[發(fā)明專利]一種雙頻雙極化可重構(gòu)智能WIFI天線

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811613091.0
• 申請(qǐng)日: 2018-12-27
• 公開（公告）號(hào): CN109638411B
• 公開（公告）日: 2020-11-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊鵬;甘育儀;楊俊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H01Q1/12
• 分類號(hào): H01Q1/12;H01Q1/38;H01Q1/48;H01Q1/50;H01Q1/52;H01Q5/20;H01Q5/307;H01Q7/00;H01Q15/24;H01Q19/10;H01Q21/00;H01Q21/20;H01Q21/29
• 代理公司: 成都點(diǎn)睛專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51232
• 代理人: 敖歡;葛啟函

本發(fā)明提供一種雙頻雙極化可重構(gòu)智能WIFI天線，包括正N面體、N個(gè)雙頻雙極化可重構(gòu)天線單元、智能波束控制電路，N個(gè)雙頻雙極化可重構(gòu)天線單元等間距嵌于正N面體的N個(gè)面上并與之共形，智能波束控制電路位于正N面體天線陣列載體內(nèi)部，用于選擇N個(gè)雙頻雙極化可重構(gòu)天線單元中任意單元是否工作以及以何種極化方式工作，智能波束控制電路動(dòng)態(tài)檢測(cè)任意個(gè)數(shù)的天線單元聯(lián)合工作下產(chǎn)生的波束所接收的兩個(gè)頻段信號(hào)的強(qiáng)度，并以此信號(hào)強(qiáng)度來判斷用戶方位，然后選擇各天線單元的最佳工作狀態(tài)，本發(fā)明通過動(dòng)態(tài)檢測(cè)任意天線單元組合形成的狀態(tài)所接收的兩個(gè)頻段信號(hào)的強(qiáng)度來判斷并選擇天線陣的最佳工作狀態(tài)，能動(dòng)態(tài)搜索并跟蹤多用戶方位。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及射頻與無線通信的天線技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種雙頻雙極化可重構(gòu)智能WIFI天線。

背景技術(shù)

無限局域網(wǎng)(WLAN)已經(jīng)與企業(yè)業(yè)務(wù)和個(gè)人生活密不可分，隨著用戶對(duì)于網(wǎng)絡(luò)依賴性的不斷增強(qiáng)，以及對(duì)高速、超寬帶網(wǎng)絡(luò)需求的不斷增長，用戶對(duì)于無線網(wǎng)絡(luò)使用體驗(yàn)要求也變得越來越高，傳統(tǒng)的具有全向覆蓋天線的WLAN系統(tǒng)已逐漸難以滿足廣大用戶日益增長的體驗(yàn)需要求。隨著移動(dòng)通信中的電波傳播、組網(wǎng)技術(shù)、天線理論等技術(shù)的不斷進(jìn)步，以及現(xiàn)代數(shù)字信號(hào)處理算法和芯片性能不斷升級(jí)，為具有靈活波束指向的智能可重構(gòu)多天線的WLAN系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)奠定了理論與技術(shù)基礎(chǔ)。采用具有智能可重構(gòu)多天線的WLAN系統(tǒng)可以自動(dòng)識(shí)別用戶請(qǐng)求，產(chǎn)生空間定向波束，將能量集中分配給指定用戶，提高信號(hào)強(qiáng)度和作用距離，并且可以消除盲點(diǎn)。對(duì)于多個(gè)用戶，還可以利用各個(gè)用戶信號(hào)空間特征的差異，通過形成多波束，在同一信道上同時(shí)接收和發(fā)射多個(gè)信號(hào)而不發(fā)生相互干擾，使無線電頻譜的利用和信號(hào)的傳輸更為有效，并可以降低發(fā)射和接收功率，減少能耗。目前國外已有多家無線通信設(shè)備廠商相繼發(fā)布了具有智能可重構(gòu)多天線的WLAN產(chǎn)品，其中在業(yè)界處于領(lǐng)先的是美國的Ruckus公司和Xirrus公司的產(chǎn)品。國內(nèi)在智能WLAN天線系統(tǒng)方面的研究從2012年左右才開始啟動(dòng)，由于技術(shù)門檻較高，僅有華為等少數(shù)高科技公司具有開發(fā)能力，并且現(xiàn)有產(chǎn)品尚未達(dá)到能與國外同類產(chǎn)品競爭的階段，絕大部分依賴于進(jìn)口。目前該類產(chǎn)品普遍存在的問題是：(1)設(shè)計(jì)難度大，開發(fā)周期長。不同于傳統(tǒng)WLAN路由器的外置天線，因?yàn)橐谝粋€(gè)緊湊的空間內(nèi)放置多個(gè)不同功能和類型的天線，對(duì)天線的尺寸、布局和隔離提出了較高的要求。由于沒有可供借鑒的架構(gòu)和經(jīng)驗(yàn)，天線的設(shè)計(jì)、優(yōu)化和調(diào)試往往占據(jù)了整個(gè)系統(tǒng)開發(fā)的絕大部分的時(shí)間。(2)開發(fā)成本高。此類天線不像傳統(tǒng)的WLAN路由器采用簡單的單極子陣列天線架構(gòu)，而是采用了多組極化和方向圖可重構(gòu)天線，智能自適應(yīng)控制電路和算法，以及大量的信號(hào)控制芯片和處理芯片，導(dǎo)致開發(fā)成本遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)WLAN天線，限制了其推廣和應(yīng)用。(3)系統(tǒng)性能有限。目前國內(nèi)已有的一些產(chǎn)品，盡管能實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)定向波束的功能，但定向波束個(gè)數(shù)和增益有限，部分波束實(shí)際增益僅2-3dBi，和傳統(tǒng)全向天線2dBi的增益并無較大差異，致使用戶在使用WLAN時(shí)信號(hào)不穩(wěn)定，用戶體驗(yàn)一般，所以部分廠商通過提高發(fā)射功率來提高性能，違背了節(jié)能的宗旨。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的，就是針對(duì)上述問題，提出一種雙頻雙極化可重構(gòu)智能WIFI天線。本發(fā)明設(shè)計(jì)定向型共口徑雙頻雙極化可重構(gòu)天線單元并以環(huán)形陣的形式實(shí)現(xiàn)全方位覆蓋；本發(fā)明設(shè)計(jì)高效波束形成網(wǎng)絡(luò)及其控制電路，在不降低天線性能的前提下，實(shí)現(xiàn)低成本的智能波束控制方式。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明技術(shù)方案如下：

一種雙頻雙極化可重構(gòu)智能WIFI天線，包括正N面體、N個(gè)雙頻雙極化可重構(gòu)天線單元、智能波束控制電路，其中N大于3；

正N面體作為天線陣列載體，N個(gè)雙頻雙極化可重構(gòu)天線單元等間距嵌于正N面體的N個(gè)面上并與之共形，雙頻雙極化可重構(gòu)天線單元覆蓋了2.4G頻段與5G頻段；雙頻雙極化可重構(gòu)天線單元為定向天線，其最大輻射方向沿其法向方向，其為雙頻雙極化共口徑天線，其極化方式能在兩個(gè)正交的線極化之間切換；