TWM598540U - 立體式佈局高增益射頻前端裝置 - Google Patents

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Abstract

一種立體式佈局高增益射頻前端裝置，包括天線裝置和射頻收發裝置，天線裝置包括兩個或兩個以上的層疊設置的天線陣列層，射頻收發裝置包括濾波器、環形器、接收器和發射器，天線陣列層連接濾波器，濾波器藉由光纖連接環形器，環形器藉由光纖分別連接接收器和發射器。天線裝置包括兩個或兩個以上的層疊設置的天線陣列層，藉由將天線裝置設計為立體組陣結構，使得立體式佈局高增益射頻前端裝置可形成垂直面波束，進而提高天線整體增益，與傳統的天線系統相比，提高了通訊可靠性。

Description

立體式佈局高增益射頻前端裝置
本新型創作涉及通訊技術領域，且特別是涉及一種立體式佈局高增益射頻前端裝置。
天線是任何一個無線電通訊系統都不可缺少的重要組成部分。各類無線電設備所要執行的任務雖然不同，但天線在設備中的作用卻是基本相同的。任何無線電設備都是藉由無線電波來傳遞訊息，因此就必須有能輻射或接收電磁波的裝置。
傳統的天線系統射頻前端以單極化天線為主，也有陣列天線，但主要是垂直方向的陣列。這些天線結構均是二維設置，很難實現高增益，傳統的天線系統存在通訊可靠性低的缺點。
基於此，有必要針對上述問題，提供一種可提高通訊可靠性的立體式佈局高增益射頻前端裝置。
一種立體式佈局高增益射頻前端裝置，包括天線裝置和射頻收發裝置，該天線裝置包括兩個或兩個以上的層疊設置的天線陣列層，該射頻收發裝置包括濾波器、環形器、接收器和發射器，該天線陣列層連接該濾波器，該濾波器藉由光纖連接該環形器，該環形器藉由光纖分別連接該接收器和發射器。
在其中一個實施例中，該天線陣列層包括基板和天線陣列，該天線陣列設置於該基板，並連接該濾波器。
在其中一個實施例中，該天線陣列為雙極化平面陣列。
在其中一個實施例中，該雙極化平面陣列包括多個雙極化振子，該雙極化振子為正負45度極化正交設置。
在其中一個實施例中，該天線陣列層還包括合路器，該天線陣列中各雙極化振子均藉由該合路器連接該濾波器。
在其中一個實施例中，立體式佈局高增益射頻前端裝置還包括固定底座，該基板卡合固定於該固定底座。
在其中一個實施例中，該基板為金屬基板。
在其中一個實施例中，該射頻收發裝置還包括低噪聲放大器和功率放大器，該環形器藉由光纖連接該低噪聲放大器，該低噪聲放大器藉由光纖連接該接收器；該環形器藉由光纖連接功率放大器，該功率放大器藉由光纖連接該發射器。
在其中一個實施例中，立體式佈局高增益射頻前端裝置還包括控制裝置，該控制裝置連接該接收器和該發射器。
在其中一個實施例中，該天線陣列層藉由射頻跳線連接該濾波器。
上述立體式佈局高增益射頻前端裝置，天線裝置包括兩個或兩個以上的層疊設置的天線陣列層，藉由將天線裝置設計為立體組陣結構，使得立體式佈局高增益射頻前端裝置可形成垂直面波束，進而提高天線整體增益，與傳統的天線系統相比，提高了通訊可靠性。
為了使本申請的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本申請進行進一步詳細說明。應當理解，此處描述的具體實施例僅僅用以解釋本申請，並不用於限定本申請。
在一個實施例中，提供了一種立體式佈局高增益射頻前端裝置，如圖1所示，該系統包括天線裝置100和射頻收發裝置200，天線裝置100包括兩個或兩個以上的層疊設置的天線陣列層，射頻收發裝置200包括濾波器210、環形器220、發射器230和接收器240，天線陣列層連接濾波器210，濾波器210藉由光纖連接環形器220，環形器220藉由光纖分別連接接收器240和發射器230。
具體地，天線裝置100中的天線陣列層的數量並不唯一，可以是兩層、三層等等，具體可根據實際需求調整。其中，各個天線陣列層之間的間距至少為0.5λ，λ為天線系統中心頻率的波長。可確保相鄰天線陣列層之間訊號不會相互影響，進而在配置天線時能夠提系統性能。天線陣列層與濾波器210的連接方式並不唯一，本實施例中，天線陣列層藉由射頻跳線連接濾波器210。
在一個實施例中，天線陣列層包括基板和天線陣列，天線陣列設置於基板並連接濾波器210。利用基板來佈設天線陣列，操作簡便快捷，且固定可靠性高。基板的材質並不唯一，可以是金屬板或塑料板等，本實施例中，基板為金屬基板，進一步提高天線固定可靠性。各天線陣列層中基板的尺寸可相同也可不同，具體可根據實際需求進行設置。
此外，在一個實施例中，立體式佈局高增益射頻前端裝置還包括固定底座，基板卡合固定於固定底座。藉由固定底座將各天線陣列層的基板卡合固定，便於拆卸和安裝，且固定可靠性高。
天線陣列層中天線陣列的具體類型也不是唯一的，在一個實施例中，天線陣列為雙極化平面陣列。具體地，雙極化平面陣列包括多個雙極化振子，雙極化振子為正負45度極化正交設置。如圖2所示，在XYZ坐標軸中，將天線的雙極化振子沿著X軸、Y軸和Z軸三個方向上進行佈局，形成一個三維的立體陣列天線結構，每一個天線陣列層110由XY平面陣列天線振子112構成，所有天線陣列層110沿Z軸反向層疊設置構成3D立體天線陣列。藉由將天線射頻前端設置為立體結構，使得立體式佈局高增益射頻前端裝置可形成垂直面波束，進而提高天線整體增益。
進一步地，在一個實施例中，天線陣列層110還包括合路器，天線陣列中各雙極化振子均藉由合路器連接濾波器210。藉由合路器對同一個天線陣列中的雙極化振子接收的訊號進行合路處理後輸送至濾波器210，以便進行後續的訊號處理。
在一個實施例中，如圖3所示，射頻收發裝置200還包括功率放大器250和低噪聲放大器260，環形器220藉由光纖連接低噪聲放大器260，低噪聲放大器藉由光纖連接接收器240；環形器220藉由光纖連接功率放大器250，功率放大器250藉由光纖連接發射器230。
具體地，為便於解釋說明，用單個
Figure 02_image001
代表圖2中一個虛框內的天線陣列層110。多個天線陣列層110形成一個立體組陣與濾波器210連接，濾波器210藉由環形器220分別連接功率放大器250和低噪聲放大器260，功率放大器250連接發射器230，低噪聲放大器260連接接收器240，分別形成訊號發射通道和訊號接收通道，組成的立體式佈局高增益射頻前端裝置實現最大的發射、接收增益，有效提升空間的利用效率。將多個天線陣列層110形成一個立體組陣，將原來的二維的立體式佈局高增益射頻前端裝置配置成三維的天線系統，可實現最大增益的單束波配置。
本實施例中，分別在訊號發射通道和訊號接收通道中增加功率放大器250和低噪聲放大器260，對需要發送的訊號進行功率放大以提高發射功率，並對接收的訊號進行放大以便後續的訊號處理，提高了立體式佈局高增益射頻前端裝置的通訊可靠性。此外，射頻收發裝置200中各器件藉由光纖傳輸訊號，訊號傳輸速度快、損耗小且抗干擾能力強，還可進一步提高系統的通訊可靠性。
此外，在一個實施例中，立體式佈局高增益射頻前端裝置還包括控制裝置，控制裝置連接接收器240和發射器230。具體地，控制裝置可採用MCU（Micro Control Unit，微控制單元）。藉由控制裝置控制天線裝置100的訊號接收和發送，提高了天線系統的通訊可靠性。
上述立體式佈局高增益射頻前端裝置，天線裝置100包括兩個或兩個以上的層疊設置的天線陣列層，藉由將天線裝置設計為立體組陣結構，使得立體式佈局高增益射頻前端裝置可形成垂直面波束，進而提高天線整體增益，與傳統的天線系統相比，提高了通訊可靠性。採用多層天線振子立體組陣，提高了天線整體增益，還使得系統收發通道增益提高，減少系統對PA（功率放大）指標的要求和Filter（濾波）指標的要求。
以上所述實施例的各技術特徵可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術特徵所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術特徵的組合不存在矛盾，都應當認為是本說明書記載的範圍。
以上所述實施例僅表達了本申請的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但並不能因此而理解為對新型創作範圍的限制。應當指出的是，對於本領域具通常知識者來說，在不脫離本申請構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本申請的保護範圍。因此，本新型創作的保護範圍應以所附請求項為準。
100:天線裝置 110:天線陣列層 112:天線振子 200:射頻收發裝置 210:濾波器 220:環形器 230:發射器 240:接收器 250:功率放大器 260:低噪聲放大器
圖1為本新型創作一實施例中立體式佈局高增益射頻前端裝置的結構方塊圖； 圖2為本新型創作一實施例中天線裝置的結構圖； 圖3為本新型創作一實施例中立體式佈局高增益射頻前端裝置的結構原理圖。
100:天線裝置
200:射頻收發裝置
210:濾波器
220:環形器
230:發射器
240:接收器

Claims (10)

  1. 一種立體式佈局高增益射頻前端裝置，包括天線裝置和射頻收發裝置，該天線裝置包括複數層疊設置的天線陣列層，該射頻收發裝置包括濾波器、環形器、接收器和發射器，該天線陣列層連接該濾波器，該濾波器藉由光纖連接該環形器，該環形器藉由光纖分別連接該接收器和該發射器。
  2. 如請求項1所述之立體式佈局高增益射頻前端裝置，其中該天線陣列層包括基板和天線陣列，該天線陣列設置於該基板，並連接該濾波器。
  3. 如請求項2所述之立體式佈局高增益射頻前端裝置，其中該天線陣列為雙極化平面陣列。
  4. 如請求項3所述之立體式佈局高增益射頻前端裝置，其中該雙極化平面陣列包括複數雙極化振子，該雙極化振子為正負45度極化正交設置。
  5. 如請求項4所述之立體式佈局高增益射頻前端裝置，其中該天線陣列層還包括合路器，該天線陣列中各雙極化振子均藉由該合路器連接該濾波器。
  6. 如請求項2所述之立體式佈局高增益射頻前端裝置，還包括固定底座，該基板卡合固定於該固定底座。
  7. 如請求項2所述之立體式佈局高增益射頻前端裝置，其中該基板為金屬基板。
  8. 如請求項1所述之立體式佈局高增益射頻前端裝置，其中該射頻收發裝置還包括低噪聲放大器和功率放大器，該環形器藉由光纖連接該低噪聲放大器，該低噪聲放大器藉由光纖連接該接收器；該環形器藉由光纖連接功率放大器，該功率放大器藉由光纖連接該發射器。
  9. 如請求項1所述之立體式佈局高增益射頻前端裝置，還包括控制裝置，該控制裝置連接該接收器和該發射器。
  10. 如請求項1至9項任意一項所述之立體式佈局高增益射頻前端裝置，其中該天線陣列層藉由射頻跳線連接該濾波器。
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