CN111313927A - 点对点无线通信装置及其控制方法 - Google Patents

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胡豪
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Abstract

本发明涉及通信控制领域，是指点对点无线通信装置及其控制方法，解决了现有技术中无线电通信效率不够且结构复杂的问题。本发明包括可重构天线发射天线、可重构接收天线、用于匹配传输空间环境的匹配控制装置。本发明公开的一种点对点无线通信装置及其控制方法，通过设置微处理器、阵列天线进行接收天线和发射天线之间的匹配，提高信号传输的效率；通过匹配装置提升接收天线与整流电路之间的阻抗共轭匹配，进一步提高信号传输效率。

Description

点对点无线通信装置及其控制方法
技术领域
本发明涉及通信控制领域，特别是指点对点无线通信装置及其控制方法。
背景技术
使用微波、毫米波等的点对点无线电系统是公知的。在点对点无线电系统中，两个通信装置经由点对点无线电链路来执行数字通信。具体地，两个通信装置装备有定向天线，并且形成朝向彼此的定向波束。以这种方式，在两个通信装置之间建立点对点无线电链路。
点对点无线电链路的通信质量取决于气象条件。例如雨、雾、霾。这是因为雨、雾、霾等使两个通信装置之间的视线能见度劣化，并且使无线电信号，例如微波或毫米波，衰减，导致无线通信的效率和稳定性降。
现有技术中存在通过机械部件或者编发方式对无线电通信的稳定性和效率进行调整的技术，但其普遍存在控制方法和部件复杂的问题。
亟待出现一种可解决上述问题的新型的通信控制方法、装置。
发明内容
本发明提出点对点无线通信装置及其控制方法，解决了现有技术中无线电通信效率不够且结构复杂的问题。
本发明的技术方案是这样实现的：本发明公开的点对点无线通信装置，包括可重构天线发射天线、可重构接收天线、用于匹配传输空间环境的匹配控制装置。
进一步地，所述匹配控制装置包括微控制器、用于接收部分发射天线和接收天线信号的信号接收装置；所述微控制器包括处理信息接收装置接收的信号的信息处理模块和用于存储匹配关系的存储模块和用于调整匹配程度的匹配模块。
进一步地，所述发射天线和接收天线包括径向波导、同轴馈线、阵列天线和设置于阵列天线结构中的可调器件。
进一步地，还包括匹配装置，所述匹配装置设置于接收天线处，与接收天线和匹配模块连接。
优选地，所述可调器件为开关组；所述开关组可为一个二极管的三级开关、包括两个二极管的二级开关、包括四个二极管的一级开关；所述二极管分别连接开关；所述二极管分别连接一个阵列天线单元。
优选地，所述匹配装置可以为整流电路；接收天线与整流电路之间的阻抗共轭匹配：即
Figure BDA0002397994190000021
和
Figure BDA0002397994190000022
其中，Zin为整流电路的输入阻抗；Zs为天线的源阻抗；Zout为整流电路的输出阻抗；ZL为负载阻抗。
点对点无线通信控制方法，发射天线向接收天线发射信号；信息处理模块通过接收到的信号进行对比；调用存储模块中的匹配关系，调整接收天线天线阵列；通过整流电路调整接收电路的阻抗匹配状态。
进一步地，调整接收天线的天线阵列具体的是通过开关组进行阵列天线单元的重构。
本发明公开的一种点对点无线通信装置及其控制方法，通过设置微处理器、阵列天线进行接收天线和发射天线之间的匹配，提高信号传输的效率；通过匹配装置提升接收天线与整流电路之间的阻抗共轭匹配，进一步提高信号传输效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1：接收天线和发射天线的结构示意图；
图2：整流天线简化电路示意图；
图3：开关组的形式拓扑图；
其中：1—径向波导、2—同轴馈线、3—天线阵列单元。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明公开的本发明公开的点对点无线通信装置，包括可重构天线发射天线、可重构接收天线、用于匹配传输空间环境的匹配控制装置。
进一步地，所述匹配控制装置包括微控制器、用于接收部分发射天线和接收天线信号的信号接收装置；所述微控制器包括处理信息接收装置接收的信号的信息处理模块和用于存储匹配关系的存储模块和用于调整匹配程度的匹配模块。
进一步地，所述发射天线和接收天线包括径向波导1、同轴馈线2、阵列天线和设置于阵列天线结构中的可调器件。所述可调器件为开关组；所述开关组可为一个二极管的三级开关、包括两个二极管的二级开关、包括四个二极管的一级开关；所述二极管分别连接开关；所述二极管分别连接一个阵列天线单元。
进一步地，还包括匹配装置，所述匹配装置设置于接收天线处，与接收天线和匹配模块连接。所述匹配装置可以为整流电路；接收天线与整流电路之间的阻抗共轭匹配：即
Figure BDA0002397994190000041
和
Figure BDA0002397994190000042
其中，Zin为整流电路的输入阻抗；Zs为天线的源阻抗；Zout为整流电路的输出阻抗；ZL为负载阻抗。
点对点无线通信控制方法，发射天线向接收天线发射信号；信息处理模块通过接收到的信号进行对比；调用存储模块中的匹配关系，调整接收天线天线阵列；通过整流电路调整接收电路的阻抗匹配状态。
进一步地，调整接收天线的天线阵列具体的是通过开关组进行阵列天线单元3的重构。
与传统的方向可重构天线调控原理不同，本发明中提到的天线可通过改变每个区域开关的状态，对每个区域进行不同方向和大小的波数矢量k的控制，电磁波在超表面形成了不同的相位差，激励起不同波数的漏波，从而实现近场波束方向的实时调控。
本发明由同轴馈线2馈入到径向波导1中，在波导腔中激励起驻波，当波在径向波导里传播时，由于上层的天线阵列单元3，波会沿此径向波导1结构传播，并不断地从天线阵列单元3漏出，从而产生想要的漏波模式，实现波束的非衍射传输。通过控制不同区域可调器件的通断状态，电磁波在超表面结构形成了不同的相位差(不同的波数矢量k)，天线可激励不同的漏波模式，实现非衍射波束的实时调控。
通过改变可调器件的通断状态，实现不同波数的漏波。整个天线阵列单元3分为四个部分，分别为第Ⅰ重构象限、第Ⅱ重构象限、第Ⅲ重构象限和第Ⅳ重构象限，通过控制天线阵列单元3上的可调器件的状态，使天线阵列单元3产生不同波数的漏波，在可重构超表面上形成相位差，实现非衍射波束向不同方向的偏转。
同时，可调器件通过微控制装置连接，实现开合的自动控制。
在使用过程中，发射天线发送信号，接收天线接收到信号，同时信号接收装置接收到部分发射天线和接收天线的部分信号，并通过信号处理模块对接收到的信号与存储模块中的匹配关系进行对比，并通过可调器件进行开关开合以调整阵列天线单元3调整匹配状态，提高传输效率；
整流电路通过匹配接收天线的阻抗共轭，进一步提升传输效率。
本发明公开的一种点对点无线通信装置及其控制方法，通过设置微处理器、阵列天线进行接收天线和发射天线之间的匹配，提高信号传输的效率；通过匹配装置提升接收天线与整流电路之间的阻抗共轭匹配，进一步提高信号传输效率。
当然，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员应该可以根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.点对点无线通信装置，其特征在于：包括可重构天线发射天线、可重构接收天线、用于匹配传输空间环境的匹配控制装置。
2.根据权利要求1所述的点对点无线通信装置，其特征在于：所述匹配控制装置包括微控制器；
用于接收部分发射天线和接收天线信号的信号接收装置；
所述微控制器包括处理信息接收装置接收的信号的信息处理模块和用于存储匹配关系的存储模块和用于调整匹配程度的匹配模块。
3.根据权利要求2所述的点对点无线通信控制装置，其特征在于：所述发射天线和接收天线包括径向波导、同轴馈线、阵列天线和设置于阵列天线结构中的可调器件。
4.根据权利要求3所述的点对点无线通信控制装置，其特征在于：还包括匹配装置，所述匹配装置设置于接收天线处，与接收天线和匹配模块连接。
5.根据权利要求4所述的点对点无线通信控制装置，其特征在于：所述可调器件为开关组；所述开关组可为一个二极管的三级开关、包括两个二极管的二级开关、包括四个二极管的一级开关；所述二极管分别连接开关；所述二极管分别连接一个阵列天线单元。
6.根据权利要求5所述的点对点无线通信控制装置，其特征在于：所述匹配装置可以为整流电路；接收天线与整流电路之间的阻抗共轭匹配：即
Figure FDA0002397994180000011
和
Figure FDA0002397994180000012
其中，Zin为整流电路的输入阻抗；Zs为天线的源阻抗；Zout为整流电路的输出阻抗；ZL为负载阻抗。
7.点对点无线通信控制方法，其特征在于：发射天线向接收天线发射信号；信息处理模块通过接收到的信号进行对比；
调用存储模块中的匹配关系，调整接收天线天线阵列；
通过整流电路调整接收电路的阻抗匹配状态。
8.根据权利要求1所述的点对点无线通信控制方法.，其特征在于：调整接收天线的天线阵列具体的是通过开关组进行阵列天线单元的重构。
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