[發明專利]適用于FDD系統的RoF型相控有源一體化天線

無效

• 申請號: 201310124532.1
• 申請日: 2013-04-10
• 公開（公告）號: CN103236587A
• 公開（公告）日: 2013-08-07
• 發明（設計）人: 洪偉;李林盛;張彥;陳鵬;陳繼新;蒯振起;陳喆
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H01Q21/00
• 分類號: H01Q21/00;H01Q23/00;H01Q3/30
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 夏雪

技術領域

本發明涉及一種有源天線，具體說是一種適用于FDD（Frequency?Division?Duplexing，頻分雙工）系統的RoF型相控有源一體化天線。

背景技術

天線是各種無線通信系統的關鍵部件之一，衡量其優劣的主要技術指標有：阻抗帶寬、波束寬度、副瓣電平、增益和效率等。天線輻射單元的導體損耗、介質損耗、饋電網絡的插入損耗以及饋線的損耗會大大降低整個系統的效率，從而致使相當比例的發射機功率被天線和饋線所耗散，而且嚴重影響接收靈敏度。因此，高效率和智能化就成為下一代無線通信天線的研究目標。

傳統的蜂窩移動通信基站主要由天線、饋線電纜和射頻收發信機組成，塔頂的天線通過一定長度的饋線電纜與下面的收發信機相連接。對于下行鏈路，射頻發射機的輸出功率通過饋線電纜饋入安裝于塔頂的天線并發射到空中；對于上行鏈路，手機信號被塔頂基站天線接收后通過饋線電纜進入塔下的射頻接收機。傳統基站天線大多采用扇面輻射方向圖的定向天線，水平面波束寬度一般為120度（10dB波束寬度），增益一般約為14.5dBi。這樣的天線一般由垂直方向的8～12個單元的陣列構成。天線輻射單元的導體損耗、介質損耗、饋電網絡的插損以及饋線的損耗會大大降低天饋系統的效率，從而致使相當比例的發射機功率被天線和饋線所耗散，而且嚴重影響接收靈敏度。天線效率沒有計及饋線電纜的損耗，顯然對于上述基站來說，將天線與饋線（即：天饋系統）整體考慮更適合描述和

EAF=PePt]]>

分析無線通信系統的性能。為此，我們定義天饋效率如下

式中，E_AF表示天饋效率（Efficiency?of?Antenna?and?Feeding?Cable）,P_e是指真正輻射到空中的有效輻射功率，P_t是指射頻發射機的輸出功率。

對于傳統基站和基站扇面天線情況，通常饋線長度可達幾十米，損耗可達3dB，甚至更大；扇面天線內部饋電網絡的損耗通常約1～2dB。相比之下，輻射單元的導體損耗、介質損耗以及良好匹配時的反射損耗要小很多。因此，從射頻發射機輸出的功率只有不到一半被輻射出去，也就是說，此時的天饋效率E_AF<50%。我們知道，在保證線性度的情況下射頻發射機輸出功率提高一倍，其成本將增加0.8～1倍，其直流功耗將增加1～1.2倍。

因此，研究和實現高效率、波束可控、低功耗、低成本以及支持RoF(Radio?over?Fiber，光載無線通信)的各種優良特性的新型天線技術顯得極為迫切。

發明內容

發明目的：針對上述現有技術存在的問題和不足，本發明的目的是提供一種適用于FDD系統的RoF型相控有源一體化天線，使其在垂直平面內發射通道與接收通道的波束指向獨立可控，高效節能。

技術方案：為實現上述發明目的，本發明采用的技術方案為一種適用于FDD系統的RoF型相控有源一體化天線陣列，它包括光模塊、中頻收發模塊、射頻收發模塊和天線單元；與近端機相連的光模塊通過中頻收發模塊與多個射頻收發模塊相連，每個射頻收發模塊連接有一個天線單元。

其中，所述的中頻收發模塊包括與光模塊相連的發射模塊，發射模塊與中頻功分器的輸入端相連；中頻收發模塊還包括與光模塊相連的接收模塊，接收模塊與中頻合路器的輸出端相連；所述的中頻功分器的輸出端通過射頻收發模塊與天線單元的饋電端口相連；所述的天線單元的饋電端口還通過射頻收發模塊與中頻合路器的輸入端相連。

其中，所述的射頻收發模塊包括依次與中頻功分器相連的第一混頻器、第一移相器、放大器和雙工器，雙工器的另一端與天線單元的饋電端口相連；天線單元的饋電端口還通過雙工器依次連接射頻接收模塊、第二移相器和第二混頻器，第二混頻器與中頻合路器的輸入端相連。