CN106207497B - 一种多波束天线系统及其构造波束的方法 - Google Patents

Abstract

本发明适用于天线领域，提供了一种多波束天线系统及其构造波束的方法。所述系统包括多个辐射单元、与多个辐射单元电连接的RF开关矩阵和与RF开关矩阵电连接的监控模块。本发明的多波束天线系统实现了自主构造波束，无需射频发射单元输入不同的RF信号。

Description

一种多波束天线系统及其构造波束的方法

技术领域

本发明属于天线领域，尤其涉及一种多波束天线系统及其构造波束的方法。

背景技术

请参阅图1，现有技术的多波束天线系统为无源天线方案，以RF权值配置与应用为核心技术，包括多个辐射单元11。然而，该多波束天线系统依赖于外部射频发射单元12通过RF跳线13控制多个辐射单元11，以进行波束构造，根据不同RF权值(幅度和相位)输入不同的RF信号，从而构造出不同的波束，因此现有技术的多波束天线不具有自主构造波束能力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多波束天线系统及其构造波束的方法，旨在解决现有技术的多波束天线不具有自主构造波束能力的问题。

第一方面，本发明提供了一种多波束天线系统，所述系统包括多个辐射单元、与多个辐射单元电连接的RF开关矩阵和与RF开关矩阵电连接的监控模块。

进一步地，所述系统还包括多个位于RF开关矩阵的各输出RF通路的RF传感器，多个RF传感器还与监控模块电连接。

进一步地，所述监控模块通过高速数字总线与射频发射单元连接。

第二方面，本发明提供了一种多波束天线系统构造波束的方法，所述多波束天线系统采用上述的多波束天线系统，所述方法包括：

监控模块接收射频发射单元发送的控制指令；

监控模块解析所述控制指令，如果所述控制指令为开关控制指令，则监控模块根据所述控制指令对RF开关矩阵执行切换控制；

RF开关矩阵接受监控模块的控制进行切换，以构造波束。

进一步地，所述监控模块通过高速数字总线与射频发射单元连接，所述监控模块接收射频发射单元发送的控制指令具体为：监控模块实时侦听高速数字总线，以接收射频发射单元发送的控制指令。

进一步地，所述系统还包括多个位于RF开关矩阵的各输出RF通路的RF传感器，多个RF传感器还与监控模块电连接；如果所述控制指令为开关查询指令，则监控模块读取指定RF开关矩阵各输出RF通路上的RF传感器采集的数据，并向射频发射单元响应查询结果，以评估波束性能效果；其中采集的数据的值最大的RF传感器对应的端口为所切换的输出。

进一步地，所述RF开关矩阵接受监控模块的控制进行切换，以构造波束之后，所述方法还包括：

监控模块读取相应RF传感器采集的数据，判断RF信号强度是否达到阈值，如果是，则表明切换成功，则向射频发射单元响应控制指令执行成功，否则向射频发射单元响应控制指令执行失败。

在本发明中，由于多波束天线系统包括RF开关矩阵和监控模块，因此通过RF开关矩阵切换，实现自主构造波束，无需射频发射单元输入不同的RF信号；另外，由于多波束天线系统包括多个位于RF开关矩阵的各输出RF通路的RF传感器，因此通过RF传感器实时监测内部RF通路信号强度，可用于评估波束性能；又由于监控模块通过高速数字总线与射频发射单元连接，因此提高了波束切换速率，将波束切换时延提高到10us级别，适用性更好。

附图说明

图1和图2是现有技术提供的多波束天线系统的示意图。

图3是本发明实施例一提供的多波束天线系统的示意图。

图4是本发明实施例二提供的多波束天线系统构造波束的方法流程图。

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。

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。

实施例一：

请参阅图3，本发明实施例一提供的多波束天线系统包括多个辐射单元21、与多个辐射单元21电连接的RF开关矩阵22和与RF开关矩阵22电连接的监控模块23，还可以包括多个位于RF开关矩阵22的各输出RF通路的RF传感器24，该多个RF传感器24还与监控模块23电连接。

在本发明实施例一中，监控模块23可以通过高速数字总线25与射频发射单元26连接。

在本发明实施例一中，高速数字总线25可以支持10Mbps及以上速率的数据交互；RF开关矩阵22可以支持低于100ns速率的开关切换；RF传感器24可以支持低于1us速率的数据采集。

实施例二：

请参阅图4，本发明实施例二提供的采用本发明实施例一提供的多波束天线系统的多波束天线系统构造波束的方法包括以下步骤：

S101、监控模块接收射频发射单元发送的控制指令；

S101具体可以为：监控模块实时侦听高速数字总线，以接收射频发射单元发送的控制指令。

S102、监控模块解析所述控制指令，如果所述控制指令为开关控制指令，则执行S103；

在本发明实施例二中，如果所述控制指令为开关查询指令，则监控模块读取指定RF开关矩阵各输出RF通路上的RF传感器采集的数据，并向射频发射单元响应查询结果，以评估波束性能效果；其中采集的数据的值最大的RF传感器对应的端口为所切换的输出。

S103、监控模块根据所述控制指令对RF开关矩阵执行切换控制；

S104、RF开关矩阵接受监控模块的控制进行切换，以构造波束。

在本发明实施例二中，S104之后还可以包括以下步骤：

监控模块读取相应RF传感器采集的数据，判断RF信号强度是否达到阈值，如果是，则表明切换成功，则向射频发射单元响应控制指令执行成功，否则向射频发射单元响应控制指令执行失败。

下面对本发明实施例二提供的多波束天线系统构造波束的方法举例如下：

假设一个简单的4波束天线系统，波束Bvh(h表示水平角度，v表示垂直角度)可由开关Snp(n表示开关编号，p表示开关输出通路)切换实现，开关n输出通路p的RF传感器读数为Vnp。

则多波束天线系统构造波束的方法如下：

若要求输出波束Bvh，要求开关Sn切换到输出通路p，对应控制指令为Snp；

则射频发射单元通过高速数字总线，向多波束天线系统的监控模块下发控制指令Snp；

多波束天线系统的监控模块接收到指令后，如数据校验OK，则控制开关Sn切换到输出通路p；同时读取开关Sn切换到输出通路p上的RF传感器读数Vnp，若Vnp>＝V(基准阈值)，则表明切换成功，否则切换失败；

完成控制切换后，射频发射单元可继续向多波束天线系统的监控模块下发查询指令Sn(查询开关Sn所有输出通路的RF传感器读数)；

监控模块根据开关Sn所有输出通路的RF传感器读数(Sn0,…,Snp,…)，评估波束性能效果。

在本发明实施例中，由于多波束天线系统包括RF开关矩阵和监控模块，因此通过RF开关矩阵切换，实现自主构造波束，无需射频发射单元输入不同的RF信号；另外，由于多波束天线系统包括多个位于RF开关矩阵的各输出RF通路的RF传感器，因此通过RF传感器实时监测内部RF通路信号强度，可用于评估波束性能；又由于监控模块通过高速数字总线与射频发射单元连接，因此提高了波束切换速率，将波束切换时延提高到10us级别，适用性更好。

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 (5)

1.一种多波束天线系统，其特征在于，所述系统包括多个辐射单元、与多个辐射单元电连接的RF开关矩阵和与RF开关矩阵电连接的监控模块，RF开关矩阵接受监控模块的控制进行切换，以构造波束；

还包括多个位于RF开关矩阵的各输出RF通路的RF传感器，多个RF传感器还与监控模块电连接；

所述监控模块通过高速数字总线与射频发射单元连接，所述监控模块接收射频发射单元发送的控制指令具体为：监控模块实时侦听高速数字总线，以接收射频发射单元发送的控制指令；

监控模块解析所述控制指令，如果所述控制指令为开关控制指令，则监控模块根据所述控制指令对RF开关矩阵执行切换控制；

RF开关矩阵接受监控模块的控制进行切换，以构造波束；

如果所述控制指令为开关查询指令，监控模块读取相应RF传感器采集的数据，判断RF信号强度是否达到阈值，如果是，则表明切换成功，则向射频发射单元响应控制指令执行成功，否则向射频发射单元响应控制指令执行失败；其中采集的数据的值最大的RF传感器对应的端口为所切换的输出。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述高速数字总线支持10Mbps及以上速率的数据交互。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述RF开关矩阵支持低于100ns速率的开关切换。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述RF传感器支持低于1us速率的数据采集。

5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述RF开关矩阵接受监控模块的控制进行切换，以构造波束之后，还包括：

监控模块读取相应RF传感器采集的数据，判断RF信号强度是否达到阈值，如果是，则表明切换成功，则向射频发射单元响应控制指令执行成功，否则向射频发射单元响应控制指令执行失败。