[發明專利]集成頻域濾波的寬帶方向圖可重構天線系統

無效

• 申請號: 201110398075.6
• 申請日: 2011-12-04
• 公開（公告）號: CN102496787A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發明（設計）人: 武建華;王正鵬
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: H01Q21/00
• 分類號: H01Q21/00;H01Q3/34
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 李新華;賈玉忠

技術領域

本發明涉及無線通信系統天線系統的技術領域，特別涉及一種超寬帶集成頻域濾波的寬帶方向圖可重構天線系統，其主要應用于室內及室外的小型無線通信基站，可以滿足多個通信頻段的切換需要，并且提供具有可連續在空域掃描的具有方向性的陣列方向圖。

背景技術

隨著移動終端設備的發展，無線通信系統工作的頻帶和體制越來越多，可以預見，未來基站天線將采用可自由調整或切換工作頻率及天線方向圖的工作方式。例如在同一個基站天線上覆蓋GSM，CDMA，WIFI，WLAN等工作頻率。由此必然產生對于工作頻率選擇和方向圖指向的要求。目前的技術主要基于窄帶的單頻，雙頻，隨著無線通信頻率的進一步增加，這種可切換的方式將會使天線后端的饋電網絡越來越復雜。同時新一代移動通信對空域的利用要求越來越高，單純的頻率切換無法滿足空域的自由切換要求。既能夠在頻域實現濾波又能在空域實現濾波，并且可自由切換工作頻率和方向圖指向的天線必然是未來移動通信基站天線的發展方向。

發明內容

本發明的目的在于：提出一種集成頻域濾波的寬帶方向圖可重構天線系統，其既能夠在頻域實現濾波又能在空域實現濾波，并且可自由切換工作頻率和方向圖指向的天線。

本發明為了達到上述發明目的采用如下技術方案：

一種集成頻域濾波的寬帶方向圖可重構天線系統，該天線系統的構成為：一個由多個寬帶天線陣元構成的寬帶圓陣列天線，該寬帶圓陣列天線的直徑線兩端的每兩個寬帶天線陣元的饋電端口分別連接一個單刀雙擲的射頻開關的通斷端，該單刀雙擲的射頻開關公共端連接一個寬帶可重構帶通濾波器，所有寬帶可重構帶通濾波器通過一個帶有隔離度的功率分配器連接到射頻信號的發射和接收端。

其中，所述的寬帶天線陣元可以是寬帶單極天線，寬帶雙極天線或者vivaldi天線。

其中，所述的寬帶天線陣元可以是雙極化陣元，也可以是單極化天線陣元。

其中，所述的寬帶可重構帶通濾波器可以為直流偏壓控制的寬帶可重構帶通濾波器，也可以是機械調整的寬帶可重構帶通濾波器。

其中，所述的射頻開關可以是直流偏壓控制的射頻開關，也可以是機械控制的射頻開關。

其中，所述的射頻開關可以是開關二極管或者微機電開關，也可以是其他通過外加直流電壓或電流控制的射頻開關。

其中，所述的寬帶可重構帶通濾波器的通帶中心頻率改變通過外置偏壓直流電路控制可變電容的容值實現。

其中，所述的可變電容，可變電容可以為變容二極管、微機電可變電容或其他形式的可通過電壓變化控制電容值的可調電容。

其中，該天線系統由可重構帶通濾波器控制通帶的位置。

其中，該天線系統由射頻開關控制選定工作的天線陣元。

其中，該天線系統通過對寬帶可重構帶通濾波器的中心頻帶微調控制選定工作的天線陣元的饋電相位。

本發明的原理如下：

本發明由寬帶可重構帶通濾波器確定天線的工作頻點，設寬帶天線陣元的陣元總數為2*N，以圓陣列的圓心為基準點，寬帶天線系統根據所需要方向圖指向，確定與該指向夾角最小的N個天線單元。將射頻開關切換到連接這N個天線單元。寬帶可重構帶通濾波器在通帶中心頻率略微改變的時候，相對于改變之前對于同一頻點會產生相位差。它可替代傳統的移相器。調整每個寬帶可重構帶通濾波器的相位，使得選出的N個天線單元的等相位面與所需要方向圖指向垂直，從而形成具有特定方向圖指向，特定工作頻帶的天線陣列方向圖。

本發明相對于現有技術的優點在于：

1、該天線系統既能夠在頻域實現濾波又能在空域實現濾波。

2、該天線系統的工作頻率是可以自由調整的，該天線系統的方向圖指向也是可以自由調整的。

附圖說明

圖1是本發明的天線系統結構示意圖。

圖2是本發明寬帶可重構帶通濾波器S₂₁幅度和相位變化曲線。

圖3是本發明的天線系統工作狀態示意圖。

圖中，1a為寬帶圓陣列天線；1a₁-1a₈為寬帶天線陣元；2a為寬帶可重構帶通濾波器；2a₁-2a₄為寬帶可重構帶通濾波器；3a為射頻開關；4a為帶有隔離度的功率分配器。

具體實施方式

下面結合附圖及具體實施方式詳細介紹本發明。