本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域；設(shè)計一種毫米波透鏡反射式智能天線裝置。

背景技術(shù)：

智能天線又稱作自適應天線陣列，主要應用于雷達、聲納等軍事領(lǐng)域，用來完成空間濾波或定位等功能，提高系統(tǒng)性能及電子對抗能力。智能天線系統(tǒng)包括若干天線單元及其收發(fā)通道，以及對收發(fā)通道信號的幅度相位加權(quán)處理單元。其原理是通過空域處理來產(chǎn)生方向性波束。在接收端使用戶信號到達方向doa(directionofarrival)落在天線主波束里，而使干擾信號到達方向落在天線旁瓣或零陷上，這樣干擾信號會被抑制從而提高接收信號的信干比。在發(fā)射端通過多天線定向功率合成，實現(xiàn)更大的信號覆蓋范圍，降低信號發(fā)射功率需求，利于射頻通道成本控制和設(shè)備體積的小型化。對于移動通信系統(tǒng)，智能天線可以使得系統(tǒng)提高容量，擴大覆蓋，增強抗干擾能力。移動通信系統(tǒng)從第三代開始引入智能天線技術(shù)，并持續(xù)不斷發(fā)展，使其更適合工程應用。

毫米波，即波長在毫米數(shù)量級的電磁波，是下一代通信系統(tǒng)的另一個主要發(fā)展方向。毫米波為系統(tǒng)提供大容量帶寬，支持更高的傳輸速率。同時，隨著波長的減小，毫米波器件的尺寸也同步縮小，更有利于設(shè)備的小型化。

然而，基于毫米波波段的智能天線系統(tǒng)卻存在諸多困難：智能天線系統(tǒng)難以實現(xiàn)全向覆蓋。智能天線系統(tǒng)通過波束賦型，可以使得信號具有較強的方向性，而在一些應用場景中需要全向覆蓋。例如：廣播公共信息，這時智能天線系統(tǒng)由于存在相干信號的疊加和抵消，往往難以形成全向覆蓋波束。

毫米波天線的高方向性與智能天線系統(tǒng)要求天線單元低方向性的矛盾也使得智能天線系統(tǒng)在毫米波波段應用困難。毫米波天線往往增益高，方向性很強。而智能天線系統(tǒng)要求天線單元具有較低的方向性，過高的方向性使得智能天線系統(tǒng)難以達到多通道信號相干疊加的效果，賦型增益減弱，退化為波束切換系統(tǒng)。因此，將高方向性毫米波天線直接應用于現(xiàn)有智能天線系統(tǒng)難以達到傳統(tǒng)智能天線的波束賦型效果。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種毫米波透鏡反射式智能天線裝置，解決了毫米波天線的高方向性，無法達到波束合成形成有效的波束，裝置喪失陣列增益，并且無法產(chǎn)生全向覆蓋的方向圖的問題。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種毫米波透鏡反射式智能天線裝置，包括天線陣列，天線陣列由若干緊密排列的天線單元組成，天線單元為高增益高方向性天線；天線陣列上方設(shè)置有微波透鏡，微波透鏡上方設(shè)置有反射面；天線陣列模塊下方設(shè)置通道加權(quán)模塊，通道加權(quán)模塊包括若干個與天線單元連接的天線加權(quán)模塊，天線加權(quán)模塊與天線信號收發(fā)模塊連接；其中天線陣列發(fā)射出不同方向的陣列合成波束，陣列合成波束通過微波透鏡后形成折射波束，折射波束經(jīng)過反射面后形成反射波束。

更進一步的，本發(fā)明的特點還在于：

其中天線單元為微帶天線或喇叭口天線。

其中反射面為金屬介質(zhì)的圓形雙曲反射面。

其中反射波束包括全向波束和定向波束；其中反射面中心部位反射圖樣為全向波束，偏離中心部分的反射圖樣為定向波束。

其中天線陣列與微波透鏡之間的距離為10-200cm。

其中微波透鏡與反射面之間的距離為10-50cm。

其中微波透鏡為毫米波透鏡，且微波透鏡的表面設(shè)置有一層增透膜。

其中微波透鏡為雙曲面透鏡或新月形透鏡。

其中天線陣列為矩形網(wǎng)格陣列、圓形陣列、矩形三角網(wǎng)格陣列、六邊形陣列、稀疏陣列或同心圓陣列。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：天線的發(fā)射信號經(jīng)過天線加權(quán)模塊對每路信號的幅度和相位加權(quán)之后，由各個天線單元發(fā)射，經(jīng)過加權(quán)之后，天線陣列形成合成波束，合成波束經(jīng)過微波透鏡折射之后，改變了陣列合成波束的方向，并且由發(fā)散波束變?yōu)榱似叫胁ㄊ?，即折射波束；折射波束?jīng)過發(fā)射面形成反射波束，反射波束指向特定方位或產(chǎn)生全向波束和定向波束。該裝置能夠產(chǎn)生全向覆蓋波束，并且為天線單元提供智能天線波束形成，產(chǎn)生任意方位角指向的波束。

更進一步的，天線單元優(yōu)選為微帶天線或喇叭口天線等具有高增益高方向性的天線單元。

更進一步的，反射面為金屬材質(zhì)的圓形雙曲反射面，該部件能夠?qū)崿F(xiàn)同時反射圖樣為全向波束和定向波束。

更進一步的，微波透鏡與天線陣列之間的距離取決于毫米波信號的波長，以6g-60ghz微波信號為例，該距離范圍為10-200cm。

更進一步的，微波透鏡與反射面之間的距離取決于微波透鏡的焦距，通常為0.9-1.1倍的透鏡焦距，該距離范圍為10-50cm。

更進一步的，微波透鏡采用毫米波透鏡，選擇為雙曲面透鏡或新月形透鏡，微波透鏡表面設(shè)置一層增透膜，進一步減小透鏡插入損耗。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明中反射面的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明中天線陣列采用矩形網(wǎng)格陣列的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明中天線陣列采用圓形陣列的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明中天線陣列采用矩形三角網(wǎng)格陣列的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明中天線陣列采用六邊形陣列的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本發(fā)明中天線陣列采用稀疏陣列的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為本發(fā)明中天線陣列采用同心圓陣列的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖：1為天線單元；2為微波透鏡；3為反射面；4為天線加權(quán)模塊；5為天線信號收發(fā)模塊；6為反射波束；7為折射波束；8為陣列合成波束；9為全向波束；10為定向波束。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進一步說明。

本發(fā)明提供了一種毫米波透鏡反射式智能天線裝置，如圖1所示，包括天線陣列，天線陣列包括若干個天線單元1，天線單元1為具有高增益高方向性的天線，優(yōu)選為微帶天線或者喇叭口天線；天線單元1形成的陣列如圖3-8所示，分別為矩形網(wǎng)格陣列、圓形陣列、矩形三角網(wǎng)格陣列、六邊形陣列、稀疏陣列和同心圓陣列；天線陣列的下方設(shè)置有通道加權(quán)模塊，通道加權(quán)模塊包括若干個與天線單元1連接的天線加權(quán)模塊4，天線加權(quán)模塊4與天線信號收發(fā)模塊5連接；其中天線陣列1的上方設(shè)置有微波透鏡2，微波透鏡2的材質(zhì)為折射率大于1的微波透明介質(zhì)，優(yōu)選用聚四氟乙烯材質(zhì)，且微波透鏡2為毫米波透鏡，優(yōu)選雙曲面透鏡或新月形透鏡，微波透鏡2的表面設(shè)置有一層增透膜；微波透鏡2的上方設(shè)置有反射面3，反射面3為金屬材質(zhì)的圓形雙曲反射面，如圖2所示，反射面3的中心部位反射圖樣為全向波束9，反射面3偏離中心部位反射圖樣為定向波束10。

其中天線陣列與微波透鏡2之間的距離為10-200cm，微波透鏡2與反射面3之間的距離為10-50cm。

本發(fā)明的工作原理是：如圖1所示，天線裝置的發(fā)射方向為：發(fā)射信號經(jīng)過天線加權(quán)模塊4對每路信號的幅度和相位加權(quán)后，由各個天線單元1發(fā)射，經(jīng)過加權(quán)左右，天線陣列形成不同方向的合成波束；合成波束經(jīng)過微波透鏡的折射，進一步改變波束方向，并且由發(fā)散波束變?yōu)槠叫胁ㄊ?；如圖2所示，折射后的平行波束射向反射面的特定區(qū)域后，根據(jù)反射面的特性反射波束指向某特定方位產(chǎn)生全向波束和定向波束。

天線裝置的接收方向為：接收信號由某特定方位角向本裝置入射，經(jīng)過反射面后入射至微波透鏡2，并且進一步以一定方向入射天線陣列；天線單元1接收入射信號，然后由通道加權(quán)模塊對每路信號加權(quán)后合并。