CN102683897B - 天线、基站及波束处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种天线、基站及波束处理方法，其中方法包括：所述波束成形网络对信号进行相位调节和幅度调节，使得所述信号具有预设的幅度；所述多个天线阵列，至少包括一个反相阵列，所述反相阵列的馈电相位与其他天线阵列的馈电相位相反；所述反相阵列对所述信号进行相位的反相处理，且所述反相阵列和所述波束成形网络共同使得所述信号具有预设的相位。本发明使得波束成形网络的结构能够简化，降低波束成形网络的复杂度和成本。

Description

天线、基站及波束处理方法

技术领域

本发明涉及天线技术，尤其涉及一种天线、基站及波束处理方法。

背景技术

随着移动通信的发展，用户对通信***的容量提出了越来越高的要求；为了以较低的成本有效提升***容量一个有效的方法是天线采用多波束天线，能够将原有网络的扇区增加。一般而言，该多波束天线通常包括波束成形网络以及与该网络连接的天线阵列，波束成形网络可以在基站信号端口接收至少两路输入信号，并对输入信号进行相位和幅度调节，生成具有预设相位和幅度的输出信号后，从天线信号端口输出至天线阵列；天线阵列用于将输出信号发射出去，并且是以与输出信号对应的波束发射。通常，每一路输入信号经过上述调节后都会对应某种波束，因此该天线可以产生至少两种不同的波束，提升***容量。

现有技术的天线中的波束成形网络，典型的一种应用结构是巴特勒(Butler)矩阵。例如，该巴特勒矩阵可以包括六个电桥和四个相移装置，该六个电桥共分为三层，每层两个电桥，并且在两层电桥之间设置相移装置以将电桥的输出信号滞后一定相位后输出。该巴特勒矩阵最终可以输出具有预设相位和幅度的输出信号并发送至天线阵列。例如，假设该矩阵具有四个输出端口，分别连接四个天线阵列，则输入信号经过巴特勒矩阵的处理后，输出端口的输出信号之间的相位可以是依次相差90度，且四路输出信号的幅度分布为0.414:1:1:0.414。

上述天线中的波束成形网络，采用了数量较多的电桥和相移装置，并且该电桥和相移装置的连接结构复杂，使得目前天线的成本较高。

发明内容

本发明提供一种天线、基站及波束处理方法，以降低天线中的波束成形网络的复杂度和天线成本。

本发明的第一个方面是提供一种天线，包括：波束成形网络和多个天线阵列，所述波束成形网络包括至少两个基站信号端口和多个天线信号端口，每一个所述天线信号端口连接一个天线阵列；

所述波束成形网络，用于通过所述基站信号端口接收基站收发信机发射的信号，对所述信号进行相位调节和幅度调节，生成多路输出信号，并通过所述天线信号端口将所述多路输出信号输出至所述多个天线阵列；所述多路输出信号具有预设幅度，且所述多路输出信号中，至少有一路输出信号的相位与预设相位相反；所述预设幅度和预设相位是天线阵列要发射出去的信号具有的幅度和相位；

所述多个天线阵列中，至少包括一个反相阵列，所述反相阵列的馈电相位与其他天线阵列的馈电相位相反，所述反相阵列用于对所述相位与预设相位相反的输出信号进行相位的反相处理，使得所述输出信号具有所述预设相位；所述多个天线阵列用于将具有所述预设幅度和预设相位的所述多路输出信号发射出去。

本发明的另一个方面是提供一种基站，包括：基站收发信机、馈线以及本发明所述的天线；

所述馈线，分别与所述基站收发信机和天线连接，用于将所述基站收发信机产生的信号传输至所述天线。

本发明的又一个方面是提供一种波束处理方法，由天线执行，所述天线包括相连接的波束成形网络和多个天线阵列；该波束处理方法包括：

所述波束成形网络通过基站信号端口接收基站收发信机发射的信号，对所述信号进行相位调节和幅度调节，生成多路输出信号，并通过天线信号端口将所述多路输出信号输出至所述多个天线阵列；所述多路输出信号具有预设幅度，且所述多路输出信号中至少有一路输出信号的相位与预设相位相反；所述预设幅度和预设相位是天线阵列要发射出去的信号具有的幅度和相位；

所述多个天线阵列中包括的至少一个反相阵列，每个所述反相阵列对相位与预设相位相反的一路输出信号进行相位的反相处理，使得所述输出信号具有预设相位；并且所述多个天线阵列将具有所述预设幅度和预设相位的所述多路输出信号发射出去。

本发明提供的天线、基站及波束处理方法，通过由天线中的波束成形网络和天线阵列共同执行信号的相位处理，并且利用天线阵列中的反相阵列对信号进行反相处理，从而使得波束成形网络的功能和结构能够简化，降低波束成形网络的复杂度和成本。

附图说明

图1为本发明天线一实施例的结构示意图；

图2为本发明天线另一实施例的结构示意图；

图3为本发明天线再一实施例的结构示意图；

图4为本发明天线又一实施例的结构示意图；

图5为本发明基站实施例的结构示意图；

图6为本发明波束处理方法实施例的流程示意图。

具体实施方式

本发明的实施例中，提供的天线，主要是对波束成形网络和天线阵列进行了联合设计，其中，该天线包括：波束成形网络和多个天线阵列，所述波束成形网络包括至少两个基站信号端口和多个天线信号端口，每一个所述天线信号端口连接一个天线阵列；波束成形网络，用于通过所述基站信号端口接收基站收发信机发射的信号，对所述信号进行相位调节和幅度调节，生成多路输出信号，并通过所述天线信号端口将所述多路输出信号输出至所述多个天线阵列；所述多路输出信号具有预设幅度，且所述多路输出信号中，至少有一路输出信号的相位与预设相位相反；所述预设幅度和预设相位是天线阵列要发射出去的信号具有的幅度和相位；所述多个天线阵列中，至少包括一个反相阵列，所述反相阵列的馈电相位与其他天线阵列的馈电相位相反，所述反相阵列用于对所述相位与预设相位相反的输出信号进行相位的反相处理，使得所述输出信号具有所述预设相位；所述多个天线阵列用于将具有所述预设幅度和预设相位的所述多路输出信号发射出去。即，通过反相阵列和波束成形网络共同对信号相位进行调节，使得信号具有预设的相位。由于天线阵列分担了一部分波束成形网络的相位调节功能，因此，能够简化波束成型网络的结构，降低天线成本。

以下通过几个实施例对本发明方案做详细的描述；需要说明的是，如下的各实施例中，均是以天线发射信号的流程为例，对信号处理过程进行描述。本领域技术人员可以理解，该天线也可以接收信号，即由多个天线阵列接收多路信号，该多路信号具有预设相位和预设幅度(本发明实施例中的预设相位和预设幅度指的是天线要发射出去的信号或者天线接收的信号所具有的相位和幅度)；所述多个天线阵列中包括至少一个反相阵列，所述反相阵列用于将所述多路信号中的至少一路信号具有的所述预设相位进行相位的反相处理后，再传输至波束成形网络，其中，该反相阵列也是执行信号发射过程的天线中的反相阵列，即发射和接收处理过程是同一天线执行的，天线结构相同。同理，由接收信号的处理过程也可以得到，波束成形网络的结构相对于现有技术更加简化。

实施例一

图1为本发明天线一实施例的结构示意图，该天线指的是能够产生多个波束的天线，例如，从天线的两个基站信号端口分别输入第一输入信号和第二输入信号，则经过天线的内部信号处理后，第一输入信号可以在天线的输出端口输出对应第一波束的输出信号，第二输入信号可以在天线的输出端口输出对应第二波束的输出信号，即，该天线产生了多种波束。

如图1所示，该天线可以包括：波束成形网络11、以及多个天线阵列12(图1以四个天线阵列为例示出)，其中，波束成形网络11包括至少两个基站信号端口13、和多个天线信号端口14，每一个天线信号端口14连接一个天线阵列12；其中，基站信号端口13指的是与基站收发信机侧连接的端口，用于接收基站收发信机发射的信号；天线信号端口14指的是与天线阵列侧连接的端口，用于将波束成形网络的输出信号输出至天线阵列12。

其中，该天线包括至少两个基站信号端口13，是由于该天线需要产生多个波束，而通常是每一个基站信号端口13输入的信号经过波束成形网络11处理后得到的输出信号对应一个波束，因此，如果要产生多波束，通常需要至少两个基站信号端口。天线阵列12的数量一般也是有多个，例如，四个天线阵列、八个天线阵列等，且为了保证各天线阵列之间的隔离度，各阵列在空间上具有一定的间距。为了将输出信号输出至天线阵列，相应的，用于连接天线阵列的天线信号端口14的数量也为多个。

其中，天线信号端口14与天线阵列12的连接，通常指的是天线信号端口14连接天线阵列12中的天线单元。具体的，天线阵列12是由多个天线单元组成的，每个天线单元具有用于发射信号的辐射体，天线信号端口14实际上是连接到天线阵列12中的天线单元，由天线单元发射信号。此外，为了使得各天线阵列能够共同形成一个对应的波束，本实施例的各天线阵列12之间至少具有一个相同的极化，且本发明实施例中所示例的各天线阵列12指的也是同一极化的各阵列。

具体的，基站信号端口13用于接收基站收发信机发送的信号，该信号指的是基站将要通过天线发射出去的信号。天线信号端口14，用于将输出信号发送至多个天线阵列12；如图1所示的例子，每一个天线信号端口14将一路输出信号发送至一个天线阵列12。该波束成形网络11，是用于对输入信号进行相位调节和幅度调节，生成与多个天线信号端口对应的多路输出信号。

本实施例中，波束成形网络11从天线信号端口14输出的输出信号，具有预设幅度，由于是多个天线阵列，所以也可以说具有预设的幅度分布，即，波束成形网络11在输出信号时已经调节到应有的幅度分布，例如，四个天线阵列对应的信号幅度分布为0.412:1:1:0.412。

但是，本实施例与现有技术中的波束成形网络的不同之处在于，本实施例的波束成形网络11得到的输出信号尚未达到预设的相位分布，在多路输出信号中，至少有一路输出信号的相位与预设相位相反，而现有技术是波束成形网络的输出信号已经达到了预设的相位分布。举例说明：假设四个天线阵列对应的输出信号的预设相位分布应该是+90度、0度、-90度、-180度，即依次相差-90度，则现有技术的波束成形网络的输出信号已经达到了上述的相位，而本实施例的波束成形网络11有可能是-90度、-180度、-90度、-180度(已经在图1中示例出)，即尚未达到预设相位，有两路输出信号的相位是与预设相位相反的。其中，上述的相位是相对值，而不是绝对值，即是将所有天线阵列的相位值相对于其中某一个天线阵列的相位值进行了归一化；本实施例以及后续的实施例中所提到的相位值也是相对相位值。

本实施例的多个天线阵列12中，至少包括一个反相阵列，该反相阵列指的是馈电相位与其他天线阵列的馈电相位相反的天线阵列；例如，图1中所示的天线阵列12a和天线阵列12b就是两个馈电相位相反的天线阵列，其中，天线阵列12a就是将对应的输出信号的相位(-90度)进行了反相处理后，得到预设的相位(+90度)，而天线阵列12b不对输出信号的相位进行处理。同理，图1中所示的天线阵列12c和天线阵列12d也是两个馈电相位相反的天线阵列，其中，天线阵列12c将对应的输出信号的相位(-180度)进行了反相处理后，得到预设的相位(0度)，而天线阵列12d不对输出信号的相位进行处理。

经过上述处理，天线阵列将波束成形网络11输出信号的相位分布“-90度、-180度、-90度、-180度”转换为了预设的相位分布“+90度、0度、-90度、-180度”。至此，天线阵列处的输出信号具有了预设的幅度分布和预设的相位分布，就可以在天线阵列处以该幅度和相位对应的波束将信号发射出去，即，图1中所示的四个天线阵列12根据上述的预设幅度分布和相位分布，可以共同形成一个波束，该波束是与幅度和相位对应的。

下面对上述的天线阵列处的反相功能进行说明：在接收基站收发信机的输入信号之前，是预先已经将天线阵列的馈电相位进行了反相设置。其中，对所述的天线阵列的馈电相位进行反相可以采用本领域所公知的一些设置方法实现，例如，对于半波偶极子类型的天线阵列，可以将同轴线的内外导体与振子臂的馈电点连接方式改变，从而改变该天线阵列的馈电相位；其他类型的天线阵列也采用常用技术进行反相设置，在此不再赘述。通过对天线阵列进行上述的反相设置，当该天线阵列接收到信号后，就会对该信号的相位进行反相处理，例如是改变-180度或者+180度，对于电磁波信号而言，其为周期信号，每个信号周期为360度，所以将原有信号改变-180度或者+180度实质上效果是相同的。

通过上述的说明可知，本实施例的天线中，实际上是将现有技术的波束成形网络的一部分功能分担给了天线阵列，是由波束成形网络和天线阵列联合，共同对输入信号进行相位调节的；即，现有技术的波束成形网络自身可以将输入信号进行调节后得到的输出信号具有预设相位和预设幅度，而本实施例中的波束成形网络自身得到的输出信号仅具有预设幅度，多个输出信号中其实只有一部分具有预设相位(比如某路输出信号的相位是-90度，且本就应该将该相位的信号输出至天线阵列)，但是还有一部分输出信号的相位是与预设相位相反的(比如某路输出信号的相位是-90度，但是输出至天线阵列的信号相位应该是+90度)；此时，是通过天线阵列的反相特性，由天线阵列将上述的相位进行反相处理后得到预设相位的。

由于将一部分相位调节功能由天线阵列实现，所以必然简化了波束成形网络的结构和联接复杂度。因为，如果上述的反相功能由波束成形网络实现，则可能会需要移相器、电桥等设备联接实现，使得波束成形网络中的设备数量增加；而本实施例节省了一部分功能之后，波束成形网络就会省去一部分设备，所以会简化联接结构，降低波束成形网络的复杂度和天线成本。关于这部分效果，后面的实施例中会以四阵列天线和八阵列天线为例进行说明，能够很明显的看到采用了本实施例方案的波束成形网络的结构大大简化了。

实施例二

图2为本发明天线另一实施例的结构示意图，本实施例列举了一种波束成形网络的可选结构。

如图2所示，该天线的波束成形网络可以包括功分装置21、以及调节子网络22；基站信号端口13是设置在该调节子网络22上，天线信号端口14是设置在该功分装置21上，且功分装置21与调节子网络22连接。

其中，调节子网络22从基站信号端口13接收输入信号之后，将对该输入信号进行相位调节和幅度调节，生成多路中间输出信号；该中间输出信号的数量小于所述多路输出信号数量，即小于天线信号端口的数量，例如，从图2可以看到，中间输出信号的数量为两路(S1(-90)、和S2(-180))，而天线信号端口14的数量为四个；因为功分装置会使得输出信号的数量增加，增加后的输出信号的数量才等于信号端口的数量，因此，信号在进入功分装置之前，其数量必然小于输出信号数量的。

其中，功分装置21在接收所述的多路中间输出信号后，主要用于将多路中间输出信号转换为所述多路输出信号，并在该多路输出信号之间进行功率分配，使得多路输出信号具有预设的幅度分布，例如，四路输出信号的幅度分布为0.412:1:1:0.412。功分装置21通过天线信号端口14将所述多路输出信号输出至所述多个天线阵列12。

由上述说明可知，本实施例将波束成形网络分成了两部分，即调节子网络和功分装置，其中，调节子网络22例如可以包括电桥、移相器等设备，该调节子网络22可以采用本领域常规的结构方式，电桥、移相器等设备也可以采用采用方式连接，不再赘述；该调节子网络22可以对基站收发信机的输入信号进行相位调节和幅度调节，该调节子网络22主要用于将信号调节到合适的相位，该合适的相位指的是，该信号被功分装置分成多路后，在天线阵列处，只需要经过天线阵列的反相处理就能够达到预设相位。而功分装置21主要用于将信号调节到预设的幅度，使得输出至天线阵列的多路输出信号已经具有预设的幅度分布；该功分装置21不再对调节子网络22输出的中间输出信号的相位进行调节。

下面的实施例三和实施例四是分别以四阵列天线和八阵列天线为例，对本发明实施例的天线的结构和原理进行说明；其中，功分装置以功分器为例。需要说明的是，具体实施中并不局限于如下所示的结构，例如，天线阵列的数量也可以为六个、十个等；功分装置也可以不是功分器而采用其他能够实现功分功能的结构；或者，调节子网络也可以采用其他的电桥和移相器的组合结构等。

实施例三

图3为本发明天线再一实施例的结构示意图，本实施例是四阵列天线，即具有四个天线阵列12的天线。

如图3所示，该天线包括四个天线阵列12。该天线的波束成形网络包括调节子网络22，本实施例的调节子网络22只采用了一个90度电桥，当然，具体实施中也可以采用其他结构，比如，采用180度电桥和移相器组合等；该调节子网络22具有两个基站信号端口13(在图1中以A和B表示)。波束成形网络还包括两个功分装置，例如功分器21a和21b(图1以不等分功分器为例)，每一个功分装置具有两个天线信号端口14。功分装置的天线信号端口与天线阵列连接，分别将四个天线信号端口14与四个天线阵列12之间的连接线以14a、14b、14c和14d表示。

90度电桥的两个天线信号端口M1(可以称为第一输出端口)和M2(可以称为第二输出端口)，其中，天线信号端口M1连接功分器21a(可以称为第一功分装置)，天线信号端口M2连接功分器21b(可以称为第二功分装置)。每一个功分器具有两个天线信号端口，例如，功分器21a的两个天线信号端口(即第一输出端口和第二输出端口)通过连接线14a、14c连接到天线阵列12a和12c；功分器21b的两个天线信号端口(即第一输出端口和第二输出端口)通过连接线14b、14d连接到天线阵列12b和12d。其中，从图3可以看到，天线阵列12a和12c的馈电相位相反，天线阵列12b和12d的馈电相位相反；即，该天线包括两个反相阵列，分别为天线阵列12a和天线阵列12d，对应的，功分器21a的第一输出端口连接其中一个反相阵列即天线阵列12a，功分器21b的第一输出端口连接另一个反相阵列即天线阵列12d。

下面举例说明本实施例结构的工作原理：

假设从基站信号端口A输入一个信号，该信号经过调节子网络22中的90度电桥进行相位调节和幅度调节之后，输出两路中间输出信号，即，从90度电桥的天线信号端口M1输出S1(-90)，该S1(-90)表示的是S1信号，该S1信号的相位是-90度；从90度电桥的天线信号端口M2输出S2(-180)，即该S2信号的相位是-180度。每一路中间输出信号输出至一个功分装置，即，S1(-90)输出至功分器21a，S2(-180)输出至功分器21b。

每一个功分器，可以将接收的中间输出信号分为相位相同的两路输出信号，例如，S1(-90)在经过功分器21a后，输出为S1(-90)和S3(-90)，这两个信号的相位相同，且与原来输入的S11(-90)的相位一样都是-90度；S2(-180)在经过功分器21b后，输出为S2(-180)和S4(-180)，同样，输出信号的相位是相同的，都是-180度。但是，功分器改变了信号幅度分配，使得输出信号具有预设的幅度分布；参见图3所示，从两个功分器21a和21b输出的四路输出信号的幅度分布已经成为了预设的幅度分布值，即0.412:1:1:0.412。

上述的两个功分器输出的四路输出信号S1(-90)、S2(-180)、S3(-90)和S4(-180)，分别通过连接线14a、14b、14c和14d输出至四个天线阵列。如图3所示，天线阵列12a和12c的馈电相位相反，天线阵列12a会对S1(-90)进行反相处理后，转换为S1(+90)。同理，天线阵列12b和12d的馈电相位相反，并且，天线阵列12d会对S4(-180)进行反相处理后，转换为S4(0)。

参见图3所示，经过上述处理，天线阵列处的信号具有了预设的相位分布和预设的幅度分布，可以在天线阵列处形成对应的波束并将信号发射出去。

此外，本实施例的90度电桥的两个基站信号端口具有较大的隔离度；并且，功分器可以根据实际需要对各路输出信号的幅度进行灵活的调节；如果从端口B输入信号，该天线对信号的处理过程与上述过程类似，不再赘述。此外，前面已经说明，图3中的90度电桥、以及不等分功分器也可以采用其他具有等同功能的结构来替代。

由上述说明以及图3所示可以看到，本实施例中的波束成形网络实际上只使用了一个90度电桥和两个功分器，就实现了天线阵列处的预设的幅度和相位(天线阵列处辅助做了一个反相的处理)，与现有技术相比较，现有技术通常需要采用六个90度电桥和四个移相器，才能实现天线阵列处的预设的幅度和相位，因此，很明显的，本实施例大大简化了波束成形网络的结构，降低了网络内部的设备互联复杂度，相应的，也简化了天线的结构，降低了天线成本。

实施例四

图4为本发明天线又一实施例的结构示意图，本实施例是八阵列天线，即具有八个天线阵列12的天线。

如图4所示，该天线包括八个天线阵列12。该天线的波束成形网络包括调节子网络22，本实施例的调节子网络22采用了四个90度电桥和两个-45度移相器；其中，所述的四个90度电桥包括位于一层的第一90度电桥(即90度电桥22a)、第二90度电桥(即与90度电桥22a同层的另一个90度电桥)，以及位于二层的第三90度电桥(即90度电桥22b)和第四90度电桥(90度电桥22c)，第一90度电桥和第三90度电桥垂直相对，所述第二90度电桥和第四90度电桥垂直相对；第一90度电桥的其中一个输出端口通过-45度移相器连接第三90度电桥，另一个输出端口连接第四90度电桥；第二90度电桥的其中一个输出端口通过-45度移相器连接第四90度电桥，另一个输出端口连接第三90度电桥；第三90度电桥和第四90度电桥的每个输出端口连接一个功分装置。波束成形网络还包括四个功分装置21，该功分装置21仍然以功分器为例，每一个功分装置21具有两个天线信号端口14(可以称为第一输出端口和第二输出端口)，功分装置的天线信号端口与天线阵列连接，并且，该功分装置中的第一输出端口连接反相阵列，第二输出端口连接反相阵列之外的其他天线阵列。

其中，电桥、移相器、功分器和天线阵列之间的连接结构可以具体参见图4所示，在此不再赘述。下面举例说明本实施例结构的工作原理：

假设从基站信号端口A输入一个信号，该信号经过调节子网络22中的90度电桥22a之后，输出两路中间输出信号，即，S(-90)和S(-180)，即输出了两路相位分别为-90度和-180度的信号。

其中，S(-90)经过-45度移相器后，相位变为了-135度，即S(-135)；该S(-135)经过另一个90度电桥22b之后，输出S(-225)和S(-315)；所述的S(-225)和S(-315)分别输入两个不等分功分器，S(-225)输入功分器21a，S(-315)输入功分器21b。其中，S(-180)直接进入90度电桥22c中，并从该90度电桥22c的两个天线信号端口输出两个信号S(-270)和S(-360)；所述的S(-360)输入功分器21c，S(-270)输入功分器21d。

所述的四个功分器21a、21b、21c和21d，主要用于将接收的信号进行幅度调节，使得输出信号具有预设的幅度分布(图4中没有示出幅度分布数值例如，可以为0.412/0.412/1/1/1/1/0.412/0.412，也可以为别的幅度分布值，可以通过不等分功分器灵活调节)，对接收信号的相位没有改变，因此，这四个功分器输出至八个天线阵列的12a～12h的信号相位依次为：-315、-270、-225、-360、-315、-270、-225、-360，即参见图4中的“反相前”所列。

同理，上述的输出信号在到达天线阵列后，部分输出信号由于和天线阵列的馈电相位是相反的，因此，该部分输出信号将被对应的天线阵列执行反相处理。例如，参见图4，天线阵列12a、12b、12c和12h的馈电相位是正向的，而其对应的接收信号的相位却是反相，因此，上述天线阵列将对接收的输出信号进行反相。反相后的各天线阵列对应的输出信号的相位分布为-135(315-180)、-90(270-180)、-45(225-180)、0(其实相位没有变化，只是换个数值表示，因为电磁波信号是以360度为一个周期的信号，因此，-360和0实质是相同的；比如，该0可以是这样得到：-360+360，一个周期为360度，可以加m*360，m可为正整数、负整数、0)、+45(-315+360)、+90(-270+360)、+135(-225+360)、+180(-360-180+720)。

本实施例中，从B口输入信号后，八个天线阵列的各信号相位相差-135度，从C口输入信号后，八个天线阵列的各信号相位相差135度，从D口输入信号后，八个天线阵列的各信号相位相差-45度；具体的信号流程和原理与A口信号的原理相同，在此不再赘述。此外，本实施例的四个基站信号端口A、B、C和D具有较大的隔离度；功分器可以根据实际需要对各路输出信号的幅度进行灵活的调节。

本实施例大大简化了波束成形网络的结构，降低了网络内部的设备互联复杂度，相应的，也简化了天线的结构，降低了天线成本。

实施例五

图5为本发明基站实施例的结构示意图，如图5所示，该基站包括基站收发信机51、馈线52和天线53，天线53可以是本发明任意实施例所述的天线。

其中，天线53通常固定在抱杆54上，并和抱杆54一起共同固定在铁塔55上；馈线52分别与基站收发信机51和天线53连接。基站收发信机51用于产生输入信号，该输入信号是基站将要发射出去的信号；馈线52用于将基站收发信机51产生的输入信号输出至天线53；天线53将输入信号转换为输出信号并发射出去。

本实施例的基站中的天线对输入信号的处理过程具体可以参见本发明的任意天线实施例所述。通过将天线中的波束成形网络和天线阵列联合对信号相位进行调节，简化了波束成形网络的结构和联接复杂度，降低了天线的成本，相应的也降低了基站建设的成本。

实施例六

图6为本发明波束处理方法实施例的流程示意图，本实施例的波束处理方法可以由本发明任意实施例的天线执行，因此，具体的方法原理可以结合参见天线实施例所述，本实施例只对该方法做简单说明。

其中，天线包括相连接的波束成形网络和多个天线阵列；如图6所示，本实施例的波束处理方法可以包括：

601、波束成形网络通过基站信号端口接收基站收发信机发射的信号；

602、波束成形网络对所述信号进行相位调节和幅度调节，生成多路输出信号；

所述多路输出信号具有预设幅度，且所述多路输出信号中，至少有一路输出信号的相位与预设相位相反；

可选的，波束成形网络可以包括调节子网络和功分装置；其中，调节子网络对基站收发信机发射的信号进行相位调节和幅度调节，生成多路中间输出信号；功分装置将所述多路中间输出信号转换为所述多路输出信号，且使得所述多路输出信号具有预设幅度。

进一步的，例如，当天线阵列的数量为四个，所述功分装置的数量为两个时，所述波束成形网络中的调节子网络，具体是对所述信号进行相位调节和幅度调节，生成两路中间输出信号，每一路中间输出信号输出至一个功分装置；所述波束成形网络中的每一个功分装置将接收的所述中间输出信号分为相位相同的两路输出信号。

再例如，当天线阵列的数量为八个，所述功分装置的数量为四个时，所述波束成形网络中的调节子网络，具体是对所述信号进行相位调节和幅度调节，生成四路中间输出信号，每一路中间输出信号输出至一个功分装置；所述波束成形网络中的每一个功分装置将接收的所述中间输出信号分为相位相同的两路输出信号。

603、波束成形网络将所述多路输出信号发送至所述多个天线阵列；

例如，波束成形网络的天线信号端口与天线阵列是一一对应连接的，相应的，每一路所述输出信号输出至一个天线阵列。

604、多个天线阵列通过反相阵列对所述相位与预设相位相反的输出信号进行相位的反相处理，使得所述输出信号具有预设相位；

例如，当所述天线阵列的数量为四个，所述功分装置的数量为两个时，每一个功分装置输出的两路输出信号，其中一路所述输出信号输出至一个反相阵列，另一路所述输出信号输出至反相阵列之外的一个天线阵列，即该两路输出信号对应的两个天线阵列馈电相位相反；其中的反相阵列对所述相位与预设相位相反的输出信号进行相位的反相处理，使得所述多路输出信号均具有预设相位。

例如，当所述天线阵列的数量为八个，所述功分装置的数量为四个时，每一个所述功分装置将接收的所述中间输出信号分为相位相同的两路输出信号，并且使得所述两路输出信号具有预设幅度；其中一路所述输出信号输出至一个反相阵列，另一路所述输出信号输出至反相阵列之外的一个天线阵列。

605、多个天线阵列将所述多路输出信号发射出去，产生与所述多路输出信号对应的波束；

多个天线阵列发射具有预设相位和预设幅度的所述多路输出信号，产生与所述多路输出信号对应的波束。

本实施例的波束处理方法，是由天线中的波束成形网络和天线阵列共同执行的，并且利用了天线阵列中的馈电相位反相的特性，通过天线阵列中的反相阵列对信号进行反相处理，从而使得波束成形网络的结构能够简化，降低波束成形网络的复杂度和成本。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，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发明各实施例技术方案的范围。

Claims (12)

1.一种天线，其特征在于，包括：波束成形网络和多个天线阵列，所述波束成形网络包括至少两个基站信号端口和多个天线信号端口，每一个所述天线信号端口连接一个天线阵列；

所述波束成形网络，用于通过所述基站信号端口接收基站收发信机发射的信号，对所述信号进行相位调节和幅度调节，生成多路输出信号，并通过所述天线信号端口将所述多路输出信号输出至所述多个天线阵列；所述多路输出信号具有预设幅度，且所述多路输出信号中，至少有一路输出信号的相位与预设相位相反；所述预设幅度和预设相位是天线阵列要发射出去的信号具有的幅度和相位；

所述多个天线阵列中，至少包括一个反相阵列，所述反相阵列的馈电相位与其他天线阵列的馈电相位相反，所述反相阵列用于对所述相位与预设相位相反的输出信号进行相位的反相处理，使得所述输出信号具有所述预设相位；所述多个天线阵列用于将具有所述预设幅度和预设相位的所述多路输出信号发射出去；

所述波束成形网络包括：功分装置、以及调节子网络，所述调节子网络包括所述基站信号端口，所述功分装置包括所述天线信号端口；

所述调节子网络，用于对所述基站收发信机发射的信号进行相位调节和幅度调节，生成多路中间输出信号，并将所述多路中间输出信号发送至所述功分装置；

所述功分装置，用于将所述多路中间输出信号转换为所述多路输出信号，且使得所述多路输出信号具有所述预设幅度；所述多路输出信号中，至少有一路输出信号的相位与所述预设相位相反；所述功分装置将所述多路输出信号输出至所述多个天线阵列。

2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述天线阵列的数量为四个，所述功分装置的数量为两个；

所述调节子网络，具体用于对所述信号进行相位调节和幅度调节，生成两路中间输出信号，每一路中间输出信号输出至一个功分装置；

每一个所述功分装置，具体用于将接收的所述中间输出信号分为相位相同的两路输出信号，并且使得所述两路输出信号具有预设幅度；其中一路所述输出信号输出至一个反相阵列，另一路所述输出信号输出至反相阵列之外的一个天线阵列。

3.根据权利要求2所述的天线，其特征在于，所述反相阵列的数量为两个，所述功分装置包括第一功分装置和第二功分装置；

所述调节子网络，包括一个90度电桥；所述90度电桥包括第一输出端口和第二输出端口，所述第一输出端口连接第一功分装置，所述第二输出端口连接第二功分装置；

每个所述功分装置，包括第一输出端口和第二输出端口，所述第一输出端口连接反相阵列，所述第二输出端口连接反相阵列之外的其他天线阵列。

4.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述天线阵列的数量为八个，所述功分装置的数量为四个；

所述调节子网络，具体用于对所述基站收发信机发射的信进行相位调节和幅度调节，生成四路中间输出信号，每一路中间输出信号输出至一个功分装置；

每一个所述功分装置，具体用于将接收的所述中间输出信号分为相位相同的两路输出信号，并且使得所述两路输出信号具有预设幅度；其中一路所述输出信号输出至一个反相阵列，另一路所述输出信号输出至反相阵列之外的一个天线阵列。

5.根据权利要求4所述的天线，其特征在于，所述反相阵列的数量为四个，所述功分装置的数量为四个；

所述调节子网络，包括位于一层的第一90度电桥、第二90度电桥，以及位于二层的第三90度电桥和第四90度电桥，第一90度电桥和第三90度电桥垂直相对，所述第二90度电桥和第四90度电桥垂直相对；

所述第一90度电桥的其中一个输出端口通过-45度移相器连接第三90度电桥，另一个输出端口连接第四90度电桥；第二90度电桥的其中一个输出端口通过-45度移相器连接第四90度电桥，另一个输出端口连接第三90度电桥；第三90度电桥和第四90度电桥的每个输出端口连接一个功分装置；

每个所述功分装置，包括第一输出端口和第二输出端口，所述第一输出端口连接反相阵列，所述第二输出端口连接反相阵列之外的其他天线阵列。

6.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述功分装置为不等分功分器。

7.根据权利要求1-6任一所述的天线，其特征在于，

所述多个天线阵列，还用于接收多路信号，所述多路信号具有预设相位和预设幅度；所述多个天线阵列中包括至少一个反相阵列，所述反相阵列用于将所述多路信号中的至少一路信号具有的所述预设相位进行相位的反相处理；

所述波束成形网络，还用于对从所述多个天线阵列接收的所述多路信号进行相位调节和幅度调节后，通过所述基站信号端口输出至基站收发信机。

8.一种基站，其特征在于，包括：基站收发信机、馈线以及权利要求1-7任一所述的天线；

所述馈线，分别与所述基站收发信机和天线连接，用于将所述基站收发信机产生的信号传输至所述天线。

9.一种波束处理方法，由天线执行，所述天线包括相连接的波束成形网络和多个天线阵列；其特征在于，所述波束处理方法包括：

所述波束成形网络通过基站信号端口接收基站收发信机发射的信号，对所述信号进行相位调节和幅度调节，生成多路输出信号，并通过天线信号端口将所述多路输出信号输出至所述多个天线阵列；所述多路输出信号具有预设幅度，且所述多路输出信号中至少有一路输出信号的相位与预设相位相反；所述预设幅度和预设相位是天线阵列要发射出去的信号具有的幅度和相位；

所述多个天线阵列中包括的至少一个反相阵列，每个所述反相阵列对相位与预设相位相反的一路输出信号进行相位的反相处理，使得所述输出信号具有预设相位；并且所述多个天线阵列将具有所述预设幅度和预设相位的所述多路输出信号发射出去；

所述波束成形网络对所述信号进行相位调节和幅度调节，生成多路输出信号，包括：

所述波束成形网络中的调节子网络对所述信号进行相位调节和幅度调节，生成多路中间输出信号；

所述波束成形网络中的功分装置将所述调节子网络输出的所述多路中间输出信号转换为所述多路输出信号，且使得所述多路输出信号具有所述预设幅度。

10.根据权利要求9所述的波束处理方法，其特征在于，所述天线阵列的数量为四个，所述功分装置的数量为两个；

所述波束成形网络中的调节子网络对所述信号进行相位调节和幅度调节，生成多路中间输出信号，具体为：对所述信号进行相位调节和幅度调节，生成两路中间输出信号，每一路中间输出信号输出至一个功分装置；

所述波束成形网络中的功分装置将所述多路中间输出信号转换为所述多路输出信号，具体为：每一个所述功分装置将接收的所述中间输出信号分为相位相同的两路输出信号，并且使得所述两路输出信号具有预设幅度；其中一路所述输出信号输出至一个反相阵列，另一路所述输出信号输出至反相阵列之外的一个天线阵列。

11.根据权利要求9所述的波束处理方法，其特征在于，所述天线阵列的数量为八个，所述功分装置的数量为四个；

所述波束成形网络中的调节子网络对所述信号进行相位调节和幅度调节，生成多路中间输出信号，具体为：对所述信号进行相位调节和幅度调节，生成四路中间输出信号，每一路中间输出信号输出至一个功分装置；

所述波束成形网络中的功分装置将所述多路中间输出信号转换为所述多路输出信号，具体为：每一个所述功分装置将接收的所述中间输出信号分为相位相同的两路输出信号，并且使得所述两路输出信号具有预设幅度；其中一路所述输出信号输出至一个反相阵列，另一路所述输出信号输出至反相阵列之外的一个天线阵列。

12.根据权利要求9-11任一所述的波束处理方法，其特征在于，还包括：

所述多个天线阵列接收多路信号，所述多路信号具有预设相位和预设幅度，并通过多个天线阵列中的至少一个反相阵列，将所述多路信号中的至少一路信号具有的所述预设相位进行相位的反相处理；

所述波束成形网络对从所述多个天线阵列接收的所述多路信号相位调节和幅度调节后，通过所述基站信号端口输出至基站收发信机。