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CN101436711A | 2009-05-20 | |||
CN2687859Y | 2005-03-23 | |||
CN2561106Y | 2003-07-16 | |||
CN101192707A | 2008-06-04 |
北京中博世达专利商标代理有限公司 (CN)
权 利 要 求 书 1、 一种天线, 其特征在于: 包括一个层级波束特性控制结构和 辐射单元; 所述层级波束特, f生控制结构包括一个位于顶层的波束特, f生控制 装置, 以及至少两个位于底层的波束特性控制装置; 每个所述波束特性控制装置有一个输入端和两个输出端; 其中, 所述顶层的波束特性控制装置的输入端用以接收信号, 并 且两个输出端直接或者间接的将所接收到的信号分配给所述至少两 个底层的波束特性控制装置的输入端, 所述至少两个底层的波束特性 控制装置将各自所分配到的信号再次分配后由各自对应的输出端输 出至所述辐射单元。 2、 根据权利要求 1 所述的天线, 其特征在于: 所述底层的波束 特性控制装置的每个输出端与多个辐射单元相连。 3、 根据权利要求 1或 2所述的天线, 其特征在于: 至少一个所 述波束特性控制装置的输出端或者输入端上设有相位控制装置。 4、 根据权利要求 1 所述的天线, 其特征在于: 所述波束特性控 制装置包括功分器、 移相器、 电桥; 所述功分器的两个输出端与所述电桥相连,所述移相器位于所述 功分器的一个输出端与所述电桥之间。 5、 根据权力要求 1 所述的天线, 其特征在于: 所述波束特性控 制装置包括功分器、 移相器和电桥; 所述功分器和所述移相器为一体化设计,所述移相器的两个输出 端与所述电桥相连。 6、 根据权利要求 1 所述的天线, 其特征在于: 还包括直接与所 述天线的信号输入端相连的辐射单元。 7、 根据权利要求 1 所述的天线, 其特征在于: 所述的波束特性 控制控制装置为功率控制装置。 8、 一种天线控制系统, 其特征在于: 包括一个层级波束特性控 制结构, 所述层级波束特, f生控制结构包括一个位于顶层的波束特, f生控 制装置, 以及至少两个位于底层的波束特性控制装置; 每个所述波束特性控制装置有一个输入端和两个输出端; 其中, 所述顶层的波束特性控制装置的输入端用以接收信号, 并 且两个输出端直接或者间接的将所接收到的信号分配给所述至少两 个底层的波束特性控制装置的输入端, 所述至少两个底层的波束特性 控制装置将各自所分配到的信号再次分配后由各自对应的输出端输 出。 9、 根据权利要求 8 所述的天线控制系统, 其特征在于: 至少一 个所述波束特性控制装置的输出端或者输入端上设有相位控制装置。 1 0、 根据权利要求 8所述的天线控制系统, 其特征在于: 所述波 束特性控制装置由功分器、 移相器、 电桥组成; 所述功分器的两个输出端与所述电桥相连,所述移相器位于所述 功分器的一个输出端与所述电桥之间。 1 1、 根据权力要求 8所述的天线控制系统, 其特征在于: 所述波 束特性控制装置由功分器、 移相器和电桥组成; 所述功分器和所述移相器为一体化设计,所述移相器的两个输出 端与所述电桥相连。 |
本发明属于通讯设备技术领域, 具体涉及一种天线以及天线控 制系统。
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。 对波束特性的控制要求越来越高, 所述的波束特性包括但不限于方 位角、 下倾角、 水平波宽、 垂直波宽等。 目前有通过调节天线的方 位角和下倾角来控制波束指向的技术方案, 但是对于波束宽度可调, 尤其是垂直面的波束宽度可调, 目前尚未实现。
发明内容
本发明实施例提供了一种天线以及天线控制系 统, 能够改变天 线的垂直波宽覆盖范围。
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, 包括一个层级波束特性控制结构和辐射单元; 所述层 级波束特,ί控制结构包括一个位于顶层的波束 特性控制装置, 以及 至少两个位于底层的波束特性控制装置; 每个所述波束特性控制装 置有一个输入端和两个输出端; 其中, 所述顶层的波束特性控制装 置的输入端用以接收信号, 并且两个输出端直接或者间接的将所接 收到的信号分配给所述至少两个底层的波束特 性控制装置的输入 端, 所述至少两个底层的波束特性控制装置将各自 所分配到的信号 再次分配后由各自对应的输出端输出至所述辐 射单元。
该天线控制系统, 包括一个层级波束特性控制结构, 所述层级 波束特'ί控制结构包括一个位于顶层的波束特 性控制装置, 以及至 少两个位于底层的波束特性控制装置; 每个所述波束特性控制装置 有一个输入端和两个输出端; 其中, 所述顶层的波束特性控制装置 的输入端用以接收信号, 并且两个输出端直接或者间接的将所接收 到的信号分配给所述至少两个底层的波束特性 控制装置的输入端, 所述至少两个底层的波束特性控制装置将各自 所分配到的信号再次 分配后由各自对应的输出端输出。
波束特性控制装置通过改变相位来改变两路输 出信号的大小, 使总的能量不发生改变, 而只是改变了两个端口的能量比, 所以波 束特性控制装置能改变两路输出信号的功率比 , 在极限情况下, 可 以使其中一个输出端的能量为零, 从而改变了天线辐射的波束宽度, 实现了天线波束宽度可调。
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 为本发明的实施例 1 所提供的天线的结构示意图;
图 2为本发明的实施例 2所提供的天线的结构示意图;
图 3为本发明的实施例 2所提供的天线的另一种结构示意图; 图 4为本发明的实施例 2所提供的天线的另一种结构示意图; 图 5 为本发明的实施例 2所提供的天线中的波束特性控制装置 的结构示意图;
图 6 为本发明的实施例 3所提供的天线中的波束特性控制装置 的结构示意图;
图 7 为本发明的实施例 3所提供的天线中的波束特性控制装置 的另一种结构示意图;
图 8为本发明的实施例 4所提供的天线的结构示意图;
图 9为本发明的实施例 5所提供的天线控制系统的结构示意图; 图 1 0 为本发明的实施例 6 所提供的天线控制系统的结构示意 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 1 所示, 本发明实施例所提供的天线包括一个层级波束 特 性控制结构和辐射单元 3 ; 层级波束特性控制结构包括一个位于顶 层的波束特性控制装置 1 - 1 , 以及至少两个位于底层的波束特性控 制装置 1 - 4 至 1 - 7 ; 每个波束特性控制装置有一个输入端和两个输 出端; 其中, 顶层的波束特性控制装置的输入端用以接收信 号, 并 且两个输出端直接或者间接的将所接收到的信 号分配给至少两个底 层的波束特性控制装置的输入端, 至少两个底层的波束特性控制装 置将各自所分配到的信号再次分配后由各自对 应的输出端输出至辐 射单元 3。
波束特性控制装置通过改变相位来改变两路输 出信号的大小, 使总的能量不发生改变, 而只是改变了两个端口的能量比, 所以波 束特性控制装置能改变两路输出信号的功率比 , 在极限情况下, 可 以使其中一个输出端的能量为零, 从而改变了天线辐射的波束宽度, 实现了天线波束宽度可调。 如果将各个辐射单元竖直排列, 或者在 竖直方向上有一定的位差, 则可以更为直接的调节垂直面的波束宽 度。
另外, 波束特性控制装置的数量越多, 层级波束特性控制结构 的层数就越多, 能够逐级控制输出信号的功率比, 使信号的输出功 率得到更加精确的控制, 从而得到更加理想的波束宽度。
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 2所示, 底层的波束特性控制装置 1 - 4 至 1 - 7 的每个输出端与多个辐射单元 3相连。 作为一个优选方案, 每个输出端上的辐射单元 3竖直排列。 对于多辐射单元 3 的天线, 使用一个输出端控制多个辐射单元 3, 可以简化天线的结构, 而且还可以 0 实现。 至 70° 之间的不同波瓣 宽度, 比如 3。 、 6。 、 10。 、 12。 、 33。 、 45。 、 60。 等。 当然, 每 个输出端上的辐射单元也可以水平排列, 如图 3 所示; 或者以某个 角度斜向排列。
本发明实施例中, 至少一个波束特性控制装置的输出端或者输 入端上设有相位控制装置。 作为一个优选方案, 每个波束特性控制 装置的输出端上设有相位控制装置 2-1 至 2-3。 相位控制装置通过 控制辐射信号的相位,能够控制天线辐射信号 的俯仰角( 即下倾角 ), 使天线辐射信号的覆盖范围更为合适。 当然, 也可以如图 4 所示, 只在部分波束特性控制装置的输出端上设置相 位控制装置 2-1 至 2_3。
本发明实施例中, 如图 5所示, 波束特性控制装置 1 由功分器 11、 移相器 12、 电桥 13 组成; 功分器 11 的两个输出端与电桥 13 相连, 移相器 12位于功分器 11 的一个输出端与电桥 13之间。
波束特性控制装置 1中的功分器 11能将一路输入信号分成两路 输出信号, 其中一路经过移相器 12 改变相位后接入电桥 13, 另一 路直接接入电桥 13。 因为输出信号的能量是两个输入信号的功率和 相位矢量叠加后形成的, 所以通过改变相位来改变两路信号功率的 大小, 总的能量不发生改变。 波束特性控制装置 1 能改变两路输出 信号的功率比, 在极限情况下, 可以使其中一个输出端的能量为零, 从而改变天线的垂直面的波宽。
实施例 3:
本实施例与实施例 2基本相同, 其不同点在于: 波束特性控制 装置 1 由功分器、 移相器和电桥 13组成; 功分器和移相器为一体化 设计, 移相器的两个输出端与电桥 13相连。
具体的, 功分器和移相器的结构可以是如图 6 所示, 信号线与 一转轴 14相连, 通过转轴 14的指针在弧 15上旋转来改变两路信号 的相位; 功分器和移相器的结构也可以是如图 7 所示, 在功分部位 的传输线上设置可滑动的介质 1 6 , 通过滑动介质 1 6 来改变两路的 电长度, 从而改变两路信号的相位。
上述两种实现方式的共同点, 都是利用功分移相器同时调节两 路输出信号的相位, 然后两路信号输入电桥 1 3 , 进行矢量叠加, 效 果与实施例 2 相同, 都是通过改变两路输出信号的功率比, 来改变 天线的垂直面的波宽
实施例 4 :
本实施例与实施例 1基本相同, 其不同点在于: 如图 8所示, 本实施例中, 还包括直接与天线的信号输入端相连的辐射单 元 3。 由于波束特性控制装置的个数和布局取决于辐 射单元 3 的个数, 在 辐射单元 3 的个数为奇数或其他情况下, 波束特性控制装置可仅与 奇数个辐射单元中的偶数个辐射单元相连接, 剩余的辐射单元直接 与天线的信号线相连。 只要设置适当的控制参数, 都能够得到良好 的控制效果, 而与层级波束特性控制的具体形式关系不大。
实施例 5 :
如图 9 所示本发明实施例所提供的天线控制系统, 包括一个层 级波束特,ί控制结构, 层级波束特,ί控制结构包括一个位于顶层的 波束特性控制装置 1 - 1 , 以及至少两个位于底层的波束特性控制装 置 1 - 4至 1 - 7 ; 每个波束特性控制装置有一个输入端和两个输 出端; 其中, 顶层的波束特性控制装置的输入端用以接收信 号, 并且两个 输出端直接或者间接的将所接收到的信号分配 给至少两个底层的波 束特性控制装置的输入端, 至少两个底层的波束特性控制装置将各 自所分配到的信号再次分配后由各自对应的输 出端输出。
波束特性控制装置通过改变相位来改变两路输 出信号的大小, 使总的能量不发生改变, 而只是改变了两个端口的能量比, 所以波 束特性控制装置能改变两路输出信号的功率比 , 在极限情况下, 可 以使其中一个输出端的能量为零, 从而改变了天线辐射的波束宽度, 实现了天线波束宽度可调。
另外, 波束特性控制装置的数量越多, 层级波束特性控制结构 的层数就越多, 能够逐级控制输出信号的功率比, 使信号的输出功 率得到更加精确的控制, 从而得到更加理想的波束宽度。
实施例 6 :
本实施例与实施例 5基本相同, 其不同点在于: 如图 1 0所示, 本实施例中, 至少一个波束特性控制装置的输出端或者输入 端上设 有相位控制装置。 具体的, 本实施例中, 在靠近顶层的三个波束特 性控制装置的输出端上设有相位控制装置 2 - 1 至 2 - 3。 相位控制装 置通过控制辐射信号的相位, 能够控制天线辐射信号的俯仰角, 使 天线辐射信号的覆盖范围更为合适。 当然, 也可以只在部分波束特 性控制装置的输出端或者输入端上设置相位控 制装置。
本发明实施例中, 波束特性控制装置由功分器、 移相器、 电桥 组成; 功分器的两个输出端与电桥相连, 移相器位于功分器的一个 输出端与电桥之间。
波束特性控制装置中的功分器能将一路输入信 号分成两路输出 信号, 其中一路经过移相器改变相位后接入电桥, 另一路直接接入 电桥。 因为输出信号的能量是两个输入信号的功率和 相位矢量叠加 后形成的, 所以通过改变相位来改变两路信号功率的大小 , 总的能 量不发生改变。 波束特性控制装置能改变两路输出信号的功率 比, 在极限情况下, 可以使其中一个输出端的能量为零, 从而改变天线 的垂直面的波宽。
实施例 7 :
本实施例与实施例 6基本相同, 其不同点在于: 波束特性控制 装置由功分器、 移相器和电桥组成; 功分器和移相器为一体化设计, 移相器的两个输出端与电桥相连。
具体的, 功分器和移相器的结构可以是信号线与一转轴 相连, 通过转轴的指针在弧上旋转来改变两路信号的 相位; 功分器和移相 器的结构也可以是, 在功分部位的传输线上设置可滑动的介质, 通 过滑动介质来改变两路的电长度, 从而改变两路信号的相位。
上述两种实现方式的共同点, 都是利用功分移相器同时调节两 路信号的相位, 然后两路信号输入电桥, 进行矢量叠加, 效果与实 施例 6 相同, 都是通过改变两路输出信号的功率比, 来改变天线的 垂直面的波宽。
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。
Next Patent: METHOD, APPARATUS AND SYSTEM FOR ESTABLISHING COMMUNICATION