[实用新型]波束形成网络、子天线阵列和用于铁路系统的双波束天线

说明书

本实用新型涉及无线通信技术领域，公开了一种波束形成网络、采用所述波束形成网络的子天线阵列和用于铁路系统的双波束天线。该波束形成网络具有两个输入端口和多个输出端口，其包括具有两个输入端和多个输出端的巴特勒矩阵，所述波束形成网络的所述输入端口、所述输出端口与所述巴特勒矩阵的所述输入端、所述输出端一一对应连接，其中一个所述输入端口与对应连接的所述输入端之间设有增益控制模块。该增益控制模块实现了所述波束形成网络对应所述巴特勒矩阵该输入端的输入端口的降幅调控，进而使得采用该波束形成网络的子天线阵列和用于铁路系统的双波束天线所产生的两个指向的波束的增益不同，实现了高增益波束覆盖远距离狭长区域，低增益波束补充覆盖近距离弱覆盖盲区。

技术领域

本实用新型涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种波束形成网络，以及采用该波束形成网络的子天线阵列和用于铁路系统的双波束天线。

背景技术

随着高铁运输网络的不断完善，铁路成为了人们必不可少的出行方式之一，而如何满足人们在乘坐铁路交通工具时的通信需求也成为了无线通信技术所要解决的重要问题之一。目前，针对高铁等狭长区域场景，一般采用窄波束高增益天线解决覆盖问题。如图1所示，当天线基站的站点与高铁沿线的距离足够接近时，两副窄波束高增益天线背靠背且分别朝向轨道两侧覆盖即可满足需求。

然而，其局限性在于：在实际应用场景中，由于部分场景的站点获取问题或安全问题，部分天线基站站点并不能与高铁沿线保持较近的距离，如图2所示，当距离过远时会造成两个扇区中间水平夹角区域存在弱覆盖问题，进而导致通信信号的中断，降低了用户的使用满意度。若在沿线设置更多的天线，一方面会导致成本上升，另一方面会导致极端情况下的越区覆盖。因此，亟需提供一种有效方案，以解决上述信号覆盖问题，且在保证铁路沿线用户服务质量的同时，减少人工劳动的成本和开销，提高无线资源的利用率，保证整个网络的稳定性。

实用新型内容

本实用新型的首要目的在于针对现有技术中存在的不足，提供一种为实现直线等狭长场景下信号覆盖，解决弱覆盖和越区覆盖问题提供有力支持的波束形成网络。

本实用新型的另一个目的在于提供一种采用上述波束形成网络的子天线阵列。

本实用新型的又一个目的在于提供一种包括所述子天线阵列的用于铁路系统的双波束天线。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种波束形成网络，具有两个输入端口和多个输出端口，包括具有两个输入端和多个输出端的巴特勒矩阵，所述波束形成网络的所述输入端口、所述输出端口与所述巴特勒矩阵的所述输入端、所述输出端一一对应连接，其中一个所述输入端口与对应连接的所述输入端之间设有增益控制模块。

优选地，所述增益控制模块为满足与所述巴特勒矩阵的阻抗匹配关系的匹配负载。

优选地，所述波束形成网络为微带线或带状线结构，其中，所述增益控制模块为接地的耦合线，其平行设置于所述波束形成网络的一个输入端口和与其对应连接的所述巴特勒矩阵的一个输入端之间的传输线。

优选地，电信号从所述巴特勒矩阵的输入端输入时，所述巴特勒矩阵各相邻的所述输出端之间具有相同的传输相位差。

本实用新型还提供了一种子天线阵列，包括多个直线阵列和上述波束形成网络，所述直线阵列的数量与所述波束形成网络所述输出端口的数量相同，各所述直线阵列与所述波束形成网络的各所述输出端口一一对应连接，每个所述直线阵列包含至少一个辐射单元。

此外，本实用新型还提供了一种用于铁路系统的双波束天线，其包括上述子天线阵列。

优选地，所述子天线阵列为内设有由匹配负载构成增益控制模块的波束形成网络的第一子天线阵列；所述用于铁路系统的双波束天线还包括至少一个第二子天线阵列，所述第二子天线阵列内设有直接由巴特勒矩阵构成的波束形成网络。