應(yīng)用有源相控陣原理的短波段通信系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種應(yīng)用有源相控陣原理的短波段通信系統(tǒng)，包括：發(fā)射機，發(fā)射機包括有多臺；與發(fā)射機連接的波束指向控制器；與發(fā)射機連接的相位控制器；與相位控制器連接的頻率合成器；以及具有邏輯控制功能的自適應(yīng)控制器。本實用新型利用多臺同頻工作的發(fā)射機接入同向矩陣天線，利用改變不同發(fā)射機頻率相位的原理，引起合成電波主向在水平方向和垂直方向的改變，從而找出地球表面兩點間或多點間在不同地域、不同季節(jié)、不同時段的最佳工作頻率，來實現(xiàn)不間斷的穩(wěn)定無線通訊。
【專利說明】
應(yīng)用有源相控陣原理的短波段通信系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及短波通信技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，特別涉及一種應(yīng)用有源相控陣原理的短波段通信系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在沒有用衛(wèi)星實現(xiàn)遠距離無線通訊之前，地球上的遠距離無線通訊大部分是利用無線電波中的短波段(大約1.830MHz)來完成的。而短波段的遠距離電波傳播是依靠電波在電離層與地面之間的不斷反射來實現(xiàn)的。由于天空中的電離層特性(有無、離地面高度、電離層厚度、對不同頻率的穿透性能等)是隨著太陽的升起和降落而變化的，也由于地球表面的千差萬別(高山、平原、海水、淡水、冰面、雪面、高溫、低溫等)會呈現(xiàn)出對短波段電波不同的反射特性，造成了短波遠距離無線通訊存在不穩(wěn)定性。
[0003]為了解決上述問題，現(xiàn)有技術(shù)對此作出了改進，其改進方面主要有:
[0004]1、加大發(fā)射功率。采用加大發(fā)射功率的方法存在設(shè)備重、耗電多、移動不便等問題；
[0005]2、選用增益大、效率高的天線。該方法的實現(xiàn)需要滿足全波段發(fā)射，這樣就存在不管使用哪種天線類型，天線的物理尺寸都很大，也不便移動使用；
[0006]3、采用短波基站。雖然短波基站具有很多種類，但短波轉(zhuǎn)動天線轉(zhuǎn)動部分結(jié)構(gòu)復雜，價格昂貴。
【實用新型內(nèi)容】
[0007](— )技術(shù)方案
[0008]本實用新型提供了一種應(yīng)用有源相控陣原理的短波段通信系統(tǒng)，包括:
[0009]用于發(fā)射通信短波的發(fā)射機，所述發(fā)射機包括有多臺，全部的所述發(fā)射機的工作頻率相同；
[0010]用于控制所述發(fā)射機工作指向的波束指向控制器，所述波束指向控制器與所述發(fā)射機信號連接；
[0011]用于控制所述發(fā)射機短波相位的相位控制器，所述相位控制器與所述發(fā)射機信號連接；
[0012]用于控制所述發(fā)射機之間發(fā)射的短波信號合成的頻率合成器，所述頻率合成器與所述相位控制器信號連接；
[0013]具有邏輯控制功能的自適應(yīng)控制器，所述自適應(yīng)控制器能夠接收由所述發(fā)射機發(fā)出的控制反饋信號，所述自適應(yīng)控制器能夠向所述波束指向控制器、所述相位控制器以及所述頻率合成器發(fā)出控制指令，所述自適應(yīng)控制器與所述發(fā)射機、所述波束指向控制器、所述相位控制器以及所述頻率合成器信號連接。
[0014]優(yōu)選地，所述發(fā)射機連接寬波段同向水平天線。
[0015]優(yōu)選地，兩臺所述發(fā)射機橫向設(shè)置構(gòu)成發(fā)射機組;所述發(fā)射機組包括有兩組，兩組所述發(fā)射機組縱向并列設(shè)置。
[0016]優(yōu)選地，本實用新型還包括有儲存有控制程序的數(shù)據(jù)庫，所述數(shù)據(jù)庫與所述自適應(yīng)控制器信號連接。
[0017]本實用新型還提供了一種短波通信方法，該短波通信方法應(yīng)用上述的應(yīng)用有源相控陣原理的短波段通信硬件系統(tǒng)運行，該短波通信方法的具體工作流程為:
[0018]創(chuàng)建以通訊基站為坐標原點的數(shù)據(jù)庫，于所述數(shù)據(jù)庫中儲存有:波束指向方位角信息、通訊距離信息、建立通訊鏈路的相關(guān)電平值或通訊質(zhì)量等級、工作頻段或確定頻率、通訊的季節(jié)、以及通訊時間段等；
[0019]創(chuàng)建與方位角信息相關(guān)的通信短波的移相角度信息；
[0020]利用自適應(yīng)控制器、頻率合成器、波束指向控制器、相位控制器控制發(fā)射機的工作狀態(tài)。
[0021](二)有益效果
[0022]本實用新型提供的短波通信方法應(yīng)用上述的應(yīng)用有源相控陣原理的短波段通信系統(tǒng)作為運行硬件，通過上述結(jié)構(gòu)設(shè)計，本實用新型利用多臺同頻工作的發(fā)射機接入同向矩陣天線，利用改變不同發(fā)射機頻率相位的原理，引起合成電波主向在水平方向和垂直方向的改變，從而找出地球表面兩點間或多點間在不同地域、不同季節(jié)、不同時段的最佳工作頻率，來實現(xiàn)不間斷的穩(wěn)定無線通訊。
【附圖說明】
[0023]圖1為本實用新型實施例中應(yīng)用有源相控陣原理的短波段通信系統(tǒng)的方框示意圖；
[0024]在圖1中，部件名稱與附圖編號的對應(yīng)關(guān)系為:
[0025]發(fā)射機1、波束指向控制器2、相位控制器3、頻率合成器4、
[0026]自適應(yīng)控制器5、數(shù)據(jù)庫6。
【具體實施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型的實施方式作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本實用新型，但不能用來限制本實用新型的范圍。
[0028]在本實用新型的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上；術(shù)語“上”、“下”、“左”、“右”、“內(nèi)”、“外”、“前端”、“后端”、“頭部”、“尾部”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。
[0029]在本實用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接;可以是機械連接，也可以是電連接;可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本實用新型中的具體含義。
[0030]請參考圖1，圖1為本實用新型實施例中應(yīng)用有源相控陣原理的短波段通信系統(tǒng)的方框示意圖。
[0031]本實用新型提供了一種應(yīng)用有源相控陣原理的短波段通信系統(tǒng)，包括:用于發(fā)射通信短波的發(fā)射機I，發(fā)射機I包括有多臺，全部的發(fā)射機I的工作頻率相同；用于控制發(fā)射機I工作指向的波束指向控制器2，波束指向控制器2與發(fā)射機I信號連接;用于控制發(fā)射機I短波相位的相位控制器3，相位控制器3與發(fā)射機I信號連接;用于控制發(fā)射機I之間發(fā)射的短波信號合成的頻率合成器4，頻率合成器4與相位控制器3信號連接;具有邏輯控制功能的自適應(yīng)控制器5，自適應(yīng)控制器5能夠接收由發(fā)射機I發(fā)出的控制反饋信號，自適應(yīng)控制器5能夠向波束指向控制器2、相位控制器3以及頻率合成器4發(fā)出控制指令，自適應(yīng)控制器5與發(fā)射機1、波束指向控制器2、相位控制器3以及頻率合成器4信號連接。
[0032]在上述結(jié)構(gòu)設(shè)計中，由多臺發(fā)射機組成基站天線陣列，全部的發(fā)射機I工作頻率相同。通過波束指向控制器2控制發(fā)射機I的天線指向方位;利用相位控制器3控制單個發(fā)射機I的的短波信號相位;利用頻率合成器4控制發(fā)射機I之間發(fā)射的短波信號的合成，從而改變短波信號的振幅。
[0033]本實用新型是利用多臺同頻工作的發(fā)射機I接入同向矩陣天線，利用改變不同發(fā)射機I頻率相位的原理，引起合成電波主向在水平方向和垂直方向的改變，從而找出地球表面兩點間或多點間在不同地域、不同季節(jié)、不同時段的最佳工作頻率，來實現(xiàn)不間斷的穩(wěn)定無線通訊。
[0034]具體地，發(fā)射機I連接寬波段同向水平天線。
[0035]具體地，兩臺發(fā)射機I橫向設(shè)置構(gòu)成發(fā)射機組;發(fā)射機組包括有兩組，兩組發(fā)射機組縱向并列設(shè)置。
[0036]當然，在本實用新型的其他實施方式中，發(fā)射機組還可以設(shè)置有四組或者六組等其他偶數(shù)個組合。
[0037]本實用新型還特別提供了儲存有控制程序的數(shù)據(jù)庫6，數(shù)據(jù)庫6與自適應(yīng)控制器5信號連接。使用數(shù)據(jù)庫6中的控制程序?qū)崿F(xiàn)該短波段通信系統(tǒng)的自動控制。
[0038]基于上述結(jié)構(gòu)設(shè)計，本實用新型還可以提供遠程通信裝置，從而實現(xiàn)基站的遠程控制，這種結(jié)構(gòu)設(shè)計更適于山區(qū)等交通不便的地域使用。本實用新型還可以提供溫度傳感器，利用溫度傳感器檢測環(huán)境溫度，從而改變發(fā)射機組的工作狀態(tài)。
[0039]本實用新型還提供了一種基于上述短波段通信硬件系統(tǒng)的短波通信方法，在該方法中，首先創(chuàng)建以通訊基站為坐標原點的數(shù)據(jù)庫，于數(shù)據(jù)庫中儲存有:波束指向方位角信息、通訊距離信息、建立通訊鏈路的相關(guān)電平值或通訊質(zhì)量等級、工作頻段或確定頻率、通訊的季節(jié)、以及通訊時間段等;然后創(chuàng)建與方位角信息相關(guān)的通信短波的移相角度信息;使用自適應(yīng)控制器5、頻率合成器4、波束指向控制器2、相位控制器3控制發(fā)射機I的工作狀態(tài)。
[0040]本實用新型主要針對遠距離無線通訊的短波基站建設(shè)需要，它可以完成對短波轉(zhuǎn)動天線轉(zhuǎn)動部分的替代。
[0041]短波基站設(shè)備在與之通訊站點之間建立正式通訊之前，需要進行“建模”。所謂“建?！本褪沁x出基站與通訊站點之間能夠建立通訊鏈路的電平值、工作頻段、天線電波主向(波束)方位角等數(shù)據(jù)，并進行儲存，這些儲存數(shù)據(jù)可以在正式通訊完成以后隨時進行修正。
[0042]本實用新型的工作流程為:
[0043]1.創(chuàng)建以通訊基站為坐標原點的數(shù)據(jù)庫。其數(shù)據(jù)庫中應(yīng)有的主要數(shù)據(jù)有:與不同波束指向(方位角)，不同通訊距離，能夠建立起通訊鏈路所需要的各種數(shù)據(jù)，如電平值(或通訊質(zhì)量等級)、工作頻段(或確定頻率)、能夠通訊的季節(jié)、一天中的時間段等。
[0044]2.創(chuàng)建不同指向方位角(水平角度及仰角)時，第一發(fā)射機、第二發(fā)射機、第三發(fā)射機、第四發(fā)射機所需的移相角度。
[0045]3.預想基站與盡可能多的與之通訊的站點之間建立通訊鏈路。
[0046]4.要求各站點的接收設(shè)備始終處于能夠接收數(shù)據(jù)狀態(tài)。
[0047]5.基站通過自適應(yīng)控制器5同時向第一發(fā)射機、第二發(fā)射機、第三發(fā)射機、第四發(fā)射機、頻率合成器4、波束指向控制器2、相位控制器3下發(fā)任務(wù)。
[0048]6.對于確定的站點，波束指向方位角已經(jīng)確定，只需下發(fā)仰角變化時的掃頻任務(wù)。
[0049]7.站點將接收到的信息及數(shù)據(jù)送給基站的自適應(yīng)控制器5，經(jīng)處理后，將有用的信息及數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫。
[0050]當基站與站點進行正式通訊時，系統(tǒng)會自動選出站點與之鏈接的所需基站天線波束方向的方位角。從該方位角所確定的數(shù)據(jù)庫中，會根據(jù)不同氣候、季節(jié)、時間段等因素所確定的最佳使用頻段。
[0051]本實用新型的實施倒是為了示例和描述起見而給出的，而并不是無遺漏的或者將本實用新型限于所公開的形式。很多修改和變化對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言是顯而易見的。選擇和描述實施例是為了更好說明本實用新型的原理和實際應(yīng)用，并且使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠理解本實用新型從而設(shè)計適于特定用途的帶有各種修改的各種實施例。
【主權(quán)項】
1.一種應(yīng)用有源相控陣原理的短波段通信系統(tǒng)，其特征在于，包括: 用于發(fā)射通信短波的發(fā)射機(I)，所述發(fā)射機包括有多臺，全部的所述發(fā)射機的工作頻率相同； 用于控制所述發(fā)射機工作指向的波束指向控制器(2)，所述波束指向控制器與所述發(fā)射機信號連接； 用于控制所述發(fā)射機短波相位的相位控制器(3)，所述相位控制器與所述發(fā)射機信號連接； 用于控制所述發(fā)射機之間發(fā)射的短波信號合成的頻率合成器(4)，所述頻率合成器與所述相位控制器信號連接； 具有邏輯控制功能的自適應(yīng)控制器(5)，所述自適應(yīng)控制器能夠接收由所述發(fā)射機發(fā)出的控制反饋信號，所述自適應(yīng)控制器能夠向所述波束指向控制器、所述相位控制器以及所述頻率合成器發(fā)出控制指令，所述自適應(yīng)控制器與所述發(fā)射機、所述波束指向控制器、所述相位控制器以及所述頻率合成器信號連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用有源相控陣原理的短波段通信系統(tǒng)，其特征在于， 所述發(fā)射機連接寬波段同向水平天線。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用有源相控陣原理的短波段通信系統(tǒng)，其特征在于， 兩臺所述發(fā)射機橫向設(shè)置構(gòu)成發(fā)射機組； 所述發(fā)射機組包括有兩組，兩組所述發(fā)射機組縱向并列設(shè)置。4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的應(yīng)用有源相控陣原理的短波段通信系統(tǒng)，其特征在于， 還包括有儲存有控制程序的數(shù)據(jù)庫(6)，所述數(shù)據(jù)庫與所述自適應(yīng)控制器信號連接。
【文檔編號】H04B7/06GK205453692SQ201521069666
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2015年12月22日
【發(fā)明人】周希國, 周賢博, 蘇鴨賓
【申請人】石家莊開發(fā)區(qū)泰順電子通訊有限公司