一种多极化快速切换天线阵的制作方法

本发明属于移动通信领域，尤其涉及一种多极化快速切换天线阵。

背景技术：

现代移动通信系统中，天线作为无线通信的收发装置，一个必不可少的重要设备，对整个无线电通信系统的性能有很大的影响。

目前，天线或是线极化，或是圆极化。为了实现多极化方式，往往是设计多套天线系统，以满足需求。

技术实现要素：

本发明的针对上述现有技术存在的问题，提供一种多极化快速切换天线阵，通过控制两个移相开关模块状态，而实现天线阵在左旋极化、右旋极化、水平极化和垂直极化四种状态快速切换，本发明的天线多极化可为通信系统提供了更多的可利用空间及自由度，极大提高了系统的信道容量。

为解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案来实现：一种多极化快速切换天线阵，包括水平极化天线子阵、垂直极化天线子阵、第一移相开关模块、第二移相开关模块及一分二功分器，所述的一分二功分器的输入口为该多极化快速切换天线阵的射频口，

所述的水平极化天线子阵产生水平极化波，所述的垂直极化天线子阵产生垂直极化波，所述的水平极化天线子阵与第一移相开关模块的输入端口连接，所述的垂直极化天线子阵与第二移相开关模块的输入端口连接，所述的第一移相开关模块的输出端口及第二移相开关模块的输出端口分别与一分二功分器的两个输出口连接，

所述的第一移相开关模块及第二移相开关模块均用于改变输入信号的相位，均具有两种工作模式，两种工作模式的输出相位相差180度，

通过控制所述的第一移相开关模块及第二移相开关模块的工作模式，实现该多极化快速切换天线阵在左旋圆极化、右旋圆极化、水平极化和垂直极化四种状态切换。

当所述的第一移相开关模块和第二移相开关模块的输出无相位差时，该多极化快速切换天线阵处于左旋圆极化工作状态，当所述的第一移相开关模块和第二移相开关模块的输出相位相差180度时，该多极化快速切换天线阵处于右旋圆极化工作状态，当所述的第一移相开关模块工作且第二移相开关模块不工作时，该多极化快速切换天线阵处于水平极化工作状态，当所述的第二移相开关模块工作且第一移相开关模块不工作时，该多极化快速切换天线阵处于垂直极化工作状态。

该多极化快速切换天线阵还包括金属反射板，所述的水平极化天线子阵、垂直极化天线子阵及金属反射板从上而下间隔设定距离依次平行设置。

所述的水平极化天线子阵通过第一射频电缆与第一移相开关模块的输入端口连接，所述的垂直极化天线子阵通过第一射频电缆与第二移相开关模块的输入端口连接，所述的第一射频电缆与第二射频电缆的具有不同的插损相位，即存在一定相差。

所述的第一射频电缆比第二射频电缆的输出相位差由所述的水平极化天线子阵和垂直极化天线子阵的垂直距离和该多极化快速切换天线阵的工作频率决定，保证该天线阵有较高的圆极化程度和较高的增益。

所述的第一移相开关模块的输出端口通过第三射频电缆与所述的一分二功分器的第一输出口连接，所述的第二移相开关模块的输出端口通过第四射频电缆与一分二功分器的第二输出口连接，所述的第三射频电缆及第四射频电缆的插损相位相同即等长同相。

所述的水平极化天线子阵与金属反射板的垂直距离为300/4f，单位为mm，其中，f表示该多极化快速切换天线阵的工作频率，单位为GHz，保证该天线阵有较高的圆极化程度和较高的增益。

所述的水平极化天线子阵及垂直极化天线子阵均为印刷线路板天线。

所述的第一移相开关模块和/或第二移相开关模块为移相器。当第一移相开关模块或第二移相开关模块断电处于断路状态(断电)，可视为负载。

所述的水平极化天线子阵、垂直极化天线子阵及金属反射板之间通过尼龙柱相互固定设置，所述的一分二功分器通过尼龙柱固定在所述的金属反射板上。

与现有技术相比，本发明通过控制两个移相开关模块状态，而实现天线阵在左旋极化、右旋极化、水平极化和垂直极化四种状态快速切换，本发明的天线多极化可为通信系统提供了更多的可利用空间及自由度，极大提高了系统的信道容量，丰富了原有的天线功能，节省了成本。

附图说明

图1是本发明的俯视图；

图2是本发明的主视图；

图3是本发明的仰视图的部分示意图；

图4是本发明的立体结构示意图；

图5是本发明的立体结构示意图；

图6是图5的局部放大图；

图7是第一移相开关模块、第二移相开关模块均处于第一状态时，多极化快速切换天线阵左、右旋方向图；

图8是第一移相开关模块、第二移相开关模块均处于第一状态时，多极化快速切换天线阵的轴比图；

图9是第一移相开关模块处于第二状态，第二移相开关模块处于第一状态时，多极化快速切换天线阵左、右旋方向图；

图10是第一移相开关模块处于第二状态，第二移相开关模块处于第一状态时，多极化快速切换天线阵的轴比图；

图11是第一移相开关模块上电、第二移相开关模块断电时，多极化快速切换天线阵的垂直、水平方向图；

图12是第一移相开关模块断电、第二移相开关模块上电时，多极化快速切换天线阵的垂直、水平方向图；

图中，1—水平极化天线子阵，2—垂直极化天线子阵，3—金属反射板，41—第一移相开关模块，42—第二移相开关模块，5—一分二功分器，61—第一射频电缆，62—第二射频电缆，63—第三射频电缆，64—第四射频电缆，7—尼龙柱，8—该多极化快速切换天线阵的射频口。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1—6所示，一种多极化快速切换天线阵，包括水平极化天线子阵1、垂直极化天线子阵2、第一移相开关模块41、第二移相开关模块42、金属反射板3及一分二功分器5，一分二功分器5的输入口为该多极化快速切换天线阵的射频口8，水平极化天线子阵1、垂直极化天线子阵2及金属反射板3从上而下间隔设定距离依次平行设置并通过尼龙柱7相互固定。水平极化天线子阵1与金属反射板3的垂直距离约为300/4f，单位为mm，其中，f表示该多极化快速切换天线阵的工作频率，单位为GHz。一分二功分器5通过尼龙柱7固定在金属反射板3上。

水平极化天线子阵1及垂直极化天线子阵2均为印刷线路板天线。水平极化天线子阵1产生水平极化波，垂直极化天线子阵2产生垂直极化波，水平极化天线子阵1通过第一射频电缆61与第一移相开关模块41的输入端口连接，垂直极化天线子阵2通过第一射频电缆61与第二移相开关模块42的输入端口连接，第一射频电缆61与第二射频电缆62的具有输出相位不同即存在一定相差。第一射频电缆61比第二射频电缆62的输出相位差由水平极化天线子阵1和垂直极化天线子阵2的垂直距离和该多极化快速切换天线阵的工作频率决定。

第一移相开关模块41的输出端口通过第三射频电缆63与一分二功分器5的第一输出口连接，第二移相开关模块42的输出端口通过第四射频电缆64与一分二功分器5的第二输出口连接，第三射频电缆63及第四射频电缆64的输出相位相同即等长同相。

第一移相开关模块41及第二移相开关模块42均用于改变输入信号的相位，均具有两种工作模式，两种工作模式的输出相位相差180度，

当第一移相开关模块41和第二移相开关模块42的输出无相位差时，该多极化快速切换天线阵处于左旋圆极化工作状态，当第一移相开关模块41和第二移相开关模块42的输出相位相差180度时，该多极化快速切换天线阵处于右旋圆极化工作状态，当第一移相开关模块41工作且第二移相开关模块42不工作时，该多极化快速切换天线阵处于水平极化工作状态，当第二移相开关模块42工作且第一移相开关模块41不工作时，该多极化快速切换天线阵处于垂直极化工作状态。

第一移相开关模块41和/或第二移相开关模块42为移相器或者为自制的具有移相功能的设备。

当第一移相开关模块41或第二移相开关模块42断电处于断路状态(断电)，可视为负载。

本实施例中，多极化快速切换天线阵的工作频段为2.2GHz±0.2GHz，射频电缆均采用上海电缆研究所SCG500系列电缆。水平极化天线子阵1的射频接头朝上，垂直极化天线子阵2的射频接头朝下，水平极化天线子阵1与垂直极化天线子阵2的垂直距离为10mm。垂直极化天线子阵2与金属反射板3的垂直距离为20mm，使得天线阵在4种极化状态下，均能获得较高增益。第一射频电缆61比第二射频电缆62长31mm，即在该多极化快速切换天线阵的工作频率为2.2GHz时，第一射频电缆61插损相位比第二射频电缆62插损相位小100度。

本实施例采用具有移相功能的设备，第一移相开关模块41、第二移相开关模块42的VCC引脚接12V，GND引脚接地时，即处于上电状态，引脚1不接5V时为第一状态，接5V时为第二状态，两种工作状态输出相位差180°。当第一移相开关模块41、第二移相开关模块42的VCC引脚不接电，即处于断路状态，可视为负载。

当第一移相开关模块41和第二移相开关模块42均处于第一状态，天线阵处于左旋圆极化工作状态。图7是天线阵左、右旋方向图，图8是轴比图。如图7和8所示，天线阵主极化为左旋极化，其轴比在天线3dB波束宽度内小于3dB，圆极化效果较好。

当第一移相开关模块41处于第二状态，第二移相开关模块42处于第一状态，天线阵处于右旋圆极化工作状态。图9是天线阵左、右旋方向图，图10是轴比图。如图9和10所示，天线阵主极化为右旋极化，其轴比在天线3dB波束宽度内小于3dB，圆极化效果较好。

当第一移相开关模块41处于上电状态，第二移相开关模块42处于断电状态，天线阵处于水平极化工作状态。图11是天线阵垂直、水平方向图。如图11所示，天线阵主极化为水平极化。

当第一移相开关模块41处于断电状态，第二移相开关模块42处于上电状态，天线阵处于垂直极化工作状态。图12是天线阵垂直、水平方向图。如图12所示，天线阵主极化为垂直极化。

本发明通过控制两个移相开关模块工作状态，从而可实现天线阵在左旋极化、右旋极化、水平极化和垂直极化四种状态快速切换。，本发明的天线多极化可为通信系统提供了更多的可利用空间及自由度，极大提高了系统的信道容量。

图7—图12中的2.2GHz、2.0GHz、2.4GHz分别表示天线阵的工作频率为2.2GHz、2.0GHz、2.4GHz。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，对本发明所做的变形或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述的权利要求的保护范围为准。