CN210123797U - 一种天线阵列 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种天线阵列，所述天线阵列包括：至少两个辐射单元；每两个所述辐射单元之间设置有移相结构，所述移相结构用于使辐射单元之间的信号产生相位差，以基于所述相位差使辐射单元所产生的波束指向设定方向。

Description

一种天线阵列

技术领域

本申请实施例涉及电子通信技术，涉及但不限于一种天线阵列。

背景技术

目前，交通工具上的信号质量一直是运营商关注的重点。相关技术中，影响交通工具上的信号质量的因素主要包括：多普勒效应、小区间基站频繁切换导致信号不稳定和经过车体所产生的穿透插损等。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例为解决现有技术中存在的至少一个问题而提供一种天线阵列。

本申请实施例的技术方案是这样实现的：

本申请实施例提供一种天线阵列，所述天线阵列包括：至少两个辐射单元；每两个所述辐射单元之间设置有移相结构，所述移相结构用于使辐射单元之间的信号产生相位差，以基于所述相位差使辐射单元所产生的波束指向设定方向。

本申请实施例中，通过在辐射单元之间增加移相结构，能够实现辐射单元之间的相位差，以基于相位差使辐射单元所产生的波束指向设定方向，进而提高设定方向的增益，解决交通工具在行驶过程中信号不稳定的问题。

附图说明

图1为本申请实施例提供的天线阵列的结构示意图一；

图2为本申请实施例提供的天线阵列的结构示意图二；

图3为本申请实施例提供的天线阵列的结构示意图三；

图4为本申请实施例提供的天线阵列的结构示意图四；

图5为本申请实施例提供的天线阵列的结构示意图五；

图6为本申请实施例提供的天线阵列的结构示意图六；

图7为本申请实施例提供的天线阵列的结构示意图七；

图8为本申请实施例提供的一种天线阵列的天线方向图；

图9为本申请实施例提供的天线系统的结构示意图八。

具体实施方式

下面以火车作为交通工具为例来进行说明本申请实施例，当然也适用于其他交通工具例如汽车等。相关技术中，火车例如动车或者高铁的车厢一般是采用铝合金等金属材质制备的，密闭性非常好，受限于车厢自身工艺材质要求，采用信号直接穿过车厢与终端通信的方式，由于信号的穿透插损很大，会影响到信号的覆盖，目前，只能通过调整轨距和站台之间的间距来克服高铁上的信号穿透插损较大的问题。

而在高铁线路上，移动通信信号就是直接穿过列车车厢与车厢内的终端通信的，根据现场测试可知，信号在不同的入射角所对应的穿透插损不同，实际测试表明，随着入射角变小，穿透损耗会不断增加，最大的穿透插损可以达到30～40分贝(dB)，在整个链路损耗中占据较大比例，约30％～40％，这会严重影响信号的覆盖效果。

针对相关技术中的问题，本申请实施例提供一种天线阵列，采用差分方法，使天线方向图主瓣方向指向基站方向，且增益可提高至9dBi，相对于传统偶极子天线(增益2.15dBi)，能够提升将近7dB的增益，其中，dBi是以全方向性天线为参考基准的相对值，用于表征天线增益。

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请的具体技术方案做进一步详细描述。以下实施例用于说明本申请，但不用来限制本申请的范围。

图1为本申请实施例提供的天线阵列的结构示意图一，如图1所示，该天线阵列包括：至少两个辐射单元101；每两个辐射单元101之间设置有移相结构102，该移相结构102用于使辐射单元101之间的信号产生相位差，以基于相位差使辐射单元101所产生的波束指向设定方向。这里，移相结构102可以包括相位可调的移相器，以能够产生180度相位差的移相器为例，在实现的过程中，如果能够基于该移相器产生180度的相位差，则可以实现波束分裂，使波束指向±35度。

在其他的实施例中，所有辐射单元设置于同一水平面上。这里，可以将辐射单元设置于反射板上，或者设置于透明板上。

在其他的实施例中，该辐射单元为双极化辐射单元。这里，如果该辐射单元为双极化辐射单元，每一辐射单元包括第一辐射体和第二辐射体，第一辐射体和第二辐射体的极化方向不同，所有的第一辐射体极化方向相同，所有的第二辐射体极化方向相同。

图2为本申请实施例提供的天线阵列的结构示意图二，如图2所示，该天线阵列包括：至少两个双极化辐射单元201，每两个双极化辐射单元201之间设置有移相结构202，移相结构202用于使双极化辐射单元201之间的信号产生相位差，以基于相位差使双极化辐射单元201所产生的波束指向设定方向，其中，每一双极化辐射单元201包括第一辐射体203和第二辐射体204，第一辐射体203和第二辐射体204的极化方向不同，所有的第一辐射体203极化方向相同，所有的第二辐射体204极化方向相同。

在其他的实施例中，辐射单元为±45°双极化天线，该天线为贴片天线，通过将贴片天线粘贴至车窗玻璃上，能够减少穿透插损、增强信号强度。

在其他的实施例中，每两个辐射单元横向排列、且呈对称结构，如图3所示，水平方向上的每一行均有两个辐射单元301，通过每行设置两个辐射单元301，并且在每两个辐射单元301之间增加移相器302，能够实现波束的横向劈裂，以增强信号在水平方向的覆盖范围。

图4为本申请实施例提供的天线阵列的结构示意图四，如图4所示，天线阵列包括：至少两个辐射单元；每两个辐射单元之间设置有移相结构，移相结构用于使辐射单元之间的信号产生相位差，以基于相位差使辐射单元所产生的波束指向设定方向，每两个辐射单元横向排列、且呈对称结构，两个横向排列的辐射单元分别为第一辐射单元401和第二辐射单元402，移相结构包括第一移相器403和第二移相器404；第一移相器403的两端分别与第一辐射单元401的第一辐射体405和第二辐射单元402的第一辐射体406连接；第二移相器404的两端分别与第一辐射单元401的第二辐射体407和第二辐射单元402的第二辐射体408连接。

图5为本申请实施例提供的天线阵列的结构示意图五，如图5所示，天线阵列包括：至少两个辐射单元；每两个辐射单元之间设置有移相结构，移相结构用于使辐射单元之间的信号产生相位差，以基于相位差使辐射单元所产生的波束指向设定方向，每两个辐射单元横向排列、且呈对称结构，两个横向排列的辐射单元分别为第一辐射单元501和第二辐射单元502，移相结构包括第一移相器503和第二移相器504；天线阵列还包括第一合路器505和第二合路器506；第一合路器505分别与第二辐射单元502的第一辐射体509和第一移相器503连接；第一移相器503的两端分别与第一辐射单元501的第一辐射体507和第一合路器505连接；第二合路器506分别与第二辐射单元502的第二辐射体510和第二移相器504连接；第二移相器504的两端分别与第一辐射单元501的第二辐射体508和第二合路器506连接。

图6为本申请实施例提供的天线阵列的结构示意图六，如图6所示，天线阵列包括：至少两个辐射单元；每两个辐射单元之间设置有移相结构，移相结构用于使辐射单元之间的信号产生相位差，以基于相位差使辐射单元所产生的波束指向设定方向，每两个辐射单元横向排列、且呈对称结构，两个横向排列的辐射单元分别为第一辐射单元601和第二辐射单元602，移相结构包括第一移相器603和第二移相器604；天线阵列还包括第一合路器605和第二合路器606；第一合路器605分别与第一辐射单元601的第一辐射体607和第一移相器603连接；第一移相器603的两端分别与第二辐射单元602的第一辐射体609和第一合路器605连接；第二合路器606分别与第一辐射单元601的第二辐射体608和第二移相器604连接；第二移相器604的两端分别与第二辐射单元602的第二辐射体610和第二合路器606连接。

图7为本申请实施例提供的天线阵列的结构示意图七，如图7所示，该天线阵包括四个±45°双极化天线701，每一双极化天线分别包括两个辐射体，这两个辐射体组成了+45°和-45°两个极化方向相互正交的天线，其中，在极化方向相同的两个辐射体之间增加至少一个移相器，使两个辐射体之间的信号产生180度的相位差，以实现波束分裂，使波束指向±35度两个方向，并且在±35度方向的增益为9dBi，相较于传统偶极子天线(增益2.15dBi)，有将近7dB的增益。通过本申请中的技术方案，可以解决基站覆盖远点信号弱的问题，如图8所示，横坐标为角度值，纵坐标为增益值，图中天线方向图主瓣方向指向±35度两个方向，并且在±35度方向的增益为9dBi。

图9为本申请实施例提供的天线系统的结构示意图八，如图9所示，在火车的车厢907中，由于窗户901处的穿透插损远小于金属车厢部分，可以将天线阵列902粘贴在火车的窗户上，以用于接收基站903发送的通信信号、或者向基站903发送通信信号，本申请实施例中，还可以在车厢907内安装信号中继器904，并建立信号中继器904与天线阵列902之间的连接，在信号中继器904接收到天线阵列902发送的通信信号时，可以通过在信号中继器904的内置天线905对车厢内的通信信号进行二次布局。在上行链路中，信号中继器904可以从终端906接收到通信信号，然后将接收的通信信号进行放大，并通过天线阵列902将放大的通信信号发送出去，从而能够改善火车内信号覆盖弱的问题。其中，信号中继器904可以为微放器、带内Relay设备、带外Relay设备或者客户前置设备(Customer PremiseEquipment，CPE)中的任意一种。这里，基站可以为设置在火车行驶的轨道两侧或者一侧。

在其他的实施例中，也可以在两个辐射单元之间设置多个移相器，只要能够实现设定的相位差，使波束指向设定方向即可。其中，设定方向可以为指向基站的方向。

应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本申请的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

需要说明的是，在本文中，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、物品或者装置不仅包括那些要素，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、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。

上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元；既可以位于一个地方，也可以分布到多个网络单元上；可以根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各实施例中的各功能单元可以全部集成在一个处理单元中，也可以是各单元分别单独作为一个单元，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中；上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

以上所述，仅为本申请的实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种天线阵列，其特征在于，所述天线阵列包括：

至少两个辐射单元；

每两个所述辐射单元之间设置有移相结构，所述移相结构用于使所述辐射单元之间的信号产生相位差，以基于所述相位差使所述辐射单元所产生的波束指向设定方向。

2.根据权利要求1所述的天线阵列，其特征在于，所述辐射单元为双极化辐射单元。

3.根据权利要求1所述的天线阵列，其特征在于，每一所述辐射单元包括第一辐射体和第二辐射体，所述第一辐射体和所述第二辐射体的极化方向不同，所有的第一辐射体极化方向相同，所有的第二辐射体极化方向相同。

4.根据权利要求1所述的天线阵列，其特征在于，每两个辐射单元横向排列、且呈对称结构。

5.根据权利要求4所述的天线阵列，其特征在于，所述两个横向排列的辐射单元分别为第一辐射单元和第二辐射单元，所述移相结构包括第一移相器和第二移相器；

所述第一移相器的两端分别与所述第一辐射单元的第一辐射体和所述第二辐射单元的第一辐射体连接；

所述第二移相器的两端分别与所述第一辐射单元的第二辐射体和所述第二辐射单元的第二辐射体连接。

6.根据权利要求5所述的天线阵列，其特征在于，所述天线阵列还包括第一合路器和第二合路器；

所述第一合路器分别与所述第二辐射单元的第一辐射体和所述第一移相器连接；

所述第二合路器分别与所述第二辐射单元的第二辐射体和所述第二移相器连接。

7.根据权利要求6所述的天线阵列，其特征在于，所述第一合路器分别与所述第一辐射单元的第一辐射体和所述第一移相器连接；

所述第二合路器分别与所述第一辐射单元的第二辐射体和所述第二移相器连接。

8.根据权利要求1至7任一项所述的天线阵列，其特征在于，所述辐射单元为±45°双极化天线，所述天线为贴片天线。

9.根据权利要求1至7任一项所述的天线阵列，其特征在于，所述相位差为180度，所述设定方向为±35度。

10.根据权利要求1至7任一项所述的天线阵列，其特征在于，所有所述辐射单元设置于同一水平面上。

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