[发明专利]一种基于毫米波有源相控阵的车载双向收发机

说明书

本发明提供了一种基于毫米波有源相控阵的车载双向收发机，包括第一有源收发阵列、第二有源收发阵列、GNSS接收天线、频率源模块、电源模块以及数字中频板卡，其中，所述第一有源收发阵列以及第二有源收发阵列均包括一毫米波相控阵天线阵列。本发明采用毫米波相控阵天线阵列代替传统的固定波束天线，可通过灵活的波束切换实现波束指向和波束性能的重构，实现轨道交通在直道和弯道中车载终端与地面基站的波束跟踪，提高通信链路的可靠性和安全性。

技术领域

本发明涉及毫米波技术领域，具体涉及一种基于毫米波有源相控阵的车载双向收发机。

背景技术

极高频(“EHF”)是关于约28～300千兆赫兹(“GHz”)的电磁频谱中的射频频带的国际电信联盟(“ITU”)名称。该频带中的无线电波具有从10毫米到1毫米的波长，从而被称为毫米波(“mmWave”或者“mmWaves”)。

近年来，以地铁、高速铁路、磁悬浮列车为代表的轨道交通在全球快速发展，大大提升了人们的出行效率，提升了社会经济发展水平。在轨道交通系统中，列车和地面之间一般采用无线通信的方式实现车载和地面基站设备之间的双向数据互连，实现运控数据、牵引数据、诊断数据以及语音通信等信息的车地无线传输。高度列车控制指挥系统需要实时保持地面基站与车载移动台重要伺服与定位信息的交换，高效而可靠的车地通信系统是保证列车指挥调度、安全运行的重要保障。

然而，随着列车速度不断提升，从目前已经技术成熟的350km/h的高铁轮轨交通逐渐向600km/h的磁悬浮系统、甚至千公里/小时量级的真空管道交通迈进，速度的不断提升造成传输牵引、控制信息的无线通信链路的时延、可靠性、误码率等指标愈加苛刻。传统的GSM-R、LTE-M等通信体制已经无法满足磁悬浮、真空管道等轨道交通的信号传输要求，急需基于高性能无线收发设备、定制化网络实现更低的时延、更高的可靠性和安全性。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供的一种基于毫米波有源相控阵的车载双向收发机，采用毫米波相控阵天线阵列代替传统的固定波束天线，可通过灵活的波束切换实现波束指向和波束性能重构，实现轨道交通在直道和弯道中车载终端与地面基站的波束跟踪，提高通信链路的可靠性和安全性。

为了实现以上目的，本发明采取的一种技术方案是：

一种基于毫米波有源相控阵的车载双向收发机，包括：第一有源收发阵列、第二有源收发阵列、GNSS接收天线、频率源模块、电源模块以及数字中频板卡；所述第一有源收发阵列所形成的波束指向车前进方向，所述第二有源收发阵列所形成的波束指向车前进相反方向；所述第一有源收发阵列以及所述第二有源收发阵列分别与所述数字中频板卡相连；所述GNSS接收天线与所述数字中频板卡相连，用于对车辆的位置进行精准的定位，并为无线通信系统提供同步授时信息；所述频率源模块输出至所述第一有源收发阵列以及所述第二有源收发阵列，用于为所述第一有源收发阵列以及所述第二有源收发阵列提供本振；所述频率源模块与所述数字中频板卡相连；所述电源模块为所述基于毫米波有源相控阵的车载双向收发机各模块提供能源；其中，所述第一有源收发阵列以及第二有源收发阵列均包括一毫米波相控阵天线阵列。

进一步地，所述第一有源收发阵列包括第一毫米波相控阵天线阵列、第一TR组件阵列以及第一变频组件，所述第一毫米波相控阵天线阵列依次与所述第一TR组件阵列、第一变频组件以及所述数字中频板卡相连；所述第二有源收发阵列包括第二毫米波相控阵天线阵列、第二TR组件阵列以及第二变频组件，所述第二毫米波相控阵天线阵列依次与所述第二TR组件阵列、第二变频组件以及所述数字中频板卡相连。