波束成形網絡及其輸入結構、三波束天線制造技術

本實用新型專利技術提供一種波束成形網絡，包括：第一定向耦合器、第二定向耦合器、第三定向耦合器、第一功分器和至少一個移相器，所述第一定向耦合器的輸出端分別與第二定向耦合器和第三定向耦合器的輸入端連接，所述第一功分器的輸出端分別與第二定向耦合器和第三定向耦合器的輸入端連接，所述移相器至少一個連接在第二定向耦合器和/或第三定向耦合器的一個輸出端上；電信號分別經由第一定向耦合器和第一功分器輸入，并分別由第二定向耦合器和第三定向耦合器的輸出端輸出。該矩陣網絡具有性能優異、結構簡單、尺寸小且一致性好的特點。此外，還涉及一種三波束天線、該波束成形網絡的輸入結構及該波束成形網絡的輸入輸出方法。

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及天線
，尤其涉及波束成形網絡及其輸入結構、三波束天線。
技術介紹
目前，移動通信領域技術飛速發展，用戶業務量持續井噴，大量的數據業務對移動通信容量提出了更高的要求。通常，移動通信基站天線用一個較寬的波束來覆蓋一個扇區，當該扇區內用戶增多時，就會帶來信號干擾增強、容量覆蓋不足等問題。多波束天線可理解為將一個較寬的波束“劈裂”成多個較窄的波束，在天饋端為系統容量擴容提供了一種可靠的解決方案。利用Butler矩陣形成多個波束是多波束天線設計的主要手段之一。專利CN201210080959.1一種用于移動通信基站的雙極化三波束天線，公開了一種三波束天線，該專利形成的-120°的相位差、0°相位差、+120°相位差分別能在天線上實現第一波束的方位角的指向向左偏移-40°、第二波束的方位角的指向為0°、第三波束的方位角的指向為0。對于要形成的-40°、0°、+40°的方位角。除了改變相位差以外，還可以優化天線中的陣列間距。通過改變其間距，也可以改變天線方位角的形成。但是由于該天線形成的波束方位角偏移較大，但天線的尺寸較大水平面旁瓣抑制不能滿足現有的需求，且其整體結構設計較為復雜、成本較高。專利CN201310294694.X一種3×3Butler矩陣和5×6Butler矩陣，公開了一種3×3Butler矩陣，包括由第一定向耦合器、第二定向耦合器、第三定向耦合器、第一移相器、第二移相器和第三移相器組成。由于3dB定向耦合器的的一個重要特性是直通口和耦合口能形成具有90°相位差，而該專利所述的3×3Butler矩陣形成的120°相位差是通過功率合成的。因此該專利中所述的第一輸出口OUT1、第二輸出口OUT2、第三輸出口OUT3的輸出功率必是相等的，這種功率分布對于天線的輻射方向圖是不合理的。首先，其第一輸出口OUT1、第二輸出口OUT2、第三輸出口OUT3的輸出功率是相等的，則會使第一輸入口in1的輻射方向圖第一波束的波束方位角偏移-40°，因此，第一波束的水平面旁瓣抑制就無法得到抑制，會對第二輸入口in2的輻射方向圖(即第二波束)和第三輸入口in3的輻射方向圖(即第三波束)的主波束形成干擾。其次，由于相位差的增加，將會使天線的損耗加大。所以，現有的Butler矩陣設計復雜、尺寸較大，生產一致性偏差急需改進。
技術實現思路
本技術的首要目的旨在提供一種結構簡單、尺寸更小、性能穩定且一致性較好的波束成形網絡。本技術的另一目的在于提供一種應用上述波束成形網絡的三波束天線。本技術的又一目的在于提供一種上述波束成形網絡的輸入結構。為了實現上述目的，本技術提供以下技術方案：一種波束成形網絡，其特征在于，包括：第一定向耦合器、第二定向耦合器、第三定向耦合器、第一功分器和至少一個移相器，所述第一定向耦合器的輸出端分別與第二定向耦合器和第三定向耦合器的輸入端連接，所述第一功分器的輸出端分別與第二定向耦合器和第三定向耦合器的輸入端連接；電信號分別經由第一定向耦合器和第一功分器輸入，并分別由第二定向耦合器和第三定向耦合器的輸出端輸出和/或輸出至所述移相器中，所述移相器至少一個連接在第二定向耦合器和/或第三定向耦合器的一個輸出端上。優選地，每個定向耦合器均具有第一、第二輸入端和第一、第二輸出端；第一定向耦合器的第一輸出端與所述第二定向耦合器的第一輸入端連接，第一定向耦合器的第二輸出端與第三定向耦合器的第二輸入端連接；所述第一功分器的兩個輸出端口與第二定向耦合器的第二輸入端、第三定向耦合器的第一輸入端一一對應連接，第二定向耦合器的第二輸出端、第三定向耦合器的第一輸出端各連接一個所述移相器。進一步地，還包括與移相器的輸出端和/或第二定向耦合器的第一輸出端、第三定向耦合器的第二輸出端連接的多個第二功分器。優選地，每個所述定向耦合器為兩個輸出端具有90°相位差的定向耦合器。優選地，所述第一定向耦合器為3dB等功率分配的定向耦合器，所述第二、第三定向耦合器為不等功率分配的定向耦合器。優選地，每個移相器均引入90°的相位延遲。一種三波束天線，包括反射板、設于反射板上的天線陣列、為天線陣列饋電的功分移相饋電網絡、及其輸出端與功分移相饋電網絡的輸入端連接的波束成形網絡，所述天線陣列包括多個子陣列，每個子陣列包括多個輻射單元；所述功分移相饋電網絡的數目與子陣列的列數一致，每個功分移相饋電網絡均具有一個輸入端和多個輸出端；所述波束成形網絡為上述的波束成形網絡，該波束成形網絡的輸出端口數量與天線陣列的子陣列數目一致，并且波束成形網絡的多個輸出端口與多個功分移相饋電網絡的輸入端一一對應連接，每個所述功分移相饋電網絡的多個輸出端與一個子陣列的多個輻射單元一一對應連接。優選地，每個所述輻射單元為雙極化輻射單元，所述波束成形網絡的數量至少為兩個，所述兩個波束成形網絡分別用于兩個不同的極化，每個功分移相饋電網絡的輸入端與兩個波束成形網絡各自一個對應的輸出端連接。優選地，相鄰兩個子陣列的間距選自工作頻段中心頻點的0.5～1.2倍波長，同一個子陣列內相鄰兩個輻射單元的間距為選自工作頻段中心頻點的0.7～1.3倍波長。優選地，相鄰兩個子陣列相互錯位設置，錯位間距為同一個子陣列中相鄰兩個輻射單元之間間距的0.5倍。一種波束成形網絡的輸入輸出方法，包括以下步驟：對輸入的第一路電信號進行耦合及調相處理，并輸出四路正向輸出信號；對輸入的第二路電信號進行耦合及調相處理，并輸出四路反向輸出信號；將輸入的第三路電信號的分成兩路輸出相等的分流電信號，并對所述的分流電信號進行耦合，輸出四路相位成公差為零的等差數列的信號；所述四路正向輸出信號與所述四路反向輸出信號一一對應，并且相互對應的信號之間具有相等的相位差。所述耦合及調相處理包括耦合處理和移相處理，所述耦合處理將輸入的電信號耦合出四路信號，所述移相處理對至少一路信號進行移相并輸出。所述耦合處理包括第一耦合處理和第二耦合處理，所述第一耦合處理將輸入的電信號等功率分配地耦合出兩路耦合信號，第二耦合處理分別對兩路耦合信號進行耦合處理，并輸出四路信號。一種波束成形網絡的輸入結構，包括：至少兩個耦合輸入端和至少一個等功分輸入端；所述兩個耦合輸入端包括被配置為用于為該波束成形網絡輸入兩路信號的第一輸入端口和第二輸入端口，以使兩路信號在該波束成形網絡的等功率分配耦合下分別形成均具有相位差的第一、第二波束；所述等功分輸入端，被配置為用于為該波束成形網絡輸入第三路信號，以使該第三路信號在該波束成形網絡的等功率分配耦合下形成等相位的第三波束。相比現有技術，本技術的方案具有以下優點：本技術的波束成形網絡，通過三個定向耦合器、兩個移相器及一個功分器的相互配合，構造出一個三輸入多輸出(至少四個輸出端口)的波束成形網絡，使得射頻信號通過不同的輸入端口輸入時，在四個不同輸出端口處形成不同的相位配置，從而形成三個不同的波束指向。本技術的波束成形網絡具有性能優異、結構簡單、體積小且一致性好的特點。本技術附加的方面和優點將在下面的描述中部分給出，這些將從下面的描述中變得明顯，或通過本技術的實踐了解到。附圖說明本技術上述的和/或附加的方面和優點從下面結合附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種波束成形網絡，其特征在于，包括：第一定向耦合器、第二定向耦合器、第三定向耦合器、第一功分器和至少一個移相器，所述第一定向耦合器的輸出端分別與第二定向耦合器和第三定向耦合器的輸入端連接，所述第一功分器的輸出端分別與第二定向耦合器和第三定向耦合器的輸入端連接；電信號分別經由第一定向耦合器和第一功分器輸入，并分別由第二定向耦合器和第三定向耦合器的輸出端輸出和/或輸出至所述移相器中，所述移相器至少一個連接在第二定向耦合器和/或第三定向耦合器的一個輸出端上。

【技術特征摘要】
1.一種波束成形網絡，其特征在于，包括：第一定向耦合器、第二定向耦合器、第三定向耦合器、第一功分器和至少一個移相器，所述第一定向耦合器的輸出端分別與第二定向耦合器和第三定向耦合器的輸入端連接，所述第一功分器的輸出端分別與第二定向耦合器和第三定向耦合器的輸入端連接；電信號分別經由第一定向耦合器和第一功分器輸入，并分別由第二定向耦合器和第三定向耦合器的輸出端輸出和/或輸出至所述移相器中，所述移相器至少一個連接在第二定向耦合器和/或第三定向耦合器的一個輸出端上。2.根據權利要求1所述的波束成形網絡，其特征在于，每個定向耦合器均具有第一、第二輸入端和第一、第二輸出端；第一定向耦合器的第一輸出端與所述第二定向耦合器的第一輸入端連接，第一定向耦合器的第二輸出端與第三定向耦合器的第二輸入端連接；所述第一功分器的兩個輸出端口與第二定向耦合器的第二輸入端、第三定向耦合器的第一輸入端一一對應連接，第二定向耦合器的第二輸出端、第三定向耦合器的第一輸出端各連接一個所述移相器。3.根據權利要求2所述的波束成形網絡，其特征在于，進一步包括與移相器的輸出端和/或第二定向耦合器的第一輸出端、第三定向耦合器的第二輸出端連接的多個第二功分器。4.根據權利要求2所述的波束成形網絡，其特征在于，每個所述定向耦合器為兩個輸出端具有90°相位差的定向耦合器。5.根據權利要求4所述的波束成形網絡，其特征在于，所述第一定向耦合器為3dB等功率分配的定向耦合器，所述第二、第三定向耦合器為不等功率分配的定向耦合器。6.根據權利要求2所述的波束成形網絡，其特征在于，每個移相器均引入90°的相位延遲。7.一種三波束天線，包括反射板、設于反射板上的天線陣列、為天線陣列饋電的功分移相饋電網...

【專利技術屬性】
技術研發人員：賈飛飛，陳強，王強，
申請(專利權)人：京信通信技術廣州有限公司，京信通信系統中國有限公司，天津京信通信系統有限公司，
類型：新型
國別省市：廣東;44