CN103503233A - 天线以及信号发射方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种天线以及信号发射方法,属于通信技术领域。解决了现有的天线结构复杂的技术问题。该天线,包括数字分路器,数字分路器的一端与通用公共无线接口相连,另一端连接有至少两个数字波束成形器以及收发信机。该信号发射方法,包括将一路数字信号分成至少两路;将至少两路数字信号生成具有固定相位差的至少两路基带信号,并调节至少两路基带信号的幅度;利用收发信机将所述基带信号调制成射频信号。本发明应用于简化天线的结构。
Description
天线以及信号发射方法 技术领域
本发明属于通信技术领域, 具体涉及一种天线以及信号发射方 法。
背景技术
随着移动通讯技术的发展, 对基站天线的功能需求越来越多, 波瓣方向下倾角可变是一个主要的功能需求。 下倾角的调节方法分 为机械下倾和电下倾, 使用机械下倾的方法对下倾角进行调节后会 改变波瓣覆盖的形状, 而使用电下倾的方法对下倾角进行调节后则 不会出现此问题, 所以电下倾的应用更为广泛。
如图 1 所示, 现有技术中公开了一种电下倾的方法, 具体为通 过信号的矢量合成来调节下倾角。 其工作过程为: 将一路射频发射 信号分成两路; 然后调节两路信号的相位差; 利用相位至功率转换 器, 通过信号矢量合成方法将这两路信号的相位差转换成功率差; 将这两路信号分别分成多路信号; 再利用功率至相位转换器, 通过 信号矢量合成方法将功率差还原成相位差; 最后传送至天线辐射单 元, 转换成电磁波信号, 从而形成具有特定下倾角的辐射波瓣图。 在一路射频信号分成两路之后, 调节这两路信号的相位差, 就能够 实现调节电下倾。
本发明人在实现本发明的过程中发现, 现有技术至少存在以下 问题: 一路射频信号经功分器分成两路后, 由移相器调节相位差, 再由相位至功率转换器将相位差转换成功率差, 导致天线的结构复 杂的技术问题。
发明内容
本发明实施例提供了一种天线以及信号发射方法。
为达到上述目 的, 本发明的实施例采用如下技术方案: 该天线, 至少包括数字分路器, 数字波束成形器, 收发信机,
射频分路器, 矢量合成器和辐射单元; 所述数字分路器的一端与通 用公共无线接口相连, 另一端连接有至少两个数字波束成形器; 每 个所述数字波束成形器的一端与所述数字分路器相连, 另一端与一 个收发信机相连; 每个所述收发信机的一端与一个数字波束成形器 相连, 另一端与一个射频分路器的合路端相连; 每个所述射频分路 器包括至少两个支路端和一个合路端; 所述合路端与一个收发信机 相连, 每个支路端与一个矢量合成器的一个输入端相连; 每个所述 矢量合成器的输入端分别与各个所述射频分路器中的一个支路端相 连, 输出端与辐射单元相连。
该信号发射方法, 包括:
将一路数字信号分成至少两路数字信号;
根据所述至少两路数字信号生成具有固定相位差 (例如相差 90 度) 的至少两路基带信号, 并调节所述至少两路基带信号的幅度; 利用收发信机将所述两路调节幅度后的基带信号分别调制成射 频信号;
将每一路所述射频信号分成至少两个支路;
分别从每一路所述射频信号中各取一个支路进行矢量合成; 将矢量合成后的射频信号转换成电磁波信号, 并发射所述电磁 波信号。
与现有技术相比, 本发明所提供上述技术方案具有如下优点: 利用数字波束成形器调节每一路数字信号, 从而调节了收发信机每 一路射频信号的幅度, 使各路射频信号产生功率差; 经过射频分路 器分路之后, 利用不同的功率差在矢量合成中产生辐射单元阵列的 相位差来改变各种电下倾。 相比于现有技术, 无需在移相器生成两 路不同相位的信号之后, 利用相位至功率转换器将相位差转换成功 率差, 故而解决了现有的天线结构复杂的技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案, 下 面将对实施例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, 下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例, 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 为现有的天线的内部结构示意图;
图 2为本发明的实施例 1 所提供的天线的内部结构示意图; 图 3为本发明的实施例 1 所提供的天线的矢量合成示意图; 图 4为本发明的实施例 2所提供的天线的内部结构示意图; 图 5为本发明的实施例 3所提供的天线的内部结构示意图。 具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图, 对本发明实施例中的技术 方案进行清楚、 完整地描述, 显然, 所描述的实施例仅仅是本发明 一部分实施例, 而不是全部的实施例。 基于本发明中的实施例, 本 领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其 他实施例, 都属于本发明保护的范围。
实施例 1 :
如图 2所示, 本发明实施例所提供的天线, 包括数字分路器 1 , 数字波束成形器 2 , 收发信机 3 , 射频分路器 4 , 矢量合成器 5和辐 射单元 6。 所述数字分路器 1 的一端与通用公共无线接口相连, 另 一端连接有至少两个数字波束成形器( DBF , Digital Beam Forming ) 2 ; 每个数字波束成形器 2的一端与数字分路器 1相连, 另一端与一 个收发信机 ( TRX , Transceiver ) 3相连; 每个收发信机 3的一端与 一个数字波束成形器 2相连, 另一端与一个射频分路器 4 的合路端 相连; 每个射频分路器 4 包括至少两个支路端和一个合路端, 所述 合路端与一个收发信机 3相连, 每个支路端与一个矢量合成器 5 的 一个输入端相连; 每个矢量合成器 5 的输入端分别与各个射频分路 器 4 中的一个支路端相连; 矢量合成器 5 的每个输出端与一个辐射 单元 6相连。
本发明实施例是以数字波束成形器 2为两个, 且每个射频分路 器 4 包括三个支路端为例进行说明的。
参见图 2所示, 将一路数字信号通过数字分路器 1 分成两路, 然后利用两个数字波束成形器 2 , 将两路数字信号调整成为两路具 有 90° 固定相位差的基带信号, 并分别调节两路基带信号的幅度, 再由两个收发信机 3分别将两路基带信号调制成射频信号, 并放大。 当然, 基带信号本身也是数字信号, 这里的幅度含义是指将基带信 号调制成与射频信号的幅度相对应的大小。 再通过射频分路器 4 将 每一路射频信号分成三个支路, 分别将射频分路器 4 的一个支路的 射频信号与另一射频分路器 4 的一个支路的射频信号分为一组, 与 一个矢量合器 5 的输入端相连, 本例分为三组, 所以三组射频信号 分别与三个矢量合成器 5 的输入端相连。 在三个矢量合成器 5 中将 每组支路上的信号进行矢量合成, 如图 3 所示, 一个横向的黑色箭 头表示分路器 A的一个支路上的信号矢量 (例如 A 1 ) , 一个纵向的 黑色箭头表示分路器 B 的一个支路上的信号矢量 (例如 B 1 ) , 且 A 与 B 的方向为垂直正交, 白色箭头表示矢量合成后的信号矢量。 最 后利用辐射单元 6 , 将矢量合成后的射频信号转换成电磁波信号, 并发射电磁波信号。
利用数字波束成型器 2调节 A、 B两路基带信号的幅度, 使入、 B 两路基带信号产生功率差; 经过收发信机调制放大后, 再经过射 频分路器 4 分路之后, 将每组支路进行矢量合成。 在数字波束成型 器 2 中, 如果增加 A矢量, 减少 B矢量, 则图 3 中的 A l、 A2、 A3 都会伸长, 而 B l、 B2、 B3 都会缩短, 白色箭头表示的合成后的矢 量就会收拢, 表示辐射波瓣图的电下倾角减小; 如果减小 A矢量、 增加 B 矢量, 则图 3 中的 A 1、 A2、 A3都会缩短, 而 B 1、 B2、 B3 都会伸长, 白色箭头表示的合成后的矢量就会张开, 表示辐射波瓣 图的电下倾角增大。 相比于现有技术, 无需在移相器生成两路不同 相位的信号之后, 利用相位至功率转换器将相位差转换成功率差, 故而解决了现有的天线结构复杂的技术问题。
本发明实施例中, 矢量合成器 5 的一个输出端直接与一个辐射 单元 6相连。 矢量合成器 5 的输出端与辐射单元 6—对一连接, 是
一种较为简单的连接方式, 每个辐射单元 6 能够快速响应与其对应 的输出端的信号矢量。
本发明实施例中, 矢量合成器 5为 1 80度电桥。 电桥的结构简 单, 而且能够将带有矢量的信号进行合成, 并利用合成后的信号激 励辐射单元。 当然, 也可以使用其他的无源微波器件作为矢量合成 器。
上述实施例是以发射信号流程为例做说明的, 基于本领域技术 人员对收发信机、 天线***的理解, 对于接收信号也同样适用。 接 收信号与发射信号的流向相反; 收发信机的作用是将射频信号解调 成基带信号, 在接收信号流程中, 射频分路器、 数字分路器对应成 为射频合路器、 数字合路器。
实施例 2 :
本实施例与实施例 1基本相同, 其不同点在于, 如图 4所示: 本实施例中, 矢量合成器 5 的一个输出端通过功分器 7 与至少两个 辐射单元相连。
有四个电桥的输出端连接有功分器 7 , 每个功分器 7 上连接有 两个辐射单元 6。 利用功分器 7 , 能够使天线具有更多的辐射单元 6 , 而不用增加矢量合成器 5的数量, 也不用增加功分器 4的支路数。
对于发射信号来说,功分器 7 实际上也相当于一个射频分路器; 对于接收信号来说, 功分器 7 则相当于射频合路器。 正如实施例 1 中所述, 发射信号和接收信号是可逆的。
实施例 3 :
本实施例与实施例 1基本相同, 其不同点在于, 如图 5所示: 本实施例中, 射频分路器 A 的支路 A 1 , 以及射频分路器 B 的支路 B4没有经过矢量合成器 5 , 而直接与辐射单元 6相连。 在实际的应 用中, 并不是所有支路的射频信号都要参与矢量合成。
其效果相当于, 该射频信号与一个幅度为零的射频信号进行矢 量合成。 将这一支路直接与辐射单元相连, 能够以更简单、 更直接 的方式达到这一技术效果。
实施例 4:
本发明实施例所提供的信号发射方法, 包括:
S1: 将一路数字信号分成至少两路数字信号;
S2: 根据所述至少两路数字信号生成具有固定相位差的至少两 路基带信号, 并调节所述至少两路基带信号的幅度;
上述 S2中, 具体可以为: 利用数字波束成形器, 根据所述至少 两路数字信号生成具有固定相位差的至少两路基带信号, 并调节所 述至少两路基带信号的幅度。
S3: 利用收发信机将两路调节幅度后的基带信号分别调制成射 频信号;
S4: 将每一路射频信号分成至少两个支路;
S5: 分别从每一路射频信号各取一个支路进行矢量合成; S6: 将矢量合成后的射频信号转换成电磁波信号, 并发射电磁 波信号。
S6中可以利用辐射单元, 将矢量合成后的射频信号转换成电磁 波信号, 并发射电磁波信号
本发明实施例中, 矢量合成器为 180度电桥。 电桥的结构简单, 而且能够将带有矢量的信号进行合成, 并利用合成后的信号激励辐 射单元。 当然, 也可以使用其他的无源微波器件作为矢量合成器。
如果矢量合成器的一个输出端通过功分器与至少两个辐射单元 相连,则本发明实施例提供的信号发射方法,在 S6之前还可以包括:
S7: 利用功分器将矢量合成后的射频信号分配给至少两个辐射 单元。
此种情况下, S6中每个辐射单元将分配给自 己的射频信号转换 成电磁波信号, 并发射所述电磁波信号。
由于本发明实施例与上述本发明实施例所提供的天线具有相同 的技术特征, 所以也能产生相同的技术效果, 解决相同的技术问题。
以上所述, 仅为本发明的具体实施方式, 但本发明的保护范围 并不局限于此, 任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技
术范围内, 可轻易想到的变化或替换, 都应涵盖在本发明的保护范 围之内。 因此, 本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
- 权 利 要 求 书1、 一种天线, 其特征在于: 至少包括数字分路器, 数字波束成 形器, 收发信机, 射频分路器, 矢量合成器和辐射单元;所述数字分路器的一端与通用公共无线接口相连,另一端连接有 至少两个数字波束成形器;每个所述数字波束成形器的一端与所述数字分路器相连,另一端 与一个收发信机相连;每个所述收发信机的一端与一个数字波束成形器相连,另一端与 一个射频分路器的合路端相连;每个所述射频分路器包括至少两个支路端和一个合路端;所述合 路端与一个收发信机相连, 每个支路端与一个矢量合成器的一个输入 端相连;每个所述矢量合成器的输入端分别与各个所述射频分路器中的 一个支路端相连, 输出端与辐射单元相连。
- 2、 根据权利要求 1 所述的天线, 其特征在于: 所述矢量合成器 的一个输出端直接与一个所述辐射单元相连。
- 3、 根据权利要求 1 所述的天线, 其特征在于: 所述矢量合成器 的一个输出端通过功分器与至少两个所述辐射单元相连。
- 4、 根据权利要求 1 -3 任意一项所述的天线, 其特征在于: 所述 矢量合成器为电桥。
- 5、 根据权利要求 1 -3 任意一项所述的天线, 其特征在于: 所述 数字波束成形器为两个。
- 6、 根据权利要求 1 -3 任意一项所述的天线, 其特征在于: 每个 所述射频分路器包括三个支路端。
- 7、 一种信号发射方法, 其特征在于: 包括:将一路数字信号分成至少两路数字信号;根据所述至少两路数字信号生成具有固定相位差的至少两路基 带信号, 并调节所述至少两路基带信号的幅度;利用收发信机将所述两路调节幅度后的基带信号分别调制成射 频信号;将每一路所述射频信号分成至少两个支路;分别从每一路所述射频信号中各取一个支路进行矢量合成; 将矢量合成后的射频信号转换成电磁波信号,并发射所述电磁波 信号。
- 8、 根据权利要求 7所述的发射方法, 其特征在于: 所述将矢量 合成后的射频信号转换成电磁波信号之前还包括:利用功分器将矢量合成后的射频信号分配给至少两个辐射单元。
- 9、 根据权利要求 8所述的发射方法, 其特征在于, 所述将矢量 合成后的射频信号转换成电磁波信号, 并发射所述电磁波信号包括: 每个辐射单元将分配给自 己的射频信号转换成电磁波信号,并发 射所述电磁波信号。
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