具有可變電傾斜的多頻帶天線的制作方法
【專利說明】具有可變電傾斜的多頻帶天線
[0001] 本發明設及使用福射元件在超高頻范圍中發射無線電電波的電信天線的領域。該 些是如下的天線系統，該些天線系統被適配用于在許多電信系統中使用，并且特別是被適 配用于移動無線電通信蜂窩網絡中的應用。它特別設及電傾斜能夠被調節的具有寬頻帶和 雙極化的基站平板天線。
[0002] 覆蓋區域一般被劃分為某個數目的小區，每個小區與一個基站及各自的天線相關 聯。移動無線電通信蜂窩網絡使用陣列天線，陣列天線包括個體福射元件（諸如偶極子） 的陣列。在此，術語"平板天線"是指在給定頻率范圍內工作并且包括其自己的饋電系統的 福射元件的排列（alignment)。平板天線一般具有用于每個頻帶和每個極化的一個接入連 接器。
[0003] 天線主波束的垂直角度上的改變（也被稱為"傾斜"），使得有可能調節天線的覆 蓋區域。天線的傾斜的角度能夠通過改變由形成天線的陣列的每個福射元件發送或接收的 信號的時間延遲或相位而被電調節，該被稱為可調或者可變電傾斜。在平常的配置中，單個 可變電傾斜或VET控制系統掌控對于整個可用頻帶的對于每個極化的垂直平面中的天線 傾斜。如果可用的頻譜必須被劃分為多個窄頻帶，則引入雙工器變得有必要。然而，如果雙 工器被放置在通向VET電傾斜控制系統的入口處，則天線的電傾斜不能獨立地針對每個窄 頻帶進行調節。
[0004] 與控制針對每個頻帶的可變電傾斜（VET)的可能性有關的一個解決方案是將一 個雙工器連接至每個福射元件，W及針對每個頻帶使用一個將被控制的可變電傾斜（VET) 饋電系統。術語"雙工器"是指取決于其所安裝的方向而執行復用W將信號組合/分離為 不同頻帶的無源設備。在目前的情況下，雙工器表現為工作在不同頻帶的兩個濾波器，并且 它們的入口之一被共用。該樣的雙工器允許它所連接的福射元件，在發射和接收兩者時，同 時工作在與連接至該雙工器的兩個饋電系統相關聯的頻帶的兩者中。存在幾種技術用于構 造該些重量、體積、性能和成本變化的雙工器。
[0005] 如果福射元件的數目為高，則歸因于該種類型的設備可能表示的體積、重量和成 本，將不可能使用所謂的"高性能"雙工器（例如，使用空氣腔體諧振器）。因此，選取了小 尺寸的雙工器，諸如，使用形成在具有高介電常數（諸如陶瓷）基板上的微帶線或者使用表 面聲波（SAW)技術的雙工器。該些小尺寸雙工器的性能低于使用例如空氣腔體諧振器的雙 工器。插入損耗（IL)、回波損耗巧L)、W及頻帶之間的隔離將顯著地影響天線的總RF性能。 此外，有必要具有專屬于每個頻帶的并且針對每個極化的將被控制的完整饋電陣列。取決 于被用來執行該些功能的技術，歸因于單個雙工器和針對每個頻帶的饋電陣列的需求可能 表示的體積、重量和成本，該可能是令人望而卻步的。
[0006] 本發明的目的是消除現有技術的缺陷，并且更特別地，是提議一種簡單的單饋電 系統，而使得有可能對寬帶天線的整體進行饋電，并且個體地控制針對每個窄頻帶的該天 線在垂直平面中的可變電傾斜（VET)。
[0007] 本發明的主題是一種用于控制多頻帶天線的陣列福射元件的垂直平面中的可變 電傾斜的饋電系統，包括具有N個輸入和N個輸出的包括混合禪合器的己特勒矩陣，每個輸 入能夠接收無線電信號并且每個輸出能夠將該信號傳輸給至少一個福射元件。至少一個己 特勒矩陣輸出被連接至允許針對每個頻帶的獨立電傾斜的模塊，該模塊包括：雙工器的第 一級，該第一級將該信號分離為不同頻帶；固定延遲線的第二級，該第二級對每個頻帶內的 信號施加給定的電延遲；可變移相器的第=級，該第=級將信號的經調節的相移引入到每 個頻帶；W及雙工器的第四級，該第四級對該些不同頻帶內的信號進行組合，W便將它們傳 輸給至少一個福射元件。
[000引根據第一方面，該模塊借助于功率分配器和至少一個固定延遲線而被連接至一對 福射元件。優選地，該模塊的輸出被連接至功率分配器的輸入，該功率分配器的輸出中的一 個輸出被連接至第一福射元件，并且該功率分配器的另一個輸出被連接至固定延遲線，該 固定延遲線被連接至第二福射元件。
[0009] 根據第二方面，該系統包括比己特勒矩陣的輸出的數目N少的數目的模塊。優選 地，模塊的數目等于N-1。
[0010] 根據第一變型，該己特勒矩陣包括N個混合禪合器，其中N/2個混合禪合器屬于第 一組，并且N/2個混合禪合器屬于第二組。優選地，該己特勒矩陣包括被連接至第一組中的 N/2個混合禪合器的N個輸入，第一組中的每個混合禪合器包括兩個輸出，并且每個輸出分 別被連接至第二組中的不同的混合禪合器。
[0011] 根據第二變型，該己特勒矩陣包括N+N/2個混合禪合器，其中N/2個混合禪合器屬 于第一組，并且N/2個混合禪合器屬于第二組，并且N/2個混合禪合器屬于第S組。優選地， 該己特勒矩陣包括被連接至第一組中的N/2個混合禪合器的N個輸入，第一組中的每個混 合禪合器包括兩個輸出，第一輸出被直接連接至第二組中的一個混合禪合器，并且第二輸 出借助于第=組中的一個混合禪合器而被連接至第二組中的一個混合禪合器。
[0012] 本發明屬于用于整相（phasing)信號的禪合電路的技術領域。更特別地，本發明 設及控制相控多元件天線的相位。相控多元件天線的每個福射元件處理相對于由天線內的 其他福射元件所處理的信號而言被相移的信號。該樣做的原因是，相控多元件天線在單個 遠點處所引發的組合福射場是由相控天線中的個體福射元件所產生的福射場的矢量和。通 過正確地控制由相控多元件天線所處理的信號的各自的相位，有可能在所期望的方向上并 且W所期望的福射方向圖形狀，非常強地聚焦組合福射場。
[0013] 該個系統的優點是它使得有可能在多個用戶之間（即包括多個輸入的天線）和/ 或在多個較窄的頻帶之間共享寬帶天線。
[0014] 重要的是要理解，不論選取饋電系統的哪個輸入用于使用，該饋電系統都使得有 可能控制多頻帶天線的方向圖的傾斜。無論連接是上行鏈路還是下行鏈路，該些輸入中的 每個輸入均可W接收單頻帶或多頻帶信號。該個系統利用單個饋電網絡而使得針對每個窄 頻帶的獨立電傾斜成為可能。獨立地針對每個頻帶來控制天線的福射方向圖的垂直平面中 的可變電傾斜（VET)。不論頻帶的數目，僅一個饋電系統是必要的。例如，在多個用戶正在 共享多頻帶天線的情況下，他們中的一個需要使用多個子帶。各入口中的任何一個入口可 W被指配給該用戶，因為該饋電系統能夠經由該些入口之一來對多個頻率子帶進行操作， 并且能夠適當地獨立控制它們。
[0015] 該天線的入口不特定于預定的頻帶，該意味著給定頻帶中的傳入信號可W被連接 至輸入連接器中的任何一個輸入連接器。相同的結論對于傳出信號也是正確的。入口的數 目獨立于由可變電傾斜（VET)可W控制的頻帶的數目。該系統是雙功能的，因為它既在一 方向上工作并且無需修改又在相反方向上工作。
[0016] 本發明的進一步的主題是用于借助于根據前述權利要求中的一項的饋電系統來 控制多頻帶天線的陣列福射元件的垂直平面中的可變電傾斜的方法，其特征在于，借助于 將己特勒矩陣連接至該些福射元件的模塊，獨立地針對每個頻帶來調節該電傾斜，該模塊 包括在每個頻帶中的信號的路徑上的可變移相器。
[0017] 重要的是注意到，組成它的各種元件的順序和布置影響饋電系統的功能。它們不 能被修改而不導致在饋電系統如何工作上的改變。
[001引一經閱讀對一個實施例的W下描述（其自然是通過非限制性示例的方式給出的）W及在附圖中，本發明的其他特性和優點將變得明顯，在附圖中：
[0019]-圖1描繪了不具有延遲線的4X4己特勒炬utler)矩陣的原理，
[0020] -圖2描繪了用于四天線福射元件的饋電系統的第一實