TWM598570U - 高增益射頻前端裝置 - Google Patents

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Abstract

一種高增益射頻前端裝置，包括天線裝置，包括層疊設置的複數天線陣列層；及複數射頻收發裝置，每一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，各射頻收發裝置分別連接對應的天線陣列層，形成多路訊號收發通道。藉由將天線裝置設計為立體組陣結構，使得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

高增益射頻前端裝置
本新型創作涉及通訊技術領域，特別是涉及一種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。
於此，有必要針對上述問題，本新型創作提供一種可提高通訊可靠性的高增益射頻前端裝置。
一種高增益射頻前端裝置，包括天線裝置，包括層疊設置的複數天線陣列層；及複數射頻收發裝置，每一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，各射頻收發裝置分別連接對應的天線陣列層。
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複數雙極化振子，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對應射頻收發裝置中的濾波器。
在其中一個實施例中，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，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，該控制裝置包括控制器、訊號分配器和訊號接收器，該訊號分配器連接各射頻收發裝置中的發射器，該訊號接收器連接各射頻收發裝置中的接收器，該控制器連接該訊號分配器和該訊號接收器。
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，射頻收發裝置的數量為兩個或兩個以上，且各射頻收發裝置分別連接對應的天線陣列層，形成多路訊號收發通道。藉由將天線裝置設計為立體組陣結構，使得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。
為了使本新型創作的目的、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新型創作，並不用於限定本新型創作。
在一個實施例中，提供了一種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包括層疊設置的複數天線陣列層，及複數射頻收發裝置200，每一射頻收發裝置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。各射頻收發裝置200分別連接對應的天線陣列層。
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。
進一步地，各射頻收發裝置200分別連接的天線陣列層的數量可完全相同，可部分相同，也可完全不同，每一個射頻收發裝置200與對應的天線陣列層連接構成一個訊號收發通道，形成多輸入多輸出的射頻前端結構。在一個實施例中，各射頻收發裝置200分別連接的天線陣列層的數量互不相同，例如，各射頻收發裝置200連接的天線陣列層的數量可以是依次遞增，可根據實際需求選擇對應的訊號收發通道工作，提高了天線系統的操作便利性。
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，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複數雙極化振子，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。藉由將多輸入多輸出天線射頻前端設置為立體結構，使得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，各雙極化振子均藉由合路器連接對應的濾波器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。射頻收發裝置200的數量為N個，第一個射頻收發裝置200連接兩個天線陣列層110，第二個射頻收發裝置200連接三個天線陣列層110，依次類推，第N個射頻收發裝置200則連接N+1個天線陣列層110。以第一個射頻收發裝置200為例，兩個天線陣列層110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。
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，提高了高增益射頻前端裝置的通訊可靠性。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，藉由將每個射頻收發裝置200均獨立配置一套濾波器、環形器、低噪聲放大器、接收器、功率放大器和發射器，形成多路訊號發射通道和訊號接收通道，可實現多波束配置，進而可拓展高增益射頻前端裝置的應用範圍。由於每個射頻收發裝置200連接的天線陣列層110的數量不同，使得每一個射頻收發裝置200的增益效果也並不相同，具體為天線陣列層110的數量越多，增益越高。當用於雷達領域時，本實施例中的高增益射頻前端裝置的多波束配置，可增加雷達同時跟蹤的目標數，有效提升單個雷達的功能，也可有效解決高層樓訊號覆蓋問題。
此外，在一個實施例中，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，控制裝置可包括控制器、訊號分配器和訊號接收器，訊號分配器連接各射頻收發裝置200中的發射器，訊號接收器連接各射頻收發裝置200中的接收器，控制器連接訊號分配器和訊號接收器。控制器具體可採用MCU（Micro Control Unit，微控制單元）。藉由控制器控制訊號分配器和訊號接收器進行訊號的分配和接收，實現對不同收發通道的控制，提高了天線系統的通訊可靠性。
上述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，射頻收發裝置200的數量為兩個或兩個以上，且各射頻收發裝置分別連接對應的天線陣列層，形成多路訊號收發通道。藉由將天線裝置設計為立體組陣結構，使得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。
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新型創作的幾種實施方式，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專利範圍的限制。應當指出的是，對於本領域具通常知識者來說，在不脫離本新型創作構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本新型創作的保護範圍。因此，本新型創作專利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. 一種高增益射頻前端裝置，包括： 天線裝置，包括層疊設置的複數天線陣列層；以及 複數射頻收發裝置，每一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，各射頻收發裝置分別連接對應的天線陣列層。
  2. 如請求項1所述之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，該複數雙極化振子為正負45度極化正交設置。
  5. 如請求項4所述之高增益射頻前端裝置，其中該天線陣列層還包括合路器，各雙極化振子均藉由該合路器連接對應的濾波器。
  6. 如請求項2所述之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1所述之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。
  8. 如請求項1所述之高增益射頻前端裝置，還包括控制裝置，該控制裝置連接各射頻收發裝置中的接收器和發射器。
  9. 如請求項8所述之高增益射頻前端裝置，其中該控制裝置包括控制器、訊號分配器和訊號接收器，該訊號分配器連接各射頻收發裝置中的發射器，該訊號接收器連接各射頻收發裝置中的接收器，該控制器連接該訊號分配器和該訊號接收器。
  10. 如請求項1至9任意一項所述之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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