CN104641507B - 包括可控制以输出或不输出信号的两个天线的组件 - Google Patents
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Abstract
公开了一种组件、用于操作组件的方法以及在组件中使用的天线，其中两个或更多的天线中的每一个均适于输出输出信号，所述输出信号具有两个或更多特性中的一个特性，只有一个天线输出信号具有预定特性，例如非零幅值，从而天线的输出信号可以简单相加/求和，同时通过使用例如简单滤波器能够实现对具有所述预定特性的信号的选择。
Description
技术领域
本发明涉及包括至少两个天线的组件，所述天线适于从信号提供器/接收器接收信号并且每一个天线均适于输出具有不同特性的输出信号，从而可以在接收器处执行对天线信号的简单组合。
背景技术
多天线系统可见于US7570949、US7508342、以及“Optimum combining ofmultiple shipboard satcom...”，E.Barry Felstead，Communications ResearchCentre，Ottawa，Canada，IEEE，2000(MILCOM 2000.21st Century MilitaryCommunications Conference Proceedings，Issue Date：2000，page(s)：604-608vol.2，
http：//www.acutec.com.au/dual-antenna-switch.aspx，
http：//www.jotron.com/ai_files/jotron_b120_dual_514224.pdf，以及
http：//articles.janes.com/articles/Janes-Military-Communications/AN- WS C-8V-navy-shipboard-terminal-United-States.html。
发明内容
本发明的第一方面涉及根据权利要求1的组件。
在该上下文中，组件可被分成任意数量的元件。在优选实施例中，天线是单个元件，通常来说每个天线都设置在单个外壳中，并且组合单元和模式控制器可设置在单个外壳或多个外壳中。
在一些实施例中，希望模式控制器位于天线内部，或者甚至分布在多个天线中，使得每一个天线都具有模式控制器，其中所述模式控制器间直接进行通信或经由第三方外部模式控制器进行通信。然后，天线的模式控制器控制该天线的信号转换器，并可以向其他模式控制器输出指令以控制它们，或者从其他模式控制器接收指令从而被控制。
尽管可以使用任意类型的天线，例如用于接收无线电信号、电视信号、手机信号等的天线，优选地，天线是追踪天线。追踪天线是可以追踪信号提供器和/或信号接收器的天线。这类追踪可以是物理追踪，例如天线轴的适配、方向天线(例如具有一个或多个圆盘的天线)的适配、或者使用固定天线设置的电子追踪。通过使用多个天线及其发送和接收信号的相移，可以实现电子追踪，因为该相移可等于从天线轴看到的角度。
天线可具有信号重定向元件，例如适于重定向辐射和/或使辐射集中于信号发生器的圆形元件或长条形元件。基于来自多个天线元件的信号(例如，在将一个天线的输出相对于另一个天线元件的输出进行相移之后)，可以生成输出信号。
天线的信号发生器通常包括适于接收输入信号并输出输出信号的元件，例如一个或多个天线元件。输入信号通常是无线信号(例如无线电波信号，或者载频在300MHz-100GHz的区间内(例如GHz范围或至少在10GHz-15GHz区间内)的信号)。对于卫星接收器，信号发生器也可称为低噪声模块(LNB)。
在优选实施例中，信号发生器可操作为接收输入信号并输出具有与输入信号至少基本相同的频率内容或有用数据的信号。信号发生器可以是将无线信号转换为可在另一个波长上传输或在另一个频率区间内提供、但其中有用数据相同的电或光信号的信号转换器。该有用数据表示数据文件、音频、视频、音频文件、视频文件、文件下载等。
第一和第二天线可相同或相似，例如适于与相同类型的信号提供器/接收器进行通信(例如使用预定频带的卫星)、或者可适于与不同类型的信号提供器/接收器进行通信。
本质上，可以使用任意数量的天线。
在优选实施例中，天线适于与相同的信号提供器/接收器进行通信，从而可以根据第一和第二天线中哪一个与信号提供器/接收器的通信具有最佳接收和/或最低信噪比来执行信号转换器的操作。
在当前环境中，信号输出可以是输出信号可用的天线元件，例如连接天线的插头/连接器或线缆，通过它们将输出信号输出。该输出可被配置为根据或遵从需要的标准(如需要的话)输出输出信号。根据信号的频率，该输出可以是适于输出光信号、电信号或无线信号。可以通过以太线缆、同轴电缆等输出电信号。如果需要，可以使用多个连接器/插头和/或线缆来输出信号。
本质上，相同的插头/连接器/线缆/无线天线可被用于输出来自天线的另外的数据或信息，以及用于接收供在天线中使用或者供从天线输出的数据或信息。
信号转换器被配置为接收信号发生器的信号输出并将其转换为具有多个特征中的一个特性。信号转换器被配置将接收信号转换为具有多个特性中任意一个，从而信号转换器可以在输出具有一个特性的信号和输出具有另一特性的信号之间进行切换。
在当前上下文中，特性可以是信号频率、信号所在的频率区间、信号的最大频率、信号的最小频率、信号的最大幅值(例如零，从而没有信号输出)，信号的最小幅值、信号的幅值或幅值区间、和/或相位(最小角度/移位、最大角度/移位、角度/移位和/或角度/移位区间)。并且，特性可以是调幅和/或调频。
各个特性是不同的，从而在任意特征对之间不存在重叠。因而，一个特性可以是最大频率/幅度/相位，而另一个特性可以是最小频率/幅度/相位，其中最大值低于最小值。并且，另一个特性可以是位于上述两个特性的最大值和最小值之间的值区间。从而，可以使用任意数量的不同特性，例如2、3、4、5、6、8、10个或更多。在优选实施例中，使用两个不同特性。
不同特性具有的优点在于：由于特性之间没有重叠，可在组合单元中以使得可以分出一个信号或者移除另一信号的方式来简单地组合信号。如在无线电中可见的，可以或多或少地得到调幅信号或调频信号，并且可以通过使用滤波器来提取频率区间。幅值区间可通过阈值定义，以及可以通过使用滤波器来识别相位区间。
因为信号转换器将能够使其对应的输出信号具有正确特性，所以来自信号发生器的信号可具有任意属性或特性。这种转换可以是频率、幅度和/或相位等的移位/转换。这种类型的转换在现有技术中是普遍的。一般来说，转换优选地保持信号的有用数据。
组合单元具有适于接收第一和第二天线的输出信号的信号输入，并将它们组合。这种组合可以是持续组合，例如所述输入和所述输出处的导体的电组合。在简单实施例中，信号输入彼此间以及与输出之间直接电连接，使得两个输入处同时接收的任意信号将彼此重叠。其可以是在输出和两个输入之间的简单T型连接器，其中第一输入的每一导体电连接到某个导体、或者另一输入和输出处。电连接是信号流的连接，例如通过电组件(例如电容、线圈、电阻、晶体管等)从输入到输出的流。
输入信号的组合可以是信号的相加，例如对输入信号的实时且持续的相加/求和。
需要注意的是，对具有不同幅值、频率和/或相位的信号求和相当简单，因为这样的信号可被求和并且在同一信号上传输，同时有可能后续使用已知的滤波器将它们分离。
模式控制器可以是软件控制的、或者硬连线的、或者其组合。模式控制器可以是处理器、DSP、计算机、服务器、客户端、ASIC、FPGA等。模式控制器可以是分布式或设置在单个盒子或外壳中，如上文所述。
可以通过与信号转换器进行通信(例如使用无线和/或有线通信)对信号转换器进行控制。如果模式控制器位于天线外部，则模式控制器和天线之间的通信路径可以附加地用于其他目的，例如用于向模式控制器传输信号质量数据和/或向天线传输方向数据。下文中将对此描述。
模式控制器被配置为控制第一和第二信号转换器，使第一和第二输出信号中只有一个具有预定特性。因而，只有一个天线输出具有该特性的信号，而所有其他天线可以输出具有相同或不同特性的信号，只要该特性与该预定特性不同。
在优选实施例中，通过使用有线和/或无线连接，使组合元件的输出连接到信号接收器(经常称为调制解调器)，信号接收器被配置为执行对从组合元件接收的信号的处理并输出处理后的信号，例如包括数据的信号。该处理可以是滤波、下采样(例如从载频到基带)、解码、及其组合。本发明的优点在于，针对两个天线，由于信号转换器和组合元件的操作，在可能使用时只要求进行一次这种处理。
一般来说，通过使用例如滤波器，该接收器/调制解调器可选择具有预定特性的输出信号。该滤波可移除具有其他特性的信号。因而，信号转换器的操作将确定哪一个天线输出到达接收器/调制解调器、或者被调整解调器使用/选中的输出信号。
备选地，可以在组合单元中执行滤波或选择。
其优点在于该选择/滤波可以是固定的并且因而很简单，因为可以控制天线中的信号转换器使得实际选中来自期望天线的输出信号。
事实上，一个简单实施例如下，其中一个特性为零幅值，从而只有一个天线输出信号。这时组合变得非常简单。
在一个实施例中，第一天线包括被配置为从第一信号发生器接收信号并确定信号发生器接收的信号的信号强度和信号质量的元件，元件具有被配置为输出信号强度指示的强度输出。
在该上下文中，该元件可以用很多种方式确定信号强度或信号质量。元件可以接收也转发到信号转换器的信号，即具有有用信息的信号，并可以根据该信号执行确定。备选地，元件可以从信号发生器接收与信号强度、信噪比、比特错误率等相关的信号。存在很多种用于量化无线信号(例如从卫星接收的无线信号)的信号强度和/或信号质量的方式。然后，元件可以量化该信号质量/强度并在强度输出上输出对应的信号强度指示。
所要求的信号强度可依赖于例如载频和用于在信号中编码数据的编码规则。信号质量可能取决于使信号混乱(scramble)(例如载频内)的外部因素。
在优选实施例中，模式控制器进一步被配置为从强度输出处接收信号强度指示，并相应地控制第一和第二转换器。在一种情况中，模式控制器可以操作或控制信号转换器，使得允许具有最高信号强度的天线输出具有预定特性的信号。当天线朝向相同的信号提供器/接收器时，这一点特别值得关注。
在模式控制器基于信号强度指示而动作的情况中，模式控制器或其具有足够功能的至少一部分可以有利地位于具有该元件的天线中，使得该天线可以自动确定信号质量/强度是否足够，并确定输出信号的特性。然后，该天线可以向外部模式控制器和/或其他天线输出信号并相应地通知它们，从而相应地控制其他天线的信号转换器。
可以间歇地、持续地或以预定频率将信号强度指示转发到模式控制器，或者仅当高于门限时(例如当第一信号转换器将信号转换为预定特性时)将其转发，或者当信号强度小于预定阈值时(例如当信号转换器将信号转换为另一个特性时)将其转发。
备选地，可以将信号强度指示从天线输出并输出到模式控制器，然后模式控制器相应地控制信号转换器。
信号强度降低的一个原因可能是有元件阻挡了从天线到信号提供器/接收器的视线。如果天线被设置在动态环境中，例如在汽车或船上且汽车或船可能够移动到在天线和信号提供器/接收器(其可以是卫星)之间的位置，则天线和信号提供器/接收器之间的视线有可能变化。
本质上，天线可以与相同或不同的信号提供器/接收器进行通信，并且切换到另一个天线所需的信号强度在天线或信号提供器/接收器之间也可能不同。
在一个实施例中，组件还包括可操作为确定从第一天线到预定信号提供器的第一方向的方向元件，其中方向元件包括与一个或多个第二方向相关的信息，并且可操作为比较第一和第二方向并向模式控制器输出方向信息，模式控制器被配置为基于比较的结果控制第一信号转换器。备选地，该比较可以在模式控制器内执行。
在一种情况中，第二方向是在至少一个天线和一个或多个障碍物之间的已知或确定方向，其中一个或多个障碍物可能阻挡在天线和信号提供器之间的视线或信号传输。当天线、信号提供器和该障碍物之间的相对方向改变时，可能存在障碍物移动到天线和信号提供器之间的位置的情况，这时第一和第二方向一致，从而控制器可以操作为使该天线的信号转换器输出不具有预定特性的信号，而另一个天线的信号转换器输出其具有预定特性的信号。该另一个天线可能是这样的天线，针对该天线也已经确定了第一方向，以及针对该天线的一个或多个第二方向是已知的且与针对前一个天线的第一方向和第二方向不一致。
在一种情况中，天线设置在船上，在船上设置有可能阻挡一个或多个天线和卫星之间的视野的桅杆、吊杆、船舱、烟囱等。第二方向是天线与这些单元之间的方向。当船转向、转圈、偏航、和/或倾斜时，在船坐标系统中，天线和卫星之间的方向有可能改变，但在该坐标系统中第二方向有可能不变。在用于与卫星进行通信并在船上使用的所有追踪天线中确定该第一方向。该技术对本领域技术人员来说是已知的。
在其他情况中，天线和这些物体或障碍物不设置在相同的单元或平台上，从而以任意期望方式来确定第二方向，例如根据来自支撑障碍物和天线的平台的信息。
在一个实施例中，控制器包括与多个信号提供器中的每一个的位置相关的信息，并可操作为使得第一和第二天线中的一个重定向，例如，当它们是追踪天线时，从第一信号提供器重定向到第二信号提供器，与此同时，相关的追踪天线的信号转换器输出不具有预定特性的信号。
这可能是这种情况：与第一信号提供器执行通信，但是其质量(例如信号强度或信号质量)正在恶化。这时，控制器可以操作输出不具有预定特性的信号的天线，以重定向到第二信号提供器。即使第二天线输出不具有预定特性的信号，天线本身可以与信号提供器进行通信。该通信可被用于追踪第二信号提供器，并在将第二天线的信号转换器切换到输出具有预定特性的信号的模式前，确定质量或数据的质量/强度。
在使第一天线的信号转换器输出具有预定特性的信号时，控制器可以选择将其他天线重定向到一系列信号提供器，以确定与哪一个进行通信。因而，在朝向信号提供器时，即使第二天线的信号转换器输出不具有预定特性的信号，第二天线也可以向控制器转发信息，例如信号强度指示。
在一种情况中，该组件在船上使用。舰桥可以向控制器转发与船的朝向或预期朝向相关的信息。然后，控制器可以确定面向第一信号提供器的角度或与第一信号提供器之间的距离变得不合适，从而开始发起重定向第二天线的步骤。此外，控制器可以包括与第二信号提供器或多个第二信号提供器的方向朝向或位置相关的信息，并选择第二信号提供器，然后控制第二天线以重定向。
在一个特别值得关注的实施例中，第一天线还包括第一方向元件和第一移动元件，第一移动元件被配置为改变所述第一方向元件的方向，第一天线还包括追踪控制器，追踪控制器被配置为从第一信号发生器接收信号并相应地控制移动元件。
该方向元件可以是可移动元件，该可移动组件限定所接收的输入无线信号的最佳方向。广泛使用的卫星接收器使用圆盘，该圆盘被用于收集和引导接收器(即信号发生器)上的入射辐射。该圆盘和接收器共同定义了面向信号提供器或源(例如卫星)的最佳方向。为了能够追踪该源，当源或组件移动时，圆盘和/或接收器必须是可移动的。当移动这两个元件中的一个或两者时，最佳方向被重定向。
追踪控制器从信号发生器接收信号并追踪信号源，以保持面向信号源的方向。
这是标准追踪，但是需要注意的是，追踪控制器从信号接收器接收信号。因而，追踪控制器接收独立于信号转换器的模式和输出信号的特性的信号。即使在下文描述的不从天线输出任何信号的情况中，该天线也能够追踪信号源。
另一个值得关注的情况是因信号强度恶化而不可能追踪的情况。在该情形下，追踪控制器可以接收与组件的位置和朝向相关的信息，例如从船上的舰桥接收所述信息，从而至少能够大致地计算方向，使得当信号质量提高时已经获得了方向。
在一个特别简单的实施例中，第一信号转换器包括第一开/关开关和第二开/关开关，并且所述第二信号转换器包括第二开/关开关，每一个开/关开关被配置为在两个不同模式中操作，其中，在第一模式中，允许在相关信号发生器和相关信号输出之间的信号传输，且在第二模式中，阻止信号传输，该组件还包括开关控制器，开关控制器被配置为控制第一和第二开/关开关，使得第一和第二开/关开关中至多一个在第一模式中。
开/关开关可以是断路器(circuit breaker)、继电器等，或者是可操作为从信号发生器接收信号并且取决于电路操作模式而输出或者不输出信号的电路。
然后，一种特性如下：开模式，其中信号具有非零幅值或高于给定阈值的幅值；以及，关模式，其中信号具有零幅值或至少很低的幅值。在许多情况中，关模式可以是信号比开模式中的信号衰减至少15dB，例如20dB，优选25dB的模式。
在这种情况中，组合单元可简单地相加两个信号，因为一个信号将为0或至少比另一个信号弱得多。可以使用简单的电(例如阻抗匹配)或动电的连接。
本发明的第二方面涉及一种操作根据第一方面的组件的方法，方法包括：
-在第一时间段期间，操作第一信号转换器输出第一输出信号并操作第二信号转换器输出第二输出信号，第一输出信号具有多个特性中的第一特性，第二输出信号具有多个特性中的第二特性，
-在第二时间段期间，操作第一信号转换器输出第一输出信号并操作第二信号转换器输出第二输出信号，第一输出信号具有多个特性中的第二特性，第二输出信号具有多个特性中的第一特性，
-在第一时间段之后且在第二时间段之前的某个时间点，控制器指示第一信号转换器从输出具有第一特性的第一输出信号变为输出具有第二特性的第一输出信号，并指示第二信号转换器从输出具有第二特性的第二输出信号变为输出具有第一特性的第二输出信号，
其中组合元件在第一和第二时间段期间以及上述时间点持续地将在其输入处接收的信号组合为在其输出处输出的输出信号。
本质上，第一和第二时间段可具有任意持续时间。第一时间段可以是数秒、数分钟、数小时甚至数天，第二时间段也可如此。
在某些实例中，例如如果第一天线是新的或具有比第二天线更好的质量或更好的状态，则在第一时间段期间所进行的第一天线的操作可能是最希望进行的操作。
第一和第二时间段可以是相邻的，仅被开关改变模式的时间点分隔。
该时间点优选具有很短的持续时间，以确保组合单元不输出信号的时间段尽可能短。该转换时间用时可以小于1秒，例如小于1ms。
在一种情况中，该方法还包括第一信号发生器确定接收信号的信号强度并输出信号强度指示的步骤，其中控制器接收信号强度指示并根据其进行操作。如上文所述，如果信号或数据强度恶化到给定程度，则可进行转换。
在该情况中，基于信号强度指示，不需要另一个天线或外部控制的介入，第一信号转换器可以输出具有或不具有预定特性的信号，但是其他天线和/或外部控制器可以被告知第一信号转换器的信号/数据强度或操作并相应地操作第二信号转换器。
在一个实施例中，该方法还包括步骤：
-确定从第一天线到预定信号提供器的第一方向，以及
-将第一方向与一个或多个第二方向比较，并基于比较结果控制第一信号转换器。
如上文所述，第二方向可以是从天线到阻挡天线视野的障碍物的方向。第二方向可以是天线沿其无法直接辐射或天线从其无法充分感测或检测辐射的方向。其原因可能是天线的有限的移动性或天线的结构性限制。
在一种情况中，该方法还包括步骤：
-确定或访问与多个信号提供器中的每一个的位置相关的信息，以及
-将第一和第二天线中的一个从一个信号提供器重定向到另一个信号提供器，同时相关天线的信号转换器输出不具有预定特性的信号。
执行该重定向可能是因为到一个信号提供器的距离超过预定限制，信号提供器正接近地平线，或者天线或组件正接近信号提供器的覆盖区域的边缘。这时，可以基于其他信号提供器的位置、覆盖区域等来选择其他信号提供器。
在一个值得关注的实施例中，第一天线还包括第一方向元件，方法还包括步骤：
-独立于第一输出信号的特性，控制第一方向元件的操作。
因而，无论输出信号具有什么特性，都可以控制并操作方向单元。
如上文所述，优选地，信号转换器是开/关开关，从而特性是零幅值(至少基本上是零幅值)或非零幅值。本质上，可以设置任意数量的天线来输出零幅值信号(无信号)，不干扰输出具有预定特性(非零幅值)信号的天线所输出的(非零幅值)信号。
在另一种情况中，预定特性是频率，例如预定频率区间内的载频，并且其他特性是其他区间内的频率，从而将期望频率区间分离出来是简单的。
依赖于所选择的实施例，许多不同的天线适于在根据本发明的组件中使用。
在第一种情况中，合适的天线可以包括信号发生器、信号输出和追踪控制器，追踪控制器被配置为从信号发生器接收信号并相应地改变天线的方向特性，天线还包括被配置为在两个不同模式中操作的开/关开关，其中，在第一模式中，允许来自信号输出的信号传输，并在第二模式中，阻止来自信号输出的信号传输。
在这种情况中，在追踪控制器可保持对信号提供器的方向以及与其进行的通信时，天线可不输出信号。
自然地，这些天线可以具有上文提到的优点和元件/内容，例如用于控制开关的模式控制器和/或用于接收控制开关的指令的输入。
在一种情况中，天线还包括信号传感器，该开/关开关被配置为：
-接收来自信号传感器的信号以及来自信号发生器和/或追踪控制器的信号；
-如果来自信号传感器的信号满足预定标准，在第一模式中操作，否则
-在第二模式中操作。
同样，可以从传感器输出该信号以控制其他天线。
另一种合适的天线包括信号发生器、信号输出和追踪控制器，追踪控制器被配置为从信号发生器接收信号并相应地改变天线的方向特性，天线还包括信号转换器，信号转换器被配置为在多个不同模式中操作，其中，在第一模式中，将来自信号发生器和/或追踪控制器的信号转换为第一预定频率区间内的信号，并在第二模式中，将来自信号发生器和/或追踪控制器的信号转换为第二预定频率区间内的信号，第一和第二频率区间不重叠。
与以上方面相比，现在特性是不同的频率或频率区间。同样，天线本身能够输出不同频率区间内的信号，从而特别适合在上述简单组合单元中使用。
在这种情况中，天线还包括信号传感器，信号转换器被配置为：
-接收来自信号传感器的信号以及来自信号发生器和/或追踪控制器的信号；
-如果来自信号传感器的信号满足预定标准，在第一模式中操作，否则
-在第二模式中操作。
另一种合适的天线包括信号发生器、信号输出和追踪控制器，追踪控制器被配置为从信号发生器接收信号并相应地改变所述天线的方向特性，天线还包括信号传感器和信号转换器，信号转换器被配置为：
-接收来自信号传感器的信号以及来自信号发生器和/或追踪控制器的信号；
-如果来自信号传感器的信号满足预定标准，将来自信号发生器和/或追踪控制器的信号转换为具有第一预定信号特性的第一输出信号，否则将来自信号发生器和/或追踪控制器的信号转换为具有第二预定信号特性的第二输出信号，第二信号特性与第一信号特性不同。
因而，预定标准可以是来自信号传感器的预定的、量化的信号质量或信号强度。其可以基于阈值，其中标准是信号高于或低于该阈值。因而，当信号质量/强度足够时，特性之一可以是上述预定标准，否则是其他特性之一。
此外，一种合适的天线可以被一个或多个上述天线控制或是可控制的，并被称为从天线，其中该天线包括信号发生器、信号输出和追踪控制器，追踪控制器被配置为从信号发生器接收信号并相应地改变天线的方向特性，天线还包括模式选择输入和信号转换器，信号转换器被配置为：
-接收来自模式选择输入的信号以及来自信号发生器和/或追踪控制器的信号，以及
-如果来自模式选择器的信号满足预定标准，将来自信号发生器和/或追踪控制器的信号转换为具有第一预定信号特性的第一输出信号，否则将来自信号发生器和/或追踪控制器的信号转换为具有第二预定信号特性的第二输出信号，第二信号特性与第一信号特性不同。
该天线可以通过在模式选择输入处接收的信号来控制。该信号的标准是简单协议问题，其中该信号转换器能够根据信号接收知道在哪一个模式中操作。
附图说明
以下，参考附图描述本发明的优选实施例，其中：
图1示出了具有与卫星进行通信的天线的船；
图2示出了图1所示的船的俯视图；
图3示出了根据本发明的实施例的框图。
具体实施方式
在图1和图2中，从侧方和上方观察船10，船10具有舱体或外壳12，在舱体顶部布置有两个天线16和18，并且船上具有可能阻挡天线16/18和卫星20之间视线的桅杆或吊杆14。
自然，卫星20可用另一个船、飞机、车辆等的天线或陆基天线替代。
图2示出了两个天线16/18的视野，并且可以看出桅杆14形成了阻挡天线16/18的视野的阴影。
因而，提供两个天线16/18的原因除了在一个天线失效时提供备用天线的明显意图之外，还在于当卫星20在天线18的属于桅杆14形成的阴影内时，能够使用另一个天线16与卫星20进行通信。
在图3中以框图示出了根据本发明的组件，该组件具有天线16和18，每一个天线分别包括反射圆盘161/181和传感器/检测器/LNB(低噪声块)162/182。此外，每一个天线16/18具有开关163/183，开关163/183从LNB 162/182接收信号并具有连接到组合元件22的输出，组合单元22向滤波器/解码器28馈送组合信号，滤波器/解码器28向接收器30输出数据，接收器30可以是计算机等。
此外，天线可以具有追踪控制器164/184，追踪控制器164/184从各LNB接收信号并向开关馈送接收信号。备选地，可以从LNB直接向开关馈送信号。
追踪控制器是激活的以追踪LNB接收的信号的源，例如通过使用马达(线性式、步进式、电动液压式等)161’对天线单元的圆盘或其他物理定向单元进行重定向，和/或通过改变不同天线信号之间的相位来追踪。基于LNB的信号输出的质量和强度，可以进行该追踪，并且该追踪可以是对圆盘、相位等执行小量偏移。备选地，追踪控制器可以能够根据来自LNB的信号确定追踪的方向，以优化或增大方向和信号质量/强度。
需要注意的是，可以从元件30通过滤波器/解码器馈送发送信号，该滤波器/解码器还可以是编码元件或者将接收的数据或信号添加到所选载频的元件，可以将元件28输出的信号馈送给组合器22，组合器22也可以是将信号馈送给天线16/18的分路器(splitter)，信号从天线16/18发射。
开关163/183受控制器24控制，控制器24可以从计算机或控制器26接收位置/朝向信息或其他信息，计算机或控制器26可以连接到船10的舰桥，例如它的GPS，以确定或知道船的位置或朝向。
开关可以在两个模式之一中操作，在第一模式中，允许来自LNB162/182的信号通过该开关到达组合元件22，并且在第二模式中，阻止来自LNB 162/182的信号到达输出口。需要注意的是，开关的操作不干扰追踪控制器的操作，从而即使不输出信号，天线也可以保持追踪。
控制器操作或控制开关，从而开关163/183中只有一个处于第一模式，从而开关中只有一个输出信号。通过这种方式，组合装置22可以非常简单，因为其不会接收到冲突或干扰的信号。这时，组合装置可以是在每一个输入的导体的集合与输出的导体之间的简单的动电或电连接。两个信号被组合，而不是必须阻止一个信号以允许另一个被输出。
自然地，在控制器24和开关163/183或天线16/18之间的通信可以包括更多信息。天线还可以包括信号传感器，信号传感器可以是追踪控制器的一部分，并且适于向控制器馈送与接收信号的质量或强度或从接收信号推出的数据的质量或强度相关的信息。控制器可以使用该信息来确定要从哪一个天线接收信号。如果一个天线的信号质量/强度恶化，例如由于卫星移动到桅杆阴影中，则控制器可以操作开关，从而允许另一个天线向组合单元馈送信号。
信号传感器所确定的信号质量/强度还可以在本地控制器中使用，本地控制器可形成开关163/183的一部分并根据所确定的信号强度/质量来操作开关。
这些本地控制器可以直接交互而不经过控制器24，如阴影线241所示。这时，可以不需要控制器24和计算机26。
于是开关163/183中的控制器可以基于感测质量/强度确定相关天线是否适合于接收信号并输出信号。如果适合，其可以通知其他天线，以便其他天线不输出信号。备选地，在信号强度/质量恶化到一定程度的情况中，一个天线可以通知另一个天线，从而另一个天线可以开始输出其信号，期待该天线具有更好的信号强度/质量。
优选地，两个天线完全相同，从而开关163/183中的控制器可以控制另一个天线并可被另一个天线控制。
事实上，作为他替代或补充，可以基于从天线到接收信号的源的角度或方向(与从天线到阴影元件形成的预定方向相比较而言)，可以作出上述接管或让出控制或信号输出的决定。如果天线和源之间的方向接近天线和障碍物之间的方向，该天线可以指示另一个天线接管信号输出，以抢先处置障碍物引起的信号恶化。
在另一个实施例中，开关163/183被频率转换器替换，频率转换器适于在两个不同模式中操作，其中第一模式是将从LNB接收的信号转换到第一频率区间，第二模式是将信号转换到第二频率区间，其中第一和第二频率区间不重叠。
在这种情况中，组合器22可以能够通过简单求和将两个输入信号组合，从而信号输出包括两个输入信号。这时，组合器22可具有使一个频率区间内的信号通过而另一个不通过的输出滤波器，或者滤波器/解码器28可以具有这种类型的滤波器。
在该情况中，该组件的总体功能可以与针对开/关开关描述的组件的总体功能类似，因为一个频率区间可被滤波器通过，且因而被组合器22输出，或被滤波器/解码器28允许，而另一个则不行。这时，天线可以以与前文描述的相同的方式以及出于相同的理由在这些模式之间切换。
在本系统中可能有很多不同操作方式。
在一种情况中，天线16/18均朝向相同的卫星20。控制器从计算机26接收朝向信息和位置信息。控制器可以接收关于朝向将要改变的信息。于是，可以确定卫星20将移动到与当前正向组合元件22馈送其信号的天线16/18相关的阴影中。然后，控制器可以操作开关以允许另一个天线向组合元件22提供其信号。
在另一种情况中，一个天线正在与一个卫星20进行通信，但是由于卫星正在接近地平线或船10正在接近卫星20覆盖范围的边缘，信号或数据质量有可能恶化。然后，控制器24可以指示另一个天线开始与远离地平线的更靠近船10和/或船10正处于或接近其覆盖范围内的另一个卫星进行通信。当建立起与另一个卫星的通信时，控制器可以操作开关，使得现在执行与新卫星的通信。然后，可以指示另一个天线对准新卫星，从而操作为该卫星的备用天线。
可以由控制器24或计算机26作出对另一个天线的选择。通常，即使通过另一个天线在天空中搜寻具有合适信号/数据质量的卫星来作出确定，仍基于船10的位置和/或朝向来确定卫星，因为卫星20的位置是已知的。
自然地，尽管在示出版本中通过转动圆盘和LNB来对准卫星，天线16/18所执行的追踪可以通过使用具有多个接收/发送元件的固定天线来实现改变，其中可以通过向各个接收/发送元件馈送具有不同相位的信号来执行追踪。如本领域技术人员所知道的，相移将在给定方向上引导出射辐射，并且接收信号的相移将强调从给定方向上接收的信号。
Claims (10)
1.一种多天线组件，包括：
-第一天线，包括第一信号发生器和第一信号输出，
-第二天线，包括第二信号发生器和第二信号输出，以及
-组合单元，包括第一信号输入、第二信号输入和第三信号输出，所述第一信号输入和所述第二信号输入分别连接到所述第一信号输出和所述第二信号输出，所述组合单元操作为向所述第三信号输出馈送第三输出信号，所述第三输出信号是在所述第一信号输入处接收的信号和在所述第二信号输入处接收的信号的组合，
其中所述第一天线包括第一信号转换器，所述第一信号转换器被配置为从所述第一信号发生器接收信号并向所述第一信号输出输出第一输出信号，所述第一输出信号具有多个不同特性中的第一特性，
其中所述第二天线包括第二信号转换器，所述第二信号转换器被配置为从所述第二信号发生器接收信号并向所述第二信号输出输出第二输出信号，所述第二输出信号具有所述多个不同特性中的第二特性，
其中所述多天线组件还包括：模式控制器，被配置为控制所述第一信号转换器和所述第二信号转换器，使得所述第二特性与所述第一特性不同，以及
其中所述组合元件的第三信号输出和第一信号输入和第二信号输入中的每一个均包括多个导电体，所述组合元件包括多个连接导体，其中每一个连接导体电连接所述第一信号输入的导电体、所述第二信号输入的导电体和所述第三信号输出的导电体。
2.根据权利要求1的多天线组件，其中所述第一天线包括被配置为从所述第一信号发生器接收信号并确定所述信号发生器接收的信号的信号强度或信号质量的元件，所述元件具有被配置为输出信号强度指示的强度输出。
3.根据权利要求2的多天线组件，其中所述模式控制器进一步被配置为从所述强度输出接收所述信号强度指示，并相应地控制所述第一信号转换器和所述第二信号转换器。
4.根据权利要求1的多天线组件，还包括可操作为确定从所述第一天线到预定信号提供器的第一方向的方向元件，其中所述方向元件包括与一个或多个第二方向相关的信息，并且可操作为比较所述第一方向和所述第二方向并向所述模式控制器输出方向信息，所述模式控制器被配置为基于所述比较的结果控制所述第一信号转换器。
5.根据权利要求1的多天线组件，其中所述第一天线还包括第一方向元件和第一移动元件，所述第一移动元件被配置为改变所述第一方向元件的方向，所述第一天线还包括追踪控制器，所述追踪控制器被配置为从所述第一信号发生器接收信号并相应地控制所述移动元件。
6.根据权利要求1的多天线组件，其中所述第一信号转换器包括第一开/关开关，并且所述第二信号转换器包括第二开/关开关，每一个开/关开关被配置为在两个不同模式中操作，其中，在第一模式中，允许在相关信号发生器和相关信号输出之间的信号传输，而在第二模式中，阻止信号传输，所述组件还包括开关控制器，所述开关控制器被配置为控制所述第一开/关开关和所述第二开/关开关，使得所述第一开/关开关和所述第二开/关开关中至多一个在所述第一模式中。
7.一种操作根据前述任一项权利要求的多天线组件的方法，所述方法包括：
-在第一时间段期间，操作所述第一信号转换器输出第一输出信号并操作所述第二信号转换器输出第二输出信号，所述第一输出信号具有所述多个特性中的第一特性，所述第二输出信号具有所述多个特性中的第二特性，
-在第二时间段期间，操作所述第一信号转换器输出第一输出信号并操作所述第二信号转换器输出第二输出信号，所述第一输出信号具有所述多个特性中的第二特性，所述第二输出信号具有所述多个特性中的第一特性，
-在所述第一时间段之后且在第二时间段之前的时间点，所述模式控制器指示所述第一信号转换器从输出具有所述第一特性的第一输出信号变为输出具有第二特性的第一输出信号，并指示所述第二信号转换器从输出具有所述第二特性的第二输出信号变为输出具有第一特性的第二输出信号，
其中所述组合元件在所述第一时间段期间和所述第二时间段期间以及所述时间点不断地将在其输入处接收的信号组合为在其输出处输出的输出信号。
8.根据权利要求7的方法，还包括确定所述第一信号发生器或所述第二信号发生器接收的信号的信号强度并输出信号强度指示的步骤，其中所述模式控制器接收所述信号强度指示并根据所述信号强度指示进行操作。
9.根据权利要求7的方法，还包括步骤：
-确定从所述第一天线到预定信号提供器的第一方向，以及
-将所述第一方向与一个或多个第二方向比较，并基于所述比较的结果控制所述第一信号转换器。
10.根据权利要求7的方法，其中所述第一天线还包括第一方向元件，所述方法还包括步骤：
-独立于所述第一输出信号的特性，控制所述第一方向元件的操作。
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