用以改变波束方向且共享射频芯片单元的天线系统的制作方法

本申请涉及一种天线系统，特别是涉及一种能够共享射频芯片，且通过改变切换单元的导通状态与断开状态，而使对应的馈入天线单元呈工作状态的天线系统。

背景技术：

1、在通讯技术领域中，为了针对特定目标(如：卫星、车辆等)进行精确的定向传输，或是控制和改变天线波束的方向以达到更高的信号质量，都是普遍的使用需求。一般而言，本领域技术人员常利用相位数组天线(phased array antennas)技术来改变波束的传输方向，前述技术是利用在多个天线组件间增加或减少相位差，进而能改变总体波束的传输方向。

2、然而，尽管相位数组天线具有改变波束传输方向的能力，但其还存在一些缺点，首先，当需要改变波束的方向时，所有的天线组件都必须同时进行相位改变，此种情况会造成相当大的计算和控制压力；其次，为了达到良好的定向性和波束形状，会需要使用大量的天线组件，导致了天线系统所使用的设备的复杂性和成本增加，更进一步而言，前述传统的天线系统设计中，每一个天线组件都需要一个对应的射频芯片(radio frequencyintegrated circuit，rfic，或称射频集成电路)来驱动，由于射频芯片的价格昂贵(相较于其它组件而言)，尤其是需要驱动大量的天线组件时，将会使天线系统的整体成本变得非常高昂。此外，每一个射频芯片还都需要对应的电源和控制信号，且实际运作上，每一个射频芯片都可能会各自发生性能变异和故障，因此，本领域技术人员往往需要设计一套复杂的配电和控制系统，以及复杂的监控和故障处理系统，才能满足，换句话说，将数量众多的射频芯片整合到一个天线系统中，将会使设计变得更为复杂。

3、综上所述，如何提供一种新的天线系统，以能便利地改变波束的形状和方向，还能减少相关设备与设计复杂性和成本，并有效满足现代通讯网络中的动态传输和接收等需求，即为本申请一重要课题。

技术实现思路

1、由于传统的数组天线系统一直面临着成本高昂与设计复杂性高等问题，因此，为能在竞争激烈的市场中，脱颖而出，发明人凭借着多年来专业从事天线设计之丰富实务经验，且秉持着精益求精的研究精神，在经过长久的努力研究与实验后，终于研发出本申请一种用以改变波束方向且共享射频芯片单元的天线系统，希望能借由本申请之问世，提供用户更佳的使用经验。

2、本申请的目的，在于提供一种用以改变波束方向且共享射频芯片单元的天线系统。天线系统包括一数组天线模块(array antenna modules)、多个射频芯片单元、一微波透镜模块与一控制模块。数组天线模块包含多个馈入天线单元，多个馈入天线单元用以产生至少一输入信号。多个射频芯片单元通过多个切换单元分别电连接至多个馈入天线单元，且多个射频芯片单元的数量少于多个馈入天线单元的数量。微波透镜模块一侧用以接收每个输入信号，并产生对应的至少一波束，且由其相对另一侧朝特定方向将该波束发射出去。控制模块电连接至每个切换单元，且能直接或间接控制每个切换单元呈导通状态或断开状态，控制模块能接收至少一天线配置信息，并根据每个天线配置信息的内容，使部分切换单元呈导通状态，其余切换单元呈断开状态，其中，分别与呈导通状态的切换单元相电连接的每个馈入天线单元是呈工作状态，而能接收来自多个射频芯片单元的信号，以朝该微波透镜模块发射对应的输入信号。如此，天线系统以透过共享射频芯片单元的方式，大大减少了射频芯片单元的数量，从而降低了整体成本和设计复杂性，此外，透过微波透镜模块的设计，可以实现更灵活和高效的波束控制。

3、可选地，微波透镜模块的一侧具有多个焦点，且数组天线模块是位于微波透镜模块的一侧与每个焦点两者之间。

4、可选地，微波透镜模块的相对两侧为曲面。

5、可选地，任两次相邻的天线配置信息中，前一次天线配置信息所对应的呈工作状态的至少一个馈入天线单元，是重复出现于后一次天线配置信息所对应的呈工作状态的每个馈入天线单元中。

6、可选地，数组天线模块沿第一轴向布设有多排馈入天线单元组，每一排馈入天线单元组具有至少一个馈入天线单元，控制模块能根据每个天线配置信息，而使相邻的多排馈入天线单元组中的所有馈入天线单元呈工作状态。

7、可选地，任两次相邻的天线配置信息中，前一次天线配置信息所对应的呈工作状态的至少一排馈入天线单元，是重复出现于后一次天线配置信息所对应的呈工作状态的各排馈入天线单元中。

8、可选地，微波透镜模块是由介电材料所制成，其一侧开设有多个输入端口，其另一侧开设有多个输出端口，每个输入端口分别与对应的每个输出端口相连通，以分别形成一贯穿孔，每个贯穿孔是作为微波透镜模块中的每个数组单元。

9、可选地，呈工作状态的每个馈入天线单元，能共同形成一初级波束，初级波束作为输入信号而以第一角度传输至微波透镜模块的一侧，且经过微波透镜模块中的多个数组单元作用，而产生一次级波束，次级波束以第二角度由微波透镜模块的另一侧发射出去。

10、可选地，第一角度实质上相同于第二角度。

11、为对本申请的目的、技术特征及其功效，做更进一步的说明，现举具体实施方式配合附图，详细说明如下，然而所提供的附图仅用于提供参考与说明，并非用来对本申请加以限制。

技术特征：

1.一种用以改变波束方向且共享射频芯片单元的天线系统，其特征在于，所述天线系统包括：

2.根据权利要求1所述的天线系统，其特征在于，所述微波透镜模块的一侧具有多个焦点，且所述数组天线模块是位于所述微波透镜模块的一侧与每个所述焦点两者之间。

3.根据权利要求1所述的天线系统，其特征在于，所述微波透镜模块的相对两侧为曲面。

4.根据权利要求1所述的天线系统，其特征在于，任两次相邻的天线配置信息中，前一次天线配置信息所对应的呈工作状态的至少一个馈入天线单元，是重复出现于后一次天线配置信息所对应的呈工作状态的每个所述馈入天线单元中。

5.根据权利要求1所述的天线系统，其特征在于，所述数组天线模块沿第一轴向布设有多排馈入天线单元组，每一排馈入天线单元组具有至少一个馈入天线单元，所述控制模块能根据每个所述天线配置信息，而使相邻的多排馈入天线单元组中的所有馈入天线单元呈工作状态。

6.根据权利要求5所述的天线系统，其特征在于，任两次相邻的天线配置信息中，前一次天线配置信息所对应的呈工作状态的至少一排馈入天线单元，是重复出现于后一次天线配置信息所对应的呈工作状态的各排馈入天线单元中。

7.根据权利要求1至6任一项权利要求所述的天线系统，其特征在于，其中，所述微波透镜模块是由介电材料所制成，其一侧开设有多个输入端口，其另一侧开设有多个输出端口，每个所述输入端口分别与对应的每个所述输出端口相连通，以分别形成一贯穿孔，每个所述贯穿孔是作为所述微波透镜模块中的每个所述数组单元。

8.根据权利要求1至6任一项权利要求所述的天线系统，其特征在于，其中，呈工作状态的每个所述馈入天线单元，能共同形成一初级波束，所述初级波束作为输入信号而以第一角度传输至所述微波透镜模块的一侧，且经过所述微波透镜模块中的多个数组单元作用，而产生一次级波束，所述次级波束以第二角度由所述微波透镜模块的另一侧发射出去。

9.根据权利要求8所述的天线系统，其特征在于，所述第一角度实质上相同于所述第二角度。

技术总结
本申请提供一种用以改变波束方向且共享射频芯片单元的天线系统，包括数组天线模块、射频芯片单元、微波透镜模块与控制模块。数组天线模块包含多个馈入天线单元，多个馈入天线单元用以产生至少一输入信号。多个射频芯片单元是通过多个切换单元分别电连接至多个馈入天线单元，且多个射频芯片单元的数量少于多个馈入天线单元的数量。控制模块能根据至少一天线配置信息的内容，使部分切换单元呈导通状态，其余切换单元呈断开状态，又，与呈导通状态的切换单元相电连接的馈入天线单元是呈工作状态，且能接收来自射频芯片单元的信号，以朝微波透镜模块发射对应的输入信号，该微波透镜模块则能产生具有特定方向的波束。如此，该天线系统能大幅减少射频芯片单元的数量，以降低整体成本。

技术研发人员：周锡增,颜志达,安谦信,潘西和
受保护的技术使用者：创威讯科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/1/23