[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

摘要

本发明公开了一种用于超视距无线通信的有源平面角分集天线，属于无线通信和天线技术领域。其包括M个天线子阵面、M个一分二功分器、2M个TR组件、第一波束控制模块、第二波束控制模块、2个一分M功分器、2个上下变频单元、2个中频收发单元、波束1处理电路、波束2处理电路以及角分集调制解调器。本发明天线采用有源调整方式将大功率收发信机的功率分解为多个小功率模块的合成，降低了收发信机的设计难度。该天线可根据使用需求进行模块化组装，角分集倍率根据实际使用条件进行灵活调整，极大地提高了角分集天线系统的使用灵活性，拓展了超视距无线通信产品的应用范围。

主权项

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）；/n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；/n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；/n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；/n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。/n