本发明专利技术公开了具有多个天线元件的天线阵列。天线阵列包括：多个收发器模块；多个天线元件的有源天线元件子集，其中有源天线元件子集包括有源地耦连到多个收发器模块中的相关联收发器模块的至少一个有源天线元件；以及多个天线元件中的至少两个天线元件的至少一个无源组合的子阵列。还公开了用于利用天线阵列生成天线方向图的方法。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术公开了具有多个天线元件的天线阵列。天线阵列包括：多个收发器模块；多个天线元件的有源天线元件子集，其中有源天线元件子集包括有源地耦连到多个收发器模块中的相关联收发器模块的至少一个有源天线元件；以及多个天线元件中的至少两个天线元件的至少一个无源组合的子阵列。还公开了用于利用天线阵列生成天线方向图的方法。【专利说明】其他申请的交叉引用本申请要求于2011年I月28日提交的序列号为13/016,417的美国专利申请“Antenna Array and Method for Synthesizing Antenna Patterns，，的优先权和权益。
本专利技术的领域涉及有源天线阵列和用于合成有源天线阵列的天线方向图的方法。
技术介绍
移动通信网络的使用在最近十年已经增加。移动通信网络的运营商已增加基站的数目以满足移动通信网络的用户对服务的增加的需求。移动通信网络的运营商希望降低基站的运行成本。如今在移动通信网络领域中使用有源天线阵列以降低发射到客户手机的功率从而增加基站收发台的效率。基站收发台具有借助于光缆和电缆连接到其的天线阵列。天线阵列典型地包括多个天线元件，其收发无线电信号。基站收发台耦连到由一个或多个运营商所运营的固定线路电信网络。基站收发台典型地包括多个发射路径和接收路径。发射路径和接收路径中的每一个由天线元件之一来终止。多个天线元件典型地允许由天线阵列所发射的无线电波束的导向(steering)。波束的导向包括但不限于以下内容中的至少一个:波达方向(DOA)的检测、波束形成、下倾(down tilting)和波束分集。波束导向的这些技术在本领域中是众所周知的。在移动通信网络中所典型使用的有源天线阵列是包括垂直列的天线阵列元件的均匀线性阵列。有源天线阵列典型地安装在天线杆或塔上。有源天线阵列借助于光缆和电缆耦连到基站收发台(BTS)。在天线杆基座处的装备以及安装在天线杆上的有源天线阵列配置为使用由通信标准所定义的协议来发射和接收无线电信号。通信标准典型地定义多个信道或频带，其可用于从手机到天线阵列和基站收发台的上行链路通信以及从基站收发台到用户设备的下行链路通信。例如，用于移动通信的通信标准“全球移动通信系统(GSM)”在不同地区使用不同频率。在北美，GSM主要在移动通信频带850MHz和1900MHz上运营。在欧洲、中东和亚洲，大多数供应商使用900MHz和1800MHz频带。通信标准的其他示例包括700MHz (美国)或800MHz (欧盟)的长期演进(LTE)或UMTS标准。随着技术进步，运营商展现出对尽可能小并且物有所值的有源天线产品的需求。天线增益应最大化而不显著增加天线的尺寸和成本，并且不显著牺牲天线的倾斜范围。现有技术图1和2示出用于天线阵列的现有技术解决方案。图1的无源天线阵列1000包括八个天线元件1001-1到1001-8，其由无源馈电网络1006所无源地耦连。可通过选择静态波束形成权重Vl到V8来调整固定波束方向图。在这种现有技术的无源天线阵列中，可使用机械倾斜(例如使用基于步进电机或伺服电机的系统，用于通过物理地移动整个天线本身来远程地移动无源天线的系统倾角)或通过使用‘远程电倾斜’(RET)系统来达到波束上倾或下倾。这种RET系统典型地利用电机控制的相移元件以达到从无线电信号所形成的波束的倾斜。从而天线元件1001-1到1001-8的相位可相对于彼此渐进地移转(shift)以修改天线阵列1000的倾斜。图2示出公知的有源天线阵列2000，其中八个天线元件2001-1到2001-8中的每一个连接到其自身的收发器元件2003-1到2003-8。可以通过在各自的收发器元件2003-1到2003-8处动态地调整波束形成权重wl到《8来灵活地设计波束形状和倾斜。
技术实现思路
根据本公开的一个方面，公开了有源天线阵列，其包括多个收发器模块和多个天线元件的有源天线元件子集，其中有源天线元件子集包括有源地耦连到多个收发器模块中的相关联收发器模块的至少一个有源天线元件。有源天线阵列进一步包括多个天线元件中的至少两个天线元件的至少一个无源组合的子阵列。根据本公开的另一方面，公开了用于利用具有多个天线元件的天线阵列来生成天线方向图的方法，该方法包括:针对天线阵列的多个天线元件中的至少两个天线元件的至少一个无源组合的子阵列的天线元件确定静态相位关系；针对多个天线元件的有源天线元件子集以及针对所述至少一个无源组合的子阵列确定动态波束形成参数；以及基于静态相位关系和动态波束形成参数利用天线方向图通过多个天线元件来中继无线电信号。本文所使用的术语“有源”或“有源地”应指包括动态可适应的波束形成参数。类似地，本文所使用的“无源”或“无源地”应指包括静态相位关系。【专利附图】【附图说明】图1示出现有技术的无源天线阵列；图2示出现有技术的有源天线阵列；图3示出根据本公开的一个方面的有源天线阵列的示例；图4示出根据本公开的有源天线阵列的另一个示例；图5a示出图4中所描绘的有源天线阵列的、下方的无源组合的子阵列的天线方向图；图5b示出图4中所描绘的有源天线阵列的、上方的无源组合的子阵列的天线方向图；图6a示出针对-6°倾角的、图4中所描绘的有源天线阵列与标准6元件有源天线阵列相比较的整体天线方向图；图6b示出针对0°倾角的、图4中所描绘的有源天线阵列与标准6元件有源天线阵列相比较的整体天线方向图；图6c示出针对6°倾角的、图4中所描绘的有源天线阵列与标准6元件有源天线阵列相比较的整体天线方向图；图6d示出针对9°倾角的、图4中所描绘的有源天线阵列与标准6元件有源天线阵列相比较的整体天线方向图；图6e示出针对12°倾角的、图4中所描绘的有源天线阵列与标准6元件有源天线阵列相比较的整体天线方向图；图6f示出针对14°倾角的、图4中所描绘的有源天线阵列与标准6元件有源天线阵列相比较的整体天线方向图；图7示出根据本专利技术的、用于生成天线方向图的方法的示例。【具体实施方式】现在将基于附图描述本专利技术。应理解的是，本文所描述的本专利技术的实施例和各方面仅是示例并且不以任何方式限制权利要求的保护范围。本专利技术由权利要求和其等同物来限定。应理解的是，本专利技术的一个方面或实施例的特征可以与本专利技术的一个或多个不同方面和/或实施例的特征组合。图3示出根据本公开的一方面的有源天线阵列3000的示例。天线阵列3000包括以垂直列排列的多个天线元件3001-1到3001-8。应注意的是，本专利技术可以指向具有以垂直列排列的天线元件3001-1到3001-8的有源天线阵列3000，但不限于这种垂直排列。天线元件3001-1到3001-8可以线性地(即间距相等)或非线性地(即间距不等)、垂直地或水平地、以二维或多维阵列、或以任何其他合适方式排列。应进一步注意的是，天线元件3001-1到3001-8的数目不限于八个。在有源天线阵列3000中可以存在任何数目N个天线元件3001-1到3001-N。在图3中示出的示例中，存在多个天线元件3001-1到3001-8中的四个有源天线元件3001-3到3001-6的中央子集。应注意的是，子集中有源天线元件3001-3到3001-6的数目不限于四个。有源天线元件子集可包括该N个天线元件本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：马丁·韦克勒，乔治·施密特，
申请(专利权)人：凯瑟雷恩工厂两合公司，
类型：
国别省市：
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