一种天线架构、基站及通信系统的制作方法

1.本实用新型涉及通信技术领域，尤其涉及一种天线架构、基站及通信系统。


背景技术：

2.随着第五代移动通信(5th generation mobile networks，5g)技术的迅速发展，在城市热点、郊区热点或者室内等场景中，人们可以享受到更好的通信速率和峰值容量。为了满足人们的需求，需要采用毫米波基站实现5g通信，在信号传输时，频率越大，传播损耗越大，因此，相比于中频和低频的基站，目前采用的毫米波基站的功耗大。


技术实现要素：

3.本实用新型实施例提供一种天线架构、基站及通信系统，以解决目前采用的毫米波基站的功耗大的问题。
4.为解决上述技术问题，本实用新型是这样实现的：
5.第一方面，本实用新型实施例提供了一种天线架构，所述天线架构包括信号收发单元、第一天线组件和第二天线组件；其中：
6.所述第一天线组件包括发射通路和发射天线单元，所述发射通路的第一端与所述信号收发单元连接，所述发射通路的第二端与所述发射天线单元连接；
7.所述第二天线组件包括接收通路和接收天线单元，所述接收通路的第一端与所述信号收发单元连接，所述接收通路的第二端与所述接收天线单元连接。
8.可选地，所述发射天线单元包括o个发射天线阵子，所述发射通路包括m个发射信号转换单元和n个发射信号调整单元，n为正整数，m为小于或等于n的正整数，o为n的整数倍；
9.其中，所述m个发射信号转换单元中的每个发射信号转换单元的第一端均与所述信号收发单元连接，所述m个发射信号转换单元中的每个发射信号转换单元的第二端与所述n个发射信号调整单元中的每个发射信号调整单元的第一端连接；
10.所述n个发射信号调整单元中的每个发射信号调整单元的第二端与所述o个发射天线阵子中的至少一个发射天线阵子连接，且不同发射信号调整单元连接的发射天线阵子不同。
11.可选地，所述发射通路还包括发射信号功分单元，所述发射信号功分单元的第一端与第一发射信号转换单元的第二端连接，所述发射信号功分单元的第二端与k个发射信号调整单元的第一端连接；
12.其中，所述第一发射信号转换单元为所述m个发射信号转换单元中连接有至少两个发射信号调整单元的任一个发射信号转换单元，所述k个发射信号调整单元为所述第一发射信号转换单元连接的发射信号调整单元。
13.可选地，所述接收天线单元包括s个接收天线阵子，所述接收通路包括p个接收信号转换单元和q个接收信号调整单元，q为正整数，p为小于或等于q的正整数，s为q的整数
倍；
14.其中，所述p个接收信号转换单元中的每个接收信号转换单元的第一端均与所述信号收发单元连接，所述p个接收信号转换单元中的每个接收信号转换单元的第二端与所述q个接收信号调整单元中的每个接收信号调整单元的第一端连接，所述q个接收信号调整单元中的每个接收信号调整单元的第二端与所述s个接收天线阵子中的至少一个接收天线阵子连接，且不同接收信号调整单元连接的接收天线阵子不同。
15.可选地，所述接收通路还包括接收信号功分单元，所述接收信号功分单元的第一端与第一接收信号转换单元的第二端连接，所述接收信号功分单元的第二端与l个接收信号调整单元的第一端连接，l为大于1，且小于q的正整数，其中：
16.所述第一接收信号转换单元为所述p个接收信号转换单元中连接有至少两个接收信号调整单元的任一个接收信号转换单元，所述l个接收信号调整单元为所述第一接收信号转换单元连接的接收信号调整单元。
17.第二方面，本实用新型实施例提供了一种基站，所述基站包括如第一方面所述的天线架构。
18.第三方面，本实用新型实施例提供了一种通信系统，所述通信系统包括如第一方面所述的天线架构，或者，如第二方面所述的基站。
19.本实用新型提供的天线架构，包括信号收发单元、第一天线组件和第二天线组件，其中，第一天线组件包括发射通路和发射天线单元，发射通路与发射天线单元连接，第二天线组件包括接收通路和接收天线单元，接收通路与接收天线单元连接，这样，将发射通路和接收通路分离，且发射通路与发射天线单元连接，接收通路与接收天线单元连接，解决了现有技术中，发射通路和接收通路需共用天线单元而设置开关带来传播损耗的问题，可以提升信号的发射功率，增加接收灵敏度。
附图说明
20.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1是本实用新型实施例提供的一种天线架构的结构示意图之一；
22.图2是本实用新型实施例提供的一种天线架构的结构示意图之二；
23.图3是本实用新型实施例提供的一种天线架构的结构示意图之三。
具体实施方式
24.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
25.为解决现有的毫米波基站架构存在插入损耗，降低了毫米波基站的功率的问题，本申请实施例提供了一种天线架构、基站及通信系统，需要说明的是，本申请实施例提供的
天线架构、基站及通信系统适用于使用毫米波作为发射信号或接收信号的场景。此处仅作示例，不做限定，可变换地，在其他可行的实施例中，还可以将本申请的一种天线架构、基站及通信系统应用于类似的场景中。
26.参见图1，图1是本实用新型实施例提供的一种天线架构100的一种结构示意图，如图1所示，所述天线架构100包括信号收发单元101、第一天线组件102和第二天线组件103；其中：
27.第一天线组件102包括发射通路1021和发射天线单元1022，发射通路1021的第一端与信号收发单元101连接，发射通路1021的第二端与发射天线单元1022连接；
28.第二天线组件103包括接收通路1031和接收天线单元1032，接收通路1031的第一端与信号收发单元101连接，接收通路1031的第二端与接收天线单元1032连接。
29.其中，信号收发单元101可以是基带，发射通路1021是用于将来自于基带的发射信号发送至发射天线单元1022，发射通路1021上的发射信号包括数字信号和模拟信号，具体地，基站产生的发射信号为数字信号，在发射通路1021上被转换为模拟信号，发射天线单元1022可以包括发射天线阵子，发射天线阵子用于将模拟信号发射出去。这样，完成一次信号的发射过程。
30.可理解地，接收通路1031上的接收信号包括数字信号和模拟信号，接收天线单元1032可以包括接收天线阵子，接收天线阵子用于接收模拟信号，并将接收到的模拟信号发送至接收通路1031上，该模拟信号在接收通路1031上被转换为数字信号后传输至基带。这样，完成一次信号的接收过程。
31.本申请实施例的天线架构，包括信号收发单元、第一天线组件和第二天线组件，其中，第一天线组件包括发射通路和发射天线单元，发射通路与发射天线单元连接，第二天线组件包括接收通路和接收天线单元，接收通路与接收天线单元连接，这样，将发射通路和接收通路分离，且发射通路与发射天线单元连接，接收通路与接收天线单元连接，解决了现有技术中，发射通路和接收通路需共用天线单元而设置开关带来传播损耗的问题，可以提升信号发射功率，提高效率，增加接收灵敏度。
32.在一个可选的实施方式中，发射天线单元1022包括o个发射天线阵子，发射通路1021包括m个发射信号转换单元和n个发射信号调整单元，n为正整数，m为小于或等于n的正整数，o为n的整数倍；
33.其中，m个发射信号转换单元中的每个发射信号转换单元的第一端均与信号收发单元101连接，m个发射信号转换单元中的每个发射信号转换单元的第二端与n个发射信号调整单元中的每个发射信号调整单元的第一端连接，n个发射信号调整单元中的每个发射信号调整单元的第二端与o个发射天线阵子中的至少一个发射天线阵子连接，且不同发射信号调整单元连接的发射天线阵子不同。
34.需要说明的是，在实际情况中，天线架构的发射通路的数量为多个，例如，一个天线架构可以包括256个发射通路，因此，m的取值可以是256，n的取值可以是大于256的其余正整数，o的取值可以是256或者512，此处仅作示例说明，不做限定，可变换地，在其他可行的实施方式中，还可以在一定范围内调整m、n或者o的取值，但不论其作何变换，都在本申请实施例保护的范围之内。
35.不失一般性地，本实施方式中，以m与n相等为例进行示例说明，即，发射信号转换
单元与发射信号调整单元之间为一对一的关系。如图2所示，其中，发射信号转换单元用于将基带产生的数字信号转换为模拟信号，具体地，如图2所示，发射信号转换单元可以是由数模转换器、混频器和滤波器依次连接组成的单元，其中，数模转换器与基带连接，滤波器与发射信号调整单元连接，基带产生的数字信号经数模转换器转换成模拟信号，再经混频器进行混频处理，经滤波器进行滤波处理后发送至发射信号调整单元。
36.进一步地，发射信号调整单元用于将来自发射信号转换单元的模拟信号进行相应调整，具体地，发射信号调整单元可以是由移相器、调幅器、功率放大器(poweramplifier，pa)依次连接组成的单元，其中，移相器与滤波器连接，功率放大器与发射天线阵子连接，来自发射信号转换单元的模拟信号经移相器进行移相调整，经调幅器进行调幅处理，再经功率放大器进行放大处理后发送至发射天线阵子，由发射天线阵子发射经过上述处理的发射信号。这样，完成一次信号的发射过程。
37.在本实施方式中，发射通路1021的功率放大器直接与发射天线阵子连接，无需在功率放大器和发射天线阵子之间连接开关，避免了开关带来的插入损耗，相比于现有的架构，可以使得在相同数量的功率放大器的情况下，具有更高的发射功率，还可以在相同的总发射功率的情况下，使用更少数量的功率发射器，降低成本，并进一步提升了天线架构100的整机效率。
38.在一个可选的实施方式中，发射信号转换单元与发射信号调整单元之间可以是一对多的关系，在该实施方式中，发射通路1021还包括发射信号功分单元，发射信号功分单元的第一端与第一发射信号转换单元的第二端连接，发射信号功分单元的第二端与k个发射信号调整单元的第一端连接，k为大于1小于n的正整数，其中：
39.第一发射信号转换单元为m个发射信号转换单元中连接有至少两个发射信号调整单元的任一个发射信号转换单元，k个发射信号调整单元为第一发射信号转换单元连接的发射信号调整单元。
40.具体地，发射信号功分单元可以是功分器，如图3所示，功分器将来自发射信号转换单元的发射信号功分为多路发射信号发送至发射信号调整单元，其中，每一个发射信号调整单元发射一路发射信号。其中，功分器的数量k根据发射信号转换单元的数量m确定，例如，在发射信号转换单元的数量取值为20时，则功分器的数量也为20个，每一个功分器对应一个发射信号转换单元，且每一个功分器对应多个发射信号调整单元。
41.可选地，接收天线单元1032包括s个接收天线阵子，接收通路1031包括p个接收信号转换单元和q个接收信号调整单元，q为正整数，p为小于或等于q的正整数，s为q的整数倍；
42.其中，p个接收信号转换单元中的每个接收信号转换单元的第一端均与信号收发单元101连接，p个接收信号转换单元中的每个接收信号转换单元的第二端与q个接收信号调整单元中的每个接收信号调整单元的第一端连接，q个接收信号调整单元中的每个接收信号调整单元的第二端与s个接收天线阵子中的至少一个接收天线阵子连接，且不同接收信号调整单元连接的接收天线阵子不同。
43.需要说明的是，在实际情况中，天线架构的接收通路的数量为多个，例如，一个天线架构可以包括256个接收通路，因此，p的取值可以是256，q的取值可以是大于256的其余正整数，s的取值可以是256或者512，此处仅作示例说明，不做限定，可变换地，在其他可行
的实施方式中，还可以在一定范围内调整p、q或者s的取值，但不论其作何变换，都在本申请实施例保护的范围之内。
44.相对应地，第二天线组件103在接收信号时，通过接收天线阵子获取接收信号，该接收信号为模拟信号，该模拟信号经过接收信号调整单元中的低噪声放大器(low qoise applifier，lqa)进行放大处理，再经调幅器进行调幅处理，经移相器进行移相处理后发送至接收信号转换单元，由接收信号转换单元中的滤波器进行滤波处理，经混频器进行混频处理后，由接收信号转换单元中的模数转换器将模拟信号转换为数字信号后发送至基带。这样，完成一次信号接收工作。
45.在该实施方式中，接收通路1031的低噪声放大器直接与接收天线阵子连接，无需在低噪声放大器和接收天线阵子之间连接开关，避免了开关带来的噪声系数的提升，改善了接收通路1031的噪声系数，使接收通路1031具有更高的灵敏度。
46.可选地，接收通路1031还包括接收信号功分单元，接收信号功分单元的第一端与第一接收信号转换单元的第二端连接，接收信号功分单元的第二端与l个接收信号调整单元的第一端连接，其中：
47.第一接收信号转换单元为p个接收信号转换单元中连接有至少两个接收信号调整单元的任一个接收信号转换单元，l个接收信号调整单元为第一接收信号转换单元连接的接收信号调整单元。
48.具体地，接收信号功分单元可以是功分器，图3中，功分器将来自多路接收信号调整单元的模拟信号功分合成为一路接收信号，并发送至接收信号转换单元。其中，功分器的数量l根据接收信号转换单元的数量p确定，例如，在接收信号转换单元的数量取值为20时，则功分器的数量也为20个，每一个功分器对应一个接收信号转换单元，且每一个功分器对应多个接收信号调整单元。
49.本可选实施方式的天线架构100，通过第一天线组件102和第二天线组件103，将发射通路1021和接收通路1031分离后，分别与发射天线阵子和接收天线阵子连接，无需在发射通路1021和发射天线阵子之间，或者在接收通路1031与接收天线阵子之间连接开关，避免了开关带来的插入损耗。
50.可变换地，在又一个可行的实施方式中，还可以使得发射信号转换单元与发射信号调整单元的数量一致，接收信号转换单元与接收信号调整单元的数量不一致，或者可以使得发射信号转换单元与发射信号调整单元的数量不一致，接收信号转换单元与接收信号调整单元的数量一致，只需满足发射信号调整单元直接与发射天线阵子连接，接收信号调整单元直接与接收天线阵子连接即可，但不论其作何变换，都在本申请实施例保护的范围之内。
51.本申请实施例还提供一种基站，所述基站包括如上所述的天线架构100。
52.该基站包括上述任一实施例的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。
53.本申请实施例还提供一种通信系统，所述通信系统包括上述任一实施例的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。
54.上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通
技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本实用新型的保护之内。