阵列天线制造技术

本发明专利技术的目的在于，提供一种兼顾低成本和水平波束成形性能的最佳化的阵列天线

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】阵列天线


[0001]本专利技术涉及具有多个元件，经由元件收发电波的阵列天线
。

技术介绍

[0002]以往，在便携终端等的基站中，由波束宽度为
90
度左右
、120
度左右的扇形波束呈广角地进行了区域形成
。
另一方面，在
5G
中，为了改善区域质量，有时要求将波束宽度为
20
度以下等的较细的高增益波束转向成广角，同时满足高增益和广角区域形成
。
图
21
表示基站
5、
中继装置6的结构例
。
波束
#6、
波束
#2
从基站5指向便携终端
701、702。
另一方面，波束经由中继装置6指向位于建筑物等里面的便携终端
703。
[0003]为了其实现，在移动通信中，正在进行基于多个设备的数字波束成形
、
基于波束成形
IC
的与模拟波束成形对应的高功能天线的开发
。
[0004]作为使波束成形的性能最大化的阵列天线的排列，已知图
23
所记载那样的三角排列
(
专利文献1的段落
0002
以及图
27
等
)。
该排列通过以适当的元件间隔且自由地设定每个元件的供电条件，能够得到最佳的波束成形性能
。
[0005]对于所配置的全部天线元件，在振幅
、
相位可变，即能够自由调整的情况下，若考虑旁瓣特性等，则对于增益
、
波束转向的角度范围而言，优选将天线的配置设为“三角排列”。
例如，在专利文献2中记载了在正三角排列的平面阵列的情况下，无论组合哪个方向的2个元件天线，2元件部分阵列的元件天线的间隔
d
都相同
(
段落
0064)。
[0006]以下，有时将相控阵天线
、
波束成形天线简称为阵列天线或天线
。
另外，有时将天线元件简称为元件
。
[0007]现有技术文献
[0008]专利文献
[0009]专利文献1：日本特开
2021
‑
027465
号公报
[0010]专利文献2：日本特开
2020
‑
198576
号公报

技术实现思路

[0011]专利技术要解决的课题
[0012]首先，对三角排列和正方排列的不同进行说明
。
[0013]图
22
表示正方排列的阵列天线的结构例，图
23
表示三角排列的阵列天线的结构例
。
[0014]在图
23
所示的三角排列中，由于相邻的元件的行沿水平方向偏移
d/2
的量，因此水平方向元件间隔视为与
d/2
的元件间隔等价
。
由此，与正方排列相比，水平方向的波束成形的性能提高
。
[0015]特别是，在转向成广角时，能够抑制旁瓣，即栅瓣的上升
。
[0016]这样，在三角排列，特别是正三角形排列中，在各元件的振幅
、
相位可变的情况下，能够对每个元件设定自由的振幅
、
相位条件，理论上，能够得到最佳的波束成形性能
。
[0017]但是，为了实现全部元件可变，需要对每个元件自由设定供电条件，因此，例如如图
24
所示，需要对每个元件
100
设置振幅相位调整部
10
等，准备与全部元件
100
对应的数量的无线设备
、
波束成形
IC
等振幅相位调整部
10。
[0018]例如，在
28GHz
频带等的
mmWAVE
中被利用的模拟波束成形中
BFIC(beam forming IC
，波束成形
IC)
的数量最大，在
Sub6
等中被利用的数字波束成形中收发器的数量分别为最大，成本的增大
、
消耗电力的增大
、
与此相伴的发热等成为问题
。
[0019]因此，研究为了削减成本而进行子阵列化来减少
IC、
收发器的数量
。
[0020]图
25
表示所考虑的结构例
。
在元件列
110
内，实线内的两个元件
100
以固定的振幅差
、
相位差来进行设计
。
此外，实线表示子阵列等元件的组合
、
分组
。
另外，以下的说明也包含在内，并非对全部元件标明实线
。
即，未标明实线的元件也同样由两个元件
100
等分组
。
[0021]如图
25
所示，在由同一列的相邻元件
100
进行了子阵列化的情况下，对于水平方向的波束转向，可得到与各元件的振幅
、
相位可变的情况同等的性能
。
[0022]但是，垂直方向
、
即子阵列内的元件
100
的间隔为2×
d
，在施加了垂直倾斜
、
即垂直方向的波束成形的情况下，将引起旁瓣上升等劣化
。
[0023]图
26
表示考虑的其他结构例
。
在元件列
110
内，实线内的两个元件
100
以相同的振幅
、
相位被控制
。
[0024]在本结构中，对于垂直方向，元件间隔返回到
d
，垂直倾斜得到改善
。
另一方面，对于水平方向，元件间隔为
d
，因此，对于水平转向，得不到
d/2
的相位
、
振幅的自由度
。
[0025]在为了削减成本而减少
IC、
收发器的数量从而将元件子阵列化时，如上所述，波束成形性能劣化
。
[0026]要求解决这样的问题，在移动通信基站波束成形天线中对性价比进行最优化
。
[0027]另外，从发送
EIRP
的增强
、
接收系统的低噪声化等收发的通信质量的提高的观点出发，优选天线增益高，但在想要确保波束成形时的性能的情况下，需要缩小天线元件间隔，天线开口变小，增益下降
。
[0028]在以低成本化为目的进行子阵列化为前提的情况下，需要研究在将水平侧的波束转向角度范围保持为广角的同时提本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.
一种阵列天线，具有多个元件，经由所述元件收发电波，其特征在于，所述阵列天线具有：电波控制部，其通过在所述多个元件中发出振幅或相位互不相同的电波，由此至少在第一方向上使电波的收发方向倾斜，所述阵列天线具有多个元件列，所述元件列在与所述第一方向大致正交的第二方向上以规定间隔
d1
排列2个以上的
N
个所述元件，所述元件列构成为子阵列，所述元件在所述第一方向上以规定间隔
d2
排列而形成元件行，所述元件列被配置为与在所述第二方向上相邻的所述元件或所述元件列在第一方向上偏移大致
d2/2。2.
根据权利要求1所述的阵列天线，其特征在于，位于最外侧的所述元件行的所述元件列具有比位于最外侧的所述元件行以外的所述元件行的所述元件列多的所述元件
。3.
根据权利要求1或2所述的阵列天线，其特征在于，相对于规定的中心位置位于外侧的所述元件行的所述元件列具有位于中心位置侧的所述元件行的所述元件列所具有的所述元件以上的数量的所述元件
。4.
根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：佐藤启介，铃木裕介，天川英二，
申请(专利权)人：电气兴业株式会社，
类型：发明
国别省市：