一种应用于5G通信的透镜结构及5G基站

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种应用于5G通信的透镜结构及5G基站。

背景技术

透镜结构是一种将点源辐射的球面波转换为平面波、从而获得高增益波束的电磁结构。平面透镜是最常见的透镜，早期的透镜结构功能单一，仅需要汇聚能量，提高天线馈源增益即可，平面透镜依托于PCB技术降低成本，提升可行性和产品良率，因而获得推崇。

然而，随着通信技术的发展，系统要求透镜具备各种功能，其中包括具备波束扫描能力的透镜，而平面透镜在波束扫描方面天然具有劣势。第一，随着波束扫描角度的增加，平面透镜的面积必须增加，从而导致透镜结构占用空间进一步加大。第二，随着馈源波束方向角度增大，平面透镜的入射角也同样增大，相比于透射更容易产生反射，降低透镜性能。最后，平面透镜面积大，风阻更大，不适合置于基站塔架之上。从而影响透镜结构在5G基站上的整体使用效果。

发明内容

本发明提供一种应用于5G通信的透镜结构及5G基站，以提高透镜结构的使用效果。

为了实现上述技术目的，本发明采用下述技术方案：

本发明技术方案的第一方面，提供一种应用于5G通信的透镜结构，包括：

曲面板，设置于阵列天线的一侧，且所述曲面板的弯曲方向朝向所述阵列天线，其中，所述曲面板具有设定弯曲角度，所述曲面板与所述阵列天线之间具有设定距离；

多个透镜单元，均匀分布在所述曲面板上，且各所述透镜单元具有设定尺寸，以配合所述设定弯曲角度和所述设定距离调整所述阵列天线发射的电磁波的相位，使所述阵列天线发射的电磁波能够同时从所述曲面板上向外辐射。

优选的，所述多个透镜单元均分为多个透镜单元组，所述透镜单元组中的多个透镜单元沿所述曲面板的宽度方向排列，且所述多个透镜单元组沿所述曲面板的长度方向等间距排列。

优选的，所述透镜单元组中心处的透镜单元至所述透镜单元组两侧的透镜单元的尺寸逐渐减小。

优选的，所述曲面板包括多层子曲面板，所述多层子曲面板沿电磁波的发射反向层叠排列，各层所述子曲面板上均分布有多个透镜单元，且各层所述子曲面板上的透镜单元相互对应。

优选的，相邻两层子曲面板之间存在空气间隙。

优选的，所述曲面板为柔性曲面板。

优选的，所述透镜单元为正N边形或圆形，其中，N≥4且为偶数。

优选的，所述曲面板呈环形形状，所述多个透镜单元沿所述曲面板的周向方向均匀分布在所述曲面板的多个区域，以与所述曲面板内环内的多个阵列天线相对应。

优选的，所述设定弯曲角度至少包括120°

本发明技术方案的第二方面，提供一种5G基站，所述5G基站包括所述透镜结构。

本发明与现有技术相比，有益效果如下：

本申请现提出一种新的节能方案，通过在基站天线前端安装电磁透镜，增加天线辐射增益。等效全向辐射功率(Effective Isotropic Radiated Power)，EIRP定义为：EIRP＝Pt*Gt，Pt表示发射机的发射功率，Gt表示发射天线的天线增益。在无线通信工程中，通常用来衡量干扰的强度，以及发射机发射强信号的能。通过增加Gt，保证EIRP不变的情况下，降低Pt，进而实现节能。具体的，通过将多个透镜单元均匀分布在曲面板上，从而形成曲面透镜结构，同时，每个透镜单元均具有设定尺寸，以配合曲面板的设定弯曲角度和曲面板与阵列天线之间的设定距离调整阵列天线发射的电磁波的相位，使阵列天线发射的电磁波能够同时从曲面板上向外辐射，进而增强电磁波的辐射强度，即增加Gt，从而实现节能。此外，采用曲面结构设计透镜，可以减少空间占用面积，并能够保证透镜的入射角度在合理的范围，进而提升透镜结构的波束扫描能力。

附图说明

图1是本发明实施例提供的应用于5G通信的透镜结构的整体结构示意图；

图2是图1的主视图；

图3是图1的俯视图；

图4是本发明实施例提供的另一种应用于5G通信的透镜结构的整体结构示意图。

在附图中，各附图标记表示：

1、曲面板；11、子曲面板；2、透镜单元；3、阵列天线。

具体实施方式

为使本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

请参照图1至图3所示，为本发明实施例提供的一种应用于5G通信的透镜结构，其包括：曲面板1和多个透镜单元2。

曲面板1设置于阵列天线3的一侧，且曲面板1的弯曲方向朝向阵列天线3，其中，曲面板1具有设定弯曲角度，曲面板1与阵列天线3之间具有设定距离；多个透镜单元2均匀分布在曲面板1上，且各透镜单元2具有设定尺寸，以配合设定弯曲角度和设定距离调整阵列天线3发射的电磁波的相位，使阵列天线3发射的电磁波能够同时从曲面板1上向外辐射。

具体的，本实施例提出一种新的节能方案，通过在基站天线前端安装电磁透镜，增加天线辐射增益。等效全向辐射功率(Effective Isotropic Radiated Power)，EIRP定义为：EIRP＝Pt*Gt，Pt表示发射机的发射功率，Gt表示发射天线的天线增益。在无线通信工程中，通常用来衡量干扰的强度，以及发射机发射强信号的能。通过增加Gt，保证EIRP不变的情况下，降低Pt，进而实现节能。具体的，通过将多个透镜单元2均匀分布在曲面板1上，从而形成曲面透镜结构，同时，每个透镜单元2均具有设定尺寸，以配合曲面板1的设定弯曲角度和曲面板1与阵列天线3之间的设定距离调整阵列天线3发射的电磁波的相位，使阵列天线3发射的电磁波能够同时从曲面板1上向外辐射，进而增强电磁波的辐射强度，即增加Gt，从而实现节能。此外，采用曲面结构设计透镜，可以减少空间占用面积，并能够保证透镜的入射角度在合理的范围，进而提升透镜结构的波束扫描能力。

在上述实施例中，优选的，多个透镜单元2均分为多个透镜单元组，透镜单元组中的多个透镜单元2沿曲面板1的宽度方向排列，且多个透镜单元组沿曲面板1的长度方向等间距排列。具体的，在该实施例中，沿曲面板1的宽度方向上，每一个透镜单元组的多个透镜单元1等间距排列，同时，沿曲面板1的长度方向上，各透镜单元组依次等间距排列，由此能够保证透镜单元2分布的均匀性，进而保证了电磁波辐射的均匀性。容易理解的是，本实施例所提供的分布方式仅为其中一种布局结构，在其他实施例中，还可以将多个透镜单元2按照圆形、菱形等其他形状进行适应性布局。

参照图3所示，在上述实施例中，优选的，透镜单元组中心处的透镜单元2至透镜单元组两侧的透镜单元2的尺寸逐渐减小。具体的，参照图2所示，本实施例中，透镜单元组的中心是指靠近A线的区域，透镜单元组的两侧是指靠近B线的区域，越靠近A线区域的透镜单元2的尺寸越大，越靠近B线区域的透镜单元的尺寸越小，由此，能够对阵列天线3发射的电磁波进行相位调整。该实施例通过调节透镜单元2的尺寸实现了对电磁波的相位调整，实现方式较为简便，同时透镜结构的整体美观性较好。在其他实施例中，也可以通过调节透镜单元2的材质或厚度等参数以对电磁波进行相位调整，具体可根据实际需要进行适应性选择。

参照图2所示，在上述实施例中，优选的，曲面板1包括多层子曲面板11，多层子曲面板11沿电磁波的发射反向层叠排列，各层子曲面板11上均分布有多个透镜单元2，且各层子曲面板11上的透镜单元2相互对应。具体的，在该实施例中个，曲面板1由五层子曲面板11层叠而成，当电磁波从阵列天线3上发出后，电磁波会依次经过五层透镜单元2进行相位调节，最终从最上层子曲面板11射出。在本实施例中，经实验验证五层子曲面板11相互层叠后的使用效果最佳，但不限定于子曲面板11的具体数量，在其他实施例中，可根据电磁波的辐射强度或辐射环境的不同进行适应性的调整。

在上述实施例中，优选的，相邻两层子曲面板11之间存在空气间隙。具体的，本实施例中，相邻两层子曲面板11之间的空气间隙相等，具体数值可根据需要进行适应性选择，从而更有利于电磁波的传播以及相位的调整。

在上述实施例中，优选的，曲面板1为柔性曲面板。由此，不仅结构简单，同时可通过平面印刷技术加工，成本低，适合大批量生产。此外，柔性材料制作的曲面板1较为轻薄，能够降低透镜结构的整体重量。

在上述实施例中，优选的，透镜单元2为正N边形或圆形，其中，N≥4且为偶数。具体的，在本实施例中，透镜单元2为正方形，由于正方形的透镜单元2在长度方向或宽度方向上均为轴对称图形，因此能够将该透镜结构应用在双极化阵列或±45°极化阵列上，从而提高了透镜结构的整体适用性，以具有更宽泛的应用需求。

实施例二：

参照图4所示，在实施例一的基础上，优选的，曲面板1呈环形形状，多个透镜单元2沿曲面板1的周向方向均匀分布在曲面板1的多个区域，以与曲面板1内环内的多个阵列天线3相对应。

具体的，在该实施例中，阵列天线3为三个，三个阵列天线3围设成等边三角形结构，相应地，曲面板1上每120°形成一个分布区域，用于组装透镜单元2，从而使得每一个阵列天线3均对应曲面板1的一个分布区域，由此，形成了360°全方位覆盖式的透镜结构，从而避免了电磁波的溢散，进一步提高了辐射强度。

本发明实施例还提供一种5G基站，其中，5G基站包括上述实施例中的透镜结构，以提高5G基站的节能和波速扫描能力。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵壳体在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。