一种天线及有源天线系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及移动通信领域，特别涉及一种天线及有源天线系统。
【背景技术】
[0002]随着社会生活对无线带宽的需求越来越大，需要不断提升无线网络的性能。使用有源天线系统，不仅可以得到高增益波束和高用户复用率，而且可以在多个通道上提供分集增益，由此获得一个高性能的无线网络。有源天线系统逐渐在民用技术上得到应用。
[0003]有源天线系统使用大规模的天线阵列，形成多个天线波束，因此也被称为有源多天线系统。有源多天线系统，其关键技术就是天线阵的波束赋形，多通道相干信号通过数字域信号处理，控制其在天线阵各阵元信号的幅度、相位，在空间干涉迭加所形成的定向波束；这种波束可以是用户级、小区级。在传统的技术架构中，一组TRX(Transmitter/Receiver,收发信机)驱动一个或多个天线单元，构成一个有源天线模块，多个模块组成阵列，即构成有源天线阵列。这就是所谓“一驱一”架构，见图1所示，在发送链路上，第I路发信号通过TRX (I)到1#振子；在接收链路上，第I路收信号从1#振子经过TRX (I)到达收通道处理，可以看出第I路发信号和第I路收信号经过了对称的路径，因此，其在天线中收发信号通道完全对称。
[0004]上述“一驱一”方案中的天线阵列构成的天线设备结构复杂且功耗大，生产成本尚O
【发明内容】
[0005]本发明提供了一种天线及有源天线系统，用于降低天线设备的复杂度及功耗，减少生产成本。
[0006]本发明第一方面提供了一种天线，包括:天线阵列、多通道前端、接收多波束网络、发射多波束网络；
[0007]所述天线阵列包括w个天线振子，所述天线振子用于发射或接收射频信号，其中，w为大于或者等于2的自然数；
[0008]所述发射多波束网络，用于对j路发射信号波束进行波束成形处理，得到m路发射信号，其中，j为自然数；
[0009]所述多通道前端，用于将所述w个天线振子接收到的w路第一射频信号转换为η路接收信号；以及，将所述发射多波束网络的m路发射信号转换为w路第二射频信号，其中，η和m均为小于或者等于w的自然数；
[0010]所述接收多波束网络，用于对所述多通道前端生成的所述η路接收信号进行波束成形处理，得到k路接收信号波束，其中，k为自然数。
[0011]结合本发明的第一方面，在本发明第一方面的第一种实现方式中，所述发射或接收射频信号使用同一个天线振子，所述多通道前端包括:
[0012]滤波处理模块，用于对所述w路第一射频信号中的一路第一射频信号或所述w路第二射频信号中的一路第二射频信号进行滤波处理；
[0013]接收通道馈电网络，用于形成接收通道，并对接收方向上的所述w路第一射频信号进行第一映射处理，得到所述η路接收信号；
[0014]发射通道馈电网络，用于形成发射通道，并对发射方向上的所述m路发射信号进行第二映射处理，得到所述w路第二射频信号。
[0015]结合本发明的第一方面的第一种实现方式，在本发明第一方面的第二种实现方式中，所述多通道前端还包括:
[0016]开关矩阵，用于分时切换接收方向的所述w路第一射频信号和发射方向的所述w
路第二射频信号。
[0017]结合本发明的第一方面，在本发明第一方面的第三种实现方式中，所述发射或接收射频信号分别使用不同的天线振子，所述多通道前端包括w个前端通道；
[0018]所述前端通道包括滤波处理模块，用于对所述w路第一射频信号中的一路第一射频信号或所述w路第二射频信号中的一路第二射频信号进行滤波处理。
[0019]结合本发明的第一方面、或第一方面的第一种实现方式、或第一方面的第二种实现方式、或第一方面的第三种实现方式，在本发明第一方面的第四种实现方式中，所述接收多波束网络具体用于对所述多通道前端生成的所述η路接收信号进行波束成形处理，得到与所述η路接收信号对应的所述k路接收信号波束，其中，k等于η。
[0020]结合本发明的第一方面、或第一方面的第一种实现方式、或第一方面的第二种实现方式、或第一方面的第三种实现方式，在本发明第一方面的第五种实现方式中，所述接收多波束网络包括:
[0021]射频幅相控制模块，用于对所述多通道前端生成的所述η路接收信号进行幅度调节和相位调节；
[0022]波束合并模块，用于将所述幅度调节和相位调节后的所述η路接收信号合并为所述k路接收信号波束，其中k大于等于I。
[0023]结合本发明的第一方面、或第一方面的第一种实现方式、或第一方面的第二种实现方式、或第一方面的第三种实现方式，在本发明第一方面的第六种实现方式中，所述接收多波束网络包括:
[0024]功分模块，用于将所述多通道前端生成的所述η路接收信号中的每一路分离为k路接收信号；
[0025]波束成形模块，用于分别从每一路分离后的所述k路接收信号中选取一路进行合并，得到所述k路接收信号波束。
[0026]结合本发明的第一方面、或第一方面的第一种实现方式、或第一方面的第二种实现方式、或第一方面的第三种实现方式，在本发明第一方面的第七种实现方式中，所述发射多波束网络包括:
[0027]电桥电路，用于对所述j路发射信号波束进行合路；
[0028]移相电路，用于对合路后的j路发射信号波束进行相位调整，得到所述m路发射信号。
[0029]结合本发明的第一方面、或第一方面的第一种实现方式、或第一方面的第二种实现方式、或第一方面的第三种实现方式，在本发明第一方面的第八种实现方式中，所述天线还包括:
[0030]低噪音放大电路，用于放大所述η路接收信号中的一路接收信号。
[0031]本发明第二方面提供了一种有源天线系统，包括上述任一种天线、收发信机单元、收发通道处理单元；
[0032]所述收发信机单元，用于将所述接收多波束网络生成的所述k路接收信号波束处理为对应的k路数字信号，输出给所述收发通道处理单元；以及，将所述收发通道处理单元输出的j路数字信号处理为对应的所述j路发射信号波束；
[0033]所述收发通道处理单元，用于对所述收发信机单元生成的所述k路数字信号进行解码处理；以及，对信号源发送的信号进行编码处理，得到所述j路数字信号，并输出给所述收发信机单元。
[0034]结合本发明的第二方面，在本发明第二方面的第一种实现方式中，所述收发信机单元包括与所述k路接收信号波束对应的k个收信机模块、与所述j路数字信号对应的j个发信机模块；
[0035]所述收信机模块，用于将所述接收多波束网络生成的一路接收信号波束处理为对应的一路数字信号；
[0036]所述发信机模块，用于将所述收发通道处理单元输出的一路数字信号处理为对应的一路发射信号波束。
[0037]结合本发明的第二方面的第一种实现方式，在本发明第二方面的第二种实现方式中，所述收发通道处理单元包括收通道处理模块、发通道处理模块；
[0038]所述收通道处理模块，用于对所述k个收信机模块生成的k路数字信号进行解码处理；
[0039]所述发通道处理模块，用于对所述信号源发送的信号进行编码处理，得到j路数字信号，并分别输出给对应的所述j个发信机模块。
[0040]从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点:在接收方向上，所述多通道前端将所述w个天线振子接收到的w路第一射频信号转换为η路接收信号；所述接收多波束网络对所述多通道前端生成的所述η路接收信号进行波束成形处理，得到k路接收信号波束；在发射方向上，所述发射多波束网络对j路发射信号波束进行波束成形处理，得到m路发射信号；所述多通道前端将所述发射多波束网络的所述m路发射信号转换为所述w路第二射频信号。因此