CN218772083U - 用于应急通信的15GHz全室外有源相控阵微波传输设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及微波传输技术领域，尤其涉及用于应急通信的15GHz全室外有源相控阵微波传输设备，采用第一发射波束赋形模块将上变频模块发送的上边带信号进行波束赋形，第一接收波束赋形模块将天线阵元发送的信号进行波束赋形，在15s内进行快速波束重构，实现天线自动对准和跟踪；采用GPS、5G、WiFi模块结合有源相控阵天线，可用于旅游景点，地震，消防救援的GPS定位功能应用，利用基站进行数据信息传输的5G功能应用，以及系统升级和工程安装调试的无线网络功能应用。

Description

用于应急通信的15GHz全室外有源相控阵微波传输设备

技术领域

本实用新型涉及微波传输技术领域，尤其涉及用于应急通信的15GHz全室外有源相控阵微波传输设备。

背景技术

随着我国通信技术现代化建设的发展，通信技术中的数字化以及信息化建设越来越广泛，数字微波通信技术的研究也取得了新的成就。在现代通信技术中，微波通信占有非常重要的作用。近年来，微波通信在许多领域都得到了广泛的应用，如移动通信、卫星通信等。微波的频率非常高，凡是处于300MHz至3000GHz频段内的通信，都可称之为微波通信。

目前现有的15GHz全室外微波传输设备在应急通信时，需要由人工对准天线波束后经过30分钟或更长时间才能开通基站信号，然而对于应急，时间就是生命，传统15GHz微波设备在通信过程中耗时过长，不利于应急通信。

实用新型内容

本实用新型为解决应急通信中需要人工长时间操作对准天线波束而导致基站信号开通较慢的问题，提出一种基于15GHz有源相控阵天线架构的微波传输设备，本设备可在15s内通过自动完成波束重构，实现天线的快速对准。同时本设备加入了GPS定位,5G数据通信模块，WiFi通信三种功能，增加了微波传输设备的操作性和可维护性。

本实用新型通过以下技术方案实现：

用于应急通信的15GHz全室外有源相控阵微波传输设备，包括基带业务数据模块、上变频模块和下变频模块，所述基带业务数据模块的信号输出端连接上变频模块的信号输入端，所述上变频模块的信号输出端连接第一发射波束赋形模块的信号输入端，第一发射波束赋形模块的信号输出端连接第一收发功分模块的信号输入端，所述第一收发功分模块连接第一天线阵元，所述基带业务数据模块的信号输入端连接第一下变频模块的信号输出端，所述第一下变频模块的信号输入端连接第一接收波束赋形模块的信号输出端，第一接收波束赋形模块的信号输入端连接第二收发功分模块的信号输出端，所述第二收发功分模块连接第二天线阵元。

进一步的，还包括基带控制检测模块，所述基带控制检测模块电连接基带业务数据模块，所述基带控制检测模块的信号输入端连接第二下变频模块的信号输出端，所述第二下变频模块的信号输入端连接第二接收波束赋形模块的信号输出端，第二接收波束赋形模块的信号输入端连接第三收发功分模块的信号输出端，所述第三收发功分模块连接第三天线阵元。

进一步的，所述第一发射波束赋形模块的信号输出端分别连接第一收发功分模块、第二收发功分模块、第三收发功分模块…第N收发功分模块的信号输入端。

进一步的，所述第一接收波束赋形模块的信号输入端分别连接第一收发功分模块、第二收发功分模块、第三收发功分模块…第N收发功分模块的信号输出端。

进一步的，所述第一发射波束赋形模块为15GHz发射波束赋形模块，所述第一接收波束赋形模块和第二接收波束赋形模块为15GHz接收波束赋形模块。

进一步的，所述基带控制检测模块分别电连接定位模块和通信模块。

进一步的，所述定位模块包括GPS模块。

进一步的，所述通信模块包括5G模块和WiFi模块。

本实用新型的有益效果：

（1）本实用新型提出的用于应急通信的15GHz全室外有源相控阵微波传输设备，采用第一发射波束赋形模块将上变频模块发送的上边带信号进行波束赋形，第一接收波束赋形模块将天线阵元发送的信号进行波束赋形，实现快速波束重构，天线自动对准和跟踪；

（2）本实用新型提出的用于应急通信的15GHz全室外有源相控阵微波传输设备，采用GPS、5G、WiFi模块结合有源相控阵天线，可用于旅游景点，地震，消防救援的GPS定位功能应用，利用基站进行数据信息传输的5G功能应用，以及系统升级和工程安装调试的无线网络功能应用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，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为本实用新型实施例中提出的用于应急通信的15GHz全室外有源相控阵微波传输设备系统框图。

图2为本实用新型实施例中提出的用于应急通信的15GHz全室外有源相控阵微波传输设备的波控器原理图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

实施例1

参考图1，用于应急通信的15GHz全室外有源相控阵微波传输设备，包括基带信号处理部分,微波发射处理部分、微波接收处理部分，其中基带信号处理部分包括基带业务数据模块，所述基带业务数据模块主要功能是将基带IQ数据编码、调制到模拟中频输出，实现宽带信号的数模转换，同时将接收中频信号解调至数字IQ信号解码，完成基带信号处理、还原；微波发射处理部分包括上变频模块，微波接收处理部分包括下变频模块，所述基带业务数据模块的信号输出端连接上变频模块的信号输入端，所述上变频模块的信号输出端连接第一发射波束赋形模块的信号输入端，所述上变频模块将中频信号与一个频率较高的本振信号进行混频，取混频之后的上边带信号，将上边带信号发送至第一发射波束赋形模块进行波束赋形，所述第一发射波束赋形模块的信号输出端连接第一收发功分模块的信号输入端，所述的第一收发功分模块包括接收通路和发射通路，所述接收通路内部包括滤波电路、限幅电路、放大电路及阻抗匹配电路，所述的发射通路包括滤波电路、放大电路、衰减电路及阻抗匹配电路，所述第一收发功分模块连接第一天线阵元用于将射频信号发送至第一天线阵元，所述基带业务数据模块的信号输入端连接第一下变频模块的信号输出端，所述第一下变频模块将接受的信号进行混频后，得到下基带信号，并将基带信号发送至基带业务数据模块，所述第一下变频模块的信号输入端连接第一接收波束赋形模块的信号输出端，第一接收波束赋形模块的信号输入端连接第二收发功分模块的信号输出端，所述第二收发功分模块连接第二天线阵元用于接收第二天线阵元传输的射频信号；

本方案用FPGA直接对波控码进行计算，并采用流水线的方式来提高计算和传输速率，波束赋形模块的波控器的控制原理如图2，用串口配置指令，串行码值输出时间（1/1MHzx24 =24us），若指令这配置字长度为80字节，串口速率为1Mbps，则接收命令字时间为80x10x1/1MHz=800us=0.8ms，整个时间为0.824ms。

波束控制时间计算，计算完波控码需延迟8个周期，采用流水线计算方式，64个码值计算需要64+8=72个周期。加上各模块之间的传输时延和逻辑判断，需要消耗约10个周期，整个周期数为82，FPGA内部时钟工作在50MHz，则共需82x1/50MHz=1.64us，整个时间为1.64us， 则总的波束重构时间在us级别，同时波束自跟踪算法通过内部总线向波控器发出工作模式、波束指向、功率控制等要求，波控器解析命令控制TR组件，使其偏移到要求的相位、频率和功率，达到波束改变和功率控制的目的。

本方案设计在传统微波传输设备的基础上，采取有源相控阵天线架构，可以通过电扫波束自动快速对准，内实现应急通信的天线对准，不需要人工操作。

实施例2

本实施例在实施例1的基础上提出一种用于15GHz全室外有源相控阵微波传输设备的功能模块。

基带信号处理部分还包括基带控制检测模块，所述基带控制检测模块电连接基带业务数据模块，所述的基带控制检测模块用于将基带数据打包后，通过WIFI,GPS和5G模块分发出去，完成数据的交换传输，所述基带控制检测模块的信号输入端连接第二下变频模块的信号输出端，所述第二下变频模块的信号输入端连接第二接收波束赋形模块的信号输出端，第二接收波束赋形模块的信号输入端连接第三收发功分模块的信号输出端，所述第三收发功分模块连接第三天线阵元，所述第一发射波束赋形模块的信号输出端分别连接第一收发功分模块、第二收发功分模块、第三收发功分模块…第N收发功分模块的信号输入端，所述第一发射波束赋形模块可将经过波束赋形后的射频信号通过结构相同的第一收发功分模块、第二收发功分模块、第三收发功分模块和第N收发功分模块分别传输至第一天线阵元、第二天线阵元、第三天线阵元及第N天线阵元；

所述第一接收波束赋形模块的信号输入端分别连接第一收发功分模块、第二收发功分模块、第三收发功分模块…第N收发功分模块的信号输出端，所述第一发射波束赋形模块为15GHz发射波束赋形模块，所述第一接收波束赋形模块和第二接收波束赋形模块为15GHz接收波束赋形模块，所述第一接收波束赋形模块和第二接收波束赋形模块接收由第一天线阵元、第二天线阵元、第三天线阵元及第N天线阵元传输至第一收发功分模块、第二收发功分模块、第三收发功分模块和第N收发功分模块的射频信号。

还包括定位模块和通信模块，所述基带控制检测模块分别电连接定位模块和通信模块。

进一步的，所述定位模块包括GPS模块。

进一步的，所述通信模块包括5G模块和WiFi模块。

本设备加入了GPS定位、5G传输、WiFi通信三种功能，增加了设备的操作性和可维护性。通过在基带控制部分加入GPS模块、5G模块、WiFi模块，能够很好的解决定位功能，数据通信功能；

本设计方案基于有源相控阵天线架构，实现微波传输，增加了GPS模块，5G模块，WiFi模块，在同一个整机里面，集成了有源相控阵天线，GPS、5G、WiFi四大功能，由于GPS、5G、WiFi三种模块目前已经是技术非常成熟，且成本也很低，这样对于整个系统的设计难度并没增加，但是使用范围却扩展了很多，采用本技术方案，不仅可以缩短基站开站时间，使用在基站回传，而且可以用于旅游景点，地震，消费救援等GPS定位功能应用，同时可以实时的利用5G基站将数据信息传输到遥远的地方，而且还能利用无线网络的功能，方便系统升级和工程安装调试。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.用于应急通信的15GHz全室外有源相控阵微波传输设备，其特征在于，包括基带业务数据模块、上变频模块和下变频模块，所述基带业务数据模块的信号输出端连接上变频模块的信号输入端，所述上变频模块的信号输出端连接第一发射波束赋形模块的信号输入端，第一发射波束赋形模块的信号输出端连接第一收发功分模块的信号输入端，所述第一收发功分模块连接第一天线阵元，所述基带业务数据模块的信号输入端连接第一下变频模块的信号输出端，所述第一下变频模块的信号输入端连接第一接收波束赋形模块的信号输出端，第一接收波束赋形模块的信号输入端连接第二收发功分模块的信号输出端，所述第二收发功分模块连接第二天线阵元。

2.根据权利要求1所述的用于应急通信的15GHz全室外有源相控阵微波传输设备，其特征在于，还包括基带控制检测模块，所述基带控制检测模块电连接基带业务数据模块，所述基带控制检测模块的信号输入端连接第二下变频模块的信号输出端，所述第二下变频模块的信号输入端连接第二接收波束赋形模块的信号输出端，第二接收波束赋形模块的信号输入端连接第三收发功分模块的信号输出端，所述第三收发功分模块连接第三天线阵元。

3.根据权利要求1所述的用于应急通信的15GHz全室外有源相控阵微波传输设备，其特征在于，所述第一发射波束赋形模块的信号输出端分别连接第一收发功分模块、第二收发功分模块、第三收发功分模块…第N收发功分模块的信号输入端。

4.根据权利要求1所述的用于应急通信的15GHz全室外有源相控阵微波传输设备，其特征在于，所述第一接收波束赋形模块的信号输入端分别连接第一收发功分模块、第二收发功分模块、第三收发功分模块…第N收发功分模块的信号输出端。

5.根据权利要求1所述的用于应急通信的15GHz全室外有源相控阵微波传输设备，其特征在于，所述第一发射波束赋形模块为15GHz发射波束赋形模块，所述第一接收波束赋形模块和第二接收波束赋形模块为15GHz接收波束赋形模块。

6.根据权利要求1所述的用于应急通信的15GHz全室外有源相控阵微波传输设备，其特征在于，所述基带控制检测模块分别电连接定位模块和通信模块。

7.根据权利要求1所述的用于应急通信的15GHz全室外有源相控阵微波传输设备，其特征在于，所述定位模块包括GPS模块。

8.根据权利要求1所述的用于应急通信的15GHz全室外有源相控阵微波传输设备，其特征在于，所述通信模块包括5G模块和WiFi模块。

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