專利名稱：雙極化天線陣列的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種符合權利要求1的前序部分的雙極化天線陣列。
雙極化天線陣列主要應用在頻率范圍在800MHz至1000MHz以及1700MHz至2200MHz的移動無線通信中。該天線發(fā)射和接收兩個相互正交的極化波。特別是與垂直或水平方向成+45°和-45°定位的兩個線性極化的使用方式，已在實踐中被證明是可靠的。按這種方式設置的雙極化天線常被稱作X極天線。為優(yōu)化覆蓋范圍內的輻射效果，且不使用機械的方式使天線下降，可通過電子方式改變天線陣列中單個輻射器的相位，從而使輻射圖下降。為此需要使用移相器，于高的互調要求和高的發(fā)射功率，移相器最好使用導線長度可以調節(jié)的機械式可移動結構。此類的移相器例如已在DE 199 38 862 C1中公開。
雖然可以通過改變節(jié)天線陣列中各單個輻射器的相位的方法實現(xiàn)不同程度的輻射圖下降，以適應局部區(qū)域輻射的要求，但是當天線的極化方向為+/-45°時，則該方法存在下述缺點在改變輻射圖的下降，即改變單個輻射器相位的同時，相應極化的水平輻射圖在方位角上發(fā)生移動。
這時主要的缺點是，當垂直輻射圖的下降改變時，各個極化的水平輻射圖不僅移動，而且主要是當垂直輻射圖下降時，+45°和-45°極化的水平輻射圖在方位角上發(fā)生反向移動。+45°極化與-45°極化的這種反向移動的原因可以解釋為單個輻射器的輻射特性對于主輻射方向不是旋轉對稱的?；蛘呖梢哉f具有某特定的+45°極化和-45°極化結構的單個輻射器的輻射圖在大多數(shù)情況下并不準確的相對于垂直軸對稱。如果存在對稱軸，該軸將相對各組輻射器偏轉的+/-45°。這將導致在用電子方式使天線陣列主輻射方向下降時的主輻射方向的移動，也稱為所謂的“跟蹤”。因此將出現(xiàn)輻射圖與相應調節(jié)的下降角之間的相關性，這種相關性是不希望的。
上述問題特別出現(xiàn)在以傾斜角定位的極化中，特別是主要出現(xiàn)在與水平或垂直方向成+45°和-45°方向定位的情況下。
從現(xiàn)有技術出發(fā)，本發(fā)明的任務是改進雙極化單頻段，雙頻段和/或多頻段的天線陣列，使得在不同的可調節(jié)下降角下可對與極化相關的輻射圖的相互分散移動進行更好的補償或甚至可對輻射圖的相互分散移動進行抑制。
本發(fā)明中，該任務將根據(jù)權利要求1中所述的特征予以解決。具有優(yōu)點的本發(fā)明的實施例在從屬權利要求中說明。
令人驚奇的是，根據(jù)本發(fā)明可以實現(xiàn)對于一個雙極化天線陣列，不僅可以進行不同下降角的調節(jié)，而且減小了與所選擇的不同下降角有關的、對+45°極化和-45°極化的各個輻射特征的相互分散移動，或者甚至完全避免該相互分散移動的發(fā)生。
根據(jù)本發(fā)明，按如下方式實現(xiàn)，即除設置單個的、例如相互垂直偏置的、在+45°和-45°兩個相互正交的極化方向上進行發(fā)射和接收的輻射器裝置外，附加設置一個補償裝置。根據(jù)本發(fā)明，該補償裝置的結構為它包括附加的輻射器或輻射器裝置，這些輻射器或輻射器裝置的輻射圖在天線陣列的垂直輻射圖下降時，整體上在方位角上不發(fā)生相互分散移動，而是相對反向移動。因此將產生一個總輻射圖，盡管隨著下降傾斜角的不斷下降，即隨著垂直輻射圖下降程度的不斷增加，該總輻射圖的水平分量在方位角上的相互分散移動很小，甚至不發(fā)生。根據(jù)需要，甚至可以實現(xiàn)過補償，此時可以實現(xiàn)+45°和-45°極化的水平輻射圖的微小反向移動。
在本發(fā)明的一個具有優(yōu)點的變型中，相關極化的補償裝置分別至少包括一對偶極子輻射器或至少包括一個補釘輻射器的至少一對饋電點，該補釘輻射器的一對饋電點至少在水平方向上偏置(如果需要，在垂直方向上也偏置)，并用與天線陣列下降角有關的相位差饋電。相位差可具有優(yōu)點的通過一個位于天線內的移相器組件產生。
特別有利的是，在本發(fā)明的擴展中可以實現(xiàn)對用于避免跟蹤的補償度進行控制。該控制可通過對單個輻射器饋電的功率分配實現(xiàn)。
本發(fā)明可在使用不同的輻射器類型的情況下實現(xiàn)。此外，本發(fā)明中的天線陣列不僅可適用于相應的單個輻射器，也可適用于輻射器組。
例如天線陣列可包括相互垂直上下排列的多個十字偶極子或類似十字的偶極子結構。同樣，各相互垂直上下排列的輻射器裝置可以全部的或部分的由四偶極子(Dipolquadrate)或類似四偶極子的偶極子結構組成。同樣，本發(fā)明也可以全部或部分地改為使用補釘輻射器，該補釘輻射器例如具有一個包括兩個或四個饋電點的饋電結構，通過它可發(fā)射和接收在+45°和-45°角度上的相應極化波。
換句話說，例如天線陣列中的水平方向偏置的單輻射器或水平方向偏置的輻射器組可以在其輻射角下降的同時被補償，以避免跟蹤的發(fā)生，其中至少兩個水平偏置的輻射器的相位可根據(jù)調節(jié)角或下降角選擇不同的值。
例如，如果四偶極子使用了正方形輻射器結構形式，亦即特別是使用了正方形偶極子結構，則該輻射器裝置在發(fā)送和接收+45°角和-45°角上極化的裝置中，每個極化的裝置包括兩個單輻射器，這兩個單輻射器在水平方向上偏置。在這種情況下，四偶極子中成對相互定位的偶極子輻射器用與天線陣列下降角有關的相位差進行控制，以實現(xiàn)所需的補償作用。例如可如此進行，即天線陣列只具有一個此類型的、用于補償?shù)乃呐紭O子，或具有多個此類型的四偶極子。特別有利的是，該天線陣列可進行變型，本發(fā)明的天線陣列例如可包括兩個相互垂直上下排列布置的四偶極子，其中兩個相互垂直上下排列的四偶極子中相互平行且相鄰設置的偶極子同相位地連接在一起，至少以固定的相位關系相互連接，同時相關四偶極子中相互平行的其他偶極子用與下降角有關的不同相位饋電。
同樣的解決方案也可以在應用補釘輻射器的情況下實現(xiàn)，該補釘輻射器例如對兩個極化中的每一個，包括成對共同起作用的饋電點。
本發(fā)明也同樣適用于其他天線結構，例如使用十字形輻射器(偶極十字，或具有十字形輻射器結構的補釘輻射器)的情況。此情況下，僅在垂直方向上有相互平行的單個輻射器，并且必要時在水平方向上無偏置地設置。但是至少在此情況下(當然也可以在其他上述情況下)可使用多個附加的輻射器單元，它們在水平方向上偏置設置。由此得到本發(fā)明的另一個實施形式，除通常上下排列的輻射器外，還設有附加的輻射器單元，這些附加天線單元至少在水平方向上、并最好對稱于垂直對稱軸或垂直對稱平面偏置設置，其中與每個極化有關的輻射器單元與移相器組件的相應輸出端進行電氣連接。從而形成本發(fā)明一個完全新型的補償方式，它可以在垂直輻射圖下降時實現(xiàn)輻射區(qū)域的相互分散移動。
用于該補償裝置的附加輻射器單元可以由水平偏置設置的偶極子結構構成，特別是可由單個偶極子構成，例如十字形或正方形的偶極子結構或補釘輻射器，該補釘輻射器對兩個極化中的每一極化至少有兩個饋電點或兩對饋電點。此外，甚至可以使用垂直定向的單個輻射器，它最好成對地對稱于垂直的中央對稱平面水平偏置設置，其中對每個待補償?shù)臉O化相應設有相應的一對垂直定向的單輻射器，或相應的一對補釘輻射器。
總之可以說，天線陣列可包括不同的輻射器或輻射器裝置，當輻射圖下降程度增大時，它們的輻射圖在水平方向從而在方位角上相互分散移動，而根據(jù)本發(fā)明可由不同的輻射器或輻射器裝置或組合輻射器構成補償裝置，它們的單輻射器或補釘輻射器的饋電點可用不同的相位控制，使得對輻射圖的相互分散移動產生反向的作用，從而減弱此相互分離移動，或者甚至抑制該移動，如果需要甚至可以實現(xiàn)過補償。通過補償裝置所屬的輻射器的數(shù)量，并主要通過一個相應設置的功率分配，可對補償度進行相應的調節(jié)或選擇。
以下通過與一個按現(xiàn)有技術的雙極化天線陣列的對比，結合附圖詳細說明本發(fā)明。各圖為


圖1本發(fā)明具有正方形天線結構的天線陣列的第一實施例；圖2與圖1不同的實施例，用于解釋按現(xiàn)有技術的天線陣列，以說明該天線陣列與本發(fā)明的天線陣列的不同；圖3符合圖1原理的實施例，其中以具有正方形輻射器結構的補釘輻射器代替四偶極子輻射器；圖4另一種實施例，具有用于避免跟蹤的附加輻射器；圖5一種具有十字形輻射器結構的天線陣列，帶有用于避免跟蹤的附加輻射器，該輔助天線具有水平偏置；圖6另一種實施例，帶有用于避免跟蹤的、垂直輻射器形式的附加輻射器；圖7圖1經過進一步修改的簡化實施例。
圖1所示為一個按本發(fā)明的偶極子天線陣列。它包括位于一個垂直排列的反射器11之前的多個單輻射器13，在本圖所示的實施例中，每四個單天線構成一個四偶極子15。在圖1所示的實施例中，反射器11前四個四偶極子15以垂直方向上下排列。單輻射器13由偶極子輻射器構成，它們相對于垂直方向或水平方向成+45°和-45°角設置，因此也可以看作是一個短的X極化天線陣列。
由圖1可見，上述第二個四偶極子15中例如相對于水平方向成-45°角設置的單輻射器3a通過導線19并通過一個相加點21和一個饋電線(Speiseleitung)23與一個移相器組件27的相應輸入端24相連接。位于下面一個四偶極子15上的相應偶極子3b與上面一個四偶極子上的偶極子3a相平行(與水平方向成+45°角)，偶極子3b與偶極子3a在水平方向上偏置排列。偶極子3b也通過一個相應的導線19、連接點21、以及后接的導線23與移相器組件27的輸入端24相連接，從而與總饋電網(wǎng)導線31相連接。
在所示的實施例中，與上述兩個平行的偶極子輻射器3a和3b相對應，在中間的兩個四偶極子15上，具有與3a和3b相鄰的、同時也與3a和3b相平行設置的兩個四偶極子15的單輻射器3′a和3′b。
圖示的實施例中的移相器組件27由兩個集成的移相器27’和移相器27”組成，它們通過共同的饋電網(wǎng)導線31和一個指針形可旋轉的移相器調節(jié)單元33可實現(xiàn)相應的移相，以此可進行不用程度的下降角調節(jié)，例如在2°至8°之間調節(jié)。其輸出端27”a經過導線43以及一個相加點25設置給兩個與水平方向成+45°角設置的、相互平行的偶極子，而另一個輸出端27”b則經過后接導線43’和一個后接相加點25’和一個后接的導線，同樣與最下面的四偶極子15的兩個與水平方向成+45°角設置的偶極子13進行電氣連接。有關結構和工作方式的其它說明在在先公開的DE 199 38 862中已給出，它構成該專利申請的內容。
與偶極子3a平行的偶極子3a’與輸出端27’a相連接，屬于第三個四偶極子并與偶極子3b相平行的偶極子3b’通過相應的導線與第二輸入端27’b相連接。
在圖示的實施例中，饋電線不僅與移相器調節(jié)單元33相連接，并通過一個相加點或分配點21和兩個在點21接出的分支線19在該處分支，分別與兩個相互平行且以45°角設置的偶極子相連接，其中一個偶極子3a屬于第二個四偶極子15，另一個偶極子3b屬于從上至下數(shù)的第三個四偶極子。
現(xiàn)在如果發(fā)生輻射圖下降，則對移相器調節(jié)單元33進行相應的調節(jié)。此時分別屬于最上面四偶極子15和最下面四偶極子15的、在+45°角方向上相互平行設置的兩個偶極子13由移相器27”上二個相應的輸出端以不同的相位饋電。第二個四偶極子上的偶極子3’a和與之平行并水平偏置的第三個四偶極子上的偶極子3’b由另一個移相器27’以不同的相位饋電。通過共同的分支線19與饋電線31相連接且相互平行的、分別屬于第二個和第三個四偶極子的偶極子3a和3b仍然由相同相位饋電。通過此方式，現(xiàn)在偶極子輻射器組二和三，即第二和第三個四偶極子(即圖1中中間的兩個四偶極子)中相互平行的各偶極子將根據(jù)天線陣列輻射圖的下降而用相互不同的相位饋電，以此實現(xiàn)所需的補償作用。此時第二和第三個四偶極子將產生一個輻射圖，該輻射圖在天線陣列的輻射圖下降程度不斷增大時在方位角方向整體上并不相互分散，而是以相反的方向移動，以此實現(xiàn)所需的補償。通過移相器組件27的相應的功率分配，可調節(jié)所需的補償度。
通過以上說明的補償裝置或補償設備，當天線陣列的主瓣下降時，可以阻止出現(xiàn)不希望的相互分散移動。如果不使用本發(fā)明的解決方案，由以上陳述則當天線陣列的主瓣下降時，一個極化和另一個極化的水平輻射圖或方位角輻射圖將相互分散移動。另外還需要注意，水平輻射圖通常是在主瓣的截面上，即在主輻射方向上測得的。因此在主瓣下降時得到一個圓錐形截面。
根據(jù)以上說明的實施例還可得到，可對上述根據(jù)本發(fā)明的補償裝置或補償設備進行部分或單獨的改變，因此天線陣列相應的輻射器單元以全新的方式進行連接，以阻止出現(xiàn)相互分散。
+45°角方向上設置的偶極子的相關結構和工作原理已經說明。對于單個四偶極子在-45°角方向上設置的所有偶極子，其結構是對稱的，如圖1所示包括一個置于左側的移相器組件127，該移相器組件具有一個內部移相器127’和另一個外部移相器127”以及一個共同的饋電導線131。兩個-45°角設置的偶極子輻射器3c和3d通過一個共同的連接線119，從一個共同的相加點處經過后接的導線123與另一個移相器組件127的輸入端124相連接，從該處引出共同的饋電網(wǎng)導線131。與上述相鄰設置的單輻射器3c和3d分別平行的另外兩個單輻射器3c’和3d’以與比單輻射器3a’和3b’相似的方式與移相器組件127相連接。兩對在-45°角方向上相互平行設置的、分別屬于第二和第三個四偶極子的單-偶極子也以一個與天線下傾角相關的相位差饋電，該相位差由位于天線內部的移相器組件產生。因此，第二和第三移相器組件所構成所需的補償裝置，用于改變在輻射圖下降時輻射圖的相互分散。相反的，當輻射圖上升時，也可以保持所需的半覆蓋寬度，使其不變化。
圖2所示是一個按現(xiàn)有技術的偶極子天線陣列，用于再次說明它與本發(fā)明天線陣列的區(qū)別。
圖2所示的天線陣列是按現(xiàn)有技術的天線陣列。它與圖1所示的本發(fā)明天線陣列的區(qū)別在于，圖1中不僅兩個最外端的四偶極子相互保持連接并連接在一起，且兩個最外端的四偶極子中的、在+45°角方向和-45°角方向相互平行設置的兩個偶極子13分別固定地相互連接在一起，而且中間兩個四偶極子中的兩對相互平行的偶極子也通過共同的饋電線被饋電，即以相同的相位供電，或以不同的、但固定地預先設定的且在輻射圖下降時不變的相位供電。
在圖2中所示的實施例中，兩個相互平行的偶極子3a和3’a共同連接在移相器組件的輸入端27’a。其下方緊鄰的下一個輻射器組(即其下方緊鄰的下一個四偶極子天線)的兩個相互平行的偶極子3b和3’b同樣通過導線23”連接在一起，并與同一個移相器組件27’的另一個輸出端相連接。因此在現(xiàn)有技術的天線陣列中，四個所示的輻射器設備中的每一個，即四個上下設置、各由一個四偶極子構成的輻射器組中的每一個，只能上下彼此(即對于下一個輻射器組)由移相器組件以不同的相位角饋電連接，因此只能以電子的方式整體上改變調節(jié)角。由此產生了不希望的、在水平方向或方位角方向上出現(xiàn)的輻射圖的相互分散。如果各成對共同饋電的偶極子不再以相同的相位供電，而是在某些需要的情況下以不同的、但相互之間固定預設的相位饋電時，該缺點同樣也會發(fā)生。
為達到更好的顯示效果，圖2中未畫出第二個極化所需的移相器組件27和用于另一個極化的相應饋電導線。但是其結構是相同的。
圖3中所示為本發(fā)明的一個實施例，本實施例對應圖1中所示的實施例，但是區(qū)別在于本實施例不使用由偶極子13組成的四偶極子作為輻射器，它的單個輻射器采用補釘輻射器15’的形式。單天個輻射器或補釘輻射器15’的結構參見圖3，每個單輻射器具有兩對饋電點13’，在圖中所示的實施例中，它們設置在相互平行設置的狹縫上。單個輻射器或補釘輻射器15’的設計使得它可以在與垂直線成+45°和-45°的方向上發(fā)射和接收，以此實現(xiàn)圖2中四偶極子的功能。
對中間兩個正方形結構的補釘輻射器15’，相應定位的饋電點13’同樣如此進行連接對中間兩個補釘輻射器15’(與水平方向成+45°定位)，饋電點3’a與移相器組件27’的第一個輸出端27’a進行電氣連接，第三個補釘輻射器15’中與供電點3’a在垂直方向和水平方向上偏置的饋電點3’b與移相器組件27’的第二個輸出端27’b進行電氣連接，其中在相同極化中發(fā)射和接收的饋電點3a和3b又通過一個共同的導線19相互之間電氣連接在一起，再從共同的連接點21通過后接的導線23與移相器組件27相應的輸入端連接，并從而與饋電網(wǎng)導線31電氣連接。在該實施例中還設有一個移相器組件127，它對于另一極化所設置的饋電點是必須的。它的結構與上述的相對應。
這里中間的兩個單輻射器或補釘輻射器15’也作為補償裝置，該補償裝置上各成對一起作用的饋電點3’a和3a以及3b和3’b以一個與天線的下降角有關的相位差供電，該相位差由位于天線內部的移相器組件生成。通過移相器組件27可進行功率分配，以此可調節(jié)補償度并對其進行微調。
圖4中所示的實施例基本上基于圖1或圖3所示的實施例的原理。但是在圖4所示的實施例中，為進行跟蹤的補償，設置了一個附加輻射器單元315，它根據(jù)下降角可使水平輻射圖產生移動。圖4所示的實施例中使用了四個補釘輻射器15’，它們分別具有成對一起作用的、用于兩個正交極化中一個的饋電點13’。各成對地相對設置的饋電點13’與圖1和圖3中一樣在那里所示的最外側的補釘輻射器15’處相互固定連接。其中圖4中所示的最上端和最下端補釘輻射器15’的饋電點13’分別通過相應的導線43和43’與移相器組件27”的輸入端27”a和27”b相連接，中間兩個相鄰設置的補釘輻射器15’的相互平行的饋電點13’各自通過分開的導線143和143’與另一個移相器組件27’的輸入端27’a和27’b電氣連接。上面描述的實施例對應圖2中描述的、按現(xiàn)有技術的天線陣列，它與圖2中實施例的區(qū)別不是偶極子結構的不同，而是本實施例使用了補釘輻射器。
在圖4所示的實施例中移相器27”的輸入端27”a和27”b分別通過一個附加導線47.1或47.2與一個用于附加的十字偶極子或一個狹縫輻射器或補釘輻射器215進行饋電。這兩個附加輻射器215(如果它們采用偶極子十字的結構)包括兩個與水平方向成+45°設置的和兩個與水平方向成-45°設置的偶極子輻射器13。也可以使用例如補釘輻射器215’代替偶極子十字215，為了能夠發(fā)送和接收+45°和-45°極化波，該補釘輻射器包括饋電點13’。兩種方案都保證天線陣列具有在水平方向偏置的單輻射器13和在水平方向偏置的饋電點13’(相對于+45°極化和-45°極化)，從而可與其他已描述的實施例一樣，實現(xiàn)所需的補償效果。本實施例中附加輻射器215和215’對于垂直對稱軸245對稱設置。
在本實施例中，為避免圖中描述的不清晰，另一個具有移相器127’和127”的移相器組件127以及另一個單輻射器15’和用于-45°方向極化補償裝置的輻射器裝置的相應連接線在圖中未畫出，它具有如圖1所描述的類似的結構。
在圖4所示的實施例中，補償裝置還包括附加的水平方向偏置的輻射器設備，例如它可由十字形偶極子結構215，正方形偶極子結構，也可由對兩個極化分別具有一個饋電點或對每個極化分別具有一對饋電點的補釘輻射器215’構成。在原理上也可使用狹縫輻射器。
相應的通過導線47.1和導線47.2實現(xiàn)相應的饋電，以此同樣實現(xiàn)單輻射器或饋電點由與天線下降角有關的相位差供電。此處的相位差也可由位于天線內部的移相器組件生成。
由圖5可見，本發(fā)明的基本原理不僅適用于具有正方形輻射器結構的輻射器(例如圖1所示的四偶極子或圖4所示具有分別成對一起作用的饋電點13’的補釘輻射器)，而且也知用于十字形輻射器結構(對每個極化有各自的饋電點)的補釘輻射器115’，它們原本只能在垂直方向上，且相互間沒有水平方向偏置地排列。
對于圖5中所示的實施例，也可通過附加輻射器215，215’在輻射圖下降時實現(xiàn)所需的補償作用，以此避免相應于上述跟蹤發(fā)生相互分散。
同時，圖5中所示的該實施例與僅在垂直方向上設有相互上下排置的十字形偶極子結構115或補釘輻射器115’(以下也簡稱為十字輻射器)的現(xiàn)有技術無線陣列的不同之處在于，例如在天線陣列中部不再設有兩個垂直方向上相互上下排列的十字輻射器，而改為設置有兩個水平方向上偏置的補償輻射器裝置215和215’。其中，在與水平方向成+45°方向定位的、相互平行的兩個偶極子輻射器203a和203b通過導線223a和223b與內部的移相器組件27’的輸出端27’a和27’b相連接。在上述實施例中相互平行的、在-45°方向上定位的、補償輻射器中偶極子十字215或相應的補釘輻射器215’的偶極子分別成對地(即圖5中上面的兩個輻射器結構和下面的兩個輻射器結構)與一個獨立的移相器組件相連接。這同樣也適用于兩個附加-45°方向上的定位裝置215和215’中的單輻射器中-45°方向上的定位，它們也與一個獨立的移相器組件相連接。其結構對圖5中僅部分畫出的實施例是對稱實現(xiàn)的，如借助圖1所述的那樣。
有另一個移相器組件用于以另一個極化定向的偶極子，該移相器組件在圖5中未畫出，它對應于圖1所示的實施例中左側的移相器組件。通過該移相器組件，以相應的對稱形式對水平偏置的、在-45°方向定位的偶極子203c和203d饋電。
這里也可使用補釘輻射器215’代替十字形偶極子結構115，如借助圖3所說明的那樣。圖5所示的天線陣列中附加的水平偏置的補償輻射器215，215’也可以與圖5所示的情況不同，不僅可由十字形天線結構(十字形或正方形偶極子結構)構成，也可由帶有相應兩對饋電點的補釘輻射器構成補償輻射器，如圖3或圖4所示。圖5所示的帶有兩個水平方向偏置的輻射器裝置215和215’的補償裝置與圖4中的補償裝置有相同的結構。
需要注意的是與前述的實施例不同，附加的水平偏置的輻射器單元不一定與單輻射器13有相同的極化。即此處也可以考慮使用垂直極化的輻射器。并且，例如可使用分開的附加輻射器用于對+45°極化和-45°極化進行補償，并且最好通過一個合適群集或其他的耦合元件，例如定向耦合器連接或耦合到一個相位可調的饋電支路上。
圖6所示為一個相應的實施例，該實施例中天線陣列基本上只包括十字輻射器115，這些十字輻射器在垂直方向上偏置且上下排列，其中各相互平行設置的偶極子輻射器13相互之間無水平方向的偏置。也可使用正方形偶極子結構(四偶極子)或相應的補釘輻射器13’代替偶極子十字13或十字形偶極子結構。在所有這些例子中，本發(fā)明也可如此實現(xiàn)對垂直方向上相互上下排列的輻射器、輻射器裝置或輻射器組附加設置水平偏置的補償輻射器或附加輻射器415。在此類實施例中，垂直輻射器415成對設置，并且從圖6所示的天線陣列的正面觀察，在垂直方向上，左側的一個垂直輻射器415與右側的另一個垂直輻射器415相對于垂直對稱平面245對稱設置，這兩個輻射器與一個相應移相器組件27’的兩個輸入端相連接。此外還設有第二對垂直輻射器416，其中兩個相應單垂直輻射器在垂直方向上定位且對稱于中央對稱軸或對稱平面245，并且在垂直方向上觀察，它位于第一個輻射器對415的下方。該第二個輻射器416也通過相應的導線與一個相應的移相器組件127’相連接，即與該移相器組件127’的兩個相應輸出端相連接，通過該移相器組件還對-45°方向上定位的單輻射器或偶極子輻射器饋電。本實施例也可進行相應的改變，以適用于補釘輻射器415’。
圖7說明，補償裝置原則上也可僅由一個補償輻射器裝置構成。圖7符合圖1所示實施例的原理，區(qū)別僅在于，代替兩個屬于補償裝置的中央四偶極子，只設置一個四偶極子15。圖7中的兩個相互平行的偶極子13，即偶極子3a和3’a根據(jù)輻射圖的下降角用不同的相位饋電，兩個相互平行的偶極子與兩個輸入端27’a和27’b相連接。兩個與之90°偏置的用于第二個極化的偶極子相應的如圖1所示的原理與另一個移相器組件127相連接。在本實施例中，移相器組件沒有如圖1一樣被最優(yōu)使用。因為在圖1所示的實施例中，一個移相器設備27’可用于兩個四偶極子的補償，然而在圖7所示的實施例中，移相器27’相應的僅用于一個四偶極子的均衡。在此實施例中，自然也可以代替上述的四偶極子使用一個相應結構的補釘輻射器，其中用于一個極化和另一個極化的兩對饋電點被分別饋給。
權利要求
1.帶有可下降主瓣的雙極化天線陣列，具有如下特征--帶有多個輻射器裝置(15，15’，115，115’)，它們中至少有一部分在垂直方向上設置在不同的高度上，而且最好設置在一個反射器(11)之前，--輻射器裝置(15，15’，115，115’)如此被構造和設置，使得可發(fā)射和接收兩個相互垂直的極化波，其中兩個極化中的一個與垂直方向成+45°傾斜角定位，另一個與垂直方向成-45°傾斜角定位，--輻射器裝置(15，15’，115，115’)包括(a)偶極子結構，特別是十字形或類十字形的偶極子結構(115)或正方形偶極子結構(15)，和/或(b)帶有至少兩個或四個饋電點(13’113’)的補釘輻射器(15，115’)--輻射器裝置(15，15’，115，115’)如此被構造，使得在天線陣列的主瓣下降時，一個極化和另一個極化的水平輻射圖或方位角輻射圖在水平方向或方位角方向相互分散移動，--最好具有至少一個移相器或一個移相器組件(27，127；27’，27”，127’，127”)，其特征在于以下另外的特征--對于至少一個極化或最好對于兩個極化設有一個補償裝置或補償設備，用于減少或阻止一個與下降角相關的、在水平方向上或方位角方向上的水平總輻射圖的相互分散移動，或用于對該移動進行過補償，--相應極化的補償裝置或補償設備包括至少一個補償輻射器裝置或至少一個補償輻射器設備，它們的相應輻射圖在天線陣列的輻射圖的下降增加時與另外的輻射器裝置(15，15’，115，115’)中至少一個的輻射圖反向變化或移動。
2.如權利要求1所述的雙極化天線陣列，其特征在于以下特征--相應極化的補償輻射器裝置或補償輻射器設備包括至少一對偶極子輻射器(13；3a，3’a；3b，3’b；3c，3’c；3d，3’d；113；215，415)，該對偶極子輻射器用一個與天線陣列下降角有關的相位差饋電，并且--至少一對偶極子輻射器(13；3a，3’a；3b，3’b；3c，3’c；3d，3’d；113；215，415)水平偏置地被設置或至少在水平方向上相互之間具有一定間隔。
3.如權利要求2所述的雙極化天線陣列，其特征在于，成對的、至少水平方向偏置的、用與下降角有關的相位差控制的偶極子輻射器(13；3a，3’a；3b，3’b；3c，3’c；3d，3’d；113；215，415)有一個正方形偶極子結構，最好以一個四偶極子形式構成。
4.如權利要求2所述的雙極化天線陣列，其特征在于，成對的、至少水平方向偏置的、用與下降角有關的相位差控制的偶極子輻射器(13；3a，3’a；3b，3’b；3c，3’c；3d，3’d；113；215，415)有一個十字形偶極子結構，最好以兩個至少具有水平方向相互偏置的十字偶極子形式構成。
5.如權利要求1至4中任一項所述的雙極化天線陣列，其特征在于以下特征--相應極化的補償天線裝置或補償天線設備包括一個至少一個帶有兩個饋電點(13’)的補釘輻射器(15’)或包括至少兩個帶有一個饋電點(13’)的補釘輻射器(115’，215’，415)，其中至少兩個饋電點(13’)在水平方向相互偏置或至少在水平方向上相互之間相距一定間隔被設置。
6.如權利要求1至5中任一項所述的雙極化天線陣列，其特征在于，一個極化的補償天線裝置或補償天線設備至少包括一對垂直輻射器或水平輻射器(415；416；415’；416’)，該對天線具有水平偏置或結構上在水平方向上相距一定間隔被設置，最好對稱于垂直的中央對稱平面(245)被設置，其中相關的一對垂直輻射器(415；416)用一個與天線下降角有關的相位差饋電。
7.如權利要求1至6中任一項所述的雙極化天線陣列，其特征在于，補償輻射器(3a-3’d；203a-203d；215；415)和/或補釘輻射器(15’，115’，215’，415’，416’)的相應饋電點由移相器(27；127)，最好以移相器組件的形式以不同的可調節(jié)的相位饋電。
8.如權利要求1至7中任一項所述的雙極化天線陣列，其特征在于，補償裝置或補償設備包括一個與補償輻射器裝置或補償輻射器設備的饋電相關的功率分配，由此可調節(jié)補償度。
9.如權利要求1至8中任一項所述的雙極化天線陣列，其特征在于，對于帶有一個補償裝置或一個補償設備的天線陣列且該補償裝置或補償設備帶有至少兩個四偶極子(15)的情況，兩個四偶極子(15)的各相互平行且相鄰設置的偶極子(3a，3b)通過共同的連接線(19，119)相互連接，并最好通過一個相加點(21，121)與一個相應的饋電導線(31，131)連接在一起。
10.如權利要求9所述的雙極化天線陣列，其特征在于，對于帶有至少兩個四偶極子(15)的天線陣列的情況，分別與整體上連接在一起的偶極子(3a，3b，3c，3d)相平行的偶極子(3’a，3’b，3’c，3’d)與一個移相器(27’127’)的一個獨立的輸入端(27’a，27’b，127’a，127’b)相連接。
11.如權利要求1至10中任一項所述的雙極化天線陣列，其特征在于，對于帶有一個補償裝置或一個補償設備的天線陣列且該補償裝置或補償設備帶有至少兩個各自分別具有兩對饋電點(13’)的補釘輻射器(15’)的情況，用于相關極化的各相鄰設置的饋電點(3a，3b；3c，3d)分別通過連接線(19，119)相互連接，并最好通過一個相加點(21，121)與一個相應的饋電線(31，131)連接在一起。
12.如權利要求11所述的雙極化天線陣列，其特征在于，對于至少帶有兩個補釘輻射器(15’)的天線陣列且每個補釘輻射器帶有兩個饋電點(13’)的情況，相關補釘輻射器(15’)中分別與整體上連接在一起的饋電點(3a，3b，3c，3d)之外的其它饋電點(3’a，3’b，3’c，3’d)與一個移相器(27’127’)的一個獨立的的輸入端(27’a，27’b，127’a，127’b)相連接。
13.如權利要求1至8中任一項所述的雙極化天線陣列，其特征在于，每個極化的補償天線裝置或補償天線設備由一個四偶極子(15)或一個帶有兩對饋電點(13’)的補釘輻射器(15’)構成，其中補償天線裝置或補償天線設備的四偶極子(15)的相互平行的偶極子(13)，或補償天線裝置或補償天線設備的補釘輻射器(15’)上的為一個極化所設置的兩個饋電點(13’)與移相器(27’，127’)的兩個輸入端相連接。
14.如權利要求1至8中任一項所述的雙極化天線陣列，其特征在于，輻射器裝置除補償天線裝置或補償天線設備外，由偶極子結構，最好以十字形或類十字形的偶極子和/或四偶極子的形式構成，和/或以對一個極化帶有至少一個饋電點(13’)的形式，最好是以對一個極化帶有兩個饋電點(13’)的形式構成。
15.如權利要求1至14中任一項所述的雙極化天線陣列，其特征在于，除補償天線裝置或補償天線設備外，其他輻射器裝置被結構成組合輻射器，該組合輻射器每個極化至少包括兩個偶極子，或在補釘輻射器的情況下每個極化至少包括兩個饋電點(13’)，它們以相同的相位或分別固定預設的相位被饋電。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種改進的、具有至少兩組單個輻射器(13)的天線陣列，單個輻射器由一個四偶極子和/或具有正方形結構的補釘輻射器組成。上述天線陣列的特征是對于兩個相互垂直的極化中的每一個極化，使用至少在水平方向上偏置的單個輻射器(13，13’)，和/或對于兩個相互正交的極化中的每一個極化，使用至少在水平方向上偏置的輔助輻射器(215)和/或使用至少兩對垂直定向的單個輻射器，此兩對單個輻射器在水平方向上相互偏置。此外，在水平方向上相互偏置，且相互平行的單個輻射器根據(jù)下降角用不同的相位饋電。
文檔編號H01Q13/08GK1476654SQ02803176
公開日2004年2月18日 申請日期2002年9月27日 優(yōu)先權日2001年10月11日
發(fā)明者馬克西米利安·古特爾, 馬克西米利安 古特爾 申請人:凱瑟雷恩工廠兩合公司