波束形成天線的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種波束形成天線，包括：至少一個輻射元件；多個寄生元件，位于所述輻射元件的周邊，包括多個單位元件及連接所述多個單位元件的至少一個開關(guān)；及控制部，控制所述至少一個開關(guān)的開閉。
【專利說明】
波束形成天線
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種能夠變更波束的指向特性(direct1nal characteristics)的波束形成天線。
【背景技術(shù)】
[0002]—般地說，鄰接福射元件的、短于半波長(λ/2)的無源(parasitic)元件能夠與輻射元件耦合而加強(qiáng)信號的指向特性。相反，具有長度大于半波長的無源元件無法反射由輻射元件輻射的電磁波。無源元件的這種特征用于八木天線等指向性天線。
[0003]目前，5G等移動通信領(lǐng)域向構(gòu)成多頻帶并利用波束圖型的轉(zhuǎn)向特性的方向進(jìn)化，若將上述技術(shù)適用到移動通信領(lǐng)域，則無法使天線的大小小型化，會增加天線構(gòu)成的復(fù)雜度。尤其，多頻帶的構(gòu)成存在信號的相互干涉等問題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004](要解決的技術(shù)問題)
[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種如下的波束形成天線:能夠適用于各種頻帶，能夠容易地變更波束的指向特性。
[0006](解決問題的手段)
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例提供一種波束形成天線，包括:至少一個輻射元件；多個寄生元件，位于所述福射元件的周邊，包括多個單位元件及連接所述多個單位元件的至少一個開關(guān)；及控制部，控制所述至少一個開關(guān)的開閉。
[0008]所述控制部可控制至少一個開關(guān)的開閉，以使多個寄生元件的作用確定為導(dǎo)波器或反射器。
[0009]在所述波束形成天線中，控制部可將多個寄生元件中的至少一個寄生元件的作用定為反射器，使在多個寄生元件中除了至少一個寄生元件之外的其余寄生元件的作用定為導(dǎo)波器。
[0010]在所述波束形成天線中，控制部可基于波束形成天線的工作頻率而將多個寄生元件的作用定為導(dǎo)波器或反射器中的其中一個。
[0011]在所述波束形成天線中，控制部可控制至少一個開關(guān)的開閉而使得由輻射元件輻射的波束向多個寄生元件的長度方向傾斜。
[0012]在所述波束形成天線中，至少一個開關(guān)能夠以直線連接多個單位元件。
[0013]在所述波束形成天線中，多個單位元件的個數(shù)可多于至少一個開關(guān)的個數(shù)。
[0014]在所述波束形成天線中，多個單位元件中的一個單位元件的長度值可小于對應(yīng)波束形成天線的最大工作頻率的第一波長的1/4。
[0015]在所述波束形成天線中，一個寄生元件的長度值可大于對應(yīng)波束形成天線的最小工作頻率的第二波長的1/2。
[0016]在所述波束形成天線中，多個寄生元件可位于從輻射元件遠(yuǎn)離既定距離的位置。
[0017]在所述波束形成天線中，多個寄生元件可與輻射元件平行。
[0018](發(fā)明的效果)
[0019]根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，利用多個開關(guān)而調(diào)整單位元件的連接個數(shù)，適應(yīng)性地控制位于輻射元件周邊的寄生元件的長度，從而使得波束形成天線的工作頻率多樣化，容易控制波束的指向特性。
【附圖說明】
[0020]圖1a及圖1b是圖示根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的波束形成天線的圖。
[0021]圖2是圖示根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的波束形成天線的圖。
[0022]圖3是圖示根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的波束形成天線所形成的輻射方向圖的圖。
[0023]圖4是圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的波束形成天線所形成的其他輻射方向圖的圖。
[0024]圖5是圖示根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的波束形成天線的圖。
[0025]圖6是圖示根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的波束形成天線的圖。
[0026]圖7是圖示根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的波束形成天線的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面，參照附圖而詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施例，使得在本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域具有一般知識的人能夠容易實(shí)施。但是，本發(fā)明可體現(xiàn)為多種相異的形態(tài)，并不限定于在此說明的實(shí)施例。而且，為了清楚地說明本發(fā)明，附圖中省略了與說明無關(guān)的部分，對整個說明書中類似的部分附加了類似的附圖符號。
[0028]圖1a及圖1b是圖示根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的波束形成天線的圖。
[0029]圖1a是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的波束形成天線的剖視圖，圖1b是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的波束形成天線的正面圖。參照圖la，根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的波束形成天線包括:一個福射元件 110 (Radiat1n Element，RE);多個寄生元件 120 (Parasitic Element,PE)，圍繞在輻射元件的周圍。輻射元件110能夠收發(fā)具有相互不同頻率的信號。
[0030]參照圖la，各寄生元件120位于從輻射元件110遠(yuǎn)離既定距離的位置，這時，各寄生元件120與輻射元件110之間的距離，對于所有寄生元件120而言都可以采用相同的距離。
[0031]參照圖lb，根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的波束形成天線包括輻射元件110、多個寄生元件120及控制部130。并且，多個寄生元件120連接到控制部130。這時，控制部130若包括向輻射元件110饋電信號的饋電部(未圖示)，則輻射元件110可與控制部連接。
[0032]多個寄生元件120包括沿著y方向(豎直方向)排列的多個單位元件121。本發(fā)明的一實(shí)施例中，各單位元件121的長度可根據(jù)波束形成天線的工作頻率而決定。例如，若波束形成天線的最大工作頻率為，對應(yīng)于此的波長為A1，則一個單位元件121的長度可以是小于A1A的值。而且，若波束形成天線的最小工作頻率為f2(這時，f\> f2)，對應(yīng)于此的波長為λ 2，則一個寄生元件120的長度(即，包括多個單位元件及至少一個開關(guān)的一個寄生元件的整體長度)可以是大于λ2/2的值。
[0033]針對根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的波束形成天線而言，一個寄生元件120所包括的多個單位元件121可通過至少一個開關(guān)122相互連接。S卩，一個寄生元件120中，各開關(guān)122可獨(dú)立開啟和關(guān)閉，位于已關(guān)閉開關(guān)的兩端的單位元件能夠有機(jī)地連接而形成輻射方向圖。即，根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的波束形成天線，根據(jù)開關(guān)的開閉位置確定寄生元件的作用(導(dǎo)波器或反射器)，根據(jù)寄生元件的作用的變更，可生成多種形態(tài)的輻射方向圖。并且，根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的波束形成天線，可根據(jù)開關(guān)的開閉位置而在多個工作頻率中工作。
[0034]控制部130根據(jù)波束形成天線的工作頻率而適應(yīng)性地開閉寄生元件所包括的至少一個開關(guān)。即，控制部130可根據(jù)施加到輻射元件的信號的頻率，變更多個寄生元件的作用。例如，若波束形成天線的工作頻率為匕，則控制部130通過控制多個寄生元件中第一寄生元件所包括的開關(guān)的開閉，來使第一寄生元件以導(dǎo)波器方式工作，通過控制多個寄生元件中被包括在第二寄生元件的開關(guān)的開閉而使第二寄生元件以發(fā)射器方式工作。即，控制部130可根據(jù)波束形成天線的工作頻率，適應(yīng)性地調(diào)整被工作為導(dǎo)波器或反射器的寄生元件的個數(shù)，本發(fā)明的一實(shí)施例中，控制部130可用處理器等實(shí)現(xiàn)。
[0035]圖2是圖示根據(jù)根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的波束形成天線的圖。
[0036]參照圖2，第一寄生元件22(^及第二寄生元件220 2包括9個單位元件221，包括于第一寄生元件22(^及第二寄生元件220 2的各單位元件通過開關(guān)222或223而相互連接。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，連接到關(guān)閉的開關(guān)222的兩邊的單位元件將被短路(short)，連接到開啟的開關(guān)223的兩邊的單位元件將被開路(open)。以下，包括在寄生元件的單位元件及開關(guān)的編號從附圖的上方到下方依次增加。
[0037]在圖2的左側(cè)圖示的第一寄生元件220i包括9個單位元件221、6個關(guān)閉的開關(guān)222 (switch on)及2個開啟的開關(guān)223 (switch off)。第一寄生元件220:的第一及第二單位元件相互連接，第三、第四、第五、第六及第七單位元件相互連接，第八及第九單位元件相互連接，從而第一無源元件220i能夠以導(dǎo)波器(director)方式工作。在圖2的右側(cè)圖示的第二寄生元件2202所包括的所有單位元件221通過關(guān)閉的開關(guān)222而全部相互連接，由此，第二寄生元件2202可以反射器(reflector)方式工作。
[0038]圖3是圖示根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的波束形成天線形成的輻射方向圖的圖。
[0039]參照圖3的(a)，位于輻射元件310的周邊的四個寄生元件中，位于左側(cè)的第一寄生元件321以反射器方式工作，其余寄生元件以導(dǎo)波器方式工作，從而形成向右側(cè)傾斜的輻射方向圖。參照圖3的(b)，位于輻射元件310周邊的四個寄生元件中，位于上側(cè)的第二寄生元件322以反射器方式工作，其余寄生元件工作為導(dǎo)波器，從而形成向下方傾斜的輻射方向圖。參照圖3的(C)，位于輻射元件310的周邊的四個寄生元件中，位于右側(cè)的第三寄生元件323工作為反射器，其余寄生元件工作為導(dǎo)波器，從而形成向左側(cè)傾斜的輻射方向圖。參照圖3的(d)，位于輻射元件310的周邊的四個寄生元件中，位于下方的第四寄生元件324工作為反射器，其余寄生元件工作為導(dǎo)波器，從而形成向上方傾斜的輻射方向圖。
[0040]圖4是圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的波束形成天線形成的另一輻射方向圖的圖。
[0041]參照圖4的(a)，位于輻射元件410的周邊的四個寄生元件中，位于左側(cè)的第一寄生元件421及位于下方的第二寄生元件422工作為反射器，其余寄生元件工作為導(dǎo)波器，從而可形成向右側(cè)上方45度方向傾斜的輻射方向圖。參照圖4的(b)，在位于輻射元件410周邊的四個寄生元件中，位于左側(cè)、上方及右側(cè)的第三、第四及第五寄生元件423、424、425工作為反射器，其余寄生元件工作為導(dǎo)波器，從而可形成向下方傾斜的輻射方向圖。參照圖4的(c)，在位于輻射元件410的周邊的四個寄生元件中，位于左側(cè)及右側(cè)的第六及第七寄生元件426、427工作為反射器，其余寄生元件工作為導(dǎo)波器，從而可形成沿著上下的長長的輻射方向圖。參照圖4的(d)，位于輻射元件410的周邊的四個寄生元件中，四個寄生元件全部以導(dǎo)波器方式，從而形成彎曲的圓形的輻射方向圖。
[0042]圖5是圖示根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的波束形成天線的圖。
[0043]參照圖5 (a)，在位于左側(cè)的無源元件I (510)中開啟3號開關(guān)及6號開關(guān)而使寄生元件1(510)工作為導(dǎo)波器，在位于右側(cè)的寄生元件2(520)中開啟2號開關(guān)及7號開關(guān)而使寄生元件2 (520)工作為反射器。
[0044]參照圖5 (b)，位于左側(cè)的寄生元件3 (530)及位于右側(cè)的寄生元件4 (540)中都開啟3號開關(guān)及6號開關(guān)而使寄生元件3(530)及寄生元件4(540)全部工作為導(dǎo)波器。
[0045]圖6是圖示根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的波束形成天線的圖。
[0046]參照圖6的(a)，兩個寄生元件621、622中都開啟3號開關(guān)及6號開關(guān)，從而使得波束從輻射元件611向X方向(水平方向)平行地輻射。
[0047]參照圖6的(b)，兩個寄生兀件623、624中開啟2號開關(guān)、5號開關(guān)及8號開關(guān)，從而使得波束從輻射元件向y方向(豎直方向)傾斜地輻射。即，根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的波束形成天線的控制部以寄生元件的中心為基準(zhǔn)，非對稱地開閉開關(guān)，從而輻射向豎直方向傾斜的波束。
[0048]圖7是圖示根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的波束形成天線的圖。
[0049]參照圖7，根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的波束形成天線包括多個輻射元件(711至71η)、位于多個輻射元件周邊的多個寄生元件721、722及控制部730。
[0050]圖7圖示的根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的波束形成天線呈現(xiàn)圖1圖示的根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的η個波束形成天線沿著豎直方向長長地連接的模樣。圖7中，多個輻射元件(711至71η)被施加相互不同的信號，由控制部730控制向多個輻射元件(711至71η)施加的信號，從而使波束的豎直方向傾斜角度(tilting angle)形成得更大。
[0051]根據(jù)如上述的本發(fā)明的實(shí)施例，利用多個開關(guān)而調(diào)整單位元件的連接個數(shù)，適應(yīng)性地控制位于輻射元件周邊的寄生元件的長度，從而使得波束形成天線的工作頻率多樣化，容易控制波束的指向特性。
[0052]以上詳細(xì)說明了本發(fā)明的實(shí)施例，但本發(fā)明的權(quán)利范圍并不限定于此，本領(lǐng)域從業(yè)者利用權(quán)利要求范圍中定義的本發(fā)明的基本概念而進(jìn)行的多種變形及改良形態(tài)也屬于本發(fā)明的權(quán)利范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種波束形成天線，其特征在于，包括: 至少一個福射元件； 多個寄生元件，位于所述福射元件的周邊，包括多個單位元件及連接所述多個單位元件的至少一個開關(guān)；及 控制部，控制所述至少一個開關(guān)的開閉。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波束形成天線，其特征在于， 所述控制部控制所述至少一個開關(guān)的開閉，以使所述多個寄生元件的作用確定為導(dǎo)波器或反射器。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的波束形成天線，其特征在于， 所述控制部，使所述多個寄生元件中的至少一個寄生元件的作用定為反射器，使在所述多個寄生元件中除了所述至少一個寄生元件之外的其余寄生元件的作用定為導(dǎo)波器。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波束形成天線，其特征在于， 所述控制部基于所述波束形成天線的工作頻率，將所述多個寄生元件的作用定為導(dǎo)波器或反射器中的其中一個。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波束形成天線，其特征在于， 所述控制部控制所述至少一個開關(guān)的開閉，以使得由所述輻射元件輻射的波束向多個寄生元件的長度方向傾斜。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波束形成天線，其特征在于， 所述至少一個開關(guān)以直線連接所述多個單位元件。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的波束形成天線，其特征在于， 所述多個單位元件的個數(shù)多于所述至少一個開關(guān)的個數(shù)。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波束形成天線，其特征在于， 所述多個單位元件中的一個單位元件的長度值小于對應(yīng)所述波束形成天線的最大工作頻率的第一波長的1/4。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波束形成天線，其特征在于， 一個寄生元件的長度值大于對應(yīng)所述波束形成天線的最小工作頻率的第二波長的1/2。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波束形成天線，其特征在于， 所述多個寄生元件位于從所述輻射元件遠(yuǎn)離既定距離的位置。11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波束形成天線，其特征在于， 所述多個寄生元件與所述輻射元件平行。
【文檔編號】H01Q5/00GK106025554SQ201510632143
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2015年9月29日
【發(fā)明人】李承煥, 成元模, 金期皓
【申請人】韓國電子通信研究院, 株式會社Emw