CN201233956Y - 天线快速对准装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种天线快速对准装置，它涉及微波、散射无线通信领域中的天线快速对准设备。它由低频单元、射频单元、定向天线、全向天线、云台、电源等部件组成。它采用本端定向天线跟踪对端全向天线所发射的信号的方式实现快速天线对准的目的。它还具有集成化程度高、轻便小型化、操作简便、性能稳定可靠、自动化程度高等优点，特别适于作为微波、散射等无线通信系统中的车载站及固定站的天线快速对准装置。

Description

天线快速对准装置

技术领域

本实用新型涉及微波、散射无线通信领域中的一种天线快速对准装置，特别适于作为微波、散射等无线通信系统中的车载站及固定站的天线快速对准装置。

背景技术

由于微波、散射等无线通信方式的方向性较强，信号波束较窄，因此在设备开通时天线的方位必须要调整到最佳的角度，否则将极大影响系统的有效通信距离和通信质量。目前，微波、散射等无线通信设备开通时通常使用频谱仪来观测接收信号电平，根据接收电平的高低手动来调整天线方位以确定天线的最佳方位角。但频谱仪由于体积较大、价格昂贵且不能用于天线自动对准而不太适合作为无线通信系统特别是车载无线通信系统的天线对准测试设备。

发明内容

本实用新型的目的在于避免上述背景技术中的不足之处而提供一种采用本端定向天线自动跟踪对端全向天线发射信号的方式而实现的天线快速对准装置，本实用新型可用于实现微波、散射等无线通信方式的车载站及固定站的天线快速对准，使天线对准的过程明显缩短，而且对准过程的自动化程度得以极大的提高。本实用新型还具有体积小、重量轻、自动化程度高、操作简便等特点。

本实用新型的目的是这样实现的：它由低频单元1、射频单元2、云台3、定向天线4、全向天线5、电源6组成，其中低频单元1入端1脚与信源的低速信号输入端口B连接、入端2脚与信源的高速信号输入端口C连接、入端3脚与信号速率切换信号入端口D连接、出端4脚与云台3的输入端口2脚连接、入端5脚与射频单元2的输出端口2脚连接、出端6脚与射频单元2的输入端口1脚连接、出端7脚与信宿的信号输入端口A连接；射频单元2的输入端口3脚与信号速率切换信号入端口D并接、输入/输出端口4脚通过射频电缆与定向天线4的输入/输出端口1脚相连，输出端口5脚通过射频电缆与全向天线5的输入端口1脚连接；云台3输出端口1、3脚分别通过控制线与全向天线5的输入端口2脚、定向天线4的输入端口2脚连接；定向天线4的馈源输入/输出端口3脚与信道发射接收窄波束电波信号F端连接；全向天线5的馈源输出端口3脚与信道发射宽波束电波信号E端连接；电源6出端+V电压端与各部件相应电源端并接。

本实用新型低频单元1包括调制解调器7、接收信号电平检测器8、伺服控制器9，其中调制解调器7的入端1脚与信源的低速信号输入端口B连接、入端2脚与信源的高速信号输入端口C连接、入端3脚与信号速率切换信号D连接、出端4脚与射频单元2的输入端口1脚连接、出端5脚与信宿的信号输入端口A连接；接收信号电平检测器8的入端1脚与射频单元2的输出端口2脚连接，出端2脚与伺服控制器9的入端1脚连接；伺服控制器9的出端2脚与云台3的入端2脚连接，调制解调器7、接收信号电平检测器8、伺服控制器9各入端8脚与电源6出端+V电压端连接、各入端9脚接地端。

本实用新型射频单元2包括上变频器10、发射天线切换开关11、功放12-1、12-2、双工器13、下变频器14，其中上变频器10的输入端口1脚与低频单元1的输出端口6脚连接，输出端口2脚与发射天线切换开关11的输入端口1脚连接；发射天线切换开关11的输入端口2脚与信号速率切换信号D连接、出端3脚与功放12-2的输入端口1脚连接、出端4脚与功放(12-1)的输入端口1脚连接；功放12-1、12-2的各输出端口2脚分别与全向天线5的输入端口1脚和双工器13的输入端口1脚连接；双工器13的输出端口2脚与下变频器14的输入端口2脚连接，输入/输出端口3脚与定向天线4的输入端口1脚连接；下变频器14的输出端口1脚与低频单元1的输入端口5脚连接；上变频器10、发射天线切换开关11、功放12-1、12-2、双工器13、下变频器14各入端8脚与电源6出端+V电压端连接、各入端9脚接地端。

本实用新型相比背景技术具有如下优点：

1.本实用新型在一套无线通信设备中同时集成了定向天线4、全向天线5两种类型的天线，通过采用本端定向天线4自动跟踪对端全向天线5所发射的信号方式实现快速天线对准的目的，极大的缩短了传统微波、散射等无线通信系统的天线对准过程，对准过程的自动化程度得以极大的提高。

2.本实用新型采用了含有可变速率的调制解调器7、接收信号电平检测器8和伺服控制器9的低频单元1，在天线对准过程和正常通信过程可分别发送低速信号和高速信号，并分别通过全向天线5和定向天线4发射至信道中，因此不论在天线对准过程还是在正常通信过程均能保证接收信号具有足够高的检测电平。

3.本实用新型采用了含有发射天线切换开关11的射频单元2，可在天线对准过程和正常通信过程可分别将低速信号和高速信号切换到全向天线5和定向天线4发射至信道中，实现天线的快速对准。

4.本实用新型的各部件采用大规模现场可编程器件制作，因此可通过配置不同的程序灵活地实现对本装置工作参数的修改。

5.本实用新型集成化程度高，因此体积小，重量轻，性能稳定可靠，维修方便。

附图说明

图1是本实用新型原理方框图。

图2是本实用新型低频单元1实施例的电原理图。

图3是本实用新型射频单元2实施例的电原理图。

具体实施方式

参照图1至图3，本实用新型由低频单元1、射频单元2、云台3、定向天线4、全向天线5、电源6组成，图1是本实用新型的电原理方框图，实施例按图1连接线路。本实用新型低频单元1包括调制解调器7、接收信号电平检测器8、伺服控制器9，图2是本实用新型低频单元1实施例的电原理图，实施例按图2连接线路。其中低频单元1的作用分为两种：在天线对准过程发送和接收低速信号，并将接收信号电平检测器8的检测结果传送至伺服控制器9，由伺服控制器9控制云台3的方位及俯仰调整，实现定向天线4的最佳指向，在正常通信过程实现高速信号的发送和接收。低频单元1由入端3脚的速率切换信号控制，产生低速或高速的调制信号，并通过出端6脚送入射频单元2的输入端口1脚实现上变频和功率放大，控制信号由出端4脚输入云台3的输入端口2脚实现定向天线4的方位和俯仰调整，入端5脚接收射频单元2输出端口2脚输出的对端全向天线5所发射的信号，并通过接收信号电平检测器8实时检测出该信号的幅度变化，出端7脚输出解调后的信号，并输入信宿的信号输入端口A。实施例低频单元1中的调制解调器7、接收信号电平检测器8和伺服控制器9采用一块美国Alterna公司生产Cyclone系列数字现场可编程芯片EP1C12制作。

本实用新型射频单元2包括上变频器10、发射天线切换开关11、功放12-1、12-2、双工器13、下变频器14，图3是本实用新型射频单元2实施例的电原理图，实施例按图3连接线路。本实用新型射频单元2的作用有两个：第一是对低频单元1所产生的基带调制信号进行上变频、功率放大处理，并通过定向天线4或全向天线5向信道发射；第二是接收对端定向天线4或全向天线5发射的信号，并经过双工器13隔离、下变频器14等处理后输入低频单元1。射频单元2的输入端口1、3脚分别与低频单元1的输出端口6脚、信号速率切换信号D连接，实现对低速或高速信号的上变频和功率放大，再通过输入/输出端口4脚、输出端口5脚分别向定向天线4和全向天线5输出，同时将接收的对端全向天线5发射的信号通过输出端口2脚输入低频单元1的输入端口5脚进行信号幅度的检测。实施例射频单元2中的上变频器10、发射天线切换开关11、下变频器14均采用自制电路制作，双工器13采用自制通用的小型双工器部件制作，功放12-1和12-2采用自制通用的功放电路部件制作。

本实用新型云台3的作用是根据低频单元1输出的控制信号对定向天线4的方位和俯仰角度进行调整，实现定向天线4的最佳指向。云台3的输入端口2脚与低频单元1的输出端口4脚连接，实现对定向天线4的方位和俯仰的调整。实施例云台3采用自制的方位俯仰电路及部件制作。

本实用新型定向天线4和全向天线5的作用是分别发射并接收窄波束电波信号和发射宽波束电波信号。实施例定向天线4采用自制抛物面天线制作，全向天线5采用自制裂隙天线制作。

本实用新型电源6的作用是提供整个装置的直流工作电压，实施例采用市售通用集成稳压直流电源模块制作，其输出+V电压为+5V。

本实用新型工作原理如下：

本装置处于天线对准状态时，低频单元1产生低速调制信号，并通过射频单元2进行上变频和功率放大后通过全向天线5发射至信道中；定向天线4接收来自对端全向天线5发射的低速调制信号，经过双工器隔离、下变频处理后送入低频单元1中进行信号电平的检测，并将检测的结果送入伺服控制器9，进而控制云台3的方位和俯仰调整，达到使定向天线3实现最佳指向的目的。当定向天线3达到了最佳指向后，天线对准过程结束并自动转入正常通信过程，在这个过程中，低频单元1自动将低速调制信号转换为高速调制信号。

本实用新型安装结构如下：把图1至图3中各部件按图1至图3连接线路，低频单元1安装在长、宽、高为482.6×450×89mm的机箱内，射频单元2安装在长、宽、高为270×230×790mm的机箱内，云台3安装在本实用新型的天线杆上，定向天线4和全向天线5安装在云台3上。在低频单元1机箱的前面板上安装与信宿连接的信号输出端口A、与信源相连的低速信号输入端口B和高速信号输入端口C、以及信号速率切换端口D的电缆插座，在后面板上安装与射频单元2相连的低频调制信号输出端口6、低频接收信号输入端口5的电缆插座，以及与云台3相连的控制信号输出端口4的电缆插座；射频单元2的后面板上安装与定向天线4、全向天线5相连的电缆插座。定向天线4、全向天线5通过电缆与射频机箱上插座连接，组装成本实用新型。

Claims (3)

1.一种天线快速对准装置，它包括云台(3)、定向天线(4)、全向天线(5)、电源(6)，其特征在于：还包括低频单元(1)、射频单元(2)，其中低频单元(1)入端1脚与信源的低速信号输入端口B连接、入端2脚与信源的高速信号输入端口C连接、入端3脚与信号速率切换信号入端口D连接、出端4脚与云台(3)的输入端口2脚连接、入端5脚与射频单元(2)的输出端口2脚连接、出端6脚与射频单元(2)的输入端口1脚连接、出端7脚与信宿的信号输入端口A连接；射频单元(2)的输入端口3脚与信号速率切换信号入端口D并接、输入/输出端口4脚通过射频电缆与定向天线(4)的输入/输出端口1脚相连，输出端口5脚通过射频电缆与全向天线(5)的输入端口1脚连接；云台(3)输出端口1、3脚分别通过控制线与全向天线(5)的输入端口2脚、定向天线(4)的输入端口2脚连接；定向天线(4)的馈源输入/输出端口3脚与信道发射接收窄波束电波信号F端连接；全向天线(5)的馈源输出端口3脚与信道发射宽波束电波信号E端连接；电源(6)出端+V电压端与各部件相应电源端并接。

2.根据权利要求1所述的天线快速对准装置，其特征在于：低频单元(1)包括调制解调器(7)、接收信号电平检测器(8)、伺服控制器(9)，其中调制解调器(7)的入端1脚与信源的低速信号输入端口B连接、入端2脚与信源的高速信号输入端口C连接、入端3脚与信号速率切换信号D连接、出端4脚与射频单元(2)的输入端口1脚连接、出端5脚与信宿的信号输入端口A连接；接收信号电平检测器(8)的入端1脚与射频单元(2)的输出端口2脚连接，出端2脚与伺服控制器(9)的入端1脚连接；伺服控制器(9)的出端2脚与云台(3)的入端2脚连接，调制解调器(7)、接收信号电平检测器(8)、伺服控制器(9)各入端8脚与电源(6)出端+V电压端连接、各入端9脚接地端。

3.根据权利要求1或2所述的天线快速对准装置，其特征在于：射频单元(2)包括上变频器(10)、发射天线切换开关(11)、功放(12-1)、(12-2)、双工器(13)、下变频器(14)，其中上变频器(10)的输入端口1脚与低频单元(1)的输出端口6脚连接，输出端口2脚与发射天线切换开关(11)的输入端口1脚连接；发射天线切换开关(11)的输入端口2脚与信号速率切换信号D连接、出端3脚与功放(12-2)的输入端口1脚连接、出端4脚与功放(12-1)的输入端口1脚连接；功放(12-1)、(12-2)的各输出端口2脚分别与全向天线(5)的输入端口1脚和双工器(13)的输入端口1脚连接；双工器(13)的输出端口2脚与下变频器(14)的输入端口2脚连接，输入/输出端口3脚与定向天线(4)的输入端口1脚连接；下变频器(14)的输出端口1脚与低频单元(1)的输入端口5脚连接；上变频器(10)、发射天线切换开关(11)、功放(12-1)、(12-2)、双工器(13)、下变频器(14)各入端8脚与电源(6)出端+V电压端连接、各入端9脚接地端。

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