一種基于多諧振結(jié)構(gòu)的單饋電抗多徑自適應(yīng)天線的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及自適應(yīng)天線，尤其是涉及用于復(fù)雜環(huán)境通信的一種基于多諧振結(jié)構(gòu)的單饋電抗多徑自適應(yīng)天線。
【背景技術(shù)】
[0002]自適應(yīng)天線可以控制天線方向圖的最大波束方向，并可實(shí)現(xiàn)多波束。在通信、雷達(dá)、電子對(duì)抗等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。如數(shù)字智能天線、相控陣天線等都可以實(shí)現(xiàn)類似功能。尤其在復(fù)雜多徑環(huán)境下，自適應(yīng)天線可以控制多個(gè)方向的輻射幅度和相位，因此可以在通信目標(biāo)區(qū)域?qū)崿F(xiàn)信號(hào)的疊加從而消除多徑干擾提高鏈路質(zhì)量。在這種環(huán)境中，自適應(yīng)天線相對(duì)于單一波束或者不能靈活控制幅度和相位的一般電控掃描天線具有明顯的優(yōu)勢(shì)。
[0003]傳統(tǒng)的相控陣電控掃描天線利用移相器實(shí)現(xiàn)波陣面合成，從而實(shí)現(xiàn)了掃描，其成本高，重量大，算法復(fù)雜。數(shù)字波束形成天線(智能天線)需要多路收發(fā)通道，其系統(tǒng)總成本較高，計(jì)算開(kāi)銷大，因此一般用于軍用領(lǐng)域，在工業(yè)與民用領(lǐng)域很少采用。
[0004]中國(guó)專利201110408303.3公開(kāi)的電控掃描天線結(jié)構(gòu)，成本低、重量輕、算法簡(jiǎn)單。但用來(lái)實(shí)現(xiàn)波束控制的有源頻率選擇表面只具有透射波幅度控制能力而不具有相位控制能力，因此無(wú)法對(duì)波振面的等相位面進(jìn)行控制，只能利用內(nèi)部的輻射器天線實(shí)現(xiàn)垂直面高增益而無(wú)法實(shí)現(xiàn)水平面高增益。中國(guó)專利201410152975.6公開(kāi)的電控掃描天線基于空間移相表面。這種天線可以利用相位控制實(shí)現(xiàn)高增益波束掃描或者多波束掃描。但是由于其只能實(shí)現(xiàn)相位控制，不能對(duì)波束的幅度進(jìn)行有效控制，因此在實(shí)際的多徑環(huán)境中無(wú)法控制多個(gè)輻射方向的信號(hào)疊加，在抗多徑應(yīng)用時(shí)具有局限性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供成本低、重量輕、可以在水平面(即方位面內(nèi))實(shí)現(xiàn)全方向的幅度與相位控制的一種基于多諧振結(jié)構(gòu)的單饋電抗多徑自適應(yīng)天線。
[0006]本發(fā)明設(shè)有全向天線、可控諧振器和支撐件；
[0007]所述可控諧振器設(shè)有至少3片諧振單元，各諧振單元以全向天線為中心軸間隔環(huán)繞形成對(duì)稱分布的諧振單元陣列，全向天線和可控諧振器設(shè)于支撐件上。
[0008]所述全向天線可采用單極子天線、偶極子天線、雙錐天線、串饋天線等軸向全向天線中的一種。
[0009]所述可控諧振器可設(shè)有12片諧振單元，各諧振單元最好均為相同的長(zhǎng)方形。
[0010]所述可控諧振器的有源空間移相表面可為帶通式有源空間移相表面或帶阻式有源空間移相表面，在通帶或阻帶邊緣具有相位控制能力。
[0011]所述有諧振單元的形狀為長(zhǎng)方形，結(jié)構(gòu)一致，但受控于獨(dú)立的控制信號(hào)。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明的工作原理及有益效果如下:
[0013]本發(fā)明的工作原理主要是:位于天線中心的全向天線輻射載波信號(hào)，該載波信號(hào)與圍繞其周圍的諧振器發(fā)生共振，進(jìn)而向外二次輻射。諧振器的諧振狀態(tài)受控于控制信號(hào)，利用諧振狀態(tài)的改變來(lái)控制諧振器二次輻射信號(hào)的幅度和相位，進(jìn)而控制天線整體的幅度方向圖和相位方向圖。對(duì)比于上述中國(guó)專利201110408303.3公開(kāi)的電控掃描天線以及中國(guó)專利201410152975.6公開(kāi)的電控掃描天線，本發(fā)明可以同時(shí)控制輻射的幅度和相位，因此在復(fù)雜多徑環(huán)境下更有利于實(shí)現(xiàn)抗多徑的效果。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為本發(fā)明實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2為圖1的俯視示意圖。
[0016]圖3是本發(fā)明的幅度方向圖與相位方向圖示意圖。圖3中的標(biāo)記3為幅度方向圖，標(biāo)記4為相位方向圖。
[0017]圖4是本發(fā)明實(shí)施例實(shí)現(xiàn)的抗多徑原理示意圖。標(biāo)記6，7，8是三個(gè)信號(hào)傳播途徑示意；標(biāo)記9為目標(biāo)區(qū)域。
【具體實(shí)施方式】
[0018]參見(jiàn)圖1?4，本發(fā)明實(shí)施例設(shè)有全向天線1、可控諧振器2和支撐件3 ;所述可控諧振器2設(shè)有12片諧振單元，各諧振單元以全向天線I為中心軸間隔環(huán)繞形成對(duì)稱分布的諧振單元陣列，各諧振單元均為相同的長(zhǎng)方形，全向天線I和可控諧振器2設(shè)于支撐件3上。
[0019]所述全向天線I可采用單極子天線、偶極子天線、雙錐天線、串饋天線等軸向全向天線中的一種。
[0020]所述可控諧振器2的有源空間移相表面可為帶通式有源空間移相表面或帶阻式有源空間移相表面，在通帶或阻帶邊緣具有相位控制能力。
[0021]本發(fā)明的諧振單元數(shù)量可以變化，數(shù)量越多可實(shí)現(xiàn)的方向圖控制越靈活，抗多徑效果越好。通過(guò)分別調(diào)整全向天線周圍的各有諧振單元的控制信號(hào)，進(jìn)而控制在某指定頻率下的天線輻射出信號(hào)在各個(gè)方向上的相位和幅值大小，從而靈活控制幅度方向和相位方向。
[0022]參見(jiàn)圖4，在復(fù)雜環(huán)境下，不同方向的信號(hào)通過(guò)不同路徑6，7，8傳播，在目標(biāo)區(qū)域9疊加并被接收。具體使用本發(fā)明作為通信天線發(fā)射端時(shí)，可利用接收端反饋的信號(hào)強(qiáng)度數(shù)據(jù)作為判斷信號(hào)強(qiáng)度的依據(jù)。根據(jù)該信號(hào)強(qiáng)度，利用隨機(jī)優(yōu)化或者遺傳算法等優(yōu)化算法調(diào)整諧振器的諧振狀態(tài)以使目標(biāo)區(qū)域的信號(hào)強(qiáng)度得到優(yōu)化，從而實(shí)現(xiàn)更好的鏈路質(zhì)量。計(jì)算，仿真以及實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)顯示該天線在室內(nèi)復(fù)雜環(huán)境抗駐波性能可達(dá)到20dB以上。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于多諧振結(jié)構(gòu)的單饋電抗多徑自適應(yīng)天線，其特征在于設(shè)有全向天線、可控諧振器和支撐件； 所述可控諧振器設(shè)有至少3片諧振單元，各諧振單元以全向天線為中心軸間隔環(huán)繞形成對(duì)稱分布的諧振單元陣列，全向天線和可控諧振器設(shè)于支撐件上。2.如權(quán)利要求1所述一種基于多諧振結(jié)構(gòu)的單饋電抗多徑自適應(yīng)天線，其特征在于所述全向天線采用單極子天線、偶極子天線、雙錐天線、串饋天線軸向全向天線中的一種。3.如權(quán)利要求1所述一種基于多諧振結(jié)構(gòu)的單饋電抗多徑自適應(yīng)天線，其特征在于所述可控諧振器設(shè)有12片諧振單元。4.如權(quán)利要求1所述一種基于多諧振結(jié)構(gòu)的單饋電抗多徑自適應(yīng)天線，其特征在于各諧振單元均為相同的長(zhǎng)方形。5.如權(quán)利要求1所述一種基于多諧振結(jié)構(gòu)的單饋電抗多徑自適應(yīng)天線，其特征在于所述可控諧振器的有源空間移相表面為帶通式有源空間移相表面或帶阻式有源空間移相表面。
【專利摘要】一種基于多諧振結(jié)構(gòu)的單饋電抗多徑自適應(yīng)天線，涉及自適應(yīng)天線。設(shè)有全向天線、可控諧振器和支撐件；所述可控諧振器設(shè)有至少3片諧振單元，各諧振單元以全向天線為中心軸間隔環(huán)繞形成對(duì)稱分布的諧振單元陣列，全向天線和可控諧振器設(shè)于支撐件上。位于天線中心的全向天線輻射載波信號(hào)，該載波信號(hào)與圍繞其周圍的諧振器發(fā)生共振，進(jìn)而向外二次輻射。諧振器的諧振狀態(tài)受控于控制信號(hào)，利用諧振狀態(tài)的改變來(lái)控制諧振器二次輻射信號(hào)的幅度和相位，進(jìn)而控制天線整體的幅度方向圖和相位方向圖。可以同時(shí)控制輻射的幅度和相位，因此在復(fù)雜多徑環(huán)境下更有利于實(shí)現(xiàn)抗多徑的效果。
【IPC分類】H01Q3/34, H01Q3/44
【公開(kāi)號(hào)】CN105186137
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510632538
【發(fā)明人】張諒
【申請(qǐng)人】深圳愛(ài)新自動(dòng)化有限公司
【公開(kāi)日】2015年12月23日
【申請(qǐng)日】2015年9月29日