[发明专利]一种双频双极化可重构智能WIFI天线

说明书

本发明提供一种双频双极化可重构智能WIFI天线，包括正N面体、N个双频双极化可重构天线单元、智能波束控制电路，N个双频双极化可重构天线单元等间距嵌于正N面体的N个面上并与之共形，智能波束控制电路位于正N面体天线阵列载体内部，用于选择N个双频双极化可重构天线单元中任意单元是否工作以及以何种极化方式工作，智能波束控制电路动态检测任意个数的天线单元联合工作下产生的波束所接收的两个频段信号的强度，并以此信号强度来判断用户方位，然后选择各天线单元的最佳工作状态，本发明通过动态检测任意天线单元组合形成的状态所接收的两个频段信号的强度来判断并选择天线阵的最佳工作状态，能动态搜索并跟踪多用户方位。

技术领域

本发明涉及射频与无线通信的天线技术领域，特别涉及一种双频双极化可重构智能WIFI天线。

背景技术

无限局域网(WLAN)已经与企业业务和个人生活密不可分，随着用户对于网络依赖性的不断增强，以及对高速、超宽带网络需求的不断增长，用户对于无线网络使用体验要求也变得越来越高，传统的具有全向覆盖天线的WLAN系统已逐渐难以满足广大用户日益增长的体验需要求。随着移动通信中的电波传播、组网技术、天线理论等技术的不断进步，以及现代数字信号处理算法和芯片性能不断升级，为具有灵活波束指向的智能可重构多天线的WLAN系统的研究与设计奠定了理论与技术基础。采用具有智能可重构多天线的WLAN系统可以自动识别用户请求，产生空间定向波束，将能量集中分配给指定用户，提高信号强度和作用距离，并且可以消除盲点。对于多个用户，还可以利用各个用户信号空间特征的差异，通过形成多波束，在同一信道上同时接收和发射多个信号而不发生相互干扰，使无线电频谱的利用和信号的传输更为有效，并可以降低发射和接收功率，减少能耗。目前国外已有多家无线通信设备厂商相继发布了具有智能可重构多天线的WLAN产品，其中在业界处于领先的是美国的Ruckus公司和Xirrus公司的产品。国内在智能WLAN天线系统方面的研究从2012年左右才开始启动，由于技术门槛较高，仅有华为等少数高科技公司具有开发能力，并且现有产品尚未达到能与国外同类产品竞争的阶段，绝大部分依赖于进口。目前该类产品普遍存在的问题是：(1)设计难度大，开发周期长。不同于传统WLAN路由器的外置天线，因为要在一个紧凑的空间内放置多个不同功能和类型的天线，对天线的尺寸、布局和隔离提出了较高的要求。由于没有可供借鉴的架构和经验，天线的设计、优化和调试往往占据了整个系统开发的绝大部分的时间。(2)开发成本高。此类天线不像传统的WLAN路由器采用简单的单极子阵列天线架构，而是采用了多组极化和方向图可重构天线，智能自适应控制电路和算法，以及大量的信号控制芯片和处理芯片，导致开发成本远高于传统WLAN天线，限制了其推广和应用。(3)系统性能有限。目前国内已有的一些产品，尽管能实现自适应定向波束的功能，但定向波束个数和增益有限，部分波束实际增益仅2-3dBi，和传统全向天线2dBi的增益并无较大差异，致使用户在使用WLAN时信号不稳定，用户体验一般，所以部分厂商通过提高发射功率来提高性能，违背了节能的宗旨。

发明内容

本发明的目的，就是针对上述问题，提出一种双频双极化可重构智能WIFI天线。本发明设计定向型共口径双频双极化可重构天线单元并以环形阵的形式实现全方位覆盖；本发明设计高效波束形成网络及其控制电路，在不降低天线性能的前提下，实现低成本的智能波束控制方式。

为实现上述发明目的，本发明技术方案如下：

一种双频双极化可重构智能WIFI天线，包括正N面体、N个双频双极化可重构天线单元、智能波束控制电路，其中N大于3；

正N面体作为天线阵列载体，N个双频双极化可重构天线单元等间距嵌于正N面体的N个面上并与之共形，双频双极化可重构天线单元覆盖了2.4G频段与5G频段；双频双极化可重构天线单元为定向天线，其最大辐射方向沿其法向方向，其为双频双极化共口径天线，其极化方式能在两个正交的线极化之间切换；