專利名稱：天線設(shè)備、饋送電路和無線電波發(fā)送/接收方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于在諸如便攜式電話、無線LAN(局域網(wǎng))、WiMAX(全球微波互聯(lián)接 入)等的無線電系統(tǒng)中使用的天線設(shè)備、饋送電路和無線電波遞送方法。
背景技術(shù)：
在用于便攜式電話等的基站中使用的天線設(shè)備包括由多個天線元件組成的天線 陣列。將描述從包括多個天線元件的天線設(shè)備向終端臺遞送的無線電波的特性。圖1是示出天線設(shè)備的示例性配置的透視圖。這里如圖1中所示，13個天線元件 120在與地面垂直的方向上等間隔地布置在一行中。每個天線元件120連接到饋送電路 100。圖2是示出幅度分布和相位分布的示例的示圖。該示圖的垂直軸在左邊的刻度上 表示幅度，在右邊的刻度上表示相位。相位的正負號在其為正時表示超前相位，在其為負時 表示延遲相位。該示圖的水平軸表示天線元件120的編號。編號表明天線元件的位置。這13個天線元件120中位于中心的天線元件被給予編號“0”，在0號天線元件一 側(cè)的天線元件被依次給予帶加號的編號，在0號天線元件另一側(cè)的天線元件被依次給予帶 減號的編號。在線性布置的這些天線元件中位于兩端的天線元件被給予編號“-6”和“+6”。 以下，具有帶加號編號的那側(cè)稱為加號側(cè)，而具有帶減號編號的那側(cè)稱為減號側(cè)。圖2的曲線圖中繪出的幅度和相位的值指示每個天線元件的無線電波的幅度和 相位。中心天線元件處的幅度和相位分別是0，這是因為它們被用作基準。如圖2中所示，幅度分布在中心處的0號天線元件處達到最大值，并且呈現(xiàn)隨著天 線元件的編號的絕對值增大而減小的值。幅度分布揭示具有穿過0號天線元件的中心軸的 偶函數(shù)特性。如圖2中所示，相位分布展現(xiàn)包括在中心附近的段差(st印)的特性。無線電波在 天線元件+1到+6處相位相等，并且連接各個相位的值產(chǎn)生均勻的平坦分布。-1號到_6號 天線元件處的無線電波的相位也展現(xiàn)與帶加號編號側(cè)相似的平坦分布。相位分布呈現(xiàn)以0 號天線元件為原點的奇函數(shù)特性。盡管圖2示出包括平坦部分的相位分布，但是相位分布可以包括傾斜部分。然而， 斜坡的角度在天線元件的加號側(cè)和減號側(cè)相同。在該情況中，相位分布還展現(xiàn)奇函數(shù)特性。接著，將描述當從天線設(shè)備遞送的無線電波被合成時的輻射方向圖。圖3是示出展現(xiàn)圖2中所示的特性的無線電波的輻射方向圖的示例的示圖。該示 圖的垂直軸代表增益，而水平軸代表天線元件120的水平方向被確定為是90°時的角度。 如圖1中所示，從天線元件120的天空側(cè)包括該示圖的水平軸上從90°到0°的范圍，而從 天線元件120的地面?zhèn)劝ㄔ撌緢D的水平軸上從90°到180°的范圍。圖3中的實線代表展現(xiàn)圖2中示出的特性的天線的輻射方向圖，并且虛線代表理 想特性。理想輻射方向圖是余割平方曲線(cosec squarecurve) 0具有圖2中所示的幅度 分布和相位分布的無線電波的輻射方向圖形成零值填充波束(null fill beam)。日本專利
4文件特開2006-197530號公報(以下，稱為“文件1”)例如公開了形成零值填充波束的天 線的配置、幅度分布和相位分布。另一方面，在《電磁波工學》(由安達三郎所著，并且由Colona出版公司在1983年 出版，以下稱為“文件2”)的第117頁中公開了使輻射方向圖逼近理想的輻射方向圖的方 法示例。

發(fā)明內(nèi)容
如在圖3中所示，實際的輻射方向圖比理想的輻射方向圖展現(xiàn)大的誤差(波紋)。 在具有圖2中所示的幅度分布和相位分布的天線中，無線電波傳播特性由于從理想的輻射 方向圖的實際偏移而變化，產(chǎn)生在基站區(qū)域中通信質(zhì)量劣化的問題。在文件1中所公開的 零值填充波束中同樣有這樣的問題。一般，當試圖利用包括有限數(shù)目的天線元件來實現(xiàn)理想的輻射方向圖時，天線元 件的數(shù)目越大，所獲得的輻射方向圖與理想的方向圖之間的差異越小，并且所獲得的輻射 方向圖將逼近理想的特性。相反，較小數(shù)目的天線元件相對于理想的方向圖引起較大的誤 差。當理想的輻射方向圖是零值填充波束時，這也適用。為了減小輻射方向圖與理想方向圖之間的誤差，必須盡可能地增大天線元件的數(shù) 目，但是增大數(shù)目的天線元件會引起整個天線的尺寸增大這另一個問題。另一方面，文件2中公開的方法遭受諸如大數(shù)目的天線元件、天線元件之間的間 隔不同等約束，并且有設(shè)計自由度受限這樣的問題。本發(fā)明的一個示例性目的是提供在不增大天線元件的數(shù)目的情況下改進輻射方 向圖的特性的天線設(shè)備、饋送電路和無線電波發(fā)送/接收方法。根據(jù)本發(fā)明一個示例性方面的天線設(shè)備包括劃分/合成裝置，所述劃分/合成 裝置將接收到的信號劃分或合成成具有用奇函數(shù)表示的第一相位分布的信號；相位添加/ 去除裝置，所述相位添加/去除裝置將具有用偶函數(shù)表示的第二相位分布的相位添加到所 述信號，或從所述信號中去除所述相位；和多個天線元件，所述多個天線元件以陣列配置布 置，發(fā)送或接收已經(jīng)添加了所述相位的所述信號。此外，根據(jù)本發(fā)明示例性方面的饋送電路，連接到以陣列配置布置的多個天線元 件，包括劃分/合成電路，所述劃分/合成電路將接收到的信號劃分或合成成具有用奇函 數(shù)表示的第一相位分布的信號；和相位電路，所述相位電路將具有用偶函數(shù)表示的第二相 位分布添加到所述信號或從所述信號去除所述相位。此外，根據(jù)本發(fā)明示例性方面的無線電波發(fā)送/接收方法，包括將接收到的信號 劃分成具有用奇函數(shù)表示的第一相位分布的信號；將具有用偶函數(shù)表示的第二相位分布的 相位添加到所述信號；以及發(fā)送已經(jīng)添加了所述相位的信號。此外，根據(jù)本發(fā)明示例性方面的無線電波發(fā)送/接收方法，包括接收合成有用奇 函數(shù)表示的第一相位分布和用偶函數(shù)表示的第二相位分布的信號；從所述信號去除具有所 述第二相位分布的相位；以及合成具有所述第一相位分布的信號。


圖1是示出有關(guān)的天線設(shè)備的示例性配置的透視圖。
圖2是示出有關(guān)的天線設(shè)備的幅度分布和相位分布的示例的示圖。圖3是示出具有圖2中所示的特性的無線電波的輻射方向圖的示圖。
圖4是示出根據(jù)第一實施例的天線設(shè)備的示例性配置的框圖。圖5是示出第一實施例中的相位電路的示例性配置的示圖。圖6是示出第一實施例的幅度分布和相位分布的示例的示圖。圖7是用于描述第一實施例中的相位合成方法的示圖。圖8是示出第一實施例的天線設(shè)備的輻射方向圖的示圖。圖9是示出圖8中所示的輻射方向圖與理想的曲線之間的誤差的示圖。圖IOA是示出第一實施例中的第二相位分布的另一示例的示圖。圖IOB是示出第一實施例中的第二相位分布的另一示例的示圖。圖IOC是示出第一實施例中的第二相位分布的另一示例的示圖。圖11是示出第二實施例中的相位電路的示例性配置的示圖。圖12是示出第二實施例的幅度分布和相位分布的示例的示圖。圖13是用于描述第二實施例中的相位合成的示圖。圖14是示出第二實施例的天線設(shè)備的輻射方向圖的示圖。圖15A是示出第二實施例中的第二相位分布的另一示例的示圖。圖15B是示出第二實施例中的第二相位分布的另一示例的示圖。圖15C是示出第二實施例中的第二相位分布的另一示例的示圖。圖16是示出第一或第二實施例中的相位電路的另一示例性配置的框圖。圖17是示出用作比較示例的天線設(shè)備的幅度分布和相位分布的示圖。圖18是示出圖17中示出的分布的無線電波的輻射方向圖的示圖。標號說明10饋送電路12劃分/合成電路14-1，14-2 和 14-3 相位電路20天線元件141a_141d，143a_143d 傳輸線145可變移相器
具體實施例方式(第一實施例)將描述該實施例的天線設(shè)備的配置。圖4是示出根據(jù)該實施例的天線設(shè)備的示例 性配置的框圖。該實施例的天線設(shè)備被安裝在基站設(shè)備(未示出)中。該天線設(shè)備包括多個天線 元件20和饋送電路10。饋送電路10包括劃分/合成電路12和相位電路14-1。多個天線元件20被并排布置。天線元件的形狀例如是平板天線、雙機子天線等。 在該實施例中，由于一般知道天線元件的形狀，所以在說明中省略形狀。劃分/合成電路12包括一個輸入端口和多個輸出端口。輸入端口連接到基站體 (未示出)。多個輸出端口連接到相位電路14-1。
劃分/合成電路12用作普通的饋送電路。劃分/合成電路12在從基站體(未示出)接收到要輻射的信號之后，將該信號劃分成無線電波，這些無線電波具有用作形成零 值填充波束的基礎(chǔ)的預定幅度分布和相位分布。預定幅度分布和相位分布的示例是圖2中 所示出的那些分布。劃分/合成電路12由微帶線組成，微帶線例如由印刷電路板形成。相位電路14-1被布置在天線元件20和劃分/合成電路12之間。圖5示出該相 位電路的示例性配置。如圖5中所示，相位電路14-1包括與天線元件20相對應地在印刷電路板上布線 的傳輸線141a-141d，例如微帶線等。盡管在圖5中示出在傳輸線141b與傳輸線141c之間 和傳輸線141c與傳輸線141d之間也布置傳輸線，但是，在圖解中省略了這些傳輸線。在該實施例中，傳輸線141a連接到并排布置的多個天線元件20中的中心元件。 其它傳輸線141b-141d被調(diào)整長度使得它們關(guān)于中心傳輸線141a成線對稱。并且，傳輸線 141b-141d被調(diào)整長度使得相位在離中心傳輸線141a越遠的傳輸線處被延遲得越多。各個 傳輸線141a-141d被調(diào)整長度使得來自劃分/合成電路12的無線電波輸入的相位被變換 成預定相位。相位電路14-1將預定的相位分布與從劃分/合成電路12接收到的無線電波 相加。稍后將詳細描述被相位電路14-1加到無線電波的相位分布。為了描述的目的，相位電路14-1變換從劃分/合成電路12接收到的無線電波的 相位特性，但是可替換地，劃分/合成電路12可以包括相位電路14-1的配置。接著，將描述從根據(jù)該實施例的天線設(shè)備的每個天線元件遞送的無線電波的特 性。圖6是示出該實施例的天線設(shè)備的每個天線元件中的幅度分布和相位分布的曲 線圖。這里，有13個天線元件。水平軸示出指示天線元件的位置的編號。由于天線元件的 位置與圖2中所描述的那些類似，將省略詳細的描述。垂直軸在左邊的刻度上表示幅度，并 且在右邊的刻度上表示相位。相位的正負號在其為正時表示超前相位，并且在其為負時表 示延遲相位。被標記元件編號0的天線元件20對于幅度分布和相位分布分別呈現(xiàn)零值，作 為幅度分布和相位分布的基準。如圖6中所示，幅度分布在中心處的0號天線元件處達到最大值，并且呈現(xiàn)隨著天 線元件的編號的絕對值增大而減小的值。幅度分布展現(xiàn)具有穿過0號天線元件的中心軸的 偶函數(shù)特性。該實施例中的無線電波中的相位分布包括從1號天線元件到6號天線元件以不變 的斜率傾斜的直線。該相位分布還包括從-1號天線元件到_6號天線元件以不變的斜率傾 斜的直線。伴隨帶加號編號的天線元件的直線與伴隨帶減號編號的天線元件的直線的不同 在于斜率的符號，但是它們的斜率具有相等的絕對值。接著，描述用于形成圖6示出的相位分布的方法。圖7是用于描述該實施例中的相位合成方法的示圖。水平軸代表天線元件的位 置，而垂直軸代表相位。天線元件的位置與圖2中描述的位置相同。假定第一相位分布是由劃分/合成電路12生成的無線電波的相位分布，并且第二 相位分布是由相位電路14-1添加到第一相位分布的相位分布。圖7示出第一相位分布、第 二相位分布和作為這兩個相位分布的合成的合成相位分布。圖7中示出的第一相位分布與圖2中示出的相位分布類似。該相位分布包括中心附近的段差，并且從+1號到+6號的天線元件處的無線電波的相位呈現(xiàn)平坦分布。同樣， 從-1號到_6號的天線元件處的無線電波的相位呈現(xiàn)平坦分布。相位分布展現(xiàn)以O(shè)號天線 元件為原點的奇函數(shù)特性。并且，該相位分布的平坦部分可以以與圖2中所描述的方式類 似的方式傾斜。如圖7中所示，第二相位分布以0號天線元件為中心、在在中心相互連接的加號側(cè) 和減號側(cè)天線元件上分別呈現(xiàn)具有一致地傾斜的直線的山的形狀。相位在離中心天線元件 更遠的位置延遲。加號側(cè)的直線和減號側(cè)的直線分別用線性函數(shù)表示，并且在斜率符號上 相互不同，但是斜率的絕對值相等。因此，第二相位分布展現(xiàn)以穿過0號天線元件20的垂 直軸為中心的奇函數(shù)特性。
合成相位分布從+1號天線元件到+6號天線元件呈現(xiàn)一致地傾斜的直線，如在圖6 中所描述的情況一樣。并且，合成相位分布從-1號天線元件到_6號天線元件呈現(xiàn)一致地 傾斜的直線。在加號側(cè)的直線和減號側(cè)的直線在斜率的符號上相互不同，但是斜率的絕對 值相等。接著，將描述該實施例的天線設(shè)備的輻射方向圖。圖8是示出該實施例的天線設(shè)備的輻射方向圖。該曲線圖的垂直軸代表增益。該 曲線圖的水平軸代表當天線元件的水平方向被確定為是90°時所定義的角度。該曲線圖中 從天線元件的中心(90° )開始的左面示出天空側(cè)，而該曲線圖的右手側(cè)示出地面?zhèn)?。由?水平軸的縮放比例與圖2中描述的縮放比例相同，所以省略詳細描述。用實線繪出的輻射 方向圖是當13個天線元件20在與地面垂直的方向上以將近0.7 λ (λ是要被輻射的無線 電波的長度)的間隔布置時生成的。虛線表示理想的曲線(余割平方曲線)。由于無線電波可能在天線元件20的天空側(cè)對衛(wèi)星形成無線電波干擾，所以，認為 輻射方向圖的增益應當盡可能低。因此，如圖8中所示，在天線元件20的天空側(cè)的輻射方 向圖的增益低于_20dB，并且一般是與角度無關(guān)的常數(shù)。另一方面，在天線元件20的地面?zhèn)龋徽摶九c覆蓋內(nèi)的終端臺之間的距離如何 都可以提高傳播特性，所以，認為諸如余割平方特性之類的零值填充波束是合適的。在該實 施例的天線設(shè)備中，如圖8中所示的零值填充波束很符合天線元件20的地面?zhèn)鹊睦硐胼椛?方向圖。圖9是示出圖8中示出的輻射方向圖與理想曲線(余割平方曲線)之間的誤差的 曲線圖。垂直軸代表誤差的標準差，而水平軸代表第二相位分布中相位的最大值與最小值 之間的差?？紤]圖9的曲線圖中波紋減小的效果，可以理解，第二相位分布的最大值與最小 值之間的差優(yōu)選在約30°到約110°的范圍中，并且在約70°時顯示最佳效果。值得注意的是，第二相位分布不限于圖7中所示出的相位分布。圖IOA到圖IOC 是示出第二相位分布的其它示例。圖IOA示出所具有的線性函數(shù)的斜率比圖7中示出的斜 率更大的第二相位分布。圖IOB示出像拋物線形狀(二次函數(shù))的相位分布，其中，相鄰元 件之間相位的變化從中心向端點逐漸增大。在圖IOC中，與圖IOB相反，相鄰元件之間的相 位變化從中心向端點逐漸減小。在這些相位分布中的任一者中，在離中心越遠的元件處，相 位越大。接著，將描述根據(jù)該實施例的天線設(shè)備的操作。將按照當信號從基站被發(fā)送給終 端臺時信號的流來描述操作。
在圖4中，信號從基站體(未示出)被提供給饋送電路10中劃分/合成電路12的輸入端口。劃分/合成電路12針對多個天線元件20的布置來生成具有圖6中所示的幅 度分布和圖7中所示的第一相位分布的無線電波，并且將信號劃分成之后將被發(fā)送給相位 電路14-1的生成的無線電波。相位電路14-1針對從劃分/合成電路12接收到的無線電波，與多個天線元件20 的布置相對應地將圖7中所示出的第二相位分布與第一相位分布相加，并且將產(chǎn)生的無線 電波發(fā)送給多個天線元件20。這樣，具有圖7中所示的合成相位偏移分布的無線電波被與 這多個天線元件的布置相對應地施加于各個天線元件20，并且從天線元件20被輻射。從天 線元件20輻射的無線電波在遙遠的地方被合成來形成圖8中所示的輻射方向圖。接著，將描述通過添加圖7中所示的第二三角形相位分布來減小誤差的原因。一般，當相位分布呈現(xiàn)線性特性(其可能是傾斜的)時，在離天線設(shè)備遙遠的位置 處的無線電波的合成電場周期地在加號側(cè)一起增強或者在減號側(cè)一起增強，這樣所產(chǎn)生的 輻射方向圖呈現(xiàn)帶有波動(波紋)的特性。與這相對照，當相位分布是像圖7中所示的第 二相位分布一樣的三角形相位分布時，包括以下動作。在圖7中，通過將第二分布與第一分 布相加，由在中心左側(cè)的相位分布形成的輻射方向圖的波動特性與由在中心右側(cè)的相位分 布形成的輻射方向圖的波動特性相互抵消(補償)。結(jié)果，輻射方向圖中的波動特性(波紋 特性)減少，產(chǎn)生更理想的輻射方向圖。盡管已經(jīng)針對信號從基站發(fā)送到終端臺的場景描述了該實施例，但是，由基站從 終端臺接收信號中所包括的操作與此類似，指示信號的流與發(fā)送中相反，所以，省略對其的 詳細描述。根據(jù)相位電路14-1將第二相位分布添加到從劃分/合成電路12接收到的信號 上并且在其通過天線元件20接收信號時從該信號中去除第二相位分布的事實，相位電路 14-1等同于本發(fā)明的相位添加/去除裝置的示例性配置。前述實施例可以提供以下優(yōu)點。與文件1的天線設(shè)備相比而言，減少了相對于理想輻射方向圖的波動。與文件1 的天線設(shè)備相比而言，不論離基站的距離如何，都可以提供一致的無線電波傳播環(huán)境，從而 使得可以向終端臺提供高的通信質(zhì)量。(第二實施例)在第一實施例，所添加的相位分布是山形的，而在該實施例中，添加的相位分布是 谷形的。由于該實施例的天線設(shè)備在配置上除了相位電路的配置以外都與第一實施例類 似，所以，將省略詳細描述，并且將詳細描述與第一實施例不同的那些部分。將描述該實施例中的相位電路的配置。在該實施例中，第一實施例中的相位電路 14-1用下述相位電路14-2替換。圖11是示出相位電路的示例性配置的示圖。如圖11中所示，相位電路14-2包括 與天線元件20相對應的傳輸線143a-143d。如圖5中的情況一樣，在圖解中省略部分傳輸線。在該實施例中，傳輸線143a連接到并排布置的多個天線元件20中的中心元件。 其它傳輸線143b-143d被調(diào)整長度使得它們關(guān)于中心傳輸線143a成線對稱。并且傳輸線 143b-143d被調(diào)整長度使得相位在離中心傳輸線143a越遠的傳輸線處被超前越多。各個傳 輸線143a-143d被調(diào)整長度使得從劃分/合成電路12輸入的無線電波的相位被變換成預定的相位。圖12是示出該實施例的天線設(shè)備的幅度分布和相位分布的示例的曲線圖。該曲 線圖的水平軸指示天線元件的位置，并且垂直軸在左邊的刻度上表示幅度，在右邊的刻度 上表示相位，如在圖6中所描述的那些情況一樣。相位的正負號在其為正時表示超前相位， 在其為負時表示延遲相位?；诒痪庉嫗?號的天線元件圖示出幅度分布和相位分布。該實施例的無線電波中的相位分布從+1號天線元件到+6號天線元件呈現(xiàn)一致地 傾斜的直線。并且，相位分布從-1號天線元件到_6號天線元件呈現(xiàn)一致地傾斜的直線。伴 隨帶加號編號的天線元件的直線與帶減號編號的天線元件的直線在斜率的符號上不同，但 是它們的斜率具有相等的絕對值。與第一實施例中的圖6相比較，加號側(cè)的直線的斜率用 該分布中的減號側(cè)的直線的斜率代替。圖13是用于描述該實施例中的相位合成方法的示圖。水平軸代表天線元件的位 置，并且垂直軸代表相位，如圖7的情況一樣。假定第一相位分布是由劃分/合成電路12生成的無線電波的相位分布，第二相位 分布是被相位電路14-2添加到第一相位分布的相位分布，并且合成相位分布是這兩個分 布的合成，如在第一實施例中標記的那樣。如圖13中所示，第二相位分布是谷形的，其中，加號側(cè)和減號側(cè)的天線元件上各 自的一致地傾斜的直線以0號天線元件為中心并且在中心處相互連接。第二相位分布在第 一實施例中是山形的，而第二相位分布在第二實施例中是谷形的。相位在離中心天線元件 越遠的元件處超前越大。在加號側(cè)的直線和在減號側(cè)的直線用線性函數(shù)表示，并且在斜率 的符號上相互不同，但是斜率的絕對值相等。因此，第二相位分布展現(xiàn)以穿過0號天線元件 20的垂直軸為中心的偶函數(shù)特性。第一相位分布與圖7中描述的相位分布類似。當?shù)谝幌辔环植急慌c第二相位分布 合成時，產(chǎn)生的合成相位分布如圖13中所示。該分布與圖12中示出的相位分布相當。圖14是示出該實施例的天線設(shè)備的輻射方向圖的曲線圖。用實線繪出的輻射方 向圖是在本發(fā)明的天線設(shè)備中13個天線元件20在與地面垂直的方向上以約0.7 λ的間隔 布置時生成的。虛線代表理想曲線(余割平方曲線)。如圖14中所示，即使第二相位分布 是谷形的，如第一實施例的情況一樣，生成更理想的輻射方向圖。就這一點而言，由于第二相位分布中相位的最大值與最小值之間的差的最佳值與 第一實施例中所描述的相類似，所以，這里省略對其的詳細描述。此外，第二相位分布不限于圖13中所示的情況。圖15Α到圖15C是示出第二相位 分布的其它示例的示圖。圖15Α示出線性函數(shù)，該線性函數(shù)的斜率比圖13中所示出的線性 函數(shù)的斜率大。圖15Β示出看起來像倒轉(zhuǎn)的拋物線形狀的相位分布，其中，相鄰元件之間的 相位變化從中心向端點逐漸增大。圖15C(與圖15B相反)示出相鄰元件之間的相位變化 從中心向端點逐漸減小的相位分布。在這些相位分布中的任一者中，相位在離中心更遠的 位置超前。該實施例提供與第一實施 例的優(yōu)勢類似的優(yōu)勢。由于該實施例可以在相位電路被 設(shè)計用于形成第二相位分布時被實現(xiàn)，所以，設(shè)計自由度增大。(第三實施例)在第一和第二實施例中由相位電路14-1和14-2形成的相位電路在該實施例中被使得是可變的。由于該實施例的天線設(shè)備在配置上除了相位電路的配置以外都與第一實施 例類似，所以，省略對它們的詳細描述，并且將詳細描述與第一實施例不同的部分。 圖16是示出該實施例中的相位電路的示例性配置的框圖。如圖16中所示，相位電路14-3包括被提供用于多個天線元件20中的各個天線元 件的可變移相器145和用于調(diào)節(jié)每個可變移相器145的相位控制電路147。在陣列天線中，當試圖增大天線的增益時，輻射方向圖中波紋增大。相反，當試圖 減小波紋時，天線的增益減小。這樣，天線的增益和輻射方向圖的波紋是權(quán)衡關(guān)系。根據(jù)向 增加的增益或減小的波紋給予更高優(yōu)先級的具體目的，圖16中示出的相位電路14-3可以 用來調(diào)節(jié)每個可變移相器145的相位。接著，比較第一實施例和第二實施例的各個天線設(shè)備與具有包括增大數(shù)目的天線 元件的具有圖2中所示的分布的天線設(shè)備的特性。圖17是示出用作比較示例的天線設(shè)備的幅度分布和相位分布的曲線圖。在比較 示例的天線設(shè)備中，天線元件以約0.7 λ的間隔布置。并且，選擇天線元件的數(shù)目為25，如 圖17中所示。圖18是示出具有圖17中所示的分布的無線電波的輻射方向圖的曲線圖。實線代 表比較示例的輻射方向圖，并且虛線代表理想曲線(余割平方曲線)。如圖18中所示，與圖 2的分布相比較而言，輻射方向圖更接近理想曲線，并且等同于圖8和圖14。從該比較的結(jié) 果可以理解，該實施例的天線設(shè)備可以生成與具有兩倍數(shù)目的天線元件的圖17的天線設(shè) 備等同的輻射方向圖。如上所述，相比于文件1的天線設(shè)備而言，該實施例的天線設(shè)備可以在不增大天 線元件的數(shù)目并且不增大整個天線的配置的情況下改進輻射方向圖的特性。由于該天線設(shè) 備不需增大尺寸，所以天線設(shè)備可以安裝在節(jié)省的空間中，并且可以防止制造成本增大。盡管已經(jīng)結(jié)合包括13個天線元件的天線設(shè)備描述了前述實施例，但是天線元件 的數(shù)目至少是8以上，并且天線元件的最大數(shù)目可以等于或小于另一相關(guān)聯(lián)的天線設(shè)備的 最大數(shù)目。并且，天線元件之間的距離可以在0.5到1λ的范圍內(nèi)。此外，本發(fā)明一般可以 應用于陣列天線。作為本發(fā)明的示例性效果，可以在不增大天線元件的數(shù)目的情況下生成接近理想 輻射方向圖的輻射方向圖，從而改進輻射方向圖的特性。盡管已經(jīng)參考本發(fā)明的示例性實施例和示例具體地示出和描述了本發(fā)明，但是本 發(fā)明不限于這些實施例和示例。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，在不偏離權(quán)利要求限定的本發(fā)明 的精神和范圍的情況下，可以在形式和細節(jié)上進行各種更改。本申請基于并且請求2008年3月7日提交的日本專利申請?zhí)亻_2008-057707號 公報的優(yōu)先權(quán)，其內(nèi)容通過引用被結(jié)合于此。
權(quán)利要求
一種天線設(shè)備，包括劃分/合成裝置，所述劃分/合成裝置將接收到的信號劃分或合成成具有用奇函數(shù)表示的第一相位分布的信號；相位添加/去除裝置，所述相位添加/去除裝置將具有用偶函數(shù)表示的第二相位分布的相位添加到所述信號，或從所述信號中去除所述相位；和多個天線元件，所述多個天線元件以陣列配置布置，發(fā)送或接收已經(jīng)添加了所述相位的所述信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線設(shè)備，其中，所述奇函數(shù)和所述偶函數(shù)所具有的對稱點 在所述多個天線元件的所述陣列配置中的中心處。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的天線設(shè)備，其中，所述第二相位分布呈現(xiàn)在離所述中心越遠 的位置處超前越大的相位。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的天線設(shè)備，其中，所述第二相位分布呈現(xiàn)在離所述中心越遠 的位置處延遲越大的相位。
5.根據(jù)權(quán)利要求2到4中任一項所述的天線設(shè)備，其中，所述信號展現(xiàn)用所具有的對稱 點在所述中心處的偶函數(shù)表示的幅度分布。
6.根據(jù)權(quán)利要求2到5中任一項所述的天線設(shè)備，其中，所述信號的幅度在所述中心處 達到最大值，并且在離所述中心處越遠的位置處變得越小。
7.根據(jù)權(quán)利要求1到6中任一項所述的天線設(shè)備，其中，所述第二相位分布用線性函數(shù) 或拋物線函數(shù)表示。
8.根據(jù)權(quán)利要求1到7中任一項所述的天線設(shè)備，其中，所述多個天線元件以等間隔布置。
9.根據(jù)權(quán)利要求1到8中任一項所述的天線設(shè)備，其中，所述劃分/合成裝置是劃分/ 合成電路。
10.根據(jù)權(quán)利要求1到9中任一項所述的天線設(shè)備，其中，所述相位添加/去除裝置是 相位電路。
11.一種饋送電路，連接到以陣列配置布置的多個天線元件，包括劃分/合成電路，所述劃分/合成電路將接收到的信號劃分或合成成具有用奇函數(shù)表 示的第一相位分布的信號；和相位電路，所述相位電路將具有用偶函數(shù)表示的第二相位分布的相位添加到所述信號 或從所述信號去除所述相位。
12.一種無線電波發(fā)射/接收方法，包括將接收到的信號劃分成具有用奇函數(shù)表示的第一相位分布的信號； 將具有用偶函數(shù)表示的第二相位分布的相位添加到所述信號；以及 發(fā)送已經(jīng)添加了所述相位的信號。
13.一種無線電波發(fā)射/接收方法，包括接收合成有用奇函數(shù)表示的第一相位分布和用偶函數(shù)表示的第二相位分布的信號； 從所述信號去除具有所述第二相位分布的相位；以及 合成具有所述第一相位分布的信號。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的無線電波發(fā)射/接收方法，其中，所述奇函數(shù)和所述偶函數(shù)所具有的對稱點在并排布置的所述多個天線元件的陣列配置中的中心處。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的無線電波發(fā)射/接收方法，其中，所述第二相位分布呈現(xiàn)在 離所述中心越遠的位置處超前越大的相位。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的無線電波發(fā)射/接收方法，其中，所述第二相位分布呈現(xiàn)在 離所述中心越遠的位置處延遲越大的相位。
17.根據(jù)權(quán)利要求14到16中任一項所述的無線電波發(fā)射/接收方法，其中，所述信號 展現(xiàn)用所具有的對稱點在所述中心處的偶函數(shù)表示的幅度分布。
18.根據(jù)權(quán)利要求14到17中任一項所述的無線電波發(fā)射/接收方法，其中，所述信號 的幅度在所述中心處達到最大值，并且在離所述中心越遠的位置變得越小。
全文摘要
本發(fā)明的天線設(shè)備包括劃分/合成電路(12)，其將接收到的信號劃分或合成成具有用奇函數(shù)表示的第一相位分布的信號；相位電路(14-1)，其將具有用偶函數(shù)表示的第二相位分布添加到所述信號或者從所述信號去除所述相位；和以陣列配置布置的多個天線元件(20)，其發(fā)送或接收已經(jīng)添加了所述相位的信號。
文檔編號H01Q21/08GK101960666SQ20098010720
公開日2011年1月26日 申請日期2009年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月7日
發(fā)明者田邊浩介 申請人:日本電氣株式會社