一种波束辐射方向可控的单天线、基站及调控方法与流程

1.本发明涉及通信技术领域，更具体地说，它涉及一种波束辐射方向可控的单天线、基站及调控方法。


背景技术：

2.随着通信系统的迅猛发展，对系统中天线的要求越来越高，小型化、高性能、集成化成为系统对天线追求的主要方向。随着通信系统越来越多，天线的安装位置也不再是其理想的位置，空间尺寸也逐步受到限制，特别是某些系统中由于安装位置的限制，天线主要辐射方向与该通信系统需要的方向产生不一致的情况，因此需要对天线波束在该位置上进行调整，使天线主波束指向通行系统主要的通信方向。
3.目前，天线都是根据其最大辐射方向在平台上预留出相应的位置，这种方式对平台的机动性、抗风性都会产生一定影响，特别是当天线是大型阵列天线时，阵列天线最大辐射方向也是最大迎风面可能就是平台的移动方向或该地域的主要风向方向，这样对结构要求较高。为降低平台的抗风要求，天线不可避免的会倾斜安装，而波束必须进行偏转指向主要通行方向，如天线安装在侧面，最大辐射方向却要求指向前向，在这样情况下，现有技术是通过反射板的反射作用，将波束进行反射，从而实现天线主波束的偏转，后者在天线前面增加引向器，但是这种方案在某些空间有限的情况下，会限制反射板的电尺寸，其对电磁波的反射作用不强，导致波束偏转不够明显，达不到预期效果；若增大发射板，在某些平台上实现较困难，其次还会影响平台的机动性和抗风性；增加引向器又会增加天线在纵向的尺寸。
4.因此，如何研究设计一种能够克服上述缺陷的波束辐射方向可控的单天线、基站及调控方法是我们目前急需解决的问题。


技术实现要素：

5.为解决现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种波束辐射方向可控的单天线、基站及调控方法，在天线上方增加一个带开口的金属沿，以在有限的高度下增加反射板的等效面积，提高天线的主波束的增益，同时改变上沿和下反射板绕射到后板的电磁波相位，提高天线的前后比。
6.本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
7.第一方面，提供了一种波束辐射方向可控的单天线，包括反射底板以及与反射底板的一侧边缘固定连接的反射侧板，反射底板安装有至少一个辐射单元，所述反射侧板远离反射底板的边缘设有金属沿；
8.所述金属沿与反射底板之间间隔设置，金属沿与反射底板位于反射侧板的同一侧；
9.所述金属沿远离反射侧板的边缘部位设有至少一个开口。
10.进一步的，所述辐射单元、反射底板、反射侧板和金属沿均采用全金属制备而成。
11.进一步的，所述辐射单元、反射底板、反射侧板和金属沿均由介质板以及包裹介质板的镀层组成。
12.进一步的，所述镀层以导电氧化、镀银、镀铜和镀金中的任意一种方法在介质板上处理得到。
13.进一步的，所述辐射单元为具有定向辐射功能的天线。
14.进一步的，所述具有定向辐射功能的天线包括单极子天线、微带天线和波导缝隙天线。
15.进一步的，所述辐射单元采用弯曲或接地方法处理以降低天线高度。
16.进一步的，所述开口呈矩形、多角形、梯形、圆形和椭圆形中的任意一种；
17.或，呈矩形、多角形、梯形、圆形和椭圆形中的任意一种的部分特征；
18.又或，呈矩形、多角形、梯形、圆形和椭圆形中的至少两种的部分特征组合。
19.第二方面，提供了一种基站，包括至少一个天线，所述天线为如第一方面中任意一项所述的一种波束辐射方向可控的单天线。
20.第三方面，提供了一种单天线波束辐射方向的调控方法，包括以下步骤：
21.在反射侧板远离反射底板的边缘设置金属沿，保持金属沿与反射底板之间间隔设置，金属沿与反射底板位于反射侧板的同一侧；
22.在金属沿远离反射侧板的边缘部位设有至少一个开口，通过改变开口的尺寸大小和/或位置来调节天线波束偏转的角度。
23.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
24.1、本发明提出的一种波束辐射方向可控的单天线，通过开口阻断反射板上感应电流，在不同频率下，优化开口的尺寸和深度，使感应电路处于开路状态，从而起到反射作用，使电磁波能够朝相反的反射，与原直射电磁波进行叠加，最终实现单元波束偏转的作用；且通过改变开口位置与辐射单元之间的相对距离，使波束偏转的方向随之改变，同时还可以增加天线增益，能够在天线法向倾斜安装的条件下，保证辐射波束对准主要通信方向，其灵活性强，占用空间小；
25.2、本发明采用导电氧化、镀银、镀铜或镀金等处理方式对辐射单元、反射底板、反射侧板和金属沿进行处理，可以提高表面的导电率和环境适应性。
附图说明
26.此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本技术的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
27.图1是本发明实施例中的整体结构示意图；
28.图2是本发明实施例中的金属沿的结构示意图。
29.附图中标记及对应的零部件名称：
30.101、反射底板；102、反射侧板；103、辐射单元；104、金属沿；105、开口。
具体实施方式
31.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作
为对本发明的限定。
32.需说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接在另一个部件上或者间接在该另一个部件上。当一个部件被称为是“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。
33.需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
34.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。
35.实施例：一种波束辐射方向可控的单天线，如图1与图2所示，包括反射底板101以及与反射底板101的一侧边缘固定连接的反射侧板102，反射底板101安装有辐射单元103，反射侧板102远离反射底板101的边缘设有金属沿104；金属沿104与反射底板101之间间隔设置，金属沿104与反射底板101位于反射侧板102的同一侧；金属沿104远离反射侧板102的边缘部位设有至少一个开口105。
36.需要说明书的是，金属沿104位于反射底板101的上方，金属沿104既可以保持与反射底板101平行，也可以朝向或远离反射板底板偏移，在此不受限制。此外，辐射单元103和开口105的数量既可以是一个，也可以是多个，在此不受限制。
37.在本实施例中，金属沿104为矩形板，还可以是具有一定弯曲度的弧形板，也可以是宽度不完全一致的条形板。
38.本发明通过开口105阻断反射板上感应电流，在不同频率下，优化开口105的尺寸和深度，使感应电路处于开路状态，从而起到反射作用，使电磁波能够朝相反的反射，与原直射电磁波进行叠加，最终实现单元波束偏转的作用；且通过改变开口105位置与辐射单元103之间的相对距离，使波束偏转的方向随之改变，同时还可以增加天线增益，能够在天线法向倾斜安装的条件下，保证辐射波束对准主要通信方向，其灵活性强，占用空间小。
39.作为一种可选的实施方式，辐射单元103、反射底板101、反射侧板102和金属沿104均采用全金属制备而成，也可以是其中任意组合采用全金属制备而成，可以提高天线的结构强度。
40.作为另一种可选的实施方式，辐射单元103、反射底板101、反射侧板102和金属沿104均由介质板以及包裹介质板的镀层组成，也可以是其中任意组合由介质板以及包裹介质板的镀层组成。其中，镀层以导电氧化、镀银、镀铜和镀金中的任意一种或多种方法在介质板上处理得到。
41.在本实施例中，辐射单元103为具有定向辐射功能的天线，其包括但不限于单极子天线、微带天线和波导缝隙天线。
42.另外，以单极子天线为例，天线可以采用弯曲或接地方法处理以降低天线高度。
43.此外，开口105呈矩形、多角形、梯形、圆形和椭圆形中的任意一种；或者是呈矩形、多角形、梯形、圆形和椭圆形中的任意一种的部分特征；又或者是呈矩形、多角形、梯形、圆形和椭圆形中的至少两种的部分特征组合。此处，开口105不局限于上述记载的具体形状，可以根据需要进行设置。
44.上述的单天线可以应用于通信基站中。
45.需要说明的是，既可以单独通过改变开口105的尺寸大小或位置来调节天线波束偏转的角度，也可以同时通过改变开口105的尺寸大小和位置来调节天线波束偏转的角度，具体根据实际情况进行选择。
46.工作原理：本发明通过开口105阻断反射板上感应电流，在不同频率下，优化开口105的尺寸和深度，使感应电路处于开路状态，从而起到反射作用，使电磁波能够朝相反的反射，与原直射电磁波进行叠加，最终实现单元波束偏转的作用；且通过改变开口105位置与辐射单元103之间的相对距离，使波束偏转的方向随之改变，同时还可以增加天线增益，能够在天线法向倾斜安装的条件下，保证辐射波束对准主要通信方向，其灵活性强，占用空间小。
47.以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。