[发明专利]多波束相控阵天线及通信设备

说明书

本发明提供一种多波束相控阵天线及通信设备，该多波束相控阵天线包括：N个天线阵面、一个射频开关模块、一个耦合功分模块和一个数模混合TR模块；每个天线阵面包括：M个天线单元和M个SMP射频端口；射频开关模块包括：M路输入通道、M个切换开关和K路输出通道；切换开关与输入通道一一对应；每个切换开关对应N路输出通道；其中，K＝M*N；1＜N＜M；M为偶数；信号发射或信号接收时，M个切换开关选通的M路输出通道对应同一个天线阵面；耦合功分模块，包括：M个ANT端口和M个TR端口；数模混合TR模块包括：偶数个输入端口和M个输出端口；M个输出端口与耦合功分模块的M个TR端口一一对应。本发明能够减小天线体积同时提高天线增益。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种多波束相控阵天线及通信设备。

背景技术

自组网通信通常采用全向天线完成电磁波的发射和接收，全向天线的优点就是每个方向均可以收到信号，但存在天线增益低、体积大、抗干扰、抗截获能力差等缺点。在天线的使用场景越来越趋于小型化、精细化的形势下，尺寸大的天线不仅不利于安装使用，还影响了天线所在通信设备的体积。

发明内容

本发明实施例提供了一种多波束相控阵天线及通信设备，以解决如何在有限体积及成本下，增加天线增益值的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种多波束相控阵天线，包括：N个天线阵面、一个射频开关模块、一个耦合功分模块和一个数模混合TR模块；所述数模混合TR模块、耦合功分模块、射频开关模块和天线阵面依次连接；

每个天线阵面包括：M个天线单元和M个SMP射频端口；所述天线单元与所述SMP射频端口一一对应；

所述射频开关模块包括：M路输入通道、M个切换开关和K路输出通道；所述切换开关与所述输入通道一一对应；每个所述切换开关对应N路输出通道；其中，K＝M*N；1＜N＜M；M为偶数；所述N路输出通道与所述N个天线阵面一一对应；信号发射或信号接收时，各个所述切换开关从对应的N路输出通道中选通一路进行信号输出或信号输入，M个所述切换开关选通的M路输出通道对应同一个天线阵面；

所述耦合功分模块，用于发射信号或接收信号的校准，包括：M个ANT端口和M个TR端口；所述M个ANT端口与所述M路输入通道一一对应；

所述数模混合TR模块包括：偶数个输入端口和M个输出端口；所述M个输出端口与所述耦合功分模块的M个TR端口一一对应。

在一种可能的实现方式中，天线阵面的数量N为3；天线阵面为瓦片式结构；天线阵面以面与面之间夹角为60°设置。

在一种可能的实现方式中，所述耦合功分模块包括：M个耦合器和一个一分M功分器；

所述耦合器包括：与所述输入通道连接的ANT端口和与所述一分M功分器连接的端口；所述M个耦合器与所述M路输入通道一一对应；

所述一分M功分器包括：一个与所述M个耦合器连接的端口和M个与所述数模混合TR模块的输出端口连接的TR端口。

在一种可能的实现方式中，所述数模混合TR模块包括：P个TR模块组件；

各TR组件包括：第一中频带通滤波器、第二中频带通滤波器、第一变频器、第二变频器、射频带通滤波器、一分Q功分器、Q个收发子组件；其中，M＝P*Q；所述第一中频带通滤波器一端和所述第二中频带通滤波器一端作为所述数模混合TR模块的输入端口；所述第一中频带通滤波器另一端与所述第一变频器一端连接；所述第二中频带通滤波器另一端与所述第二变频器一端连接；所述射频带通滤波器一端分别连接所述第一变频器另一端和所述第二变频器另一端；所述一分Q功分器的输入端与所述射频带通滤波器另一端连接，Q个输出端分别与所述Q个收发子组件连接；