CN107394420A - 有源单频天线系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种有源单频天线系统，包括无源天线，用于辐射电磁波信号；有源电路，与所述无源天线连接，包括连接端口、射频耦合器、射频收发模块和检波控制模块，所述射频收发模块、射频耦合器、连接端口依次连接，用于实现射频信号的收发过程；所述检波控制模块和射频收发模块连接，所述检波控制模块用于控制射频收发模块对射频信号的接收或发送；所述射频耦合器用于采集射频信号。其中，所述射频收发模块包括低噪声放大器，所述射频收发模块在进行射频信号接收的过程中，将接收的射频信号经过所述低噪声放大器放大后传向所述连接端口。

Description

有源单频天线系统

技术领域

本发明涉及通信领域，特别是涉及一种有源单频天线系统。

背景技术

现有的Wi-Fi天线一般都是无源设计，即通过天线的谐振来实现天线的有效辐射，通过单元组阵的方式提高天线的增益，这种方法可以提高无线信号的强度，但是对于一些高端Wi-Fi路由器，由于天线数量多达8根甚至更多，不同频段之间的天线要保持一定的间距才能满足隔离度的需要。

为保证不同天线之间的间距，传统的无源天线设计方案通常需要在无源天线与Wi-Fi有源射频端口之间加入比较长的射频跳线，但会因此产生比较大的射频差损，而射频差损会直接恶化上行的噪声系数，从而影响上行的接收灵敏度及覆盖范围。

因此，如何提高天线上行的接收灵敏度并保证单频天线之间不相互影响成为亟待解决的技术问题。

发明内容

基于此，有必要针对传统无源天线设计方案会产生较大的射频差损从而影响天线上行的接收灵敏度及覆盖范围的问题，提供一种能够有效提高天线上行接收灵敏度的有源单频天线系统。

一种有源单频天线系统，包括：

无源天线，用于辐射电磁波信号；

有源电路，与所述无源天线连接，包括连接端口、射频耦合器、射频收发模块和检波控制模块，所述射频收发模块、射频耦合器、连接端口依次连接，用于实现射频信号的收发过程；所述检波控制模块和射频收发模块连接，所述检波控制模块用于控制射频收发模块对射频信号的接收或发送；所述射频耦合器用于采集射频信号；

其中，所述射频收发模块包括低噪声放大器，所述射频收发模块在进行射频信号接收的过程中，将接收的射频信号经过所述低噪声放大器放大后传向所述连接端口。

在其中一个实施例中，所述连接端口与主板连接，用于接收主板发送的射频信号以及接收主板提供的直流电源，或向所述主板发送射频信号。

在其中一个实施例中，所述射频收发模块还包括第一射频开关和第二射频开关，所述低噪声放大器、第一射频开关、第二射频开关依次连接。

在其中一个实施例中，所述低噪声放大器与第一射频开关以及第二射频开关形成接收支路；所述第一射频开关和第二射频开关通过切换后形成发送支路。

在其中一个实施例中，所述检波控制模块包括射频检波器、运算放大器以及逻辑控制器，所述射频检波器、运算放大器、逻辑控制器依次连接；所述射频检波器用于将所述射频信号转换为直流电平，所述运算放大器用于将所述直流电平转换为高低电平，所述逻辑控制器用于输出高低电平信号。

在其中一个实施例中，所述射频检波器与所述射频耦合器连接，所述射频耦合器将采集的射频信号发送至射频检波器。

在其中一个实施例中，所述运算放大器和逻辑控制器分别与所述第一射频开关和第二射频开关连接，通过所述运算放大器和逻辑控制器输出的高低电平共同控制第一射频开关和第二射频开关的通断。

在其中一个实施例中，当所述运算放大器输出高电平，所述逻辑控制器输出低电平时，所述射频收发模块进行信号接收过程；当所述运算放大器输出低电平，逻辑控制器输出高电平时，所述射频收发模块进行信号发送过程。

在其中一个实施例中，由所述连接端口接收的直流电源输入至所述低噪声放大器、运算放大器和逻辑控制器的供电端。

在其中一个实施例中，所述无源天线包括辐射体、阻抗调节片和馈电巴伦，所述馈电巴伦与辐射体连接，用于给辐射体提供平衡的电流，实现电磁波的辐射；所述阻抗调节片设置在辐射体上，用于调节天线的电抗。

上述有源单频天线系统，通过在有源电路中设置射频收发模块和检波控制模块，并在射频收发模块中设置低噪声放大器，将接收的射频信号放大后发送至无源天线，并通过检波控制模块控制射频收发模块对射频信号的收发过程。提高了无源天线的接收增益，使得天线系统的无源天线辐射的信号得到显著的增强，提高了天线系统的灵敏度，扩大了天线信号的覆盖范围。

附图说明

图1为一个实施例中的有源单频天线系统的结构示意图；

图2为图1中的有源电路结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，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。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

以下提供一种有源单频天线系统，适用于2.4G Wi-Fi路由器，参阅图1所示，为一个实施例中的有源单频天线系统的结构示意图，所述天线系统包括无源天线200和有源电路100，无源天线200和有源电路100连接，通过有源电路100接收由无源天线200发送的射频信号，并将所述射频信号经过放大后传输至主板；或通过有源电路100将主板发送的2.4G射频信号发送至无源天线200，无源天线200再将所述射频信号转换为电磁波辐射到空间。

在一个实施例中，无源天线200包括辐射体220、阻抗调节片230和馈电巴伦210，辐射体220包括对称的两个辐射臂(图中未标)，所述辐射臂用于实现电磁能量的交换。馈电巴伦210与辐射体220连接，用于给辐射体220提供平衡的电流，实现电磁波的辐射。阻抗调节片230设置在辐射体220上，用于调节天线的电抗。

在一个实施例中，参阅图2所示，为有源电路100的结构示意图，有源电路100包括射频收发模块110、检波控制模块120、射频耦合器125和连接端口101，射频收发模块110、射频耦合器125、连接端口101依次连接，用于实现射频信号的收发过程。检波控制模块120和射频收发模块110连接，检波控制模块120用于控制射频收发模块110对射频信号的收发过程。

进一步地，连接端口101与主板(图未示)连接，用于接收主板发送的2.4G射频信号以及接收主板提供的直流电源VCC，或向所述主板发送射频信号。

具体地，当射频收发模块110在进行射频信号接收的过程中，射频收发模块110接收来自无源天线200的射频信号，并将所述射频信号经过射频耦合器125传输至连接端口101，再经过连接端口101传输至主板。当射频收发模块110在进行射频信号发送的过程中，主板将2.4G射频信号通过连接端口101传向射频耦合器125，在再经过射频耦合器125传向射频收发模块110，通过射频收发模块110将所述2.4G射频信号发送至无源天线200。

进一步地，由主板输入到连接端口101的直流电源VCC用于给射频收发模块110和检波控制模块120供电，直流电源VCC输入至低噪声放大器112、运算放大器127和逻辑控制器128的供电端。可选地，连接端口101可以是一个型号为IPEX的射频座子。

在一个实施例中，射频收发模块110包括低噪声放大器112、第一射频开关113和第二射频开关114，低噪声放大器112、第一射频开关113、第二射频开关114依次连接。

其中，低噪声放大器112与第一射频开关113以及第二射频开关114形成接收支路RX，射频收发模块110接收来自无源天线200的射频信号经过第二射频开关114传输至低噪声放大器112，经过低噪声放大器112进行信号放大后的射频信号通过第一射频开关113传输至射频耦合器125，再经过射频耦合器125传输至连接端口101，进而传输至主板，实现射频信号的接收。

进一步地，所述第一射频开关和第二射频开关通过切换后形成发送支路TX，主板发送的2.4G射频信号经过连接端口101传向射频耦合器125，再经过射频耦合器125传向第一射频开关113，再经过第一射频开关113传向第二射频开关114，进而发送至无源天线200，实现射频信号的发送。

在一个实施例中，检波控制模块120包括射频检波器126、运算放大器127以及逻辑控制器128，射频检波器126、运算放大器127、逻辑控制器128依次连接。检波控制模块120与射频耦合器125连接，通过射频耦合器125采集主通路中的射频信号，根据采集到的射频信号频率转换为直流电平，根据所述直流电平转换为高低电平，进而控制射频开关的导通，实现对射频接收模块110的收发过程控制。

具体地，射频耦合器125将采集的射频信号发送至射频检波器126，射频检波器126将射频耦合器125发送的射频信号转换为直流电平，并将所述直流电平发送至运算放大器127。其中，射频检波器126采用二极管检波器，通过二极管检波器识别采集到的射频信号的频率变化，根据所述频率变化对射频信号进行解调，从具有波动的模拟信号中提取出调制信号，所述调制信号即为所述电平信号。在其他实施例中，射频检波器126还可以是集成射频检波器。

进一步地，运算放大器127作为比较器，将射频检波器126发送的电平信号与基准电压进行比较，根据比较结果产生高低电平，并将所述高低电平发送至逻辑控制器128。运算放大器127和逻辑控制器128与第一射频开关113和第二射频开关114连接，通过运算放大器127和逻辑控制器128输出的高低电平共同控制第一射频开关113和第二射频开关114的通断，进而控制射频收发模块110的信号收发过程。

在一个实施例中，当运算放大器127输出高电平，逻辑控制器128输出低电平时，第一射频开关113、第二射频开关114切换到接收支路RX，完成射频收发模块110的信号接收过程；当运算放大器127输出低电平，逻辑控制器128输出高电平时，第一射频开关113和第二射频开关114切换到发送支路TX，完成射频收发模块110的信号发送过程。

上述有源单频天线系统，通过在有源电路中设置射频收发模块和检波控制模块，并在射频收发模块中设置低噪声放大器，将接收的射频信号放大后发送至无源天线，并通过检波控制模块控制射频收发模块对射频信号的收发过程。提高了无源天线的接收增益，使得天线系统的无源天线辐射的信号得到显著的增强，提高了天线系统的灵敏度，扩大了天线信号的覆盖范围。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种有源单频天线系统，其特征在于，包括：

无源天线，用于辐射电磁波信号；

有源电路，与所述无源天线连接，包括连接端口、射频耦合器、射频收发模块和检波控制模块，所述射频收发模块、射频耦合器、连接端口依次连接，用于实现射频信号的收发过程；所述检波控制模块和射频收发模块连接，所述检波控制模块用于控制射频收发模块对射频信号的接收或发送；所述射频耦合器用于采集射频信号；

其中，所述射频收发模块包括低噪声放大器，所述射频收发模块在进行射频信号接收的过程中，将接收的射频信号经过所述低噪声放大器放大后传向所述连接端口。

2.根据权利要求1所述的有源单频天线系统，其特征在于，所述连接端口与主板连接，用于接收主板发送的射频信号以及接收主板提供的直流电源，或向所述主板发送射频信号。

3.根据权利要求1所述的有源单频天线系统，其特征在于，所述射频收发模块还包括第一射频开关和第二射频开关，所述低噪声放大器、第一射频开关、第二射频开关依次连接。

4.根据权利要求3所述的有源单频天线系统，其特征在于，所述低噪声放大器与第一射频开关以及第二射频开关形成接收支路；所述第一射频开关和第二射频开关通过切换后形成发送支路。

5.根据权利要求4所述的有源单频天线系统，其特征在于，所述检波控制模块包括射频检波器、运算放大器以及逻辑控制器，所述射频检波器、运算放大器、逻辑控制器依次连接；所述射频检波器用于将所述射频信号转换为直流电平，所述运算放大器用于将所述直流电平转换为高低电平，所述逻辑控制器用于输出高低电平信号。

6.根据权利要求5所述的有源单频天线系统，其特征在于，所述射频检波器与所述射频耦合器连接，所述射频耦合器将采集的射频信号发送至射频检波器。

7.根据权利要求5所述的有源单频天线系统，其特征在于，所述运算放大器和逻辑控制器分别与所述第一射频开关和第二射频开关连接，通过所述运算放大器和逻辑控制器输出的高低电平共同控制第一射频开关和第二射频开关的通断。

8.根据权利要求7所述的有源单频天线系统，其特征在于，当所述运算放大器输出高电平，所述逻辑控制器输出低电平时，所述射频收发模块进行信号接收过程；当所述运算放大器输出低电平，逻辑控制器输出高电平时，所述射频收发模块进行信号发送过程。

9.根据权利要求1所述的有源单频天线系统，其特征在于，由所述连接端口接收的直流电源输入至所述低噪声放大器、运算放大器和逻辑控制器的供电端。

10.根据权利要求1所述的有源单频天线系统，其特征在于，所述无源天线包括辐射体、阻抗调节片和馈电巴伦，所述馈电巴伦与辐射体连接，用于给辐射体提供平衡的电流，实现电磁波的辐射；所述阻抗调节片设置在辐射体上，用于调节天线的电抗。