射电路2223。
当通信终端2000处于待机模式时：在检测分配模块2300中，时钟电路提供具有检测周期T的扫描时钟信号s_clk；在一个检测周期T内，当扫描时钟信号s_clk有效时，检测电路分别对接收信号SigR_1至SigR_3的强度(例如接收信号中有效信号的幅值范围)进行检测，完成检测后，分配电路根据检测结果进行子天线的分配，即根据接收信号SigR_1至SigR_3的强度大小选出接收效果最好的子天线作为所述选定子天线，并将该选定的子天线的输出端连接至通信模块2200的处理单元2220；当下一个检测周期T来临时，检测电路重新对接收信号SigR_1至SigR_3的强度进行检测，分配电路根据新的检测结果重新选定此时接收效果最好的子天线作为所述选定子天线。在处理单元2220中，接收电路2222通过此时的选定子天线获得强度最强的接收信号SigR_max并对其进行信号处理得到接收数据Data_R，功能单元2230利用接收数据Data_R实现进一步的功能。由于通信终端主要通过选定子天线与目标基站进行通信，因此避免了来自于其他方向的电磁干扰，提高了通信质量。
当通信终端2000处于发射模式时：在发射模式的初始阶段，检测分配模块2300将子天线2100至2130连接至通信模块2200的处理单元2220，使得通信模块2200的功能单元2230能够通过驱动处理单元2220使得三个子天线分别向高空基站或地面基站等目标基站发射请求信号，从而通信终端2000可以获得由目标基站返回的应答信号。在通信终端2000中，每个子天线2110至2130分别将电磁波形式的应答信号转换成电信号形式的测试信号Test_1至Test_3。此时，在检测分配模块2300中，检测电路分别对测试信号Test_1至Test_3的强度进行检测，完成检测后，分配电路根据检测结果进行子天线的分配，即根据测试信号Test_1至Test_3的强度大小选出接收效果最好的子天线作为所述选定子天线，并将该选定的子天线的输入端连接至通信模块2200的处理单元2220。在处理单元2220中，功能单元2230产生发射数据Data_T并将其输入至发射电路2223，发射电路2223对发射数据Data_T进行处理得到发射信号SigT并输入至选定子天线的输入端，以驱动选定子天线朝着目标基站的方向发出定向波束，从而充分利用了通信终端的发射功率，并避免产生其他方向上不必要的电磁污染。
双工器2221用于隔离发射信号SigT以及接收信号SigR_1至SigR_3。
图3示出本实用新型实施例的通信终端的天线的结构示意图。
如图3所示，本实用新型实施例的天线2100为由三个子天线2110至2130组成的全向天线。
每个子天线呈现瓦片状，三个子天线2110至2130共同组成一个圆柱面结构，各个子天线沿着圆柱面结构的周向分布，且相邻的两个子天线之间存在间隙2140以实现相邻子天线之间的隔离。间隙2140为沿天线的圆柱面结构的轴向方向延伸的直线型条状开口。
子天线2110至2130例如共同组成一个天线阵列，并且三个子天线分别具有不同的辐射范围，即各个子天线的水平辐射角不重叠。各个子天线的水平辐射角度可以相同也可以不相同，三个子天线的水平辐射角相加为360度，以实现天线2100的全向辐射。
需要说明的是，上述实施例中仅描述了天线中包括三个子天线的情况，在一些替代的实施例中，天线中可以包括数量为两个或者多于三个的子天线；天线可以具有圆柱面结构(呈圆柱形)，也可以形成棱柱面结构(呈棱柱形)等多种结构；根据实际的设计需要，天线中包括的多个子天线的水平辐射角可以相等，也可以存在差异；间隙2140可以为直线型的条状开口，也可以为波浪状或锯齿形的开口，只要与本实用新型的原理相同，即在本说明书的保护范围之内。
相比于传统的通信终端，本实用新型的天线以及通信终端通过利用检测分配模块实现对天线中各个子天线的分配以达到提升通信效果的目的。本实用新型的通信终端根据天线中的各个子天线所获得的接收信号的强度判断与目标基站进行通信的最佳位置，从而从多个子天线中选择出与该最佳位置对应的选定子天线与目标基站进行通信，在待机模式下避免了来自于其他方向的电磁干扰，在发射模式下由于通信终端通过选定子天线发射定向波束而充分利用了发射功率，同时也避免了传统全向天线带来的电磁污染，因此在整体上实现了通信能力的提升，不仅能够良好地协助高空基站实现覆盖距离的延伸，同时也能够在地面通信网络中提升通信质量、增强覆盖能力。
应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
依照本实用新型的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本实用新型以及在本实用新型基础上的修改使用。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (11)
1.一种天线，其特征在于，所述天线包括具有不同辐射扇区的多个子天线，所述多个子天线形成全向的辐射范围，每个所述子天线分别用于收发信号，
所述天线为柱面结构，所述多个子天线排布于所述柱面结构的周向。
2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述多个子天线的辐射扇区的辐射角度相等。
3.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，相邻的两个所述子天线之间具有沿所述柱面结构轴向延伸的间隙。
4.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述柱面结构呈圆柱形或棱柱形。
5.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述天线至少包括三个所述子天线。
6.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述多个子天线共同组成一个天线阵列。
7.一种通信终端，包括：
天线，所述天线为如权利要求1-6任一项所述的天线；以及
通信模块，其利用所述天线收发信号，
其特征在于，所述通信终端还包括检测分配模块，所述检测分配模块用于根据所述多个子天线的接收信号强度将所述多个子天线中的选定子天线与所述通信模块相连。
8.根据权利要求7所述的通信终端，其特征在于，所述检测分配模块包括：
时钟电路，用于提供检测周期；
检测电路，用于检测所述多个子天线的接收信号强度；以及
分配电路，用于在每个所述检测周期内根据所述检测电路的检测结果选出该周期的所述选定子天线，并将所述选定子天线连接至所述通信模块。
9.根据权利要求8所述的通信终端，其特征在于，在每个所述检 测周期内，所述选定子天线的接收信号强度大于所述多个子天线中其余子天线的接收信号强度。
10.根据权利要求8所述的通信终端，其特征在于，所述通信模块包括：
接收电路，用于对所述选定子天线的接收信号进行处理；
发射电路，用于通过所述选定子天线提供发射信号；以及
双工器，用于实现所述发射信号与所述接收信号之间的隔离。
11.根据权利要求8所述的通信终端，其特征在于，所述检测分配模块与所述多个子天线分别通过连接线相连。
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