CN107113068B - 天线以及用于天线自动对准的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

公开了一种天线，其包括连接到马达驱动器的反射器，用于以操作频率收发撞击到反射器上的无线电波束的主辐射器。包括马达驱动器的粗略对准系统连接到反射器，用于驱动反射器进行旋转和倾斜中的至少一个。粗略对准系统包括连接到控制装置的辅助天线，用于以不同于操作频率的第二频率与另外的辅助天线通信。还设置有精细对准系统，其用于无线电波束的电子调节。控制装置控制粗略对准系统和精细对准系统。

Description

天线以及用于天线自动对准的方法和系统
技术领域
本发明涉及一种天线系统，其具有适于彼此自动对准的两个天线，以及本发明涉及一种用于至少两个天线的自动对准的方法。
背景技术
微波无线电中继器是适于在视线无线电路径上使用微波链路在两个位置之间传输数字信号和模拟信号(诸如电话呼叫、电视节目和计算机数据)的技术。使用定向天线沿着微波链路在两个位置之间传输微波。对于微波链路的视线要求将两个位置之间的距离限制为最大可达约50千米。
沿着微波链路在两个位置之间的微波具有非常窄的波束。这种窄波束的优点在于，窄波束被限制到从一个位置到另一个位置的视线路径，并且因此微波不会干扰其它微波设备。窄波束对于传输最大功率而言也具有优势。类似地，附近的其它微波链路可使用相同的频率，因为微波链路不会相互干扰。因此，在这种微波链路系统中使用的天线必须是高度定向的。微波链路的高度定向波束可降低干扰的风险，但是确实使得在两个天线之间的微波链路中的无线电波束的对准变得复杂。该定向对于天线的定位非常敏感，特别是对于天线中任何反射器的定位非常敏感。
例如从美国专利US 6,836,675(Zhang)已知微波天线对准的问题，其教导了用于在微波通信系统的安装期间对准天线的方法。计算机化的链路质量机制在安装对准期间监侧链路的链路质量。链路质量包括数据通信性能状态，诸如信号强度和噪声测试结果。
发明内容
公开了一种天线系统，其使得微波中继器中的两个天线能够自动对准。该天线系统包括连接到马达驱动器的反射器；主辐射器，用于以操作频率收发撞击到反射器上的无线电波束；粗略对准系统，其包括连接到所述反射器的马达驱动器，该马达驱动器使得反射器进行旋转和倾斜中的至少一个；精细对准系统，其用于无线电波束的电子调节；以及用于控制粗略对准系统和精细对准系统的控制装置。
马达驱动器对于盘式天线或抛物面天线的初始粗略对准是必需的。一旦无线电波束沿着微波链路被引导到另一个盘式天线或抛物面天线，则马达驱动器可以被关闭，并且如果需要，则被禁用。对无线电波束的任何更精细和进一步的调节都在盘式天线或抛物面天线的主辐射器中进行。一旦进行了大致的对准，一般不再需要马达驱动器。马达驱动器可放到生锈，并且其一般不需要维护。
控制装置用于驱动马达驱动器以使得盘式天线或抛物面天线的反射器进行旋转和/或倾斜，或使得整个盘式天线或抛物面天线进行旋转和/或倾斜，并且随后进行精细调节。如果需要，控制装置可与天线系统的另一个盘式天线或抛物面天线的马达驱动器通信。
粗略对准系统包括辅助天线，其连接到控制装置，用于以不同于操作频率的第二频率与另一个辅助天线通信。
在本公开的另一方面，控制装置适于检测操作频率的旁瓣以控制粗略对准系统。
在本公开的另一方面，主辐射器包括第一收发器，并且精细对准系统包括辅助收发器和用于在第一收发器和辅助收发器之间进行交换的交换系统。
本公开还教导了包括至少两个如上所述天线的天线系统，并且所述至少两个天线的控制装置适于交换关于所述至少两个天线的对准的控制消息。
本公开进一步教导了一种用于对准第一天线和第二天线的方法，所述第一天线具有第一主辐射器和第一主反射器，所述第二天线具有第二主辐射器和第二主反射器，所述方法包括：使用马达驱动器使所述第一反射器和所述第二反射器中的至少一个旋转和/或倾斜，并因此与所述两个天线中的第二天线建立通信链路；通过电子地改变沿着通信链路的无线电波束的参数来调节通信链路。
所述方法包括在两个天线的第一辅助天线和第二辅助天线之间建立辅助通信链路。
在本公开的另一方面，所述方法包括在两个天线的第一主辐射器和第二主辐射器之间使用操作波束的旁瓣。
在本公开的又一方面，所述方法包括在所述反射器进行旋转期间将控制消息从所述两个天线系统中的第一天线系统发送到所述两个天线系统中的第二天线系统，以指示所述通信链路的强度。
在本发明的一个方面，所述方法可包括在建立通信链路之后禁用马达驱动器。
在本发明的另一方面，所述方法还包括当建立通信链路时，使用第一收发器和第二收发器来调节通信链路，以及在第一收发器和辅助收发器之间进行交换。
参考以下描述的一个或多个实施例，本发明的这些方面和其它方面将变得显明。
附图说明
图1示出根据本公开一个方面的天线系统，其中使用盘式天线或抛物面天线之间的固定通信链路来自动对准两个盘式天线或抛物面天线。
图2示出根据本公开另一方面的天线系统，其中使用辅助天线来自动对准两个盘式天线或抛物面天线。
图3示出可与根据图1或图2的天线系统一起使用的主辐射器的优选实施例。
图4示出根据本公开一个方面的用于对准天线系统的两个天线的方法。
图5示出根据本公开另一方面的用于对准天线系统的两个天线的另一种方法。
图6示出根据本公开另一方面的天线系统，其中使用辅助天线来自动对准两个盘式天线或抛物面天线。
图7示出可与根据图6的天线系统一起使用的主辐射器的实施例。
图8示出根据本公开一个方面的对准天线系统的方法的工作流程。
图9示出在本公开的一个方面中可与天线系统一起使用的主辐射器和调节系统的替代实施例。
图10示出在本公开的一个方面中可与天线系统一起使用的主辐射器的替代实施例。
具体实施方式
现在将基于附图描述本发明。将理解的是，本文所述的本发明的实施例和各方面仅仅是示例，并且不以任何方式限制权利要求的保护范围。本发明由权利要求及其引用所限定。应当理解的是，本发明的一个方面或实施例的特征可与本发明的一个或多个不同方面和/或实施例的特征组合。
图1示出本公开的天线系统5的示例。天线系统5包括必须彼此对准的第一抛物面天线10a和第二抛物面天线10b。两个抛物面天线10a和 10b之间的距离15可以在0.01千米或更小到50千米之间，但这并不是对本发明的限制。在整个公开内容中，相同的元件用相同的附图标记标示。字母“a”和“b”主要用于区分参照第一抛物面天线描述的元件(图左侧)和参照第二抛物面天线描述的元件(字母“b”)(图右侧)。
天线系统5配置成沿着通信链路25(也称为微波链路)传送信号。在本公开的一个方面，天线系统被配置为在大约60GHz的微波频带内发射无线电波。该微波频段适用于电话呼叫、数据和电视传输的传输，但这并不限制本发明。
第一抛物面天线10a具有第一反射器20a和第一主辐射器30a。第二抛物面天线10b具有第二反射器20b和第二主辐射器30b。主辐射器30a、 30b适于在第一抛物面天线10a和第二抛物面天线10b之间的通信链路25 上接收无线电信号和/或通过通信链路25发射无线电信号。
已知这种传输是通过从第一主辐射器30a发送作为信号70的信号来执行，然后信号70由第一反射器20a在第二抛物面天线10b的方向上反射。类似地，由第一反射器20a沿着通信链路25接收信号，并将其聚焦到第一天线阵列30a，其中在第一天线阵列处对信号进行处理。类似地，第二主辐射器30b发送的信号随后由第二反射器20b在第一抛物面天线10a的方向上反射。由第二反射器20b沿着通信链路25接收信号并将该信号聚焦到第二主辐射器30b，其中在第二主辐射器处对信号进行处理。
主辐射器可以是具有多个天线振子的天线阵列，如图3所示。主辐射器30a包括至少一个辐射振子32阵列。在图3所示的示例中，阵列包括八个辐射振子32，但这并不限制本发明。优选地，辐射振子32是单独和独立可控且可寻址的。这意味着辐射振子32的相位和振幅可单独地寻址，或可在辐射振子32的子集中寻址。
主辐射器的阵列可由多个电介质天线、贴片天线、印刷偶极子天线或喇叭天线组成。为了避免疑问，使用的辐射器类型并不限制本发明。此外，主辐射器可以是单个喇叭天线或另一单个辐射器。
通信链路25是高度定向的。这意味着第一抛物面天线和第二抛物面天线的辐射特性包括在主辐射方向上的窄波束。因此，必须通过使第一反射器20a或整个第一抛物面天线10a与天线系统的第二反射器20b或整个第二抛物面天线10b大致对准来对准抛物面天线的这些窄波束。这种对准在两阶段过程中进行，如将参照图4所述的那样。
第一粗略调节系统42a和第二粗略调节系统42b设置成用于机械地对准第一抛物面天线10a和第二抛物面天线10b。第一粗略调节系统42a包括连接到第一反射器20a或第一抛物面天线10a的第一马达驱动器40a。第二粗略调节系统42b包括连接到第二反射器20b或第二抛物面天线10b的第二马达驱动器40b。
第一马达驱动器40a和/或第二马达驱动器40b用于将第一反射器 20a或整个第一抛物面天线10b与第二反射器20b或整个第二抛物面天线 10b大致对准。
如由旋转箭头45所示，第一马达驱动器40a适于使第一反射器20a 或整个第一抛物面天线10a围绕主轴线Xa在与通信链路25的方向大致垂直的平面内旋转。第一马达驱动器40a还适于在包含通信链路方向的平面中倾斜第一反射器20a或整个第一抛物面天线10a，如由旋转箭头46a所示。类似地，第二马达驱动器40b适于在与通信链路25的方向基本上垂直的平面中围绕主轴线Xb旋转第二反射器20b或整个第二抛物面天线10b，如由旋转箭头45b所示。第二马达驱动器40b还适于在包含通信链路方向的平面中倾斜第二反射器20b或整个第二抛物面天线10b，如由旋转箭头 46b所示。
第一马达驱动器40a连接到第一控制系统60a，并且第二马达驱动器40b连接到第二控制系统60b。第一控制系统60a适于控制第一马达驱动器40a以及因此适于控制第一反射器20a或整个第一抛物线天线10a的旋转和/或倾斜，以及相应地第二控制系统60b适于控制第二马达驱动器40b，以及因此适于控制第二反射器20b或整个第二抛物面天线10b的旋转和/或倾斜。
控制系统60a、60b具有从固定线路网络80(或另外的通信网络，诸如使用GSM、UMTS或LTE协议)或从另外的控制系统60b、60a接收控制信号的接收器。
如将参照图5所解释的那样，第一粗略调节系统42a和/或第二粗略调节系统42b用于天线系统5的粗略调节。一旦无线电波束沿着通信链路 25的方向已经通过反射器20a的旋转和/或倾斜(以及还可能通过另外的反射器20b的旋转和/或倾斜)而大致对准，则可以关闭或禁用第一粗略调节系统42a和第二粗略调节系统42b以及马达驱动器40a。将不再需要第一马达驱动器40a和/或第二马达驱动器40b并且可将其从电源断开连接。马达驱动器40a和/或第二马达驱动器40b将不再使用，并且如果需要可允许将其放到生锈。
第一天线10a包括第一精细调节系统70a，并且第二天线10b包括第二精细调节系统70b，以对无线电波束的方向进行精细调节。第一精细调节系统70a适于接收来自第一控制装置60a的控制信号。第二精细调节系统7b适于接收来自第二控制装置60b的控制信号。
使得精细调节系统能够调节波束的方向，以补偿由例如天线的振动引起的变化，如将参照图4所解释的那样。
具体地，当主辐射器是辐射振子的阵列时，精细调节系统适于调节辐射振子的相位和振幅。当主辐射器是喇叭天线时，精细调节系统包括馈送处的透镜或单独的致动器。
图2示出根据本公开另一方面的天线系统205的示例。
天线系统205包括必须彼此对准的第一抛物面天线210a和第二抛物面天线210b。第一抛物面天线210a具有第一反射器220a和第一主辐射器230a。第二抛物面天线210b具有第二反射器220b和第二主辐射器230b。主辐射器230a、230b适于在第一抛物面天线210a和第二抛物面天线210b 之间的通信链路225上接收无线电信号和/或通过通信链路225发射无线电信号。
第一粗略调节系统242a和第二粗略调节系统242b设置成将第一抛物面天线210a和第二抛物面天线210b机械地对准。第一粗略调节系统242a 包括连接到第一反射器220a或第一抛物面天线210a的第一马达驱动器 240a。第二粗略调节系统242b包括连接到第二反射镜220b或第二抛物面天线210b的第二马达驱动器240b。
第一马达驱动器240a和/或第二马达驱动器240b用于将第一反射器 220a或整个第一抛物面天线210b与第二反射器220b或整个第二抛物面天线210b大致对准。
第一马达驱动器240a适于使第一反射器220a或整个第一抛物面天线210a围绕主轴线Xa在与通信链路225的方向基本上垂直的平面内旋转，如由旋转箭头246a所示。第一马达驱动器240a还适于在包含通信链路方向的平面中倾斜第一反射器220a或整个第一平行天线210a，如旋转箭头 246a所示。类似地，第二马达驱动器240b适于使第二反射器220b或整个第二抛物面天线210b围绕主轴线Xb在与通信链路225的方向基本上垂直的平面内旋转，如由旋转箭头245b所示。第二马达驱动器240b还适于使第二反射器220b或整个第二抛物面天线210b在包含通信链路方向的平面内倾斜，如由旋转箭头246b所示。
第一马达驱动器240a连接到第一控制系统260a，并且第二马达驱动器240b连接到第二控制系统260b。第一控制系统260a适于控制第一马达驱动器240a并且因此适于控制第一反射器220a或整个第一抛物面天线210a的旋转和/或倾斜，或相应地第二控制系统260b适于控制第二马达驱动器240b并且因此适于控制第二反射器220b或整个第二抛物面天线210b 的旋转和/或倾斜。
第一辅助天线250a和第二辅助天线250b分别位于第一抛物面天线 210a和第二抛物面天线210b的位置，并且分别连接到第一控制系统260a 和第二控制系统260b。第一辅助天线250a和第二辅助天线250b总体上可以在第一抛物面天线210a和第二抛物面天线210b的位置之间建立辅助无线电波束或辅助无线电链路，用于粗略调节第一抛物面天线210a和第二抛物面天线210b。
第一辅助天线250a可以低得多的频率(例如5.6GHz，但这不是对本发明的限制)将辅助无线电波束发送到第二辅助天线250b，以便控制沿着通信路径225的无线电波束的大致调节。5.6GHz的波束不是高度定向的，并且不需要任何调节。因此，这有助于天线系统的粗略调节。
备选地，第一辅助天线250a和第二辅助天线250b可适于使用与将由主天线210a或210b之间建立的无线电信号所使用的通信标准不同的通信标准来交换控制信号。不同通信标准的示例包括但不限于ZigBee(紫蜂) 协议或433MHz下的私有标准。
因此，第一辅助天线250a和第二辅助天线250b是第一粗略调节系统242a或第二粗略调节系统242b的一部分。第一辅助天线250a和/或第二辅助天线250b可从第一控制器260a和/或第二控制器260b接收信息和/ 或向第一控制器260a和/或第二控制器260b发送信息，例如在适于移动反射器每个位置的接收功率的水平上进行信息收发。
参考图1中所述的天线系统5，图4示出本公开方法的示例。
在第一步骤S200中，第一抛物面天线10a和第二抛物面天线10b竖立在它们的位置处。这些位置在彼此的视线之内，并且第一反射器20a和第二反射器20b将安装在连接到第一马达驱动器40a和第二马达驱动器40b 的安装件上。
然后，控制系统60a和60b将在步骤210中开始第一反射器20a和第二反射器20b中至少一个的旋转，以使第一反射器20a和第二反射器20b 彼此对准。
本领域技术人员将会理解的是，在对准期间，两个反射器20a、20b 中的一个可以是固定的，而两个反射器20b、20a中的另一个旋转和/或倾斜。备选地，两个反射器20a、20b都可在对准期间旋转和/或倾斜。
第一反射器20a和第二反射器20b可通过使用从一个天线发送到另一个天线的对准波束信号来对准。可针对第一反射器20a和/或第二反射器 20b的每个位置来测量接收功率(步骤S220)。第一控制系统60a和第二控制系统60b可例如使用迭代过程来确定接收功率较高的位置，直到确定两个反射器20a或20b中至少一个的位置对应于最大接收功率。
两个反射器20a、20b的旋转和/或倾斜由两个控制系统60a、60b控制。因此，两个控制系统60a、60b可通过固定链路80在步骤S220中交换控制或/和状态消息。备选地，两个控制系统60a、60b之间的通信链路可通过使用反射器天线辐射方向图的旁瓣来建立。控制消息或/和状态消息的通信不需要具有高数据速率的链路，而使用主波束才可能提供高数据速率。因此，如果控制系统的接收器足够敏感，则反射器天线辐射方向图的旁瓣可用于发送控制消息或/和状态消息。
第一反射器20a和第二反射器20b可通过使用从一个天线发送到另一个天线的对准波束信号来对准。可针对第一反射器20a和/或第二反射器 20b的每个位置来测量接收功率。第一控制系统60a和第二控制系统60b可例如使用迭代过程来确定接收功率较高的位置，直到确定反射器中至少一个的位置对应于最大接收功率(步骤S230)。
两个反射器20a、20b的旋转和/或倾斜由两个控制系统60a、60b控制。一旦两个控制系统60a、60b在步骤S230中确定两个反射器20a和20b 中的两者基本上彼此对准，使得通信链路225上的定向无线电波束被良好地接收，则控制系统260a和260b可在步骤S240中禁用马达驱动器40a和 40b。
如果需要，将不再使用马达驱动器40a、40b并且可允许其放到生锈。
在步骤S250中使用天线阵列30进行沿着通信链路25的无线电波束的精细调节。已知这些调节可通过使用有源分量和/或软件控制进行适应性调节，以便针对阵列的每个天线振子来调节信号的相位和振幅，以便沿通信链路25形成无线电波束。该精细调节可应对抛物面天线10a和10b的任何小的移动。
参考图2中所述的天线系统205，图5示出本公开方法的另一示例。
在第一步骤S2200中，第一抛物面天线210a和第二抛物面天线210b 竖立在它们的位置处。这些位置在彼此的视线之内，并且第一反射器220a 和第二反射器220b将安装在连接到第一马达驱动器240a和第二马达驱动器240b的安装件上。
随后将发射对准波束，并且控制系统260a和260b将在步骤S2210 中开始第一反射器220a和第二反射器220b中至少一个的旋转和可能的倾斜，以便将两个反射器220a和220b两者彼此对准。
第一反射器220a和第二反射器220b可通过使用从一个天线发送到另一个天线的对准波束信号来对准。可针对第一反射器220a和/或第二反射器220b的每个位置来测量接收功率(步骤S2220)。第一控制系统260a 和第二控制系统260b可例如使用迭代过程来确定接收功率较高的位置，直到确定两个反射器220a、220b中至少一个的位置对应于最大接收功率。
第一反射器220a的旋转和/或倾斜由第一控制系统260a控制，并且第二反射器220b的旋转和/或倾斜由第二控制系统260b控制。在本发明的该方面，第一辅助天线250a和第二辅助天线250b之间的第二链路用于调节天线系统的第一天线和第二天线的位置。
控制消息可包括与旋转或倾斜量有关的信息和命令。状态消息可包括与在天线对准期间在配置为接收方的天线上测得的接收功率量有关的信息。
一旦控制系统260a和260b两者都在步骤S2230中确定反射器20a 和20b两者都基本上彼此对准，使得通信链路225上的定向无线电波束被良好地接收，则两个控制系统260a和260b可在步骤S2240中禁用两个马达驱动器240a和240b。
将不再使用两个马达驱动器240a、240b，并且如果需要可允许其放到生锈。
在步骤S2250中使用天线阵列230进行沿着通信链路225的无线电波束的精细调节。已知这些调节可通过使用有源分量和/或软件控制进行适应性调节，以便针对阵列的每个天线振子来调节信号的相位和振幅，以便沿通信链路225形成无线电波束。该精细调节可应对抛物面天线210a和 210b的任何小的移动。
图6示出了根据本公开一个方面的天线系统305的另一示例，以及图7是具有图6所示发射系统的主辐射器的详细视图。天线系统305与图 1所示天线系统5的显著不同之处在于天线系统305包括作为精细调节系统370一部分的主收发器371和辅助收发器373，用于天线对准的精细调节。
天线系统305包括必须彼此对准的第一抛物面天线310a和第二抛物面天线310b。第一抛物面天线310a具有第一反射器320a和第一主辐射器330a。第二抛物面天线310b具有第二反射器320b和第二主辐射器330b。两个主辐射器330a、330b适于在第一抛物面天线310a和第二抛物面天线 310b之间的通信链路325上接收无线电信号和/或通过通信链路325发射无线电信号。
第一粗略调节系统342a和第二粗略调节系统342b设置成用于机械地对准第一抛物面天线310a和第二抛物线天线310b。第一粗略调节系统 342a包括连接到第一反射器320a或第一抛物面天线310a的第一马达驱动器340a。第二粗略调节系统342b包括连接到第二反射器320b或第二抛物面天线310b的第二马达驱动器340b。
第一精细调节系统370a设置成用于天线310a、310b的进一步更精细的调节，并且包括交换系统375a，这将在本公开的下文中进行解释。
第一马达驱动器340a和/或第二马达驱动器340a、340b用于将第一反射器320a或整个第一抛物面天线310b与第二反射器320b或整个第二抛物面天线310b大致对准。
第一马达驱动器340a适于使第一反射器320a或整个第一抛物面天线310a在基本上垂直于通信链路325方向的平面中围绕主轴线Xa旋转，如由旋转箭头345a所示。第一马达驱动器340a还适于使第一反射器320a 或整个第一抛物面天线310a在包含通信链路方向的平面中倾斜，如由旋转箭头346a所示。类似地，第二马达驱动器340b适于使得第二反射器320b 或整个第二抛物面天线310b在基本上垂直于通信链路325方向的平面中围绕主轴线Xb旋转，如由旋转箭头345b所示。第二马达驱动器340b还适于使第二反射器320b或整个第二抛物面天线310b在包含通信链路方向的平面中倾斜，如由旋转箭头346b所示。
第一马达驱动器340a连接到第一控制系统360a，并且第二马达驱动器340b连接到第二控制系统360b。第一控制系统360a适于控制第一马达驱动器340a，并且因此控制第一反射器320a或整个第一抛物面天线310a 的旋转和/或倾斜，或第二控制系统360b适于控制第二马达驱动器340b，并且因此控制第二反射器320b或整个第二抛物面天线310b的旋转和/或倾斜。
图7示出主辐射器330a的详细视图。在本公开的该方面，主辐射器 330a、330b包括辐射振子332a、332b的至少一个阵列。辐射振子332a是单独且独立可控和可寻址的。这意味着辐射振子332的相位和振幅可通过精细调节系统370a独立寻址，或者可在辐射振子332的子集中寻址。
主收发器371a包括用于向主辐射器330a的辐射振子发射信号的主功率放大器和用于从主辐射器330a的辐射振子接收信号的主低噪声放大器。因此，主收发器耦合到主馈送网络372a，该主馈送网络将主收发器连接到主辐射器330a的相应天线振子。
辅助收发器373a包括用于向主辐射器330a的辐射振子发射信号的辅助功率放大器和用于从主辐射器330a的辐射振子接收信号的辅助低噪声放大器。因此，辅助收发器373a耦合到辅助馈送网络374a，该辅助馈送网络将辅助收发器连接到主辐射器330a的相应天线振子。
辅助收发器373a和相应的辅助馈送网络374a平行于主收发器371a 和相应的主馈送网络372a布置。
主馈送网络372a和辅助馈送网络374a适于通过改变馈送信号的相位和振幅或者通过打开或关闭天线振子来形成灵活的辐射波束。
辅助收发器373a是所述精细调节系统370a的一部分。
参考如图6中所示的天线系统，图8示出对准方法的工作流程，现在将对其进行描述。
在第一步骤S3200中，将第一抛物面天线310a和第二抛物面天线 310b竖立在它们的位置处。这些位置在彼此的视线之内，并且第一反射器 320a和第二反射器320a将安装在连接到第一马达驱动器340a和第二马达驱动器340a的安装件上。
然后将发射对准波束，并且在步骤S3210中，两个控制系统360a和 360b将开始第一反射器320a和第二反射器320b中至少一个的旋转和可能的倾斜，以便将第一反射器320a和第二反射器320b彼此对准。
粗略调节系统342a、342b可以类似于天线系统5的粗略调节系统 42a、42b或天线系统205的粗略调节系统242a、242b。第一控制系统360a 和第二控制系统360b可例如使用迭代过程来确定接收功率较高的位置，直到确定两个反射器320a、320b中至少一个的位置对应于最大接收功率。
一旦在步骤S3230中两个控制系统360a和360b确定两个反射器 320a和320b彼此基本对准，使得通信链路325上的定向无线电波束被良好地接收，则在步骤S3240中两个控制系统360a和360b可禁用其相应的马达驱动器340a和340b。
现在假设，在粗略的机械对准之后，通过使用主辐射器330a经由主收发器371a来交换和处理信号。
精细调节系统370a调节主辐射器330a的主馈送网络372a的相位和振幅，并且对于多个相位和振幅配置检查来自辐射振子332a的信号质量 (步骤S3250)。当精细调节完成后，通过主收发器371a建立通信链路。
在一段时间之后，可能发生两个天线310a和310b相对于彼此的未对准。
通过辅助收发器373a确定辅助馈送网络374a的其它第二振幅和相位参数导致与主辐射器330的主馈送网络372a的振幅和相位参数相比信号的信号质量更好(步骤S3260)。通过改变辅助馈送网络374a的振幅和相位参数来进行该确定，直到发现更好的相位和振幅。
因此，精细调节系统370a的交换系统375a可决定对主收发器371a 和辅助收发器373a的功能进行交换，并且利用具有更好相位和振幅参数的辅助馈送网络374a将通信切换到辅助收发器373a(步骤S3270)。
在主收发器371a和辅助收发器373a正在使用中时，主收发器371a 和辅助收发器373a的交换即时进行，因此避免丢失一些信号信息。一旦实现交换，主收发器371a就用于信号质量调查，而辅助收发信机373a被用作主要收发器。
图9示出具有可与图6所示天线系统一起使用的精细调节系统470a 的主辐射器430a的另一示例。
主辐射器430a包括多个辐射振子432a，它们是单独且独立可控和可寻址的。
主收发器471a包括用于向主辐射器430a的辐射振子发射信号的主功率放大器和用于从主辐射器430a的辐射振子接收信号的主低噪声放大器。因此，主收发器耦合到主馈送网络472a，该主馈送网络将主收发器连接到主辐射器430a的相应天线振子。
辅助收发器473a包括用于向主辐射器430a的辐射振子发射信号的辅助功率放大器和用于从主辐射器430a的辐射振子接收信号的辅助低噪声放大器。因此，辅助收发器473a耦合到辅助馈送网络474a，其将辅助收发器连接到主辐射器430a的相应天线振子。
辅助收发器473a和相应的辅助馈送网络474a平行于主收发器471a 和相应的主馈送网络472a布置。
主馈送网络472a和辅助馈送网络474a适于通过改变馈送信号的相位和振幅或者通过打开或关闭天线振子来形成不同的辐射波束。
精细调节系统470a检查从辐射振子的辅助子集433a发射的信号质量，并且交换系统475a可根据信号质量检查从主子集431a切换到辅助子集433a。
参考图8描述的调节过程的步骤S3260和S3270可按如下变化。确定辐射振子432a的辅助子集433a与辐射振子432a的主子集431a相比导致更好的信号质量。可以使用信号的振幅来确定信号质量。
精细调节系统470a的交换系统475a使主收发器471a和辅助收发器473a的功能交换。一旦进行了交换，则主收发器471a与辐射振子的主子集431a一起用于调查信号质量，而辅助收发器473a与辐射振子的辅助子集431a结合用作主收发器。交换系统475a可包括辐射振子的主子集431a 和辐射振子432a的辅助子集433a的交换矩阵。交换可在TDD(时分双工)过程中的发射和接收间隔之间的间隔中进行。交换可在不到100ns的时间内进行。
图7的精细调节系统370a适于调节主辐射器330a的辐射振子332a 的相位和振幅参数，而与图7的精细调节系统370a相反，图9的精细调节系统470适于从主子集431a或辅助子集433a中的一个交换到主子集431a 或辅助子集433a中将导致更好信号质量的另一个子集，以及反之亦然。
图10示出可与图6的天线系统一起使用的主辐射器的另一示例。在本公开的该方面中，主辐射器包括至少两个喇叭元件532、535。
主收发器571耦合到主放大器572，并设计成将信号发送到第一喇叭元件532。辅助收发器573耦合到辅助放大器574，并设计成将信号发送到第二(辅助)喇叭元件535。喇叭元件的精细调节可通过使用致动器来完成。备选地，可以使用天线阵列来代替喇叭天线。
现在假设，在粗略的机械对准之后，信号经由第一喇叭元件532被改变和处理。在一段时间之后，可能发生天线310a、310b相对于彼此的未对准。这可能是两个天线310a、310b中的一个或两个例如由于振动而稍微移动的情况。
确定第二喇叭元件535应被使用并且导致信号具有与第一喇叭元件 532相比更好的信号质量。
交换系统575执行从第一喇叭元件532到第二(辅助)喇叭元件535 的交换。交换可以在主收发器571和辅助收发器572正在使用时进行，因此避免在从第一喇叭元件532到第二(辅助)喇叭元件535切换期间丢失一些信号信息。一旦实现了交换，就可以关闭主收发器571。
如上所述，无线电波束的精细对准可在无线电波束正在通信链路25 上发送的同时即时进行。

Claims (15)

1.一种天线，包括：
反射器，其连接到马达驱动器；
主辐射器，用于以操作频率收发撞击到所述反射器上的无线电波束；
粗略对准系统，其包括连接到所述反射器的马达驱动器，该马达驱动器驱动所述反射器进行旋转和倾斜中的至少一个，所述粗略对准系统包括连接到控制装置的第一辅助天线，用于与位于第二天线处的第二辅助天线通信，该通信以与操作频率不同的第二频率进行；
精细对准系统，其用于无线电波束的电子调节；
用于控制粗略对准系统和精细对准系统的控制装置。
2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述第一辅助天线适于与在第二天线处的第二辅助天线建立辅助无线电波束或辅助无线电链路。
3.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述第一辅助天线适于使用与由所述天线和第二天线之间建立的无线电波束所使用的通信标准不同的通信标准中的一个来交换控制信号。
4.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述第一辅助天线适于从控制装置接收信息或将信息发送到控制装置。
5.根据权利要求4所述的天线，其特征在于，所述信息与适于反射器位置的接收功率的水平相关。
6.根据上述权利要求中任一项所述的天线，其特征在于，所述控制装置适于检测所述操作频率的旁瓣以控制所述粗略对准系统。
7.根据权利要求1-5中任一项所述的天线，其特征在于，所述主辐射器包括主收发器，并且所述精细对准系统包括辅助收发器和用于在主收发器和辅助收发器之间进行交换的交换系统。
8.根据权利要求7所述的天线，其特征在于，所述主辐射器包括多个辐射振子，并且所述交换系统适于调节所述辐射振子的相位和振幅参数。
9.根据权利要求7所述的天线，其特征在于，所述主辐射器包括辐射振子的第一子集和辐射振子的第二子集，所述交换系统适于在辐射振子的第一子集和第二子集之间进行交换。
10.一种天线系统，其包括至少两个根据前述权利要求中任一项所述的天线，所述至少两个天线的控制装置适于交换控制消息，该控制消息涉及所述至少两个天线的对准。
11.一种用于对准第一天线和第二天线的方法，所述第一天线具有第一主辐射器和第一主反射器，所述第二天线具有第二主辐射器和第二主反射器，所述方法包括：
使用马达驱动器使得第一主反射器和第二主反射器中的至少一个进行旋转或倾斜中的至少一个，从而第一天线和第二天线中的第一天线与第二天线建立通信链路，其中在第一天线的第一辅助天线和第二天线的第二辅助天线之间建立辅助通信链路；以及
通过电子地改变沿着通信链路的无线电波束的参数来调节通信链路。
12.根据权利要求11所述的方法，其包括：
在第一天线的第一主辐射器与第二天线的第二主辐射器之间使用操作频率的旁瓣。
13.根据权利要求11所述的方法，还包括：
在所述第一主反射器和所述第二主反射器的旋转期间将指示通信链路强度的控制消息从所述第一天线和所述第二天线中的第一天线发送到所述第一天线和所述第二天线中的第二天线。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的方法，还包括：
在建立通信链路之后禁用马达驱动器。
15.根据权利要求11至13中任一项所述的方法，还包括当建立所述通信链路时使用主收发器和辅助收发器，以调节所述通信链路，并在主收发器和辅助收发器之间进行交换。
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