[发明专利]运用于无人机的二维切换多波束智能天线在审

专利信息
申请号: 201710573364.2 申请日: 2017-07-14
公开(公告)号: CN107230837A 公开(公告)日: 2017-10-03
发明(设计)人: 许超;苏永红;万志明;韩振宇 申请(专利权)人: 深圳市中天迅通信技术股份有限公司
主分类号: H01Q3/24 分类号: H01Q3/24;H01Q21/00;H01Q21/06
代理公司: 深圳市中科创为专利代理有限公司44384 代理人: 曹红梅,苏芳
地址: 518000 广东省深圳市前海深港合作区前湾一路1号A栋201室(入驻深圳*** 国省代码: 广东;44
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摘要:
搜索关键词: 运用于 无人机 二维 切换 波束 智能 天线
【说明书】:

技术领域

发明涉及通讯装置领域,尤其涉及一种运用于无人机的二维切换多波束智能天线。

背景技术

波束切换如相控阵最先在雷达上有较成熟的运用,后来为提高基站覆盖距离及保证有效覆盖区域,发展出运用于基站天线的波束赋形技术,波束赋形是一种基于天线阵列的信号预处理技术,通过调整天线阵列中每个阵元的加权系数产生具有指向性的波束,从而能够获得明显的阵列增益。波束赋形技术在扩大覆盖范围、改善边缘吞吐量以及干扰抑止等方面都有很大的优势。

波束赋形在终端类天线采用较少,一是需要组阵,天线空间相对要求较大;二是通过移相器等射频器件控制单个阵元相位,成本较高。然而,对于无人机领域来说,提高天线增益来实现更远距离的信号覆盖,实现无人机更远距离遥控飞行,因此,无人机领域对波束赋形技术有更急迫的需求。

希望通过提高天线增益来实现更远距离的信号覆盖,飞机端的空间有限,我们考虑在地面控制端设计一款高增益天线,同时根据需求的场景,保证波束可以覆盖整个需要的空域。另外我们希望也设计一款结构更轻便,控制更灵活的天线系统,实现高增益多波束切换。且多波束天线与传统天线不同,它只在指定的区域有较高的增益值,而在其他地方增益很低,所以能减少覆盖区域外信号对多波束系统造成的干扰,提高系统的频谱利用率和信道容量。

因此,现有技术存在缺陷,需要改进。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足,提供一种运用于无人机的二维切换多波束智能天线。该装置该由高增益的天线阵列、波束控制的馈电网络组成和开关阵列组成,该装置可提高天线增益来实现更远距离的信号覆盖,从而提升无人机的遥控距离或图传距离。

本发明的技术方案如下:

一种运用于无人机的二维切换多波束智能天线,包括:天线阵列、馈电网络和单刀多掷开关阵列;所述天线阵列与馈电网络连接,所述馈电网络的馈电点与单刀多掷开关阵列中单刀多掷开关的动端连接,所述单刀多掷开关阵列中多个单刀多掷开关的不动端接天线端口;

所述天线阵列布置有多个天线阵元,所述天线阵元产生直线排列的一维波束带或一片区域的二维波束覆盖区域;所述馈电网络中不同的馈电点连接天线阵列中不同的天线阵元,所述馈电网络控制天线阵列中的各天线阵元输入波束的相位来产生高增益的窄波束;所述单刀多掷开关阵列控制馈电网络的不同馈电点的开关,通过切换馈电点的开关来切换馈电点对应连接的天线阵元,从而切换所述一维波束带或所述二维波束覆盖区域的波束方向。

进一步地,所述馈电网络控制天线阵列各中各个阵元的输入相位,从而产生高增益的窄波束。

进一步地,所述天线阵列包括M×N个天线阵元,所述M×N个天线阵元将天线装置上方所覆盖区域划分成相应的M×N个子域,每个子域的波束由相应的天线阵元控制。

进一步地,所述馈电网络分为第一馈电网络和第二馈电网络;所述单刀多掷开关阵列分为第一单刀多掷开关阵列和第二单刀多掷开关阵列;所述第一单刀多掷开关阵列包括N个单刀M掷开关,所述单刀M掷开关的动端分别与第一馈电网络的馈电点连接,所述单刀M掷开关的不动端分别与第二馈电网络连接;所述第二馈电网络的馈电点连接第二单刀多掷开关阵列,所述第二单刀多掷开关阵列包含一个单刀N掷开关,所述单刀N掷开关的不动端接天线端口。

进一步地,所述馈电网络为butler矩阵或Rotman透镜馈电网络。

进一步地,所述第二单刀多掷开关阵列中的开关为射频单刀多掷开关。

进一步地,所述天线阵列的增益大于或等于6dBi。

相对以往的采用微带馈电技术配合纯粹开关响应的天线装置,本发明采用馈电网络控制天线阵列各阵元的输入相位,能产生更高增益的窄波束,采用馈电网控制天线阵元还能使得天线信号的响应更快,损耗更小

采用上述方案,本发明提供一种运用于无人机的二维切换多波束智能天线,可将天线发射波束覆盖所需要的整个的空域。本发明结构更轻便,天线控制更灵活,可实现高增益多波束的切换。有利于减少覆盖区域外信号对多波束系统造成的干扰,提高通讯系统的频谱利用率和信道容量。提高天线增益来实现更远距离的信号覆盖,从而提升无人机的遥控距离或图传距离。

附图说明

图1为本发明的子域划分示意图;

图2为本发明的结构示意图。

具体实施方式

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