CN212011285U - 一种可改变信号覆盖范围的透镜天线 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种可改变信号覆盖范围的透镜天线，可以灵活调整其覆盖区域。包括透镜和至少4个辐射单元，这些辐射单元分布在透镜的表面附近，并且这些辐射单元各自的指向轴线均经过所述透镜的中心；还包括开关矩阵，开关矩阵带有信号输入端口、信号输出端口和控制端口；信号输出端口的数量不少于辐射单元的数量；一个辐射单元对应与开关矩阵的一个信号输出端口电性连接；开关矩阵的信号输入端口与收发信机的输出端口电性连接；开关矩阵的控制端口与一控制装置电性连通，由控制装置通过开关矩阵将信号输出端口划分为1个或1个以上的组，同组的信号输出端口的工作频段和相位相同。本实用新型的透镜天线具有覆盖范围可灵活设定等的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及通信设备生产领域，更具体地说，涉及一种可改变信号覆盖范围的透镜天线。
背景技术
透镜天线与MIMO天线相比，透镜天线有着方向图比较好、系统增容简单、能效比高、覆盖范围远、成本造价相对较低等的优点。但由于透镜天线的指向性比较强，因此虽然它能覆盖比较远的距离，但单一振子的情况下覆盖范围往往不够宽。于是透镜天线中一般会设有多个一起工作的辐射单元，以获得一个覆盖范围较广的成形波束。
但是透镜天线本身就是为高频传输而设计的，高频传输的缺点是同功率下覆盖距离比较短，且穿透力较弱，因此要实现对某区域的全面覆盖，往往需要部署数量更多的天线，否则会出现欠覆盖的情况；而透镜天线的部署数量太多的话，又会出现过覆盖的问题，引起频繁切换基站。而当发现某区域过覆盖严重而需要调整透镜天线的物理朝向时，则其工作量大且不方便。
为此需要对该问题进行一种创新性的改进。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种可改变信号覆盖范围的透镜天线，这样的透镜天线可以灵活调整其覆盖区域。
采用以下的技术方案：
一种可改变信号覆盖范围的透镜天线，包括透镜和至少4个辐射单元，这些辐射单元分布在透镜的表面附近，并且这些辐射单元各自的指向轴线均经过所述透镜的中心；特别地，还包括开关矩阵，所述开关矩阵带有信号输入端口、信号输出端口和控制端口；所述信号输出端口的数量不少于辐射单元的数量；一个辐射单元对应与开关矩阵的一个信号输出端口电性连接；所述开关矩阵的信号输入端口与收发信机的输出端口电性连接；开关矩阵的控制端口与一控制装置电性连通，由控制装置通过开关矩阵将信号输出端口划分为1个或1个以上的组，同组的信号输出端口的工作频段和相位相同。
本实用新型的工作原理如下：控制装置控制开关矩阵，则开关矩阵的全部信号输出端口可被划分为1个或1个以上。当被划分为1个组时，则此时这些辐射单元各自的波束相当于全部被组合在一起而构成一个成形波束，在辐射单元的物理位置没有发生改变的情况下，此时天线具有1个较广的覆盖范围；当被划分为2个组时，则此时一部分辐射单元各自的波束被组合在一起而构成一个成形波束，而另一部分辐射单元各自的波束被组合在一起而构成另一个成形波束，在辐射单元的物理位置没有发生改变的情况下，此时天线具有2个较窄的覆盖范围。当被划分为更多组时，则构成有相应数量的成形波束。
应当说明的是，除了复数个辐射单元构成1组外，还可以是1个辐射单元自成1组。另外，控制装置还可以根据需要而禁用开关矩阵上的特定信号输出端口。这样，通过控制装置就可以灵活地控制天线的覆盖范围，当一些区域出现过覆盖的情况时，通过调整本透镜天线的分组方式，就可以改善通信覆盖性能。
在透镜带有球面或者圆弧曲面的情况下，所述辐射单元它们各自的辐射起点最好是沿一圆弧曲线依次排列的。辐射起点是指将一个辐射单元的主波瓣视为是从该点开始。
在透镜为平面透镜的情况下，所述辐射单元它们各自的辐射起点最好是沿一直线依次排列的。
所述透镜可以是球形的透镜或者是椭球形的透镜或者是圆柱形的透镜等。
所述的这些辐射单元，相邻辐射单元之间的距离最好是相等的。
本实用新型的透镜天线具有覆盖范围可灵活设定等的优点。
附图说明：
图1是实施例的结构示意图；
图2是实施例的开关矩阵在第一种设定状态下的方向图；
图3是实施例的开关矩阵在第二种设定状态下的方向图；
图4是实施例的开关矩阵在第三种设定状态下的方向图；
图5是实施例的开关矩阵在第四种设定状态下的方向图。
附图标记说明：1-透镜；2-第一辐射单元；3-第二辐射单元；4-第三辐射单元；5-第四辐射单元；6-开关矩阵；7-控制装置；60-控制端口；61-第一信号输入端口；62-第一输出口；63-第二输出口；64-第三输出口；65-第四输出口；69-第二信号输入端口。
具体实施方式
下面结合实施例对本实用新型内容作进一步说明。
如图1所示，本实施例的可改变信号覆盖范围的透镜天线包括：透镜1、第一辐射单元2、第二辐射单元3、第三辐射单元4、第四辐射单元5、开关矩阵6和控制装置7。
其中，透镜1为球形的龙伯透镜。第一辐射单元2、第二辐射单元3、第三辐射单元4和第四辐射单元5分布在透镜1的表面附近，并且这些辐射单元各自的指向轴线均经过透镜1的球心S。辐射单元的指向轴线是指该辐射单元发出的波经透镜折射后所形成的主波束的理论中轴线。
4个辐射单元辐射单元分布在透镜1的表面附近，并且它们各自的辐射起点沿一圆弧曲线C依次排列，该圆弧曲线C所对应的圆心与透镜1的球心S共心，并且这些辐射起点原则上都是处在透镜的焦点位置。
开关矩阵6带有2个信号输入端口、4个信号输出端口和1个控制端口60。2个信号输入端口分别为第一信号输入端口61和第二信号输入端口69。4个信号输出端口分别为第一输出口62、第二输出口63、第三输出口64和第四输出口65。第一输出口62与第一辐射单元2电性连接、第二输出口63与第二辐射单元3电性连接、第三输出口64与第三辐射单元4电性连接、第四输出口65与第四辐射单元5电性连接。第一信号输入端口61与第一收发信机(未画出)的输出端口电性连接；第二信号输入端口69与第二收发信机(未画出)的输出端口电性连接。
控制端口60与控制装置7电性连通。调试人员对控制装置7进行设定，通过开关矩阵6将信号输出端口划分为1个或1个以上的组，同组的信号输出端口的工作频段和相位相同，从而实现对本透镜天线覆盖范围的调整。
使用时，可以对本实施例的透镜天线的开关矩阵进行以下设定：
第一种设定：将第一输出口62至第四输出口65共同作为一组，则此时获得覆盖角度最广的成形波束，如图2所示。
第二种设定：将第一输出口62作为一组，第二输出口63至第四输出口65作为另一组，则如图3所示，此时将获得两个覆盖区域：一个覆盖范围是由第一辐射单元2作用的成形波束的覆盖范围，位于图示的左边，另一个覆盖范围是由第二辐射单元3至第四辐射单元5共同作用的成形波束的覆盖范围，位于图示的右边。并且后者的覆盖角度要大于前者的覆盖角度。
第三种设定：将第一输出口62和第二输出口63作为一组，第三输出口64和第四输出口65作为另一组，则如图4所示，此时将获得两个覆盖区域：一个覆盖范围是由第一辐射单元2和第二辐射单元3共同作用的成形波束的覆盖范围，位于图示的左边，另一个覆盖范围是由第三辐射单元4和第四辐射单元5共同作用的成形波束的覆盖范围，位于图示的右边。并且后者的覆盖角度理论上等于前者的覆盖角度。
第四种设定：如果将第一输出口62至第三输出口64作为一组，第四输出口65作为另一组，则如图5所示，此时将获得两个覆盖区域：一个覆盖范围是由第一辐射单元2至第三辐射单元4共同作用的成形波束的覆盖范围，位于图示的左边，另一个覆盖范围是由第四辐射单元5作用的成形波束的覆盖范围，位于图示的右边。并且后者的覆盖角度要小于前者的覆盖角度。
第五种设定：将第一输出口62作为一组，禁用第二输出口63，将第三输出口64和第四输出口65作为另一组。则此时将获得两个覆盖区域：一个覆盖范围是由第一辐射单元2作用的成形波束的覆盖范围，另一个覆盖范围是由第三辐射单元4和第四辐射单元5共同作用的成形波束的覆盖范围。并且后者的覆盖角度要大于前者的覆盖角度。
第六种设定：类似于第五种设定，将第一输出口62和第二输出口63作为一组，禁用第三输出口64，将第四输出口65作为另一组。
根据现场的实际情况选定以上之一的设定模式就可以达到进行广泛覆盖但不过覆盖的技术效果。
如果辐射单元的数量增多，容易得知相关的设定模式也会随之增多。
本说明书列举的仅为本实用新型的较佳实施方式，凡在本实用新型的工作原理和思路下所做的等同技术变换，均视为本实用新型的保护范围。
Claims (5)
1.一种可改变信号覆盖范围的透镜天线，包括透镜和至少4个辐射单元，这些辐射单元分布在透镜的表面附近，并且这些辐射单元各自的指向轴线均经过所述透镜的中心；其特征是：还包括开关矩阵，所述开关矩阵带有信号输入端口、信号输出端口和控制端口；所述信号输出端口的数量不少于辐射单元的数量；一个辐射单元对应与开关矩阵的一个信号输出端口电性连接；所述开关矩阵的信号输入端口与收发信机的输出端口电性连接；开关矩阵的控制端口与一控制装置电性连通，由控制装置通过开关矩阵将信号输出端口划分为1个或1个以上的组，同组的信号输出端口的工作频段和相位相同。
2.如权利要求1所述的一种可改变信号覆盖范围的透镜天线，其特征是：在透镜带有球面或者圆弧曲面的情况下，所述辐射单元它们各自的辐射起点是沿一圆弧曲线依次排列的。
3.如权利要求1所述的一种可改变信号覆盖范围的透镜天线，其特征是：在透镜为平面透镜的情况下，所述辐射单元它们各自的辐射起点是沿一直线依次排列的。
4.如权利要求1所述的一种可改变信号覆盖范围的透镜天线，其特征是：所述透镜是球形的透镜或者是椭球形的透镜或者是圆柱形的透镜。
5.如权利要求1或2或3所述的一种可改变信号覆盖范围的透镜天线，其特征是：相邻辐射单元之间的距离是相等的。
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