專利名稱：天線系統(tǒng)的制作方法
天線系統(tǒng)
本申請是申請日為2002年9月12日的同名中國專利申請 No. 02820866. 8 (PCT/GB02/04166)的分案申請。
本發(fā)明涉及天線系統(tǒng)，尤其但不只涉及具有布置在至少兩個子陣 中的多個天線元件的相控陣天線系統(tǒng)。該天線系統(tǒng)適用于許多電信系 統(tǒng)，但在通常稱為移動電話網(wǎng)絡(luò)的蜂窩移動無線電網(wǎng)絡(luò)中獲得特別應(yīng) 用。更具體說，本發(fā)明的天線系統(tǒng)可以在第三代(3G)移動電話網(wǎng)絡(luò) 和通用移動電話系統(tǒng)(UMTS)的情況下使用。
蜂窩移動無線電網(wǎng)絡(luò)的操作員通常利用他們自己的基站，每個基 站包括一個或多個天線。在蜂窩移動無線電網(wǎng)絡(luò)中，天線是規(guī)定所需 覆蓋范圍的因素，覆蓋范圍通常分成若干重疊的小區(qū)，每個小區(qū)與各 自的天線和基站有關(guān)。每個小區(qū)都含有與那個小區(qū)中的移動無線電設(shè) 備通信的固定位置基站?；舅鼈儽旧碛善渌ㄐ攀侄位ミB，或是無 線電鏈路或是固定陸線，并被安排在網(wǎng)或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，這種結(jié)構(gòu)允許 通過該小區(qū)復(fù)蓋區(qū)域移動無線電設(shè)備互相通信以及與蜂窩移動無線電 網(wǎng)絡(luò)外的公共電話網(wǎng)絡(luò)通信。
在這樣網(wǎng)絡(luò)中所使用的天線經(jīng)常是稱為相控陣天線的復(fù)合裝置， 它包括多個(通常8個或更多)或陣的單獨天線元件或偶極子。通過 調(diào)整這些元件之間的相位關(guān)系可以改變天線的最大靈敏度方向，即天 線方向圖的主輻射束或"瞄準"的垂直或水平方向。這具有允許控制 輻射束以改變天線的覆蓋范圍的作用。
尤其是，蜂窩移動無線電網(wǎng)絡(luò)中的相控陣天線的操作員有調(diào)整天 線的垂直輻射方向圖(VRP)(也稱為"傾斜")的要求，因為這對天 線的覆蓋范圍具有明顯的作用。例如，由于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的變化或小區(qū)中 的其它基站或天線的增加或移除，會要求覆蓋范圍的調(diào)整。
已經(jīng)知道天線傾斜角的調(diào)整，傳統(tǒng)上用天線本身內(nèi)的機械裝置、 電氣裝置或兩者來實現(xiàn)。在機械調(diào)整傾斜時，例如通過機械移動天線 元件它們本身或通過機械移動天線支架，這樣的調(diào)整經(jīng)常稱為"機械 傾斜角調(diào)整"。調(diào)整機械傾斜角的作用是改變瞄準的位置使其指向或是水平線以上或是水平線以下。在通過調(diào)整供給天線元件的信號的相 位而并非物理上移動元件的支架、天線元件它們本身或者天線罩的任 何其它部件來電氣上調(diào)整傾斜時，這樣的調(diào)整通常稱為"電氣傾斜角 調(diào)整"。調(diào)整電氣傾斜角的作用也是改變瞄準的位置使其指向或是水 平線上面或是水平線下面，在這種情況下，通過改變饋送給陣中的每 個元件(或元件組)的信號的時間延遲來實現(xiàn)。
電氣傾斜角的機械調(diào)整的缺點是，它必須在原位置靠天線的人工 調(diào)整來進行。
本發(fā)明的目的是提供克服上述問題的改進天線。
在下面的說明中，代替以前術(shù)語"天線"使用的術(shù)語"天線系統(tǒng)" 說明具有"天線組件"的系統(tǒng)。天線組件是天線元件的陣和用于控制 供給天線組件中的天線元件信號的控制裝置。
因而，按照本發(fā)明的一個方面提供有一種天線系統(tǒng)。這種天線系
統(tǒng)包括天線組件，它具有電氣傾斜角和多個安裝在天線栽體上和布 置在至少兩個子陣中的天線元件，每個子陣包括一個或多個所說的元 件；控制裝置，它用于從遠離所說天線組件的位置電氣上控制供給至 少一個所說的子陣的信號的相位，其中所說的控制裝置包括用于經(jīng)第 一和第二輸入饋源連接到所說的子陣中的各自一個，借此調(diào)整供給那
里的信號的相位的相位調(diào)整裝置；以及附加機械相位調(diào)整裝置，用于 另外調(diào)整供給天線組件的每一個元件的信號的相位。
很便利地，天線組件可以包括第一和第二相位調(diào)整裝置，所說的 第一和第二相位調(diào)整裝置中的每一個經(jīng)各自的第一或第二輸入饋源與
所說的子陣中的各自的一個連接，借此調(diào)整供給所說的子陣中所說的 各自的一個的信號的相位。
典型上天線栽體可以是天線桿。
在第一實施例中，控制裝置可以放置在天線載體的基座處，遠離 天線組件。在一個替換的實施例中，控制裝置布置在遠離天線載體或 天線桿基座的位置，例如幾公里外。
控制裝置可以包括用于接收單獨輸入信號的單獨口和用將所說的 輸入信號分成第一和第二分信號的裝置，第一和第二分信號要被供給 所說的第一和第二相位調(diào)整裝置中的各自的一個。
很便利地，系統(tǒng)還包括用于自動控制與供給所說的陣中的第二個的信號的相位有關(guān)的供給所說的陣中的第一個的信號的相位的裝置。
在一個優(yōu)選實施例中，所說的天線組件中的所說的元件被布置在
第一、第二和第三子陣中，而所說的天線系統(tǒng)包括
第一控制裝置，它用于控制供給所說的第一子陣的信號的相位，
以及
第三控制裝置，它用于控制供給所說的第三子陣的信號的相位，
以及
第二控制裝置，它用于自動控制與供給所說的第一和第三子陣的 信號的相位的預(yù)定函數(shù)有關(guān)的供給所說的第二子陣的信號的相位。
很便利地，所說的預(yù)定函數(shù)是供給所說的第一和第三子陣的信號 的相位的矢量和。
所說的第二控制裝置最好可以包括一個組合器單元，用于接收具 有供給所說的第一子陣的信號的相位的第一輸入信號和具有供給所說 的第三子陣的信號的相位的第二輸入信號，以及用于與供給所說的第 一和第三子陣的信號的相位的預(yù)定函數(shù)有關(guān)地提供輸出信號到第二子 陣。
在一個實施例中，預(yù)定函數(shù)是供給所說的第一和第三子陣的信號 的相位的矢量和。
在另一個優(yōu)選實施例中，第二控制裝置包括至少一個正交組合器 單元，用于接收具有供給所說的第一子陣的信號的相位的笫一輸入信 號和具有供給所說的第三子陣的信號的相位的第二輸入信號，以及用 于提供到第二子陣的一個元件的第一輸出信號和到第二子陣的一個不 同元件的第二輸出信號，其中所說的第一和第二輸出信號是與第一和 第二輸入信號的相位的預(yù)定函數(shù)有關(guān)的。
可以這樣配置正交組合器單元，使得正交組合器單元提供的所說 的輸出信號的相位是第一和第二輸入信號的相位的平均，
可以配置第一控制裝置按第一預(yù)定數(shù)量控制和/或調(diào)整供給所說 的第一子陣的所說的信號的相位，并可以配置第二控制裝置按第二預(yù) 定數(shù)量控制和/或調(diào)整供給所說的第二子陣的所說的信號的相位，其中 所說的第二預(yù)定數(shù)量的幅度和/或極性與所說的第一預(yù)定數(shù)量的幅度 和/或極性不同。
天線組件常規(guī)上從所說的第一和第二相位調(diào)整裝置被供給兩個信號饋源中的一個最大的
兩端上分離和分配信號的各個信號分配裝置。最好是，所說的信號分 配裝置中的每一個都包括用于分配信號到一個或多個所說的子陣的分 路器裝置。常規(guī)上，裝備分路器裝置基本均勻地來分配所說的信號的 信號強度到所說的子陣，借此增加瞄準增益。
在一個實施例中，至少一個從與第一子陣有關(guān)的所說的分配裝置 的輸出信號與至少一個從與第三子陣有關(guān)的所說的分配裝置的輸出信 號空間組合或重疊，借此提供第一和第二組合輸出信號給第二子陣的 第一和第二元件。信號的組合可以只在空中實現(xiàn)和提供可以達到較高
瞄準增益和較低旁瓣水平的進一步的優(yōu)點，尤其當電氣上傾斜系統(tǒng)時。 附加機械相位調(diào)整裝置可以包括一個可移動電介質(zhì)元件陣?？梢?與有關(guān)的電介質(zhì)元件一起提供到每個陣元件的信號路徑，對那個元件 來說是唯一的，或者可以與到陣元件中的另一個的信號路徑一起共享 電介質(zhì)元件。
每個元件具有相關(guān)的輸入傳輸線，并且，在一個實施例中，電介 質(zhì)元件中的每一個都被布置為相對有關(guān)傳輸線的直線移動，以便改變 經(jīng)所說的傳輸線供給所說的元件的信號的另外的相移。
替換地，電介質(zhì)元件中的每一個都被布置為相對有關(guān)傳輸線的旋 轉(zhuǎn)移動，以便改變經(jīng)所說的傳輸線供給所說的元件的信號的另外的相 移。
因而，附加機械相位調(diào)整裝置可以包括用于移動電介質(zhì)元件的或 是旋轉(zhuǎn)或是直線動作裝置。每個附加機械相位調(diào)整裝置可以是如此相 同的，以致在電介質(zhì)元件的直線或旋轉(zhuǎn)動作時給供給每個陣元件的信 號提供基本相等數(shù)量的進一步的相位調(diào)整。替換地，每個附加機械相 位調(diào)整裝置可以是如此不同，以致直線或旋轉(zhuǎn)動作對到每個元件的信 號產(chǎn)生不同數(shù)量的進一步的相位調(diào)整。
按照本發(fā)明的另一個方面，提供有一種天線系統(tǒng)。這種天線系統(tǒng)
包括
天線組件，它具有多個布置在至少兩個子陣中的元件，每個子陣 包括一個或多個所說的元件；
第一控制裝置，它用于控制供給所說的子陣中的第一個的信號的相位，以及
第二控制裝置，它用于自動控制與供給所說的子陣中的所說的第 一個的信號的相位有關(guān)的供給所說的子陣中的另一個的信號的相位。
最好是，將所說的天線組件中的所說的元件布置在第一、第二和
第三子陣中，并且所說的組件包括
第一控制裝置，它用于控制供給所說的第一子陣的信號的相位；
以及
第三控制裝置，它用于控制供給所說的第三子陣的信號的相位； 其中，布置所說的第二控制裝置自動控制與供給所說的第一和第
三子陣的所說的信號的相位的預(yù)定函數(shù)有關(guān)的供給所說的第二子陣的
信號的相位。
很便利地，預(yù)定函數(shù)是供給所說的第一和第三子陣的信號的相位 的矢量和。
會認識到，如同本發(fā)明的第一方面的任選和/或替換所描述的特征 也可以對本發(fā)明的另外方面適用。
按照本發(fā)明的再另一個方面，提供有一種天線系統(tǒng)。這種天線系 統(tǒng)包4舌
天線組件，它具有多個布置到至少第一、第二和第三子陣中的元 件，每個子陣包括一個或多個所說的元件；以及
控制裝置，它用于控制供給所說的子陣中的每一個的信號的相位。 其中，所說的天線組件被供給兩個信號饋源中的一個最大的。
如在前面各節(jié)件所述的本發(fā)明的系統(tǒng)提供若干優(yōu)于現(xiàn)有系統(tǒng)的優(yōu) 點。特別是，可以筒單地和迅速地從遠離天線組件的地點實現(xiàn)供給天 線組件中的每個子陣的信號的相位的控制和/或調(diào)整。已經(jīng)知道，通過
械調(diào)整來調(diào)整天線的傾斜角。這樣的調(diào)整過程是不方便的和勞動強的。 本發(fā)明提供這樣優(yōu)點，即，可以用電氣裝置從遠離天線桿的地點調(diào)整 傾斜角，例如從在天線桿的基座的基站或控制中心或位于距天線桿幾 公里的基站來調(diào)整。此外，通過給每個用戶提供可獨立操作的控制裝 置和通過在頻率選擇組合器設(shè)備中組合用戶信號，該系統(tǒng)對多用戶(即 多操作員)應(yīng)用是合適的。
本發(fā)明也提供這樣優(yōu)點，即，如此控制饋送給每個天線元件的信號的相位和幅度分布，使得提供改進的天線增益和旁瓣水平的控制， 尤其當電氣上傾斜該系統(tǒng)時。機械相位調(diào)整裝置的提供，例如用于進 一步調(diào)整供給陣的每個元件的信號的相位，給用戶提供調(diào)諧垂直輻射 方向圖的裝置，允許瞄準增益和旁瓣水平的進一步最佳化。
本發(fā)明的這方面也提供優(yōu)于其它已知技術(shù)的優(yōu)點，即，隨系統(tǒng)復(fù) 雜性和成本的減少可以實現(xiàn)為調(diào)整天線組件的電氣傾斜所需要的部件
的數(shù)目的減少。
為此說明書目的，會認識到，企圖措詞"用戶"意指本發(fā)明的系 統(tǒng)的用戶(即，系統(tǒng)操作員)，而不是意指用于到/從系統(tǒng)的信號的接 收/發(fā)送的電話手機的用戶。
現(xiàn)在將只通過例子參照附圖來說明本發(fā)明，其中，


圖1圖解已知相控陣天線組件的垂直輻射方向圖(VRP); 圖2是裝有用于調(diào)整電氣傾斜角的機械裝置的已知天線組件的原 理方框圖3是按照本發(fā)明的雙子陣天線系統(tǒng)的第一實施例的原理方框圖； 圖4是圖3的天線系統(tǒng)的實際實現(xiàn)的原理方框圖； 圖5是利用子陣的空間重疊的替換實施例的三子陣天線系統(tǒng)的原 理方框圖6表示替換圖5所示的三子陣天線系統(tǒng)的原理方框圖； 圖7表示圖6的天線系統(tǒng)的實際實現(xiàn)的原理方框圖； 圖8表示另外的替換實施例的五子陣天線系統(tǒng)的原理方框圖； 圖9表示構(gòu)成圖3到8的系統(tǒng)的一部分的機械相位調(diào)整裝置的一 個實施例；
圖10圖解替換圖9所示的機械相位調(diào)整裝置；
圖11是表示圖10的機械相位調(diào)整裝置的細節(jié)的三子陣天線系統(tǒng) 的另外替換實施例；
圖12是表示圖9的機械相位調(diào)整裝置的細節(jié)的三子陣天線系統(tǒng)的 另外替換實施例；以及
圖13是裝有雙極性天線組件的按照本發(fā)明的系統(tǒng)的替換形式的原 理方框圖。
在這些圖中，同樣的參考數(shù)字用于表示類似的部分。在以下說明 中，在適用于蜂窩移動無線電網(wǎng)絡(luò)，尤其適用于通用移動電話系統(tǒng)(UTMS)的天線系統(tǒng)的范圍內(nèi)來說明本發(fā)明。然而會認識到，本發(fā)明 不限于這樣的使用，對其它通信系統(tǒng)會是同等適用。
圖l表示常規(guī)相控陣天線組件的垂直輻射方向圖(VRP)。該圖是 以側(cè)視圖表示，天線組件由點1代表。
天線組件的VRP由主瓣或"瞄準"2組成。主瓣隨它從天線組件伸 展而在垂直平面內(nèi)發(fā)散，代表天線組件輻射的波束的最大輻射強度區(qū)。 天線組件的VRP也包括若干代表低得多的輻射強度區(qū)的旁瓣4。旁瓣在 圍繞天線組件大約等角間隔開的方向上在垂直平面內(nèi)伸展。緊鄰瞄準2 的旁瓣3被分別稱為第一上旁瓣和第一下旁瓣。
在通過物理移動天線元件和/或它們的支架或外殼來機械上調(diào)整 天線組件的傾斜角時，天線組件的傾斜角被稱為"機械傾斜"角，常 規(guī)上它通過改變瞄準的位置使其指向或是水平線以上或是水平線以下 來實現(xiàn)。在被電氣上調(diào)整時，天線組件的傾斜角被稱為"電傾斜"， 它通過改變供給天線中的元件組的信號的時間延遲或相位，而不是通 過元件它們本身的機械移動來向上或向下移動瞄準線?？梢酝ㄟ^改變 射頻載波的相位來實現(xiàn)時間延遲。假若相位延遲與感興趣頻帶上的頻 率成比例并具有零截取，那么相位延遲產(chǎn)生時間延遲。因此，相移和 時間延遲是同義的。
注意到這樣一點會有益于讀者對以下說明的理解。即，"電氣傾 斜"和"機械傾斜"都可以或是由電氣裝置或是由機械裝置或者由這 兩種裝置來控制和/或調(diào)整，使得，例如，可以利用部件的機械移動完 成電氣相位調(diào)整，其中，為調(diào)整瞄準位置并不物理移動天線元件它們 本身。
在圖2上，用原理方框形式概括地以IO表示裝有調(diào)整電氣傾斜角 的機械裝置的已知天線系統(tǒng)的天線組件。該天線組件是由十二個元件 或偶極子El - E12的陣組成的相控陣天線。這十二個元件被布置成標 記為A、 B和C的三個子陣。
每個子陣A、 B、 C包括四個元件，它們互相并聯(lián)連接并與各自的 第一、第二和第三延遲設(shè)備12、 14、 16相耦合。延遲設(shè)備12、 14、 16 包括圖9和10表示的和下面進一步詳細說明的常規(guī)機械相位調(diào)整機 構(gòu)。要被天線發(fā)射的射頻UF)信號被從公用的RF 口或饋線18供給 延遲設(shè)備12、 14、 16中的每一個。延遲設(shè)備12、 14、 16的功能是按預(yù)定數(shù)量調(diào)整供給各自子陣A、 B、 C的RF信號的相位。連接到中央子陣B的第二延遲設(shè)備14是為按固定 數(shù)量移動供給子陣B的信號的相位而布置的固定延遲設(shè)備。在另一方 面，分別連接到子陣A和C的第一和第三延遲設(shè)備12、 16是可變延遲 設(shè)備，它們中的每一個是為按可變數(shù)量移動分別供給子陣A和C的RF 信號的相位而可操作的。
第一和第三延遲設(shè)備12、 16可以典型施加0和±45°之間的相移 到供給子陣A和C的該RF信號上，并借助如圖6和7所示的機械裝置 20是可調(diào)整的。機械裝置20包括以22代表地所表示的裝置，與由第 一延遲設(shè)備12施加的相比較用于反轉(zhuǎn)由第三延遲設(shè)備16施加到信號 上的相移的方向。因此，第一和第三延遲設(shè)備12、 16施加到RF信號 上的相移在幅度上是相等的，但在極性上是相反的。換句話說，如果 第一延遲設(shè)備12按+45。移動供給子陣A的信號的相位，則第三延遲 設(shè)備16按-45°移動供給子陣C的信號的相位。雖然第二延遲設(shè)備14 是固定的延遲設(shè)備，實際上施加了一個相移到供給子陣B的信號上， 這個相移是第一和第三延遲設(shè)備12、 16施加的相移的中值。
這樣的天線組件的電氣傾斜角典型上按對于每子陣±45°相移為 ±5。變化。這給出每電氣傾斜度約18°相移的傾斜靈敏度。因而，在 這個例子中，由于供給子陣A和C的RF信號相差90。，天線組件的電 氣傾斜約為5° 。天線組件的電氣傾斜方向依賴于施加到供給子陣的信 號上的相移的極性。在這種場合，即，到上部子陣(在這種情況下， 子陣A)的信號具有正相位，而下部子陣(在這種情況下，子陣C)具 有負相移，電氣傾斜角將是正的，即在正常瞄準線上面。對于相反極 性的相移，電氣傾斜角將是負的。
圖2的天線組件有若干缺點。尤其是，為調(diào)整第一和第三延遲設(shè) 備12、 16施加的相移以便改變天線組件的電氣傾斜角，需要機械裝置 20的人工調(diào)整。再者，由于公用的機械調(diào)整裝置20,第一和第三延遲 設(shè)備12、 16施加的相移的幅度總在幅度上是相等的，而在方向(極性) 上是相反的，以此限制天線組件的傾斜。另外，旁瓣水平相對瞄準水 平增加。因此，不利地減少了天線組件的增益。
在圖3上，概括為100以方框形式表示按照本發(fā)明的天線系統(tǒng)的 一種優(yōu)選形式。在這個實施例中，天線系統(tǒng)100包括以102表示的天線組件和控制單元104。天線組件102包括具有安裝在天線載體或天線 桿(未示出)上的八個元件El到E8的陣的相控陣天線。元件El到E8 4皮布置成兩個子陣包4舌E1到E4的上部子陣100A和包4舌E5到E8的 下部子陣100B。子陣100A、 100B的每一個中的元件并聯(lián)連接到各個分 配網(wǎng)絡(luò)151N1、 151N2形式的信號分配裝置。分配網(wǎng)絡(luò)151N1、 151N2, 分別經(jīng)載波線120、 122被饋電并將在后面被進一步詳細地說明。
天線組件102包括兩個用正方形112、 114代表的輸入口，它們中 的每一個經(jīng)各自的輸入載波線120、 122連接到各自的分配網(wǎng)絡(luò)151Nl、 151N2?？刂茊卧舶ㄝ斎敕致菲?組合器單元125，到它的公用口連 接到單獨RF 口 126的輸出。輸入分路器/組合器單元125具有兩個口 ， 它們分別經(jīng)第一和第二分路器線128、 130連接到第一和第二相位調(diào)整 器132、 134。第一相位調(diào)整器132在其輸出端經(jīng)第一輸入饋線136連 接到輸入口 112，同時，第二相位調(diào)整器134經(jīng)第二輸入饋線138連接 到輸入口 114。因此，從控制單元104經(jīng)雙饋線天線給組件102提供信 號。
除了由第一和第二相位調(diào)整器132、 134執(zhí)行相位調(diào)整外，也在到 天線給組件的每個元件的信號路徑上提供附加相位調(diào)整裝置150E1 -150E8。每個附加相位調(diào)整裝置150E1 — 150E8采取機械相位調(diào)整裝置 形式，下面參照或圖9或圖IO進一步詳細地說明它的型式。當借助在 伺服控制器103控制下的伺服馬達101被控制時，每一個機械相位調(diào) 整裝置150E1 — 150E8用于進一步調(diào)整供給每個子陣IOOA、 100B中的 各個元件的信號的相位。伺服控制器103通過控制電纜206控制伺服 馬達IOI。控制電纜206可以是足夠長的，使得伺服控制器103可以構(gòu) 成遠離天線組件102放置的控制單元104的一部分。
在圖4上進一步詳細地表示分配網(wǎng)絡(luò)151Nl、 151N2。與上部子陣 100A有關(guān)的分配網(wǎng)絡(luò)151N1分別包括第一、第二和第三分路器/組合器 單元116A、 116B、 116C。輸入載波線120給第二分路器/組合器單元 116B供信號，第二分路器/組合器單元116B給第一和第三分路器/組合 器單元116A、 116C中的各自一個供基本上相等強度的第一和第二輸出 信號。第一和第三分路器單元116A、 116C再分信號，使得每一個給相 位調(diào)整裝置150E1 — 150E4中的各自一個提供基本上相等強度的第一 和第二輸出信號。下部子陣100B的第二分配網(wǎng)絡(luò)151N2包括相同的分路器單元118A、 118B 、 118C的布置。分路器/組合器單元116A- 116C、 118A - 118C的布置保證對陣的每個元件El到E8的相等功率分配，也 因此保證最大的瞄準增益以及在發(fā)射和接收模式波束方向圖都是同一 個。
參照圖3和4，在工作中，從RF 口 126到輸入分路器125的輸入 端饋送要被天線系統(tǒng)發(fā)射的信號。輸入分路器單元125將信號分成兩 個相等強度的輸出信號并將一個分信號分別供給第一和第二相位調(diào)整 器132、 134?？刹僮鞯谝缓偷诙辔徽{(diào)整器132、 134為在±60°的范 圍內(nèi)調(diào)整供給到那里的信號的相位。每個相位調(diào)整器132、 134#皮如此 控制，使得如果第一相位調(diào)整器132被安排施加正相移到RF信號上， 第二相位調(diào)整器134被安排施加負相移到該信號上；反之也是一樣。 然而，每個相位調(diào)整器被安排獨立地調(diào)整供到那里的信號的相位，使 得每個相位調(diào)整器施加的相移的幅度可以是不同的。
來自第一相位調(diào)整器132的相移信號經(jīng)第一饋線136供給天線組 件102上的輸入口 112。同樣地，來自第二相位調(diào)整器134的相移信號 經(jīng)第二饋線138供給輸入口 114。實際上，可以把第一和第二饋線136 和138做成如想要的那樣長，使得用于調(diào)整天線組件102的電氣傾斜 角度的控制裝置104可以位于遠離天線組件本身的地點。
供給輸入口 112、 114的相移信號作為在輸入載波線上120、 122 上的信號Sa和Sb分別供給第一和第二主分路器單元116B、 118B。第 一主分路器單元116B用于分信號Sa，并從它的兩個輸出端經(jīng)過上部子 陣分路器116A、 116C和相關(guān)的相位調(diào)整裝置150E1到150E4供給子陣 100A中的元件分信號。
同樣地，第二主分路器單元118B用于分信號Sb，并從它的兩個輸 出端經(jīng)過下部子陣分路器單元118A、 118C和相關(guān)的相位調(diào)整裝置 150E5到150E8供給子陣100C中的元件分信號。
本專業(yè)技術(shù)人員從根據(jù)其互連分路器單元的方式會立即領(lǐng)會信號 Sa、 Sb被分離和分配到天線組件的元件中的方式。也就是說，分路器 單元的兩個輸出中的每一個的信號強度將基本上是輸入信號強度的一 半。因此，供給每個元件E1到E8的信號的信號強度基本上是相同的。
圖5是替換圖3和4所示的實施例，其中天線組件102包括布置 在3個子陣上的8個天線元件El到E8;上部子陣100A包括天線元件El到E3，中央子陣100B包4舌E4和E5以及下部子陣100C包^舌天線元 件E6到E8。元件El到E4中的每一個(即，上部子陣100A的3個元 件和中央子陣100B的l個元件)由分配網(wǎng)絡(luò)151N1饋電，并分別被配 備附加相位調(diào)整裝置150E1 - 150E4。元件E5到E8中的每一個(即， 下部子陣100A的3個元件和中央子陣100B的1個元件)由分配網(wǎng)絡(luò) 151N2^:貴電，并分別4皮配備附加相位調(diào)整裝置150E5 - 150E8。到中央 子陣元件的相位調(diào)整4言號，150E4和150E5，通過在160處空中的空間 組合來驅(qū)動，這些輸出信號中的一個來自第一分配網(wǎng)絡(luò)151N1，這些輸 出信號中的一個來自第二分配網(wǎng)絡(luò)151N2。兩個信號的空中組合驅(qū)動到 中央子陣100B的輸入發(fā)生在從分配網(wǎng)絡(luò)151Nl、 151N2輸出的信號已 經(jīng)過有關(guān)的相位調(diào)整裝置150E4、 150E5調(diào)整了相位之后。
圖5上的分配網(wǎng)絡(luò)151N1、 151N2可以包括與圖4所示的基本上相 同的分路器裝置，因此，從第一分配網(wǎng)絡(luò)151N1的第一分路器單元116A 的輸出饋電元件El和E2，從第三分路器單元116C的輸出中的一個饋 電元件E3。像在圖5實施例中互換對元件E4和E5的饋電那樣，從第 一分配網(wǎng)絡(luò)151N1的第三分路器單元116C的第二輸出饋電元件E5。同 樣地，從第二分配網(wǎng)絡(luò)151N2的第三分路器單元118C的兩個輸出饋電 元件E7和E8，從第一分路器單元118C的輸出中的一個饋電元件E6。 像在互換對元件E4和E5的饋電那樣，從第二分配網(wǎng)絡(luò)151N2的第一 分路器單元118A的輸出中的一個饋電元件E4。
由空間重疊來自上部和下部子陣IOOA、 100C的兩個元件驅(qū)動到中 央子陣100B的輸入獲得的優(yōu)點在于，在陣元件上的相位分布是較近的 接近線性分布。因而可以達到較高的瞄準增益和較低的旁瓣水平，尤 其當電氣上傾斜天線時。
圖6表示另一個天線組件的替換實施例，以三子組的形式，可變 電氣傾斜組件。天線組件102包括十二個元件，El到E12,把它們分 成三個子陣100A、 IOOB、 IOOC，使得每個子陣分別包括四個元件，El 到E4、 E5到E8和E9到E12。用同樣的參考數(shù)字指示與圖3到圖5的 實施例中所表示的相同的部件，將不進一步詳細地說明它們。輸入載 波線120、 122分別饋送各自的信號Sa和Sb到主分路器單元140A、 140B,每個分路器單)t提供兩個相等強度的輸出。第一主分路器單元 140A的第一輸出端連接到第一輸出載波線106，第一主分路器單元140A的第二輸出端連接到組合器單元124的第一輸入端。第二主分路 器單元140B的第一輸出端連接到第二輸出載波線110，而第二主分路 器單元140B的第二輸出端連接到組合器單元124的第二輸入端。
組合器單元124是可操作的，以在輸出載波線108上輸出兩個信 號的矢量和。在組合從第一和第二主分路器單元140、 140B輸出的信 號的情況下，如果在輸入到組合器單元124的輸入信號中的每一個的 信號強度是已分別被第一和第二主分路器單元140、 140B平分信號Sa、 Sb的信號強度的一半由組合器單元124輸出的信號具有與信號Sa、 Sb 中的任何一個相同的信號強度。另外，由于組合器單元124產(chǎn)生兩個 信號Sa、 Sb的矢量和以及由于信號Sa、 Sb的相位已被有差別地調(diào)整 (即，在相反的極性上)，由組合器單元124沿栽波線108輸出的信 號的相位是Sa和Sb的相位的中值。此外，組合器單元124提供信號 Sa和Sb的相位的中值，而無到子組100B的信號功率的任何損耗。
組合器單元124提供在載波線108上的矢量和信號給第二分配網(wǎng) 絡(luò)151N2，第二分配網(wǎng)絡(luò)151N2又經(jīng)過有關(guān)的相位調(diào)整裝置150E5到 150E8提供信號給元件E5到E 8中的每一個。當從組合器單元124的 輸出是輸入載波線120、 122上的信號的平均相位時，這種配置提供在 相位線性方面的進一步改進。因此，饋送到中央子矩陣100B的元件(元 件E5到E8)的總功率保持基本上不變，而在栽波線120、 122之間有 相位差。
圖7表示圖6的三子組天線的實際實施例，為更詳細地表示分配 網(wǎng)絡(luò)151N1、 151N2、 151N3。第一和第二分路器單元140A、 140B由輸 入栽波線120、 122中的各自一個饋電，分路器單元140A、 140B中的 每一個產(chǎn)生兩個輸出信號。從第一分路器單元140A的第一輸出信號供 給第一分配網(wǎng)絡(luò)151N1的相移單元170A以便施加典型地在-45度和-60 度之間的附加相移到來自主分路器單元140A的信號上。相移輸出信號 提供給構(gòu)成圖4所示種類的分路器裝置116A、 116B、 116C的一部分的 分路器單元116B。分路器裝置116A、 116B、 116C分別提供輸出信號給 相位調(diào)整裝置150E1 - 150E4，所以每個元件接收到基本上相等強度的 信號。
從分路器單元140A的第二輸出提供給構(gòu)成第二分配網(wǎng)絡(luò)151N2的 一部分的另外的分路器單元172A，分路器單元172A將它接收到的輸入分成第一輸出信號和第二輸出信號，第一輸出信號提供給第一正交混
合組合器單元174A的一個輸入端(A)，第二輸出信號提供給第二正 交組合器單元174B的一個輸入端(A)。
第二分路器單元140B提供第一輸出信號給構(gòu)成第二分配網(wǎng)絡(luò) 151N2的一部分的另外的分路器單元172B。該另外的分路器單元172B 提供輸出信號給第一正交混合組合器單元174A的第二輸入端(B)和 提供輸出信號給第二正交組合器單元174B的第二輸入端(B)。
第一和第二正交混合組合器單元174A、 174B中的每一個提供第一 和第二輸出信號給中央子陣100B的兩個元件第一正交混合組合器單 元174A提供信號給元件E5和E6，而第二正交混合組合器單元174B 提供信號給元件E7和E8。第一和第二正交混合組合器單元174A、 174B 保證，提供給元件E5到E8的信號的相位是在輸入栽波線120、 122上 的信號的相位的平均。例如，饋送給元件E5的功率減少，饋送給元件 E6的功率增加，以致饋送給元件E5、 E6的功率保持基本上不變。
通過構(gòu)成第三分配網(wǎng)絡(luò)151N3的一部分的第二相移單元170B傳送 從第二分路器單元140B的第二輸出信號。第二相移單元170B施加+45 度的相移(即，與相移單元170A相反的極性)到分路器單元118B。分 路器單元118B構(gòu)成圖4所示種類的分路器裝置118A、 118B、 118C的 一部分，它提供輸出信號給下部子陣100C的元件E9到E12的各自相 位調(diào)整裝置150E9 - 150E122,
圖8是本發(fā)明的替換實施例，其中天線組件包括5個子陣100A -IOOE(即，五子陣)。在這里，第三和第四子陣100B、 IOOD通過空間 重疊如圖6所示那樣的3個子陣組件的元件來獲得，與圖6所示的相 同的部件用相同的參考數(shù)字指示。輸入栽波線120、122分別供信號Sa、 Sb給第一和第二主分路器單元140A、 140B。第一分路器單元140A沿 輸出載波線106提供到第一分配網(wǎng)絡(luò)151N1的第一輸出信號和到組合 器單元124的第二輸出信號。第二分路器單元140B沿輸出載波線110 提供到第三分配網(wǎng)絡(luò)151N3的第一輸出信號和到組合器單元124的第 二輸出信號。組合器單元124沿輸出載波線108到第二分配網(wǎng)絡(luò)151N2 的輸出信號，
每個分配網(wǎng)絡(luò)151N1、 151N2、 151N3提供四個輸出信號，它們中 的每一個都經(jīng)過有關(guān)的相位調(diào)整裝置150E1 - 150E12提供給陣的元件。從第一分配網(wǎng)絡(luò)151N1的輸出信號中的一個180A與從第二分配網(wǎng)絡(luò) 151N2的輸出信號中的一個180B通過空中組合信號來進行空間重疊， 提供到子陣100B的元件E4和E5的信號。同樣地，從第二分配網(wǎng)絡(luò) 151N2的輸出信號中的一個180C與從第三分配網(wǎng)絡(luò)151N3的輸出信號 中的一個180D通過空中組合信號來進行空間重疊，提供到子陣100D 的元件E8和E9的信號。圖8上的配置提供在元件El - E12上的相位 線性方面的進一步改進，并且進一步改進了電氣上傾斜組件時的瞄準 增益和旁瓣抑制。
實際上，圖8上的分配網(wǎng)絡(luò)151N1可以包括圖7實施例的分路器 裝置116A、 116B、 116C和相移單元170A，而第三分配網(wǎng)絡(luò)151N3可以 包括圖7實施例的分路器裝置118A、 118B、 118C和相移單元170B。組 合器單元24和第二分配網(wǎng)絡(luò)151N2可以包括如以前參照圖7所描述的 第一和第二分路器單元172A、 172B以及第一和第二正交組合器單元 174A、 174。
圖9和圖10圖解用于機械調(diào)整饋送到天線組件中的每個元件的信 號的相位的已知方法。這些方法的任何一個或兩個可以作為相位調(diào)整 裝置150E1 - 150En (其中，n =天線組件中的元件數(shù))用于圖3到圖 8的天線組件中。
在圖9上，通過傳輸線下面的電介質(zhì)材料元件的直線移動來實現(xiàn) 傳輸線上信號的相位的機械調(diào)整。機械調(diào)整裝置601包括底板602和 一般是平面的電介質(zhì)材料板604。到天線元件的傳輸線T在底板602對 面敷設(shè)。電介質(zhì)材料板604放置在底板602和傳輸線T之間。電介質(zhì) 材料板604 (通常稱為"楔")一般是矩形的，有從它的一個縱向邊切 去的三角形或V形的部分606。楔604是可相對底板602和傳輸線T沿 箭頭A所示方向移動的， 一般橫截傳輸線T。由于其形狀，楔604的直 線移動使較大或較小數(shù)量的電介質(zhì)材料要被插在傳輸線和底板602之 間，由此使在傳輸線T上任何信號的傳播速度以及，從而相位要被移 動取決于楔的直線位置的數(shù)量。通常用以伺服或其它移動換能器形式 的直線致動器來實現(xiàn)這樣的直線移動。按照楔604在傳輸線T下面的 位置和切成楔的V形的內(nèi)角的"楔角"設(shè)置施加到傳輸線T上的信號 的相移的數(shù)量。
圖IO—般地用701來表示一種機械相位調(diào)整裝置。這種機械相位調(diào)整裝置可操作的，借助與固定線長度電容性耦合的傳輸線的可動長 度的旋轉(zhuǎn)運動來改變傳輸線上的信號的傳輸線延遲，從而改變相位。
裝置701包括在其上面是電介質(zhì)材料層704的底板702。傳輸線T的固 定長度與底板702和電介質(zhì)層704 —起組成一種傳輸線。該傳輸線是 不連續(xù)的，形成兩個傳輸線段T1、 T2，第一段T1在電介質(zhì)層704上延 伸，形成具有半徑R的四分圓；第二段T2在電介質(zhì)層704上延伸，形 成具有半徑r的四分圓。
電介質(zhì)材料的平面圓盤706放置在傳輸線T上，它是可相對那里 圍繞與由第 一和第二傳輸線段Tl、T2限定的圓的中心同軸的軸旋轉(zhuǎn)的。 電介質(zhì)圓盤706攜帶有U形長度的傳輸線U，傳輸線U具有第一臂U1， 它限定具有半徑R的四分圓，以及，第二臂U2，它限定環(huán)繞的具有半 :徑r的四分圓。
傳輸線T、 U通過電介質(zhì)圓盤706耦合在一起，通過旋轉(zhuǎn)電介質(zhì)圓 盤706調(diào)整傳輸線U相對于傳輸線T的位置可以實現(xiàn)傳輸線T上的信 號的相位調(diào)整。當圓盤轉(zhuǎn)過90。時，兩個傳輸線之間的耦合和由此傳 輸線到天線元件的有效長度改變，從而移動由傳輸線攜帶的信號的相 位。
盡管在圖IO上未被示出，但利用圖10的器械控制多于一個的天 線元件的相位是有可能的。例如，對于控制兩個單獨的傳輸線上的信 號的相位的這樣設(shè)備來說，傳輸線T、 U的第二配置可以布置在電介質(zhì) 圓盤706的相對四分圓上。通過每個圓盤上的傳輸線T、 U的半徑、傳 輸線間的耦合或通過兩者，可以設(shè)置施加到每個天線元件或每個子組 的元件上的相移。
圖11圖解本發(fā)明的替換實施例。其中，分路器單元的布置是所謂 "家族樹"配置，它允許相等強度的信號被供給組件中的每個元件。 在各個天線元件的相位調(diào)整出現(xiàn)的場合，這樣的配置是合適的，因為 為使瞄準增益最大余弦平方電壓分配不是必需的。
在這個特定的實施例中，天線組件由八個元件El到E8組成；上 部子陣100A包括元件El - E3,中央子陣100B包括元件E4和E5，以 及下部子陣包括元件E6到E8 (即，三子陣系統(tǒng))。結(jié)合電氣裝置施加 到供給天線元件的信號上的差分相移借助機械相位調(diào)整器械的伺服控 制，實現(xiàn)天線組件的電氣傾斜角的遠距調(diào)整?；究刂茊卧?04包括輸入分路器/組合器單元125、 RF 口 126以 及第一和第二相位調(diào)整器132、 234 (它們中的任何一個都未被示出) 分別經(jīng)第一和第二饋線136、 138供第一和第二相移信號Sa、 Sb給輸 入口 112、 114。輸入口 112、 114分別施加該信號到輸入栽波線120、 122上。在輸入載波線上的相移信號Sa、 Sb分別被供給第一和第二主 分路器單元116、 118。如此布置分路器單元，使得第一和笫二主分路 器單元116、 118的每個輸出端連接到分路器單元116A、 116B、 118A、 118B的第二行中的各自分路器單元的輸入端。
分路器單元116A的兩個輸出端經(jīng)過與圖10所示的相同的第一相 位調(diào)整裝置Dl分別連接到元件El和E2。分路器單元116B的第一輸出 端經(jīng)過第二相位調(diào)整裝置D2連接到元件E3。分路器單元116B的第二 輸出連接到組合器單元124的第一輸入端，如分路器單元118A的第一 輸出那樣。組合器單元124具有兩個輸出端，它們中的每個分別經(jīng)過 第二和第三相位調(diào)整裝置D2、D3連接到元件E4和E5。分路器單元118A 的第二輸出經(jīng)過第三相位調(diào)整裝置D3連接到元件E6,而分路器單元 118B的兩個輸出端經(jīng)過第四相位調(diào)整裝置D4分別連接到元件E7、 E8。
在圖11上，通過樞軸地和偏軸地安裝到機械相位調(diào)整裝置701的 旋轉(zhuǎn)圓盤706中的每一個上的驅(qū)動桿200的直線運動，來實現(xiàn)相位調(diào) 整裝置Dl到D4中的圓盤的旋轉(zhuǎn)。例如，通過借助伺服控制器103控 制的伺服馬達101，可以實現(xiàn)驅(qū)動桿200的直線運動?？刂齐娎|206 可以是任何想要的長度，使伺服馬達103能夠從遠離天線組件100的 地點被控制。可以如此配置相位調(diào)整裝置Dl到D4,使得各個圓盤經(jīng)過 單獨的控制點的運動導(dǎo)致對每個圓盤基本上相等的旋轉(zhuǎn)度數(shù)。然而， 根據(jù)在每個相位調(diào)整機構(gòu)中的傳輸線T、 U之間的耦合，可以施加不同 數(shù)量的相移到到每個天線元件的信號上。
圖12圖解天線系統(tǒng)的三子陣實施例。其中，連接到每個天線元件 El到E8的機械相位調(diào)整裝置601是與圖9所示的相同的機構(gòu)，和其中 為執(zhí)行對每個元件El到E8的單獨的機械傾斜要求增加機械調(diào)整裝置 的數(shù)目。換句話說，圖12實施例與圖11實施例的不同在于，有與每 個元件El到E8相關(guān)的獨立和分開的可移動電介質(zhì)元件。伺服馬達101 和伺服控制器103被提供，如前面再次說明的，天線組件100的電氣 傾斜角的遠距調(diào)整是結(jié)合施加到供給天線元件El到E8的信號Sa、 Sb上的差分相移借助機械相位調(diào)整裝置601經(jīng)過電纜206的伺服控制來 實現(xiàn)。
供給每個元件El到E8的信號的相位由每個機構(gòu)中的電介質(zhì)楔的 直線運動來控制，每個電介質(zhì)楔連接到驅(qū)動桿200。會注意到，與連接 到上部四個元件El到E4的相位調(diào)整裝置比較，連接到下部四個元件 E5 - E8的相位調(diào)整裝置是反轉(zhuǎn)的。因此，施加到供給元件El到E4 的信號上的延遲(負相移)的增加將引起施加到供給元件E5到E8的 信號上的延遲(正相移)的減少。
為了在改變天線組件的電氣傾斜角時保持最大瞄準增益和旁瓣水 平的控制，每個天線元件對于給定的驅(qū)動桿200的移動會要求不同數(shù) 量的延遲。在直線機械相位調(diào)整裝置中，這可以通過改變楔604的V 形部分606 (如圖9所示)的角度來實現(xiàn)。
會認識到，圖10的旋轉(zhuǎn)機械相位調(diào)整裝置可以用于代替圖12中 的直線機械相位調(diào)整裝置600。利用圖10的旋轉(zhuǎn)機械相位調(diào)整裝置， 對于給定的驅(qū)動桿200移動的不同數(shù)量的延遲可以通過利用不同的對 于安裝在每個可旋轉(zhuǎn)圓盤上的傳輸線的半徑來實現(xiàn)。
雖然圖12上的分路器單元116A-116C、 118A-118C和組合器單元 124的布置與以前說明的不同，但這種配置如何在元件El到E8上分配 信號強度從前面的說明中會是明顯的。
圖13表示再另 一個實施例和圖解本發(fā)明的系統(tǒng)可以如何與雙極性 天線組件一起被使用。雙極性天線組件的利用是眾所周知的并在電信 系統(tǒng)中是很普遍的。在這個實施例中，天線組件包括一組的四個交叉 的偶極子元件Cl到C4，它們按與垂直線成+45°角的四個元件的第一 列和與垂直線成-45°角的四個元件的第二列來布置。第一列和第二 列是與供給每列的各個RF饋線1110、 1112有效地電氣上分離的。第 一列和第二列共享共同特征借助公用伺服機構(gòu)調(diào)整到每個單獨元件 (在出現(xiàn)場合)的機械相位調(diào)整/分路器裝置(一般地指114和116)， 使得第一和第二列都具有相同的電氣傾斜角。再者，伺服馬達101由 伺服控制器103控制，伺服控制器103通過控制電纜與伺服馬達101 連通》
會認識到，借其移動機械相位調(diào)整裝置601、 701、 1114、 1116的 驅(qū)動桿200的裝置不必采取伺服控制裝置101、 103的形式，而可以是可從遠離驅(qū)動桿200的地點操作的替換裝置的形式。
也會認識到，本發(fā)明提供遠距調(diào)整相控陣天線的電氣傾斜角的有 效方法。例如，有可能從在其上安裝天線元件的天線桿的基座處設(shè)置 的基站或者從離天線桿幾英里的地點來控制和/或調(diào)整電氣傾斜，然而 沒有任何人工調(diào)整天線元件它們本身的要求。此外，本發(fā)明允許到天 線組件內(nèi)的各個子陣的信號的獨立的相移和到中央子陣的信號的自動 差分相位調(diào)整以允許利用只兩個RF輸入。另外，通過改變未必幅度上 相等的程度可以相移到上部的和下部的子陣的信號。由組合器124供 給外部子陣的信號的矢量求和使供給中央子陣的信號總可以被移到它 們的中值，如果要求的話。
天線系統(tǒng)電氣傾斜的組合機械和電氣控制使天線系統(tǒng)的最佳波束 方向圖可以以最大瞄準增益和較低的旁瓣水平來產(chǎn)生。此外，這樣的 控制是可從遠離天線組件的地點實現(xiàn)的，例如離天線桿基座幾公里。 這樣的天線系統(tǒng)的性能與現(xiàn)有系統(tǒng)比較是顯著改進的。
會認識到，雖然按具有不同數(shù)目的天線元件(例如，圖5上E1到 E5,圖6上E1到E12)表示和說明了本發(fā)明的不同實施例，但是這些 實施例中的任何一個可以適于包括或多或少的天線元件。以從上面i兌
或少的子陣:布置，同時仍^持上i^優(yōu)點。
一
雖然按構(gòu)成控制單元104的一部分來表示附加機械相位調(diào)整裝置 150El-150En的伺服控制機構(gòu)103，但情況不必是這樣。也可以把伺服 控制器103遠離天線組件100放置，如控制單元104那樣，但是不必 把它放置在相同地方。
在整個說明書中，"電氣傾斜，，的引用是為意指不是物理移動天 線罩或者天線元件，而是通過調(diào)整供給一個或多個天線元件的信號的 相位來完成的從天線組件發(fā)射和/或接收的輻射方向圖的調(diào)整。然而會 認識到，電氣傾斜可以由既具有機械元件又具有電氣調(diào)整元件的裝置 來調(diào)整，例如，如圖11所示。
權(quán)利要求
1.天線系統(tǒng)，包括a)具有電氣傾斜角的天線組件，多個天線元件，兩個天線端口和用于在所述天線端口和所述天線元件之間發(fā)送信號的信號發(fā)送裝置；和b)控制裝置，布置來提供對通過各個天線端口的兩個信號之間的相位差的電氣控制從而來控制所述天線組件的電氣傾斜角，所述控制裝置位于遠離所述天線組件的位置上。
2. 如權(quán)利要求l的天線系統(tǒng)，包括用于進一步調(diào)整天線元件信號 相位的機械相位調(diào)整裝置，并且其中所述控制裝置被放置在支持所述 天線組件的天線載體的基座處。
3. 如權(quán)利要求l的天線系統(tǒng)，其中，所述天線組件被布置在至少 兩個子陣上，每個子陣具有一個或多個天線元件，并且其中所述控制 裝置包括用于通過各自的輸入反饋和天線端口來連接到所述子陣中的 一個上的第一相位調(diào)整裝置，和用于通過各自的輸入反饋和天線端口 連接到另一個子陣上的第二相位調(diào)整裝置，所述控制裝置用于調(diào)整提 供給所述子陣的信號的相位。
4. 如權(quán)利要求2的天線系統(tǒng)，其中，所述控制裝置包括用于接收 到系統(tǒng)的單獨輸入信號的單端口和用于將所述輸入信號分成第一和第 二信號以分別提供給所述第一和第二相位調(diào)整裝置的裝置。
5. 如權(quán)利要求l的天線系統(tǒng)，被布置在至少第一和第二子陣中， 每個都具有一個或多個天線元件，所述天線系統(tǒng)還包括用于根據(jù)提供 給所述第二子陣的信號的相位來自動控制提供給所述第一子陣的信號 的相位的裝置。
6. 如權(quán)利要求1所述的天線系統(tǒng)，其中，所述天線元件按第一、 第二和第三子陣來布置，并且所述天線系統(tǒng)具有a) 第一控制裝置，用于控制供給所述第一子陣的信號的相位；b) 第三控制裝置，用于控制供給所述第三子陣的信號的相位；以及c) 第二控制裝置，用于自動控制提供給所述第二子陣的信號的相 位成為提供給所述第一和第三子陣的信號的相位的預(yù)定函數(shù)。
7. 如權(quán)利要求6的天線系統(tǒng)，其中，所述笫二控制裝置包括組合器單元，用于接收具有提供給所述第一子陣的信號的相位的第一輸入 信號和具有提供給所述第三子陣的信號的相位的第二輸入信號，以及 用于根據(jù)所述預(yù)定函數(shù)把具有預(yù)定相位的輸出信號提供到第二子陣。
8. 如權(quán)利要求6的天線系統(tǒng)，其中，所述預(yù)定函數(shù)是提供給所述 第一和第三子陣的信號的相位的矢量和。
9. 如權(quán)利要求6的天線系統(tǒng)，其中，所述第二控制裝置包括至少 一個正交組合器單元，用于接收具有提供給所述第一子陣的信號的相 位的第一輸入信號和具有供給第三子陣的信號的相位的第二輸入信 號，以及用于把第一輸出信號提供到第二子陣的一個元件和把第二輸 出信號提供到第二子陣的一個不同元件，其中所述第一和第二輸出信 號依賴于所述第一和第二輸入信號的相位的預(yù)定函數(shù)。
10. 如權(quán)利要求9的天線系統(tǒng)，其中，所述正交組合器單元組合 所述第一和第二輸入信號，使得由所述正交組合器單元提供的所述輸 出信號的相位是所述第一和第二輸入信號的相位的平均。
11. 如權(quán)利要求l的天線系統(tǒng)，包括a) 第一控制裝置，用于按第一數(shù)量控制和/或調(diào)整供給所述第一 子陣的信號的相位；以及b) 第二控制裝置，用于按第二數(shù)量控制和/或調(diào)整供給所述第二 子陣的信號的相位；并且其中所述第二數(shù)量的幅度和/或極性與所述第一數(shù)量的不同。
12. 如權(quán)利要求1的天線系統(tǒng)，其中，所述天線組件被布置來接 收兩個輸入信號反饋中的最大的。
13. 如權(quán)利要求1的天線系統(tǒng)，其中所述天線組件被布置在至少 兩個子陣中，每個子陣具有一個或多個天線元件，并且其中所述信號發(fā)送裝置包括與每個子陣有關(guān)聯(lián)的各個信號分配裝置用于分離信號并 把信號分配給該子陣的天線元件。
14. 如權(quán)利要求13的天線系統(tǒng)，其中，所述信號分配裝置中的每 一個都包括用于基本上均勻地分配將信號強度分配到所述子陣的分路 器裝置。
15. 如權(quán)利要求13的天線系統(tǒng)，其中，來自與第一子陣有關(guān)聯(lián)的 所述分配裝置中的一個的至少一個輸出信號與來自與第二子陣有關(guān)聯(lián) 的所述分配裝置的另一個的至少一個輸出信號空間上組合，以便把第一和第二組合輸出信號提供到笫三子陣的第一和第二元件。
16. 如權(quán)利要求2的天線系統(tǒng)，其中，所述機械相位調(diào)整裝置包括可移動電介質(zhì)元件陣列。
17. 如權(quán)利要求16的天線系統(tǒng)，其中，每個電介質(zhì)元件與相應(yīng)的 天線元件相關(guān)聯(lián)。
18. 如權(quán)利要求17的天線系統(tǒng)，其中，每個天線元件具有相關(guān)聯(lián) 的輸入傳輸線，并且每個電介質(zhì)元件被配置為相對于與其相關(guān)聯(lián)的傳 輸線直線運動，以便通過所述傳輸線來移動供給所述元件的信號的相 位。
19. 如權(quán)利要求17的天線系統(tǒng)，其中，每個天線元件具有相關(guān)聯(lián) 的輸入傳輸線，并且每個電介質(zhì)元件被配置為相對于與其相關(guān)聯(lián)的傳 輸線旋轉(zhuǎn)運動，以便通過所述傳輸線來移動供給所述元件的信號的相 位。
全文摘要
一種天線系統(tǒng)(100)包括一種具有安裝在天線載體上和布置在至少兩個子陣(100A、100B)上的多個元件(E1-En)的天線組件(102)。每個子陣包括一個或多個所說的元件。該系統(tǒng)也包括為從遠離所說的天線系統(tǒng)(100)的地點電氣上控制供給所說的子陣(100A、100B)中的至少一個的信號的相位而被布置的控制裝置(104)。其中，所說的控制裝置包括用于連接到所說的子陣(100A、100B)中的各自的一個借此調(diào)整供給那里的信號的相位的第一和第二相位調(diào)整裝置(132、134)。提供一種附加機械相位調(diào)整裝置(150E1-150En)，它用于另外調(diào)整供給天線系統(tǒng)(100)的每個元件(E1-En)的信號的相位。
文檔編號H01Q1/24GK101593868SQ200910203519
公開日2009年12月2日 申請日期2002年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月22日
發(fā)明者D·A·溫恩, L·D·托馬斯, P·E·哈斯克 申請人:昆特爾科技有限公司