[发明专利]一种用于无线携能通信系统的发射阵列及其波束扫描方法

权利要求书

1.一种用于无线携能通信系统的发射阵列，其特征在于：包括电控模块、功率放大模块和十六元发射天线阵列，

所述电控模块包括第一射频输出口(100)、第二射频输出口(200)、第三射频输出口(300)和第四射频输出口(400)，第一射频输出口(100)、第二射频输出口(200)、第三射频输出口(300)和第四射频输出口(400)分别通过同轴线与对应的功率放大模块的射频输入口实现电气连接；

十六元发射天线阵列包括四个子阵，四个子阵的射频端口分别与对应的功率放大模块的射频输出端实现电气连接；

所述十六元发射天线阵列包括十六个高增益微带天线和四个一分四功率分配器(4)，十六个高增益微带天线以4×4的形式形成所述四个子阵，分别为第一子阵(500)、第二子阵(600)、第三子阵(700)和第四子阵(800)，第一子阵(500)、第二子阵(600)、第三子阵(700)和第四子阵(800)分别单独与一个一分四功率分配器连接；每根所述高增益微带天线均包括辐射元(1)、低介电常数支撑泡沫(2)、共地基板(3)和同轴线内芯(5)，辐射元(1)与共地基板(3)之间通过低介电常数支撑泡沫(2)连接，所述一分四功率分配器(4)紧贴在共地基板(3)下方，所述同轴线内芯(5)的两端分别连接辐射元(1)和一分四功率分配器(4)以便为辐射元馈电。

2.根据权利要求1所述的一种用于无线携能通信系统的发射阵列，其特征在于：每个所述功率放大模块均为高增益功率放大模块，包括用于完成信号的功率放大的功率放大器与调节电压的变压器。

3.根据权利要求1所述的一种用于无线携能通信系统的发射阵列，其特征在于：每个子阵均以2×2阵列形式排布。

4.根据权利要求1所述的一种用于无线携能通信系统的发射阵列，其特征在于：每个一分四功率分配器的输入口均焊有SMA头以便与信号输入器件实现电气连接。

5.根据权利要求1所述的一种用于无线携能通信系统的发射阵列，其特征在于：在所述共地基板(3)上开设有共地基板缺陷结构(7)。

6.根据权利要求1所述的一种用于无线携能通信系统的发射阵列，其特征在于：在辐射元(1)、低介电常数支撑泡沫和共地基板(3)的相应位置上开设有定位孔(6)，同轴线内芯(5)安装在定位孔(6)内。

7.一种使用权利要求1-6任一所述的一种用于无线携能通信系统的发射阵列的波束扫描方法，其特征在于，包括以下步骤：

在十六元发射天线阵列上确定原点的位置，以原点为基准建立X轴与Y轴；

分别获得第一子阵(500)、第二子阵(600)、第三子阵(700)和第四子阵(800)的坐标；

将第一子阵(500)、第二子阵(600)、第三子阵(700)和第四子阵(800)的坐标输入电控模块；

输入波束扫描意向方向后，通过电控模块计算获得每个射频输出口输出的带有馈电相位因子的小功率信号其中j表示虚数单位，下标n代表对应第n个天线阵元，θ_m代表在使用球坐标下的仰角，代表在使用球坐标下的方位角，α_n是馈电相位，X_s(t)为未加馈电相位因子的调制后的小功率信号；每个小功率信号进入相应的功率放大器中进行功率放大，

被相应地放大为能用于远距离传能的大功率信号，每个大功率信号经过相应的子阵辐射出去，即完成一次波束扫描。

8.根据权利要求7所述的波束扫描方法，其特征在于，带有馈电相位因子的小功率信号中，馈电相位的计算公式如下：

其中，j表示虚数单位，k表示波数，下标n代表对应第n个天线阵元，λ代表波长，θ_m代表在使用球坐标下的仰角，代表在使用球坐标下的方位角，x_n代表第n个天线阵元x方向坐标，y_n代表第n个天线阵元y方向的坐标。