專利名稱：天線裝置及波束形成設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及天線裝置(antenna arrangement)以及波束形成設(shè)備,例如,用于成像場景的主動成像設(shè)備。
背景技術(shù)：
以超聲頻率、微波頻率、毫米波頻率及太赫茲頻率的主動成像系統(tǒng)變得越來越普及，用于包括醫(yī)療應(yīng)用和安全應(yīng)用等許多應(yīng)用。主動成像系統(tǒng)中的發(fā)射器(本文也稱為“照明單元”或“發(fā)射單元”)及接收器(本文也稱為“接收單元”)的排列(arrangement)可以采用多種不同的形式。在本發(fā)明相關(guān)的實施方式中，多個發(fā)射器及接收器一起工作以便在MMO雷達(dá)或MMO主動成像系統(tǒng)中執(zhí)行波束形成。主要存在兩種不同類型的MMO雷達(dá)。第一種類型稱為統(tǒng)計ΜΜ0，其中天線(通常為“發(fā)射天線”及“接收天線”)被彼此遠(yuǎn)離地放置以提供不同的對象視圖(通常為“場景(scene)”)。第二種類型的MIMO稱為波束形成(或共定位)MBTO，其中天線被彼此接近地放置并形成稀疏陣列。它們共同作用以形成“虛擬”波束形成陣列或“虛擬相位中心”。MIMO波束形成可用于一維(ID ΜΙΜ0)或二維(2D ΜΙΜ0)。本發(fā)明可用于這兩種情況。對于MIMO波束形成，發(fā)射天線及接收天線的組合形成位于空間中的一組虛擬相位中心。每個相位中心通過卷積(convolution)發(fā)射天線與接收天線的相位中心獲得。對于最終產(chǎn)生的波束(beam)的最佳輻射模式，虛擬相位中心需要用等距線性間隔隔開(理想情況下是利用小于波長/2的間隔)。在實踐中實現(xiàn)這一目標(biāo)是非常富有挑戰(zhàn)性的，因為發(fā)射器天線必須放置成非常接近接收器天線以保持虛擬相位中心的線性間隔。J.H.G.Ender, J.Klare, “System Architectures and Algorithms for RadarImaging by MM0-SAR”，IEEE Radar Conference2009 描述了一種 1DMM0 波束形成裝置(beam forming arrangement),其中發(fā)射器天線塊(Tx塊)被最佳地放置在天線裝置的外偵牝接收器天線(Rx天線)放置在天線裝置的中間。這樣的排列被視為最佳，因為天線的總實體尺寸只比通過虛擬相位中心的位置設(shè)置的所得孔徑尺寸(aperture size)略大一點。在這篇文章中，描述了基本間隔規(guī)則以實現(xiàn)虛擬相位中心的線性間隔。在J.Klare，O Saalmann, H.Wilden, “First Experimental Results with the imagingMIMO RadarMIRA-CLEX”，EUSAR Conference2010 中公開了一種類似裝置。S.Ahmed et al,“Near Field mm-ffave Imaging with Multistatic Sparse2DArrays，，，Proceedings of the 6th European Radar Conference2009, p.180-183 描述了三種不同的2D MMO可能性。在所有情況下，與Rx塊最接近的Tx塊的間隔在兩個維度中都維持在(Tx至Tx天線間隔)/2。X.Zhuge，“Short Range Ultra-Wideband Imaging with Multiple-1nputMultiple Output”, PhD Thesis, Delft University of Technology2010 在第 4 章中描述了多種不同的2D MMO裝置(排列)。在第101頁，作者得出結(jié)論，發(fā)射器天線及接收器天線的均勻2D矩形排列(正如在第90頁的圖4.3看到的一樣)具有最大的有效孔徑。這意味著該2D排列對給定的天線實體尺寸來說具有最大的孔徑尺寸。發(fā)射器天線及接收器天線的均勻2D矩形排列與S.Ahmed所提出的相同(見上文)。正如已經(jīng)針對為這種裝置線性間隔開的虛擬相位中心所陳述的一樣，Tx塊與Rx塊的間隔必須具有與(Tx至Tx天線間隔)/2對應(yīng)的間隔。V.Krozer et al, “ Terahertz Imaging Systems with ApertureSynthesisTechniques，，，IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques,Vol.58,N0.7，July2010，pp.2027-2039 描述了各種不同的系統(tǒng)。第 IV.C 節(jié)(第 2033 頁)特別描述了圖7中的2D MIMO陣列，其中Rx天線相互靠近地放置在中間，Tx天線稀疏排列在外側(cè)。這是利用所需的Tx至Rx塊間隔實現(xiàn)2D MMO陣列的一種方式。然而，這種解決方案有很多缺點，包括孔徑效率低(陣列實體很大，具有相對較小的虛擬孔徑尺寸)，接收器相互靠近地放置，導(dǎo)致了耦合問題，且某些波束角使用更少的接收器，導(dǎo)致分辨率降低。然而，這些文獻(xiàn)都沒有提供如何在實踐中實現(xiàn)所需的Tx塊至Rx塊間隔的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種提供孔徑效率高及性能最佳的天線裝置及波束形成設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種天線裝置，包括:第一天線陣列，包括第一天線的順序排列(systematic arrangement,系統(tǒng)排列)的第一天線，至少兩個第二天線陣列，與所述第一天線陣列相鄰地排列并且各自包括順序排列的第二天線，至少兩個第三天線陣列，各自包括至少一個第三天線，其中第三天線陣列排列在所述第一天線陣列及第二天線陣列的邊界區(qū)域并替代與相鄰的第二天線陣列最接近的第一天線以及與相鄰的第一天線陣列最接近的第二天線，其中所述第一或第二天線發(fā)射輻射且所述第一或第二天線的另一個接收輻射，并且其中至少一個第三天線發(fā)射和/或接收輻射。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于場景成像的波束形成設(shè)備，包括天線裝置；饋送單元，用于饋送所述天線裝置的天線；以及處理單元，用于處理所述天線裝置的波束形成輸出信號。本發(fā)明基于這樣的思想:用第三天線陣列替代最接近第二天線陣列(例如，Tx天線陣列)的第一天線陣列(例如Rx天線陣列)的第一天線以及最接近所述第一天線陣列的所述第二天線陣列的第二天線，即，兩個天線陣列的兩個相鄰天線。利用某些實施方式，本發(fā)明獲得孔徑效率高的天線裝置，優(yōu)選具有只比完整天線的實體尺寸略小的孔徑尺寸。發(fā)射天線及接收天線可以相互充分接近地放置以使所得虛擬相位中心均勻間隔或接近均勻間隔并因此具有最優(yōu)性能。通過利用第三天線，優(yōu)選第三天線陣列的更多的較小的第三天線元件，替代外部的第一天線及內(nèi)部的第二天線，由此產(chǎn)生的第三天線陣列的相位中心可以移至第三天線陣列孔徑內(nèi)的多個位置，這主要取決于如何饋送第三天線陣列。這樣，合成的TX及RX天線的不同相位中心可以單獨置于理想的位置以便對于包括所提出的天線裝置的完整波束形成設(shè)備產(chǎn)生最佳性能。所提出的天線裝置可包括一維或二維天線陣列。進(jìn)一步地，天線陣列可以設(shè)置用于發(fā)射輻射或用于接收輻射。第三天線中的至少一個在發(fā)射和接收之間共享，優(yōu)選耦合至某些天線控制裝置，例如，循環(huán)器或分離發(fā)射信號和接收信號的任何其他天線共享設(shè)備(例如，混合耦合器、雙工濾波器等)。根據(jù)本發(fā)明，提出了幾種不同的方法及實施方式，用于排列發(fā)射天線及接收天線，使得所產(chǎn)生的虛擬相位中心可被線性間隔(或幾乎均勻間隔)并由此獲得最佳的波束形成性能。本方法可用于理想構(gòu)成的MMO排列，其中所產(chǎn)生的相位中心根據(jù)奈奎斯特準(zhǔn)則(Nyquist criterion)(以二分之一波長或接近二分之一波長)被最佳地間隔開,或以更稀疏的排列間隔，其中相位中心至相位中心的間隔要大得多且發(fā)射天線及接收天線的數(shù)量都相應(yīng)減少。在更稀疏的排列中，應(yīng)使用展示出更窄波束方向圖(beam pattern)的天線元件，以便抑制柵瓣。


本發(fā)明的這些方面及其他方面根據(jù)下文描述的實施方式將變得顯而易見并參照下文描述的實施方式更詳細(xì)地進(jìn)行說明。在以下附圖中:圖1示出了已知的ID MIMO天線裝置的實施方式；圖2A和圖2B示出了已知的2D MMO天線裝置的實施方式；圖3示出了具有標(biāo)記的間隔的已知的ID MMO天線裝置的實施方式；圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的2D天線裝置的第一實施方式；圖5示出了圖4中所示的天線裝置中使用的第三天線陣列的饋送網(wǎng)絡(luò)(feedingnetwork)的實施方式；圖6A和圖6B示出了第三天線陣列及標(biāo)準(zhǔn)Rx天線的波束方向圖的示圖；圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的2D天線裝置的第二實施方式；圖8示出了圖7中所示的天線裝置中使用的第三天線陣列的饋送網(wǎng)絡(luò)的實施方式；圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的2D天線裝置的第三實施方式；圖10示出了圖9中所示的天線裝置中使用的第三天線陣列的饋送網(wǎng)絡(luò)的實施方式；圖11示出了具有標(biāo)記的間隔的已知的ID MMO裝置的另一個實施方式；圖12A至圖12E示出了與第一至第三實施方式相比具有顛倒的Tx及Rx天線的根據(jù)本發(fā)明的2D天線裝置的若干實施方式；圖13A至圖13D示出了根據(jù)本發(fā)明的ID天線裝置的若干實施方式；圖14A至圖14E示出了與圖13A至圖13D中所示的實施方式相比具有顛倒的Tx及Rx天線的根據(jù)本發(fā)明的ID天線裝置的若干實施方式；圖15示出了根據(jù)本發(fā)明的波束形成設(shè)備的示意圖。
具體實施方式
圖1示出了已知ID MIMO天線裝置10的實施方式，該ID MIMO天線裝置包括由若干發(fā)射天線13的Tx天線陣列12以及若干接收天線15的Rx天線陣列14。為了獲得通過雙向方向圖(2-way pattern)合成的虛擬天線元件的(虛擬)相位中心16的等距虛擬孔徑分布，MMO天線裝置10的Tx及Rx天線元件13、15必須位于正確位置。雙向輻射方向圖由Tx與Rx方向圖相乘得出，而虛擬相位中心16通過Tx與Rx相位中心的卷積獲得。在圖1中，只進(jìn)行了定性示出。圖2A示出了已知的2D MIMO天線裝置20的實施方式，該2D MIMO天線裝置包括具有順序排列的第一天線23的第一天線陣列22以及排列在與所述第一天線陣列22相鄰、特別是在所述第一天線陣列22的角落的四個第二天線陣列24，所述四個天線陣列24中的每一個都包括順序排列的第二天線25。在多數(shù)實施方式中，第一天線22是接收天線，第二天線25是發(fā)射天線；然而，也可以交換天線的功能。圖2B從原理上示出了虛擬相位中心26的位置。圖1及圖2A和圖2B中所示的這兩個實例都代表具有較高空間效率的裝置,優(yōu)選緊密排列的Tx天線陣列位于外側(cè),稀疏排列的Rx天線位于內(nèi)側(cè)。這意味著，天線所跨越的最終實體尺寸只比虛擬相位中心所跨越的所得孔徑尺寸略大一點。這些虛擬相位中心所跨越的孔徑尺寸設(shè)定最終波束的“銳度”或分辨率?？讖匠叽缭酱?，天線波束方向圖就越銳利，從而所得到的圖像的分辨率越高。在本發(fā)明的以下說明中，如圖2A所示的裝置因良好的高空間效率的緣故將用作實例，但本發(fā)明也可用于其他裝置，甚至也可是之后說明的效率更低的其他實施方案。此夕卜，在以下說明中，假設(shè)第一天線23是接收(Rx )天線，第二天線25是發(fā)射(Tx )天線，8卩，如果下文提到Rx天線，則通常指的是第一天線，如果下文提到Tx天線，則通常指的是第二天線。然而，以下說明對第一天線23是發(fā)射天線，第二天線25是接收天線的其他實施方案來說同樣或同等有效。為了確保所得的相位中心均 勻地置于這些裝置(arrangement)中，優(yōu)選遵循某些間隔規(guī)則。首先，Tx天線應(yīng)被均勻間隔開，并應(yīng)提供偶數(shù)個Tx天線。該間隔被定義為Tx至Tx間隔。其次，偶數(shù)或奇數(shù)個Rx天線的Rx間隔應(yīng)為:
RxMmχΦχ Φ
2(I)其中Ntx是發(fā)射天線在天線裝置的各個X方向或y方向上的總數(shù)。對于圖2Α和圖2B中所示的情況，NTx=8，對于圖1中所示的情況，NTx=4。最后，為了確保相位中心均勻分布，Tx天線的陣列與Rx天線的陣列之間的間隔優(yōu)選選擇為:
/:v 塊 f"腦個:Λλ.塊丨."腦= 7.γ個-7-γ| Ι 福)
2 (2)為了清楚起見，圖3再次示出了圖1中描述的ID MMO天線裝置10的實例，并且這些間隔被清晰地標(biāo)記。方程式(2)中描述的間隔規(guī)則因元件的實體尺寸的緣故在實踐中是最具挑戰(zhàn)性的。解決這個問題是本發(fā)明的目的之一。
對于圖1及圖3中所示的ID MIMO天線裝置10來說，通過移動Rx天線上方的Tx天線來維持這種間隔規(guī)則。然而，在某些ID MIMO情況下，這種解決方案是不可行的。對于2D裝置來說，這種解決方案是不可能的，因為第二個維度中通常沒有空間。對于圖2A和圖2B中所示的2DMM0天線裝置20來說，Rx及Tx天線(B卩，黑色圓圈及白色圓圈)的直徑代表天線元件的示例實體孔徑尺寸。然而應(yīng)注意的是，這些僅是天線形狀的實例；天線實際上可不是圓形的，而可以具有任何物理形狀、形式或尺寸。在圖2A和圖2B中所示的實例中可以看出，如果天線元件具有任何合理的尺寸，就不可能維持方程式(2)中限定的間隔規(guī)則。為了滿足這種間隔規(guī)則并獲得均勻間隔的相位中心，在下文中說明了本發(fā)明的若干不同方法及實施方式。這些實施方式示出了與圖2A和圖2B中所示的2D MMO天線裝置20相似的2D MMO天線裝置的實例，但這些實施方式還可用于其他2D MMO天線裝置及IDMIMO天線裝置。圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的2D天線裝置100的第一實施方式。天線陣列的總體排列幾乎與圖2A和圖2B中所示的天線裝置20的排列相同。天線裝置100包括第一天線陣列102，其包括順序排列(在該實例中沿矩形網(wǎng)格的行和列上)的第一天線103 ;以及排列在與所述第一天線陣列102相鄰的四個(通常至少有兩個)第二天線陣列104a、104b、104c、104d并且各個第二天線陣列包括順序排列(在該實例中沿矩形網(wǎng)格的行和列上)的第二天線105。如上所述,第一天線103優(yōu)選是接收天線,第二天線105優(yōu)選是發(fā)射天線。然而,也可以是顛倒的實施方式。與圖2A和圖2B中所示的實施方式不同的是，天線裝置100包括分別包括五個(通常至少有一個)第三天線107、108、109、110、111的四個(通常至少有兩個；圖4只示出了一個)第三天線陣列106。每個第三天線陣列106排列在所述第一天線陣列102與第二天線陣列104的邊界區(qū)域112，即，由于具有四個第二天線陣列104及四個邊界區(qū)域112(圖4中只示出了一個邊界區(qū)域112)，因此具有四個第三天線陣列106。每個第三天線陣列106替代與相鄰的第二天線陣列104a最接近的第一天線103a以及與相鄰的第一天線陣列102最接近的第二天線105a。換句話說,相鄰的天線103a及105a被移除并由如箭頭113所述的第三天線陣列106替代。優(yōu)選地，至少一個第三天線用于發(fā)射和/或接收輻射。在圖4中所示的實施方式中，第三天線陣列106包括一個發(fā)射/接收天線107、三個接收天線108 - 110及在其他四個天線107 - 110的中心具有正方形取向的一個中心天線111。所述中心天線111主要用于避免第三天線陣列106的方向圖(pattern)中的柵瓣(混疊)。中心天線111通常比外部天線元件107 - 110要小得多，例如，可以是矩形開口波導(dǎo)(open-ended waveguide)(如圖4所示)或圓形開口波導(dǎo)。其相位中心優(yōu)選與替代的大型接收天線103a的最佳相位中心一致。(陰影)發(fā)射/接收天線107位于被替代的內(nèi)部發(fā)射天線105a的位置。第三天線陣列106的(非陰影)接收天線108 - 110優(yōu)選具有間隔，該間隔將第三天線陣列106的孔徑擴(kuò)大到與接收天線103a的孔徑大致相同。圖5中示出了為了將第三天線陣列106的天線107 - 111適當(dāng)組合在一起的第三天線陣列106的饋送網(wǎng)絡(luò)120的實施方式。這通過5:1功率組合器或通過信號處理使用數(shù)字波束形成來完成。無論哪種情況，在Tx與Rx之間都要共享一個天線107。在饋送網(wǎng)絡(luò)中，Tx及Rx信號可以由循環(huán)器122或等效電路分開，以便共享天線，所述電路與發(fā)射信號信道124及接收信號信道126都耦合。所得的第三天線陣列106的方向圖是與Tx天線的所有其他方向圖相同的Tx方向圖，以及與單個Rx天線的方向圖相似的合成Rx方向圖。圖6A和圖6B示出了第三天線陣列106 (圖6B)及標(biāo)準(zhǔn)Rx天線103 (圖6A)的波束方向圖的示圖。合成Rx天線(即，第三天線陣列106)的半功率波束寬度(HPBW)為26°
(參見圖6B)，而不是34°，其是第一天線陣列102中的外部Rx天線103的方向圖(參見圖6A)。因為天線陣列的天線元件的數(shù)量通常相對較大，所以這對所產(chǎn)生的波束的HPBW沒有任何明顯的影響。在實際實施方式中，圖4中所示的第三天線陣列106可以由用作外部天線107 -110的四個波紋圓錐喇叭以及置于中間的開口矩形波導(dǎo)111實現(xiàn)。圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的2D天線裝置200的第二實施方式。基本上，該2D天線裝置包括與圖4中所示的2D天線裝置100的第一實施方式相同的第一及第二天線陣列102、104。因此，相同的元件采用相同的參考標(biāo)號。在本實施方式中所使用的第三天線陣列206包括一個發(fā)射天線207及兩個接收天線208、209。發(fā)射天線207定位在第二天線陣列104a的內(nèi)部發(fā)射天線105a的所需位置。兩個接收天線208、209的中心與外部接收天線103a的相位中心的最佳位置一致。圖8中示出了第三天線陣列206的饋送網(wǎng)絡(luò)220的實施方式。在該實施方式中，不需要隔離器。發(fā)射天線207與發(fā)射信道124耦合，該發(fā)射信道與兩個接收天線208、209分開，這兩個接收天線與接收信道126耦合。由于兩個接收天線208、209形成的不對稱孔徑，所得的方向圖為橢圓形。但如前所述，這不會對由許多天線元件獲得的陣列方向圖產(chǎn)生嚴(yán)重影響。雖然該方向圖不對稱，但滿足了更重要的要求，即，相位中心位于最佳位置。圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的2D天線裝置300的第三實施方式。與圖4及圖7中所示的第一及第二實施方式相比，該實施方式獲得虛擬孔徑分布的等效柵格，其不完全均勻，但接近均勻。在該實施方式中，第三天線陣列306只包括單個發(fā)射/接收天線307，單個發(fā)射/接收天線307例如通過使用圖10中所述的饋送網(wǎng)絡(luò)320的第三實施方式中所示的循環(huán)器322或等效電路在發(fā)射與接收(即，同時發(fā)射和接收輻射)之間共享。優(yōu)選地，所述單個第三天線307與相鄰的第二天線陣列104a的第二天線105相同。在替代實施方式中，所述單個第三天線307與相鄰的第一天線陣列102的第一天線相同。有利地，所述單個第三天線307排列在本應(yīng)放置所述第二天線陣列的被替代第二天線105a的位置(以類似第二天線陣列104a的順序排列的第二天線105，如果所述第二天線105a未被替代)。在替代實施方式中，所述單個第三天線307排列在本應(yīng)放置所述第一天線陣列102的被替代的第一天線(圖9中未示出)的位置。換句話說，在圖9中所示的實施方式中，移除了第一天線陣列102的外部天線(圖4及圖7中的103a)。將第二天線陣列104a移至一個位置，使得第二天線陣列104a的內(nèi)部第二天線105a的位置與移除的第一天線陣列102的外部第一天線(103a)的位置一致。共享接收天線307的方向圖與其他接收天線103的方向圖不同。然而，這對整體MIMO方向圖來說不是那么重要。但是虛擬相位中心幾乎是等距離的。這對所得的MIMO方向圖有更大的影響。
在上文中，描述了使用高效率孔徑MMO方法(其對矩形Tx及Rx天線陣列來說是最佳的)的本發(fā)明的三個實施方式。在這些實施方式中，Tx天線的緊密排列(間隔小)的天線陣列位于外側(cè)，稀疏排列(間隔大)的Rx天線位于內(nèi)側(cè)。由于互易性，可以交換Tx及Rx功能。然而，這些實施方式的基本思想也可以用于空間效率較低的替代MIMO裝置。圖11中示出了已知的ID MMO裝置30的實例，其中Tx天線陣列的緊密排列的Tx天線33目前位于中間，而Rx天線陣列34的稀疏排列的Rx天線35位于外側(cè)。對于這種排列，與先前提出的高效率排列稍有不同的間隔規(guī)則是適用的。如果假設(shè)發(fā)射天線33是緊密排列在中間、具有Tx至Tx間隔的間隔的天線，那么針對偶數(shù)或奇數(shù)個Tx天線的Rx間隔被定義為:Rx 間隔=Ntx X (Tx 至 Tx 間隔) (3 )其中Ntx是在X或y方向上的發(fā)射天線的總數(shù)。對于圖10中所示的情況，NTx=4。Tx天線陣列32與周圍的Rx天線35之間的間隔(x及y方向上)需要根據(jù)下列方程式來維持:
權(quán)利要求
1.一種天線裝置，包括: 第一天線陣列(102)，包括順序排列的第一天線(103)， 至少兩個第二天線陣列(104a, 104b, 104c, 104d),與所述第一天線陣列相鄰地排列并且各個第二天線陣列包括順序排列的第二天線(105)， 至少兩個第三天線陣列(106)，各個第三天線陣列包括至少一個第三天線(107 -111)，其中第三天線陣列排列在所述第一天線陣列和第二天線陣列的邊界區(qū)域(112)并替代與相鄰的第二天線陣列(104a)最接近的第一天線(103a)以及與相鄰的第一天線陣列(102)最接近的第二天線(105a)， 其中，所述第一天線或第二天線發(fā)射福射且所述第一天線或第二天線中的另一種天線接收輻射，并且其中，至少一個第三天線發(fā)射和/或接收輻射。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線裝置， 其中，所述第一天線陣列包括一行(52)第一天線，并且其中，設(shè)置有各自包括一行(54)第二天線的兩個第二天線陣列以及各自包括至少兩個第三天線的兩個第三天線陣列(56)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線裝置， 其中，所述第一天線陣列包括第一天線(103)的二維場(102)，并且其中，設(shè)置有四個第二天線陣列以及四個第三天線陣列(106)，所述四個第二天線陣列各自包括第二天線(105)的二維場(104a，104 b,104c, 104d)。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的天線裝置， 其中，第三天線陣列包括至少三個第三天線(107 - 111)的二維場(106)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的天線裝置， 其中，所述第三天線陣列包括四個順序地排列的第三天線(107 - 110)的二維場(106)，所述四個第三天線(107- 110)被排列在矩形或正方形的角落或沿圓形路徑排列。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的天線裝置， 其中，第三天線陣列進(jìn)一步包括排列在所述四個第三天線(107 - 110)之間的第五個第三天線(111)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的天線裝置， 其中，所述第五個第三天線(111)包括開口波導(dǎo)，特別地，具有矩形或圓形截面。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的天線裝置， 其中，所述第五個第三天線(111)排列在本應(yīng)放置所述第一天線陣列(103a)的被替代的第一天線的位置。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的天線裝置， 其中，所述第三天線陣列包括三個第三天線(207，208，209)的二維場(206)，所述三個第三天線(207，208，209)被排列在三角形的角落或沿圓形路徑排列。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的天線裝置， 其中，與相鄰的第一天線陣列(102)最接近地排列的第三天線陣列(206)的兩個內(nèi)部的第三天線(208，209)被排列為使得所述兩個內(nèi)部的第三天線(208，209)之間的中心排列在本應(yīng)放置所述第一天線陣列(102)的被替代的第一天線(103a)的位置。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的天線裝置，其中，所述兩個內(nèi)部的第三天線(208，209)包括開口波導(dǎo)，特別地，具有矩形或圓形截面。
12.根據(jù)權(quán)利要求5至11中任一項所述的天線裝置， 其中，與相鄰的第二天線陣列(104a)最接近地排列的第三天線陣列(206)的外部的第三天線(207)被排列在本應(yīng)放置所述第二天線陣列(104a)的被替代的第二天線(105a)的位置。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的天線裝置， 其中，所述外部的第三天線(207)與所述相鄰的第二天線陣列(104a)的第二天線(105)相同。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的天線裝置， 其中，所述外部的第三天線(207)被配置為，尤其是通過使用天線共享元件(122)，同時發(fā)射和接收輻射，且相同的第三天線陣列(206)的其他第三天線(208，209)執(zhí)行與第一天線陣列(102)的第一天線(103)相同的發(fā)射或接收輻射動作。
15.根據(jù)權(quán)利要求5至14中任一項所述的天線裝置， 其中，除所述外部的第三天線(207 )之外，第三天線陣列(206 )的第三天線(208，209 )具有比被替代的第一天線(103a)小的截面。
16.根據(jù)權(quán)利要求5至15中任一項所述的天線裝置， 其中，除所述外部的第三天線(207 )之外，第三天線陣列(206 )的第三天線(208，209 )基本上覆蓋與被替代的第一天線(103a)相同的區(qū)域。
17.根據(jù)權(quán)利要求3所述的天線裝置， 其中，第三天線陣列(306)包括單個第三天線(307)，所述單個第三天線(307)被配置為，尤其是通過使用天線共享元件(322 )，同時發(fā)射和接收輻射。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的天線裝置， 其中，所述單個第三天線(307)與相鄰的第二天線陣列(104a)的第二天線(105)或相鄰的第一天線陣列(102)的第一天線(103)相同。
19.根據(jù)權(quán)利要求17或18所述的天線裝置， 其中，所述單個第三天線(307)排列在本應(yīng)放置所述第二天線陣列(104a)的被替代的第二天線(105a)的位置。
20.根據(jù)權(quán)利要求17至19中任一項所述的天線裝置， 其中，所述單個第三天線(307)排列在本應(yīng)放置所述第一天線陣列(102)的被替代的第一天線(103a)的位置或接近該位置的位置。
21.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的天線裝置， 其中，所有第一天線(103 )是相同的，和/或其中，所有第二天線(105 )是相同的。
22.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的天線裝置， 其中，被配置用于發(fā)射輻射的天線(105)的孔徑面積小于被配置用于接收輻射的天線的孔徑面積。
23.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的天線裝置， 其中，所有第一天線(103)被均勻間隔，和/或其中，所有第二天線(105)被均勻間隔。
24.一種波束形成設(shè)備(700)， 包括:根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線裝置(720)，饋送單元(730)，用于饋送所述天線裝置(720)的天線，以及處理單元(740 )，用于處 理所述天線裝置(720 )的波束形成輸出信號。
全文摘要
本發(fā)明涉及天線裝置及波束形成設(shè)備。該天線裝置包括第一天線陣列(102)，包括順序排列的第一天線(103)；至少兩個第二天線陣列(104a，104b，104c，104d)，與所述第一天線陣列相鄰地排列并且各個第二天線陣列包括順序排列的第二天線(105)；至少兩個第三天線陣列(106)，各個第三天線陣列包括至少一個第三天線(107﹣111)，其中第三天線陣列排列在所述第一天線陣列和第二天線陣列的邊界區(qū)域(112)并替代最接近相鄰的第二天線陣列(104a)的第一天線(103a)以及最接近相鄰的第一天線陣列(102)的第二天線(105a)；其中所述第一天線或第二天線發(fā)射輻射且所述第一天線或第二天線的另一個接收輻射，并且其中至少一個第三天線發(fā)射和/或接收輻射。
文檔編號H01Q21/00GK103178356SQ20121055720
公開日2013年6月26日 申請日期2012年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月21日
發(fā)明者馬塞爾·布萊奇, 理查德·斯蒂林-加爾拉切爾, 弗卡恩·丹伊 申請人:索尼公司