实现波束的空间-极化分离的天线装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开一种实现波束空间‑极化分离的天线装置。根据本实用新型专利技术的一实施例，提供一种可实现波束(beam)的空间‑极化分离的天线装置，其包括：四极化天线模块阵列,其包括具有相同极化方向的放射元件的信道相互耦连的第一和第二四极化天线模块，而且放射具有相互不同极化的第一波束和第二波束；以及极化/分离波束成形模块，其将信号间的相位设置为不同，以使所述第一波束和所述第二波束在空间上分离。

【技术实现步骤摘要】
实现波束的空间-极化分离的天线装置
本技术涉及天线装置，更加具体地，涉及可实现时间-极化分离且能够提高天线模块面积利用率的四极化天线模块，以及利用四极化天线模块阵列使波束空间-极化分离的天线装置。
技术介绍
此部分中记载的内容只是单纯地用于提供本技术的背景信息，并不构成现有技术。频分双工(FDD，frequency-divisionduplex)方式和时分双工(TDD，Time-divisionduplex)方式作为利用一个传输线或者天线共享收发信号的方法，得到广泛应用。图1图示了采用TDD方式共享收发信号的现有天线装置的一示例。现有的TDD方式的天线装置可包括天线(ANT)、滤波器(Filter)、开关(S/W)、功率放大器(PowerAmplifier，PA)、低噪音放大器(LowNoiseAmplifier，LNA)、AD转换器(未图示)以及数字信号处理器(FPGA，未图示)等。TDD方式的天线(AND)可具有多个天线模块阵列的形态，天线模块可由具有双重极化天线形态的放射元件(双重极化天线模块)构成。如图2所示，双重极化天线模块可由具有相互不同极化方向(设定为相互不同的极化方向)的两个放射元件构成。箭头表示各放射元件，箭头的方向表示各放射元件的极化方向，实线方框表示天线模块占有的区域或者空间。在双重极化天线模块中，如果开关(S/W)与发送线(Tx线)连接，则执行信号的发送功能，如果开关(S/W)与接收线(Rx线)连接，则执行信号的接收功能。即，双重极化天线模块(现有的TDD方式的天线装置)将基于开关(S/W)的选择性切换操作可实现TDD功能。但是，在切换过程中，发送信号(下行链路信号)或者接收信号(上行链路信号)中可能会发生信号丢失，而且在通过电缆向装置内后端传递接收信号的过程中，也可能会发生信号丢失。这种信号丢失会恶化噪声系数(NoiseFigure，NF)，并且会引起无线通信系统的上行链路覆盖范围(coverage)的扩大受限制。为了解决如上所述的问题，最近公开了一种从物理上将发送用天线模块(Tx天线模块)和接收用天线模块(Rx天线模块)分离的TDD方式的新型天线模块。图3图示了新型天线模块的一示例。图3中，位于左侧的天线模块为发送用Tx1、Tx2天线模块，位于右侧的天线模块为接收用Rx1、Rx2天线模块，实线方框表示新型的天线模块占有的整个区域或者空间。新型天线模块从物理上将发送用和接收用进行区分(分别具有发送线和接收线)，从而能够解决现有切换所导致的部分问题。但是，负责接收信号和发送信号的单一天线模块在新型天线模块中被机械分离成相互不同的两个。因此，新型天线模块会引起天线模块本身的面积变大的问题。通常，天线装置中采用由多个天线模块构成的天线模块阵列。此外，为了实现MIMO(multiple-inputmultiple-output)技术，天线模块阵列中包含的天线模块的个数逐渐增加。因此，如同新型天线模块，如果天线模块本身的面积变大，则不仅天线模块阵列而且天线装置整体的面积或者尺寸也将变大，这不仅导致生产天线装置的过程而且安装过程或者维护过程也会出现困难。另外，为了减少多通道所导致的衰落(fading)影响并执行极化分集(diversity)功能，移动通信的MIMO天线模块一般会设置成多个双重极化天线模块(双重极化天线模块阵列)。如图4所示，衰落是指电波强度随着时间发生变化的现象，分集是指通过合成电磁场强度或者信号输出与噪声输出比相互不同的多个接收信号来获得单一信号，从而降低衰落影响的方式。图5图示了双重极化天线模块阵列的一示例。图5的双重极化天线可由分别具有+45度极化方向的放射元件和-45度极化方向的放射元件构成。以如上所述的示例为基准，图6图示了通过双重极化天线的波束-成形(波束-图案)。图6中图示了与TRx1及TRx2的信号线连接的双重极化天线放射虚线波形的波束，与TRx3和TRx4的信号线连接的双重极化天线放射双点虚线波形的波束。基于图6可知，从双重极化天线放射的波束具有宽波束形态，宽波束形态的波束根据周围环境SNR(signaltonoiseratio)会下降，从而存在很难将信号传输至远处的局限性。现有方法通过将双重极化天线模块阵列内放射元件进行耦连(共享信道)，对相同频率的信号(相同极化的信号)进行空间(扇区)分离，从而来解决上述问题。例如，现有方法通过将相同频率的信号分离成3个(图7(a))或者6个(图7(b))空间来进行波束-成形。但是，如上所述的方法由于具有相同极化的波束布置在相邻的位置上，因此各波束间的相关关系增加，从而会引发通信质量降低的问题。
技术实现思路
【技术问题】本技术的一实施例的主要目的在于，提供一种四极化天线模块，通过将双重极化天线模块单一化来减小天线模块的面积，而且在单一化的天线模块内将发送用和接收用进行区分，从而能够解决切换导致的信号丢失。此外，本技术的另一实施例的主要目的在于，提供一种天线装置，通过将放射元件间的信道进行耦连来放射窄波束，从而能够将信号传输至相对较远的地方。进而，本技术的又一实施例的主要目的在于，提供一种天线装置，其通过将相互靠近位置上放射的波束间极化设置为不同来减小波束间的相关关系，从而可提高通信质量。【技术方案】根据本技术一实施例，提供一种可实现波束(beam)的空间-极化分离的天线装置，其包括：四极化天线模块阵列,其包括具有相同极化方向的放射元件的信道相互耦连的第一四极化天线模块和第二四极化天线模块，而且放射具有相互不同极化的第一波束和第二波束；以及极化/分离波束成形模块，其将信号间的相位设置为不同，以使所述第一波束和所述第二波束在空间上分离，所述第一四极化天线模块包括：第一放射元件；第二放射元件，其具有与所述第一放射元件直交的极化方向；第三放射元件，其与所述第二放射元件具有45度的极化方向差；以及第四放射元件，其具有与所述第三放射元件直交的极化方向，所述第二四极化天线模块包括：第五放射元件，其具有与所述第一放射元件相同的极化方向；第六放射元件，其具有与所述第二放射元件相同的极化方向；第七放射元件，其具有与所述第三放射元件相同的极化方向；以及第八放射元件，其具有与所述第四放射元件相同的极化方向。【有益效果】如上所述，根据本技术，在单一化的天线模块内通过将发送用和接收用进行区分，从而可减少切换导致的信号丢失。此外，根据本技术，物理上区分的双重极化天线模块被单一化成一个四极化天线模块，从而不仅能够减小面积而且能够在制作、安装、运营维护等中提供方便。进而，根据本技术，由于能够放射窄波束，因而可提高天线增益，而且能够在空间上沿着各种方向分离波束，因而可扩大覆盖范围，能够通过波束的极化分离来减小波束间的相关关系，因而能够进一步提高通信质量。附图说明图1是用于说明现有天线装置的一示例的方框图。...

【技术保护点】
1.一种天线装置，该天线装置可实现波束的空间-极化分离，其特征在于，包括：/n四极化天线模块阵列,其包括具有相同极化方向的放射元件的信道相互耦连的第一四极化天线模块和第二四极化天线模块，而且放射具有相互不同极化的第一波束和第二波束；以及/n极化/分离波束成形模块，其将信号间的相位设置为不同，以使所述第一波束和所述第二波束在空间上分离，/n所述第一四极化天线模块包括：第一放射元件；第二放射元件，其具有与所述第一放射元件直交的极化方向；第三放射元件，其与所述第二放射元件具有45度的极化方向差；以及第四放射元件，其具有与所述第三放射元件直交的极化方向，/n所述第二四极化天线模块包括：第五放射元件，其具有与所述第一放射元件相同的极化方向；第六放射元件，其具有与所述第二放射元件相同的极化方向；第七放射元件，其具有与所述第三放射元件相同的极化方向；以及第八放射元件，其具有与所述第四放射元件相同的极化方向。/n

【技术特征摘要】
20191007 KR 10-2019-0123822;20191210 KR 10-2019-011.一种天线装置，该天线装置可实现波束的空间-极化分离，其特征在于，包括：
四极化天线模块阵列,其包括具有相同极化方向的放射元件的信道相互耦连的第一四极化天线模块和第二四极化天线模块，而且放射具有相互不同极化的第一波束和第二波束；以及
极化/分离波束成形模块，其将信号间的相位设置为不同，以使所述第一波束和所述第二波束在空间上分离，
所述第一四极化天线模块包括：第一放射元件；第二放射元件，其具有与所述第一放射元件直交的极化方向；第三放射元件，其与所述第二放射元件具有45度的极化方向差；以及第四放射元件，其具有与所述第三放射元件直交的极化方向，
所述第二四极化天线模块包括：第五放射元件，其具有与所述第一放射元件相同的极化方向；第六放射元件，其具有与所述第二放射元件相同的极化方向；第七放射元件，其具有与所述第三放射元件相同的极化方向；以及第八放射元件，其具有与所述第四放射元件相同的极化方向。


2.如权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述极化/分离波束成形模块沿着水平方向将信号间的相位设定为不同，以使所述第一波束与所述第二波束在空间上沿着水平方向分离。


3.如权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述极化/分离波束成形模块沿着垂直方向将所述信号间的相位设定为相互不同，以使所述第一波束与所述第二波束在空间上沿着垂直方向分离。


4.如权利要求1所述的天线装置，其特征在于，在所述第一四极化天线模块中，所述第三放射元件布置于所述第一放射元件和所述第二放射元件的上侧或者下侧，所述第四放射元件布置于所述第一放射元件...

【专利技术属性】
技术研发人员：金德龙，文荣灿，邵盛焕，金仁昊，崔午硕，
申请(专利权)人：株式会社KMW，
类型：新型
国别省市：韩国;KR