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(gè)輻射元件；多個(gè)寄生元件，位于所述輻射元件的周邊，包括多個(gè)單位元件及連接所述多個(gè)單位元件的至少一個(gè)開(kāi)關(guān)；及控制部，控制所述至少一個(gè)開(kāi)關(guān)的開(kāi)閉。
【專利說(shuō)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(shuō)，鄰接福射元件的、短于半波長(zhǎng)(λ/2)的無(wú)源(parasitic)元件能夠與輻射元件耦合而加強(qiáng)信號(hào)的指向特性。相反，具有長(zhǎng)度大于半波長(zhǎng)的無(wú)源元件無(wú)法反射由輻射元件輻射的電磁波。無(wú)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(dòng)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(dòng)通信領(lǐng)域，則無(wú)法使天線的大小小型化，會(huì)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(hào)的相互干涉等問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004](要解決的技術(shù)問(wèn)題)
[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)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(wèn)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(gè)輻射元件；多個(gè)寄生元件，位于所述福射元件的周邊，包括多個(gè)單位元件及連接所述多個(gè)單位元件的至少一個(gè)開(kāi)關(guān)；及控制部，控制所述至少一個(gè)開(kāi)關(guān)的開(kāi)閉。
[0008]所述控制部可控制至少一個(gè)開(kāi)關(guān)的開(kāi)閉，以使多個(gè)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(gè)寄生元件中的至少一個(gè)寄生元件的作用定為反射器，使在多個(gè)寄生元件中除了至少一個(gè)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(gè)寄生元件的作用定為導(dǎo)波器或反射器中的其中一個(gè)。
[0011]在所述波束形成天線中，控制部可控制至少一個(gè)開(kāi)關(guān)的開(kāi)閉而使得由輻射元件輻射的波束向多個(gè)寄生元件的長(zhǎng)度方向傾斜。
[0012]在所述波束形成天線中，至少一個(gè)開(kāi)關(guān)能夠以直線連接多個(gè)單位元件。
[0013]在所述波束形成天線中，多個(gè)單位元件的個(gè)數(shù)可多于至少一個(gè)開(kāi)關(guān)的個(gè)數(shù)。
[0014]在所述波束形成天線中，多個(gè)單位元件中的一個(gè)單位元件的長(zhǎng)度值可小于對(duì)應(yīng)波束形成天線的最大工作頻率的第一波長(zhǎng)的1/4。
[0015]在所述波束形成天線中，一個(gè)寄生元件的長(zhǎng)度值可大于對(duì)應(yīng)波束形成天線的最小工作頻率的第二波長(zhǎng)的1/2。
[0016]在所述波束形成天線中，多個(gè)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(gè)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(gè)開(kāi)關(guān)而調(diào)整單位元件的連接個(gè)數(shù)，適應(yīng)性地控制位于輻射元件周邊的寄生元件的長(zhǎng)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(shuō)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(shuō)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(shí)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(shuō)明的實(shí)施例。而且，為了清楚地說(shuō)明本發(fā)明，附圖中省略了與說(shuō)明無(wú)關(guān)的部分，對(duì)整個(gè)說(shuō)明書(shū)中類似的部分附加了類似的附圖符號(hào)。
[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?qǐng)Dla，根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的波束形成天線包括:一個(gè)福射元件 110 (Radiat1n Element，RE);多個(gè)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(hào)。
[0030]參照?qǐng)Dla，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(shí)，各寄生元件120與輻射元件110之間的距離，對(duì)于所有寄生元件120而言都可以采用相同的距離。
[0031]參照?qǐng)Dlb，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(gè)寄生元件120及控制部130。并且，多個(gè)寄生元件120連接到控制部130。這時(shí)，控制部130若包括向輻射元件110饋電信號(hào)的饋電部(未圖示)，則輻射元件110可與控制部連接。
[0032]多個(gè)寄生元件120包括沿著y方向(豎直方向)排列的多個(gè)單位元件121。本發(fā)明的一實(shí)施例中，各單位元件121的長(zhǎng)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(duì)應(yīng)于此的波長(zhǎng)為A1，則一個(gè)單位元件121的長(zhǎng)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(shí)，f\> f2)，對(duì)應(yīng)于此的波長(zhǎng)為λ 2，則一個(gè)寄生元件120的長(zhǎng)度(即，包括多個(gè)單位元件及至少一個(gè)開(kāi)關(guān)的一個(gè)寄生元件的整體長(zhǎng)度)可以是大于λ2/2的值。
[0033]針對(duì)根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的波束形成天線而言，一個(gè)寄生元件120所包括的多個(gè)單位元件121可通過(guò)至少一個(gè)開(kāi)關(guān)122相互連接。S卩，一個(gè)寄生元件120中，各開(kāi)關(guān)122可獨(dú)立開(kāi)啟和關(guān)閉，位于已關(guān)閉開(kāi)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(kāi)關(guān)的開(kāi)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(kāi)關(guān)的開(kāi)閉位置而在多個(gè)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(kāi)閉寄生元件所包括的至少一個(gè)開(kāi)關(guān)。即，控制部130可根據(jù)施加到輻射元件的信號(hào)的頻率，變更多個(gè)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(guò)控制多個(gè)寄生元件中第一寄生元件所包括的開(kāi)關(guān)的開(kāi)閉，來(lái)使第一寄生元件以導(dǎo)波器方式工作，通過(guò)控制多個(gè)寄生元件中被包括在第二寄生元件的開(kāi)關(guān)的開(kāi)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(gè)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?qǐng)D2，第一寄生元件22(^及第二寄生元件220 2包括9個(gè)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(guò)開(kāi)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(kāi)關(guān)222的兩邊的單位元件將被短路(short)，連接到開(kāi)啟的開(kāi)關(guān)223的兩邊的單位元件將被開(kāi)路(open)。以下，包括在寄生元件的單位元件及開(kāi)關(guān)的編號(hào)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(gè)單位元件221、6個(gè)關(guān)閉的開(kāi)關(guān)222 (switch on)及2個(gè)開(kāi)啟的開(kāi)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(wú)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(guò)關(guān)閉的開(kāi)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?qǐng)D3的(a)，位于輻射元件310的周邊的四個(gè)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?qǐng)D3的(b)，位于輻射元件310周邊的四個(gè)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?qǐng)D3的(C)，位于輻射元件310的周邊的四個(gè)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?qǐng)D3的(d)，位于輻射元件310的周邊的四個(gè)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?qǐng)D4的(a)，位于輻射元件410的周邊的四個(gè)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?qǐng)D4的(b)，在位于輻射元件410周邊的四個(gè)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?qǐng)D4的(c)，在位于輻射元件410的周邊的四個(gè)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(zhǎng)長(zhǎng)的輻射方向圖。參照?qǐng)D4的(d)，位于輻射元件410的周邊的四個(gè)寄生元件中，四個(gè)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?qǐng)D5 (a)，在位于左側(cè)的無(wú)源元件I (510)中開(kāi)啟3號(hào)開(kāi)關(guān)及6號(hào)開(kāi)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(kāi)啟2號(hào)開(kāi)關(guān)及7號(hào)開(kāi)關(guān)而使寄生元件2 (520)工作為反射器。
[0044]參照?qǐng)D5 (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(kāi)啟3號(hào)開(kāi)關(guān)及6號(hào)開(kāi)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?qǐng)D6的(a)，兩個(gè)寄生元件621、622中都開(kāi)啟3號(hào)開(kāi)關(guān)及6號(hào)開(kāi)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?qǐng)D6的(b)，兩個(gè)寄生兀件623、624中開(kāi)啟2號(hào)開(kāi)關(guān)、5號(hào)開(kāi)關(guān)及8號(hào)開(kāi)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(duì)稱地開(kāi)閉開(kāi)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?qǐng)D7，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(gè)輻射元件(711至71η)、位于多個(gè)輻射元件周邊的多個(gè)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(gè)波束形成天線沿著豎直方向長(zhǎng)長(zhǎng)地連接的模樣。圖7中，多個(gè)輻射元件(711至71η)被施加相互不同的信號(hào)，由控制部730控制向多個(gè)輻射元件(711至71η)施加的信號(hào)，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(gè)開(kāi)關(guān)而調(diào)整單位元件的連接個(gè)數(shù)，適應(yīng)性地控制位于輻射元件周邊的寄生元件的長(zhǎng)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(shuō)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(gè)福射元件； 多個(gè)寄生元件，位于所述福射元件的周邊，包括多個(gè)單位元件及連接所述多個(gè)單位元件的至少一個(gè)開(kāi)關(guān)；及 控制部，控制所述至少一個(gè)開(kāi)關(guān)的開(kāi)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(gè)開(kāi)關(guān)的開(kāi)閉，以使所述多個(gè)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(gè)寄生元件中的至少一個(gè)寄生元件的作用定為反射器，使在所述多個(gè)寄生元件中除了所述至少一個(gè)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(gè)寄生元件的作用定為導(dǎo)波器或反射器中的其中一個(gè)。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(gè)開(kāi)關(guān)的開(kāi)閉，以使得由所述輻射元件輻射的波束向多個(gè)寄生元件的長(zhǎng)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(gè)開(kāi)關(guān)以直線連接所述多個(gè)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(gè)單位元件的個(gè)數(shù)多于所述至少一個(gè)開(kāi)關(guān)的個(gè)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(gè)單位元件中的一個(gè)單位元件的長(zhǎng)度值小于對(duì)應(yīng)所述波束形成天線的最大工作頻率的第一波長(zhǎng)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(gè)寄生元件的長(zhǎng)度值大于對(duì)應(yīng)所述波束形成天線的最小工作頻率的第二波長(zhǎng)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(gè)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(gè)寄生元件與所述輻射元件平行。
【文檔編號(hào)】H01Q5/00GK106025554SQ201510632143
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2015年9月29日
【發(fā)明人】李承煥, 成元模, 金期皓
【申請(qǐng)人】韓國(guó)電子通信研究院, 株式會(huì)社Emw