智能天线、天线系统及通信设备的制作方法

本发明属于通信设备，更具体地说，是涉及一种智能天线、天线系统及通信设备。

背景技术：

1、传统通信设备往往使用全向天线作为天线方案，全向天线能够实现水平面方向上的360°覆盖，在覆盖角度上有优势，但覆盖距离有限。相比之下，定向天线能够将能量聚焦于特定方向，增益大大提升，能够明显改善通信设备覆盖距离，但其只能覆盖有限的角度范围，不能覆盖其他方向对应的区域。因此，通信设备的波束模式固定，只能辐射定向高增益波束，或者辐射全向低增益波束。

技术实现思路

1、本发明实施例的目的在于提供一种智能天线、天线系统及通信设备，以解决现有技术中存在的通信设备波束模式固定的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种智能天线，包括多个围合形成内部空间的天线面板，各个所述面板朝向外部空间的不同方向辐射，所述天线面板上设置有多个定向天线，在同一所述天线面板上，至少其中一个所述定向天线为水平极化天线，至少其中一个所述定向天线为垂直极化天线，各个所述天线面板上的各个所述定向天线可选择性地接通。

3、上述方案中，每个天线面板均朝不同的方向辐射，且每个天线面板上至少具有一个水平极化天线和一个垂直极化天线，各个天线面板上的各个定向天线可选择性地接通，如此，该智能天线和天线系统能够实现多个高增益波束在不同方位上的快速切换，从而使得通信设备能够针对当前的无线环境，切换至最优的波束模式来与其他设备/终端进行通信。

4、可选地，所述天线面板的数量为四个，且相邻两个所述天线面板相互垂直设置。

5、上述方案中，四个天线面板可围成上下开口的长方体状，其内部空间即为长方体形。四个天线面板分别为长方体的四个侧面，四个天线面板的外侧面分别朝向前后左右四个方向。定向天线的波束角一般在90度至180度之间，因此，设置四个天线面板不仅可以实现360度的水平方向全覆盖，监测盲区较小或者没有检测盲区，而且，相邻天线面板上的辐射信号不会相互干扰。

6、可选地，在同一所述天线面板上设置有四个所述定向天线，其中两个所述定向天线为水平极化天线，另外两个所述定向天线为垂直极化天线。天线面板的数量也为四个，同一天线面板上设置四个定向天线时，方便在硬件上实现对各个天线面板上的定向天线的分别控制，如通过射频链路和射频开关的方式实现对各个天线面板上的定向天线的分别控制。

7、可选地，所述智能天线还包括四个射频链路和四个单刀四掷开关，每个所述射频链路均通过一个所述单刀四掷开关连接至四个所述天线面板的其中一个所述定向天线。单刀四掷开关的数量为四个，每个单刀四掷开关均有四种接通方式，每种接通方式对应为一种波束模式。因此，对于具有四个射频链路、四个单刀四掷开关的智能天线而言，智能天线的波束模式总共有256种(44)。

8、可选地，在同一所述天线面板上设置有两个天线阵列，所述天线阵列具有水平设置的水平侧和垂直设置的垂直侧，所述天线阵列具有两个馈电结构，其中一个馈电结构的馈电点位于所述水平侧，另一个所述馈电结构的馈电点位于所述垂直侧，使一个所述天线阵列对应形成一个所述水平极化天线和一个所述垂直极化天线。

9、通过此种水平极化(h)天线和垂直极化(v)天线共口径的设计，在一个天线阵列上实现了极化正交的两个天线，因此，这样一个天线面板上集成了两个水平极化天线和两个垂直极化天线，相比4个天线阵列并排放置的设计，现有设计在保证天线间同频隔离度(>30db)条件下，能够将智能天线控制在一个较小的尺寸范围内。

10、可选地，在同一所述天线面板上设置有四个天线阵列，每个所述天线阵列对应形成一个所述定向天线。其中两个定向天线为水平极化天线，另外两个定向天线为垂直极化天线。在同一天线面板上设置有四个天线阵列，每个天线阵列对应形成一个定向天线。

11、可选地，所述定向天线包括多个沿竖直方向依次设置的天线阵元。通过此种天线阵列的设置，可以最大限度地压缩垂直方向上的波瓣宽度，保证水平面方向上的宽波束，并保证较高的增益。其中，n的数量此处不作限定，如图5中所示，n为4，n也可为其他数量。

12、可选地，所述天线阵元包括金属地板、辐射片和滤波金属片，所述辐射片和所述滤波金属片正对设置且耦合连接，所述滤波金属片的侧边开设有开口谐振环。

13、滤波金属片的作用在于滤波，具体而言，用于过滤预定频段的电磁波，防止天线阵元向外辐射时，与其他工作在预定频段的电磁波产生相互干扰。辐射片和滤波金属片正对设置且耦合连接，滤波金属片的侧边开设有开口谐振环，以实现对预定频段的电磁波过滤。开口谐振环的设置可以使预定频段的电磁波能量被束缚在开口谐振环附近，该预定频段的辐射被抑制，因此，使得该实施例中的智能天线可以和工作在预定频段的天线共存。

14、可选地，所述天线面板包括间隔设置的第一介质板和第二介质板，所述第一介质板朝外设置，所述第一介质板上设置有所述滤波金属片，所述第二介质板的面向所述第一介质板一侧设置有所述辐射片，所述第二介质板的背向所述第一介质板一侧设置有覆盖所述第二介质板的所述金属地板。通过第一介质板和第二介质板的设置，使得金属地板和辐射片之间、辐射片和滤波金属片之间能够相互间隔设置。

15、本发明还提供一种天线系统，包括上述的智能天线。

16、可选地，所述天线系统还包括全向天线，所述全向天线设置于所述智能天线的外部空间。

17、本发明还提供一种通信设备，包括上述的天线系统。

18、本发明提供的天线系统及通信设备的有益效果在于：智能天线的每个天线面板均朝不同的方向辐射，且每个天线面板上至少具有一个水平极化天线和一个垂直极化天线，各个天线面板上的各个定向天线可选择性地接通，如此，该智能天线和天线系统能够实现多个高增益波束在不同方位上的快速切换，从而使得通信设备能够针对当前的无线环境，切换至最优的波束模式来与其他设备/终端进行通信。

技术特征：

1.一种智能天线，其特征在于：包括多个围合形成内部空间的天线面板，各个所述面板朝向外部空间的不同方向辐射，所述天线面板上设置有多个定向天线，在同一所述天线面板上，至少其中一个所述定向天线为水平极化天线，至少其中一个所述定向天线为垂直极化天线，各个所述天线面板上的各个所述定向天线可选择性地接通。

2.如权利要求1所述的智能天线，其特征在于：所述天线面板的数量为四个，且相邻两个所述天线面板相互垂直设置。

3.如权利要求2所述的智能天线，其特征在于：在同一所述天线面板上设置有四个所述定向天线，其中两个所述定向天线为水平极化天线，另外两个所述定向天线为垂直极化天线。

4.如权利要求3所述的智能天线，其特征在于：所述智能天线还包括四个射频链路和四个单刀四掷开关，每个所述射频链路均通过一个所述单刀四掷开关连接至四个所述天线面板的其中一个所述定向天线。

5.如权利要求3所述的智能天线，其特征在于：在同一所述天线面板上设置有两个天线阵列，所述天线阵列具有水平设置的水平侧和垂直设置的垂直侧，所述天线阵列具有两个馈电结构，其中一个馈电结构的馈电点位于所述水平侧，另一个所述馈电结构的馈电点位于所述垂直侧，使一个所述天线阵列对应形成一个所述水平极化天线和一个所述垂直极化天线。

6.如权利要求3所述的智能天线，其特征在于：在同一所述天线面板上设置有四个天线阵列，每个所述天线阵列对应形成一个所述定向天线。

7.如权利要求1-6任一项所述的智能天线，其特征在于：所述定向天线包括多个沿竖直方向依次设置的天线阵元。

8.如权利要求7所述的智能天线，其特征在于：所述天线阵元包括金属地板、辐射片和滤波金属片，所述辐射片和所述滤波金属片正对设置且耦合连接，所述滤波金属片的侧边开设有开口谐振环。

9.如权利要求8所述的智能天线，其特征在于：所述天线面板包括间隔设置的第一介质板和第二介质板，所述第一介质板朝外设置，所述第一介质板上设置有所述滤波金属片，所述第二介质板的面向所述第一介质板一侧设置有所述辐射片，所述第二介质板的背向所述第一介质板一侧设置有覆盖所述第二介质板的所述金属地板。

10.一种天线系统，其特征在于：包括权利要求1-9任一项所述的智能天线。

11.如权利要求10所述的天线系统，其特征在于：所述天线系统还包括全向天线，所述全向天线设置于所述智能天线的外部空间。

12.一种通信设备，其特征在于：包括权利要求1-11任一项所述的天线系统。

技术总结
本发明提供了一种智能天线、天线系统及通信设备，智能天线包括多个围合形成内部空间的天线面板，各个所述面板朝向外部空间的不同方向辐射，所述天线面板上设置有多个定向天线，在同一所述天线面板上，至少其中一个所述定向天线为水平极化天线，至少其中一个所述定向天线为垂直极化天线，各个所述天线面板上的各个所述定向天线可选择性地接通。本发明提供的智能天线、天线系统及通信设备，能够实现多个高增益波束在不同方位上的快速切换，从而使得通信设备能够针对当前的无线环境，切换至最优的波束模式来与其他设备/终端进行通信。

技术研发人员：陈彬,史煜仲
受保护的技术使用者：普联技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/21