[实用新型]一种双极化射频前端系统

说明书

本申请涉及雷达和通信领域，具体的说是一种具备开关切换和极化切换功能的双极化相控天线阵列射频前端系统，包括至少一组N个通道模块，每个通道模块分别包括ADC、混频器、数控移相衰减单元、波控系统、功分结构、电源控制系统、多个TR芯片和双极化天线辐射单元，每个TR芯片均配置有收发切换开关电路，双极化天线阵列中单个辐射单元均为双点馈电，每个辐射单元均与TR芯片的极化开关端口相连。在相控天线阵列中采用双极化天线，同时提出了系统架构，通过波控系统实现对相控天线阵的波束控制，发挥双极化天线系统容量大、抗干扰能力强、极化天线之间隔离度高的优势，推动系统的小型化、轻量化和低成本，拓宽其在民用领域的应用。

技术领域

本申请涉及雷达和通信领域，具体的说是一种具备开关切换和极化切换功能的双极化相控天线阵列射频前端系统。

背景技术

相控天线阵列通常是指使用多个天线单元来发射和接收RF信号的通信系统，通过改变阵列内部的不同通道信号的相位配置来实现对不同主瓣波束的调整。与单天线系统相比，相控天线阵列具有高增益、方向可控等许多优点。随着相控阵系统的逐步小型化、轻量化，其在车辆自动驾驶、车辆防撞系统、车载雷达收发系统、地理勘探测量和智能家居等民用消费类智能设备方面的应用越来越广泛。同时在民用领域的应用也进一步要求相控阵系统向小型化、低成本、高精度和高信道容量的方向发展。

在移动通信系统中，多径衰减和共信道干扰都会恶化系统的信噪比，从而影响信道容量。目前研究较为广泛的解决办法是利用极化分集技术，在相控阵系统中采用双极化天线。双极化天线指一套天线系统中同时包含两种极化天线（通常称为垂直极化天线V和水平极化天线H），两种天线均能够独立发射和接收对应方向上的极化电磁波，两种极化电磁波的方向相互垂直。极化分集技术能够有效地利用电磁波的空间自由度，提高频谱的利用率和系统的抗干扰能力，同时增加信道容量，使系统性能得到极大提高。同时相对于空间分集，极化分集技术实现的天线尺寸排布更紧凑，空间利用率更高，更有利于轻量化小型化便携化的发展趋势。在频率不变的情况下，双极化天线是较好的提高系统容量的方式。垂直极化电磁波不能被水平极化天线所接收，反之亦然，这种特性使得双极化的抗干扰能力和极化隔离度大大增加。

但是，目前的双极化天线仅仅是在如何实现天线辐射单元上有相关文献论证，如何将天线应用到系统中所言甚少。为了将双极化天线应用到射频系统中，发挥其优势，就需要对双极化天线接收前端进行针对性的优化设计，从系统架构角度探讨双极化天线系统的实现形式。

发明内容

针对现有技术上的上述不足，本发明旨在解决双极化天线在射频前端系统中的应用问题，在相控天线阵列中采用双极化天线，同时提出了与之对应的系统架构，通过波控系统实现对相控天线阵的波束控制，发挥双极化天线系统容量大、抗干扰能力强、极化天线之间隔离度高的优势，进一步优化系统性能，推动系统的小型化、轻量化和低成本，拓宽其在民用领域的应用。

为实现上述技术效果，本申请技术方案如下：

一种双极化射频前端系统，包括至少一组N个通道模块，每个通道模块分别包括ADC（模拟数字转换器）、混频器、数控移相衰减单元、波控系统、功分结构、电源控制系统、多个TR芯片和双极化天线辐射单元，所述ADC与混频器相连，所述混频器与数控移相衰减单元和波控系统相连，所述数控移相衰减单元与功分结构相连，所述功分结构与多个TR芯片相连，每个TR芯片与电源控制系统和相控阵天线辐射单元相连，每个TR芯片均配置有收发切换开关电路，双极化天线阵列中单个辐射单元均为双点馈电，对应水平极化天线H和垂直极化天线V，每个辐射单元均与双极化TR芯片的极化开关端口相连。

一组通道结构：