[发明专利]一种用于超视距无线通信的有源平面角分集天线

权利要求书

1.一种用于超视距无线通信的有源平面角分集天线，其特征在于：包括网格框架、M个平面天线子阵面(3)、M个一分二功分器(4)、2×M个有源TR收发组件(5)、用于形成第一角分集波束(1)指向的第一波束控制模块(6)、用于形成第二角分集波束(2)指向的第二波束控制模块(7)、两个一分M功分器(8)、两个上下变频单元(9)、两个中频收发单元(10)、第一角分集波束处理电路(11)、第二角分集波束处理电路(12)以及角分集调制解调器(13)；所述的第一角分集波束(1)与第二角分集波束(2)的夹角θ为天线波束宽度的0.75～1倍；

所述M个平面天线子阵面(3)通过矩形布阵组成阵列天线(14)，每一平面天线子阵面(3)由多个矩形布阵的间隙波导天线单元组阵构成，所述平面天线子阵面(3)为矩形平板天线结构，其馈电端口位于天线辐射口面的背面，且位于矩形平板天线的几何中心处；所述一分二功分器(4)为安装于平面天线子阵面(3)背面的矩形模块，一分二功分器(4)的合路端口与平面天线子阵面的馈电端口连接，每一一分二功分器(4)的两个分路端口分别与后端的两个有源TR收发组件(5)相连接；所述平面天线子阵面固定于网格框架的各网格中；

所述的第一波束控制模块(6)、第二波束控制模块(7)、第一角分集波束处理电路(11)和第二角分集波束处理电路(12)均为FPGA模块；所述有源TR收发组件(5)的发射功率通过空间功率合成，将等效的发射效果提升M倍；

信号接收时，来自空间的电磁波信号通过平面天线子阵面(3)进行接收，接收后的信号传给后端的一分二功分器(4)，一分二功分器(4)将信号分成两路，其中，第一支路的信号被送入后端的有源TR收发组件(5)，在第一波束控制模块(6)的控制下，形成第一角分集波束(1)指向所需的幅度及相位，经过幅度及移相处理后的信号再经过有源TR收发组件(5)中的接收通道进行低噪声放大后输出；第二支路的信号被送入后端的有源TR收发组件(5)，在第二波束控制模块(7)的控制下，形成第二角分集波束(2)指向所需的幅度及相位，经过幅度及移相处理后的信号再经过有源TR收发组件(5)中的接收通道进行低噪声放大后输出；放大后的M个第一支路的波束信号送入后端的一个一分M功分器(8)进行合成，放大后的M个第二支路的波束信号送入后端的另一个一分M功分器(8)进行合成；合成后的两路信号分别送入相应的上下变频单元(9)的下变频通道做下变频处理，处理后的信号送入后端相应的中频收发单元(10)的接收支路进行中频放大，中频放大后的信号经过第一/第二角分集波束处理电路处理后，送入后端的角分集调制解调器(13)进行解调处理，从而完成通信解调；

信号发射时，来自角分集调制解调器(13)的调制信号分别经过第一角分集波束处理电路(11)和第二角分集波束处理电路(12)的发射处理后，将信号分别送入对应的中频收发单元(10)的发射支路进行放大处理，放大后的信号送入各自后端的上下变频单元(9)的上变频通道做上变频处理,处理后的信号送入后端相应的一分M功分器(8)进行功分，一分M功分器(8)将信号分成M路，分别送入后端的M个第一支路或M个第二支路，从而被后端的有源TR收发组件(5)处理，以完成信号的幅度及相位控制；第一支路中的有源TR收发组件(5)由第一波束控制模块(6)根据形成第一角分集波束(1)指向所需的幅度及相位进行控制，第二支路中的有源TR收发组件(5)由第二波束控制模块(7)根据形成第二角分集波束(2)指向所需的幅度及相位进行控制；信号经过有源TR收发组件(5)的幅度及移相控制后，再经有源TR收发组件(5)中的发射支路进行放大；放大后的第一支路信号和第二支路信号两两配对，每对信号送入一个一分二功分器(4)进行合成，合成后的信号送到相应的平面天线子阵面(3)，平面天线子阵面(3)将信号向空间发射出去。

2.根据权利要求1所述的一种用于超视距无线通信的有源平面角分集天线，其特征在于：所述第一/第二波束控制模块用于调整相应有源TR收发组件(5)的幅度及相位，从而产生满足角分集关系的第一/第二角分集波束的指向，其中，相位的调整均遵循如下关系：

式中，为调整的相位差值，d为平面天线子阵面(3)之间的间距，λ为第一或第二角分集波束的信号波长。