CN114498080A - 一种透镜多波束天线 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供了一种透镜多波束天线，所述透镜多波束天线包括：m个数字通道；m为正整数；与所述m个数字通道一一对应相连的m个切换开关；每个切换开关对应连接一组馈源，每组馈源的数量大于等于2。
Description
技术领域
本发明涉及移动通信中的天线技术领域，尤其涉及一种透镜多波束天线。
背景技术
透镜多波束天线基于龙伯透镜原理，通过在多个独立馈源前方放置球形或柱形的龙伯透镜，实现波束的汇聚和增益提升，并通过控制馈源的位置实现波束扫描，通过控制馈源个数来实现不同数量的波束。目前，透镜多波束天线在实现过程中普遍存在容量和覆盖不可兼得的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例期望提供一种透镜多波束天线。
为达到上述目的，本发明实施例的技术方案是这样实现的：
本发明实施例提供了一种透镜多波束天线，所述透镜多波束天线包括：
m个数字通道；m为正整数；
与所述m个数字通道一一对应相连的m个切换开关；
每个切换开关对应连接一组馈源，每组馈源的数量大于等于2。
其中，所述馈源的辐射单元为双极化形式或者单极化形式。
其中，所述透镜多波束天线的多波束间交叠电平小于预设值；其中，
所述交叠电平包括：水平维度交叠电平及垂直维度交叠电平。
其中，所述切换开关的通道数量大于等于对应连接的馈源组内馈源的数量。
其中，所述切换开关进行时分扫描时，数字控制芯片控制相邻波束不在同一时刻出现。
其中，所述控制相邻波束不在同一时刻出现，表示为：
Mi≠Mj(i，j∈(1,2,3…m))，且|Ni-Nj|≠1；其中，
所述m为数字通道的数量，表示为M；天线中馈源的总数量为n，表示为N；n个馈源按顺序编号为1,2,…,n，数字通道编号为1,2,…,m，则天线中每个馈源对应的数字通道号码和馈源号码为(M,N)。
其中，所述天线的实现方法为：
在同一时刻，所述m个数字通道同时发出信号；
通过所述m个切换开关在每个数字通道对应的一组馈源中进行选择连接，切换开关在馈源间的切换为时分切换；
在一个预设循环周期内完成对天线中所有馈源的一次接通。
其中，所述在一个预设循环周期内完成对天线中所有馈源的一次接通，包括：
第一时刻从每组馈源中随机选择一个序号的馈源进行连接并发射信号；
第二时刻从每组馈源中选择与随机选择的所述序号相邻的一个序号的馈源进行连接并发射信号；
以此类推，在后续的每个时刻，从每组馈源中选择上次发射信号馈源的相邻还未发射信号的馈源进行连接，并发射信号，直至完成天线中每组馈源的信号发射。
本发明实施例提供的透镜多波束天线，所述透镜多波束天线包括：m个数字通道；m为正整数；与所述m个数字通道一一对应相连的m个切换开关；每个切换开关对应连接一组馈源，每组馈源的数量大于等于2。可见，本发明实施例可在每个数字通道对应的多个波束间进行切换，在保证多数字通道信号同时传输的同时避免波束间的干扰，且可解决覆盖问题。
附图说明
图1为本发明实施例所述透镜多波束天线结构示意图；
图2为本发明场景实施例所述透镜多波束天线***框图；
图3为本发明场景实施例所述透镜多波束天线波束示意图；
图4为本发明场景实施例所述透镜多波束天线发射流程示意图；
图5为本发明场景实施例所述透镜多波束天线分时波束发射示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行描述。
相关技术中，可采用基于龙伯透镜天线的相控阵数模混合的馈源布阵(及馈电方式)，其中数模混合赋型是将信道数字预编码(采用信道数字预编码实现数据流编码器)和模拟射频信道(采用射频电路中矢量开关矩阵实现模拟波束赋型)相结合，利用龙伯透镜天线天然球形实现3D波束赋形。其切换开关是对信道进行选择，切换开关选定某个通道后，透镜天线只能输出特定信道的信号，每个信道指向特定的方向。当切换开关全部打开时，并未解决相邻波束间干扰的问题。
基于此，本发明实施例提供的透镜多波束天线，多个数字通道同时发出信号，切换开关是对每个数字通道对应的多个波束间的选择，并且是连续时分扫描，可以满足区域全覆盖，在同一时刻，多个数字通道同时输出信号，可实现最大数据容量。
本发明实施例提供了一种透镜多波束天线，如图1所示，所述透镜多波束天线包括：
m个数字通道；m为正整数；
与所述m个数字通道一一对应相连的m个切换开关；
每个切换开关对应连接一组馈源，每组馈源的数量大于等于2。
本发明实施例可在每个数字通道对应的多个波束间进行切换，在保证多数字通道信号同时传输的同时避免波束间的干扰，且可解决覆盖问题。
本发明实施例中，所述馈源的辐射单元为双极化形式或者单极化形式。
本发明实施例中，所述透镜多波束天线的多波束间交叠电平小于预设值；
其中，
所述交叠电平包括：水平维度交叠电平及垂直维度交叠电平。
这里，所述预设值可为：3dB。
本发明实施例中，所述切换开关的通道数量大于等于对应连接的馈源组内馈源的数量。
本发明实施例中，所述切换开关进行时分扫描时，数字控制芯片控制相邻波束不在同一时刻出现。
这里，所述控制相邻波束不在同一时刻出现，表示为：
Mi≠Mj(i，j∈(1,2,3…m))，且|Ni-Nj|≠1；其中，
所述m为数字通道的数量，表示为M；天线中馈源的总数量为n，表示为N；n个馈源按顺序编号为1,2,…,n，数字通道编号为1,2,…,m，则天线中每个馈源对应的数字通道号码和馈源号码为(M,N)。
本发明实施例中，所述天线的实现方法为：
在同一时刻，所述m个数字通道同时发出信号；
通过所述m个切换开关在每个数字通道对应的一组馈源中进行选择连接，切换开关在馈源间的切换为时分切换；
在一个预设循环周期内完成对天线中所有馈源的一次接通。
本发明实施例中，所述在一个预设循环周期内完成对天线中所有馈源的一次接通，包括：
第一时刻从每组馈源中随机选择一个序号的馈源进行连接并发射信号；
第二时刻从每组馈源中选择与随机选择的所述序号相邻的一个序号的馈源进行连接并发射信号；
以此类推，在后续的每个时刻，从每组馈源中选择上次发射信号馈源的相邻还未发射信号的馈源进行连接，并发射信号，直至完成天线中每组馈源的信号发射。
下面结合场景实施例对本发明进行描述。
本实施例中，可基于多波束天线原理，通过增加数字通道数量来提升***容量；利用快速电子切换开关，实现每路数字通道所对应的多个波束间的时分切换，利用时分原理，可解决波束交叠电平较大，覆盖不连续问题。其***框图如图2所示，包括：数字控制芯片，连接于数字控制芯片和切换开关之间的由多个器件组成的数字通道(如：m个)，与多个(如：m个)切换开关对应相连的多组(如：m组)馈源，所述馈源产生的波束如图3所示。
从图2中可以看出，本实施例只在每个数字通道上设有一个高功率PA，而目前相似技术中每个馈源均需要连接一个大功率PA，成本比较高，如果只打开少量的数字通道，容量提升不明显，如果同时打开多个数字通道，则当波束间交叠电平较大时，有覆盖盲区，当波束交叠电平较小时，存在波束间干扰，无法兼顾。而本实施例可大幅降低天线成本。
本实施例的开关切换方案为：在每个通道对应的多个波束间进行切换，在保证多数字通道信号同时传输的同时，规避波束间干扰问题，又解决覆盖问题。
本实施例中馈源的辐射单元为双极化形式或者单极化形式。
其中，天线多波束间交叠电平＜3dB，以保证覆盖。所述交叠电平包括水平维度交叠电平及垂直维度交叠电平。
本实施例中，天线馈源的分组数量等于数字通道的数量。每组馈源与数字通道之间通过射频切换开关连接。切换开关的通道数量由每组内馈源数量确定，每组内馈源数量≥2，切换开关数量大于等于每组内馈源数量。
实际应用过程中，切换开关时分扫描时，为了规避波束间干扰问题，须确保相邻波束不能在同一时刻出现。具体的，
可假定***数字通道数为m，用M表示，馈源总数量为n，用N表示。
天线的馈源按照固定顺序进行编码为1,2,…,n，如从左到右，或者从上到下；每个馈源对应的通道号码为1,2,…,m，则每个天线馈源对应的数字通道号码和馈源号码为(M,N)。则，
Mi≠Mj(i，j∈(1,2,3…m))，且|Ni-Nj|≠1。
为了实现区域连续覆盖，还需考虑在一个循环内所有的波束都接通一次，具体的编码和发射顺序如图4所示，对应的整体馈源编码及发射顺序具体操作如下：
步骤1：将所有馈源依次排序并编号(如n)；
步骤2：将每个通道进行排序并编号(如m)；
步骤3：将所有馈源编号后补充使用位0、发射位0；
步骤4：每个馈源得到一个m；n；0；0的编号；
步骤5：进行广播扫描时，随机选择一个馈源序号n；
步骤6：将n的使用位置1，发射位置1；
步骤7：选择n的相邻位置n-1和n+1以及同通道号m对应的所有馈源，并将它们的使用位至1；
步骤8：随机选择一个使用位不为0的馈源；
步骤9：重复步骤6-8直至满足发射馈源数量(达到所有馈源的总数)；
步骤10：使发射位为1的馈源进行信号发射；
步骤11：复位所有的使用位、发射位。
下面以4通道，12波束透镜天线为例，整体包络和在应用过程中每个时刻的发射波束如图5所示，第一时刻每个数字通道对应的一组馈源中的一个进行信号的发射；下一时刻，每个数字通道对应的一组馈源中的另一个进行信号的发射，…，以此类推，直至完成天线中四组馈源中所有馈源(12个)的信号发射。
可见，本发明实施例波束交叠电平小于3dB，通过切换开关实现波束时分隔离，减少波束间干扰，在保证覆盖的同时兼顾容量。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种透镜多波束天线，其特征在于，所述透镜多波束天线包括：
m个数字通道；m为正整数；
与所述m个数字通道一一对应相连的m个切换开关；
每个切换开关对应连接一组馈源，每组馈源的数量大于等于2。
2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述馈源的辐射单元为双极化形式或者单极化形式。
3.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述透镜多波束天线的多波束间交叠电平小于预设值；其中，
所述交叠电平包括：水平维度交叠电平及垂直维度交叠电平。
4.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述切换开关的通道数量大于等于对应连接的馈源组内馈源的数量。
5.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述切换开关进行时分扫描时，数字控制芯片控制相邻波束不在同一时刻出现。
6.根据权利要求5所述的天线，其特征在于，所述控制相邻波束不在同一时刻出现，表示为：
Mi≠Mj(i，j∈(1,2,3…m))，且|Ni-Nj|≠1；其中，
所述m为数字通道的数量，表示为M；天线中馈源的总数量为n，表示为N；n个馈源按顺序编号为1,2,…,n，数字通道编号为1,2,…,m，则天线中每个馈源对应的数字通道号码和馈源号码为(M,N)。
7.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述天线的实现方法为：
在同一时刻，所述m个数字通道同时发出信号；
通过所述m个切换开关在每个数字通道对应的一组馈源中进行选择连接，切换开关在馈源间的切换为时分切换；
在一个预设循环周期内完成对天线中所有馈源的一次接通。
8.根据权利要求7所述的天线，其特征在于，所述在一个预设循环周期内完成对天线中所有馈源的一次接通，包括：
第一时刻从每组馈源中随机选择一个序号的馈源进行连接并发射信号；
第二时刻从每组馈源中选择与随机选择的所述序号相邻的一个序号的馈源进行连接并发射信号；
以此类推，在后续的每个时刻，从每组馈源中选择上次发射信号馈源的相邻还未发射信号的馈源进行连接，并发射信号，直至完成天线中每组馈源的信号发射。
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| CN202011253938.6A CN114498080A (zh) | 2020-11-11 | 2020-11-11 | 一种透镜多波束天线 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN114665268A (zh) * | 2022-05-26 | 2022-06-24 | 广东福顺天际通信有限公司 | 一种智能多波束龙伯透镜天线 |
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2020
- 2020-11-11 CN CN202011253938.6A patent/CN114498080A/zh active Pending
Cited By (2)
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| CN114665268A (zh) * | 2022-05-26 | 2022-06-24 | 广东福顺天际通信有限公司 | 一种智能多波束龙伯透镜天线 |
| CN114665268B (zh) * | 2022-05-26 | 2022-12-27 | 广东福顺天际通信有限公司 | 一种智能多波束龙伯透镜天线 |
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