天线、天线阵和基站的制作方法

1.本技术涉及通信技术领域，尤其涉及一种天线、天线阵和基站。


背景技术：

2.定向天线是指在某一个或某几个特定方向上发射及接收电磁波特别强，而在其他的方向上发射及接收电磁波则为零或极小的一种天线。
3.目前，基站内设置的天线的覆盖范围相对固定，为避免天线的波束资源的浪费，目前多通过调整天线的机械下倾角的方式，对天线的覆盖范围进行调整，以适配基站的通信区域内实际的用户分布情况。
4.机械下倾角的调整操作依赖维护人员通过手动调整的方式完成，这使得天线的覆盖范围的调整较为不便。


技术实现要素：

5.本技术实施例提供一种天线、天线阵和基站，用于解决天线的覆盖范围的调整较为不便的问题。
6.为解决上述问题，本技术是这样实现的：
7.第一方面，本技术实施例提供了一种天线，包括：
8.天线阵列、馈电网络和射频拉远单元，所述馈电网络和所述射频拉远单元电连接；
9.所述天线阵列包括n个天线子阵列，每个所述天线子阵列包括m个交叉振子，每个所述交叉振子包括正交设置的第一振子和第二振子；所述天线阵列的n
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m个第一振子与所述馈电网络电连接，所述天线阵列的n
×
m个第二振子通过第一移相器与所述馈电网络电连接，所述天线阵列的至少两个第二振子对应的馈电信号之间存在相位差；其中，n为大于或等于2的整数，m为大于或等于1的整数。
10.可选地，所述天线阵列的至少两个第二振子对应的馈电信号之间等幅不同相。
11.可选地，所述天线阵列的n
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m个第一振子对应的馈电信号之间等幅同相。
12.可选地，所述天线阵列的n
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m个第一振子通过第二移相器与所述馈电网络电连接。
13.第二方面，本技术实施例提供了一种天线阵，包括两个如前述第一方面所述的天线；
14.所述天线中的第一天线的射频拉远单元对应第一基面，所述天线中的第二天线的射频拉远单元对应第二基面,所述第一基面和所述第二基面之间的夹角大于0度，且小于180度。
15.可选地，所述第一基面和所述第二基面之间的夹角大于或等于100度，且小于或等于150度。
16.可选地，所述天线阵还包括转动组件，所述第一天线和所述第二天线通过所述转动组件连接。
17.可选地，所述转动组件包括基座，以及设置于所述基座上的第一调整件和第二调整件，所述第一调整件与所述第一天线连接，所述第二调整件与所述第二天线连接。
18.可选地，所述转动组件还包括通信件，所述第一调整件和所述通信件电连接，所述第二调整件和所述通信件电连接，所述通信件用于接收角度调整指令，并根据所述角度调整指令调整所述第一调整件和所述第二调整件之间的角度。
19.第三方面，本技术实施例还提供一种基站，包括如前述第二方面所述的天线阵。
20.在本技术实施例中，设置天线阵列的n
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m个第一振子与馈电网络电连接，设置天线阵列的n
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m个第二振子通过第一移相器与馈电网络电连接，通过第一移相器的调控，使天线阵列中至少两个第二振子对应的馈电信号之间产生相位差，以此来对应调整天线的覆盖范围，这能使天线的波束调整操作的灵活性得到提升。
附图说明
21.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对本技术实施例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技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1是本技术实施例提供的一种天线的结构示意图；
23.图2是本技术实施例提供的一种天线中交叉振子与馈电网络之间连接关系的示意图；
24.图3是本技术实施例提供的一种天线的和波束的示意图；
25.图4是本技术实施例提供的一种天线的差波束的示意图；
26.图5是本技术实施例提供的一种天线的波束的示意图；
27.图6是本技术实施例提供的另一种天线的结构示意图；
28.图7是本技术实施提供的另一种天线中交叉振子与馈电网络之间连接关系的示意图；
29.图8是本技术实施提供的又一种天线中交叉振子与馈电网络之间连接关系的示意图；
30.图9是本技术实施提供的一种天线阵的结构示意图；
31.图10是本技术实施提供的一种天线阵中交叉振子与馈电网络之间连接关系的示意图。
具体实施方式
32.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。根据本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
33.本技术实施例中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清
楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。此外，本技术中使用“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，例如a和/或b和/或c，表示包含单独a，单独b，单独c，以及a和b都存在，b和c都存在，a和c都存在，以及a、b和c都存在的7种情况。
34.请参见图1，图1是本技术实施例提供的一种天线的结构示意图，图2是本技术实施例提供的一种天线中交叉振子与馈电网络之间连接关系的示意图，如图1和图2所示，所述天线包括：
35.天线阵列10、馈电网络20和射频拉远单元30，所述馈电网络20和所述射频拉远单元30电连接；
36.所述天线阵列10包括n个天线子阵列11，每个所述天线子阵列11包括m个交叉振子111，每个所述交叉振子111包括正交设置的第一振子1111和第二振子1112；所述天线阵列10的n
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m个第一振子1111与所述馈电网络20电连接，所述天线阵列10的n
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m个第二振子1112通过第一移相器51与所述馈电网络20电连接，所述天线阵列10的至少两个第二振子1112对应的馈电信号之间存在相位差；其中，n为大于或等于2的整数，m为大于或等于1的整数。
37.如图1和图2所示(图1和图2中数字1-4应理解为连接端1至连接端4，其中，连接端1、连接端3对应第一振子1111；连接端2、连接端4对应第二振子1112)，n个天线子阵列11呈平行设置(图1中n＝2)，对于同一天线子阵列11的m个交叉振子111来说(图1中m＝5)，m个交叉振子111中的m个第一振子1111经由连接端1或连接端3接入馈电网络20，m个交叉振子111中的m个第二振子1112经由连接端2或连接端4接入馈电网络20。
38.馈电网络20包括用于连接交叉振子111的端口a和端口b，其中，端口a与连接端1电连接，且端口a还与连接端3电连接；端口b与连接端2电连接，且端口b还通过第一移相器51与连接端4电连接。
39.由于第一移相器51的设置，使得连接端2对应的馈电信号和连接端4对应的馈电信号之间出现相位差，经由射频拉远单元30进行极化处理后，产生差波束(对应端口b)；连接端1和连接端3之间同相的馈电信号，经射频拉远单元30进行极化处理后即产生和波束(对应端口a)，所述差波束与所述和波束组合形成天线的波束。通过第一移相器51来调整连接端2对应的馈电信号和连接端4对应的馈电信号之间的相位差，使端口b对应的差波束相应调整，进而完成对天线的波束调整，以使用户能根据实际需求对天线的覆盖范围进行适应性调整，避免天线的波束资源的浪费。
40.其中，第一移相器51可接收维护人员通过终端或服务器远程下发的相位差调整指令，并根据所述相位差调整指令，对应调控连接端2对应的馈电信号和连接端4对应的馈电信号之间的相位差，以便捷完成对天线的覆盖范围的调整操作，提升天线的波束调整操作的灵活性和经济性。
41.上述第一移相器51可以为数控移相器或模拟移相器，也可以为其他类型的移相设备，用户可根据实际需求适应性调整第一移相器51的类型，本技术实施例对此并不加以限定。
42.需要说明的是，每个天线子阵列11包括的m个第二振子1112对应一个馈电信号，所述天线阵列10的至少两个第二振子1112对应的馈电信号之间存在相位差应理解为，n个天
线子阵列11所分别对应的n个馈电信号中(指第二振子1112对应的馈电信号)，至少存在第一馈电信号和第二馈电信号，且所述第一馈电信号与所述第二馈电信号之间存在相位差，所述第一馈电信号和所述第二馈电信号均可理解为前述n个馈电信号中的任一馈电信号。
43.每个天线子阵列11包括的m个第二振子1112对应一个连接端，所述天线阵列10的n
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m个第二振子1112通过第一移相器51与所述馈电网络20电连接应理解为，n个天线子阵列11所分别对应的n个连接端中，至少存在一个移相连接端，所述移相连接端通过第一移相器51与馈电网络20电连接，所述移相连接端可理解为前述n个连接端中的任一连接端(图2中，连接端4可理解为移相连接端)。
44.在天线结构如图1和图2所示的情况下，通过馈电网络20对端口a和端口b进行等幅同相馈电，并将第一移相器51中的相移角度设置为180度，对天线辐射方向图进行观察，即获得和波束的示意图(图3)、差波束的示意图(图4)、以及天线波束的示意图(图5)，其中，天线波束通过和波束与差波束叠加组合而成，如图3-5所示，通过和波束与差波束叠加，能在保证天线的增益效果的前提下，使天线的波束宽度得到延展，也即扩展天线的覆盖范围。
45.在一些实施方式中，可以限定移相连接端的数量为1，以降低天线中第一移相器51的数量，避免第一移相器51数量过多导致的信号损失，同时降低天线的制造成本。如图6和图7所示(图6和图7中数字1-6应理解为连接端1至连接端6，其中，连接端1、连接端3和连接端5对应第一振子1111；连接端2、连接端4和连接端6对应第二振子1112)，在n＝3的情况下，对于同一天线子阵列11的m个交叉振子111来说(图7中m＝5)，m个交叉振子111中的m个第一振子1111经由连接端1或连接端3或连接端5接入馈电网络20，m个交叉振子111中的m个第二振子1112经由连接端2或连接端4或连接端6接入馈电网络20，其中，连接端1、连接端3以及连接端5均与前述端口a电连接，连接端2以及连接端4均与前述端口b电连接，连接6通过第一移相器51与前述端口b电连接(连接端2对应的馈电信号和连接端6对应的馈电信号之间存在相位差，连接端4对应的馈电信号和连接端6对应的馈电信号之间存在相位差)。
46.需要指出的是，m的数值越大，天线波束所获得的增益效果也越强，用户可根据实际需求适应性调整的m的数值，本技术实施例对此并不加以限定。
47.可选地，所述天线阵列10的至少两个第二振子1112对应的馈电信号之间等幅不同相。
48.通过限定天线阵列10的至少两个第二振子1112对应的馈电信号之间的幅度相同，以避免第二振子1112对应的馈电信号的幅度差异干扰天线的波束调整过程，这能使天线的波束调整操作的准确性得到提升。
49.需要说明的是，对于天线阵列10包括的n
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m个第二振子1112来说，每一天线子阵列11包括的m个第二振子1112对应一个馈电信号，所述天线阵列10的至少两个第二振子1112对应的馈电信号之间等幅应理解为，n个天线子阵列11所分别对应的n个馈电信号中(指第二振子1112对应的馈电信号)，任意两个馈电信号之间(也即任意两列第二振子1112对应的两个馈电信号之间，其中，每列第二振子1112对应一个天线子阵列11，每列第二振子1112的数量为m)的幅度相同。所述天线阵列10的至少两个第二振子1112对应的馈电信号之间不同相，应理解为所述天线阵列10的至少两个第二振子1112对应的馈电信号之间存在相位差，也即任意两列第二振子1112对应的馈电信号之间存在相位差。
50.可选地，所述天线阵列10的n
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m个第一振子1111对应的馈电信号之间等幅同相。
51.如上所述，通过限定天线阵列10的n
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m个第一振子1111对应的馈电信号之间的幅度相同，且相位相同，以避免第一振子1111对应的馈电信号的幅度差和/或相位差干扰天线的波束调整过程，这能进一步提升天线的波束调整操作的准确性。
52.需要说明的是，所述天线阵列10的n
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m个第一振子1111对应的馈电信号之间等幅同相应理解为，n个天线子阵列11所分别对应的n个馈电信号中(指第一振子1111对应的馈电信号)，任意两个馈电信号之间的幅度相同且相位也相同。
53.可选地，所述天线阵列10的n
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m个第一振子1111通过第二移相器52与所述馈电网络20电连接。
54.如图8所示(假定天线阵列10仍包括连接端1、2、3、4；其中，连接端1和连接端3对应第一振子1111；连接端2和连接端4对应第二振子1112)，在一些实施方式中，使天线阵列10的n
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m个第二振子1112通过第一移相器51与所述馈电网络20电连接的情况下，设置天线阵列10的n
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m个第一振子1111通过第二移相器52与馈电网络20电连接，通过第一移相器51和第二移相器52的配合，扩展天线的波束调整范围，能使天线的波束调整操作的适用性得到进一步提升。
55.如图9和图10所示(图9和图10中数字1-8应理解为连接端1至连接端8，其中，连接端1、连接端3、连接端5、连接端7对应第一振子1111；连接端2、连接端4、连接端6、连接端8对应第二振子1112)，本技术实施例还提供一种天线阵，所述天线阵包括：
56.两个如前述实施例所述的天线，所述天线中的第一天线的射频拉远单元30对应第一基面41，所述天线中的第二天线的射频拉远单元30对应第二基面42，所述第一基面41和所述第二基面42之间的夹角大于0度，且小于180度。
57.如上所述，利用第一天线和第二天线的配合设置，以覆盖基站一半的通信区域，这能将基站的三扇区设计(三扇区中每一扇区对应120度)调整为双扇区设计(双扇区中每一扇区对应180度)，并降低基站内天线的架设数量，也即降低基站内天线的架设成本。
58.前述第一基面41可理解为第一天线的外壳表面，所述第一天线的波束透过所述第一天线的外壳表面向外传输，同理，前述第二基面42可理解为第二天线的外壳表面，所述第二天线的波束透过所述第二天线的外壳表面向外传输。
59.前述双扇区设计可理解为，通过设置两个天线阵的方式，完成对基站的通信区域的全覆盖，上述两个天线阵以目标面为中心对称设置，所述目标面可理解为垂直于水平面的任意平面。
60.在农村等人员密度稀疏的地区，在本技术实施例所述天线的覆盖范围可灵活调整的前提下，采用上述双扇区设计的方案，能有效降低基站内天线的设备成本和安装架设成本，同时避免天线的波束资源的浪费。
61.需要说明的是，每个天线阵包括两个天线，两个天线之间存在阵夹角，该阵夹角大于0度且小于180度(前述第一基面41和第二基面42之间的夹角可理解为所述阵夹角)，实际中，适配双扇区设计的两个天线阵所对应的两个阵夹角可以相同，也可以不同，用户可根据实际需求对前述两个阵夹角进行适应性调整，本技术实施例对称并不加以限定。
62.需要指出的出，对适配双扇区设计的两个天线阵来说，每个天线阵对应的阵夹角均可用于调整两个天线阵的波束之间交叠电平的数值大小，也即调整天线阵的波束指向。
63.所述第一基面41和所述第二基面42之间的夹角大于或等于100度，且小于或等于
150度。
64.如上所述，通过进一步限定第一基面41和第二基面42之间的夹角范围，以使天线阵能获得更优的波束传输效果(避免夹角过大或过小时，天线阵的第一天线和第二天线之间产生信号干扰)，同理，前述阵夹角优选设置为大于或等于100度，且小于或等于150度。
65.可选地，所述天线阵还包括转动组件，所述第一天线和所述第二天线通过所述转动组件连接。
66.如上所述，通过转动组件的设置，以使第一基面41和第二基面42之间的夹角具备动态调整的功能，即维护人员或用户可根据实际需求对上述夹角(指第一基面41和第二基面42之间的夹角)进行调整，进而调整天线阵中第一天线和第二天线的波束指向，以使天线阵中第一天线和第二天线的波束资源适配天线阵所在基站的实际人员密度，这能进一步增强天线阵在复杂环境下的适用性。
67.示例性地，所述转动组件可以为机械臂，也可以为其他具备类型的转动设备，本技术实施例对转动组件的具备类型并不加以限定。
68.可选地，所述转动组件包括基座61，以及设置于所述基座61上的第一调整件62和第二调整件63，所述第一调整件62与所述第一天线连接，所述第二调整件63与所述第二天线连接。
69.上述转动组件的转动操作可理解为，第一天线在第一调整件62控制下相对基座61进行转动(即第一调整件62可用于调整第一天线的波束指向)，和/或,第二天线在第二调整件63控制下相对基座61进行转动(即第二调整件63可用于调整第二天线的波束指向)。利用第一调整件62和第二调整件63的配合设置，对第一天线相对基座61的转动操作和第二天线相对基座61的转动操作进行分割，以进一步提升天线阵在复杂环境下的适用性。
70.可选地，所述转动组件还包括通信件64，所述第一调整件62和所述通信件64电连接，所述第二调整件63和所述通信件64电连接，所述通信件64用于接收角度调整指令，并根据所述角度调整指令调整所述第一调整件62和所述第二调整件63之间的角度。
71.如上所述，利用通信件64的设置，使转动组件具备远程操控的功能，这能进一步便利维护人员对转动组件的操控，提高维护人员对天线阵的调控效率，降低天线阵的维护成本。本技术实施例还提供一种基站，所述基站包括如前述实施例所述的天线阵。
72.以上是本技术的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本技术的保护范围。