波束形成网络的制作方法

本实用新型涉及通信技术领域，尤其是涉及一种用于控制双波束(多波束)天线波束指向的波束形成网络。

背景技术：

通信是指将带有信息的信号从一点传到另一点的过程。在现代移动通信领域中，基站是必不可少的，主要提供无线覆盖，实现有线通信网络与无线终端之间的无线信号传输。随着移动通信技术的不断完善和发展，在多样化、复杂化的现代通信应用环境中，随着移动用户数量的激增、网络覆盖的密集化、覆盖区域的广阔化、网络容量的扩大化，致使容量和覆盖区域的方位都是动态的。在一些低容量区域时，只需要一个波束就能满足应用，而在某些高容量区域需要将一个波束分裂成两个波束，甚至是多个波束，且要求波束指向可根据需要变化。

现有技术中，如中国专利号ZL 201310716957.1中，公开了一种低旁瓣波束形成方法和双波束天线结构，其通过将2列、3列或4列双波束子阵列(模块)与改进的波束形成网络(BFN)进行组合，通过形成不同的模块来形成完整的阵列。此种双波束天线结构产生的波束在水平方向上方位角较大，不利于小区信号覆盖及容量，对其他区域易造成影响。又如中国专利号ZL 200610122104.5中，公开了一种具有可变波束宽度的波束形成网络，其包括：天线阵列，包括多个天线阵元列；巴特勒矩阵网络，用以产生不同指向的波束，其输出信号被耦合到所述天线阵列中对应的各个相应 的天线阵元列上；混合网络，同一时刻接受两路信号的任意一路输入，在其内调相后提供信号输出至巴特勒矩阵网络，用以改变输入至巴特勒矩阵网络的信号，进而相应地改变天线阵列的信号的馈电幅度和相位。此种波束形成网络，对天线阵子列中的天线阵元重复利用率低，致使天线尺寸偏大，不利于安装，同时造成资源浪费，生产费用相应提高。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种可减小多波束天线波束扫描角度的波束形成网络。

为实现上述目的，本实用新型提出如下技术方案：

一种波束形成网络，包括信号处理网络，调相网络和天线阵列，所述信号处理网络将任意一路输入信号处理成多路信号输出至所述调相网络，所述天线阵列包括数个天线振子列，所述调相网络将多路信号调相后输出至天线阵列中相应的天线振子列。

优选地，所述信号处理网络包括数个功分器。

优选地，所述功分器选自二功分器、三功分器、威尔金森功分器中的一种。

优选地，所述调相网络包括数个耦合器和数个移相器。

优选地，所述调相网络包括数个耦合器。

优选地，所述移相器的相位改变量的范围为负180度至正180度。

优选地，所述耦合器为90度3db定向耦合器。

优选地，所述耦合器输出信号与所述天线阵列直接连接。

优选地，所述耦合器输出为一路信号与所述天线阵列连接。

本实用新型的有益效果是：利用耦合器复用振子与功分器独用振子结合，灵活分配各个振子间的功率与相位关系，减小天线波束扫描方位角，优化波束赋型，有利于基站全面覆盖小区，减小邻区干扰，且能减小振子 的用量，利于天线小型化，轻便化。

附图说明

图1是本实用新型的实施例一示意图；

图2是本实用新型的实施例二示意图；

图3是本实用新型的实施例三示意图；

图4是通过本实用新型的波束形成网络后的波束覆盖效果对比图。

附图标记：1、信号处理网络，2、调相网络，3、天线阵列，11、第一三功分器，12、第二三功分器，13、第一二功分器，14、第二二功分器，15、第一威尔金森功分器，16、第二威尔金森功分器，21、第一移相器，22、第二移相器，23、第一耦合器，24、第三移相器，25、第四移相器，26、第二耦合器，31、第一天线振子列，32、第二天线振子列，33、第三天线振子列，34、第四天线振子列，35、第五天线振子列，36、第六天线振子列。

具体实施方式

下面将结合本实用新型的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。

结合图1、图2和图3所示，本实用新型所揭示的波束形成网络，尤其是一种用于双波束天线的2×N(N＝3，4)波束形成网络，该波束形成网络，包括信号处理网络1，能实现调相的调相网络2以及由多个天线振子列组成的天线阵列3。信号处理网络1将任意一路输入信号处理后输出至调相网络2，调相网络2将处理后的信号进行调相处理，改变信号的相位，最终将调相后的信号输出至天线阵列3。

所述信号处理网络1包括数个功分器，所述功分器可选自二功分器、三功分器、威尔金森功分器其中一种，所述功分器输出功分比为1：n，其中n的值可为1，为等功分状态；也可以是其他的任意正实数。

所述调相网络2包括数个移相器和数个耦合器或者全部包括数个耦合器，所述移相器的作用是将信号的相位移动一个角度，包括90度移相器、45度移相器等，所述耦合器包括为90度3db定向耦合器，180度3db定向耦合器，优选90度3db定向耦合器。90度3db定向耦合器可将一路射频信号分配成幅度相等、相位差90度的信号，也可以将两路相位差90度的射频信号合为一路信号。

所述天线阵列3包括数个天线振子列，调相后的射频信号经过天线振子后向外辐射形成覆盖区域。天线阵列3主要目的是使振子天线方向图的主瓣指向所需的方向，并使其零陷对准干扰方向，尽可能地提高阵列输出所需信号的强度，同时降低干扰信号的强度，从而提高阵列输出的信干燥比。输入信号通过波束形成网络后可以有效的改变波束指向。

所述信号处理网络1、调相网络2、天线阵列3各组成部分不同，可形成不同的波束形成网络，现详细说明如下：

实施例一：

如图1所示，所述波束形成网络由信号处理网络1、调相网络2以及天线阵列3组成，所述信号处理网络1由两个三功分器组成，第一三功分器11和第二三功分器12，所述调相网络2包括第一移相器21，第二移相器22，第一耦合器23，第三移相器24，第四移相器25，所述天线阵列3包括第一天线振子列31，第二天线振子列32，第三天线振子列33，第四天线振子列34，第五天线振子列35，第六天线振子列36。

所述信号处理网络1具有两个输入端a，b，以及6个输出端11b，11c，11d，12b，12c，12d。所述6个输出端1b，11c，11d，12b，12c，12d连接到所述调相网络2的6个输入口21a，22a，23a，23b，24a，25a。所述调相网络2具有6个输出口21b，22b，23d，23c，24b，25b，分别连接到天线阵列3中相应的第一天线振子列31，第二天线振子列32，第三天线振子列33，第四天线振子列34，第五天线振子列35，第六天线振子列36。

信号分别从信号处理网络1的输入端口a，b输入，端口a控制波束1，端口b控制波束2，两路信号分别接入第一三功分器11和第二三功分器12。信号从第一三功分器11出来后被分为三路信号，其中，输出口11b出来的信号输出至调相网络2中第二移相器22的输入口22a，信号经过第二移相器22变换相位后，输出至天线阵列3中的第二振子列32；输出口11c出来的信号输出至调相网络2中第一耦合器23的输入端23b；输出口11d出来的信号输出至调相网络2第三移相器24的24a口，信号经过移相器变换相位后，输出至天线阵列3中的第五天线振子列35。信号从第二三功分器12出来后被分为三路信号，其中，输出口12b出来的信号输出至调相网络2中第一移相器21的21a口，信号经过移相器变换相位后，输出至天线阵列3中的第一天线振子列31；输出口12c出来的信号输出至调相网络2中第一耦合器23的输入端23a；输出口12d出来的信号输出至调相网络2中第四移相器25的25a口，信号经过移相器变换相位后，输出至天线阵列3中的第六天线振子列36。

所述调相网络2中的第一耦合器23为90度3db定向耦合器，其将一路信号分配成等幅、相位差为90度的信号。将信号处理网络1中12c口和11c口输出的信号变换后变为等幅、相位差为90度的信号，如图所示，输出至天线阵列3中的第三天线振子列33，第四天线振子列34。

调相网络2中的移相器是可变的，相位延迟改变量范围为-180度至+180度。

实施例二：

如图2所示，所述波束形成网络由信号处理网络1、调相网络2以及天线阵列3组成，所述信号处理网络1由第一二功分器13和第二二功分器14组成，所述调相网络2由第二耦合器26和两个移相器(第一移相器21和第二移相器22组成)，所述天线阵列3包括第一天线振子列31，第二天线振子列32，第三天线振子列33，第四天线振子列组成34。

所述信号处理网络1具有两个输入端a，b和四个输出端13b，13c，14b，14c，信号由输入端a，b输入，通过四个输出端输出至调相网络2的四个输入端21a，26a，26b，22a，调相网络2调相后通过其四个输出端21b，26d，26c，22b输出至天线阵列3中的相应的天线振子列中第一天线振子列31，第二天线振子列32，第三天线振子列33，第四天线振子列34。

信号分别从信号处理网络1的输入端a，b输入，端口a输入的信号经过第一二功分器13后被分为两路信号，从输出口13b输出的信号输出至调相网络2中的第一移相器21的输入口21a，经过相位变换后，信号输出至天线阵列3中与第一移相器21相连接的第一天线振子列31；从输出口13c输出的信号输出至调相网络2中的第二耦合器26的输入端26a。端口b输入的信号经过第二二功分器14后被分为两路信号，从输出口14c输出的信号输出至调相网络2中的第二移相器22，经过相位变换后，信号输出至天线阵列3中与第二移相器22相连的第四天线振子列34；从输出口14a输出的信号输出至调相网络2中的第二耦合器26的输入端26b。

所述调相网络2中的第二耦合器26为90度3db定向耦合器，具有四端口，其可以将一路信号分配成等幅、相位差为90度的信号。将信号处理网络1中13c口和14b口输出的信号变换后变为等幅、相位差为90度的信号，通过输出口22d，22c输出至天线阵列3中的与之相对应的第三天线振子列33，第四天线振子列34。

实施例二和实施例三中，3db定向耦合器两输出端分别与天线振子列连接，将改变相位后的信号直接输出至天线振子列中。一路信号通过a口输入至信号处理网络1后，经过信号处理网络1中的功分器作用，分成多路信号输出至调相网络2，其中有两路信号分别输出至调相网络2中的耦合器的两个输入端。此两路输入信号通过耦合器后，输出波束1。同理，另一路信号通过b口输入至波束形成网络后，产生波束2，波束1和波束2复用天线振子，能减小振子的用量，利于天线小型化，轻便化。

实施例三：

如图3所示，所述波束形成网络由信号处理网络1、调相网络2以及天线阵列3组成，所述信号处理网络1包括两个威尔金森功分器，第一威尔金森功分器15和第二威尔金森功分器16。所述调相网络2包括两个耦合器，第一耦合器23和第二耦合器26。所述天线阵列3包括三个天线振子列，第一天线振子列31，第二天线振子列32和第三天线振子列33。

信号分别从信号处理网络1的输入端a，b输入，从端口a输入的信号经过第一威尔金森功分器15后分为两路信号，从输出口15b输出的信号输出至调相网络2中第二耦合器26的输入端26a，从输出口15c输出的信号输出至调相网络2中第一耦合器23的输入端23a；从端口b输入的信号经过第二威尔金森功分器16后被分为两路信号，从输出口16b输出的信号输出至调相网络2中第一定向耦合器23的输入端23b，从输出口12c输出的信号输出至调相网络2中第二定向耦合器26的输入端26b。

调相网络2包括两个定向耦合器，第一定向耦合器23和第二定向耦合器26。所述定向耦合器为90度3db定向耦合器，其中第二定向耦合器26的两个输出端26c，26d输出为一路信号，与天线阵列3中的第二天线振子列32相连接。

本实施例中，第二定向耦合器26两输出端输出为一路信号，与天线振子列连接。通过此种连接方式，可有效的减小振子列间相位差，控制波束天线指向，减小波束扫描角度，更减少振子列数量。

如图4所示，波束覆盖效果前后对比图。其中，图中虚线所示表示未通过上述实施例中的波束形成网络后形成的波束覆盖效果图，图中实线所示表示通过上述实施例中的波束形成网络后形成的波束覆盖效果图。由图可知，通过波束形成网络形成的波束，有效的减小了波束扫描角度，优化了波束赋形，同时，优化了旁瓣。

本实用新型具有利用耦合器复用振子，功分器独立与振子结合，灵活分配各个振子之间的功率和相位关系，优化水平面波束赋型，实现控制波束指向，减小波束扫描角度，优化旁瓣。耦合器输出端输出为一路信号，共用天线振子列，减小了振子列间相位差，减小波束扫描角度。

本实用新型的技术内容及技术特征已揭示如上，然而熟悉本领域的技术人员仍可能基于本实用新型的教示及揭示而作种种不背离本实用新型精神的替换及修饰，因此，本实用新型保护范围应不限于实施例所揭示的内容，而应包括各种不背离本实用新型的替换及修饰，并为本专利申请权利要求所涵盖。