CN105612659A - 幅度锥形化的波束切换天线系统 - Google Patents

Abstract

公开了波束切换天线系统。所公开的天线系统包括具有电磁辐射元件的多个共线阵列的天线、以及向天线馈电的巴特勒矩阵馈电网络。每个电磁辐射元件阵列包括相同数目的辐射元件。巴特勒矩阵馈电网络的至少一个天线端口连接至功率分配器/组合器以对该至少一个天线端口处的信号强度进行划分，使得信号功率在电磁辐射元件的阵列之间不均等地被分发。功率以提供旁瓣抑制与整体天线增益的改进平衡的方式在阵列之间被分发。

Description

幅度锥形化的波束切换天线系统

背景技术

采用巴特勒矩阵(ButlerMatrix)馈电网络的波束切换天线系统是众所周知的。在基本类型的常规波束切换天线系统中，巴特勒矩阵馈电网络具有N个天线端口，其中“N”是大于一的数目，它们向辐射元件的N个阵列或列馈电(当发射信号时)或者被辐射元件的N个阵列或列馈电(当接收信号时)。巴特勒矩阵馈电网络在辐射元件的阵列之间均等地分配信号功率，并且取决于巴特勒矩阵馈电网络的哪个接收器/发射器端口被使用而提供不同的相位进度(progression)。通过改变相位进度，天线的主波束能够从一个点“切换”到另一点。

图1示出了示例性的基本常规波束切换天线系统10，其包括波束切换天线20、巴特勒矩阵馈电网络50、以及一个或多个无线电接收器和/或无线发射器100。天线20包括关于导电背板38而被放置的、相关联的电磁辐射元件37的三个共线的阵列(或者“列”)22、24、26。共线的天线阵列22、24、26包括第一外部阵列22、中心阵列24、以及第二外部阵列26。电磁辐射元件24可以是偶极子辐射元件(“偶极子”)或者其他类型的辐射元件。巴特勒矩阵馈电网络50是具有三个天线端口52、54、56和三个无线电接收器/发射器端口60、62、64的三路(three-way)设备。

天线端口52、54、56每个都通过与每个阵列相关联的电缆59和连接器39连接到共线的阵列22、24、26中相应的一个阵列。接收器/发射器端口62、64、66通过电缆67连接到一个或多个无线电接收器和/或无线电发射器100。

天线系统20被配置为使得能量从每个共线的阵列22、24、26以相等的功率被辐射或者接收。

如系统20这样的系统的缺陷是，在辐射元件的阵列之间的相等功率分配导致了高的旁瓣电平，这浪费了能量并且可能引起与其他装备的干扰。因此，现有技术中已经开发了多种解决方案来从巴特勒矩阵馈电网络提供不均等的功率分发，以便最小化天线波束图案的旁瓣电平。

一种已知的解决方案是将N路巴特勒矩阵馈电网络的相邻的接收器/发射器端口“配对”，这创建了跨N个天线端口的二项式(binomial)功率分发，以向N个辐射元件阵列馈电(当发射信号时)或者被N个辐射元件阵列馈电(当接收信号时)。这种解决方案将天线波束的数目减少至N/2。此外，作为结果的二项式振幅锥形(taper)是高度低效的并且提供比典型情形更宽的波束带宽，这减少了天线的增益。

另一种已知的解决方案是将功率分配器/组合器连接至四路巴特勒矩阵馈电网络的天线端口中的两个天线端口，以便向六个共线的偶极子阵列馈送信号或者从六个共线的偶极子阵列接收信号。功率分配器/组合器每个都包括两个功率分配器/组合器天线端口。在每个功率分配器/组合器中，功率分配器/组合器天线端口中的一个连接至最外部的偶极子阵列，并且另一个功率分配器/组合器天线端口连接至与最外部偶极子阵列相邻的偶极子阵列。功率跨每个功率分配器/组合器的两个功率分配器/组合器天线端口而均匀地被分发，从而最外部的偶极子阵列接收到与它们的相邻辐射元件阵列相同量的功率。在一种减少旁瓣电平的努力中，通过一种被称为孔径锥形化(tapering)的技术，最外部的偶极子阵列被提供具有比它们的相邻偶极子阵列更低数目的辐射元件。然而，孔径锥形化是低效的，因为波束切换阵列在每个相邻的偶极子阵列具有相同数目的偶极子时工作得最好。当在相邻的阵列之间偶极子的数目不同时，每个阵列的波束图案在相位上并不累加，旁瓣电平比所期望的更高并且天线的增益被折衷。

因此，合意的是提供如下的波束切换天线系统，它们解决了现有技术的缺陷并且提供了在旁瓣抑制与整体天线增益之间的改进平衡。

发明内容

本公开内容涉及各种波束切换天线系统，它们包括相控阵列馈电网络以及被配置为创建多个天线波束的多阵列天线。所公开的天线系统提供了旁瓣抑制与天线增益的改进组合。

根据本发明的一个实施例，一种天线系统包括多波束天线和相控阵列馈电网络。多波束天线可以包括关于导电底板而放置的多个共线阵列。该多个共线阵列可以包括至少一个中部共线阵列和放置在该至少一个中部共线阵列外侧的两个外部共线阵列。该多个共线阵列中的每个共线阵列可以具有一个或多个电磁辐射元件。

相控阵列馈电网络可以包括被配置为连接到至少一个无线电接收器或发射器的多个无线电接收器/发射器端口、以及连接至该多个共线阵列的多个天线端口。

该天线系统可以包括一个或多个功率分配器/组合器，其将多个天线端口之中的所指定的天线端口连接到至少一个中部共线阵列和两个外部共线阵列之中的至少两个共线阵列。该天线系统可以被配置为对该所指定的天线端口的信号功率进行划分，使得被提供给天线的信号功率从该至少一个中部共线阵列向该两个外部共线阵列而减少。

根据另一实施例，提供了一种操作天线系统的方法。该方法可以包括实施多波束天线，该多波束天线包括关于导电底板而放置的多个共线阵列。该多个共线阵列中的每个共线阵列可以包括一个或多个电磁辐射元件。该多个共线阵列可以包括至少一个中部共线阵列和放置在该至少一个中部共线阵列外侧的两个外部共线阵列。该方法可以进一步包括实施相控阵列馈电网络。该相控阵列馈电网络可以包括被配置为连接到至少一个无线电接收器或发射器的多个无线电接收器/发射器端口、以及被配置为连接至该多个共线阵列的多个天线端口。该方法可以进一步包括使用一个或多个功率分配器/组合器，以将该多个天线端口之中的一个或多个所指定的天线端口连接到该至少一个中部共线阵列和该两个外部共线阵列之中的至少两个共线阵列。该一个或多个功率分配器/组合器可以被操作为对该一个或多个所指定的天线端口的信号功率进行划分，并且由此被提供给天线的信号功率从该至少一个中部共线阵列向该两个外部共线阵列而减少。

鉴于以下的详细描述和附图，本发明的其他特征和优点对本领域的技术人员将是明显的。

附图说明

图1图示了包括三路巴特勒矩阵馈电网络的常规天线系统。

图2图示了根据本发明的一个实施例的包括连接了四个电磁辐射元件阵列的三路巴特勒矩阵馈电网络的天线系统。

图3图示了根据本发明的另一实施例的包括连接了五个电磁辐射元件阵列的三路巴特勒矩阵馈电网络的天线系统。

图4图示了根据本发明的另一实施例的包括连接到六个电磁辐射元件阵列的三路巴特勒矩阵馈电网络的天线系统。

图5图示了根据本发明的另一实施例的包括连接到五个电磁辐射元件阵列的四路巴特勒矩阵馈电网络的天线系统。

图6图示了根据本发明的另一实施例的包括连接到六个电磁辐射元件阵列的四路巴特勒矩阵馈电网络的天线系统。

图7图示了根据本发明的另一实施例的包括连接到七个电磁辐射元件阵列的四路巴特勒矩阵馈电网络的天线系统。

图8图示了根据本发明的另一实施例的包括连接到八个电磁辐射元件阵列的四路巴特勒矩阵馈电网络的天线系统。

具体实施方式

以下的描述公开了波束切换天线系统的各种实施例，它们包括巴特勒矩阵馈电网络和被配置为创建多个天线波束的多阵列天线。这些系统被配置为，通过在天线中的电磁辐射元件阵列之间的幅度锥形化，而提供在旁瓣抑制与天线的整体增益之间的极好平衡。本文所公开的系统实现了这些益处，而不影响巴特勒矩阵馈电网络的天线输出/输入的周期性。

在以下的描述中，对具体的实施例、组件和特征作出了参考。在各种实施例之间重复的参考标号和字符指示类似的组件和特征。应当理解，以下描述中对词语“包括”的使用意指为非限制性的。当词语“包括”被用来描述对组件或特征的包括时，应当理解所描述的具体组件是非限制性的，并且可能存在落入本发明的范围内的其他等同组件或特征。备选地，对组件的包括可以是可选的。取决于讨论的上下文，将词语“包括”解释为意指“可以包括”可能是适当的。

此外，本描述包括对天线内的电磁辐射元件的“外部”、“中部”和“中心”阵列(或者列)的各种参考。应当理解，中部阵列是定位于外部阵列之间的位置处的阵列，并且中心阵列是定位于一组阵列的最中心的地点处的中部阵列。

具有三路巴特勒矩阵馈电网络的天线系统

图2-4图示了采用三路巴特勒矩阵馈电网络和跨天线辐射元件阵列的幅度锥形化的示例性波束切换天线系统。在图2-4的系统中，通过将至少一个信号分配器/组合器连接至巴特勒矩阵馈电网络，提供了四个或更多的实际天线端口。功率以如下的方式在天线辐射元件的阵列之间不均等地被分发，该方式提供了与采用三路巴特勒矩阵馈电网络的常规波束切换系统相比较而言的改进的天线增益和减少的旁瓣电平。一般而言，功率被分发给天线以使得功率电平从天线的中心阵列或者中部阵列朝向外部阵列而向下地锥形化。

图2图示了根据本发明的一个实施例的天线系统110。如图2中所示出的，系统110可以包括波束切换天线120、三路巴特勒矩阵馈电网络或相控阵列馈电网络50、以及一个或多个无线电接收器和/或无线电发射器100。

馈电网络50可以是不具有交叉的平面微带设备，并且可以由具有电介质基底的印刷电路板制作，该电介质基底由例如低损耗陶瓷材料制成。然而，其他的馈电网络50可以具有另一种设计和/或构造。

仍然参考图2，天线120可以包括关于导电背板138而放置的相关联的电磁辐射元件37的四个共线的阵列(或者“列”)122、124、126、128。共线的天线阵列122、124、126、128可以包括第一外部阵列122、与第一外部阵列122相邻的第一中部阵列124、与第一中部阵列124相邻的第二中部阵列126、以及与第二中部阵列126相邻的第二外部阵列128。以另一种方式来说，两个中部阵列124、126放置在阵列结构的中心处，并且两个外部阵列122、128放置在两个中部阵列124、126的外侧。根据优选的实施例，每个阵列122、124、126、128包括相同数目的辐射元件37。尽管每个阵列122、124、126、128被示出为具有四个辐射元件37，但是其他数目的辐射元件是可能的。电磁辐射元件37可以是偶极子辐射元件(“偶极子”)或者其他类型的辐射元件。

如图2中所示出的，馈电网络50可以包括被配置为与天线120进行通信的第一天线端口52、第二天线端口54和第三天线端口56。馈电网络50可以跨三个天线端口52、54、56具有0°或±120°的相位进度。馈电网络50可以进一步包括被配置为与(多个)无线电接收器和/或(多个)无线电发射器100进行通信的第一接收器/发射器端口62、第二接收器/发射器端口64和第三接收器/发射器端口66。在RF信号的发射期间由天线120生成的波束取决于哪个接收器/发射器端口62、64、66被选择。

馈电网络50的第一天线端口52可以经由功率分配器/组合器70连接至第一外部阵列122和第二外部阵列128。更具体地，第一天线端口52可以通过电缆59a连接至功率分配器/组合器70的馈电网络端口71，功率分配器/组合器70的第一天线端口72可以通过电缆59b和连接器39连接至第一外部阵列122，并且功率分配器/组合器70的第二天线端口73可以通过电缆59c和连接器39连接至第二外部阵列128。馈电网络50的第二和第三天线端口54、56可以分别通过与每个阵列24、26相关联的电缆59和连接器39连接至第一中部阵列124和第二中部阵列126。馈电网络50的接收器/发射器端口62、64、66可以通过电缆67连接至一个或多个无线电接收器和/或无线电发射器100。

功率分配器70可以是互易的，例如，用于分配/组合RF信号的双路功率分配器/组合器。取决于天线是被操作用于RF信号的发射还是RF信号的接收，功率分配器/组合器70可以被配置为分配或组合RF信号。对于RF信号的发射，功率分配器/组合器70可以将从馈电网络50的第一天线端口52接收的RF信号分配为两部分(即，每一部分具有一部分的原始信号强度)。对于RF信号的接收，功率分配器/组合器70可以将从天线120接收的RF信号进行组合，以向馈电网络50的第一天线端口52提供经组合的RF信号。

天线系统110可以被配置为在功率分配器/组合器70的第一和第二天线端口72、73以及馈电网络50的第二和第三天线端口54、56之间不均等地分发功率。因此，功率可以在阵列122、124、126、128之间不均等地被分发。更具体地，功率分配器/组合器70可以被配置为使得馈电网络50的天线端口52处的功率被划分，以向功率分配器/组合器70的每个天线端口72、73提供馈电网络的第一天线端口52的功率的大约一半(1/2)。馈电网络50的所有天线端口52、54、56可以操作在相同的功率。因此，天线120的第一外部阵列122和第二外部阵列128可以操作在第一中部阵列124和第二中部阵列126功率的大约一半(1/2)。

下面的表格1提供了可以由天线系统110生成的三个波束的示例性功率和相位属性。在表格1中所表示的配置中，两个最中心的阵列124、126可以每个都被提供第一功率量，并且两个外部阵列122、128可以每个都被提供比第一功率量低的第二功率量。

表格1.波束特性：具有4个天线输出/输入的3路巴特勒矩阵

图3示出了根据本发明的另一实施例的波束切换天线系统210。如图3中所示出的，系统210可以包括波束切换天线220、三路巴特勒矩阵馈电网络50、以及一个或多个无线电接收器和/或无线电发射器100。

仍然参考图3，天线220可以包括关于导电背板138而放置的相关联的电磁辐射元件37的五个共线的阵列222、224、226、228、230。共线的天线阵列222、224、226、228、230可以包括第一外部阵列222、与第一外部阵列222相邻的第一中部阵列224、与第一中部阵列224相邻的中心阵列226、与中心阵列226相邻的第二中部阵列228、以及与第二中部阵列228相邻的第二外部阵列230。换句话说，两个中部阵列224、228放置在中部阵列226的外侧，并且两个外部阵列222、230放置在两个中部阵列224、228的外侧。根据优选的实施例，每个阵列222、224、226、228、230包括相同数目的辐射元件37。尽管每个阵列222、224、226、228、230被示出为具有四个辐射元件37，但是其他数目的辐射元件是可能的。

馈电网络50的第一天线端口52可以经由第一功率分配器/组合器70连接至第一外部阵列222和第二中部阵列228。更具体地，第一天线端口52可以通过电缆59a连接至功率分配器/组合器70的馈电网络端口71，功率分配器/组合器70的第一天线端口72可以通过电缆59b和连接器39连接至第一外部阵列222，并且功率分配器/组合器70的第二天线端口73可以通过电缆59c和连接器39连接至第二中部阵列228。

第二天线端口54可以经由第二功率分配器/组合器74连接至第一中部阵列224和第二外部阵列230。更具体地，第二天线端口54可以通过电缆59a连接至第二功率分配器/组合器74的馈电网络端口75，第二功率分配器/组合器74的第一天线端口76可以通过电缆59b和连接器39连接至第一中部阵列224，并且第二功率分配器/组合器74的第二天线端口77可以通过电缆59c和连接器39连接至第二外部阵列230。关于特征和功能，第二功率分配器/组合器74可以类似于如上文关于图2的系统110所描述的功率分配器/组合器70。

馈电网络50的第三天线端口56可以通过电缆59和连接器39连接至第一中心阵列226。

对于RF信号的发射，功率分配器/组合器70、74可以将从馈电网络50的相应天线端口52、54接收的RF信号分配为两部分。对于RF信号的接收，功率分配器/组合器70、74可以将从天线220接收的RF信号进行组合，以向馈电网络50的相应端口52、54提供经组合的RF信号。

系统210可以被配置为在第一功率分配器/组合器70的第一和第二天线端口72、73、第二功率分配器/组合器74的第一和第二天线端口76、77、以及馈电网络50的第三天线端口56之间不均等地分发功率。因此，功率可以在阵列222、224、226、228、230之间不均等地被分发。更具体地，第一功率分配器/组合器70可以被配置为使得馈电网络50的天线端口52处的功率被划分，以向第一功率分配器/组合器70的第一天线端口72提供馈电网络50的第一天线端口52的功率的大约三分之一(1/3)，并且向第一功率分配器/组合器70的第二天线端口73提供馈电网络50的第一天线端口52的功率的大约三分之二(2/3)。类似地，馈电网络50的天线端口54处的功率可以被划分，以向第二功率分配器/组合器74的第一天线端口76提供馈电网络50的第一天线端口54的功率的大约三分之二(2/3)，并且向第二功率分配器/组合器74的第二天线端口77提供馈电网络50的第二天线端口54的功率的大约三分之一(1/3)。馈电网络50的所有天线端口52、54、56可以操作在相同的功率。因此，第一和第二外部阵列222、230可以操作在中心阵列226的功率的大约三分之一(1/3)，并且第一和第二中部阵列224、228可以操作在中心阵列226的功率的大约三分之二(2/3)。

下面的表格2提供了可以由天线系统210生成的三个波束的示例性功率和相位属性。在表格2中所描绘的配置中，最中心的阵列226可以被提供第一功率量，中部阵列224、228可以每个都被提供比第一功率量低的第二功率量，并且两个外部阵列222、230可以每个都被提供比第二功率量低的第三功率量。

表格2.波束特性：具有5个天线输出/输入的3路巴特勒矩阵

图4示出了根据本发明的另一实施例的波束切换天线系统310。如图4中所示出的，系统310可以包括波束切换天线320、三路巴特勒矩阵馈电网络50、以及一个或多个无线电接收器和/或无线电发射器100。

继续参考图4，天线320可以包括关于导电背板138而放置的相关联电磁辐射元件37的六个共线的阵列322、324、326、328、330、332。共线的天线阵列322、324、326、328、330、332可以包括第一外部阵列322、与第一外部阵列322相邻的第一中部阵列324、与第一中部阵列324相邻的第二中部阵列326、与第二中部阵列326相邻的第三中心阵列328、与第三中部阵列328相邻的第四中部阵列330、以及与第四中部阵列330相邻的第二外部阵列332。换句话说，第一和第四中部阵列324、330放置在第二和第三中部阵列326、328的外侧，并且第一和第二外部阵列322、332放置在第一和第四中部阵列324、330的外侧。根据优选的实施例，每个阵列322、324、326、328、330、332包括相同数目的辐射元件37。尽管每个阵列322、324、326、328、330、332被示出为具有四个辐射元件37，但是其他数目的辐射元件是可能的。

馈电网络50的第一天线端口52可以经由第一功率分配器/组合器70连接至第一外部阵列322和第三中部阵列328。更具体地，第一天线端口52可以通过电缆59a连接至功率分配器/组合器70的馈电网络端口71，功率分配器/组合器70的第一天线端口72可以通过电缆59b和连接器39连接至第一外部阵列322，并且功率分配器/组合器70的第二天线端口73可以通过电缆59c和连接器39连接至第三中部阵列328。

第二天线端口54可以经由第二功率分配器/组合器74连接至第一中部阵列324和第四中部阵列330。更具体地，第二天线端口54可以通过电缆59a连接至第二功率分配器/组合器74的馈电网络端口75，第二功率分配器/组合器74的第一天线端口76可以通过电缆59b和连接器39连接至第一中部阵列324，并且第二功率分配器/组合器74的第二天线端口77可以通过电缆59c和连接器39连接至第四中部阵列330。关于特征和功能，第二功率分配器/组合器74可以类似于如上文关于图2的系统110所描述的功率分配器/组合器70。

馈电网络50的第三天线端口56可以经由第三功率分配器/组合器78连接至第二中部阵列326和第二外部阵列332。特别地，第三天线端口56可以通过电缆59a连接至第三功率分配器/组合器78的馈电网络端口79，第三功率分配器/组合器78的第一天线端口80可以通过电缆59b和连接器39连接至第二中部阵列326，并且第三功率分配器/组合器78的第二天线端口81可以通过电缆59c和连接器39连接至第二外部阵列332。关于特征和功能，第三功率分配器/组合器78可以类似于如上文关于图2的系统110所描述的功率分配器/组合器70。

对于RF信号的发射，功率分配器/组合器70、74、78可以将从馈电网络50的相应天线端口52、54、56接收的RF信号分配为两部分。对于RF信号的接收，功率分配器/组合器70、74、78可以将从天线320接收的RF信号进行组合，以向馈电网络50的相应端口52、54、56提供经组合的RF信号。

系统310可以被配置为在第一功率分配器/组合器70的第一和第二天线端口72、73、第二功率分配器/组合器74的第一和第二天线端口76、77、以及第三功率分配器/组合器78的第一和第二天线端口80、81之间不均等地分发功率。因此，功率可以在阵列322、324、326、328、330、332之间不均等地被分发。更具体地，第一功率分配器/组合器70可以被配置为使得馈电网络50的第一天线端口52处的功率被划分，以向第一功率分配器/组合器70的第一天线端口72提供馈电网络50的第一天线端口52的功率的大约七分之一(1/7)，并且向第一功率分配器/组合器70的第二天线端口73提供馈电网络50的第一天线端口52的功率的大约七分之六(6/7)。馈电网络50的第二天线端口54处的功率可以被划分，以向第二功率分配器/组合器74的每个天线端口76、77提供馈电网络50的第二天线端口54的功率的大约一半(1/2)。馈电网络50的第三天线端口56处的功率可以被划分，以向第三功率分配器/组合器78的第一天线端口80提供馈电网络50的第三天线端口56的功率的大约七分之六(6/7)，并且向第三功率分配器/组合器78的第二天线端口81提供馈电网络50的第三天线端口56的功率的大约七分之一(1/7)。馈电网络50的所有天线端口52、54、56可以操作在相同的功率。因此，第一和第二外部阵列322、332可以操作在第二和第三中部阵列326、328的功率的大约六分之一(1/6)，并且第一和第四中部阵列324、330可以操作在第二和第三中部阵列326、328的功率的大约十二分之七(7/12)。

下面的表格3提供了可以由天线系统310生成的三个波束的示例性波束功率和相位属性。在表格3中所描绘的配置中，第二和第三中部阵列326、328可以每个都被提供第一功率量，第一和第四中部阵列324、330可以每个都被提供比第一功率量低的第二功率量，并且两个外部阵列322、332可以每个都被提供比第二功率量低的第三功率量。

表格3.波束特性：具有6个天线输出/输入的3路巴特勒矩阵

与具有生成三个波束的成对输入的常规六路巴特勒矩阵馈电网络相比，图4的实施例能够提供相同数目的波束，但是具有0.5dB的更大增益和更深的图案交叉。另外，这个实施例比六路巴特勒矩阵馈电网络更容易构造和实施。

图2-4的实施例仅是对三路巴特勒矩阵馈电网络的天线端口进行划分的天线系统的几个示例。在跨天线阵列具有±0°或±120°的相位进度的三波束天线系统中，通过将馈电网络的天线端口52、54、56的功率进行划分并且在阵列之间不均等地分配功率，任何数目的天线阵列能够被馈电，以实现为了旁瓣抑制所需要的幅度锥形。

具有四路巴特勒矩阵馈电网络的天线系统

图5-8图示了采用四路巴特勒矩阵馈电网络和跨天线辐射元件的阵列的幅度锥形化的示例性波束切换天线系统。在图5-8的系统中，通过将至少一个信号分配器/组合器连接至巴特勒矩阵馈电网络，提供了五个或更多的实际天线端口。功率以如下的方式在天线辐射元件的阵列之间不均等地被分发，该方式提供了与采用四路巴特勒矩阵馈电网络的常规波束切换系统相比较而言的改进的天线增益和减少的旁瓣电平。一般而言，功率被分发给天线以使得功率电平从天线的中心阵列或者中部阵列朝向外部阵列而向下地锥形化。

图5图示了根据本发明的一个实施例的天线系统410。如图5中所示出的，系统410可以包括如上文关于图3的实施例所描述的波束切换天线220、四路巴特勒矩阵馈电网络150、以及一个或多个无线电接收器和/或无线电发射器100。除了馈电网络150包括四个天线端口152、154、156、158以及四个接收器/发射器端口162、164、166、168之外，馈电网络150可以类似于图2-4的实施例中的馈电网络50。

仍然参考图5，馈电网络150可以包括被配置为与天线220进行通信的第一天线端口152、第二天线端口154、第三天线端口156和第四天线端口158。馈电网络150可以跨四个天线端口52、54、56具有±45°或±135°的相位进度。馈电网络150可以进一步包括被配置为与(多个)无线电接收器和/或无线电发射器100进行通信的第一接收器/发射器端口162、第二接收器/发射器端口164、第三接收器/发射器端口166、以及第四接收器/发射器端口168。在RF信号的发射期间由天线220生成的波束取决于哪个接收器/发射器端口162、164、166、168被选择。

馈电网络150的第一天线端口152可以经由功率分配器/组合器70连接至第一外部阵列222和第二外部阵列230。更具体地，第一天线端口152可以通过电缆59a连接至功率分配器/组合器70的馈电网络端口71，功率分配器/组合器70的第一天线端口72可以通过电缆59b和连接器39连接至第一外部阵列222，并且功率分配器/组合器70的第二天线端口73可以通过电缆59c和连接器39连接至第二外部阵列230。馈电网络150的第二、第三和第四天线端口154、156、158可以分别通过与每个阵列224、226、228相关联的电缆59和连接器39连接至第一中部阵列224、中心阵列226和第二中部阵列228。馈电网络150的接收器/发射器端口162、164、166可以通过电缆67连接至一个或多个无线电接收器和/或无线电发射器100。

对于RF信号的发射，功率分配器/组合器70可以将从馈电网络150的第一天线端口152接收的RF信号分配为两部分。对于RF信号的接收，功率分配器/组合器70可以将从天线220接收的RF信号进行组合，以向馈电网络150的第一天线端口152提供经组合的RF信号。

功率可以在功率分配器/组合器70的第一和第二天线端口72、73以及馈电网络150的第二、第三和第四天线端口154、156、158之间不均等地被分发。因此，功率可以在阵列222、224、226、228、230之间不均等地被分发。更具体地，功率分配器/组合器70可以被配置为使得馈电网络150的天线端口152处的功率被划分，以向功率分配器/组合器70的每个天线端口72、73提供馈电网络的第一天线端口152的功率的大约一半(1/2)，并且在天线端口73处具有180°相移。馈电网络150的所有天线端口152、154、156、158可以操作在相同的功率。因此，天线220的第一外部阵列222和第二外部阵列230可以操作在第一中部天线阵列224、中心阵列226和第二中部阵列228的功率的大约一半(1/2)，并且第二外部阵列230关于第一外部阵列222具有180°相移。在表格4中所描绘的配置中，最中心的阵列226和中部阵列224、228可以每个都被提供第一功率量，并且两个外部阵列222、230可以每个都被提供比第一功率量低的第二功率量。

下面的表格4提供了可以由天线系统410生成的四个波束的示例性功率和相位属性。

表格4.波束特性：具有5个天线输出/输入的4路巴特勒矩阵

图6示出了根据本发明的另一实施例的波束切换天线系统510。如图6中所图示的，系统510可以包括如上文关于图4的实施例所描述的天线320、四路巴特勒矩阵馈电网络150、以及一个或多个无线电接收器和/或无线电发射器100。

仍然参考图6，馈电网络150的第一天线端口152可以经由第一功率分配器/组合器70连接至第一外部阵列322和第四中部阵列330。特别地，第一天线端口152可以通过电缆59a连接至功率分配器/组合器70的馈电网络端口71，第一功率分配器/组合器70的第一天线端口72可以通过电缆59b和连接器39连接至第一外部阵列322，并且功率分配器/组合器70的第二天线端口73可以通过电缆59c和连接器39连接至第四中部阵列330。

第二天线端口154可以经由第二功率分配器/组合器74连接至第一中部阵列324和第二外部阵列332。更具体地，第二天线端口154可以通过电缆59a连接至第二功率分配器/组合器74的馈电网络端口75，第二功率分配器/组合器74的第一天线端口76可以通过电缆59b和连接器39连接至第一中部阵列324，并且第二功率分配器/组合器74的第二天线端口77可以通过电缆59c和连接器39连接至第二外部阵列332。

馈电网络150的第三和第四天线端口156、158可以分别通过与每个阵列326、328相关联的电缆59和连接器39连接至第二中部阵列326和第三中部阵列328。

对于RF信号的发射，功率分配器/组合器70、74可以将从馈电网络150的相应天线端口152、154接收的RF信号分配为两部分。对于RF信号的接收，功率分配器/组合器70、74可以将从天线320接收的RF信号进行组合，以向馈电网络150的相应端口152、154提供经组合的RF信号。

系统510可以被配置为在第一功率分配器/组合器70的第一和第二天线端口72、73、第二功率分配器/组合器74的第一和第二天线端口76、77、以及馈电网络150的第三和第四天线端口156、158之间不均等地分发功率。因此，功率可以在阵列322、324、326、328、330、332之间不均等地被分发。更具体地，第一功率分配器/组合器70可被配置为使得馈电网络150的第一天线端口152处的功率被划分，以向第一功率分配器/组合器70的第一天线端口72提供馈电网络150的第一天线端口152的功率的大约三分之一(1/3)，并且以180°相移向第一功率分配器/组合器70的第二天线端口73提供馈电网络150的第一天线端口152的功率的大约三分之二(2/3)。馈电网络150的第二天线端口154处的功率可以被划分，以向第二功率分配器/组合器74的第一天线端口76提供馈电网络150的第二天线端口154的功率的大约三分之二(2/3)，并且以180°相移向第二功率分配器/组合器74的第二天线端口77提供馈电网络150的第二天线端口154的功率的大约三分之一(1/3)。馈电网络150的所有天线端口152、154、156、158可以操作在相同的功率。因此，第一和第二外部阵列322、332可以操作在第二和第三中部阵列326、328的功率的大约三分之一(1/3)，而第一和第四中部阵列324、330可以操作在第二和第三中部阵列326、328的功率的大约三分之二(2/3)。在第一外部阵列322与第四中部阵列330之间、以及第一中部阵列324与第二外部阵列332之间可以提供180°相移。

以下的表格5提供了可以由天线系统510生成的四个波束的示例性功率和相位属性。在表格5中所描绘的配置中，第二和第三中部阵列326、328可以每个都被提供第一功率量，第一和第四中部阵列324、330可以每个都被提供比第一功率量低的第二功率量，并且两个外部阵列322、332可以每个都被提供比第二功率量低的第三功率量。

表格5.波束特性：具有6个天线输出/输入的4路巴特勒矩阵

图7示出了根据本发明的又另一实施例的波束切换天线系统610。如图7中所示出的，系统610可以包括波束切换天线420、四路巴特勒矩阵馈电网络150、以及一个或多个无线电接收器和/或无线电发射器100。

继续参考图7，天线420可以包括关于导电背板138而放置的相关联的电磁辐射元件37的七个共线的阵列422、424、426、428、430、432、434。共线的天线阵列422、424、426、428、430、432、434可以包括第一外部阵列422、与第一外部阵列422相邻的第一中部阵列424、与第一中部阵列424相邻的第二中部阵列426、与第二中部阵列426相邻的中心阵列428、与中心阵列428相邻的第三中心阵列430、与第三中部阵列430相邻的第四中部阵列432、以及与第四中部阵列432相邻的第二外部阵列434。以另一方式来陈述，第二和第三中部阵列426、430放置在中心阵列428的外部，第一和第四中部阵列424、432放置在第二和第三中部阵列426、430的外部，并且第一和第二外部阵列422、434放置在第一和第四中部阵列422、434的外侧。根据优选的实施例，每个阵列422、424、426、428、430、432、434包括相同数目的辐射元件37。尽管每个阵列422、424、426、428、430、432、434被示出为具有四个辐射元件37，但是其他数目的辐射元件是可能的。

馈电网络150的第一天线端口152可以通过功率分配器/组合器70连接至第一外部阵列422和第三中部阵列430。更具体地，第一天线端口152可以通过电缆59a连接至功率分配器/组合器70的馈电网络端口71，功率分配器/组合器70的第一天线端口72可以通过电缆59b和连接器39连接至第一外部阵列422，并且功率分配器/组合器70的第二天线端口73可以通过电缆59c和连接器39连接至第三中部阵列430。

馈电网络150的第二天线端口154可以通过第二功率分配器/组合器74连接至第一中部阵列424和第四中部阵列432。更具体地，馈电网络150的第二天线端口154可以通过电缆59a连接至第二功率分配器/组合器74的馈电网络端口75，第二功率分配器/组合器74的第一天线端口76可以通过电缆59b和连接器39连接至第一中部阵列424，并且第二功率分配器/组合器74的第二天线端口77可以通过电缆59c和连接器39连接至第四中部阵列432。

馈电网络150的第三天线端口156可以通过第三功率分配器/组合器78连接至第二中部阵列426和第二外部阵列434。特别地，馈电网络150的第三天线端口156可以通过电缆59a连接至第三功率分配器/组合器78的馈电网络端口79，第三功率分配器/组合器78的第一天线端口80可以通过电缆59b和连接器39连接至第二中部阵列426，并且第三功率分配器/组合器78的第二天线端口81可以通过电缆59c和连接器39连接至第二外部阵列434。

馈电网络150的第四天线端口158可以通过电缆59和连接器39连接至中心阵列428。

对于RF信号的发射，功率分配器/组合器70、74、78可以将从馈电网络150的相应天线端口152、154、156接收的RF信号分配为两部分。对于RF信号的接收，功率分配器/组合器70、74、78可以将从天线420接收的RF信号进行组合，以向馈电网络150的相应端口152、154、156提供经组合的RF信号。

功率可以在第一功率分配器/组合器70的第一和第二天线端口72、73、第二功率分配器/组合器74的第一和第二天线端口76、77、第三功率分配器/组合器78的第一和第二天线端口80、81、以及馈电网络150的第四天线端口158之间不均等地被分发。因此，功率可以在阵列422、424、426、428、430、432、434之间不均等地被分发。更特别地，第一功率分配器/组合器70可以被配置为使得馈电网络150的第一天线端口152处的功率被划分，以向第一功率分配器/组合器70的第一天线端口72提供馈电网络150的第一天线端口152的功率的大约四分之一(1/4)，并且以180°相移向第一功率分配器/组合器70的第二天线端口73提供馈电网络150的第一天线端口152的功率的大约四分之三(3/4)。馈电网络150的第二天线端口154处的功率可以被划分，以向第二功率分配器/组合器74的第一和第二天线端口76、77中的每个天线端口提供馈电网络150的第二天线端口154的功率的大约一半(1/2)，并且在第二功率分配器/组合器74的第二天线端口77处具有180°相移。馈电网络150的第三天线端口156处的功率可以被划分，以向第三功率分配器/组合器78的第一天线端口80提供馈电网络150的第三天线端口156的功率的大约四分之三(3/4)，并且以180°相移向第三功率分配器/组合器78的第二天线端口81提供第三功率分配器/组合器78的第三天线端口156的功率的大约四分之一(1/4)。馈电网络150的所有天线端口152、154、156、158可以操作在相同的功率。因此，第一和第二外部阵列422、434可以操作在中心阵列428的功率的大约四分之一(1/4)，第一和第四中部阵列424、432可以操作在中心阵列428的功率的大约一半(1/2)，并且第二和第三中部阵列426、430可以操作在中心阵列428的功率的大约四分之三(3/4)。在第一外部阵列422与第三中部阵列430之间、第一中部阵列424与第四中部阵列434之间、以及第二中部阵列426与第二外部阵列434之间可以提供180°相移。

以下的表格6提供了可以由天线系统610生成的四个波束的示例性功率和相位属性。在表格6中所表示的配置中，最中心的阵列428可以被提供第一功率量，第二和第三中部阵列426、430可以每个都被提供比第一功率量低的第二功率量，第一和第四中部阵列424、432可以每个都被提供比第二功率量低的第三功率量，并且第一和第二外部阵列422、434可以每个都被提供比第三功率量低的第四功率量。

表格6.波束特性：具有7个天线输出/输入的4路巴特勒矩阵

图8示出了根据本发明的又另一实施例的波束切换天线系统710。如图8中所示出的，系统710可以包括波束切换天线520、四路巴特勒矩阵馈电网络150、以及一个或多个无线电接收器和/或无线电发射器100。

仍然参考图8，天线520可以包括关于导电背板138而放置的相关联的电磁辐射元件37的八个共线的阵列522、524、526、528、530、532、534、536。共线的天线阵列522、524、526、528、530、532、534、536可以包括第一外部阵列522、与第一外部阵列522相邻的第一中部阵列524、与第一中部阵列524相邻的第二中部阵列526、与第二中部阵列526相邻的第三中部阵列528、与第三中部阵列528相邻的第四中部阵列530、与第四中部阵列530相邻的第五中部阵列532、与第五中部阵列532相邻的第六中部阵列534、以及与第六中部阵列534相邻的第二外部阵列536。根据优选的实施例，每个阵列522、524、526、528、530、532、534、536包括相同数目的辐射元件37。尽管每个阵列522、524、526、528、530、532、534、536被示出为具有四个辐射元件37，但是其他数目的辐射元件是可能的。

馈电网络150的第一天线端口152可以通过功率分配器/组合器70连接至第一外部阵列522和第四中部阵列530。更具体地，第一天线端口152可以通过电缆59a连接至功率分配器/组合器70的馈电网络端口71，功率分配器/组合器70的第一天线端口72可以通过电缆59b和连接器39连接至第一外部阵列522，并且功率分配器/组合器70的第二天线端口73可以通过电缆59c和连接器39连接至第四中部阵列530。

馈电网络150的第二天线端口154可以通过第二功率分配器/组合器74连接至第一中部阵列524和第五中部阵列532。更具体地，馈电网络150的第二天线端口154可以通过电缆59a连接至第二功率分配器/组合器74的馈电网络端口75，第二功率分配器/组合器74的第一天线端口76可以通过电缆59b和连接器39连接至第一中部阵列524，并且第二功率分配器/组合器74的第二天线端口77可以通过电缆59c和连接器39连接至第五中部阵列532。

馈电网络150的第三天线端口156可以通过第三功率分配器/组合器78连接至第二中部阵列526和第六中部阵列534。特别地，馈电网络150的第三天线端口156可以通过电缆59a连接至第三功率分配器/组合器78的馈电网络端口79，第三功率分配器/组合器78的第一天线端口80可以通过电缆59b和连接器39连接至第二中部阵列526，并且第三功率分配器/组合器78的第二天线端口81可以通过电缆59c和连接器39连接至第六中部阵列534。

馈电网络150的第四天线端口158可以通过第四功率分配器/组合器82连接至第三中部阵列528和第二外部阵列536。更具体地，馈电网络150的第四天线端口158可以通过电缆59a连接至第四功率分配器/组合器82的馈电网络端口83，第四功率分配器/组合器82的第一天线端口84可以通过电缆59b和连接器39连接至第三中部阵列528，并且第四功率分配器/组合器82的第二天线端口85可以通过电缆59c和连接器39连接至第二外部阵列536。

对于RF信号的发射，功率分配器/组合器70、74、78、82可以将从馈电网络150的相应天线端口152、154、156、158接收的RF信号分配为两部分。对于RF信号的接收，功率分配器/组合器70、74、78、82可以将从天线520接收的RF信号进行组合，以向馈电网络150的相应端口152、154、156、158提供经组合的RF信号。

功率可以在第一功率分配器/组合器70的第一和第二天线端口72、73、第二功率分配器/组合器74的第一和第二天线端口76、77、第三功率分配器/组合器78的第一和第二天线端口80、81、以及第四功率分配器/组合器82的第一和第二天线端口84、85之间不均等地被分发。因此，功率可以在阵列522、524、526、528、530、532、534、536之间不均等地被分发。更特别地，第一功率分配器/组合器70可以被配置为使得馈电网络150的第一天线端口152处的功率被划分，以向第一功率分配器/组合器70的第一天线端口72提供馈电网络150的第一天线端口152的功率的大约七分之一(1/7)，并且以180°相移向第一功率分配器/组合器70的第二天线端口73提供馈电网络150的第一天线端口152的功率的大约七分之六(6/7)。馈电网络150的第二天线端口154处的功率可以被划分，以向第二功率分配器/组合器74的第一天线端口76提供馈电网络150的第二天线端口154的功率的大约三分之一(1/3)，并且以180°相移向第二功率分配器/组合器74的第二天线端口77提供馈电网络150的第二天线端口154的功率的大约三分之二(2/3)。馈电网络150的第三天线端口156处的功率可以被划分，以向第三功率分配器/组合器78的第一天线端口80提供馈电网络150的第三天线端口156的功率的大约三分之二(2/3)，并且以180°相移向第三功率分配器/组合器78的第二天线端口81提供馈电网络150的第三天线端口156的功率的大约三分之一(1/3)。馈电网络150的第四天线端口158处的功率可以被划分，使得第四功率分配器/组合器82的第一天线端口84被提供馈电网络150的第四天线端口158的功率的大约七分之六(6/7)，并且第四功率分配器/组合器82的第二天线端口85以180°相移被提供馈电网络150的第四天线端口158的功率的大约七分之一(1/7)。馈电网络150的所有天线端口152、154、156、158可以操作在相同的功率。因此，第一和第二外部阵列522、536可以操作在第三和第四中部阵列528、530的功率的大约六分之一(1/6)。第一和第六中部阵列524、534可以操作在第三和第四中部阵列528、530的功率的大约十八分之七(7/18)。第二和第五中部阵列526、532可以操作在第三和第四中部阵列528、530的功率的大约九分之七(7/9)。在第一外部阵列522与第四中部阵列530之间、第一中部阵列524与第五中部阵列532之间、第二中部阵列526与第六外部阵列534之间、以及第四中部阵列528与第二外部阵列536之间可以提供180°相移。

以下的表格7提供了可以由天线系统710生成的四个波束的示例性功率和相位属性。在表格7的配置中，第三和第四中部阵列528、530可以每个都被提供第一功率量，第二和第五中部阵列526、532可以每个都被提供比第一功率量低的第二功率量，第一和第六中部阵列524、534可以每个都被提供比第二功率量低的第三功率量，并且第一和第二外部阵列522、536可以每个都被提供比第三功率量低的第四功率量。

表格7.波束特性：具有8个天线输出/输入的4路巴特勒矩阵

从表格7中提供的相位能够看出，天线端口72、73、76和77分别与天线端口80、81、84和85以180°异相。如果通过使用三路功率分配器/组合器代替本文所描述的两路功率分配器/组合器来进一步划分馈电网络150的天线端口152、154、156、158，则在功率分配器/组合器处将会提供四个另外的天线端口，天线端口72、76、80、84将会与四个天线端口73、77、81、85以180°异相，并且由三路功率分配器/组合器提供的新天线端口将会分别与天线端口72、76、80、84同相。根据本发明，在跨天线阵列具有±45°或±135°的相位进度的四波束天线系统中，通过将馈电网络150的天线端口152、154、156、158的功率进行划分并且在阵列之间不均等地分配功率，任何数目的天线阵列能够被馈电，从而能够实现为了旁瓣抑制所需要的幅度锥形。

此外，可能期望使用四路巴特勒矩阵馈电网络来创建仅三个天线波束。这能够通过如在美国专利No.6,353,410中所公开的添加跨馈电网络的另外45°相位进度而使得有效的相位进度为-90°、0°和+90°来完成。本文所公开的对巴特勒矩阵馈电网络的输出进行划分与美国专利No.6,353,410中所公开的技术是兼容的。

能够意识到，更大的巴特勒矩阵馈电网络(诸如，六路或八路馈电网络)将会具有三路和四路馈电网络的相同周期性。因此，通过将更大的巴特勒矩阵馈电网络的天线端口以类似的方式进行划分，本发明的原理能够被应用到更大的巴特勒矩阵馈电网络。在更大的馈电网络中采用本发明的概念将会产生具有许多波束的非常窄的波束天线。

各种实施例中所公开的功率分配被相信实现了将会提供旁瓣抑制的典型的幅度锥形。然而，更大或更小的分配器可以被用来创建不同的功率分配，并且由此将幅度锥形和作为结果的旁瓣电平调节到期望值以用于特定的应用。

尽管上文的实施例包括每列/每阵列相等数目的偶极子并且这样的配置被发明人视为是在增益与旁瓣抑制之间的最佳平衡，但是如果期望更多的旁瓣抑制，则根据本发明的天线系统可以被配置为使得每列/每阵列的偶极子数目从天线的中心到边缘逐渐减少。换句话说，天线可以被配置为使得中心阵列或中部阵列包括比外部阵列更大数目的偶极子，并且最外部的阵列包括最少数目的偶极子。例如，鲍威尔(Powell)的美国专利No.6,353,410中公开了这样的配置。

应当理解，本文所公开的设备和方法仅是本发明的示例性实施例。本领域的技术人员将意识到，不偏离如所附权利要求中阐述的本发明的精神和范围，能够作出对所公开的实施例的改变和变形。

Claims (10)

1.一种天线系统，包括：

多波束天线，包括关于导电底板而放置的多个共线阵列，所述多个共线阵列中的每个共线阵列包括一个或多个电磁辐射元件，并且所述多个共线阵列包括至少一个中部共线阵列和放置在所述至少一个中部共线阵列外侧的两个外部共线阵列；

相控阵列馈电网络，包括：

多个无线电接收器/发射器端口，被配置为连接到至少一个无线电接收器或发射器，以及

多个天线端口，被配置为连接至所述多个共线阵列；以及

一个或多个功率分配器/组合器，被配置为将所述多个天线端口之中的一个或多个所指定的天线端口连接至所述至少一个中部共线阵列和所述两个外部共线阵列之中的至少两个共线阵列，所述一个或多个功率分配器/组合器被配置为对所述一个或多个所指定的天线端口的信号功率进行划分，以从所述至少一个中部共线阵列向所述两个外部共线阵列减少被提供给所述天线的信号功率。

2.根据权利要求1所述的天线系统，其中所述相控阵列馈电网络包括巴特勒矩阵馈电网络。

3.根据权利要求1所述的天线系统，其中所述一个或多个电磁辐射元件包括一个或多个偶极子辐射元件。

4.根据权利要求1所述的天线系统，其中：

所述多个天线端口包括三个天线端口；

所述一个或多个功率分配器/组合器包括一个功率分配器/组合器；并且所述至少一个中部共线阵列包括两个中部共线阵列；

所述天线系统被配置为，向所述两个中部共线阵列中的每个中部共线阵列提供第一功率量，并且向所述两个外部共线阵列中的每个外部共线阵列提供比所述第一功率量低的第二功率量。

5.根据权利要求4所述的天线系统，其中所述第二功率量近似为所述第一功率量的一半。

6.根据权利要求1所述的天线系统，其中：

所述多个天线端口包括三个天线端口；

所述一个或多个功率分配器/组合器包括两个功率分配器/组合器；

所述至少一个中部共线阵列包括第一中部共线阵列、与所述第一中部共线阵列相邻的第二中部共线阵列、以及与所述第二中部共线阵列相邻的第三中部共线阵列；以及

所述天线系统被配置为，向所述第二中部共线阵列提供第一功率量，向所述第一中部共线阵列和所述第三中部共线阵列中的每个中部共线阵列提供比所述第一功率量少的第二功率量，并且向所述两个外部共线阵列中的每个外部共线阵列提供比所述第一功率量低的第三功率量。

7.根据权利要求6所述的系统，其中所述第二功率量近似为所述第一功率量的三分之二，并且所述第三功率量大约为所述第一功率量的三分之一。

8.根据权利要求1所述的天线系统，其中：

所述多个天线端口包括三个天线端口；

所述一个或多个功率分配器/组合器包括三个功率分配器/组合器；

所述至少一个中部共线阵列包括第一中部共线阵列、与所述第二中部共线阵列相邻的第二中部共线阵列、与所述第二中部共线阵列相邻的第三中部共线阵列、以及与所述第三中部共线阵列相邻的第四中部共线阵列；以及

所述天线系统被配置为，向所述第一中部共线阵列和所述第四中部共线阵列提供第一功率量，向所述第二中部共线阵列和所述第三中部共线阵列提供比所述第一功率量低的第二功率量，并且向所述两个外部共线阵列中的每个外部共线阵列提供比所述第二功率量低的第三功率量。

9.根据权利要求9所述的天线系统，其中所述第二功率量大约为所述第一功率量的一半，并且所述第三功率量近似为所述第一功率量的七分之四。

10.根据权利要求1所述的天线系统，其中：

所述多个天线端口包括四个天线端口；

所述一个或多个功率分配器/组合器包括一个功率分配器/组合器；

所述至少一个中部共线阵列包括第一中部共线阵列、与所述第一中部共线阵列相邻的第二中部共线阵列、以及与所述第二中部共线阵列相邻的第三中部共线阵列；以及

所述天线系统被配置为，向所述第一中部共线阵列、所述第二中部共线阵列和所述第三中部共线阵列中的每个中部共线阵列提供第一功率量，并且向所述两个外部共线阵列中的每个外部共线阵列提供比所述第一功率量低的第二功率量。