N通道自适应天线阵列制造技术

一种Ｎ通道自适应天线阵列，包含Ｎ个通道，每个通道是由天线单元、前置放大器与滤波器、功率耦合器Ａ、信号与计算通道依次连接，其特征在于信号与计算通道是分开的两个通道：信号通道是模拟电路，它是由功率耦合器Ａ一个输出端经射频Ｉ－Ｑ分解模块、权系数加权模块接至功率耦合器Ｂ；计算通道是模拟与数字混合电路，它是由功率耦合器Ａ另一输出端经下变频模块、采样及Ａ／Ｄ变换模块、数据处理模块、权系数控制模块接至权系数加权模块。另一特征是有一条反馈计算支路，它由耦合器Ｂ，经下变频模块、采样及Ａ／Ｄ模块连接至数据处理模块。其优点是：运算量小；可适用不同的算法；便于调整信道不均衡性；动态范围大。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及无线电技术中的天线技术，特别是一种自适应天线阵列。采用该技术的天线可形成特定形状和指向的波束。
技术介绍
自适应天线阵列是一种由多天线单元组成的天线，不同的天线单元的信号作不同的加权处理后再合成作为阵列的输出。加权处理依据一定的准则计算得出，以使天线阵列的方向图按设计目的成型。有关自适应天线阵列的现有技术，主要结构特点是它的信号与计算是混杂在一起的，或者是全部采用模拟电路结构，或者是全部采用数字电路的结构。全模拟电路结构缺乏灵活性，结构一经确定则难以改变。难以在一种结构中采取不同的自适应算法。全数字结构运算量大难以实时处理，特别当涉及载波同步时，在强噪声、强干扰条件下获得载波同步进而对信号数字化有较大困难。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种易于实时实现的自适应天线阵列结构，当应用于抗干扰目的时，干扰的对消在载波同步之前。本技术的技术解决方案是一种N通道自适应天线阵列，它是一种模拟数字混合式结构，信号通道与计算通道是独立分开的。包含N个通道，每个通道是由天线单元、前置放大器与滤波器、功率耦合器A、信号与计算通道依次连接，其特征在于信号与计算通道是分开的两个通道信号通道是模拟电路，它是由功率耦合器A一个输出端经射频I-Q分解模块、权系数加权模块接至功率耦合器B输出；计算通道是模拟与数字混合电路，它是由功率耦合器A另一输出端经下变频模块、采样及A/D变换模块、数据处理模块、权系数控制模块接至权系数加权模块。该自适应天线阵列结构还另有一条反馈计算支路，由耦合器B输出，经下变频、采样及A/D变换连接至数据处理模块。附图说明图1是自适应天线阵列结构方块图，图2是原理示意图。具体实施方式本技术结构具体实施参见附图，进一步说明如下一种N通道自适应天线阵列，包含N个通道。参见附图1、附图2，每个通道是由天线单元1、前置放大器与滤波器2、功率耦合器A3、信号与计算通道依次连接，其特征在于信号与计算通道是分开的两个通道信号通道是模拟电路，它是由功率耦合器A3一个输出端经射频I-Q分解模块4、权系数加权模块5接至功率耦合器B6输出；计算通道是模拟与数字混合电路，它是由功率耦合器A3另一输出端经下变频模块7、采样及A/D变换模块8、数据处理模块9、权系数控制模块10接至权系数加权模块5。各功能组件均由标准功能模块组成，分别描述如下信号支路由六个模块组成，它们是1、天线单元 2、前置滤波与放大模块3、功率耦合器A4、射频I-Q分解模块5、射频权系数加权模块 6、功率耦合器B计算支路由四个模块组成，它们是7、下变频模块 8、采样与A/D变换模块9、数据处理模块 10、权系数控制模块1、天线单元天线(Antenna)，通用常用组件。2、前置滤波(Filter)与放大(Pre-Amplifier)可使用Mini-Circuits公司(www.minicircuits.com)的Filter加Amplifier。3、功率耦合器(Power Coupler)A又称Power Splitter或Power Combiner，可使用Mini-Circuits公司的2Way-90°系列Power Splitter。4、射频I-Q分解(RF I-Q Demodulater)模块可使用Mini-Circuits公司的2Way-90°系列Power Splitter，或2Way-0°系列PowerSplitter再加一个90°Phase Shifter实现。5、权系数加权模块这里是射频模拟加权，可使用衰减器(Attenuator)实现，例如Mini-Circuits的Digital Step Attenuator，或国产如电子部南京55所数控或电压(模拟)控制的衰减器(如用于GSM的WSD0004)，负加权可用Mini-Circuits的180°Phase Shifter加Switch实现。6、功率耦合器B可使用多个(例如)Mini-Circuits的2Way-0°系列Power Splitter/Combiner叠加串联。7、下变频模块可使用Motorola公司的Downconverter或用Mini-Circuits的Frequency Mixer，各公司均有多个(种)集成电路覆盖较宽的频段和用途。8、采样和A/D变换模块这是通用和常用器件。9、数据处理模块可用普通个人电脑，或嵌入式系统，或通用信号处理器(如德州仪器的DSP芯片)实现。10、权系数控制模块视加权模块的使用而定。本自适应阵列结构之工作原理是，将各天线阵元经前置放大和滤波之信号分为两路，一路至信号支路，一路至计算支路。信号支路之信号(记其复包络为Xn(t))在射频上直接作I-Q分解并乘以加权因子Wn(Wn是复数，Wn＝Wnr+jWni)，然后合路为射频输出。输出之复包络Y(t)为Y(t)=Σn=1NWn*·Xn(t)]]>信号支路中的复加权因子Wn的值由计算支路处理后给出。计算支路的输入信号取自天线单元经前置放大与滤波之后的输出，然后经下变频解调再经采样变换为数字信号后输入信号处理模块，其间包括I-Q分解处理。下变频解调和I-Q分解均可采取全数字的或模拟的处理。数据处理模块处理经下变频解调、采样后的复信号，这与信号支路中加权点的Xn(t)一般不能准确地一致，可记为Xne(t)，其数字形式为Xne(kT)，T为采样周期。根据实际问题和所选择的优化准则，可在数据处理模块中构成优化问题如下。minWne,E{|Σn=1NWne*·Xne(kT)-μ·d(kT)|2}]]> 这优化问题可利用不同的自适应算法求解，而由解出之Wne构成所需之加权值Wn。由于Xn(t)与Xne(t)的不同，Wn与Wne也不同。对此，可采用下列方法予以处理。其一为测量Xn(t)与Xne(t)的差别，从而在计算中使用校准后的Xn(t)而得到Wn。其二，由于Y(t)也经下变频解调送入数据处理模块，故可用代数的方法或统计估值的方法适时或准适时地得到Xn(t)与Xne(t)的差值而解出正确的Wn。例如，由: y2(t)‾-2‾=2‾-2‾]]>构成线性方程组解出Wn，此法亦可用于调整信道不均衡性。其三，利用直接梯度法或微扰法，由Y(t)电平值或平均功率值对Wn的变化暨敏感性而直接调整Wn，或解出Wn与Wne的差值。本技术的优点是运算量小；可适用不同的算法；可适时或准适时地调整信道不均衡性；当用于抗干扰时，干扰的对消可在载波同步之前进行；动态范围大。权利要求1.一种N通道自适应天线阵列，包含N个通道，每个通道是由天线单元、前置放大器与滤波器、功率耦合器A、信号与计算通道依次连接，其特征在于信号与计算通道是分开的两个通道信号通道是模拟电路，它是由功率耦合器A一个输出端经射频I-Q分解模块、权系数加权模块接至功率耦合器B；计算通道是模拟与数字混合电路，它是由功率耦合器A另一输出端经下变频模块、采样及A/D变换模块、数本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Ｎ通道自适应天线阵列，包含Ｎ个通道，每个通道是由天线单元、前置放大器与滤波器、功率耦合器Ａ、信号与计算通道依次连接，其特征在于信号与计算通道是分开的两个通道：信号通道是模拟电路，它是由功率耦合器Ａ一个输出端经射频Ｉ－Ｑ分解模块、权系数加权模块接至功率耦合器Ｂ；计算通道是模拟与数字混合电路，它是由功率耦合器Ａ另一输出端经下变频模块、采样及Ａ／Ｄ变换模块、数据处理模块、权系数控制模块接至权系数加权模块。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：董红飞，
申请(专利权)人：董红飞，
类型：实用新型
国别省市：43[中国|湖南]