[發明專利]多波束透鏡天線和有源透鏡天線系統

在審

• 申請號: 202110047779.2
• 申請日: 2021-01-14
• 公開（公告）號: CN112886276A
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 李梓萌
• 申請（專利權）人: 廣州司南技術有限公司
• 主分類號: H01Q19/06
• 分類號: H01Q19/06;H01Q1/38;H01Q1/42
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 張艷美;劉光明

本發明公開了一種多波束透鏡天線和有源透鏡天線系統，其中多波束透鏡天線包括柱狀透鏡，以及沿所述柱狀透鏡的外側面的高度方向分布的N層第一輻射單元組和M層第二輻射單元組，每層所述第一輻射單元組包括P個第一輻射單元，每層所述第二輻射單元組包括K個第二輻射單元，每層所述第一輻射單元組通過所述柱狀透鏡輻射P個不同指向的窄波束作為業務波束，每層所述第二輻射單元組通過所述柱狀透鏡輻射F個不同指向的寬波束作為廣播波束，每層的F個所述廣播波束所覆蓋的扇區與每層的P個所述業務波束所覆蓋的扇區相匹配；因此，本發明的多波束透鏡天線能夠應用在TDD系統中且有利于提高移動通信系統的系統容量。

技術領域

本發明涉及移動通信技術領域，尤其涉及一種多波束透鏡天線和有源透鏡天線系統。

背景技術

近年來，隨著科技的快速發展，4G通信已經無法滿足現在的需求，需要對5G通信進行快速部署。由于多波束透鏡天線系統具有發射波束窄、增益高、傳輸距離遠、能覆蓋特定形狀的空域、能以組合饋源方式實現低旁瓣等優點，多波束透鏡天線系統被廣泛地應用在移動通信、各類衛星通行以及電子對抗等技術領域中，此外，多波束透鏡天線系統能夠提高移動通信系統的系統容量和通信質量，因此對多波束透鏡天線系統的研究是目前比較熱門的研究方向之一。

中國專利CN108432045A、CN108701894A和CN109923736A都描述了一種多波束透鏡天線系統，這種透鏡天線把一個120度的大扇區分成2個、3個或4個小扇區，通過增加扇區數量來增加系統的容量。這種透鏡天線中的每個小扇區只有一副雙極化天線，只能實現2T2R。但在一些需要更高系統容量的場景中，需要在一個小區里實現4T4R、8T8R，而在5G通信系統中，則至少要實現8T8R、16T16R，甚至32T32R、64T64R。

在美國專利US20200059004A1、US20170062944A1、US10483650B1、US10418716B2和US2019081405A1，以及中國專利CN201680049538.9和CNCN201880017747.4中，都描述了一種多波束透鏡天線，這種多波束透鏡天線由多個球形透鏡放置在一個圓柱筒里，再在每個球形透鏡的一側放置輻射體，這種設計過于繁瑣，設計、組裝與生產都需要嚴格控制工藝與成本；另一種設計是在一個大型透鏡球體的一側放置多個輻射體，組成多波束天線，在球面的附近沿經線與緯線放置輻射體，其波束的指向不一樣，這種設計的多波束透鏡天線在形成大規模MIMO系統時存在困難，另外，這種透鏡天線不能產生廣播波束，在TDD系統的使用中存在一定的局限性。

發明內容

本發明的目的在于提供一種多波束透鏡天線，能夠提供寬波束作為廣播波束，有利于提高移動通信系統的系統容量。

本發明的又一目的在于提供一種有源透鏡天線系統，能夠提供寬波束作為廣播波束，有利于提高移動通信系統的系統容量。

為了實現上述目的，本發明提供了一種多波束透鏡天線，包括柱狀透鏡，以及沿所述柱狀透鏡的外側面的高度方向分布的N層第一輻射單元組和M層第二輻射單元組，每層所述第一輻射單元組包括沿所述柱狀透鏡的外側面排列放置的P個第一輻射單元，每層所述第二輻射單元組包括沿所述柱狀透鏡的外側面排列放置的K個第二輻射單元，每層所述第一輻射單元組通過所述柱狀透鏡輻射P個不同指向的窄波束作為業務波束，每層所述第二輻射單元組通過所述柱狀透鏡輻射F個不同指向的寬波束作為廣播波束，每層的F個所述廣播波束所覆蓋的扇區與每層的P個所述業務波束所覆蓋的扇區相匹配；其中，N≥2，P≥2，M≥1，K≥1，1≤F≤K。

較佳地，本發明的多波束透鏡天線還包括反射板，所述第一輻射單元和第二輻射單元安裝在所述反射板上，所述反射板所在平面的中軸線與所述柱狀透鏡的幾何軸心線平行或呈銳角。

較佳地，本發明的多波束透鏡天線還包括功率分配器或合路器，所述功率分配器或合路器用于使每層K個所述第二輻射單元輻射F個不同指向的寬波束。