WO2017113147A1 - 一种阵列天线系统 - Google Patents

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Definitions

  • the array antenna system is an energy conversion device in a mobile communication system, and the array antenna system can convert the electromagnetic wave signal transmitted by the mobile station into an electrical signal for processing by the base station; or can convert the electrical signal transmitted by the base station into an electromagnetic wave signal for the mobile station. Random reception; thereby achieving two-way communication of the communication system.
  • the strip line feeding system takes up more cavity space, which makes it difficult to accommodate in the existing cavity space. .
  • the present invention provides an array antenna system.
  • the technical solutions are as follows:
  • All or a part of the antenna radiating elements of the M antenna radiating units are connected to the signal layers of the N first PCBs, and the signal layers of the N first PCBs are connected to the phase shifting circuit by a probe;
  • the formation of the N first PCBs is connected to the stripline formation by radio frequency.
  • some or all of the first PCBs are disposed on the outer surface of the strip line cavity, thereby saving space in the strip line cavity. Therefore, the existing strip line cavity can be adapted to a large number. Antenna radiating element.
  • the array antenna system includes multiple a strip line cavity, each of the plurality of line array antenna systems corresponding to a strip line cavity, and a strip shape corresponding to two adjacent line array antenna systems of the plurality of line array antenna systems The upper surface of the line cavity is continuous or separated.
  • the antenna radiating units of different frequency bands can transmit electromagnetic waves of different frequency bands, thereby improving the working efficiency of the antenna radiating unit.
  • the formation of the N first PCBs is the stripline formation.
  • FIG. 4 is a top plan view of a system for an area array antenna system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a top plan view of another system of an area array antenna system according to an embodiment of the present invention.
  • An embodiment of the present invention provides an array antenna system.
  • the array antenna system includes M antenna radiating elements 1, a strip line feeding system 2, a strip line stratum 3, and a strip line cavity 4. .
  • the phase shifting circuit 21 is located in the strip line cavity 4, the P first PCBs 22 are located on the outer surface of the strip line cavity 4, and the NP first PCBs 22 are located in the strip line cavity 4, P being greater than 1 and less than or An integer equal to N; all or part of the antenna radiating elements of the M antenna radiating elements 1 are connected to the signal layers of the N first PCBs 22, and the signal layers of the N first PCBs 22 are connected to the phase shifting circuit 21 by the probe 24;
  • the formation 26 of the first PCB 22 is connected to the stripline formation 3 by radio frequency.
  • the power distribution circuit and the phase compensation circuit may be multiple input and multiple output circuits, or may be one input and one output circuit.
  • phase shifting circuit 21 can be integrated on the second PCB 23 or the sheet metal strip line.
  • the strip line feeding system 2 may include a phase shifting circuit 21, and may also include a plurality of phase shifting circuits 21; if the strip line feeding system 2 includes a phase shifting circuit 21, the phase shifting circuit 21 includes N output ports, one output port is connected to one first PCB 22; if the strip line feeding system 2 includes a plurality of phase shifting circuits 21, the plurality of phase shifting circuits 21 comprise a total of N output ports and one output port. A first PCB 22 is connected.
  • the N first PCBs 22 may be sequentially mounted on an outer surface of the strip line cavity 4; for example, the N first PCBs 22 are sequentially connected and mounted. On the upper surface of the strip line cavity 4.
  • the N first PCBs 22 may be partially overlapped and mounted on an outer surface of the strip line cavity 4, or may be sequentially mounted on the strip line.
  • a plurality of outer surfaces of the cavity 4; for example, N 4, the two first PCBs 22 can be mounted on the upper surface of the strip line cavity 4, and the two first PCBs 22 can be mounted on the side of the strip line.
  • the plurality of antenna radiating units 1 may be connected to the signal layer of the first PCB 22; instead, if the length of the first PCB 22 is Less than the preset length, that is, the length of the first PCB 22 is short, one antenna radiating unit 1 can be connected to the signal layer of the first PCB 22. That is, one or more antenna radiating elements 1 of the M antenna radiating elements 1 are connected to the signal layer of one first PCB 22.
  • the preset length may be set and changed according to the length of the strip line cavity 4, and the preset length is not specifically limited in the embodiment of the present invention.
  • the preset length may be 1/3 of the length of the strip line cavity 4.
  • the strip line formation 3 is set as the reflection surface 11 of the antenna radiation unit 1, or the outer surface of the strip line cavity 4 is set as a sheet metal line having a reflection function, and the strip line cavity is provided.
  • the outer surface of the body 4 is provided as the reflecting surface 11 of the antenna radiating unit 1, so that it is not necessary to separately provide the reflecting surface 11 on the outer surface of the strip line cavity 4, thereby simplifying the array antenna system.
  • the antenna radiating units 1 of different frequency bands are included in the M antenna radiating elements 1. That is, at least the antenna radiating elements 1 transmitting the two frequency bands are present in the M antenna radiating elements 1.
  • the formation 26 of the first PCB 22 and the stripline formation 3 may be integrated, that is, the formation 26 of the N first PCBs 22 is the stripline formation 3.
  • part or all of the first PCB 22 is disposed on the outer surface of the strip line cavity 4, thereby saving space in the strip line cavity 4. Therefore, the existing strip line cavity 4 is A large number of antenna radiating elements 1 can be accommodated.
  • a person skilled in the art may understand that all or part of the steps of implementing the above embodiments may be completed by hardware, or may be instructed by a program to execute related hardware, and the program may be stored in a computer readable storage medium.
  • the storage medium mentioned may be a read only memory, a magnetic disk or an optical disk or the like.

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Abstract

本发明公开了一种阵列天线系统，属于通信技术领域。所述阵列天线系统包括：M个天线辐射单元，带状线馈电系统，带状线地层和带状线腔体；所述带状线馈电系统包括移相电路和N个用于实现功率分配和/或相位补偿功能的第一印制电路板PCB，M为大于1的整数，N为≥1且≤M的整数；所述移相电路位于所述带状线腔体内，P个第一PCB位于所述带状线腔体的外表面，P为大于1且小于或等于N的整数；所述M个天线辐射单元中的全部或者部分天线辐射单元连接所述N个第一PCB的信号层，所述N个第一PCB的信号层通过探针与所述移相电路射频连接；所述N个第一PCB的地层与所述带状线地层射频连接。本发明可以节省带状线腔体内的空间。

Description

一种阵列天线系统 技术领域
本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种阵列天线系统。
背景技术
阵列天线系统是移动通信系统中的一个能量转换装置，阵列天线系统可以将移动台发射的电磁波信号转换成电信号，供基站处理；也可以将基站发射的电信号转换成电磁波信号，供移动台随机接收；从而实现通信系统的双向通信。
目前的阵列天线系统包括M个天线辐射单元，带状线馈电系统和带状线腔体；带状线馈电系统位于带状线腔体内，且带状线馈电系统包括移相电路、功率分配电路和相位补偿电路。移相电路的输出端与功率分配电路的输入端射频连接，功率分配电路的输出端与相位补偿电路的输入端端射频连接，相位补偿电路的输出端连接M个天线辐射单元，其中，射频连接包括直接连接或者耦合连接。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：
随着天线辐射单元数量的增加，导致功率分配电路和相位补偿电路越来越复杂，因此，带状线馈电系统会占用更大的腔体空间，导致在现有的腔体空间内难以容纳。
发明内容
为了解决现有技术的问题，本发明提供了一种阵列天线系统。技术方案如下：
第一方面，本发明实施例提供了一种阵列天线系统，所述阵列天线系统包括：M个天线辐射单元，带状线馈电系统，带状线地层和带状线腔体；所述带状线馈电系统包括移相电路和N个用于实现功率分配和/或相位补偿功能的第一印制电路板PCB，M为大于1的整数，N为≥1且≤M的整数；
所述移相电路位于所述带状线腔体内，P个第一PCB位于所述带状线腔体 的外表面，P为大于1且小于或等于N的整数；
所述M个天线辐射单元中的全部或者部分天线辐射单元连接所述N个第一PCB的信号层，所述N个第一PCB的信号层通过探针与所述移相电路射频连接；
所述N个第一PCB的地层与所述带状线地层射频连接。
在本发明实施例中，将部分或者全部第一PCB设置在带状线腔体的外表面，从而节省了带状线腔体内的空间，因此，现有的带状线腔体可以适应大数量的天线辐射单元。
结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述移相电路集成在第二PCB或者钣金带线上。
在本发明实施例中，将移相电路也设置为PCB，或者将移相电路集成在钣金带线上，可以进一步节省带状线腔体内的空间。
结合第一方面，在第一方面的第二种可能的实现方式中，所述N个第一PCB中的每个第一PCB的长度大于或等于或小于所述带状线腔体的长度。
在本发明实施例中，可以设置第一PCB的长度大于，等于或者小于带状线腔体的长度，从而对第一PCB的长度没有限制，可以适用任意长度的PCB，可以提高第一PCB的灵活性。
结合第一方面，在第一方面的第三种可能的实现方式中，所述M个天线辐射单元中的一个或多个天线辐射单元连接一个第一PCB的信号层。
在本发明实施例中，一个天线辐射单元可以对应一个第一PCB，也可以多个天线辐射单元共用一个第一PCB，从而可以提高天线辐射单元布局的灵活性。
结合第一方面，在第一方面的第四种可能的实现方式中，所述M个天线辐射单元的反射面为所述带状线地层和/或所述带状线腔体的外表面。
在本发明实施例中，将带状线地层设置为天线辐射单元的反射面，或者，将带状线腔体的外表面设置为具有反射功能，将带状线腔体的外表面设置为天线辐射单元的反射面，就不需要在带状线腔体的外表面上单独设置反射面，从而可以简化阵列天线系统。
结合第一方面，在第一方面的第五种可能的实现方式中，所述M个天线辐射单元组成一个线阵天线系统或者多个线阵天线系统。
在本发明实施例中，M个天线辐射单元可以组成一个线阵天线系统，也可以组成一个面阵天线系统，从而可以提高线阵天线的通用性。
结合第一方面的第五种可能的实现方式，在第一方面的第六种可能的实现方式中，如果所述M个天线辐射单元多个线阵天线系统，则所述阵列天线系统包括多个带状线腔体，所述多个线阵天线系统中的每个线阵天线系统对应一个带状线腔体，多个线阵天线系统中相邻两个线阵天线系统对应的带状线腔体的上表面是连续的或者分离的。
在本发明实施例中，将相邻两个线阵天线系统对应的带状线腔体的上表面设置为连续的，可以节省阵列天线系统占用的空间；将相邻两个线阵天线系统对应的带状线腔体的上表面设置为分离的，可以提高阵列天线系统的灵活性，适应不同场景的需求。
结合第一方面，在第一方面的第七种可能的实现方式中，所述M个天线辐射单元中包括不同频段的天线辐射单元。
在本发明实施例中，不同频段的天线辐射单元可以发射不同频段的电磁波，从而可以提高天线辐射单元的工作效率。
结合第一方面，在第一方面的第八种可能的实现方式中，所述N个第一PCB的地层为所述带状线地层。
在本发明实施例中，将N个第一PCB的地层设置为带状线地层，可以不用单独为N个第一PCB设置地层，进一步简化了阵列天线系统。
本发明实施例提供的技术方案的有益效果是：将部分或者全部第一PCB设置在带状线腔体的外表面，从而节省了带状线腔体内的空间，因此，现有的带状线腔体可以适应大数量的天线辐射单元。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种阵列天线系统的系统的俯视图；
图2是本发明实施例提供的另一种阵列天线系统的系统的剖面图；
图3是本发明实施例提供的一种线阵天线系统的系统的俯视图；
图4是本发明实施例提供的一种面阵天线系统的系统的俯视图；
图5是本发明实施例提供的另一种面阵天线系统的系统的俯视图；
图6是本发明实施例提供的另一种阵列天线系统的系统的俯视图；
图7是本发明实施例提供的另一种阵列天线系统的系统的截面图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
本发明实施例提供了一种阵列天线系统，参见图1和2，该阵列天线系统包括M个天线辐射单元1，带状线馈电系统2，带状线地层3和带状线腔体4。
带状线馈电系统2包括移相电路21和N个用于实现功率分配和/或相位补偿功能的第一PCB(Printed Circuit Board，印制电路板)22，M为大于1的整数，N为≥1且≤M的整数。
移相电路21位于带状线腔体4内，P个第一PCB22位于带状线腔体4的外表面，N-P个第一PCB22位于带状线腔体4内，P为大于1且小于或等于N的整数；M个天线辐射单元1中的全部或者部分天线辐射单元连接N个第一PCB22的信号层，N个第一PCB22的信号层通过探针24与移相电路21射频连接；N个第一PCB22的地层26与带状线地层3射频连接。
在本发明实施例中，将部分或者全部第一PCB22设置在带状线腔体4的外表面，从而节省了带状线腔体4内的空间，因此，现有的带状线腔体4可以适应大数量的天线辐射单元1。
优选的，为了进一步节省带状线腔体4内的空间，可以将全部第一PCB22设置在带状线腔体4的外表面。外表面可以为上表面或者侧面。
带状线馈电系统2用于接收移动台发射的电磁波信号，将电磁波信号进行移相、功率分配和相位补偿处理，得到处理后的电磁波信号，将处理后的电磁波信号传输给M个天线辐射单元1。M个天线辐射单元1用于接收带状线馈电系统2传输的处理后的电磁波信号，将处理后的电磁波信号转换为电信号，并将电信号发射出去，以供基站处理。或者，
M个天线辐射单元1用于接收基站发射的电信号，将电信号转换为电磁波信号，将电磁波信号传输给带状线馈电系统2；带状线馈电系统2用于接收M个天线辐射单元1传输的电磁波信号，将电磁波信号进行移相、功率分配和相位补偿处理，得到处理后的电磁波信号，将处理后的电磁波信号发射出去，以供移动台随机接收。
当第一PCB22用于实现功率分配功能时，则第一PCB22是集成功率分配电路的PCB，则移相电路21用于实现移相和相位补偿功能，或者，移相电路21 仅用于实现移相功能，但带状线馈电系统2还包括用于实现相位补偿功能的第三PCB，则第三PCB是集成相位补偿电路的PCB。
第三PCB可以位于带状线腔体4内，也可以位于带状线腔体4外，且M个天线辐射单元1连接第三PCB的信号层，第三PCB的信号层通过探针24与第一PCB22的信号层射频连接，第一PCB22的信号层通过探针24与移相电路21射频连接，第一PCB22的地层26和第三PCB的地层与带状线地层3射频连接。
当第一PCB22用于实现相位补偿功能时，则第一PCB22是集成相位补偿电路的PCB，则移相电路21用于实现移相和功率分配功能，或者，移相电路21仅用于实现移相功能，但带状线馈电系统2还包括用于实现功率分配功能的第四PCB，则第四PCB是集成功率分配电路的PCB。
第四PCB可以位于带状线腔体4内，也可以位于带状线腔体4外，且M个天线辐射单元1连接第一PCB22的信号层，第一PCB22的信号层通过探针24与第四PCB的信号层，第四PCB的信号层通过探针24与移相电路21射频连接，第一PCB22的地层26和四PCB的地层与带状线地层3射频连接。
当第一PCB22用于实现功率分配和相位补偿功能时，则第一PCB22是集成功率分配电路和相位补偿电路的PCB，且功率分配电路的输出端与相位补偿电路的输入端射频连接。
需要说明的是，功率分配电路和相位补偿电路均可以为多进多出的电路，也可以为一进一出的电路。
为了进一步节省带状线腔体4内的空间，可以将移相电路21集成在第二PCB23或者钣金带线上。
需要说明的是，带状线馈电系统2可以包括一个移相电路21，也可以包括多个移相电路21；如果带状线馈电系统2包括一个移相电路21，则该移相电路21包括N个输出端口，一个输出端口连接一个第一PCB22；如果带状线馈电系统2包括多个移相电路21时，则多个移相电路21总共包括N个输出端口，一个输出端口连接一个第一PCB22。
进一步地，在本发明实施例中，为了提高第一PCB22的灵活性，可以不限制第一PCB22的长度，则N个第一PCB22中的每个第一PCB22的长度大于或等于或小于带状线腔体4的长度。当然，每个第一PCB22的长度可以相同，也可以不同。
当N个第一PCB22的总长度小于带状线腔体4的长度时，N个第一PCB22可以依次安装在带状线腔体4的一个外表面；例如，N个第一PCB22依次衔接安装在带状线腔体4的上表面。
当N个第一PCB22的总长度大于带状线腔体4的长度时，N个第一PCB22可以部分重叠的安装在带状线腔体4的一个外表面，也可以依次安装在带状线腔体4的多个外表面；例如，N＝4，则可以将2个第一PCB22安装在带状线腔体4的上表面，将2个第一PCB22安装在带状线的侧面。
进一步地，如果第一PCB22的长度大于预设长度，也即第一PCB22的长度较长时，则多个天线辐射单元1可以连接一个第一PCB22的信号层；相反，如果第一PCB22的长度小于预设长度，也即第一PCB22的长度较短，则一个天线辐射单元1可以连接一个第一PCB22的信号层。也即M个天线辐射单元1中的一个或多个天线辐射单元1连接一个第一PCB22的信号层。
预设长度可以根据带状线腔体4的长度进行设置并更改，在本发明实施例中对预设长度不作具体限定。例如，预设长度可以为带状线腔体4的长度的1/3。
例如，N＝3，M＝6，3个第一PCB22中的每个第一PCB22的长度相等且等于带状线腔体4的长度的1/3，则3个第一PCB22依次安装在带状线腔体4的上表面且互不重叠。6个天线辐射单元1中的2个天线辐射单元1连接一个第一PCB22。
进一步地，M个天线辐射单元1的反射面11为带状线地层3和/或带状线腔体4的外表面，带状线腔体4的外表面具有反射功能。也即M个天线辐射单元1的反射面11可以为带状线地层3，也可以为带状线腔体4的外表面，也可以为M个天线辐射单元1中的部分天线辐射单元1的反射面11为带状线地层3，部分天线辐射的反射面11为带状线腔体4的外表面。也可以为一个天线辐射单元1的部分反射面11为带状线地层3，部分反射面11为带状线腔体4的外表面。
需要说明的是，将带状线地层3设置为天线辐射单元1的反射面11，或者，将带状线腔体4的外表面设置为具有反射功能的钣金带线，将带状线腔体4的外表面设置为天线辐射单元1的反射面11，就不需要在带状线腔体4的外表面上单独设置反射面11，从而简化了阵列天线系统。
进一步地，M个天线辐射单元1可以组成一个线阵天线系统，M个天线辐射单元1也可以组成一个面阵天线系统；如果M个天线辐射单元1组成一个线 阵天线系统，则M个天线辐射单元1位于同一条直线上；参见图3，如果M个天线辐射单元1组成一个面阵天线系统，也即M个天线辐射单元1组成多个线阵天线系统，此时阵列天线系统包括多个带状线腔体4，多个线阵天线系统中的每个线阵天线系统对应一个带状线腔体4，且多个线阵天线系统中相邻两个线阵天线系统对应的带状线腔体4的上表面是连续的或者分离的。例如，参见图4，相邻两个线阵天线系统对应的带状线腔体4的上表面是分离的。例如，参见图5，相邻两个阵列天线系统对应的带状线腔体4的上表面是连续的。
进一步地，M个天线辐射单元1中包括不同频段的天线辐射单元1。也即M个天线辐射单元1中至少存在发射两种频段的天线辐射单元1。
例如，参见图6，M个天线辐射单元1包括部分发射第一频段的电磁波的天线辐射单元12和部分发射第二频段的电磁波的天线辐射单元13。并且，发射第一频段的电磁波的天线辐射单元12和发射第二频段的电磁波的天线辐射单元13的数量可以相等，也可以不相等。
需要说明的是，当M个天线辐射单元1包括部分发射第一频段的电磁波的天线辐射单元12和部分发射第二频段的电磁波的天线辐射单元13时，带状线腔体4包括4个子腔体4141，发射第一频段的电磁波的天线辐射单元12对应2个子腔体41，发射第二频段的电磁波的天线辐射单元13对应2个子腔体41，参见图7。
进一步地，为了简化阵列天线系统结构，可以将第一PCB22的地层26和带状线地层3做成一体的，也即N个第一PCB22的地层26为带状线地层3。
在本发明实施例中，将部分或者全部第一PCB22设置在带状线腔体4的外表面，从而节省了带状线腔体4内的空间，因此，现有的带状线腔体4可以适应大数量的天线辐射单元1。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的 精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

  1. 一种阵列天线系统，其特征在于，所述阵列天线系统包括：M个天线辐射单元，带状线馈电系统，带状线地层和带状线腔体；所述带状线馈电系统包括移相电路和N个用于实现功率分配和/或相位补偿功能的第一印制电路板PCB，M为大于1的整数，N为≥1且≤M的整数；
    所述移相电路位于所述带状线腔体内，P个第一PCB位于所述带状线腔体的外表面，P为大于1且小于或等于N的整数；
    所述M个天线辐射单元中的全部或者部分天线辐射单元连接所述N个第一PCB的信号层，所述N个第一PCB的信号层通过探针与所述移相电路射频连接；
    所述N个第一PCB的地层与所述带状线地层射频连接。
  2. 根据权利要求1所述的阵列天线系统，其特征在于，所述移相电路集成在第二PCB或者钣金带线上。
  3. 根据权利要求1所述的阵列天线系统，其特征在于，所述N个第一PCB中的每个第一PCB的长度大于或等于或小于所述带状线腔体的长度。
  4. 根据权利要求1所述的阵列天线系统，其特征在于，所述M个天线辐射单元中的一个或多个天线辐射单元连接一个第一PCB的信号层。
  5. 根据权利要求1所述的阵列天线系统，其特征在于，所述M个天线辐射单元的反射面为所述带状线地层和/或所述带状线腔体的外表面。
  6. 根据权利要求1所述的阵列天线系统，其特征在于，所述M个天线辐射单元组成一个线阵天线系统或者多个线阵天线系统。
  7. 根据权利要求6所述的阵列天线系统，其特征在于，如果所述M个天线辐射单元多个线阵天线系统，则所述阵列天线系统包括多个带状线腔体，所述多个线阵天线系统中的每个线阵天线系统对应一个带状线腔体，多个线阵天线 系统中相邻两个线阵天线系统对应的带状线腔体的上表面是连续的或者分离的。
  8. 根据权利要求1所述的阵列天线系统，其特征在于，所述M个天线辐射单元中包括不同频段的天线辐射单元。
  9. 根据权利要求1所述的阵列天线系统，其特征在于，所述N个第一PCB的地层为所述带状线地层。
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