[发明专利]一种基于定向天线的射频前端装置及其通信控制方法

权利要求书

1.一种基于定向天线的射频前端装置，其特征在于，包括第1射频单元至第L射频单元、功率分配/合成器、以及用于收发射频信号的定向天线（1），L为大于1的自然数，所述功率分配/合成器分别电连接第1射频单元至第L射频单元；每个射频单元用于对射频信号进行放大处理、移相处理和衰减处理；

所述定向天线（1）包括圆柱体（2）、以及位于圆柱体（2）侧面上的天线阵列；所述天线阵列按照高度的不同分为N层结构，N为大于1的自然数；所述每层结构包括：周向均匀分布在圆柱体（2）侧面上的M个天线阵元（3），M为大于1的自然数；所述天线阵列由L个天线阵元组构成，每个天线阵元组至少包括一个天线阵元（3），每个天线阵元组对应设置有一个天线阵元切换开关；每个天线阵元切换开关的一端选择性地电连接一个天线阵元，另一端对应电连接一个射频单元；

所述基于定向天线的射频前端装置还包括控制器，所述控制器分别电连接所有天线阵元切换开关的控制端；所述控制器用于在需要接收射频信号或需要发送射频信号时，控制每个天线阵元切换开关的切换状态。

2.如权利要求1所述的一种基于定向天线的射频前端装置，其特征在于，所述控制器分别电连接所有射频单元，用于在需要接收射频信号或需要发送射频信号时，向射频单元发送控制信号；

所述射频单元，用于根据收到的控制信号，对射频信号进行移相处理和衰减处理。

3.如权利要求1所述的一种基于定向天线的射频前端装置，其特征在于，所述每个射频通道包括环行器（4）、射频接收单元、射频发射单元、收发转换开关（5）和数字衰减器；

所述射频发射单元包括第一数字移相器和功率放大器，所述第一数字移相器的输出端电连接功率放大器的输入端；所述射频接收单元包括低噪声放大器和第二数字移相器，所述低噪声放大器的输出端电连接第二数字移相器的输入端；所述环行器（4）具有三个端口，其中，第一端口电连接对应的天线阵元切换开关，第二端口电连接低噪声放大器的输入端，第三端口电连接功率放大器的输出端；所述收发转换开关（5）的一端选择性地电连接第一数字移相器的输入端或第二数字移相器的输出端，另一端电连接数字衰减器的一端；数字衰减器的另一端电连接功率分配/合成器；

所述控制器的信号输出端分别电连接收发转换开关（5）的控制端、第一数字移相器的控制端、第二数字移相器的控制端和数字衰减器的控制端。

4.如权利要求3所述的一种基于定向天线的射频前端装置，其特征在于，所述每个射频接收单元还包括限幅器和二选一开关（6）；所述控制器的信号输出端电连接二选一开关（6）的控制端；

所述环行器（4）的第二端口依次通过二选一开关（6）以及限幅器电连接低噪声放大器的输入端；所述二选一开关（6）的一端电连接环行器（4）的第二端口，所述二选一开关（6）的另一端选择性地电连接限幅器的输入端或地线，所述限幅器的输出端电连接低噪声放大器的输入端。

5.如权利要求3所述的一种基于定向天线的射频前端装置，其特征在于，所述每个射频发射单元还包括功率检测器，所述功率检测器的输入端设置在环行器（4）的第一端口，所述功率检测器的输出端电连接控制器的信号输入端。

6.一种基于定向天线的射频前端装置的通信控制方法，基于权利要求1所述的一种基于定向天线的射频前端装置，其特征在于，包括：

当需要接收射频信号时，所述控制器控制每个天线阵元切换开关的切换状态，此时，每个天线阵元通过对应的天线阵元切换开关电连接对应的射频单元，每个射频单元通过对应的天线阵元接收射频信号；

当需要发送射频信号时，所述控制器控制每个天线阵元切换开关的切换状态，此时，每个天线阵元通过对应的天线阵元切换开关电连接对应的射频单元，每个射频单元通过对应的天线阵元发送射频信号。