一種可調(diào)控的天線系統(tǒng)及天線的調(diào)控方法
【專利摘要】本發(fā)明適用于通信【技術(shù)領(lǐng)域】，提供了一種可調(diào)控的天線系統(tǒng)包括：移相器組、調(diào)幅器組、以及輸入模塊分別與處理器連接，移相器組分別與第一天線組和第二天線組連接，調(diào)幅器組分別與第一天線組和第二天線組連接；所述第一天線組和所述第二天線組的頻段不相同。本發(fā)明可調(diào)控天線的頻率、天線波束寬度角、以及天線波束方向角度；使得天線可選擇在2.4GHz或5.8GHz頻段工作。天線方向掃描精度可達到±4度、天線方向掃描步長±7度、水平面半功率波束寬度角≤25度、功率控制范圍及精度0～30dB,±1dB、波束切換時間≤1ms、可選用人機交互模式設(shè)定，也可用程控模式對其設(shè)定，根據(jù)實際需求選擇不同的工作模式，實現(xiàn)不同的需求。
【專利說明】—種可調(diào)控的天線系統(tǒng)及天線的調(diào)控方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于通信【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種可調(diào)控的天線系統(tǒng)及天線的調(diào)控方法。

【背景技術(shù)】
[0002]天線是一種變換器，它能夠把傳輸線上傳播的導(dǎo)行波，變換成在無界媒介(通常是自由空間)中傳播的電磁波，或者進行相反的變換。在無線電設(shè)備中，天線是用來發(fā)射或接收電磁波的部件。無線電通信、廣播、電視、雷達、導(dǎo)航、電子對抗、遙感、射電天文等工程系統(tǒng)，凡是利用電磁波來傳遞信息的，都依靠天線來進行工作。此外，在用電磁波傳送能量方面，非信號的能量輻射也需要天線。一般天線都具有可逆性，即同一副天線既可用作發(fā)射天線，也可用作接收天線。同一天線作為發(fā)射或接收的基本特性參數(shù)是相同的。這就是天線的互易定理。定向天線是指在某一個或某幾個特定方向上發(fā)射及接收電磁波特別強，而在其他的方向上發(fā)射及接收電磁波則為零或極小的一種天線。采用定向發(fā)射天線的目的是增加輻射功率的有效利用率，增加保密性；采用定向接收天線的主要目的是增強信號強度增加抗干擾能力。
[0003]目前，常用的天線主要是單頻段、固定波束寬度角的方向天線，波束方向角度需要通過人工轉(zhuǎn)動或機械轉(zhuǎn)臺實現(xiàn)波束方向的控制。因此，現(xiàn)有的頻率方向天線不能實現(xiàn)頻率可控，也不能實現(xiàn)天線波束寬度角可控，以及不能實現(xiàn)天線波束方向角度的快速可調(diào)。再者，現(xiàn)有的頻率方向天線還存在天線波束方向角和天線波束寬度角精度不夠等問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明實施例的目的在于提供一種可調(diào)控的天線系統(tǒng)及天線的調(diào)控方法，旨在解決現(xiàn)有的天線主要是單頻段、固定波束寬度角的方向天線，波束方向角度需要通過人工轉(zhuǎn)動或機械轉(zhuǎn)臺實現(xiàn)波束方向的控制。因此，現(xiàn)有的頻率方向天線不能實現(xiàn)頻率可控，也不能實現(xiàn)天線波束寬度角可控，以及不能實現(xiàn)天線波束方向角度的快速可調(diào)。再者，現(xiàn)有的頻率方向天線還存在天線波束方向角和天線波束寬度角精度不夠等問題。
[0005]第一方面，本發(fā)明實施例提供了一種可調(diào)控的天線系統(tǒng)，所述可調(diào)控的天線系統(tǒng)包括:第一天線組、第二天線組、移相器組、調(diào)幅器組、處理器、以及輸入模塊；
[0006]其中，所述移相器組、調(diào)幅器組、以及輸入模塊分別與所述處理器連接，所述移相器組分別與所述第一天線組和第二天線組連接，所述調(diào)幅器組分別與所述第一天線組和第二天線組連接；所述第一天線組和所述第二天線組的頻段不相同；
[0007]輸入模塊用于輸入和接收天線調(diào)控指令；處理器分析接收到的所述天線調(diào)控指令，得出頻率隔離器狀態(tài)值；根據(jù)所述頻率隔離器狀態(tài)值設(shè)置第一天線組或第二天線組的隔離器開關(guān)狀態(tài)值；或者，處理器分析接收到的所述天線調(diào)控指令，得出單體方向天線編號值，根據(jù)所述單體方向天線編號值，設(shè)置第一天線組或第二天線組的波束方向角度；或者，處理器分析接收到的所述天線調(diào)控指令，計算出移相器組和調(diào)幅器組的數(shù)值，根據(jù)所述移相器組和調(diào)幅器組的數(shù)值，設(shè)置第一天線組或第二天線組的波束寬度角度。
[0008]第二方面，本發(fā)明實施例提供了一種天線的調(diào)控方法，所述天線的調(diào)控方法包括:
[0009]接收輸入的天線調(diào)控指令；
[0010]分析接收到的所述天線調(diào)控指令，以生成分析結(jié)果；
[0011]根據(jù)所述分析結(jié)果，設(shè)置所述天線的相關(guān)參數(shù)值。
[0012]在本發(fā)明實施例中，通過增加控制接口和/或控制鍵盤，來調(diào)控天線的頻率、天線波束寬度角、以及天線波束方向角度；使得天線可選擇在2.4GHz或5.8GHz頻段工作，同時具備可程控或人機交互調(diào)整天線波束方向角和天線波束寬度角。天線方向掃描精度可達到±4度、天線方向掃描步長±7度、水平面半功率波束寬度角< 25度、功率控制范圍及精度O?30dB，±ldB、波束切換時間< 1ms、可選用人機交互模式設(shè)定，也可用程控模式對其設(shè)定，根據(jù)實際需求選擇不同的工作模式，實現(xiàn)不同的應(yīng)用需求。本發(fā)明實施例提高了方向天線的可控能力。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明實施例提供的可調(diào)控的天線系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖2是本發(fā)明實施例提供的天線組的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖3是本發(fā)明實施例提供的第一天線組和第二天線組的位置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖4是本發(fā)明實施例提供的天線的調(diào)控方法的實現(xiàn)流程示意圖。

【具體實施方式】
[0017]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0018]在本發(fā)明實施例中，通過增加控制接口和/或控制鍵盤，來調(diào)控天線的頻率、天線波束寬度角、以及天線波束方向角度。當選擇程控工作模式時，則通過控制接口來調(diào)控天線的頻率、天線波束寬度角、以及天線波束方向角度；當選擇人機交互模塊時，則通過控制鍵盤來調(diào)控天線的頻率、天線波束寬度角、以及天線波束方向角度。本發(fā)明實施例提供的可調(diào)控的天線系統(tǒng)解決了現(xiàn)有的天線主要是單頻段、固定波束寬度角的方向天線，波束方向角度需要通過人工轉(zhuǎn)動或機械轉(zhuǎn)臺實現(xiàn)波束方向的控制。因此，現(xiàn)有的頻率方向天線不能實現(xiàn)頻率可控，也不能實現(xiàn)天線波束寬度角可控，以及不能實現(xiàn)天線波束方向角度的快速可調(diào)。再者，現(xiàn)有的頻率方向天線還存在天線波束方向角和天線波束寬度角精度不夠等問題。
[0019]為了說明本發(fā)明所述的技術(shù)方案，下面通過具體實施例來進行說明。
[0020]請參閱圖1，為本發(fā)明實施例提供的可調(diào)控的天線系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。為了便于說明，僅不出了與本發(fā)明實施例相關(guān)的部分。
[0021]所述可調(diào)控的天線系統(tǒng)包括:第一天線組101、第二天線組102、移相器組103、調(diào)幅器組104、處理器105、顯示器106、以及輸入模塊107。所述移相器組103、調(diào)幅器組104、顯示器106、以及輸入模塊107分別與所述處理器105連接，所述移相器組103分別與所述第一天線組101和第二天線組102連接，所述調(diào)幅器組104分別與所述第一天線組101和第二天線組102連接。其中，所述第一天線組101和所述第二天線組102的頻段不相同。
[0022]然而，可以理解的是，所述可調(diào)控的天線系統(tǒng)可包括顯示器106或者不包括顯示器106，可根據(jù)實際情況來定。如不需要進行顯示信息的話，那么可以不設(shè)置顯示器106，如果需要顯示天線信息，那么則需要設(shè)置顯示器106。
[0023]在本發(fā)明實施例中，所述可調(diào)控的天線系統(tǒng)的工作原理如下:
[0024]輸入模塊107用于輸入和接收天線調(diào)控指令；處理器105分析接收到的所述天線調(diào)控指令，得出頻率隔離器狀態(tài)值；根據(jù)所述頻率隔離器狀態(tài)值設(shè)置第一天線組或第二天線組的隔離器開關(guān)狀態(tài)值；或者，處理器105分析接收到的所述天線調(diào)控指令，計算得出單體方向天線編號值，根據(jù)所述單體方向天線編號值，設(shè)置第一天線組或第二天線組的波束方向角度；或者，處理器105分析接收到的所述天線調(diào)控指令，計算得出移相器組和調(diào)幅器組的數(shù)值，根據(jù)所述移相器組調(diào)幅器組的數(shù)值，設(shè)置第一天線組或第二天線組的波束寬度角度。
[0025]在本發(fā)明實施例中，所述第一天線組101可以為2.4GHz頻段，包括2.4GHz?2.5GHz。所述第二天線組102可以為5.8GHz頻段，包括4.9GHz?5.9GHz。然而，可以理解的是，所述第一天線組101可以為900?1800MHz頻段；所述第二天線組102可以為2320-2370MH z頻段，所述第一天線組101和所述第二天線組102的頻段也可以是其他頻段的，可根據(jù)實際需求來選擇不同的頻段，并不限制上述頻段，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
[0026]在本發(fā)明實施例中，所述第一天線組101包括2.4GHz印刷線路板天線組，其中，所述2.4GHz印刷線路板天線組由16個單體22.5度角方向天線圍繞成環(huán)形柱狀天線組；各個天線發(fā)射中心彼此間距為λ/2，如圖2所示(其中長的細線條表示天線反射板，短的粗線條表示PCB天線，可以為2.4GHzPCB天線或者5.8GHzPCB天線)。
[0027]在本發(fā)明實施例中，所述第二天線組102包括5.SGHz印刷線路板天線組。所述5.SGHz印刷線路板天線組由16個單體22.5度角方向天線圍繞成環(huán)形柱狀天線組；各個天線發(fā)射中心彼此間距為λ/2，如圖2所示。
[0028]作為本發(fā)明一優(yōu)選實施例，將所述第一天線組101和所述第二天線組102疊加成同軸雙層天線組，其中所述第二天線組(例如5.SGHzPCB天線組)102在上層，所述第一天線組(例如2.4GHzPCB天線組)101在下層，如圖3所示。
[0029]在本發(fā)明實施例中，所述輸入模塊107包括:控制接口和/或控制鍵盤。其中，所述控制接口包括:USB控制端口和RS232控制端口。
[0030]其中，通過所述USB控制端口或RS232控制端口輸入工作頻率命令、波束方向命令、和/或波束寬度命令，所述處理器105可以在Ims內(nèi)完成命令的分析計算設(shè)置工作。所述USB控制端口或RS232控制端口輸入的命令將由所述處理器105對工作頻率命令進行分析，得出頻率隔離器狀態(tài)值并設(shè)置其開關(guān)狀態(tài)值，通過對波束方向命令和波束寬度命令的計算得出移相器組103和調(diào)幅器組104的數(shù)值，并對其進行設(shè)置，通過顯示器106顯示當前輸入命令和天線工作頻率、天線波束方向、天線波束寬度的狀態(tài)信息。
[0031]在本發(fā)明實施例中，可調(diào)控的天線系統(tǒng)開機后，系統(tǒng)自動顯示工作界面；通過控制鍵盤按menu鍵進入選擇界面，根據(jù)提示輸入需要選擇的頻段、波束方向角、和波束寬度角；輸入完成后，按enter鍵進入工作界面；如輸入命令錯誤或超范圍,會有提示信息,按enter鍵返回選擇界面；在選擇界面，按上、下、左、右鍵來控制光標移動；所述處理器105可以在Ims內(nèi)完成命令的分析計算設(shè)置工作。通過所述控制鍵盤輸入的命令將由所述處理器105對工作頻率命令進行分析，得出頻率隔離器狀態(tài)值并設(shè)置其開關(guān)狀態(tài)值，通過對波束方向命令和波束寬度命令的計算得出移相器組103和調(diào)幅器組104的數(shù)值，并對其進行設(shè)置，通過顯示器106顯示當前輸入命令和天線工作頻率、天線波束方向、天線波束寬度的狀態(tài)信肩、O
[0032]作為本發(fā)明另一優(yōu)選實施例，所述可調(diào)控的天線系統(tǒng)還包括:電源接口，所述電源接口采用標準接口形式，并集成了系統(tǒng)電源開關(guān)，控制所述可調(diào)控的天線系統(tǒng)的總電源。電源接口部分還包括安全保險絲和外殼保護接地端口，在使用中外殼保護接地端口必須嚴格使用接地措施，確保工作中的人身安全和護系統(tǒng)設(shè)備安全。
[0033]作為本發(fā)明另一優(yōu)選實施例，所述可調(diào)控的天線系統(tǒng)還包括:射頻接口。
[0034]其中，射頻接口包括4個SMA — K型連接器，其標示和定義如下:
[0035]RF 0ut_5.8G: 5.8GHz 頻段發(fā)射端口 ；
[0036]RF 0ut_2.4G: 2.4GHz 頻段發(fā)射端口 ；
[0037]RF In_5.8G:5.8GHz 頻段接收端口 ；
[0038]RF Ιη_2.4G:2.4GHz 頻段接收端口 ；
[0039]請參閱圖4，是本發(fā)明實施例提供的天線的調(diào)控方法的實現(xiàn)流程示意圖。所述天線的調(diào)控方法包括:
[0040]在步驟SlOl中，接收輸入的天線調(diào)控指令；
[0041]在步驟S102中，分析接收到的所述天線調(diào)控指令，以生成分析結(jié)果；
[0042]在步驟S103中，根據(jù)所述分析結(jié)果，設(shè)置所述天線的相關(guān)參數(shù)值。
[0043]進一步的，在步驟S103之后，還包括:
[0044]顯示所述天線的當前狀態(tài)的參數(shù)信息。
[0045]在本發(fā)明實施例中，當天線調(diào)控指令為工作頻率指令時，接收輸入的天線工作頻率指令，分析所述工作頻率指令，得出頻率隔離器狀態(tài)值；根據(jù)所述頻率隔離器狀態(tài)值設(shè)置其開關(guān)狀態(tài)值。
[0046]在本發(fā)明實施例中，當天線調(diào)控指令為波束方向指令時，接收輸入的天線波束方向指令，分析所述波束方向指令，計算得出單體方向天線編號值，根據(jù)所述單體方向天線編號值，設(shè)置天線波束方向角度。
[0047]在本發(fā)明實施例中，當天線調(diào)控指令為波束寬度指令時，接收輸入的天線波束寬度指令，分析所述波束寬度指令，計算得出移相器組和調(diào)幅器組的數(shù)值，根據(jù)所述移相器組和調(diào)幅器組的數(shù)值，設(shè)置天線波束寬度角度。
[0048]綜上所述，本發(fā)明實施例通過增加控制接口和/或控制鍵盤，來調(diào)控天線的頻率、天線波束寬度角、以及天線波束方向角度；使得天線可選擇在2.4GHz或5.SGHz頻段工作，同時具備可程控或人機交互調(diào)整天線波束方向角和天線波束寬度角。天線方向掃描精度可達到±4度、天線方向掃描步長±7度、水平面半功率波束寬度角<25度、功率控制范圍及精度O?30dB，±ldB、波束切換時間< 1ms、可選用人機交互模式設(shè)定，也可用程控模式對其設(shè)定，根據(jù)實際需求選擇不同的工作模式，實現(xiàn)不同的應(yīng)用需求。本發(fā)明實施例提高了方向天線的可控能力。
[0049]本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實現(xiàn)上述實施例方法中的全部或部分步驟是可以通過程序來指令相關(guān)的硬件來完成，所述的程序可以存儲于一計算機可讀取存儲介質(zhì)中，所述的存儲介質(zhì)，如ROM/RAM、磁盤、光盤等。
[0050]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種可調(diào)控的天線系統(tǒng)，其特征在于，所述可調(diào)控的天線系統(tǒng)包括:第一天線組、第二天線組、移相器組、調(diào)幅器組、處理器、以及輸入模塊； 其中，所述移相器組、調(diào)幅器組、以及輸入模塊分別與所述處理器連接，所述移相器組分別與所述第一天線組和第二天線組連接，所述調(diào)幅器組分別與所述第一天線組和第二天線組連接；所述第一天線組和所述第二天線組的頻段不相同； 輸入模塊用于輸入和接收天線調(diào)控指令；處理器分析接收到的所述天線調(diào)控指令，得出頻率隔離器狀態(tài)值；根據(jù)所述頻率隔離器狀態(tài)值設(shè)置第一天線組或第二天線組的隔離器開關(guān)狀態(tài)值；或者，處理器分析接收到的所述天線調(diào)控指令，得出單體方向天線編號值，根據(jù)所述單體方向天線編號值，設(shè)置第一天線組或第二天線組的波束方向角度；或者，處理器分析接收到的所述天線調(diào)控指令，計算出移相器組和調(diào)幅器組的數(shù)值，根據(jù)所述移相器組和調(diào)幅器組的數(shù)值，設(shè)置第一天線組或第二天線組的波束寬度角度。
2.如權(quán)利要求1所述的可調(diào)控的天線系統(tǒng)，其特征在于，所述可調(diào)控的天線系統(tǒng)還包括:與所述處理器連接的顯示器； 所述顯示器，用于顯示當前輸入命令和天線工作頻率、天線波束方向、天線波束寬度的狀態(tài)信息。
3.如權(quán)利要求1所述的可調(diào)控的天線系統(tǒng)，其特征在于，所述第一天線組101包括2.4GHz印刷線路板天線組，其中，所述2.4GHz印刷線路板天線組由16個單體22.5度角方向天線圍繞成環(huán)形柱狀天線組；各個天線發(fā)射中心彼此間距為λ/2 ； 所述第二天線組102包括5.SGHz印刷線路板天線組；所述5.SGHz印刷線路板天線組由16個單體22.5度角方向天線圍繞成環(huán)形柱狀天線組；各個天線發(fā)射中心彼此間距為λ/2。
4.如權(quán)利要求1所述的可調(diào)控的天線系統(tǒng)，其特征在于，將所述第一天線組和所述第二天線組疊加成同軸雙層天線組，其中所述第二天線組在上層，所述第一天線組在下層。
5.如權(quán)利要求1所述的可調(diào)控的天線系統(tǒng)，其特征在于，所述輸入模塊包括:控制接口和/或控制鍵盤。
6.一種天線的調(diào)控方法，其特征在于，所述天線的調(diào)控方法包括: 接收輸入的天線調(diào)控指令； 分析接收到的所述天線調(diào)控指令，以生成分析結(jié)果； 根據(jù)所述分析結(jié)果，設(shè)置所述天線的相關(guān)參數(shù)值。
7.如權(quán)利要求6所述的天線的調(diào)控方法，其特征在于，當天線調(diào)控指令為工作頻率指令時； 所述接收輸入的天線調(diào)控指令的步驟為: 接收輸入的天線工作頻率指令； 所述分析接收到的所述天線調(diào)控指令，以生成分析結(jié)果的步驟為: 分析所述工作頻率指令，得出頻率隔離器狀態(tài)值； 所述根據(jù)所述分析結(jié)果，設(shè)置所述天線的相關(guān)參數(shù)值的步驟為: 根據(jù)所述頻率隔離器狀態(tài)值，設(shè)置所述隔離器的開關(guān)狀態(tài)值。
8.如權(quán)利要求7所述的天線的調(diào)控方法，其特征在于，當天線調(diào)控指令為波束方向指令時， 所述接收輸入的天線調(diào)控指令的步驟為: 接收輸入的天線波束方向指令； 所述分析接收到的所述天線調(diào)控指令，以生成分析結(jié)果的步驟為: 分析所述波束方向指令，計算得出單體方向天線編號值； 所述根據(jù)所述分析結(jié)果，設(shè)置所述天線的相關(guān)參數(shù)值的步驟為: 根據(jù)所述單體方向天線編號值，設(shè)置天線波束方向角度。
9.如權(quán)利要求7所述的天線的調(diào)控方法，其特征在于，當天線調(diào)控指令為波束寬度指令時， 所述接收輸入的天線調(diào)控指令的步驟為: 接收輸入的天線波束寬度指令； 所述分析接收到的所述天線調(diào)控指令，以生成分析結(jié)果的步驟為: 分析所述波束寬度指令，計算得出移相器組和調(diào)幅器組的數(shù)值； 所述根據(jù)所述分析結(jié)果，設(shè)置所述天線的相關(guān)參數(shù)值的步驟為: 根據(jù)所述移相器組和調(diào)幅器組的數(shù)值，設(shè)置天線波束寬度角度。
10.如權(quán)利要求6所述的天線的調(diào)控方法，其特征在于，在所述根據(jù)所述分析結(jié)果，設(shè)置所述天線的相關(guān)參數(shù)值的步驟之后，還包括: 顯示所述天線的當前狀態(tài)的參數(shù)信息。
【文檔編號】H01Q21/30GK104319483SQ201410550465
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年10月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月16日
【發(fā)明者】黃曉霞, 肖鐘凱, 毛成華, 呂婧, 談宇光 申請人:中國科學(xué)院深圳先進技術(shù)研究院