一种毫米波组网通信多波束相控阵天线装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种毫米波组网通信多波束相控阵天线装置，属于无线通信和天线技术领域

【技术实现步骤摘要】
一种毫米波组网通信多波束相控阵天线装置


[0001]本专利技术属于无线通信和天线
，特别是指一种毫米波组网通信多波束相控阵天线装置
。

技术介绍

[0002]毫米波频段具有频段高，可用带宽宽等特点，利用毫米波频段进行通信可以容易实现大容量信息传输，在低频段自组网通信系统中，由于可用带宽的限制，通信容量较小，极大地限制了组网通信系统的应用
。
此外由于常规自组网通信通常采用全向天线完成电磁波的发射和接收，全向天线的优点就是每个方向均可以收到信号，但是其缺点是天线增益低
、
抗干扰
、
抗截获能力差，也严格限制了自组网通信系统的应用推广
。
因此，为了进一步提高现有自组网通信系统的性能，缩短组网系统的建网时间
、
提升系统的通信距离及通信容量，需要选择一种高增益
、
多波束体制的相控阵天线
。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术的目的在于克服上述现有技术的不足之处，提供一种毫米波组网通信多波束相控阵天线装置，该装置采用子阵多波束形式，以及宽窄波束切换方式，分别实现组网通信建网阶段多波束宽覆盖需求以及数据传输阶段的高增益窄波束需求
。
能够实现灵活的多波束
、
宽窄波束切换
、
波束扫描与控制及波束自动跟踪功能
。
[0004]为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：
[0005]一种毫米波组网通信多波束相控阵天线装置，包括平面天线阵面
1、
波束控制模块
10、
变频组件
11、AD/DA
采集处理单元
、
波束形成处理单元及进行调制解调信号处理的通信终端
14
；
[0006]所述平面天线阵面1主要由
n
个天线子阵2进行矩形布阵构成；所述天线子阵2行数为
m
，列数为
N
，相邻行之间间距相等，相邻列之间间距相等；每列天线子阵包括天线单元
6、
四通道的
TR
收发组件7和波束合成网络
I8
，
N
列天线子阵通过波束合成网络
II9
合成后输出一路射频信号；
[0007]当收发波束数量相同：
[0008]工作于宽波束模式时，天线子阵信号合成的一路射频信号通过第一宽窄波束切换网络3的端口
I
输出送入变频组件
11
进行变频后在
D/DA
采集处理单元中进行采样处理，然后通过波束形成处理单元进行波束形成后送入通信终端进行调制解调处理；
[0009]工作于窄波束模式时，天线子阵信号通过宽窄波束切换网络的端口
II
进入窄波束合成网络4进行波束合成，合成后的信号再送入和差器5进行和波束形成以便进行方位和差测角跟踪处理实现方位波束的自动跟踪；
[0010]当收发波束数量不同：
[0011]接收波束工作于宽波束模式时，天线子阵通过第二宽窄波束切换网络的端口
I
输出送入变频组件
11
进行变频后在
D/DA
采集处理单元中进行采样处理，然后通过波束形成处
理单元进行波束形成后送入通信终端进行调制解调处理；
[0012]接收波束工作于窄波束模式时，天线子阵信号通过第二宽窄波束切换网络的端口
II
进入第一波束合成网络进行波束合成，形成左上
、
左下
、
右上
、
右下区域的波束，然后再通过第三宽窄波束切换网络的端口
II
将左上
、
左下区域信号送入第一和差器，将右上
、
右下区域的信号送入第二和差器，经过第一和差器和第二和差器后的信号形成左上加左下的和波束信号和左上减左下的差波束信号，以及右上加右下的和波束信号及右上减右下的差波束信号，然后将第一和差器和第二和差器的两路差波束信号通过第二波束合成网络合成后形成俯仰差波束信号，将第一和差器和第二和差器的两路和波束信号通过第三和差器形成一路和波束信号和一路方位差波束信号以便实现方位及俯仰的波束自动跟踪；
[0013]当工作于发射宽波束模式时，来自
AD/DA
采集处理单元中
DA
输出的信号通过变频组件
31
进行变频处理后通过第三宽窄波束切换网络的端口
I
进入第一波束合成网络
30
分成两路送入后端的天线子阵在空间进行波束合成，形成发射宽波束
。
[0014]进一步的，宽窄波束切换网络用于完成宽波束和窄波束的切换
。
[0015]进一步的，所述天线单元采用基于超材料的低剖面孔径耦合微带天线结构
。
[0016]进一步的，四通道的
TR
收发组件7包括采用系统级封装工艺
SIP
进行封装的4个收发通道，每个收发通道均包括数控衰减器
23、
数控移相器
24、
第一收发切换开关
25、
功率放大器
26、
低噪声放大器
27、
限幅器
28
和第二收发切换开关
29
；数控衰减器
23、
数控移相器
24
和第一收发切换开关
25
顺次连接，第一收发切换开关
25
的两个动端分别连接功率放大器
26
和低噪声放大器
27
；其中，低噪声放大器
27
的另一端连接限幅器
28
；限幅器的另一端和功率放大器的另一端与第二收发开关对应的动端连接
。
[0017]本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果：
[0018]1、
本专利技术一种毫米波组网通信多波束相控阵天线装置，采用高增益定向窄波束收发，灵活的宽窄波束切换与传统的自组网通信采用的全向天线相比具备大容量
、
高速率能力，有利于提高无线组网通信系统的通信距离及通信容量
[0019]2、
本专利技术一种毫米波组网通信多波束相控阵天线装置，该装置采用子阵多波束形式，以及宽窄波束切换方式，分别实现组网通信建网阶段多波束宽覆盖需求以及数据传输阶段的高增益窄波束需求
。
能够实现灵活的多波束
、
宽窄波束切换
、
波束扫描与控制及波束自动跟踪功能
。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种毫米波组网通信多波束相控阵天线装置，其特征在于，包括平面天线阵面
(1)、
波束控制模块
(10)、
变频组件
(11)、AD/DA
采集处理单元
(12)、
波束形成处理单元
(13)
及进行调制解调信号处理的通信终端
(14)
；所述平面天线阵面
(1)
主要由
n
个天线子阵
(2)
进行矩形布阵构成；所述天线子阵
(2)
行数为
m
，列数为
N
，相邻行之间间距相等，相邻列之间间距相等；每列天线子阵包括天线单元
(6)、
四通道的
TR
收发组件
(7)
和波束合成网络
I(8)
，
N
列天线子阵通过波束合成网络
II(9)
合成后输出一路射频信号；当收发波束数量相同：工作于宽波束模式时，天线子阵信号合成的一路射频信号通过第一宽窄波束切换网络
(3)
的端口
I
输出送入变频组件
(11)
进行变频后在
D/DA
采集处理单元中进行采样处理，然后通过波束形成处理单元进行波束形成后送入通信终端进行调制解调处理；工作于窄波束模式时，天线子阵信号通过宽窄波束切换网络的端口
II
进入窄波束合成网络
(4)
进行波束合成，合成后的信号再送入和差器
(5)
进行和差波束形成以便进行方位和差测角跟踪处理实现方位波束的自动跟踪；当收发波束数量不同：接收波束工作于宽波束模式时，天线子阵通过第二宽窄波束切换网络的端口
I
输出送入变频组件
(11)
进行变频后在
D/DA
采集处理单元中进行采样处理，然后通过波束形成处理单元进行波束形成后送入通信终端进行调制解调处理；接收波束工作于窄波束模式时，天线子阵信号通过第二宽窄波束切换网络的端口
II
进入第一波束合成网络
(30)
进行波束合成，形成左上
、
左下
、
右上
、
右下区域的波束，然后再通过第三宽窄波束切换网络的端口
II
将左上
、

【专利技术属性】
技术研发人员：张涛，梅立荣，王栋良，王一，魏萌，郎磊，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十四研究所，
类型：发明
国别省市：