[发明专利]一种方向回溯天线及其设计方法

说明书

本发明公开了一种方向回溯天线及其设计方法，所述方向回溯天线包括：Butler矩阵、天线阵列和有源控制电路，所述Butler矩阵和天线阵列级联，所述Butler矩阵的四个输入端口连接所述有源控制电路。本发明所提供的方向回溯天线，能够在不知道来波方向的情况下，使得回传信号自动指向来波方向。

技术领域

本发明涉及天线技术领域，具体涉及一种方向回溯天线及其设计方法。

背景技术

电力光纤网络系统作为电力通信信息和智能控制的基础组成部分，其支撑着电网调度、营销、生产等核心业务，是电网稳定可靠运行的基础。然而，高压输电线路受所处地理环境和气候影响很大，一旦出现故障，依靠人工巡线来寻找和排除故障，效率很低，浪费大量的人力、物力，扩大停电时间，受各种因素的影响，电力系统很容易瘫痪和异常。因此，更精准、可靠、智能、高效的全光链路数字化管理技术是智能电网光纤网络管理的要求，传统电力网络正在向智能配电网络过渡，作为智能电网的核心模块，具有自动故障定位及无线通讯功能的光缆故障定位器是整个系统正常运行的基础。由此可见，为光缆故障定位器设计一款符合实际应用要求的天线具有极其重要的意义。

近现代以来不同的使用场景对天线的增益、信号频带、旁瓣宽度等技术指标提出了更加严格的要求，另一方面由于计算机技术、微电子技术和现代材料的迅速发展，各种形态各异、功能强大的天线系统相继出现。天线发展的趋势趋于多功能化、智能化，而如何通过集成技术使得天线小型化也是研究的内容。

方向回溯天线可以归类为智能天线，它是由多个辐射单元所组合形成的天线阵列。使用具有方向回溯功能的天线阵，当接收到一个信号之后，可以在完全不知道信号来波相关先验信息的条件下，自动向来波方向辐射一个回波信号。在这个过程中，由于并没有复杂的数字信号变换，因此响应速度较快。总的来说，方向回溯天线往往是用模拟电路实现的，它可以实现相位共轭从而进行方向回溯。其特点有：系统具有较高的增益、较快的响应速度以及较低的成本；由于模拟电路的使用，带来了很多的好处，比如系统不需要繁杂的馈电电路以及数字信号处理电路，而且可以实时的对运动中的物体进行跟踪；并且因为方向回溯天线具有对多个信号源产生多个互不影响的响应波束的特性，因此能够同时对多个目标源实现跟踪；它可以在各种复杂的条件下使用，对系统中的多径效应有一定的抗性。方向回溯阵列主要使用的场景包括射频识别技术、雷达、微波技术实现灯塔、基于微波技术的功率传输、无线通信、卫星通信等，因此方向回溯阵列的研究是具有一定的使用价值和经济价值的。因为方向回溯阵列具有很多优点和较好的性能，并且在毫米波波段中有很多的使用场景，很多研究人员逐渐开始对其进行深入化的研究，主要是针对已有方向回溯天线的优化和改进，以及对更多新颖形式的方向回溯天线的探究。

因此，针对产生的在光纤网络进行故障定位时，依赖特定人员、光缆故障地理定位误差大、室内光纤故障不能精确定位等一系列问题，如何设计方向回溯天线，以及如何对方向回溯天线进行优化和改进使其产生更好的效益是目前亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种方向回溯天线及其设计方法，以能够在不知道来波方向的情况下，使得回传信号自动指向来波方向。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

本发明提供一种方向回溯天线，所述方向回溯天线包括：

Butler矩阵、天线阵列和有源控制电路，所述Butler矩阵和天线阵列级联，所述Butler矩阵的四个输入端口连接所述有源控制电路。

可选择地，所述Butler矩阵包括：

第一3dB定向耦合器、第一45°移相器、第一交叉结、第二3dB定向耦合器、第一0°移相器、第二交叉结、第三3dB定向耦合器、第二45°移相器、第四3dB定向耦合器和第二0°移相器；