本發(fā)明涉及5g環(huán)形器，尤其涉及一種智能可調(diào)諧5g環(huán)行器及一種智能可調(diào)諧5g環(huán)行器系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、5g環(huán)行器是5g通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵器件之一，20世紀(jì)90年代，學(xué)者們開始關(guān)注基于磁性材料的環(huán)形器件在高頻寬帶通信中的應(yīng)用前景，提出了一些基本的環(huán)形器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和分析理論。隨著通信頻段的不斷提高，研究者致力于提高環(huán)形器的隔離度、插入損耗等關(guān)鍵性能指標(biāo)，開發(fā)了基于鐵氧體和半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)構(gòu)的高性能環(huán)形器件。隨著5g技術(shù)的發(fā)展，環(huán)形器件在5g射頻前端、天線開關(guān)等關(guān)鍵部件中的應(yīng)用受到重視。研究人員針對(duì)5g系統(tǒng)的特點(diǎn)，如高頻段、大帶寬、高功率等，開發(fā)了適用于5g的新型環(huán)形器件，通過集成化、小型化等設(shè)計(jì)，進(jìn)一步提高環(huán)形器在5g系統(tǒng)中的集成度和性能。5g環(huán)形器的發(fā)展經(jīng)歷了從基礎(chǔ)研究到應(yīng)用導(dǎo)向，再到新材料新結(jié)構(gòu)的探索，不斷推動(dòng)著5g通信技術(shù)的發(fā)展。

2、作為高頻微波器件，5g環(huán)行器在5g網(wǎng)絡(luò)中承擔(dān)著重要的角色，在實(shí)現(xiàn)信號(hào)控制、頻率選擇、功率調(diào)節(jié)以及自適應(yīng)調(diào)諧等方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，是構(gòu)建高性能5g網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)。當(dāng)前，隨著5g網(wǎng)絡(luò)的快速部署和應(yīng)用，對(duì)通信設(shè)備的性能和功能提出了更高的要求，傳統(tǒng)的無線通信系統(tǒng)中使用的環(huán)行器已經(jīng)難以滿足5g網(wǎng)絡(luò)的需求，5g環(huán)行器需要具備更高的頻率、更寬的帶寬、更低的損耗以及更高的功率處理能力。在5g環(huán)形器應(yīng)用時(shí)，需要快速感知環(huán)境變化并做出調(diào)整，并針對(duì)各種復(fù)雜場景做出自主靈活的調(diào)整，滿足復(fù)雜應(yīng)用環(huán)境的需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種智能可調(diào)諧5g環(huán)行器及系統(tǒng)，用以快速感知環(huán)境變化并做出調(diào)整，并針對(duì)各種復(fù)雜場景做出自主靈活的調(diào)整。

2、一方面，本發(fā)明提供一種智能可調(diào)諧5g環(huán)行器，包括：

3、射頻信號(hào)處理模塊，用于接收和處理5g頻段的射頻信號(hào)。

4、控制模塊，包括中央處理器，中央處理器用于接收射頻信號(hào)，并通過pid控制算法計(jì)算控制量，根據(jù)控制量生成控制指令。

5、調(diào)諧模塊，用于根據(jù)控制指令，對(duì)射頻信號(hào)處理模塊的性能參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)。

6、反饋模塊，包括數(shù)據(jù)處理單元，數(shù)據(jù)處理單元用于根據(jù)性能參數(shù)和調(diào)諧模塊的狀態(tài)參數(shù)，通過卡爾曼濾波算法生成故障診斷信息，并將故障診斷信息反饋給控制模塊。

7、根據(jù)本發(fā)明提供的一種智能可調(diào)諧5g環(huán)行器，射頻信號(hào)處理模塊包括射頻前端單元、下變頻單元、數(shù)字信號(hào)處理單元和校準(zhǔn)單元，射頻前端單元用于對(duì)射頻信號(hào)進(jìn)行去噪和濾波處理。下變頻單元用于將射頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為中頻信號(hào)。數(shù)字信號(hào)處理單元用于對(duì)中頻信號(hào)進(jìn)行數(shù)字濾波、放大、校正處理。校準(zhǔn)單元用于監(jiān)測和調(diào)整射頻前端單元的工作狀態(tài)。

8、根據(jù)本發(fā)明提供的一種智能可調(diào)諧5g環(huán)行器，控制模塊還包括中斷管理單元。中斷管理單元用于對(duì)射頻信號(hào)處理模塊、調(diào)諧模塊和反饋模塊進(jìn)行中斷管理。

9、根據(jù)本發(fā)明提供的一種智能可調(diào)諧5g環(huán)行器，pid控制算法公式表達(dá)為：

10、

11、式中，是控制量，是比例系數(shù)，是偏差，即設(shè)定值與實(shí)際值的差值，是積分系數(shù)，是偏差的積分，是微分系數(shù)。

12、根據(jù)本發(fā)明提供的一種智能可調(diào)諧5g環(huán)行器，調(diào)諧模塊包括頻率合成單元、可變無源元件單元、可變有源元件單元和驅(qū)動(dòng)電路，頻率合成單元用于生成局部振蕩信號(hào)，通過局部震蕩信號(hào)對(duì)射頻信號(hào)處理模塊進(jìn)行頻率調(diào)諧?？勺儫o源元件單元用于調(diào)節(jié)射頻信號(hào)處理模塊的共振頻率、阻抗匹配參數(shù)?？勺冇性丛卧糜谡{(diào)節(jié)射頻信號(hào)處理模塊與調(diào)諧模塊的增益和功率。驅(qū)動(dòng)電路用于向可變無源和有源元件發(fā)送驅(qū)動(dòng)信號(hào)指令。

13、根據(jù)本發(fā)明提供的一種智能可調(diào)諧5g環(huán)行器，反饋模塊還包括性能監(jiān)測單元、狀態(tài)監(jiān)測單元和數(shù)據(jù)采集電路，性能監(jiān)測單元用于監(jiān)測射頻信號(hào)處理模塊的性能參數(shù)。狀態(tài)監(jiān)測單元用于監(jiān)測調(diào)諧模塊的狀態(tài)參數(shù)。數(shù)據(jù)采集電路用于將性能參數(shù)和狀態(tài)參數(shù)轉(zhuǎn)換為監(jiān)測數(shù)據(jù)。

14、根據(jù)本發(fā)明提供的一種智能可調(diào)諧5g環(huán)行器，數(shù)據(jù)處理單元用于對(duì)采集的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行異常檢測和故障診斷。其中，異常檢測使用z-score統(tǒng)計(jì)方法，公式表達(dá)為：

15、

16、式中，x為樣本值，為均值，為標(biāo)準(zhǔn)差。

17、故障診斷采用卡爾曼濾波算法對(duì)狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行遞歸估計(jì)，卡爾曼濾波算法公式包括：

18、狀態(tài)方程：

19、

20、測量方程：

21、

22、式中，y(k+1)為下一時(shí)刻狀態(tài)向量，y(k)為當(dāng)前狀態(tài)向量，u(k)為當(dāng)前控制輸入，z(k)為當(dāng)前測量值，w(k)為當(dāng)前狀態(tài)噪聲，v(k)為當(dāng)前測量噪聲，a、b、h為矩陣。

23、根據(jù)本發(fā)明提供的一種智能可調(diào)諧5g環(huán)行器，還包括電源管理模塊，電源管理模塊包括電源轉(zhuǎn)換單元、電源監(jiān)測單元和電源控制單元，電源轉(zhuǎn)換單元采用開關(guān)電源轉(zhuǎn)換拓?fù)?，將輸入電壓轉(zhuǎn)換為輸出電壓，其中，開關(guān)電源的功率傳遞公式為：

24、

25、式中，為輸出功率，為輸出電壓，為輸出電流，為輸入電壓，為輸入電流，為轉(zhuǎn)換效率。

26、電源監(jiān)測單元用于實(shí)時(shí)監(jiān)測輸出電壓狀態(tài)。

27、電源控制單元用于通過模糊邏輯閉環(huán)控制方法控制輸入電壓和輸出電壓。

28、根據(jù)本發(fā)明提供的一種智能可調(diào)諧5g環(huán)行器，還包括通信接口模塊，通信接口模塊包括通信接口和協(xié)議棧軟件，通信接口用于與信號(hào)接收端進(jìn)行物理互連，提供信號(hào)傳輸?shù)妮d體。協(xié)議棧軟件用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)幀的封裝和解封裝。

29、另一方面，本發(fā)明還提供一種智能可調(diào)諧5g環(huán)行器系統(tǒng)，其包括智能可調(diào)諧5g環(huán)行器。

30、本發(fā)明提供的一種智能可調(diào)諧5g環(huán)行器，通過有效接收和處理5g頻段的射頻信號(hào)，并傳輸至控制模塊，控制模塊通過pid控制算法計(jì)算控制量，并根據(jù)所述控制量生成控制指令，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的各個(gè)模塊進(jìn)行集中控制和協(xié)調(diào)，保證了系統(tǒng)的靈活性和擴(kuò)展性，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的統(tǒng)一管理；通過實(shí)時(shí)監(jiān)測環(huán)行器的工作狀態(tài)和性能參數(shù)，為控制模塊提供反饋信息，確保了系統(tǒng)的自適應(yīng)性；綜上，本發(fā)明中各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)，充分考慮了性能、可靠性、智能性和擴(kuò)展性等多方面因素，能夠?yàn)?g通信系統(tǒng)提供優(yōu)秀的支撐能力。

技術(shù)特征：

1.一種智能可調(diào)諧5g環(huán)行器，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能可調(diào)諧5g環(huán)行器，其特征在于，所述射頻信號(hào)處理模塊包括射頻前端單元、下變頻單元、數(shù)字信號(hào)處理單元和校準(zhǔn)單元，所述射頻前端單元用于對(duì)所述射頻信號(hào)進(jìn)行去噪和濾波處理；所述下變頻單元用于將所述射頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為中頻信號(hào)；所述數(shù)字信號(hào)處理單元用于對(duì)所述中頻信號(hào)進(jìn)行數(shù)字濾波、放大、校正處理；所述校準(zhǔn)單元用于監(jiān)測和調(diào)整所述射頻前端單元的工作狀態(tài)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能可調(diào)諧5g環(huán)行器，其特征在于，所述控制模塊還包括中斷管理單元；所述中斷管理單元用于對(duì)所述射頻信號(hào)處理模塊、所述調(diào)諧模塊和所述反饋模塊進(jìn)行中斷管理。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能可調(diào)諧5g環(huán)行器，其特征在于，所述pid控制算法公式表達(dá)為：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能可調(diào)諧5g環(huán)行器，其特征在于，所述調(diào)諧模塊包括頻率合成單元、可變無源元件單元、可變有源元件單元和驅(qū)動(dòng)電路，所述頻率合成單元用于生成局部振蕩信號(hào)，通過所述局部震蕩信號(hào)對(duì)所述射頻信號(hào)處理模塊進(jìn)行頻率調(diào)諧；所述可變無源元件單元用于調(diào)節(jié)所述射頻信號(hào)處理模塊的共振頻率、阻抗匹配參數(shù)；所述可變有源元件單元用于調(diào)節(jié)所述射頻信號(hào)處理模塊與所述調(diào)諧模塊的增益和功率；所述驅(qū)動(dòng)電路用于向所述可變無源元件單元和所述可變有源元件單元發(fā)送驅(qū)動(dòng)信號(hào)指令。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能可調(diào)諧5g環(huán)行器，其特征在于，所述反饋模塊還包括性能監(jiān)測單元、狀態(tài)監(jiān)測單元和數(shù)據(jù)采集電路，所述性能監(jiān)測單元用于監(jiān)測所述射頻信號(hào)處理模塊的性能參數(shù)；所述狀態(tài)監(jiān)測單元用于監(jiān)測所述調(diào)諧模塊的狀態(tài)參數(shù)；所述數(shù)據(jù)采集電路用于將所述性能參數(shù)和所述狀態(tài)參數(shù)轉(zhuǎn)換為監(jiān)測數(shù)據(jù)。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種智能可調(diào)諧5g環(huán)行器，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理單元用于對(duì)采集的所述監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行異常檢測和故障診斷；其中，所述異常檢測使用z-score統(tǒng)計(jì)方法，公式表達(dá)為：

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能可調(diào)諧5g環(huán)行器，其特征在于，還包括電源管理模塊，所述電源管理模塊包括電源轉(zhuǎn)換單元、電源監(jiān)測單元和電源控制單元，所述電源轉(zhuǎn)換單元采用開關(guān)電源轉(zhuǎn)換拓?fù)?，將輸入電壓轉(zhuǎn)換為輸出電壓，其中，所述開關(guān)電源的功率傳遞公式為：

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能可調(diào)諧5g環(huán)行器，其特征在于，還包括通信接口模塊，所述通信接口模塊包括通信接口和協(xié)議棧軟件，所述通信接口用于與信號(hào)接收端進(jìn)行物理互連，提供信號(hào)傳輸?shù)妮d體；所述協(xié)議棧軟件用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)幀的封裝和解封裝。

10.一種智能可調(diào)諧5g環(huán)行器系統(tǒng)，其特征在于，包括如權(quán)利要求1至9中任意一項(xiàng)所述的智能可調(diào)諧5g環(huán)行器。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種智能可調(diào)諧5G環(huán)行器及系統(tǒng)，涉及5G環(huán)形器技術(shù)領(lǐng)域。智能可調(diào)諧5G環(huán)行器包括：射頻信號(hào)處理模塊、控制模塊、調(diào)諧模塊和反饋模塊，其中，射頻信號(hào)處理模塊用于接收和處理5G頻段的射頻信號(hào)，控制模塊通過PID控制算法計(jì)算控制量，生成控制指令，調(diào)諧模塊對(duì)射頻信號(hào)處理模塊的性能參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，反饋模塊通過卡爾曼濾波算法生成故障診斷信息，并將故障診斷信息反饋給所述控制模塊。本發(fā)明可以有效接收和處理5G頻段的射頻信號(hào)、通過集中控制和協(xié)調(diào)，智能調(diào)節(jié)性能參數(shù)，充分考慮了性能、可靠性、智能性和擴(kuò)展性等多方面因素，能夠?yàn)?G通信系統(tǒng)提供優(yōu)秀的支撐能力。

技術(shù)研發(fā)人員：陳杜,屈錕
受保護(hù)的技術(shù)使用者：深圳市諾信博通訊有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6