[發明專利]一種基于定向天線的射頻前端裝置及其通信控制方法

有效

• 申請號: 201310628659.7
• 申請日: 2013-11-28
• 公開（公告）號: CN103618559A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發明（設計）人: 張凡;張濤;楊勇;藺曉星;王博一;張亦希;張勛勛;王平;吳改寧;薛亞茹;付瑞
• 申請（專利權）人: 西安烽火電子科技有限責任公司
• 主分類號: H04B1/38
• 分類號: H04B1/38
• 代理公司: 西安睿通知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 61218
• 代理人: 車寧華

1.一種基于定向天線的射頻前端裝置，其特征在于，包括第1射頻單元至第L射頻單元、功率分配/合成器、以及用于收發射頻信號的定向天線（1），L為大于1的自然數，所述功率分配/合成器分別電連接第1射頻單元至第L射頻單元；每個射頻單元用于對射頻信號進行放大處理、移相處理和衰減處理；

所述定向天線（1）包括圓柱體（2）、以及位于圓柱體（2）側面上的天線陣列；所述天線陣列按照高度的不同分為N層結構，N為大于1的自然數；所述每層結構包括：周向均勻分布在圓柱體（2）側面上的M個天線陣元（3），M為大于1的自然數；所述天線陣列由L個天線陣元組構成，每個天線陣元組至少包括一個天線陣元（3），每個天線陣元組對應設置有一個天線陣元切換開關；每個天線陣元切換開關的一端選擇性地電連接一個天線陣元，另一端對應電連接一個射頻單元；

所述基于定向天線的射頻前端裝置還包括控制器，所述控制器分別電連接所有天線陣元切換開關的控制端；所述控制器用于在需要接收射頻信號或需要發送射頻信號時，控制每個天線陣元切換開關的切換狀態。

2.如權利要求1所述的一種基于定向天線的射頻前端裝置，其特征在于，所述控制器分別電連接所有射頻單元，用于在需要接收射頻信號或需要發送射頻信號時，向射頻單元發送控制信號；

所述射頻單元，用于根據收到的控制信號，對射頻信號進行移相處理和衰減處理。

3.如權利要求1所述的一種基于定向天線的射頻前端裝置，其特征在于，所述每個射頻通道包括環行器（4）、射頻接收單元、射頻發射單元、收發轉換開關（5）和數字衰減器；

所述射頻發射單元包括第一數字移相器和功率放大器，所述第一數字移相器的輸出端電連接功率放大器的輸入端；所述射頻接收單元包括低噪聲放大器和第二數字移相器，所述低噪聲放大器的輸出端電連接第二數字移相器的輸入端；所述環行器（4）具有三個端口，其中，第一端口電連接對應的天線陣元切換開關，第二端口電連接低噪聲放大器的輸入端，第三端口電連接功率放大器的輸出端；所述收發轉換開關（5）的一端選擇性地電連接第一數字移相器的輸入端或第二數字移相器的輸出端，另一端電連接數字衰減器的一端；數字衰減器的另一端電連接功率分配/合成器；

所述控制器的信號輸出端分別電連接收發轉換開關（5）的控制端、第一數字移相器的控制端、第二數字移相器的控制端和數字衰減器的控制端。

4.如權利要求3所述的一種基于定向天線的射頻前端裝置，其特征在于，所述每個射頻接收單元還包括限幅器和二選一開關（6）；所述控制器的信號輸出端電連接二選一開關（6）的控制端；

所述環行器（4）的第二端口依次通過二選一開關（6）以及限幅器電連接低噪聲放大器的輸入端；所述二選一開關（6）的一端電連接環行器（4）的第二端口，所述二選一開關（6）的另一端選擇性地電連接限幅器的輸入端或地線，所述限幅器的輸出端電連接低噪聲放大器的輸入端。

5.如權利要求3所述的一種基于定向天線的射頻前端裝置，其特征在于，所述每個射頻發射單元還包括功率檢測器，所述功率檢測器的輸入端設置在環行器（4）的第一端口，所述功率檢測器的輸出端電連接控制器的信號輸入端。

6.一種基于定向天線的射頻前端裝置的通信控制方法，基于權利要求1所述的一種基于定向天線的射頻前端裝置，其特征在于，包括：

當需要接收射頻信號時，所述控制器控制每個天線陣元切換開關的切換狀態，此時，每個天線陣元通過對應的天線陣元切換開關電連接對應的射頻單元，每個射頻單元通過對應的天線陣元接收射頻信號；

當需要發送射頻信號時，所述控制器控制每個天線陣元切換開關的切換狀態，此時，每個天線陣元通過對應的天線陣元切換開關電連接對應的射頻單元，每個射頻單元通過對應的天線陣元發送射頻信號。