CN102668237B

CN102668237B - 双极化的群天线

Info

Publication number: CN102668237B
Application number: CN201080055945.3A
Authority: CN
Inventors: M·格特尔
Original assignee: Kathrein Werke KG
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB; Ericsson AB
Priority date: 2009-12-18
Filing date: 2010-11-25
Publication date: 2014-12-03
Anticipated expiration: 2030-11-25
Also published as: EP2514027A2; DE102009058846A1; WO2011072798A2; WO2011072798A3; ES2477224T3; EP2514027B1; CN102668237A

Abstract

本发明涉及一种双极化的群天线，特别是移动通信天线，具有以下特征：设有至少一个第一、至少一个第二和至少一个第三发射器装置（3、103a、103b），所述至少一个第二发射器装置（3）在两个极化平面（P1、P2）中发射，所述至少一个第一发射器装置（103a）仅在一个极化平面（P1或P2）中发射，所述至少一个第三发射装置（103b）在一个极化平面（P1或P2）中发射，该极化平面垂直于所述至少一个第一发射器装置（103a）在其中发射的极化平面（P2或P1），设有一个第一发射器装置和一个第三发射器装置（103a、103b），或设有多个第一发射器装置和多个第三发射器装置（103a、103b），第一发射器装置（103a）的数量等于第二发射装置（103b）的数量。

Description

双极化的群天线

技术领域

本发明涉及一种双极化的群天线、特别是无线通信天线。

背景技术

对于无线通信天线通常使用单列或多列的天线阵，所述天线阵通常在每列中包括多个沿竖直方向重叠设置的发射器或发生器装置。通常这里采用偶极十字结构、偶极正方形结构或所谓的矢量偶极形式的偶极发射器，如由WO00/39894A1或WO2004/100315A1已知的偶极发射器。但也可以采用其他发射器或发射器形式，例如片式发射器（Patchstrahler）。

所述天线可以是单频带天线组件、双频带天线组件或多带天线组件，所述天线组件优选不是只在一个极化平面内，而是在两个相互垂直的极化平面内发射和接收。所述极化平面优选按所谓的X极化形式定向，就是说，两个垂直的极化平面相对于水平方向（或竖直方向）成+45°角或-45°定向。

这种按现有技术已知的双极化群天线通常应产生两个相互协调或能相互协调地控制的辐射图，就是说，对于两个线性极化中的每一个，或者说对于两个相互垂直的极化平面。它们在电上应相互独立。就是说，一方面辐射的交叉极化间距应非常大。此外，天线接线端之间的耦联应非常低，就是说脱耦（绝缘性）应非常高。

这一点原则上适用于任何频带。这里对于整个频率范围（频带）都应保持所有技术规格。这同样也适用于双频带或甚至多频带群天线。由于目前将越来越多的频率范围分配给移动通信。当前，移动通信天线例如应覆盖1710MHz至2690MHz的频率范围。这对应于980MHz的带宽，或者说相对于中频相当于45%的相对带宽。因此越来越难以和高规格地在这种大的频率范围上满足全部要求。附加地困难的是，有时还设定间隔开的第二频带，例如806MHz至960MHz，并且所述发射器和发射器装置此时部分地如上所述构造成或必须构造成双频带发射器。因此发射器和发射元件的数量增加，这些发射器和发射器元件相互之间会发生相互作用。

最后，群天线可能还包括多个并排的列，从而不仅要考虑两个相互垂直的极化平面关于一个天线列的发射器或发射器装置的脱耦，而且还要考虑对于设置在不同的列中的发射器相同极化的脱耦。

在这个背景下，存在对于特别是具有对于两个极化之间的改进的脱耦的群天线的需求。这例如既适用于单列的双极化天线，也适用于多列的天线。

例如根据WO00/31824A1建议了一种群天线，所述群天线对于每个极化包括位置上分离的单极化的发射器组。但这会导致非常大的空间需求，因此这种系统不能获得实用。

根据WO2004/051796A1建议了一种二维的群天线阵，其中在所述至少一个竖直延伸的列中的每个列中分别设置一个发射器组件，所述发射器组件相互分开的馈给。这里例如在第二列中设置至少一个发射器或发射器装置，所述发射器或发射器装置与第一天线列中的发射器或发射器装置一起馈给。相反，在第二天线列中设置至少一个发射器或发射器装置，所述发射器或发射器装置与第二天线列中的发射器一起馈给。这最终用于发射成形，但不会由此实现在脱耦方面的改善。

根据WO2008/060206A1提出一种具有双极化发射器的天线阵，这些发射器在边缘上分别具有一个带有相同极化的单极化的发射器的区域。这里，组成一个组的发射器的数量是不同的。由此还应产生不同的辐射图。在另一个实施例中，提出一种两列的天线，在所述天线中，例如在第一列中只有沿一个极化方向定向的发射器，在第二列中，发射器只位于与上述极化方向垂直的极化平面内，其中在两个天线列中以相同的极化平面定向的发射器彼此的间距是不同的。如上所述，所有这些措施用于产生不同的辐射图。

在这个背景下，在本申请的范围内考虑原则上根据图10示出的现有技术。

根据图10的相应的按现有技术已知的天线阵为此例如具有多个发射器装置3，这些发射器装置构造成双极化的发射器装置，并为此包括发射器或发射器元件3a，所述发射器或发射器元件，在第一极化平面P1内被馈给，即发送和/或接收，还包括第二发射器或发射器元件3b，它们在垂直于第一极化平面P1的第二极化平面P2中接收和/或发射。优选两个各极化平面以±45°的平面角在竖直或水平方向上定向。

所述的并且在图10中示出的发射器装置这里沿组装方向5（线性布置）并排地、在所示实施例中重叠地设置。如果还提及单列的群天线，即具有一个通常沿竖直方向或主要沿竖直方向定向的天线列7的群天线，但原则上也可以沿水平方向或沿任意其他具有竖直和水平分量的方向定向。为了简单起见，在此方面下面始终只与定向无关地说明一个天线列。

所述发射器装置3这里通常设置在一个反射器1的前面。双极化发射器可以例如是偶极式的发射装置，例如偶极十字结构、偶极正方结构、矢量偶极等，如例如由所述WO00/31824A1中已知的结构。也可以考虑采用片式发射器和其他发射器装置。在此方面没有限制。

通过这种由现有技术已知的天线装置形成了一种双极化的天线，所述天线对于两种极化具有相同类型的、即至少非常类似的辐射图。换而言之，这种天线装置对于在一个极化平面P1以及另一个极化平面P2内的辐射图具有大致相同的半值宽度。

这里关于一个极化平面P1的发射器3a通过网络N1馈给，对于在第二极化平面P2中发射的发射器3b通过网络N2馈给。

与根据图10说明的所述类型的现有技术不同，由WO2008/060206A1还已知一种不同的结构形式的双极化天线装置。根据该在先公开的文献的图4，例如记载了一种不对称的天线，这种天线例如包括双极化的发射器装置，所述发射器装置沿组装方向相互间隔开地设置在反射器前面。这里例如在一个极化平面内设置六个发射器，相反在与该极化平面垂直的第二极化平面中设置八个发射器，为此在双极化的发射器的上方和下方分别设置一个附加的、位于相同的极化平面内的单极发射的发射器元件。根据本发明的天线阵与根据相关类型的用于两个极化的现有技术（如根据本申请的图10所描述的）类似，优选产生尽可能相同类型的和/或对称的辐射图，其中，两个极化的所述辐射图的半值宽度尽可能处于相同的数量级。

由US2003/189516A1已知具有多个片式发射器的天线阵。这种天线阵在采用片式发射器的情况下包括第一发射成形网络，通过该网络对在第一排中并排设置的片式发射器馈给，它们例如在一个极化平面内发射，所述极化平面同样相对于竖直方向倾斜+45°的角度。

此外还设有第二发射成形网络，通过该网络对在最下面的排中并排设置的片式发射器馈给，它们在一个极化平面中发射，该极化平面垂直与上述第一极化平面定向，即例如相对于竖直方向成-45°。

最后还在第一排和第三排之间设置第二排片式发射器，它们是双极化的，并关于两个极化平面由两个发射成形网络馈给。

由US6211841B1已知一种具有多个双极化发射器的天线阵，它们在两个侧向并排偏置的天线列中设置。这里设有用于较低频带的双极化的发射器和在较高频带中发射的双极化发射器。

由WO03/083992A1已知一种双极化多频带天线，其主发射方向是可调的。为此设有用于控制沿+45°定向的极化平面的下倾控制装置，和用于控制-45°定向的在第二极化平面中发射的发射器的另一个下倾控制装置。

最后由EP1353405A1已知一种双频带天线，其中用于在第二频带发射的发射器设置的发射器装置是在低频带发射的发射器装置数量的两倍，并且与低频带发射的发射器装置相比以相互间一半的间距设置。

发明内容

由所述现有技术出发，现在本发明的目的是，提供一种改进的天线阵，所述天线阵原则上可以构造成单列或多列的，并且能够在一个频带或优选多个频带上运行，其中利用简单的手段能够实现在一个列中的双极化的发射器的极化之间的改进的脱耦和/或实现与在相邻的天线列中相同的极化平面的发射器装置相关的改进的脱耦。

所述目的利用一种双极化的群天线来实现，所述群天线能够至少在一个频带中运行，具有以下特征：

设有至少一个第一发射器装置和至少一个第二发射器装置以及至少一个第三发射器装置，

所述至少一个第一发射器装置和所述至少一个第二发射器装置以及所述至少一个第三发射器装置彼此相继地设置，

所述至少一个第二发射器装置在两个极化平面中发射，

所述至少一个第一发射器装置在一个第一极化平面中发射，

所述至少一个第三发射装置在一个第二极化平面中发射，该第二极化平面垂直于所述至少一个第一发射器装置在其中发射的第一极化平面，

在第一极化平面中发射的发射器装置通过第一网络馈给，相反在第二极化平面中运行的发射器装置通过第二网络馈给，

第一发射器装置的数量等于第三发射装置的数量，

其特征在于以下另外的特征，

设有至少两组发射器装置，这两组分别具有至少一个第一发射器装置、至少一个第二发射器装置以及至少一个第三发射器装置，

第一组的在第一极化平面中发射的发射器装置这里通过配设给所述发射器装置的第一网络馈给，第一组在第二极化平面中运行的发射器装置这里通过配设给所述发射器装置的第二网络馈给，相反，第二组的在第一极化平面中发射的发射器装置这里通过配设给所述发射器装置的第一网络馈给，第二组在第二极化平面中运行的发射器装置这里通过配设给所述发射器装置的第二网络馈给,

这里所述双极化的群天线构造成，使得

沿组装方向设置至少两组发射器装置，在从第一到第二组的中间区域内设置至少一个双极化的发射器装置，其至少一个属于第一组的发射器装置关于第一极化平面由配设给第一组的第一网络馈送，其至少一个属于第二组的发射器装置关于第二极化平面由配设给第二组的第二网络馈送，或者

所述至少两组发射器装置包括至少两个天线列，其中设有至少一个双极化的第一发射器装置和/或至少一个双极化的第三发射器装置,其至少一个属于第一组的发射器装置关于第一极化平面由配设给第一组的第一或第二网络馈送，其至少一个属于第二组的发射器装置关于第二极化平面由配设给第二组的第二或第一网络馈送。

现在根据本发明的解决方案的突出之处在于，双极化的群天线包括至少两个组，这两个组分别具有三个不同类型的区域或者三个不同类型的发射器组件或三个为发射器组件馈给的类型，其中设定，至少一个并且优选多个关于两个相互垂直的极化平面被馈给，并且给每个天线列分别配设至少一个另外的附加的发射器装置，所述发射器装置一方面只在第一极化平面内被馈给，而另一方面只在第二极化平面内被馈给。所述附加的发射器组件中可以是单极化的发射器或者同样是双极化的发射器，它们与其他发射器不同仅在一个极化平面内被馈给。

这里由具有第一和第二极化的群天线馈给的发射器的总数量是相同的。

两组具有类似或相同频率范围的双极化的天线也可以相继地沿唯一一个列设置。在本发明的范围内，可以在第一天线的+45°的极化的中心并且同时在第二天线的-45°的极化的中心使用一个双极化的发射器。在其上方和下方此时可以设置单极化的发射器装置，所述发射器装置一方面在一个极化平面内发射，或在另一个极化平面内发射。这里在中间区域中设有双极化发射器结构，其在所述一个极化平面内发射的发射器由第一天线组的网络馈给，其在与其垂直的极化平面内发射的发射器由第二天线组的网络馈给。

如果两个天线列并排设置，则可以存在附加的双极化的发射器，这些发射器配设一个列的极化平面和第二天线列的另一个极化平面，就是说，分别在一个或另一个天线列中馈给的发射器或发射器装置。

通常，双极化的天线构造成尽可能相同类型的，以便在两个极化平面内获得相同类型的辐射图。这里对于对称的结构，也可以实现最佳的脱耦。因此，更为出人意料的是，在本发明的范围内，通过天线阵的不对称结构实现了一种改进。因为在本发明的范围内，发射器的布置结构和/或发射器的运行不再一定要是相同类型或对称的。由于发射器装置的属于两个极化的组的激活的发射器或发射器装置的布设和/或位置是不同的。部分并行地使用一个双极化的发射器的两个极化（如目前为止那样），其中现在根据本发明附加地还设置另外的、在位置上相互分开的单极化或双极化的发射器，但对于双极化的发射器，这些发射器仅在一个极化平面中运行。但这种本身略微复杂的结构最终导致两个极化平面部分地在位置上相互分开，但出人意料地这有助于实现更好的脱耦。脱耦的改进这里可以很大，即总体上也可以实现所有另外的规格或者辐射图、适配和希望的关于宽带性的要求。

附图说明

下面根据附图来详细说明本发明。其中具体地：

图1示出示意性的实施例，具有在一个天线列中的四个双极化的发射器，它们在两个极化中馈给，还具有一个上部的单极化发射器和一个下部的单极化发射器，它们在两个相互垂直的极化平面中发射；

图2示出相对于图1改变的实施例，其中，分别设有两对单极化的发射器，这些发射器在相反的极化平面中发射，在它们之间设有两个双极化发射器装置；

图3示出又相对于图1和2改变的实施例，具有多个分别单极化的发射器装置；

图3a至3c示出三个视图，用于示出天线装置的构成，所述天线装置包括多个发射器装置，它们在一个极化平面和一个与其垂直的极化平面中发射；

图4示出相对于图1改变的实施例，该实施例只具有双极化的发射器装置，但最上面和最下面的双极化发射器装置分别只在一个极化平面中运行；

图5示出群天线的根据本发明的示意性实施例，它在两个频带中运行；

图6用示意图示出一个根据本发明的实施例，具有两组双极化的发射器装置，这些发射器装置沿一个组装方向（直线）重叠设置，其中，在群天线的中心的发射器装置关于所述一个极化由下面的发射器装置的组利用，相反中间的发射器装置的与所述极化垂直的极化由第二组发射器装置利用；

图7示出另一个双列群天线的实施例；

图8示出具有两个带发射器装置的天线列的天线阵，它们在较低和较高的频带中运行；

图9示出另一个改变的根据本发明的天线阵，具有两个带发射器装置的天线列，其中设有至少一个共同的上部的双极化发射器元件和至少一个共同的下部的发射器元件，其一个极化与第一列中的相应的发射器装置共同馈给，其另一个极化分别于第二天线列中的相应发射器共同馈给；

图10示出根据现有技术已知的天线阵。

具体实施方式

下面根据图1来详细说明本发明的第一实施例。这里相同的附图标记表示相同或类似的元件，如在说明根据图10的按现有技术已知的群天线时那样。

换而言之，在按图1的实施例中设有反射器1，在反射器前面沿组装方向5，在所示实施例中以相同的间距、沿竖直方向重叠地、与反射器平面间隔开地设置发射器装置3，所述发射器装置的发射器元件3a在极化平面P1中发射，而其发射元件3b在极化平面P2中发射，就是说发送或接收，其中所述两个极化平面相互垂直，并相对于竖直或水平方面成±45°的角度定向（至少接近这样定向）。

在其中一个极化平面P1中发射的元件这里经由网络N1馈给，相反在第二极化平面P2中运行的发射器元件3b通过网络N2馈给。在所示实施例中涉及单频带天线。

在相同的实施例中现在设定，除了四个中央的发射器装置3（它们在两个极化平面内运行和馈给）以外，还设有最上面的发射器装置103a，它同样与其他在相同的极化平面P1中被馈给的发射器3a一起通过第一网络N1被馈给，并且设有属于天线阵的最下面的发射器装置103b，该发射器装置与其他在第二极化平面P2中运行的发射器3b一起经由第二网络N2馈给。

通过这种布置形式，现在对于每个极化平面设有n个发射器或发射器元件或发射器装置3，在所述实施例中，是五个发射器或发射器元件，其中中间的四个发射器在两个相互垂直的极化平面中运行，最上面的发射器装置经由右面的网络N1馈给，最下面的发射器装置103b（它垂直于最上面的发射器装置103a）经由左面的网络N2馈给。换而言之，由此总共得到n+1个相互重叠设置的发射器装置103a、3、103b，就是说，在该实施例中，六个相互重叠设置发射器装置，即，对于每个极化P1、P2分别有五个激活的发射器装置。换而言之，在该实施例中，在一个极化平面P1或P2中分别设置n的发射器，例如偶极发射器，其中，通过在一个线性极化平面P1中发射的发射器与在另一个极化平面P2中发射的发射器之间的差距d的高度偏差总共得到n+1个发射器位置，即四个双极化发射器以及上下各一个单极化发射器。

就是说，在所述的天线中，由此得到至少三个不同的天线区域，即具有双极化发射器3的中间区域X2，以及上面和下面的（分别在天线装置的端部处与中间的发射器区域X2相邻）另外的发射器区域X1或X3，在所述另外的发射器区域中关于所述天线或天线组分别设置至少一个发射器装置103a或103b，所述发射器装置或者仅在一个极化平面中发射或者仅在另一个极化平面中发射。

如果下面至少部分地提及至少一个第一发射器装置103a、至少一个第二发射器装置3和至少一个第三发射器装置103b，其中所述至少一个第一发射器装置103a设置在所述的一个或第一发射器区域X1中，所述至少一个第二发射器装置3设置在前面所述的第二发射器区域X2中，而所述至少一个第三发射器装置103b设置在前面所述的第三发射器区域X3中。换而言之，所述至少一个第二发射器装置3设置在两个相互错开的第一和第三区域X1、X3之间的中央的区域X2中，其中，在一个至少基本上竖直定向的移动无线天线中，区域X1位于上面，而第三区域X3设置在下面。

沿组装方向相继或重叠设置的发射器装置的相应偏置量这里可以在整个群天线上是相同的，即相当于最上面的发射器装置103a和相邻的双极化发射器元件3之间的间距d以及最下面的发射器元件103b（就是说该发射器装置103b相应的中心）与位于其上的双极化发射器装置3之间的间距。这些间距也可以设计成彼此不同的，而不是必须强制性地是相同的。

在这里就应指出的是，不是所有双极化或单极化的发射器3、103a、103b必须精确地沿组装方向5相继地设置在一条直线上。完全也可以使某个发射器也横向于组装线偏移，或例如定位在相邻的天线列中。然而由此辐射图也发生改变，这不是本发明的主要目标。

在根据图2的实施例中，现在设定，只有两个中间的双极化发射器装置3在两个极化平面中运行，相反现在设有两个位于最上面的、在一个极化平面P1中发射的单极化发射器装置103a和两个位于最下面的单极化发射器装置103b，它们分别在第二极化平面P2中运行。

在这种情况下，对于每个极化设有n个单极化发射器装置，就是说，在所示的实施例中设有四个，从而总共得到n+2个，即六个相互重叠设置的发射器装置103b、3、103a，其中分别有四个是单极化地运行，而两个是双极化地运行，分别经由相应的网络N1、N2馈给。

就是说，在该实施例中，设有两个第一发射器装置103a、两个第二发射器装置3和两个第三发射器装置103b。

在该实施例中还应说明，两个中间的双极化发射器装置的位置（中心）之间的间距d以及相移位于其上的单极化并彼此相邻设置的发射器装置103之间的间距是相同的，这里小于最下面的双极化发射器装置3与相应向下紧接着设置的单极化发射器元件103b之间的位置间距d或两个单极化发射器元件103b的两个端部之间的位置间距。

特别一般性地这样进行布置，使得当对于相应的极化有n个发射器元件时，由1、2、……直至最多n-1个构造成单极化的发射器，从而最后m=n-1、m=n-2、…..直至最少m=1个发射器装置构造成双极化发射器装置，所述双极化发射器装置在两个相互垂直的极化平面内运行。

在根据图3的实施例中，进一步扩展了前面所述的解决方案，其中对于每个极化在该实施例中设有五个发射器装置。位于上部区域X1中的三个最上面的第一发射器装置103a在一个极化平面P1中发射，而位于区域X3中的三个最下面的第三发射器装置103b垂直于所述极化平面定向的极化平面P2中发射。只有位于中间区域X2中的两个第二发射器装置3构造成双极化发射器装置。

位于最上面的单极化发射器在极化平面P1中发射，而位于最下面的单极化发射器在极化平面P2中发射，或者相反，这对于根据本发明的优点是无关紧要的。

就是说，在该实施例中对于每个极化平面也设有n个发射器，在所示实施例中是五个发射器，其中m个发射器构造成双极化发射器，即两个中间的发射器构造成双极化发射器，从而在该实施例中，m等于数值2。因此，设有n-m个单极化的发射器103a或103b。在该实施例中数值m也可以最小为1，从而在中央设置至少一个双极化发射器。当与图3不同例如m=3或m=4时，即相互重叠地设有三个或四个双极化发射器时（在天线阵的中央），则在这种情况下n-m=5-3=2，仅设有两个上部的和两个下部的线性极化的发射器，或者在另一个n-m=5-4=1的情况下，仅设有一个上部的和一个下部的不同地极化的单极化发射器103a或103b，其中，在所有这些实施例中，n和m是自然数，并且n大于等于3，以便构成三个不同的天线区域X1、X2和X3，就是说，一个具有至少一个双极化发射器的天线区域X2和相应地至少两个具有至少一个单极化发射器的区域X1和X3，所述单极化发射器沿一个极化方向，以及沿与该极化方向垂直的极化方向发射。这里m始终具有竖直1、2、……直至最大n-1。

换而言之，就是说（除了一个或多个第二发射器装置3以外）设有一个第一发射器装置103a和一个第三发射器装置103b，或者（除了一个或多个第二发射器装置3以外）设有多个第一和第三发射器装置103a、103b，其中第一发射器装置103a的数量始终等于第三发射器装置103b的数量。就是说，因此存在相同多的第一发射器装置103a和第三发射器装置103b。因此也可以这样说，区域X1和X3分别包括相同数量的发射器装置，其中一个或多个第一发射器装置103a始终沿一个极化方向发射，而一个或多个第三发射器装置103b沿与其垂直的极化方向发射。

根据图3a至3c还示意性示出，原则上所说明的天线如何构成。图3a示出，例如五个分别在极化平面P2中发射的发射器装置以位置间距d相互重叠设置，从而所述五个在极化平面P2中发射的发射器定位在位置1P2、2P2、3P2、4P2和5P2中。

在图3b中，以相同的位置间距b相互重叠地设置五个发射器元件，它们在与上述极化平面垂直的极化平面P1中发射。这五个发射器元件此时设置在位置1P1、2P1、3P1、4P1和5P1中。在图3a中示出的、在极化平面P1中发射的发射器元件这里以三倍的偏置量3xd相对于在图3a的左边示出的、在第二极化平面P2中发射的发射器元件向上错开地设置。这根据图3c导致这样的结果（当在第一极化平面P1中的发射器元件和第二极化平面P2中的发射器元件沿竖直的组装方向相互重叠地共同设置时），即，设置在位置1P2和2P2中的、在第二极化平面中发射的发射器与设置在第四和第五位置4P1和5P1中的、在第一极化平面P1中发射的发射器组成双极化的发射器，并根据图3c的结果，在上面构成在第一极化平面P1中发射或运行的第一发射器装置103a，而在其下面是构成双极化发射器的第二发射器装置3，在其下面形成三个第三发射器装置103b，它们在第二极化平面P2中发射。

一般性地可以这样说，关于第一极化平面的经由第一网络N1馈给的发射器相对于在第二极化平面中发射并经由第二网络N2馈给的发射器相互错开一个或多个间距d设置，其中间距d等于两个相邻的发射器装置之间的间距。由此得到这样一种总体方案，其中，各一个在一个极化平面P1中发射的、并经由一个网络馈给的发射器元件与一个设置在较高或较低位置中的、在第二极化平面P2中发射并经由第二网络馈给的发射器元件组成一个共同的双极化发射器元件。通过一个和另一个极化平面中的发射器元件沿组装方向的偏移，由此在上面和下面，即一般性地沿组装方向错开地构成第一发射器装置103a和第三发射器装置103b，其中第一发射器装置103a只在一个极化平面P1或P2中发射或运行，而第三发射器装置103b只在与其垂直的极化平面P2或P1中发射或运行。

根据图4现在说明与根据图1的实施例类似的实施例。该实施例中不同之处仅在于，与图1不同，在最上面的以及最下面的位置中（区域X1或X3）设置双极化的第一或第三发射器3，所述双极化的第一或第三发射器在结构和外形上可以对应于其他双极化发射器3，但不是必须对应。然而，设置在最上面的双极化第一发射器仅在一个极化平面P1中馈给，就是说其作用与图1中的单极化发射器103a相同。

设置在最下面的区域X3中的双极化的第三发射器3仅在一个与此垂直的第二极化平面P2中馈给，就是说在电技术方面，它仅具有与与图1中的单极化发射器103b相同的作用。

在该实施例中，就是说，n具有值5，因为对于每个极化平面设置了五个发射器装置，其中m的数值为4，因为在中央设置了四个双极化发射器，而仅设有一个上面的和一个下面的发射器，它们尽管构造成双极化发射器，但仅在一个极化平面内发射。这里如上所述，双极化发射器的电路可以是不同的，就是说，它们可以构成偶极十字结构、偶极正方形结构或矢量偶极或片式发射器。发射器类型因此不是强制性地必须相同的。

如所有前面以及还有后面所述的实施例那样，为了实现辐射图的充分类似的构型，只在一个极化平面P1内被馈送的发射器103a的数量与在另一个极化平面P2内被馈送的发射器103b的数量相同。这里在所示的实施例中，在构造成单极化的发射器的发射器103a、103b之间或只在一个极化平面中运行的双极化发射器103a、103b（即在天线阵的最上面和最下面的位置之间）之间，双极化的并且在两个极化平面内馈给的发射器装置3设置在天线阵的中间区域。

就是说，特别一般性地，分别在一个极化平面P1或P2中定向的发射器或在所述一个极化平面内发射的双极化发射器设置在相对于天线阵的中央偏置的上部和下部的天线位置中，从而在两个极化平面内发射的发射器或发射组件设置在天线阵的中部位置中。

根据图5说明一个变型方案，该变型方案包括具有根据图1的天线构造的群天线。然而根据图5说明群天线现在构造成双频带群天线，其中具有用于较低频带F_n的发射器装置55的天线系统用正方形示出。用于较高频带F_h的天线系统因此设置在双极化并且构造成双频带的群天线内部，其中用十字形示出的发射器装置例如以偶极十字结构或偶极正方形结构的形式示出较高频带F_h的相应的双极化的发射器，而作为直线示出的发射器装置103a、103b示出该较高频带F_h的只是单极化的发射器。用于对用于较低频带F_n的单极化或双极化的发射器装置55进行馈送的所属网络N为了简单和更为清楚起见没有在图5中示出，而是将其省去。

在该实施例中，可以替代单极化的发射器103a、103b使用双极化的发射器，所述双极化的发射器只在各自两个极化平面的一个中运行，如根据图4说明的那样。同样可以设置多个上部和多个下部的单极化发射器或仅在一个极化平面内运行的双极化发射器，如根据图2和图3说明的那样。

在根据图6的实施例中，现在两个双极化的天线组沿组装方向5，即竖直地重叠设置，其中第一组A原则上由两个网络N1和N2构成，如根据图1的实施例那样。

具有相应的发射器和发射器装置的第二组B也同样构成，在极化平面P1中发射的各发射器或发射器元件3a通过网络N11馈给，在第二极化平面P2中发射的发射器或发射器装置3b通过第二网络N22馈给。

现在这里这样进行设置，使得位于整个群天线的中央的发射器装置3关于下部的天线组A上的所述一个极化平面P1和与其垂直的第二极化平面P2通过上部的天线组B的网络N22馈送。换而言之，这里类似于是在图1上面位于第一区域X1中的单极化第一天线元件103a与在上面的组中在下面位于区域X3中与其垂直的极化第三天线元件103b组合成一个双极化天线元件，该天线元件在两个极化平面中通过所述两个组馈送。

就是说，在该实施形式中，对于两个天线组A或B中的每一个设有三个发射器区域X1、X2或X3，其中下部的天线组A的天线区域X1与上部的天线组B的天线区域X3相重合，从而这里可以采用双极化的发射器103′，该双极化发射器在所述一个极化平面P1中通过下部的天线组A的网络N1馈给，在另一个极化平面P2中通过上部的天线组B的网络N22馈给。

在这方面可以同样地对根据图6的根据本发明的实施例进行改动，在所述一个极化平面P1中的和在所述另一个极化平面P2中的发射器不仅是沿竖直方向错开偏移量d地组成两个组，而且例如可以按双重的步骤2d或3d等错开，从而在最下面和最上面分别设置两个或三个等等单极化的发射器（或只在一个极化平面内发射的双极化的发射器），并且在这种情况下设有两个或三个等等中间的双极化发射器，其中的两个、三个等等由第一组天线A的所述一个网络N1馈给，在天线阵中央的双极化发射器关于第二极化平面P2通过网络N2馈给，因为在该平面内发射的发射器部件属于第二天线组B。换而言之，这里各单极化的发射器的偏移量或数量也可以类似地选择为不同的，如前面针对实施例1至5原则性说明的那样。

现在，在图7中示出关于两列的天线阵的一个实施例，其中，相应的发射器和发射器装置定位在列7a中和在其旁边设置的同样竖直且平行于第一天线列延伸的天线列7b中。发射器装置可以在两列中的每一列中按上述实施例之一或以类似的方式构成。在所示的实施例中，在天线列7a中的发射器的布局对应于根据图1的实施例。在第二列7b中也可以设置相同的布局。在所示的实施例中，列7b中的布局只是与第一列7a中的定向和布局镜像对称地示出。就是说，在上面在区域X1中，在第一天线列7a中单极化的第一发射器103a在第一极化平面P1中发射，而在第三区域X2中设置在最下面的第三发射器103b在与其垂直的第二极化平面P2中发射，相反在第二列7b中，在最上面设置在区域X1中的单极化第一发射器103a在第二极化平面P2中发射，而在最下面在区域X3中的第三发射器103b在第一极化平面P1中发射。同样在根据图7的实施例中，两个列可以交换。当然这里单极化的发射器也可以通过双极化的发射器代替，但所述双极化的发射器只是如根据图4所述的那样在相应地配设给它的极化平面中运行。

此外，在根据图8的实施例中还示出，在两列的群天线中，最上面和最下面的发射器3对于较高的频带Fh同样可以采用双极化的发射器3，所述双极化的发射器如所述那样只在一个极化平面P1或P2中发射。附加地根据图8对于两列的天线阵示出，所述天线同样可以是双频带天线，以及这已经针对单列的双频带天线根据图5进行了说明。这里通常为双极化的用于较低频带F_n的发射器示出为矩形，所述双极化的发射器的间距沿组装方向大致为用于较高频率F_h的双极化的发射器的中心之间的间距d的两倍大。但原则上这里各间距d也可以在确定的范围内变化并且是不同的。

在各实施例中说明了，各发射器沿组装方向相互错开。如上所述，至少个别发射器，即单极化发射器或双极化发射器可以至少只以一个部件沿组装方向错开，其结果是，相关的发射器或发射器装置不是在一个恰好为直线的组装线上相互间隔开地设置，而是也可以还附加地具有侧面偏移。如上所述，对此会出现辐射图的变化。如果这也是希望的，则这种附加的措施可能是合理的。

下面还参考图9，其中从原理出发示出根据图7的根据本发明的变型方案。

根据图9的实施例与根据图7的实施例的区别仅在于，现在两个在每个天线列中位于最上面的第一发射器装置103a，即左面的列7a中的第一发射器装置103a与在右面的列7b中的在与其垂直的极化P2中发射的第一发射器元件103a组成一个共同的双极化发射器装置103′a。这里发射器元件103a，如在第一极化平面P1中发射的发射器元件通过相关的网络N2馈送，通过所述网络还对在相同的天线列7a中在相同的极化平面P1中定向的发射器装置3馈送，相反第二列7b中的在第二极化平面P2中发射的第一发射器装置103a通过网络N11馈送，通过该网络还对第二发射器装置3的在第二极化平面P2中发射的各发射器元件进行共同的馈送。相同的情况也适用于在第一和第二列7a和7b中的相应位于下面的第三发射器装置103b，在根据图9的变型方案中，它们还组成共同的双极化发射器装置103′b，并且相应的极化平面还又通过配设的网络N1或N22馈送。

在本发明的范围内说明的优选天线阵的特征还在于，对于两个极化或极化平面P1、P2所述天线阵具有或产生同类的、相似的即至少接近对称的辐射图，即具有类似的、即类似大小的半值宽度。此外，还由于在每个极化平面内起作用的发射器元件具有相同的数量，对于每个极化平面能实现的产出也是类似的，即在相同的竖直范围内或数值上。

Claims

1.一种双极化的群天线，所述群天线能够至少在一个频带中运行，具有以下特征：

设有至少一个第一发射器装置(103a)和至少一个第二发射器装置(3)以及至少一个第三发射器装置(103b)，

所述至少一个第一发射器装置(103a)和所述至少一个第二发射器装置(3)以及所述至少一个第三发射器装置(103b)彼此相继地设置，

所述至少一个第二发射器装置(3)在两个极化平面(P1、P2)中发射，

所述至少一个第一发射器装置(103a)在一个第一极化平面(P1或P2)中发射，

所述至少一个第三发射装置(103b)在一个第二极化平面(P2或P1)中发射，该第二极化平面垂直于所述至少一个第一发射器装置(103a)在其中发射的第一极化平面(P1或P2)，

在第一极化平面(P1)中发射的发射器装置(103a、3)通过第一网络(N1)馈给，相反在第二极化平面(P2)中运行的发射器装置(103b、3)通过第二网络(N2)馈给，

第一发射器装置(103a)的数量等于第三发射器装置(103b)的数量，

其特征在于以下另外的特征，

设有至少两组(A、B)发射器装置(103a、3、103b)，这两组分别具有至少一个第一发射器装置(103a)、至少一个第二发射器装置(3)以及至少一个第三发射器装置(103b)，

第一组(A)的在第一极化平面(P1)中发射的发射器装置(103a、3)这里通过配设给所述第一组(A)的在第一极化平面(P1)中发射的发射器装置(103a、3)的第一网络(N1)馈给，第一组(A)的在第二极化平面(P2)中运行的发射器装置(3、103b)这里通过配设给所述第一组(A)的在第二极化平面(P2)中运行的发射器装置(3、103b)的第二网络(N2)馈给，而第二组(B)的在第一极化平面(P1)中发射的发射器装置(103a、3)这里通过配设给所述第二组(B)的在第一极化平面(P1)中发射的发射器装置(103a、3)的第一网络(N11)馈给，第二组(B)的在第二极化平面(P2)中运行的发射器装置(3、103b)这里通过配设给所述第二组(B)的在第二极化平面(P2)中运行的发射器装置(3、103b)的第二网络(N22)馈给,

这里所述双极化的群天线构造成，使得

沿组装方向(5)设置至少两组(A、B)发射器装置(103a、3、103b)，在从第一到第二组(A、B)的中间区域内设置至少一个双极化的发射器装置(103')，其至少一个属于第一组(A)的发射器装置(103a)关于第一极化平面(P1)由配设给第一组(A)的第一网络(N1)馈送，其至少一个属于第二组(B)的发射器装置(103b)关于第二极化平面(P2)由配设给第二组(B)的第二网络(N22)馈送，或者

所述至少两组(A、B)发射器装置(103a、3、103b)包括至少两个天线列(7；7a、7b)，其中设有至少一个双极化的第一发射器装置(103'a)和/或至少一个双极化的第三发射器装置(103'b),其至少一个属于第一组(A)的发射器装置(103a、103b)关于第一极化平面(P1)由配设给第一组(A)的第一或第二网络(N1或N2)馈送，其至少一个属于第二组(B)的发射器装置(103b)关于第二极化平面(P2)由配设给第二组(B)的第二或第一网络(N22或N11)馈送。

2.按照权利要求1所述的群天线，其特征在于以下特征：

第一和/或第二组(A、B)发射器装置包括n个在所述一个第一极化平面(P1)中发射的发射器装置(103a、3)，以及n个在垂直于所述一个第一极化平面的第二极化平面(P2)内发射的发射器装置(3、103b)，n是大于1的整数，

在所述n个发射器装置(103a、3、103b)中，设有m个第二发射器装置(3)，所述第二发射器装置构造成双极化的发射器装置(3)，其中m是小于n的整数，

设有n-m个第一发射器装置(103a)和n-m个第三发射器装置(103b)，以及

所述至少一个在所述第一极化平面(P1)中发射的发射器装置(103a)相对于所述至少一个双极化的第二发射器装置(3)沿一个组装方向(5)错开设置，所述至少一个在第二极化平面(P2)发射的发射器装置(103b)相对于所述至少一个双极化的第二发射器装置(3)沿相反的组装方向(5)错开地设置。

3.按照权利要求1所述的群天线，其特征在于以下特征：

所述群天线包括沿组装方向(5)或者至少带有一个沿组装方向(5)的分量地相互错开的两个隔开间距的天线区域(X1、X3)，即一个第一天线区域(X1)和一个第三天线区域(X3)，还包括一个相对于所述两个天线区域设置在中间的第二天线区域(X2)，为了对相应的极化平面(P1、P2)进行馈送分别设有一个网络(N1、N2；N11、N22)，

第一天线区域(X1)的至少一个或至少多个通过一个网络(N1或N11)馈送的发射器装置(103a)只在一个第一极化平面(P1)内发射，

中间的第二天线区域(X2)中的至少一个发射器装置(3)在两个极化平面(P1或P2)内发射，以及

第三天线区域(X3)的至少一个发射器装置(103b)只在垂直于第一天线区域(X1)的第一极化平面(P2或P1)内发射。

4.按照权利要求2所述的群天线，其特征在于以下特征：

所述群天线包括沿组装方向(5)或者至少以一个沿组装方向(5)的分量相互错开的两个隔开间距的天线区域(X1、X3)，即一个第一天线区域(X1)和一个第三天线区域(X3)，还包括一个相对于所述两个天线区域设置在中间的第二天线区域(X2)，为了对相应的极化平面(P1、P2)进行馈送分别设有一个网络(N1、N2；N11、N22)，

第一天线区域(X1)的至少一个通过一个网络(N1或N11)馈送的发射器装置(103a)只在一个第一极化平面(P1)内发射，

5.按照权利要求1至4之一所述的群天线，其特征在于，只在一个极化平面(P1或P2)中发射的发射器装置(103a、103b)构造成单极化发射器。

6.按照权利要求1至4之一所述的群天线，其特征在于，只在一个极化平面(P1或P2)中发射的发射器装置(103a、103b)构造成双极化发射器，所述双极化发射器只在一个极化平面(P1或P2)中受馈送。

7.按照权利要求1至4之一所述的群天线，其特征在于，分别相邻的发射器装置(103a、3、103b)的位置之间的间距(d)是相同或不同的。

8.按照权利要求1至4之一所述的群天线，其特征在于，分别相邻的发射器装置(103a、3、103b)的位置之间的间距(d)是部分相同和部分不同的。

9.按照权利要求1至4之一所述的群天线，其特征在于，该群天线构造成双频带群天线，并且除了用于较高频带(Fh)的发射器装置(103a、3、103b)以外还包括用于较低频带(Fn)的单极化或双极化发射器装置(55)。

10.按照权利要求1至4之一所述的群天线，其特征在于，所述两个极化(P1、P2)构造成线性极化。

11.按照权利要求1至4之一所述的群天线，其特征在于，所述两个极化平面(P1、P2)相对于水平面和/或竖直面成+45°或-45°的角度。

12.按照权利要求1至4之一所述的群天线，其特征在于，至少一个双极化的第一发射器装置(103'a)和/或至少一个双极化的第三发射器装置(103'b)相对于所述至少两个天线列(7；7a、7b)错开。

13.按照权利要求1至4之一所述的群天线，其特征在于，所述群天线是移动通信天线。

14.按照权利要求3或4所述的群天线，其特征在于，第一天线区域(X1)，第二天线区域(X2)和第三天线区域(X3)分别具有多个发射器装置。

15.按照权利要求5所述的群天线，其特征在于，只在一个极化平面(P1或P2)中发射的发射器装置(103a、103b)构造成偶极发射器装置。

16.按照权利要求9所述的群天线，其特征在于，用于较低频带(Fn)的单极化或双极化发射器装置(55)的间距相当于用于较高频带(Fh)的两个相邻的发射器装置(103a、3、103b)的间距(d)的两倍，用于较高频带(Fh)的两个相邻的发射器装置的间距(d)相当于两个相邻发射器装置位置之间的间距(d)。

17.按照权利要求12所述的群天线，其特征在于，至少一个双极化的第一发射器装置(103'a)和/或至少一个双极化的第三发射器装置(103'b)在两个天线列(7；7a、7b)之间设置在中央。