CN213816430U - 有源5G-iLAN介质透镜天线 - Google Patents
有源5G-iLAN介质透镜天线 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型提供了一种有源5G‑iLAN介质透镜天线，包括：耦合器，对射频拉远单元发射的射频信号耦合处理，得到耦合射频信号；信号控制单元，对耦合射频信号进行信号处理，得到TDD控制信号；射频放大组件，根据TDD控制信号控制其内部的TDD高功率射频开关对上行射频通道和下行射频通道切换，当TDD高功率射频开关切换至上行射频通道时，辐射单元对介质透镜发送的上行信号进行汇聚，将汇聚的上行信号传送至LAN低噪声放大器进行放大，将放大的上行信号传送至射频拉远单元。本实用新型的天线能够对汇聚的上行信号进行放大，然后再将放大的上行信号传送至射频拉远单元，上行信号放大后，提高了上行链路的覆盖范围。
Description
技术领域
本实用新型涉及通信的技术领域，尤其是涉及一种有源5G-iLAN介质透镜天线。
背景技术
介质透镜天线的辐射机理是单个馈源发出的电磁波穿过圆球或圆柱形特殊介质材料后，可实现波束能量聚集，从而实现天线定向辐射功能。目前国内外运营商高度关注介质透镜天线在移动通信系统的应用，试验证明：在高铁、高速公路及特殊远距离覆盖应用场景，介质透镜天线的性能优于传统板状天线。
但是，在目前的介质透镜无源天线覆盖方案中，存在上下行链路不平衡的问题，因为基站的功率相较于通信设备(例如，手机)的功率来讲，基站的功率更大，那么，基站将其自身的功率发射至通信设备的覆盖范围(即下行链路的覆盖范围)大于通信设备将其自身的功率发射至基站的覆盖范围(即上行链路的覆盖范围)，这样，上行链路的覆盖范围也就决定了通信网络的覆盖范围，此外，中国5G无线移动通信的应用频率高于以往系统(例如，3G系统、4G系统)，所以，上下行链路不平衡的问题日益突出。
综上，现有的中国5G移动通信网络中的介质透镜无源天线存在严重的上下行链路不平衡的问题。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种有源5G-iLAN介质透镜天线，以缓解现有的中国5G移动通信网络中的介质透镜无源天线上下行链路不平衡的技术问题。
第一方面，本实用新型提供了一种有源5G-iLAN介质透镜天线，包括：耦合器、信号控制单元、射频放大组件、辐射单元和介质透镜；
所述耦合器与射频拉远单元连接，用于对射频拉远单元发射的射频信号耦合处理，得到耦合射频信号；
所述信号控制单元与所述耦合器连接，用于对所述耦合射频信号信号处理，得到TDD控制信号；
所述射频放大组件与所述信号控制单元连接，用于根据所述TDD控制信号控制其内部的TDD高功率射频开关对上行射频通道和下行射频通道切换，其中，当所述TDD高功率射频开关切换至所述上行射频通道时，所述辐射单元对所述介质透镜发送的上行信号进行汇聚，并将汇聚的上行信号传送至LAN低噪声放大器，以使所述LAN低噪声放大器对所述汇聚的上行信号放大，进而将放大的上行信号传送至所述射频拉远单元。
进一步的，当所述有源5G-iLAN介质透镜天线为单频2T/2R介质透镜天线时，一路单频信号的辐射单元的数量为1个，且所述辐射单元的频率与所述射频拉远单元的频率相对应。
进一步的，当所述有源5G-iLAN介质透镜天线为双频2T/2R介质透镜天线时，一路双频信号的辐射单元的数量为2个，且2个所述辐射单元的频率与所述射频拉远单元的频率相对应。
进一步的，还包括：天线端口；
所述天线端口分别与所述射频拉远单元、所述耦合器连接，用于将所述射频拉远单元发射的射频信号传送至所述耦合器。
进一步的，还包括：电源端口；
所述电源端口与所述信号控制单元连接，用于为所述信号控制单元和所述射频放大组件供电。
进一步的，所述电源端口采用AISG防水接头。
进一步的，所述信号控制单元得到的TDD控制信号通过射频同轴电缆发送至所述射频放大组件。
进一步的，所述辐射单元为双极化振子。
进一步的，还包括无线通信模块；
所述无线通信模块与所述信号控制单元连接，其中，所述信号控制单元还用于获取所述射频放大组件的监控信号，以通过所述无线通信模块将所述监控信号发送至网管中心。
进一步的，所述有源5G-iLAN介质透镜天线应用于中国联通电信2.1G4T/4R、8T/8R多端口天线，中国联通电信3.5G 4T/4R、8T/8R多端口天线，中国联通电信2.1G/3.5G 4T/4R双频多端口天线，中国移动2.6G 8T/8R多端口天线，中国移动4.9G 8T/8R多端口天线，中国移动2.6G/4.9G 4T/4R、8T/8R双频多端口天线。
在本实用新型实施例中，有源5G-iLAN介质透镜天线包括：耦合器、信号控制单元、射频放大组件、辐射单元和介质透镜；耦合器与射频拉远单元连接，用于对射频拉远单元发射的射频信号耦合处理，得到耦合射频信号；信号控制单元与耦合器连接，用于对耦合射频信号进行信号处理，得到TDD控制信号；射频放大组件与信号控制单元连接，用于根据TDD控制信号控制其内部的TDD高功率射频开关对上行射频通道和下行射频通道切换，其中，当TDD高功率射频开关切换至上行射频通道时，辐射单元对介质透镜发送的上行信号进行汇聚，并将汇聚的上行信号传送至LAN低噪声放大器，以使LAN低噪声放大器对汇聚的上行信号放大，进而将放大的上行信号传送至射频拉远单元。通过上述描述可知，本实用新型的有源5G-iLAN介质透镜天线能够对汇聚的上行信号进行放大，然后再将放大的上行信号传送至射频拉远单元，上行信号放大后，提高了上行链路的覆盖范围，缓解了现有的中国5G移动通信网络中的介质透镜无源天线上下行链路不平衡的技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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为本实用新型实施例提供的一种有源5G-iLAN双频2T/2R介质透镜天线的结构示意图；
图2为本实用新型实施例提供的一种有源5G-iLAN双频4T/4R介质透镜天线的结构示意图。
图标：11-耦合器；12-信号控制单元；13-3.5G的射频放大组件；14-2.1G的射频放大组件；15-3.5G的辐射单元；16-2.1G的辐射单元；17-介质透镜；18-天线端口；19-电源端口。
具体实施方式
下面将结合实施例对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
为便于对本实施例进行理解，首先对本实用新型实施例所公开的一种有源5G-iLAN介质透镜天线进行详细介绍。
实施例一：
图1是根据本实用新型实施例的一种有源5G-iLAN双频2T/2R介质透镜17天线的结构示意图，图2是根据本实用新型实施例的一种有源5G-iLAN双频4T/4R介质透镜17天线的结构示意图，如图1和图2所示，该有源5G-iLAN介质透镜17天线包括：耦合器11、信号控制单元12、射频放大组件、辐射单元和介质透镜17；
所述耦合器11与射频拉远单元连接，用于对射频拉远单元发射的射频信号耦合处理，得到耦合射频信号；
所述信号控制单元12与所述耦合器11连接，用于对所述耦合射频信号信号处理，得到TDD控制信号；
所述射频放大组件与所述信号控制单元12连接，用于根据所述TDD控制信号控制其内部的TDD高功率射频开关对上行射频通道和下行射频通道切换，其中，当所述TDD高功率射频开关切换至所述上行射频通道时，所述辐射单元对所述介质透镜17发送的上行信号进行汇聚，并将汇聚的上行信号传送至LAN低噪声放大器，以使所述LAN低噪声放大器对所述汇聚的上行信号放大，进而将放大的上行信号传送至所述射频拉远单元。
下面对有源5G-iLAN双频2T/2R介质透镜17天线进行介绍：
图1中示出了有源5G-iLAN双频2T/2R介质透镜17天线的结构，如图1所示，有源5G-iLAN双频2T/2R介质透镜17天线的辐射单元的数量为2个，且2个辐射单元的频率与射频拉远单元(即RRU)的频率相对应，有源5G-iLAN双频2T/2R介质透镜17天线还包括天线端口18(也称为同步控制信号获取端口)，天线端口18分别与射频拉远单元、耦合器11连接，下面对有源5G-iLAN双频2T/2R介质透镜17天线的工作过程进行介绍：3.5G的射频拉远单元(即3.5G RUU)发射的射频信号经过天线端口18传送至耦合器11，耦合器11对上述射频信号进行耦合处理，得到耦合射频信号，耦合射频信号传送至信号控制单元12，进而信号控制单元12对耦合射频信号进行信号处理(具体包括检波处理、信号处理等)，得到TDD控制信号(也称为TDD同步控制信号，是5G移动通信网络的通信制式，即其是通过时隙控制实现的下行/上行通信)，TDD控制信号通过射频同轴电缆发送至3.5G的射频放大组件13，3.5G的射频放大组件13内部有TDD高功率射频开关，在TDD控制信号的控制下，TDD高功率射频开关进行上行射频通道和下行射频通道的切换。
当TDD高功率射频开关切换至下行射频通道(即在下行发射时隙)时，3.5G的射频拉远单元发射的射频信号经过耦合器11和3.5G的射频放大组件13传送至3.5G的辐射单元15(具体可以为双极化振子)，3.5G的辐射单元15辐射电磁波经介质透镜17透射后进行平面波，通过调整介质透镜17圆球尺寸和振子位置可改变辐射方向图波束宽度及指向，实现波束方向性覆盖；
当TDD高功率射频开关切换至上行射频通道(即在上行接收时隙)时，3.5G的辐射单元15对介质透镜17发送的上行信号进行汇聚，汇聚的上行信号传送至3.5G的LAN低噪声放大器(位于3.5G的射频放大组件13中)，3.5G的LAN低噪声放大器对汇聚的上行信号放大，进而将放大的上行信号传送至3.5G的射频拉远单元。
需要说明的是，射频信号是通过射频线缆传输的。
此外，2.1G的射频拉远单元(即2.1G RUU)发射的射频信号经过天线端口18传送至耦合器11(不能与3.5G那路公用一个耦合器11)，耦合器11对上述射频信号进行耦合处理，得到耦合射频信号，耦合射频信号传送至信号控制单元12(不能与3.5G那路公用一个信号控制单元12)，进而信号控制单元12对耦合射频信号进行信号处理(具体包括检波处理、信号处理等)，得到TDD控制信号(也称为TDD同步控制信号，是5G移动通信网络的通信制式，即其是通过时隙控制实现的下行/上行通信)，TDD控制信号通过射频同轴电缆发送至2.1G的射频放大组件14，2.1G的射频放大组件14内部有TDD高功率射频开关，在TDD控制信号的控制下，TDD高功率射频开关进行上行射频通道和下行射频通道的切换。
当TDD高功率射频开关切换至下行射频通道(即在下行发射时隙)时，2.1G的射频拉远单元发射的射频信号经过耦合器11和2.1G的射频放大组件14传送至2.1G的辐射单元16(具体可以为双极化振子)，2.1G的辐射单元16辐射电磁波经介质透镜17透射后进行平面波，通过调整介质透镜17圆球尺寸和振子位置可改变辐射方向图波束宽度及指向，实现波束方向性覆盖；
当TDD高功率射频开关切换至上行射频通道(即在上行接收时隙)时，2.1G的辐射单元16对介质透镜17发送的上行信号进行汇聚，汇聚的上行信号传送至2.1G的LAN低噪声放大器，2.1G的LAN低噪声放大器对汇聚的上行信号放大，进而将放大的上行信号传送至2.1G的射频拉远单元。
在本实用新型的一个可选实施例中，参考图1，有源5G-iLAN介质透镜17天线还包括：电源端口19；
电源端口19与信号控制单元12连接，用于为信号控制单元12和射频放大组件供电。
具体的，电源端口19采用AISG防水接头，支持2种供电模式，即AISG菊花链RRU供电或电源机柜供电，电源端口19获得的电源信号经过防雷电路，然后再经过电源电路转换为目标电源，进而通过目标电源为信号控制单元12和射频放大组件供电。电源端口19与信号控制单元12，以及信号控制单元12与射频放大组件之间的供电线路采用射频同轴电缆，能够确保天线互调性能指标。
图2中示出的是有源5G-iLAN双频4T/4R介质透镜17天线的结构示意图，相较于双频2T/2R介质透镜17天线，其增加了射频通道数，其中的两个3.5G的射频放大组件13公用同一个信号控制单元12，其中的两个2.1G的射频放大组件14公用另外一个信号控制单元12，且每个射频放大组件都对应有相应频率的辐射单元。
在本实用新型的一个可选实施例中，有源5G-iLAN介质透镜17天线还包括：无线通信模块；无线通信模块与信号控制单元12连接，其中，信号控制单元12用于获取射频放大组件的监控信号(通过射频同轴电缆传输)，以通过无线通信模块将监控信号发送至网管中心。
具体的，上述监控信号可以为对LAN低噪声放大器进行监控的监控信号(携带LAN低噪声放大器的工作状态、增益等)，监控信号发送至网管中心后，网管中心可对LAN低噪声放大器的增益进行调控，或者对无线覆盖距离和范围进行控制。
在本实用新型的一个可选实施例中，当有源5G-iLAN介质透镜17天线为单频2T/2R介质透镜17天线时，一路单频信号的辐射单元的数量为1个，且辐射单元的频率与射频拉远单元的频率相对应。此时的天线结构可以参考图1中3.5G射频信号那路的结构(包括3.5GRUU、一个耦合器11、一个信号控制单元12、一个射频放大组件、一个辐射单元和一个介质透镜17)。
本实用新型的有源5G-iLAN介质透镜17天线应用于中国联通电信2.1G 4T/4R、8T/8R多端口天线，中国联通电信3.5G 4T/4R、8T/8R多端口天线，中国联通电信2.1G/3.5G 4T/4R双频多端口(4+4)天线，中国移动2.6G 8T/8R多端口天线，中国移动4.9G 8T/8R多端口天线，中国移动2.6G/4.9G 4T/4R、8T/8R双频多端口天线，工作频率覆盖中国5G移动通信网络频段，具体如下：中国联通电信2.1G深耕项目1920-2170MHz频段；中国联通电信3.5G共享项目3400-3600MHz频段；中国移动2.6G/4.9G项目，2515-2675MHz/4800-4900MHz。
在本实用新型实施例中，有源5G-iLAN介质透镜17天线包括：耦合器11、信号控制单元12、射频放大组件、辐射单元和介质透镜17；耦合器11与射频拉远单元连接，用于对射频拉远单元发射的射频信号耦合处理，得到耦合射频信号；信号控制单元12与耦合器11连接，用于对耦合射频信号进行信号处理，得到TDD控制信号；射频放大组件与信号控制单元12连接，用于根据TDD控制信号控制其内部的TDD高功率射频开关对上行射频通道和下行射频通道切换，其中，当TDD高功率射频开关切换至上行射频通道时，辐射单元对介质透镜17发送的上行信号进行汇聚，并将汇聚的上行信号传送至LAN低噪声放大器，以使LAN低噪声放大器对汇聚的上行信号放大，进而将放大的上行信号传送至射频拉远单元。通过上述描述可知，本实用新型的有源5G-iLAN介质透镜17天线能够对汇聚的上行信号进行放大，然后再将放大的上行信号传送至射频拉远单元，上行信号放大后，提高了上行链路的覆盖范围，缓解了现有的中国5G移动通信网络中的介质透镜17无源天线上下行链路不平衡的技术问题。
本实用新型的有源5G-iLAN介质透镜17天线在介质透镜17天线馈源(即辐射单元)前端应用LAN低噪声放大器，进一步提升了介质透镜17天线的技术性能，实现的更远距离更大范围的无线覆盖。
另外，在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，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实用新型各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种有源5G-iLAN介质透镜天线，其特征在于，包括：耦合器、信号控制单元、射频放大组件、辐射单元和介质透镜；
所述耦合器与射频拉远单元连接，用于对射频拉远单元发射的射频信号耦合处理，得到耦合射频信号；
所述信号控制单元与所述耦合器连接，用于对所述耦合射频信号信号处理，得到TDD控制信号；
所述射频放大组件与所述信号控制单元连接，用于根据所述TDD控制信号控制其内部的TDD高功率射频开关对上行射频通道和下行射频通道切换，其中，当所述TDD高功率射频开关切换至所述上行射频通道时，所述辐射单元对所述介质透镜发送的上行信号进行汇聚，并将汇聚的上行信号传送至LAN低噪声放大器，以使所述LAN低噪声放大器对所述汇聚的上行信号放大，进而将放大的上行信号传送至所述射频拉远单元。
2.根据权利要求1所述的有源5G-iLAN介质透镜天线，其特征在于，当所述有源5G-iLAN介质透镜天线为单频2T/2R介质透镜天线时，一路单频信号的辐射单元的数量为1个，且所述辐射单元的频率与所述射频拉远单元的频率相对应。
3.根据权利要求1所述的有源5G-iLAN介质透镜天线，其特征在于，当所述有源5G-iLAN介质透镜天线为双频2T/2R介质透镜天线时，一路双频信号的辐射单元的数量为2个，且2个所述辐射单元的频率与所述射频拉远单元的频率相对应。
4.根据权利要求1所述的有源5G-iLAN介质透镜天线，其特征在于，还包括：天线端口；
所述天线端口分别与所述射频拉远单元、所述耦合器连接，用于将所述射频拉远单元发射的射频信号传送至所述耦合器。
5.根据权利要求1所述的有源5G-iLAN介质透镜天线，其特征在于，还包括：电源端口；
所述电源端口与所述信号控制单元连接，用于为所述信号控制单元和所述射频放大组件供电。
6.根据权利要求5所述的有源5G-iLAN介质透镜天线，其特征在于，所述电源端口采用AISG防水接头。
7.根据权利要求1所述的有源5G-iLAN介质透镜天线，其特征在于，所述信号控制单元得到的TDD控制信号通过射频同轴电缆发送至所述射频放大组件。
8.根据权利要求1所述的有源5G-iLAN介质透镜天线，其特征在于，所述辐射单元为双极化振子。
9.根据权利要求1所述的有源5G-iLAN介质透镜天线，其特征在于，还包括无线通信模块；
所述无线通信模块与所述信号控制单元连接，其中，所述信号控制单元还用于获取所述射频放大组件的监控信号，以通过所述无线通信模块将所述监控信号发送至网管中心。
10.根据权利要求1所述的有源5G-iLAN介质透镜天线，其特征在于，所述有源5G-iLAN介质透镜天线应用于中国联通电信2.1G 4T/4R、8T/8R多端口天线，中国联通电信3.5G 4T/4R、8T/8R多端口天线，中国联通电信2.1G/3.5G 4T/4R双频多端口天线，中国移动2.6G 8T/8R多端口天线，中国移动4.9G 8T/8R多端口天线，中国移动2.6G/4.9G 4T/4R、8T/8R双频多端口天线。
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|---|---|---|---|---|
| US20230090151A1 (en) * | 2021-09-21 | 2023-03-23 | Apple Inc. | Communication devices and methods for direct detection and photonics receiver |
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- 2021-03-12 CN CN202120530612.7U patent/CN213816430U/zh active Active
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| GR01 | Patent grant | ||
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