CN104319483B - 一种可调控的天线系统及天线的调控方法 - Google Patents

Abstract

本发明适用于通信技术领域，提供了一种可调控的天线系统包括：移相器组、调幅器组、以及输入模块分别与处理器连接，移相器组分别与第一天线组和第二天线组连接，调幅器组分别与第一天线组和第二天线组连接；所述第一天线组和所述第二天线组的频段不相同。本发明可调控天线的频率、天线波束宽度角、以及天线波束方向角度；使得天线可选择在2.4GHz或5.8GHz频段工作。天线方向扫描精度可达到±4度、天线方向扫描步长±7度、水平面半功率波束宽度角≤25度、功率控制范围及精度0～30dB,±1dB、波束切换时间≤1ms、可选用人机交互模式设定，也可用程控模式对其设定，根据实际需求选择不同的工作模式，实现不同的需求。

Description

一种可调控的天线系统及天线的调控方法

技术领域

本发明属于通信技术领域，尤其涉及一种可调控的天线系统及天线的调控方法。

背景技术

天线是一种变换器，它能够把传输线上传播的导行波，变换成在无界媒介(通常是自由空间)中传播的电磁波，或者进行相反的变换。在无线电设备中，天线是用来发射或接收电磁波的部件。无线电通信、广播、电视、雷达、导航、电子对抗、遥感、射电天文等工程系统，凡是利用电磁波来传递信息的，都依靠天线来进行工作。此外，在用电磁波传送能量方面，非信号的能量辐射也需要天线。一般天线都具有可逆性，即同一副天线既可用作发射天线，也可用作接收天线。同一天线作为发射或接收的基本特性参数是相同的。这就是天线的互易定理。定向天线是指在某一个或某几个特定方向上发射及接收电磁波特别强，而在其他的方向上发射及接收电磁波则为零或极小的一种天线。采用定向发射天线的目的是增加辐射功率的有效利用率，增加保密性；采用定向接收天线的主要目的是增强信号强度增加抗干扰能力。

目前，常用的天线主要是单频段、固定波束宽度角的方向天线，波束方向角度需要通过人工转动或机械转台实现波束方向的控制。因此，现有的频率方向天线不能实现频率可控，也不能实现天线波束宽度角可控，以及不能实现天线波束方向角度的快速可调。再者，现有的频率方向天线还存在天线波束方向角和天线波束宽度角精度不够等问题。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种可调控的天线系统及天线的调控方法，旨在解决现有的天线主要是单频段、固定波束宽度角的方向天线，波束方向角度需要通过人工转动或机械转台实现波束方向的控制。因此，现有的频率方向天线不能实现频率可控，也不能实现天线波束宽度角可控，以及不能实现天线波束方向角度的快速可调。再者，现有的频率方向天线还存在天线波束方向角和天线波束宽度角精度不够等问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种可调控的天线系统，所述可调控的天线系统包括：第一天线组、第二天线组、移相器组、调幅器组、处理器、以及输入模块；

其中，所述移相器组、调幅器组、以及输入模块分别与所述处理器连接，所述移相器组分别与所述第一天线组和第二天线组连接，所述调幅器组分别与所述第一天线组和第二天线组连接；所述第一天线组和所述第二天线组的频段不相同；

输入模块用于输入和接收天线调控指令；处理器分析接收到的所述天线调控指令，得出频率隔离器状态值；根据所述频率隔离器状态值设置第一天线组或第二天线组的隔离器开关状态值；或者，处理器分析接收到的所述天线调控指令，得出单体方向天线编号值，根据所述单体方向天线编号值，设置第一天线组或第二天线组的波束方向角度；或者，处理器分析接收到的所述天线调控指令，计算出移相器组和调幅器组的数值，根据所述移相器组和调幅器组的数值，设置第一天线组或第二天线组的波束宽度角度。

第二方面，本发明实施例提供了一种天线的调控方法，所述天线的调控方法包括：

接收输入的天线调控指令；

分析接收到的所述天线调控指令，以生成分析结果；

根据所述分析结果，设置所述天线的相关参数值。

在本发明实施例中，通过增加控制接口和/或控制键盘，来调控天线的频率、天线波束宽度角、以及天线波束方向角度；使得天线可选择在2.4GHz或5.8GHz频段工作，同时具备可程控或人机交互调整天线波束方向角和天线波束宽度角。天线方向扫描精度可达到±4度、天线方向扫描步长±7度、水平面半功率波束宽度角≤25度、功率控制范围及精度0～30dB,±1dB、波束切换时间≤1ms、可选用人机交互模式设定，也可用程控模式对其设定，根据实际需求选择不同的工作模式，实现不同的应用需求。本发明实施例提高了方向天线的可控能力。

附图说明

图1是本发明实施例提供的可调控的天线系统的结构示意图。

图2是本发明实施例提供的天线组的结构示意图。

图3是本发明实施例提供的第一天线组和第二天线组的位置结构示意图。

图4是本发明实施例提供的天线的调控方法的实现流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明实施例中，通过增加控制接口和/或控制键盘，来调控天线的频率、天线波束宽度角、以及天线波束方向角度。当选择程控工作模式时，则通过控制接口来调控天线的频率、天线波束宽度角、以及天线波束方向角度；当选择人机交互模块时，则通过控制键盘来调控天线的频率、天线波束宽度角、以及天线波束方向角度。本发明实施例提供的可调控的天线系统解决了现有的天线主要是单频段、固定波束宽度角的方向天线，波束方向角度需要通过人工转动或机械转台实现波束方向的控制。因此，现有的频率方向天线不能实现频率可控，也不能实现天线波束宽度角可控，以及不能实现天线波束方向角度的快速可调。再者，现有的频率方向天线还存在天线波束方向角和天线波束宽度角精度不够等问题。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

请参阅图1，为本发明实施例提供的可调控的天线系统的结构示意图。为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。

所述可调控的天线系统包括：第一天线组101、第二天线组102、移相器组103、调幅器组104、处理器105、显示器106、以及输入模块107。所述移相器组103、调幅器组104、显示器106、以及输入模块107分别与所述处理器105连接，所述移相器组103分别与所述第一天线组101和第二天线组102连接，所述调幅器组104分别与所述第一天线组101和第二天线组102连接。其中，所述第一天线组101和所述第二天线组102的频段不相同。

然而，可以理解的是，所述可调控的天线系统可包括显示器106或者不包括显示器106，可根据实际情况来定。如不需要进行显示信息的话，那么可以不设置显示器106，如果需要显示天线信息，那么则需要设置显示器106。

在本发明实施例中，所述可调控的天线系统的工作原理如下：

输入模块107用于输入和接收天线调控指令；处理器105分析接收到的所述天线调控指令，得出频率隔离器状态值；根据所述频率隔离器状态值设置第一天线组或第二天线组的隔离器开关状态值；或者，处理器105分析接收到的所述天线调控指令，计算得出单体方向天线编号值，根据所述单体方向天线编号值，设置第一天线组或第二天线组的波束方向角度；或者，处理器105分析接收到的所述天线调控指令，计算得出移相器组和调幅器组的数值，根据所述移相器组调幅器组的数值，设置第一天线组或第二天线组的波束宽度角度。

在本发明实施例中，所述第一天线组101可以为2.4GHz频段，包括2.4GHz～2.5GHz。所述第二天线组102可以为5.8GHz频段，包括4.9GHz～5.9GHz。然而，可以理解的是，所述第一天线组101可以为900～1800MHz频段；所述第二天线组102可以为2320-2370MHz频段，所述第一天线组101和所述第二天线组102的频段也可以是其他频段的，可根据实际需求来选择不同的频段，并不限制上述频段，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

在本发明实施例中，所述第一天线组101包括2.4GHz印刷线路板天线组，其中，所述2.4GHz印刷线路板天线组由16个单体22.5度角方向天线围绕成环形柱状天线组；各个天线发射中心彼此间距为λ/2，如图2所示(其中长的细线条表示天线反射板，短的粗线条表示PCB天线，可以为2.4GHzPCB天线或者5.8GHzPCB天线)。

在本发明实施例中，所述第二天线组102包括5.8GHz印刷线路板天线组。所述5.8GHz印刷线路板天线组由16个单体22.5度角方向天线围绕成环形柱状天线组；各个天线发射中心彼此间距为λ/2，如图2所示。

作为本发明一优选实施例，将所述第一天线组101和所述第二天线组102叠加成同轴双层天线组，其中所述第二天线组(例如5.8GHzPCB天线组)102在上层，所述第一天线组(例如2.4GHzPCB天线组)101在下层，如图3所示。

在本发明实施例中，所述输入模块107包括：控制接口和/或控制键盘。其中，所述控制接口包括：USB控制端口和RS232控制端口。

其中，通过所述USB控制端口或RS232控制端口输入工作频率命令、波束方向命令、和/或波束宽度命令，所述处理器105可以在1ms内完成命令的分析计算设置工作。所述USB控制端口或RS232控制端口输入的命令将由所述处理器105对工作频率命令进行分析，得出频率隔离器状态值并设置其开关状态值，通过对波束方向命令和波束宽度命令的计算得出移相器组103和调幅器组104的数值，并对其进行设置，通过显示器106显示当前输入命令和天线工作频率、天线波束方向、天线波束宽度的状态信息。

在本发明实施例中，可调控的天线系统开机后，系统自动显示工作界面；通过控制键盘按menu键进入选择界面，根据提示输入需要选择的频段、波束方向角、和波束宽度角；输入完成后，按enter键进入工作界面；如输入命令错误或超范围，会有提示信息，按enter键返回选择界面；在选择界面，按上、下、左、右键来控制光标移动；所述处理器105可以在1ms内完成命令的分析计算设置工作。通过所述控制键盘输入的命令将由所述处理器105对工作频率命令进行分析，得出频率隔离器状态值并设置其开关状态值，通过对波束方向命令和波束宽度命令的计算得出移相器组103和调幅器组104的数值，并对其进行设置，通过显示器106显示当前输入命令和天线工作频率、天线波束方向、天线波束宽度的状态信息。

作为本发明另一优选实施例，所述可调控的天线系统还包括：电源接口，所述电源接口采用标准接口形式，并集成了系统电源开关，控制所述可调控的天线系统的总电源。电源接口部分还包括安全保险丝和外壳保护接地端口，在使用中外壳保护接地端口必须严格使用接地措施，确保工作中的人身安全和护系统设备安全。

作为本发明另一优选实施例，所述可调控的天线系统还包括：射频接口。

其中，射频接口包括4个SMA—K型连接器，其标示和定义如下：

RF Out_5.8G:5.8GHz频段发射端口；

RF Out_2.4G:2.4GHz频段发射端口；

RF In_5.8G:5.8GHz频段接收端口；

RF In_2.4G:2.4GHz频段接收端口；

请参阅图4，是本发明实施例提供的天线的调控方法的实现流程示意图。所述天线的调控方法包括：

在步骤S101中，接收输入的天线调控指令；

在步骤S102中，分析接收到的所述天线调控指令，以生成分析结果；

在步骤S103中，根据所述分析结果，设置所述天线的相关参数值。

进一步的，在步骤S103之后，还包括：

显示所述天线的当前状态的参数信息。

在本发明实施例中，当天线调控指令为工作频率指令时，接收输入的天线工作频率指令，分析所述工作频率指令，得出频率隔离器状态值；根据所述频率隔离器状态值设置其开关状态值。

在本发明实施例中，当天线调控指令为波束方向指令时，接收输入的天线波束方向指令，分析所述波束方向指令，计算得出单体方向天线编号值，根据所述单体方向天线编号值，设置天线波束方向角度。

在本发明实施例中，当天线调控指令为波束宽度指令时，接收输入的天线波束宽度指令，分析所述波束宽度指令，计算得出移相器组和调幅器组的数值，根据所述移相器组和调幅器组的数值，设置天线波束宽度角度。

综上所述，本发明实施例通过增加控制接口和/或控制键盘，来调控天线的频率、天线波束宽度角、以及天线波束方向角度；使得天线可选择在2.4GHz或5.8GHz频段工作，同时具备可程控或人机交互调整天线波束方向角和天线波束宽度角。天线方向扫描精度可达到±4度、天线方向扫描步长±7度、水平面半功率波束宽度角≤25度、功率控制范围及精度0～30dB,±1dB、波束切换时间≤1ms、可选用人机交互模式设定，也可用程控模式对其设定，根据实际需求选择不同的工作模式，实现不同的应用需求。本发明实施例提高了方向天线的可控能力。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，如ROM/RAM、磁盘、光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种可调控的天线系统，其特征在于，所述可调控的天线系统包括：第一天线组、第二天线组、移相器组、调幅器组、处理器、显示器以及输入模块；

其中，所述移相器组、调幅器组、显示器以及输入模块分别与所述处理器连接，所述移相器组分别与所述第一天线组和第二天线组连接，所述调幅器组分别与所述第一天线组和第二天线组连接；所述第一天线组和所述第二天线组的频段不相同；

所述显示器用于显示当前输入命令和天线工作频率、天线波束方向、天线波束宽度的状态信息；

输入模块用于输入和接收天线调控指令；所述天线调控指令为工作频率指令、波束方向指令或波束宽度指令；处理器分析接收到的所述工作频率指令，得出频率隔离器状态值；根据所述频率隔离器状态值设置第一天线组或第二天线组的隔离器开关状态值；或者，处理器分析接收到的所述波束方向指令，得出单体方向天线编号值，根据所述单体方向天线编号值，设置第一天线组或第二天线组的波束方向角度；或者，处理器分析接收到的所述波束宽度指令，计算出移相器组和调幅器组的数值，根据所述移相器组和调幅器组的数值，设置第一天线组或第二天线组的波束宽度角度。

2.如权利要求1所述的可调控的天线系统，其特征在于，所述第一天线组包括2.4GHz印刷线路板天线组，其中，所述2.4GHz印刷线路板天线组由16个单体22.5度角方向天线围绕成环形柱状天线组；各个天线发射中心彼此间距为λ/2；

所述第二天线组包括5.8GHz印刷线路板天线组；所述5.8GHz印刷线路板天线组由16个单体22.5度角方向天线围绕成环形柱状天线组；各个天线发射中心彼此间距为λ/2。

3.如权利要求1所述的可调控的天线系统，其特征在于，将所述第一天线组和所述第二天线组叠加成同轴双层天线组，其中所述第二天线组在上层，所述第一天线组在下层。

4.如权利要求1所述的可调控的天线系统，其特征在于，所述输入模块包括：控制接口和/或控制键盘。

5.一种天线的调控方法，该调控方法包括如权利要求1-4任一项所述的可调控的天线系统，其特征在于，所述天线的调控方法包括：

接收输入的天线调控指令；

分析接收到的所述天线调控指令，以生成分析结果；

根据所述分析结果，设置天线的相关参数值。

6.如权利要求5所述的天线的调控方法，其特征在于，当天线调控指令为工作频率指令时；

所述接收输入的天线调控指令的步骤为：

接收输入的天线工作频率指令；

所述分析接收到的所述天线调控指令，以生成分析结果的步骤为：

分析所述工作频率指令，得出频率隔离器状态值；

所述根据所述分析结果，设置天线的相关参数值的步骤为：

根据所述频率隔离器状态值，设置所述隔离器的开关状态值。

7.如权利要求5所述的天线的调控方法，其特征在于，当天线调控指令为波束方向指令时，

所述接收输入的天线调控指令的步骤为：

接收输入的天线波束方向指令；

所述分析接收到的所述天线调控指令，以生成分析结果的步骤为：

分析所述波束方向指令，计算得出单体方向天线编号值；

所述根据所述分析结果，设置天线的相关参数值的步骤为：

根据所述单体方向天线编号值，设置天线波束方向角度。

8.如权利要求5所述的天线的调控方法，其特征在于，当天线调控指令为波束宽度指令时，

所述接收输入的天线调控指令的步骤为：

接收输入的天线波束宽度指令；

所述分析接收到的所述天线调控指令，以生成分析结果的步骤为：

分析所述波束宽度指令，计算得出移相器组和调幅器组的数值；

所述根据所述分析结果，设置天线的相关参数值的步骤为：

根据所述移相器组和调幅器组的数值，设置天线波束宽度角度。

9.如权利要求5所述的天线的调控方法，其特征在于，在所述根据所述分析结果，设置所述天线的相关参数值的步骤之后，还包括：

显示天线的当前状态的参数信息。