專(zhuān)利名稱：天線裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種天線裝置。
背景技術(shù)：
特別為基臺(tái)設(shè)置的移動(dòng)式無(wú)線電天線通常包括具有一反射器的天線裝置，在反射器的前面沿垂直方向相互偏置地設(shè)置許多輻射器元件。還可以例如在一或兩個(gè)相互垂直的極化中發(fā)射和接受。其中輻射器元件為了接收可以只在一頻帶中構(gòu)成。但天線裝置也可以構(gòu)成為多頻帶天線，例如為了發(fā)射和接收構(gòu)成兩個(gè)相互偏置的頻帶。所謂三頻帶天線在原理上也是已知的。
眾所周知移動(dòng)無(wú)線電網(wǎng)構(gòu)成單元式的，其中為每一單元配置一相應(yīng)的具有至少一個(gè)用于發(fā)射和接收的移動(dòng)式無(wú)線電天線的基臺(tái)。天線在這里這樣構(gòu)成，即，其一般在一相對(duì)于水平線規(guī)定的角度上以指向下方的部件輻射，借此確定了一規(guī)定的單元大小。該下降角度眾所周知也稱之為下傾角。
由WO 01/13459 A1因此已建議一種移相器裝置，其中在一具有多個(gè)上下相疊設(shè)置的輻射器的單列的天線陣中可連續(xù)不同地調(diào)整下傾角。按照該先前的公開(kāi)文件對(duì)此采用差分移相器(Differenz-phasenschieber)，其在不同的調(diào)整時(shí)實(shí)現(xiàn)在一相應(yīng)的移相器的兩輸出端向不同的方向調(diào)節(jié)延遲時(shí)間長(zhǎng)度并從而調(diào)整相位差，借此可調(diào)整下降角度。
在這種情況下，移相器角度的調(diào)定和調(diào)節(jié)可以手工進(jìn)行或借助一可遙控的輔助裝置進(jìn)行，如這例如按照DE 101 04 564 C1是已知的。
如果所謂的通訊密度改變或例如另一用于天線的基臺(tái)接近一單元時(shí)，則可以通過(guò)一下傾角的優(yōu)選可遙控的下降和單元的縮小進(jìn)行對(duì)改變了的情況的后繼匹配。
但這樣的下傾角的改變對(duì)于全部的情況來(lái)說(shuō)不是唯一的或充分的解決方案。
這樣，移動(dòng)式無(wú)線電天線例如具有一固定調(diào)好的水平線圖，例如具有一45°、65°、90°等的半值幅。在這里對(duì)站點(diǎn)特定的情況的匹配是不可能的，因?yàn)椴豢赡苎厮椒较驅(qū)崿F(xiàn)一后繼的線圖變化。
不過(guò)，通過(guò)在基臺(tái)本身中的智能算法原則上也可取得具有可改變的線圖的移動(dòng)式無(wú)線電基臺(tái)天線。這要求例如采用一所謂巴特勒(Butler)矩陣(借此例如可控制具有多個(gè)單輻射器的天線陣，各單輻射器例如在四列中以垂直偏移上下相疊地設(shè)置)。但這樣的天線裝置帶來(lái)在一方面基臺(tái)與另一方面天線或天線元件之間的天線供電線方面的經(jīng)濟(jì)上很大的費(fèi)用，其中對(duì)每一列需要一自身的供電纜并且在+45°和-45°極化的所謂的對(duì)偶極化的天線中每列以X形定位需要兩條優(yōu)質(zhì)的天線電纜。最后需要基臺(tái)的耗費(fèi)很大的算法電路，從而再次提高總成本。
具有對(duì)可輸給各個(gè)輻射器的信號(hào)的功率分配和不同的相位的調(diào)整的可能性的天線裝置基本上由WO 02/05383 A1也是已知的。該天線包括一個(gè)具有多個(gè)輻射器元件和一個(gè)供電網(wǎng)的二維天線陣。該供電網(wǎng)包括一下傾調(diào)相裝置和一方位調(diào)相裝置，后者具有一調(diào)整射束寬度(波瓣寬度)的裝置。為了改變射束寬度進(jìn)行各輻射器元件上的相應(yīng)不同的功率分配，這些輻射器元件沿水平方向相互偏置。為了調(diào)整一不同的方位輻射方向設(shè)有一移相器裝置，以便相應(yīng)地調(diào)整輻射方向。

發(fā)明內(nèi)容
對(duì)此，本發(fā)明的目的是，提供一種天線裝置和關(guān)于其操作的方法，能夠特別是在水平方向?qū)崿F(xiàn)一線圖整形，重要的是還可以以事后還可進(jìn)行線圖改變的形式。這可以特別在對(duì)于所需的供電纜方面耗費(fèi)很少的情況下得以實(shí)現(xiàn)。
為此，本發(fā)明提出一種天線裝置，具有下列特征
-設(shè)有至少兩個(gè)天線系統(tǒng)，其分別包括至少一個(gè)輻射器，它們至少沿水平方向相互位錯(cuò)地設(shè)置，-所述至少兩個(gè)天線系統(tǒng)至少在一個(gè)共同的極化平面內(nèi)輻射，-設(shè)有一個(gè)電網(wǎng)，借其可將一信號(hào)以可不同地調(diào)定的或以可相互相對(duì)調(diào)節(jié)的強(qiáng)度或幅值并特別是以不同的相位輸給所述至少兩個(gè)天線系統(tǒng)，其特征在于還具有下列特征-所述電網(wǎng)包括一移相器或調(diào)相裝置，借其可將一輸給的輸入信號(hào)以相同的強(qiáng)度、但相互間不同的相位分配到兩個(gè)輸出信號(hào)上，并且還設(shè)有一混合電路，借其可改變混合電路輸出信號(hào)中的輸出信號(hào)，其具有一相互相對(duì)固定的預(yù)定的相位并且其幅值依調(diào)相裝置中的不同的相位而彼此不同。
以及，本發(fā)明提出一種天線裝置，具有下列特征-設(shè)有至少兩個(gè)天線系統(tǒng)，其分別包括至少一個(gè)輻射器，它們至少沿水平方向相互位錯(cuò)地設(shè)置，-所述至少兩個(gè)天線系統(tǒng)至少在一個(gè)共同的極化平面內(nèi)輻射，-設(shè)有一個(gè)電網(wǎng)，借其可將一信號(hào)以可不同地調(diào)定的或以可相互相對(duì)調(diào)節(jié)的強(qiáng)度或幅值并特別是以不同的相位輸給所述至少兩個(gè)天線系統(tǒng)，其特征在于還具有下列特征-所述至少一個(gè)電網(wǎng)這樣構(gòu)成，即，在信號(hào)接收時(shí)產(chǎn)生一不同于信號(hào)發(fā)射時(shí)的射束整形。
也就是說(shuō)，按照本發(fā)明的方案從這樣的構(gòu)想出發(fā)，即，天線包括至少兩個(gè)天線系統(tǒng)，其分別具有至少一個(gè)天線輻射器，即例如至少各一個(gè)天線元件，其中現(xiàn)在將總發(fā)射能量或只輸給兩天線系統(tǒng)中的一個(gè)或現(xiàn)在又可不同地調(diào)整功率分配，直到功率在兩天線系統(tǒng)上達(dá)到50∶50的分配。根據(jù)輸入能量的不同的份額而可以改變特別是在水平方向的線圖整形并且改變一天線上的例如30°至100°的半值幅。此外，通過(guò)設(shè)置的移相器可以改變信號(hào)的相位，以便得到特定的線圖整形。
如果例如至少兩個(gè)天線元件以水平偏移并列優(yōu)選設(shè)置在一共同的反射器上，亦即在一共同的極化平面內(nèi)輻射，則借此可以調(diào)整天線的水平線圖。如果例如將信號(hào)輸給一具有兩列和多個(gè)分別上下相疊設(shè)置的輻射器元件的天線陣，則對(duì)該天線陣按照強(qiáng)度分配和相位分配可以達(dá)到不同的水平線圖。
可是完全意想不到的是，利用本發(fā)明的天線裝置或利用本發(fā)明的方法來(lái)操作這樣的天線裝置可以產(chǎn)生例如不對(duì)稱的水平線圖，而且甚至于在輻射區(qū)觀察時(shí)也是如此！此外可能的是，產(chǎn)生水平線圖，其雖然是對(duì)稱的，亦即其相對(duì)于一垂直于反射器平面延伸的平面對(duì)稱的設(shè)置，不過(guò)其中位于該垂直的對(duì)稱平面的發(fā)射信號(hào)只以較小的能量輻射。由此還有可能產(chǎn)生對(duì)稱于該平面的例如兩個(gè)、四個(gè)等等的主波瓣，其以角定位向左和向右輻射并且特別是在中間位于垂直于反射器平面的平面內(nèi)天線裝置以明顯較小的能量輻射，該平面本身在正常情況下相當(dāng)于主輻射平面。
同樣，也可產(chǎn)生這樣的水平線圖，其例如具有奇數(shù)數(shù)目的主波瓣，并且其中在必要時(shí)對(duì)稱于一垂直于反射器平面延伸的平面設(shè)置。在這種情況下主波瓣方向優(yōu)選位于垂直的對(duì)稱平面或垂直于反射器平面的平面內(nèi)。各至少另一個(gè)主波瓣處在垂直于反射器平面的平面左邊和右邊。其中間存在的強(qiáng)度最小值可以例如只留下小于10db(分貝)，特別是6db和小于3db。因此借助于本發(fā)明的天線裝置及其操作有可能按照規(guī)定的區(qū)域的地點(diǎn)面前的特點(diǎn)以較高的發(fā)射強(qiáng)度輻射而此時(shí)另一區(qū)域可以說(shuō)是“衰減”并以較小的強(qiáng)度輻射。這例如在學(xué)校、幼兒園等所處的區(qū)域內(nèi)將水平線圖匹配成使該區(qū)域只受大大減弱地輻射時(shí)，則表現(xiàn)出優(yōu)越性。
在本發(fā)明的一特別優(yōu)選的實(shí)施形式中，甚至還規(guī)定，一方面對(duì)于發(fā)射情況而與其不同對(duì)于接收情況產(chǎn)生一天線的不同的線圖整形。換言之，對(duì)于發(fā)射情況和接收情況的水平線圖構(gòu)成不同的。由此通過(guò)本發(fā)明的在發(fā)射情況下最好地考慮到匹配于環(huán)境的水平線圖，使在輻射區(qū)存在的敏感的設(shè)施如處于一個(gè)范圍或區(qū)域內(nèi)幼兒園、學(xué)校和醫(yī)院等，由移動(dòng)式無(wú)線電天線只提供較小的強(qiáng)度的輻射，不過(guò)相反，對(duì)于接收情況的水平線圖設(shè)計(jì)成使在一單元的相應(yīng)的移動(dòng)式無(wú)線電天線的總輻射范圍內(nèi)可以以相應(yīng)最好設(shè)計(jì)的水平線圖接收收到的信號(hào)。
優(yōu)選地，按照本發(fā)明的強(qiáng)度分配和相位分配通過(guò)采用一移相器裝置，即至少一個(gè)移相器優(yōu)選一個(gè)差分移相器(Differenzphasenschieber)，和一個(gè)接著的混合電路特別是一個(gè)90°混合電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。其結(jié)果是，例如一輸給一移相器的信號(hào)預(yù)定的強(qiáng)度在差分移相器的兩輸出端上分配成使在兩輸出端的信號(hào)強(qiáng)度是相同的，但相位是不同的。如果將這兩信號(hào)輸給接著的90°混合電路的兩輸入端，則這在混合電路的輸出端產(chǎn)生這樣的結(jié)果，即現(xiàn)在相位再次是相同的，但信號(hào)的強(qiáng)度或幅值是不同的。借此通過(guò)在移相器上的不同的相位調(diào)整可以將輸給至少兩個(gè)移相器的能量分成例如1∶0至1∶1。通過(guò)另一任選的可后接的移相器另外可以影響相位和改變線圖的方向。
總之，利用按照本發(fā)明的系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)下列優(yōu)點(diǎn)-利用本發(fā)明的天線系統(tǒng)可以在地點(diǎn)面前產(chǎn)生站點(diǎn)特定的天線線圖；-需要時(shí)可以隨時(shí)再次改變天線線圖，例如在設(shè)置新的電網(wǎng)圖時(shí)就是如此，而不必更換天線本身；-開(kāi)動(dòng)時(shí)可以例如通過(guò)在基臺(tái)中的遙控進(jìn)行天線線圖的簡(jiǎn)單匹配。在這種情況下不需要在天線桿上手工改變天線，例如天線的定位，因此明顯地降低成本；-通過(guò)可預(yù)定的固定的參數(shù)可以在控制裝置中方便地實(shí)現(xiàn)預(yù)調(diào)好的線圖；-同樣通過(guò)自動(dòng)的控制也可調(diào)準(zhǔn)暫時(shí)不同的線圖(例如根據(jù)在預(yù)先考慮由于不同的時(shí)間如在早晨和在晚上等的相應(yīng)的站點(diǎn)中存在的區(qū)別)；-在本發(fā)明的系統(tǒng)的輔助裝置中也可以另外采用基臺(tái)。這僅僅必須實(shí)行天線在該基臺(tái)上的簡(jiǎn)單的交換；-對(duì)于發(fā)射情況和接收情況可以實(shí)現(xiàn)不同的線圖；-特別敏感的區(qū)域可以供給較小的能量而其他的區(qū)域供給較高的能量；-可以產(chǎn)生不對(duì)稱的水平線圖；-可以產(chǎn)生對(duì)稱的水平線圖，其以多個(gè)主波瓣這樣相疊，即在水平線圖內(nèi)沿三個(gè)不同的方位方向的第一、第二和例如第三波瓣的能量由其能量分配區(qū)分為少于50％、特別是少于40％、30％或還少于20％或甚至為10％。


以下借助于附圖更詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明。其中圖1本發(fā)明的天線裝置的示意圖，包括用于水平線圖整形的前接的電網(wǎng)；圖2用于說(shuō)明圖1所示的移相器的各輸出端上的兩輸出信號(hào)的幅值的線圖；圖3用于說(shuō)明圖1中所示的移相器的兩輸出端上的兩輸出信號(hào)的不同的相位；圖4用于說(shuō)明圖1中的混合電路的兩輸出端上的相應(yīng)的幅值的線圖；圖5用于說(shuō)明圖1中的混合電路的兩輸出端上的輸出信號(hào)的相位；圖6不同的水平線圖，其為按照?qǐng)D1的本發(fā)明的裝置可達(dá)到的，包括圖4中以數(shù)字標(biāo)記的移相器位置；圖7其他的水平線圖，其為利用按照?qǐng)D1的本發(fā)明的天線裝置可達(dá)到的，包括圖4中以字母標(biāo)記的移相器位置；圖8一不同于圖1的實(shí)施例，包括在混合電路與天線陣之間附加的調(diào)相單元；圖9用于說(shuō)明圖8中的混合電路的輸出端上兩輸出信號(hào)的幅值的線圖；圖10用于說(shuō)明圖8中的混合電路的輸出端上的兩輸出信號(hào)的相位的線圖；
圖11不同的水平線圖，其為按照?qǐng)D8的本發(fā)明的裝置可達(dá)到的，包括圖9中以數(shù)字標(biāo)記的移相器位置；圖12本發(fā)明的再次不同于圖1和圖8的實(shí)施例；圖13用于說(shuō)明在按照?qǐng)D12的實(shí)施例中在巴特勒矩陣上的輸入信號(hào)的幅值的線圖；圖14用于說(shuō)明在巴特勒矩陣上的輸入信號(hào)的相位的線圖；圖15用于說(shuō)明在按照?qǐng)D12的實(shí)施例中在巴特勒矩陣的輸出端上的輸出信號(hào)的線圖；圖16用于說(shuō)明在按照?qǐng)D12的實(shí)施例中在混合電路上的輸出信號(hào)的相位的線圖；圖17六個(gè)水平線圖，其為按照?qǐng)D12的天線裝置可達(dá)到的，包括圖15中以數(shù)字標(biāo)記的移相器位置；圖18一再次不同于圖12的包括一雙移相器部件的實(shí)施例；圖19另一實(shí)施例，用以說(shuō)明如何可以實(shí)現(xiàn)在接收操作和發(fā)射操作中不同的射束整形；以及圖20三個(gè)線圖用以說(shuō)明對(duì)于發(fā)射情況、接收情況的射束整形以及關(guān)于一相疊的圖用以說(shuō)明對(duì)于發(fā)射情況和接收情況的區(qū)別。
具體實(shí)施方式
圖1中以示意圖示出第一實(shí)施例。
按照?qǐng)D1的天線裝置包括一個(gè)反射器裝置1，其前面安裝兩個(gè)天線系統(tǒng)3.1、3.2。在所示實(shí)施例中天線裝置包括兩列5，即一列5.1和一列5.2，其中分別設(shè)有輻射器13-1和13-2。在所示實(shí)施例中這些輻射器13-1和13-2包括各5個(gè)上下相疊設(shè)置的和垂直定位的偶極輻射器，它們?cè)谒緦?shí)施例中在兩列中以相同的高度并具有可預(yù)選的橫向間距a設(shè)置。由此形成一天線裝置，其例如以一頻帶在一極化平面內(nèi)發(fā)射和接收。
天線裝置在所示實(shí)施例中經(jīng)由電網(wǎng)17供電，其在所示實(shí)施例中包括一混合電路19，即在實(shí)際上一90°混合電路19a和一前接的移相器或調(diào)相裝置21，后者在所示實(shí)施例中也由一差分移相器21a構(gòu)成。
一信號(hào)PSin例如輸給電網(wǎng)輸入端23。如果移相器位于其中性的中點(diǎn)位置，則在其兩輸出端21′和21″上信號(hào)PSout1和PSout2以相同的相位和相同的強(qiáng)度出現(xiàn)。
兩移相器輸出端21′和21″經(jīng)由導(dǎo)線25′和25″與混合電路19的輸入端19′和19″相連。混合電路19的輸出端19′a和19″a然后與兩天線輸入端3.1′和3.2′相連。
其中功能和作用原理是這樣的，即，現(xiàn)在通過(guò)移相器的調(diào)節(jié)可以將信號(hào)以相同的強(qiáng)度或不同的強(qiáng)度份額輸給兩天線系統(tǒng)3.1和3.2，即輻射器13-1和13-2，其中在極端情況下將總能量只輸給一列中的輻射器，反之另一列完全斷路。
如果移相器21位于其中性的輸出點(diǎn)，即圖1中所示的中點(diǎn)，則在移相器的輸出端上的信號(hào)自然在相同的強(qiáng)度的同時(shí)是同相的，從而也在相同的強(qiáng)度的同時(shí)出現(xiàn)同相的輸出信號(hào)Hout1和Hout2。
但如果現(xiàn)在將移相器按箭頭方向27例如向一個(gè)或另一方向調(diào)節(jié)，則其結(jié)果是，在移相器的輸出端上現(xiàn)在出現(xiàn)不同的相位但相同的強(qiáng)度的輸出信號(hào)PSout1和PSout2。這再通過(guò)混合電路19產(chǎn)生這樣的結(jié)果，即在其輸出端19′a和19″a并從而在天線系統(tǒng)的輸入端3.1′和3.2′上再次出現(xiàn)相同相位但不同幅值的信號(hào)。換言之，一在移相器21上的不同的相位調(diào)整被轉(zhuǎn)化為兩天線系統(tǒng)3.1、3.2的兩列的輸入端上的不同的強(qiáng)度分配。
借此提供的可能性借助于隨后的諸圖加以更詳細(xì)地說(shuō)明。
圖2對(duì)于移相器的不同的調(diào)整示出，在移相器上的兩輸出信號(hào)的相對(duì)強(qiáng)度分配(即相對(duì)幅值A(chǔ))對(duì)于全部的調(diào)整保持相同的，即PSout1和PSout2始終是相同的。這意味著，在移相器的輸入端供電信號(hào)1∶1分配到移相器的兩輸出端21′和21″上，但按照移相器21的位置具有不同的相位。
但相應(yīng)于在移相器上的不同的調(diào)位，信號(hào)PSout1和PSout2的相位按照?qǐng)D3中的圖變化。
該不同的相位在混合電路19的輸出端最后導(dǎo)致如其在圖4和5中所示的情況。如果移相器位于其中性的中點(diǎn)位置(在該點(diǎn)時(shí)輸出信號(hào)以相同的相位出現(xiàn))，則以數(shù)字10標(biāo)記的情況再現(xiàn)于圖4中。就是說(shuō)混合電路19上的輸出信號(hào)再次以相同的強(qiáng)度和相同的相位出現(xiàn)。
如果現(xiàn)在對(duì)移相器從其中性的中點(diǎn)位置進(jìn)行向外調(diào)節(jié)，則例如在混合電路19的一輸出端19′a上的輸出信號(hào)Hout1的強(qiáng)度降低，反之在混合電路19的另一輸出端上的另一輸出信號(hào)Hout2增大。圖4中所示的強(qiáng)度變化和分布位于正弦曲線或余弦曲線的一部分上。此時(shí)通過(guò)連續(xù)的繼續(xù)調(diào)節(jié)，信號(hào)可以例如從以10標(biāo)記的位置經(jīng)過(guò)以數(shù)字7標(biāo)記的位置、然后經(jīng)過(guò)以數(shù)字4標(biāo)記的位置一直調(diào)節(jié)到以數(shù)字1標(biāo)記的位置，同時(shí)信號(hào)Hout2具有0值而在另一輸出端信號(hào)Hout1具有最大值或100％的值。在這種情況下在從數(shù)字10的位置一直調(diào)節(jié)到數(shù)字1的位置的過(guò)程中始終確保，在混合電路上的輸出信號(hào)并從而在天線陣上的輸入信號(hào)同相地出現(xiàn)。
通過(guò)所述步驟可以例如實(shí)現(xiàn)圖6.1、6.4、6.7和6.10中再現(xiàn)的天線調(diào)整的水平線圖。其中在各圖中只示出線圖的水平幅的相對(duì)變化。任何中間情況通過(guò)移相器的其他的調(diào)整可能性同樣是可能的并且只是為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)不再詳細(xì)描述。
但現(xiàn)在還可以進(jìn)一步改變移相器調(diào)整，即在圖4中向線圖的左半部的調(diào)整值改變，其結(jié)果是，其中發(fā)生一180°的相突變(圖5)。換言之，此時(shí)在混合電路19的輸出端上的輸出信號(hào)不再是同相的，而是相互具有180°的相位差。如果現(xiàn)在將移相器調(diào)節(jié)到位置F、位置D或位置A，則產(chǎn)生如圖7.A、7.D或7.F中再現(xiàn)的調(diào)整值。由此也表明，通過(guò)高度的可變性用簡(jiǎn)單的方法就可實(shí)現(xiàn)匹配于地區(qū)情況的水平線圖整形。
但該系統(tǒng)還可以提供其他的改變與調(diào)整的可能性。
圖8中示出按原理與按照?qǐng)D1的實(shí)施例中相當(dāng)?shù)奶炀€裝置，其包括一可相比的電網(wǎng)17。但在這種情況下電網(wǎng)17還包括一調(diào)相元件31，其在所示實(shí)施例中設(shè)置在混合電路(混合耦合器)19的一輸出端19′a與相連的天線系統(tǒng)3的輸入端3.1′之間。
由上述實(shí)施例的說(shuō)明顯而易見(jiàn)的是，輸出信號(hào)Hout1和Hout2基本上是同相的或以180°的相位差出現(xiàn)并且通過(guò)移相器的不同的調(diào)整最后可以不同地調(diào)整信號(hào)強(qiáng)度。通過(guò)按照?qǐng)D8的電路現(xiàn)在還得到這樣的可能性，即在輸給兩天線列5的信號(hào)Hout1和Hout2之間可以實(shí)現(xiàn)附加的相對(duì)相位差。通過(guò)該移相器調(diào)相元件31可以例如產(chǎn)生一相位滯后，結(jié)果是，例如按照混合電路(混合耦合器)19上的輸出信號(hào)Hout1和Hout2相應(yīng)的圖可以產(chǎn)生按照?qǐng)D9和10(其按原理相當(dāng)于按照?qǐng)D4和5的圖)的水平線圖，如其在圖11.1至11.6中按照不同的移相器調(diào)整可以產(chǎn)生的，正如這在圖9中用數(shù)字“1”至“7”再現(xiàn)的。當(dāng)附加的相位差在調(diào)相元件31中為90°時(shí)則可達(dá)到按照?qǐng)D11.1至11.6的水平線圖。如果在調(diào)相元件31中為相位差調(diào)準(zhǔn)另一調(diào)整值，則可以實(shí)現(xiàn)另一水平線圖整形。在最簡(jiǎn)單的情況下該調(diào)相元件31可以由一導(dǎo)體構(gòu)成。
現(xiàn)在借助于圖12描述另一擴(kuò)大的包括四列天線陣的天線系統(tǒng)3。在這里也只采用一單獨(dú)的移相器21的情況下實(shí)現(xiàn)水平線圖整形，其中現(xiàn)在出現(xiàn)在輸出端21′和21″的信號(hào)PSout1和PSout2經(jīng)由后接的支路或總點(diǎn)35′或35″分成為總共四個(gè)信號(hào)Hin，從而從一移相器輸出端來(lái)的信號(hào)以相同的相位和相應(yīng)相同分配的功率輸給兩個(gè)第一輸入端A、B而從另一移相器輸出端來(lái)的信號(hào)以相應(yīng)相同的相位和相應(yīng)分配的相同能量輸給兩個(gè)其他輸入端C和D。四輸入端A至D在該實(shí)施例中形成一巴特勒矩陣的各輸入端，其按原理由四個(gè)混合電路19構(gòu)成，亦即在兩個(gè)接連設(shè)置的級(jí)中分別具有兩個(gè)混合電路，其中各一個(gè)前置的混合電路的輸出端與同列的后接的混合電路的輸入端相連而各另一前置的混合電路的輸出端與第二后置級(jí)中的第二混合電路的輸入端相連。
包括混合電路的巴特勒矩陣的四個(gè)輸出端I、II、III和IV然后與天線系統(tǒng)3的四個(gè)相應(yīng)的輸入端相連，其通向四列5.1、5.2、5.3、5.4中的輻射器并向這些輻射器元件供電。
在所示實(shí)施例中為了簡(jiǎn)化也按照全部的輻射器元件在一垂直的極化平面內(nèi)輻射。
通過(guò)移相器21的不同的調(diào)整，現(xiàn)在可以相當(dāng)于按照?qǐng)D14的圖在巴特勒矩陣的各輸入端上產(chǎn)生同相的信號(hào)HinA和HinB以及兩個(gè)關(guān)于相位與其相互不同的而同樣同相的信號(hào)HinC和HinD。其中全部的四個(gè)信號(hào)具有相同的強(qiáng)度，如這在圖13中所示。
按照相位調(diào)整，于是可再次在輸出端I至IV并從而在相應(yīng)的天線陣的列輸入端上產(chǎn)生總體同相的信號(hào)Hout，其是同相的或具有一180°的相突變，但再次具有相互不同的強(qiáng)度，如這現(xiàn)在借助于圖15和16所示的。
圖15中現(xiàn)在對(duì)于在輸入信號(hào)HinA或HinB的90°至180°之間的不同的移相器調(diào)整再現(xiàn)出輸出信號(hào)Hout的即信號(hào)Hout1、Hout2、Hout3和Hout4的不同的強(qiáng)度分配，如其鄰接巴特勒矩陣的四個(gè)輸出端I至IV并從而鄰接各天線列的輸入端那樣。圖16中再現(xiàn)各信號(hào)的相位。按照?qǐng)D5中用數(shù)字“1至6”標(biāo)記的位置，于是可以實(shí)現(xiàn)按照?qǐng)D17.1至17.6的水平線圖。
由此也得出，利用高度的可變性可以調(diào)準(zhǔn)最不同的水平線圖，其可以得到四倍的匹配可能性。
在最后所述的實(shí)施例中還可以在不同的天線輸入端I至IV上提供一附加的相位調(diào)定或相位調(diào)節(jié)，以便可以實(shí)現(xiàn)另一線圖變化或線圖整形。
圖18示出為線圖整形的另一實(shí)施例，其中不同于按照?qǐng)D12的實(shí)施例，代替圖12中所示的具連接的同樣的功率分配的差分移相器21而采用一多倍差分移相器121，如其基本上由WO 01/13495 A1中已知的。這種也稱為雙移相器121的移相器具有四個(gè)輸出端，其中在第一對(duì)輸出端上可產(chǎn)生不同于第二對(duì)輸出端的不同的相位。此外這種多倍差分移相器還包含一積分的功率分配，如這也基本上由WO 01/13459中已知的。因此在采用這種多倍移相器的情況下通過(guò)不同的功率分配和/或通過(guò)不同的相位差的不同的容積持續(xù)時(shí)間(Volumenlnge)可以相應(yīng)不同地調(diào)整混合電網(wǎng)的輸入信號(hào)。
代替所述的這種的多倍移相器，也可以采用多個(gè)單移相器，例如經(jīng)由一傳動(dòng)裝置相互連接。借此可以按要求產(chǎn)生例如1∶2或例如1∶3的傳動(dòng)比，從而為了在多個(gè)移相器的輸出端產(chǎn)生在這種情況下原本不同的相位只須進(jìn)行一次調(diào)整。
另一許多不同的線圖通過(guò)交換電網(wǎng)的輸出端I至IV與天線3的輸入端13.1至13.4之間的連接來(lái)取得。
以下涉及圖19。圖19描述另一實(shí)施例，其中例如對(duì)于發(fā)射情況和接收情況利用一個(gè)天線產(chǎn)生兩個(gè)不同的線圖整形。
在該實(shí)施例中，前置于天線3的電網(wǎng)17包括一雙聯(lián)濾波器41，其輸入端41a與電網(wǎng)的輸入端23相連。雙聯(lián)濾波器還具有兩個(gè)輸出端41b和41c，其分別經(jīng)由各一條導(dǎo)線與一接收電網(wǎng)43(RX電網(wǎng))和一發(fā)射電網(wǎng)45(TX電網(wǎng))相連。其中可以在雙聯(lián)濾波器41的輸出端41C與發(fā)射電網(wǎng)45的輸入端45C之間設(shè)置一發(fā)射放大器46。
在所示實(shí)施例中，發(fā)射電網(wǎng)45具有四個(gè)輸出端45.1至45.4，其與一雙聯(lián)濾波器47的四個(gè)輸入端相連。在另一分路雙聯(lián)濾波器47同樣經(jīng)由四個(gè)輸出端與接收電網(wǎng)43的四個(gè)輸入端43.1至43.4相連，其中在接收電網(wǎng)43的輸出端43a與雙聯(lián)濾波器41的相應(yīng)輸入端41b之間又連接一接收放大器48。
四個(gè)天線輸入端13.1至13.4經(jīng)由四條導(dǎo)線與輸入/輸出接頭47.1至47.4相連。
因此通過(guò)這樣的裝置可以對(duì)接收操作和發(fā)射操作產(chǎn)生一不同的水平線圖，如其在圖20.1至20.3中所示。
在發(fā)射情況(TX情況)下例如以方位角度0°(0°方向)產(chǎn)生一功率密度的降低。這在位于該方向的附近導(dǎo)致發(fā)射功率的提高，因?yàn)榛_(tái)在一相同的接收線圖(RX線圖)時(shí)在該方向同樣接受一較弱的信號(hào)并近便告知應(yīng)該調(diào)高發(fā)射功率。
然而這通過(guò)所述本發(fā)明的電路可以這樣避免之，即采用對(duì)于接受情況(即RX情況)的第二線圖，其具有高度的靈敏度。圖20.1中例如再現(xiàn)發(fā)射操作中的水平線圖(TX圖形)，包括在方位角度0°時(shí)的降低的發(fā)射功率。其中產(chǎn)生一相對(duì)于0°平面對(duì)稱的線圖圖形，其具有兩個(gè)主波瓣，其相對(duì)于垂直的中平面(＝0°方位角度)向外定位地分布。圖20.2中例如再現(xiàn)接收線圖。最后圖20.3中示出由圖20.1和20.2明顯的相疊在一起的線圖，由此得出，兩線圖在主方向內(nèi)相疊，但按要求在一可能的圖20.1中所示的臨界區(qū)域內(nèi)在保持有最佳的接收功率的同時(shí)將發(fā)射功率調(diào)整得較低。
權(quán)利要求1.天線裝置，-設(shè)有至少兩個(gè)天線系統(tǒng)(3.1、3.2)，其分別包括至少一個(gè)輻射器(13；13-1、13-2)，它們至少沿水平方向相互位錯(cuò)地設(shè)置，-所述至少兩個(gè)天線系統(tǒng)(3.1，3.2)至少在一個(gè)共同的極化平面內(nèi)輻射，-設(shè)有一個(gè)電網(wǎng)(17)，借其可將一信號(hào)以可不同地調(diào)定的或以可相互相對(duì)調(diào)節(jié)的強(qiáng)度或幅值并特別是以不同的相位輸給所述至少兩個(gè)天線系統(tǒng)(3.1，3.2)，其特征在于-所述電網(wǎng)(17)包括一移相器或調(diào)相裝置(21，121)，借其可將一輸給的輸入信號(hào)(PSin)以相同的強(qiáng)度、但相互間不同的相位分配到兩個(gè)輸出信號(hào)(PSout1，PSout2)上，并且還設(shè)有一混合電路(19，119)，借其可改變混合電路輸出信號(hào)(Hout1，Hout2)中的輸出信號(hào)(PSout1，PSout2)，其具有一相互相對(duì)固定的預(yù)定的相位并且其幅值依調(diào)相裝置(21，121)中的不同的相位而彼此不同。
2.天線裝置，-設(shè)有至少兩個(gè)天線系統(tǒng)(3.1，3.2)，其分別包括至少一個(gè)輻射器(13；13-1、13-2)，它們至少沿水平方向相互位錯(cuò)地設(shè)置，-所述至少兩個(gè)天線系統(tǒng)(3.1，3.2)至少在一個(gè)共同的極化平面內(nèi)輻射，-設(shè)有一個(gè)電網(wǎng)(17)，借其可將一信號(hào)以可不同地調(diào)定的或以可相互相對(duì)調(diào)節(jié)的強(qiáng)度或幅值并特別是以不同的相位輸給所述至少兩個(gè)天線系統(tǒng)(3.1，3.2)，其特征在于-所述至少一個(gè)電網(wǎng)(17)這樣構(gòu)成，即，在信號(hào)接收時(shí)產(chǎn)生一不同于信號(hào)發(fā)射時(shí)的射束整形。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的天線裝置，其特征在于，混合電路輸出信號(hào)(Hout1，Hout2)具有相同的相位或一180°的相突變。
4.按照權(quán)利要求1至3之一項(xiàng)所述的天線裝置，其特征在于，在混合電路(19)的至少一個(gè)輸出端(19′a)與天線系統(tǒng)(3)的至少一個(gè)輸入端(I)之間設(shè)有一附加的、改變相位的調(diào)相元件(31)。
5.按照權(quán)利要求1至4之一項(xiàng)所述的天線裝置，其特征在于，調(diào)相裝置(21)由一差分移相器(21a)構(gòu)成。
6.按照權(quán)利要求1至5之一項(xiàng)所述的天線裝置，其特征在于，所述至少兩個(gè)天線系統(tǒng)(3.1，3.2)包括水平地相互橫向偏移設(shè)置的輻射器(13-1，13-2)。
7.按照權(quán)利要求6所述的天線裝置，其特征在于，設(shè)有至少兩個(gè)天線列(5.1，5.2)，其中，在一列中設(shè)有一個(gè)天線系統(tǒng)(3.1)的輻射器(13-1)、在另一列(5.2)中設(shè)有另一天線系統(tǒng)(3.2)的輻射器(13-2)。
8.按照權(quán)利要求1至7之一項(xiàng)所述的天線裝置，其特征在于，混合電路(19)由一90 °混合電路構(gòu)成。
9.按照權(quán)利要求1至7之一項(xiàng)所述的天線裝置，其特征在于，設(shè)有至少四個(gè)混合電路(19)，它們合并成一巴特勒矩陣，借其可供電給一四列的天線陣，其中，一可輸給移相器調(diào)節(jié)裝置的輸入端的供電信號(hào)(PSin)可分成兩個(gè)相位輸出信號(hào)(PSout1，PSout2)，并且，經(jīng)由各一個(gè)后置的支路點(diǎn)或總點(diǎn)(35′，35″)使調(diào)相裝置(21)的每一輸出端(21′，21″)與巴特勒矩陣的兩個(gè)輸入端(A，B，C，D)相連。
10.按照權(quán)利要求1至8之一項(xiàng)所述的天線裝置，其特征在于，設(shè)有至少四個(gè)混合電路(19)，它們合并成一巴特勒矩陣，借其可供電給一四列的天線陣，其中設(shè)有一雙移相器或多倍移相器裝置，從而可輸給電網(wǎng)(17)的輸入端(23)、并進(jìn)而輸給調(diào)相裝置(121)的供電信號(hào)(PSin)可分為四個(gè)移相器輸出信號(hào)，它們可輸給巴特勒矩陣的四個(gè)輸入端(A，B，C，D)。
11.按照權(quán)利要求1至10之一項(xiàng)所述的天線裝置，其特征在于，在一列(5)中設(shè)置的各輻射器(13-1)調(diào)整成使其主波瓣相互平行地定位，并且，在必要時(shí)沿水平方向相互位錯(cuò)設(shè)置的輻射器(13-1)調(diào)整成使其主波瓣平行或不平行分布地設(shè)置。
12.按照權(quán)利要求1至11之一項(xiàng)所述的天線裝置，其特征在于，輻射器(13-1，13-2)優(yōu)選設(shè)置在一共同的反射器裝置(1)的前面。
13.按照權(quán)利要求1至12之一項(xiàng)所述的天線裝置，其特征在于，天線裝置包括在一極化平面內(nèi)輻射的輻射器(13-1，13-2)。
14.按照權(quán)利要求1至12之一項(xiàng)所述的天線裝置，其特征在于，設(shè)有多個(gè)輻射器(13-1，13-2)，它們部分地在一極化平面內(nèi)輻射并部分地在一垂直于第一極化平面的第二極化平面內(nèi)輻射。
15.按照權(quán)利要求1至14之一項(xiàng)所述的天線裝置，其特征在于，對(duì)偶極化的天線輻射器對(duì)準(zhǔn)成相對(duì)于水平線+45°或-45°定位。
16.按照權(quán)利要求1至15之一項(xiàng)所述的天線裝置，其特征在于，設(shè)有只在一個(gè)頻帶內(nèi)輻射的天線輻射器(13-1，13-2)。
17.按照權(quán)利要求1至15之一項(xiàng)所述的天線裝置，其特征在于，設(shè)有多個(gè)天線輻射器(13-1，13-2)，它們?cè)谥辽賰蓚€(gè)頻帶內(nèi)優(yōu)選在至少兩個(gè)極化平面內(nèi)輻射。
18.按照權(quán)利要求1至17之一項(xiàng)所述的天線裝置，其特征在于，為了得到不同的水平線圖，可交換混合電路(119)的輸出端(I，II，III，IV)與天線裝置的輸入端(13.1，13.2，13.3，13.4)之間的連接導(dǎo)線。
19.按照權(quán)利要求1至18之一項(xiàng)所述的天線裝置，其特征在于，在優(yōu)選為混合電路(119)形式的電網(wǎng)的輸出端(I，II，III，IV)與天線裝置的輸入端(13.1，13.2，13.3，13.4)之間的連接導(dǎo)線至少部分地具有不同的長(zhǎng)度。
20.按照權(quán)利要求1至19之一項(xiàng)所述的天線裝置，其特征在于，電網(wǎng)(17)包括具有至少一個(gè)接收電網(wǎng)(43)和一個(gè)發(fā)射電網(wǎng)(45)的一接收分支及一發(fā)射分支，借其對(duì)于發(fā)射情況和接收情況可產(chǎn)生不同的水平方向線圖。
21.按照權(quán)利要求20所述的天線裝置，其特征在于，在接收分支和/或發(fā)射分支中設(shè)有一接收放大器(48)或一發(fā)射放大器(46)。
22.按照權(quán)利要求1至21之一項(xiàng)所述的天線裝置，其特征在于，設(shè)有一可連續(xù)地調(diào)整射束寬度的裝置，用以實(shí)現(xiàn)可變的射束整形。
專(zhuān)利摘要一種改進(jìn)的天線裝置，具有下列特征設(shè)有至少兩個(gè)天線系統(tǒng)(3.1，3.2)，其分別包括至少一個(gè)輻射器(13，13－1、13－2)，它們至少沿水平方向相互位錯(cuò)地設(shè)置；至少兩個(gè)天線系統(tǒng)(3.1，3.2)至少在一共同的極化平面內(nèi)輻射；設(shè)有一電網(wǎng)(17)，借其可將一信號(hào)以可不同地調(diào)定或以可相互相對(duì)調(diào)節(jié)的強(qiáng)度或幅值并特別是以不同的相位輸給至少兩個(gè)天線系統(tǒng)(3.1，3.2)。
文檔編號(hào)H01Q1/24GK2692852SQ20032010067
公開(kāi)日2005年4月13日 申請(qǐng)日期2003年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月6日
發(fā)明者加布里埃爾·羅蘭, 魯莫爾德·朱金, 蘭根伯格·喬格, 戈特爾·馬克西米利安 申請(qǐng)人:凱瑟雷恩工廠兩合公司