CN106356626B - 阵列天线 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种阵列天线，包括：底板；设置在底板一侧的多个非相似的单元天线，其中，多个非相似的单元天线具有不同的辐射特征；以及馈电网络，馈电网络设置在底板的另一侧，与多个非相似的单元天线相连，用于向多个非相似的单元天线馈电。本发明实施例的阵列天线，能够使得调整阵列天线的辐射特征的方式多样化、简单化，能够减少单元天线的数量，缩小阵列天线的体积，从而能够降低成本。

Description

阵列天线
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。
背景技术
阵列天线由多个单元天线按照一定规律排列而成。相比较单个单元天线来说，阵列天线具有更好的方向性，同时可获取更多的辐射特征。因此，阵列天线被广泛应用于移动通信中。
目前，大都通过改变阵列天线中多个单元天线的间距、激励电流的幅值和电流相位来获取阵列天线的不同的辐射特征，以满足一些不同的应用需求。为获取不同辐射特征以满足应用需求，除了要设计复杂的馈电网络外，往往还需要数量较多的单元天线，从而导致了阵列天线的体积较大，成本较高。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题。
为此，本发明的目的在于提出一种阵列天线，能够使得调整阵列天线的辐射特征的方式多样化、简单化，能够减少单元天线的数量，缩小阵列天线的体积，从而能够降低成本。
为达上述目的，根据本发明实施例提出的一种阵列天线，包括：底板；设置在所述底板一侧的多个非相似的单元天线，其中，所述多个非相似的单元天线具有不同的辐射特征；以及馈电网络，所述馈电网络设置在所述底板的另一侧，与所述多个非相似的单元天线相连，用于向所述多个非相似的单元天线馈电。
根据本发明实施例的阵列天线，通过在底板一侧设置具有不同辐射特征的多个非相似的单元天线，在底板另一侧设置向多个非相似的单元天线馈电的馈电网络，从而构成阵列天线。由此，与相关技术相比，除可通过改变多个单元天线的间距、电流幅值和电流相位外，还可通过设置多个物理特征不相似、辐射特征不同的单元天线来调整阵列天线的辐射特征，以符合不同领域的天线应用指标，使得调整阵列天线的辐射特征的方式多样化。在实现同等辐射特征的条件下，可简化阵列天线的设计，减少单元天线的数量，缩小阵列天线的体积，从而能够降低成本。
另外，根据本发明实施例的阵列天线还可具有如下附加的技术特征：
根据本发明的一个实施例，所述辐射特征包括方向图和/或波束宽度。
根据本发明的一个实施例，所述多个非相似的单元天线为物理特征不相似的多个单元天线，其中，所述物理特征包括形状、大小、摆放角度中的一种或多种。
根据本发明的一个实施例，所述单元天线为仿生天线。
根据本发明的一个实施例，所述底板为分级反射板或非平面设计底板。
根据本发明的一个实施例，所述馈电网络通过同轴电缆与所述多个非相似单元进行连接。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为根据本发明一个实施例的阵列天线的结构示意图；
图2a为根据本发明一个实施例的阵列天线的方向图的立体图；
图2b为根据本发明一个实施例的阵列天线的方向图的主视图；
图2c为根据本发明一个实施例的阵列天线的方向图的侧视图；
图2d为根据本发明一个实施例的阵列天线的方向图的俯视图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“多个”指两个或两个以上；术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
下面参考附图描述根据本发明实施例的阵列天线。
需要说明的是，天线的作用在于发射具有某种辐射特征的电磁波。天线的辐射特征可通过方向图来反映。在阵列天线的设计中，方向图乘积定理是一个非常重要的依据，其具体的公式如下：
其中，为阵列天线方向图；为单元因子(单元天线方向图)； 为阵因子(阵方向图)。
在相关技术中，如果阵列天线中的各个单元天线的形状、大小等物理特征为相同的，只是由于加工误差等因素，各个单元天线难以完全一样，则可将这些单元天线称为相似单元天线。相似的单元天线的辐射特征具有相似性，其方向图相同。
若相似的单元天线的数量为N，则阵因子的具体公式如下：
其中，d为单元天线的间距，In和αn分别为为第n个单元天线激励电流的幅值和相位。
由上述公式可知，阵列天线的辐射特征与多个单元天线的间距、电流幅值、电流相位和多个单元天线方向图均相关。相关技术中多个相似的单元天线的方向图相同，将单元天线的方向图看作非变量，仅通过改变多个单元天线的间距、电流幅值和电流相位来调整阵列天线的辐射特征。
为了，在本发明的一个实施例中，可通过调整阵列天线中的各个单元天线方向图来调整阵列天线的辐射特征。
图1为根据本发明一个实施例的阵列天线的结构示意图。
如图1所示，根据本发明实施例的阵列天线，包括：底板10、多个非相似的单元天线20和馈电网络30。
多个非相似的单元天线20设置在底板10一侧，多个非相似的单元天线20具有不同的辐射特征。
在本发明的一个实施例中，多个非相似的单元天线20为物理特征不相似的多个单元天线，其中，物理特征包括形状、大小、摆放角度中的一种或多种。图1中示出了三个不同形状的单元天线以及相应的方向图的侧视图，其中，三个单元天线的其大小和摆放角度在图中未示出。
应当理解，多个非相似的单元天线20由于具有不同的物理特征而具有不同的辐射特征。在本发明的其他实施例中，多个非相似的单元天线中的至少一个单元天线与其他单元天线具有不同的物理特征。
此外，本发明中的物理特征的不相似是指多个单元天线在物理特征的设计上具有实质性的差别，而相关技术中的采用的是具有相同的设计的多个单元天线，这些单元天线因其工艺上的误差而导致的细微差别，因此可将相关技术中的单元天线称为相似的单元天线，而本发明中的单元天线称为非相似的单元天线。
在本发明的一个实施例中，辐射特征可包括方向图和/或波束宽度。如图1所示，三个形状不同的非相似的单元天线20的方向图40各不相同。为进一步了解多个非相似的单元天线20的辐射特征，在图2a、图2b、图2c和图2d中分别示出了图1中各非相似的单元天线20的方向图40的立体图、主视图、侧视图和俯视图。结合上述各图，可知由于多个非相似的单元天线20的物理特征各不相同，因此其方向图40各不相同，其波束宽度也各不相同。
可选地，底板10可为分级反射板或非平面设计底板等，单元天线20可为仿生天线，从而可提高多个非相似的单元天线的频率、功率、增益和辐射效率等辐射特性。
馈电网络30设置在底板10的另一侧，与多个非相似的单元天线20相连，用于向多个非相似的单元天线20馈电。
在本发明的一个实施例中，馈电网络30可通过同轴电缆与多个非相似单元20进行连接，从而可减小电能的损耗。
根据本发明实施例的阵列天线，通过在底板一侧设置具有不同辐射特征的多个非相似的单元天线，在底板另一侧设置向多个非相似的单元天线馈电的馈电网络，从而构成阵列天线。由此，与相关技术相比，除可通过改变多个单元天线的间距、电流幅值和电流相位外，还可通过设置多个物理特征不相似、辐射特征不同的单元天线来调整阵列天线的辐射特征，以符合不同领域的天线应用指标，使得调整阵列天线的辐射特征的方式多样化。在实现同等辐射特征的条件下，可简化阵列天线的设计，减少单元天线的数量，缩小阵列天线的体积，从而能够降低成本。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行***、装置或设备(如基于计算机的***、包括处理器的***或其他可以从指令执行***、装置或设备取指令并执行指令的***)使用，或结合这些指令执行***、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行***、装置或设备或结合这些指令执行***、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行***执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是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，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (1)

1.一种阵列天线，其特征在于，包括：
底板，其中，所述底板为分级反射板或非平面设计底板；
设置在所述底板一侧的多个非相似的单元天线，其中，所述多个非相似的单元天线具有不同的辐射特征，所述多个非相似的单元天线为物理特征不相似的多个单元天线，其中，所述物理特征包括形状、大小、摆放角度，所述物理特征不相似是指多个单元天线在物理特征的设计上具有实质性的差别，所述单元天线为仿生天线，所述辐射特征包括方向图和/或波束宽度；以及
馈电网络，所述馈电网络设置在所述底板的另一侧，与所述多个非相似的单元天线相连，用于向所述多个非相似的单元天线馈电；其中，所述馈电网络通过同轴电缆与所述多个非相似单元进行连接。
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