一种波束重构方法、天线、微波设备和网络系统技术方案

本发明专利技术实施例提供一种波束重构方法、天线、微波设备和网络系统，该方法包括：产生射频信号；确定待调整的波束角度；根据所述波束角度分别在液晶超表面阵列中各个液晶超表面阵列单元加载电压偏压值，所述电压偏压值使得所述射频信号透射通过所述液晶超表面阵列后产生馈源的相位中心横向偏焦；其中，所述液晶超表面阵列包括MxN个液晶超表面阵列单元，M，N为大于等于2的正整数；将经过所述液晶超表面阵列透射的射频信号发射出去。本发明专利技术实施例实现了一种低成本和低复杂度的波束可重构天线。

A beam reconstruction method, antenna, microwave equipment and network system

【技术实现步骤摘要】
一种波束重构方法、天线、微波设备和网络系统
本申请涉及通信领域，尤其涉及一种波束重构方法、天线、微波设备和网络系统。
技术介绍
微波回传具有快速部署、安装灵活特点，为移动回传的解决方案之一。随着移动网络和固定网络的发展，常规频段(6-42GHz)的微波回传面临了以下挑战：随着4G网络大量部署以及向5G演进，带宽需求不断增加，例如，宏站需要吉比特每秒(Gbps)级带宽；带宽的增加需要消耗更多的频率资源，导致常规频段(6-42GHz)的频谱资源日趋紧张，频点获取变得非常困难，难以满足带宽需求。为了实现带宽的大幅度提升以及减小对常规频段频谱资源的占用，拥有10GHz频谱资源的E-band(71-76GHz/81-86GHz)微波将成为解决带宽和频谱资源问题的重要途径。E-band微波可以应用到宏站长距回传(例如，7km以上回传距离)中，然而将E-band微波应用到宏站长距回传中，存在以下问题：长距E-band要求天线具有高增益，高增益的发射天线具有锐波束，锐波束使得天线对晃动敏感(例如，天线安装在铁塔上，天线会对铁塔的晃动敏感)，从而导致接收天线增益下降，影响微波传输距离。因此，如何设计波束可重构天线，加强天线对抗晃动的能力，成为函待解决的技术问题。
技术实现思路
有鉴于此，本申请提供一种波束重构方法、天线、微波设备和网络系统，可以解决天线对晃动敏感的问题。第一方面，本申请提供一种天线，该天线包括馈源、液晶超表面阵列、液晶偏压控制电路和波束变换结构，其中，液晶超表面阵列包括多个液晶超表面阵列单元，例如MxN个，M，N为大于等于2的正整数。馈源可以从微波设备的室外单元或射频模块接收射频信号，并将接收到的射频信号向外辐射。液晶偏压控制电路，用于确定待调整的波束角度，根据所述波束角度分别在所述液晶超表面阵列中各个液晶超表面阵列单元加载电压偏压值。液晶超表面阵列，用于透射所述射频信号，通过所述电压偏压值产生所述馈源的相位中心横向偏焦。所述波束变换结构，用于将经过所述液晶超表面阵列透射的射频信号发射出去。本专利技术实施例实现了一种低成本和低复杂度的波束可重构天线，可以应用于发送端的微波设备。当波束指向没有对准接收端的天线时，可以通过调节液晶超表面阵列单元的电压偏压值，实现馈源相位中心的可重构以及天线波束可重构，从而实现波束对准。一种可能的实现方式中，液晶偏压控制电路通过所述加载的电压偏压值，改变所述射频信号透射通过各个液晶超表面阵列单元产生的透射相位。液晶超表面阵列单元的透射相位发生改变，使得馈源的相位中心产生横向偏焦，从而实现天线波束的可重构。一种可能的实现方式中，液晶偏压控制电路通过所述加载的电压偏压值，改变所述各个液晶超表面阵列单元的介电常数。通过电压偏压改变液晶介电常数，从而改变液晶超表面阵列单元的透射相位。一种可能的实现方式中，所述液晶偏压控制电路，还用于根据所述待调整的波束角度确定所述馈源的相位中心横向偏焦。根据天线扫描原理，可以得知天线波束的偏角和馈源的相位中心横向偏焦的关系。天线波束的偏角和待调整的波束角度大小相等，方向相反。一种可能的实现方式中，所述液晶偏压控制电路，还用于根据所述馈源的相位中心横向偏焦分别确定所述各个液晶超表面阵列单元的介电常数。可以预先计算并保存馈源的相位中心横向偏焦和各个液晶超表面阵列单元的介电常数的对应关系，提高波束对准的效率。一种可能的实现方式中，液晶偏压控制电路，还用于根据所述各个液晶超表面阵列单元的介电常数分别确定所述各个电压偏压值。可以通过工程测试或查表的方式确定液晶介电常数对应的电压偏压值。一种可能的实现方式中，波束变换结构可以包括主反射面和副反射面，所述馈源和所述液晶超表面阵列位于所述主反射面和所述副反射面之间，所述液晶超表面阵列位于所述馈源和所述副反射面之间。将馈源和液晶超表面阵列放在主反射面和副反射面之间，实现了一种波束可重构的卡塞格伦天线。一种可能的实现方式中，波束变换结构可以包括透镜，所述液晶超表面阵列位于所述馈源和所述透镜之间。将液晶超表面阵列放在馈源和透镜之间，实现了一种波束可重构透镜天线。第二方面，本申请提供一种天线，该天线包括馈源、液晶超表面阵列、液晶偏压控制电路和波束变换结构，其中，液晶超表面阵列包括多个液晶超表面阵列单元，例如MxN个，M，N为大于等于2的正整数。波束变换结构接收到发送端发出的，经过空中传播的射频信号。液晶偏压控制电路，用于确定待调整的波束角度，根据所述待调整的波束角度分别在所述液晶超表面阵列中各个液晶超表面阵列单元加载电压偏压值。液晶超表面阵列，用于透射所述射频信号，通过所述电压偏压值产生所述馈源的相位中心横向偏焦。馈源，用于接收经过所述液晶超表面阵列透射的射频信号。本专利技术实施例实现了一种低成本和低复杂度的波束可重构天线，可以应用于接收端的微波设备。当波束指向没有对准接收端的天线时，可以通过调节液晶超表面阵列单元的电压偏压值，实现馈源相位中心的可重构以及天线波束可重构，从而实现波束对准。一种可能的实现方式中，液晶偏压控制电路通过所述加载的电压偏压值，改变所述射频信号透射通过各个液晶超表面阵列单元产生的透射相位。液晶超表面阵列单元的透射相位发生改变，使得馈源的相位中心产生横向偏焦，从而实现天线波束的可重构。一种可能的实现方式中，液晶偏压控制电路通过所述加载的电压偏压值，改变所述各个液晶超表面阵列单元的介电常数。通过电压偏压改变液晶介电常数，从而改变液晶超表面阵列单元的透射相位。一种可能的实现方式中，所述液晶偏压控制电路，还用于根据所述待调整的波束角度确定所述馈源的相位中心横向偏焦。根据天线扫描原理，可以得知天线波束的偏角和馈源的相位中心横向偏焦的关系。天线波束的偏角和待调整的波束角度大小相等，方向相反。一种可能的实现方式中，所述液晶偏压控制电路，还用于根据所述馈源的相位中心横向偏焦分别确定所述各个液晶超表面阵列单元的介电常数。可以预先计算并保存馈源的相位中心横向偏焦和各个液晶超表面阵列单元的介电常数的对应关系，提高波束对准的效率。一种可能的实现方式中，液晶偏压控制电路，还用于根据所述各个液晶超表面阵列单元的介电常数分别确定所述各个电压偏压值。可以通过工程测试或查表的方式确定液晶介电常数对应的电压偏压值。一种可能的实现方式中，波束变换结构可以包括主反射面和副反射面，所述馈源和所述液晶超表面阵列位于所述主反射面和所述副反射面之间，所述液晶超表面阵列位于所述馈源和所述副反射面之间。将馈源和液晶超表面阵列放在主反射面和副反射面之间，实现了一种波束可重构的卡塞格伦天线。一种可能的实现方式中，波束变换结构可以包括透镜，所述液晶超表面阵列位于所述馈源和所述透镜之间。将液晶超表面阵列放在馈源和透镜之间，实现了一种波束可重构透镜天线。第三方面，本申请提供一种波束重构的方法，该方法可以由发送端的天线执行，包括：产生射频信号；确定待调整的波束角度；根据所述波束角度分别在液晶超表面阵列中各个液晶超表面阵列单元加载电压偏压值，所述电压偏本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种天线，其特征在于，所述天线包括馈源、液晶超表面阵列、液晶偏压控制电路和波束变换结构，其中，所述液晶超表面阵列包括MxN个液晶超表面阵列单元，M，N为大于等于2的正整数；/n所述馈源，用于产生射频信号；/n所述液晶偏压控制电路，用于确定待调整的波束角度，根据所述波束角度分别在所述液晶超表面阵列中各个液晶超表面阵列单元加载电压偏压值；/n所述液晶超表面阵列，用于透射所述射频信号，通过所述电压偏压值产生所述馈源的相位中心横向偏焦；/n所述波束变换结构，用于将经过所述液晶超表面阵列透射的射频信号发射出去。/n

【技术特征摘要】
1.一种天线，其特征在于，所述天线包括馈源、液晶超表面阵列、液晶偏压控制电路和波束变换结构，其中，所述液晶超表面阵列包括MxN个液晶超表面阵列单元，M，N为大于等于2的正整数；
所述馈源，用于产生射频信号；
所述液晶偏压控制电路，用于确定待调整的波束角度，根据所述波束角度分别在所述液晶超表面阵列中各个液晶超表面阵列单元加载电压偏压值；
所述液晶超表面阵列，用于透射所述射频信号，通过所述电压偏压值产生所述馈源的相位中心横向偏焦；
所述波束变换结构，用于将经过所述液晶超表面阵列透射的射频信号发射出去。


2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述液晶偏压控制电路，用于通过所述加载的电压偏压值，改变所述射频信号透射通过各个液晶超表面阵列单元产生的透射相位。


3.根据权利要求2所述的天线，其特征在于，所述液晶偏压控制电路，用于在改变所述透射相位之前，通过所述加载的电压偏压值，改变所述各个液晶超表面阵列单元的介电常数。


4.根据权利要求1-3任一所述的天线，其特征在于，所述液晶偏压控制电路，还用于根据所述待调整的波束角度确定所述馈源的相位中心横向偏焦。


5.根据权利要求1-4任一所述的天线，其特征在于，所述波束变换结构包括主反射面和副反射面，所述馈源和所述液晶超表面阵列位于所述主反射面和所述副反射面之间，所述液晶超表面阵列位于所述馈源和所述副反射面之间。


6.根据权利要求1-4任一所述的天线，其特征在于，所述波束变换结构包括透镜，所述液晶超表面阵列位于所述馈源和所述透镜之间。


7.一种波束重构的方法，其特征在于，所述方法包括：
产生射频信号；
确定待调整的波束角度；
根据所述波束角度分别在液晶超表面阵列中各个液晶超表面阵列单元加载电压偏压值，所述电压偏压值使得所述射频信号透射通过所述液晶超表面阵列后产生馈源的相位中心横向偏焦；其中，所述液晶超表面阵列包括MxN个液晶超表面阵列单元，M，N为大于等于2的正整数；
将经过所述液晶超表面阵列透射的射频信号发射出去。


8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
通过所述加载的电压偏压值，改变所述射频信号透射通过各个液晶超表面阵列单元产生的透射相位。


9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在改变所述透射相位之前，所述方法还包括：
通过所述加载的电压偏压值，改变所述各个液晶超表面阵列单元的介电常数。


10.根据权利要求7-9任一所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：<...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐先锋，刘余，李昆，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44