本发明专利技术公布一种胶囊内窥镜的智能阵列天线，包括N个天线单元、信号发生模块、控制模块，N个收发信号处理模块及合路模块；天线单元与收发信号处理模块相连并负责收发无线电波；收发信号处理模块负责收发射频信号并进行滤波、放大及移相处理；合路模块将N路收发链路集合成一路并连接到射频收发模块，本发明专利技术智能阵列天线可选择两种工作模式，当处于智能天线模式时，天线单元的位置关系、接收信号相位值与信号强度值均不确定并变化时也能保持信号的有效接收，在距离近，信号衰减大且不稳定的应用场景中能保证数据传输的稳定性和可靠性；当处于相控阵列天线模式时可实现传统相控阵列天线的功能，可实现控制天线的最大增益方向进行空间扫描等功能。空间扫描等功能。空间扫描等功能。
【技术实现步骤摘要】
胶囊内窥镜的智能阵列天线及其自动增益及相位调节方法
[0001]本专利技术涉及通信
，具体涉及到一种胶囊内窥镜的智能阵列天线及其自动增益及相位调节方法。
技术介绍
[0002]胶囊内窥镜在运行状态中需要和外部收发设备进行通信，其采用固有通信频率进行图像和数据的传输，业界已经有胶囊内窥镜采用阵列天线进行通信的设计方案，现有技术方案的常规阵列天线的天线单元相对位置确定，天线单元收发信号强度基本一致，天线单元接收的相位差值由信号源相对天线的方向确定。
[0003]现有的常规相控阵列天线如果直接应用在胶囊内窥镜产品中，由于胶囊内窥镜信号传输具有近距离和高衰减的通信特征，并且由于个体体型的差异和体内组织的非均匀性，当胶囊内窥镜在体内运动时其传送到体表各个位置的无线信号的信号强度和相位具有不确定性，且相互之间的相关性很小，此时难以通过传统相控阵列天线有效接收信号，容易造成信号传输不稳定和数据丢失。
[0004]因此，有必要开发一种适用于胶囊内窥镜的智能阵列天线、自动增益及相位调节方法，可以动态适应运行环境和状态，智能调节工作状态，保证信号传输的稳定性和可靠性。
技术实现思路
[0005]为了解决现有技术的不足，本专利技术提出一种胶囊内窥镜的智能阵列天线，第一方面，本专利技术提供一种胶囊内窥镜的智能阵列天线，包括无线收发器及射频收发模块，进一步还包括N个天线单元、信号发生模块、控制模块、N个收发信号处理模块及合路模块，其中N是大于等于1的正整数；
[0006]所述天线单元负责接收无线收发器发射的无线电波并将其转换为射频信号传输至对应的N个收发信号处理模块，同时将收发信号处理模块传输的射频信号转换为无线电波发射至无线收发器；
[0007]所述收发信号处理模块在接收状态时将天线单元接收到的射频信号进行滤波、放大和移相处理后传输至合路模块；在发射状态时将合路模块传送的射频信号进行移相和放大处理后传输至天线单元；
[0008]所述合路模块在接收状态时将N个收发信号处理模块传送的信号集合成一路信号并传输至射频收发模块；在发射状态时将射频收发模块输出的射频信号等分成N路并传输至收发信号处理模块；
[0009]所述信号发生模块用于生成参考信号并传输至N个收发信号处理模块；
[0010]所述控制模块用于调节信号发生模块、收发信号处理模块、合路模块的工作状态。
[0011]进一步的，所述收发信号处理模块进一步包括第一收发通路切换开关、滤波器、自动增益控制模块、第二收发通路切换开关、相位调节模块及PA；
[0012]所述第一收发通路切换开关根据控制模块的控制信号选择天线单元与接收通路或发射通路进行连通；
[0013]所述滤波器用于滤除接收信号上叠加的带外干扰信号；
[0014]所述自动增益控制模块通过检测可调增益低噪声放大器的输出耦合信号强度并控制低噪声放大器的增益值，当输出信号的耦合信号增强时降低增益，当输出耦合信号减弱时提高增益；
[0015]所述第二收发通路切换开关根据控制模块的控制信号选择相位调节模块与接收信号通路或发射信号通路连通；
[0016]当天线单元处于智能接收工作模式时，所述相位调节模块在接收状态时根据调节接收信号的相位使其与参考信号相位一致，使多路信号经过相位调节后到达合路模块时的相位保持一致；在发射状态时相位调节模块保持默认相移值不变；
[0017]当天线单元处于相控阵列天线工作模式时，控制模块根据N个天线单元的间距和相控阵列天线需要的增益方向确定移相参数；
[0018]所述PA用于将发射信号进行放大处理。
[0019]进一步的，所述自动增益控制模块进一步包括射频信号强度检测模块、耦合器及可调增益低噪声放大器；
[0020]所述可调增益低噪声放大器根据控制信号调节放大器的增益值；
[0021]所述耦合器将输入的射频信号经过耦合得到一路耦合信号并形成两路输出信号，其中一路为强输出的射频信号，另一路为弱输出的射频耦合信号；
[0022]所述射频信号检测模块将输入的射频信号的强度值转换为电压值输出；
[0023]所述控制模块根据射频信号强度检测模块输出的代表信号强度的电压值输出增益控制信号。
[0024]进一步的，所述相位调节模块进一步包括鉴相器、可调移相器及耦合器；
[0025]所述耦合器设置于射频通路上，经过耦合器的射频信号通过耦合得到一路附加的耦合信号；
[0026]所述鉴相器根据输入的耦合信号和参考信号输出具有信号相位差值信息的电压信号；
[0027]所述可调移相器根据控制模块的控制信号调节射频信号的相移值。
[0028]在天线单元处于智能天线模式时，控制模块根据鉴相器输出的具有相位差值的电压信号输出移相控制信号控制可调移相器工作；在天线单元处于相控阵列模式时，控制模块根据天线单元的间距和相控阵列天线所需的增益方向得到可调移相器的移相参数，进一步控制可调移相器的移相值。
[0029]进一步的，所述合路模块进一步包括压控射频功率分配器；
[0030]所述压控射频功率分配器是一分N路功分器，其端口之间的功率比值可通过电压信号进行控制调节；在天线单元处于接收状态时，控制模块根据自动增益控制模块中的耦合器得到的耦合信号值得到N路接收信号的功率比值，并将N路功分器的功率比值调节到与接收信号的功率比值一致；在天线单元处于发射状态时将射频收发模块输出的射频信号等分为N路并通过收发信号处理模块分别传输至N个天线单元进行发射。
[0031]第二方面，本专利技术提供一种自动增益调节方法，包括以下步骤：
[0032]步骤S501：第一收发通路切换开关将射频信号输入至自动增益控制模块303；
[0033]步骤S502：可调增益低噪声放大器进行信号放大；
[0034]步骤S503：可调增益低噪声放大器输出射频信号；
[0035]步骤S504：耦合器得到射频输出信号的耦合信号；
[0036]步骤S505：检测耦合信号强度值；
[0037]步骤S506：控制器对比耦合信号与预设范围值的关系；
[0038]步骤S507：当检测到耦合信号强度值在预设范围值内时，保持目前增益状态并继续监测；
[0039]步骤S508：当检测到耦合信号强度值大于预设范围值时，控制模块通过控制信号降低可调增益低噪声放大器的增益值，然后以降低后的增益值进行信号放大处理；
[0040]步骤S509：当检测到耦合信号强度值小于预设范围值时，控制模块通过控制信号提高可调增益低噪声放大器的增益值，然后以提高后的增益值进行信号放大处理。
[0041]进一步的，所述预设范围值的最小值比最大值低3～10dB。
[0042]第三方面，本专利技术提供一种相位调节方法，包括以下步骤：
[0043]步骤S701：相位调节模块的耦合器通过耦合持续得到经过相位调节的耦合信号；
[0044]步骤S702：鉴相器检测耦合本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种胶囊内窥镜的智能阵列天线，包括无线收发器及射频收发模块，其特征在于，进一步还包括N个天线单元、信号发生模块、控制模块、N个收发信号处理模块及合路模块，其中N是大于等于1的正整数；所述天线单元负责接收无线收发器发射的无线电波并将其转换为射频信号传输至对应的N个收发信号处理模块，同时将收发信号处理模块传输的射频信号转换为无线电波发射至无线收发器；所述收发信号处理模块在接收状态时将天线单元接收到的射频信号进行滤波、放大和移相处理后传输至合路模块；在发射状态时将合路模块传送的射频信号进行移相和放大处理后传输至天线单元；所述合路模块在接收状态时将N个收发信号处理模块的传送的信号集合成一路信号并传输至射频收发模块；在发射状态时将射频收发模块输出的射频信号等分成N路并传输至收发信号处理模块；所述信号发生模块用于生成参考信号并传输至N个收发信号处理模块；所述控制模块用于调节信号发生模块、收发信号处理模块、合路模块的工作状态。2.如权利要求1所述的智能阵列天线，其特征在于，所述收发信号处理模块进一步包括第一收发通路切换开关、滤波器、自动增益控制模块、第二收发通路切换开关、相位调节模块及PA；所述第一收发通路切换开关根据控制模块的控制信号选择天线单元与接收通路或发射通路进行连通；所述滤波器用于滤除接收信号上叠加的带外干扰信号；所述自动增益控制模块通过检测可调增益低噪声放大器的输出耦合信号强度并控制低噪声放大器的增益值，当输出信号的耦合信号增强时降低增益，当输出耦合信号减弱时提高增益；所述第二收发通路切换开关根据控制模块的控制信号选择相位调节模块与接收信号通路或发射信号通路连通；当天线单元处于智能接收工作模式时，所述相位调节模块在接收状态时根据调节接收信号的相位使其与参考信号相位一致，使多路信号经过相位调节后到达合路模块时的相位保持一致；在发射状态时相位调节模块保持默认相移值不变；当天线单元处于相控阵列天线工作模式时，控制模块根据N个天线单元的间距和相控阵列天线需要的增益方向确定移相参数；所述PA用于将发射信号进行放大处理。3.如权利要求2所述的智能阵列天线，其特征在于，所述自动增益控制模块进一步包括射频信号强度检测模块、耦合器及可调增益低噪声放大器；所述可调增益低噪声放大器根据控制信号调节放大器的增益值；所述耦合器将输入的射频信号经过耦合得到一路耦合信号并形成两路输出信号，其中一路为强输出的射频信号，另一路为弱输出的射频耦合信号；所述射频信号检测模块将输入的射频信号的强度值转换为电压值输出；所述控制模块根据射频信号强度检测模块输出的代表信号强度的电压值输出增益控制信号。
4.如权利要求2所述的智能阵列天线，其特征在于，所述相位调节模块进一步包括鉴相器、可调移相器及耦合器；所述耦合器设置于射频通...
【专利技术属性】
技术研发人员：王林，
申请(专利权)人：深圳市资福医疗技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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