[发明专利]集成频域滤波的宽带方向图可重构天线系统

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信系统天线系统的技术领域，特别涉及一种超宽带集成频域滤波的宽带方向图可重构天线系统，其主要应用于室内及室外的小型无线通信基站，可以满足多个通信频段的切换需要，并且提供具有可连续在空域扫描的具有方向性的阵列方向图。

背景技术

随着移动终端设备的发展，无线通信系统工作的频带和体制越来越多，可以预见，未来基站天线将采用可自由调整或切换工作频率及天线方向图的工作方式。例如在同一个基站天线上覆盖GSM，CDMA，WIFI，WLAN等工作频率。由此必然产生对于工作频率选择和方向图指向的要求。目前的技术主要基于窄带的单频，双频，随着无线通信频率的进一步增加，这种可切换的方式将会使天线后端的馈电网络越来越复杂。同时新一代移动通信对空域的利用要求越来越高，单纯的频率切换无法满足空域的自由切换要求。既能够在频域实现滤波又能在空域实现滤波，并且可自由切换工作频率和方向图指向的天线必然是未来移动通信基站天线的发展方向。

发明内容

本发明的目的在于：提出一种集成频域滤波的宽带方向图可重构天线系统，其既能够在频域实现滤波又能在空域实现滤波，并且可自由切换工作频率和方向图指向的天线。

本发明为了达到上述发明目的采用如下技术方案：

一种集成频域滤波的宽带方向图可重构天线系统，该天线系统的构成为：一个由多个宽带天线阵元构成的宽带圆阵列天线，该宽带圆阵列天线的直径线两端的每两个宽带天线阵元的馈电端口分别连接一个单刀双掷的射频开关的通断端，该单刀双掷的射频开关公共端连接一个宽带可重构带通滤波器，所有宽带可重构带通滤波器通过一个带有隔离度的功率分配器连接到射频信号的发射和接收端。

其中，所述的宽带天线阵元可以是宽带单极天线，宽带双极天线或者vivaldi天线。

其中，所述的宽带天线阵元可以是双极化阵元，也可以是单极化天线阵元。

其中，所述的宽带可重构带通滤波器可以为直流偏压控制的宽带可重构带通滤波器，也可以是机械调整的宽带可重构带通滤波器。

其中，所述的射频开关可以是直流偏压控制的射频开关，也可以是机械控制的射频开关。

其中，所述的射频开关可以是开关二极管或者微机电开关，也可以是其他通过外加直流电压或电流控制的射频开关。

其中，所述的宽带可重构带通滤波器的通带中心频率改变通过外置偏压直流电路控制可变电容的容值实现。

其中，所述的可变电容，可变电容可以为变容二极管、微机电可变电容或其他形式的可通过电压变化控制电容值的可调电容。

其中，该天线系统由可重构带通滤波器控制通带的位置。

其中，该天线系统由射频开关控制选定工作的天线阵元。

其中，该天线系统通过对宽带可重构带通滤波器的中心频带微调控制选定工作的天线阵元的馈电相位。

本发明的原理如下：

本发明由宽带可重构带通滤波器确定天线的工作频点，设宽带天线阵元的阵元总数为2*N，以圆阵列的圆心为基准点，宽带天线系统根据所需要方向图指向，确定与该指向夹角最小的N个天线单元。将射频开关切换到连接这N个天线单元。宽带可重构带通滤波器在通带中心频率略微改变的时候，相对于改变之前对于同一频点会产生相位差。它可替代传统的移相器。调整每个宽带可重构带通滤波器的相位，使得选出的N个天线单元的等相位面与所需要方向图指向垂直，从而形成具有特定方向图指向，特定工作频带的天线阵列方向图。

本发明相对于现有技术的优点在于：

1、该天线系统既能够在频域实现滤波又能在空域实现滤波。

2、该天线系统的工作频率是可以自由调整的，该天线系统的方向图指向也是可以自由调整的。

附图说明

图1是本发明的天线系统结构示意图。

图2是本发明宽带可重构带通滤波器S₂₁幅度和相位变化曲线。

图3是本发明的天线系统工作状态示意图。

图中，1a为宽带圆阵列天线；1a₁-1a₈为宽带天线阵元；2a为宽带可重构带通滤波器；2a₁-2a₄为宽带可重构带通滤波器；3a为射频开关；4a为带有隔离度的功率分配器。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施方式详细介绍本发明。