CN107431268B - 圆形基站天线阵列和重新配置辐射图案的方法 - Google Patents

圆形基站天线阵列和重新配置辐射图案的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107431268B
CN107431268B CN201680017220.2A CN201680017220A CN107431268B CN 107431268 B CN107431268 B CN 107431268B CN 201680017220 A CN201680017220 A CN 201680017220A CN 107431268 B CN107431268 B CN 107431268B
Authority
CN
China
Prior art keywords
antenna
antenna array
radiation pattern
base station
quasi
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201680017220.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107431268A (zh
Inventor
N·克里斯提科夫
S·L·迈卡艾里斯
Z·巴特
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TE Connectivity Corp
Original Assignee
Tyco Electronics Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tyco Electronics Corp filed Critical Tyco Electronics Corp
Publication of CN107431268A publication Critical patent/CN107431268A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107431268B publication Critical patent/CN107431268B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/24—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set
    • H01Q1/241—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM
    • H01Q1/246—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM specially adapted for base stations
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • H01Q21/20—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart the units being spaced along or adjacent to a curvilinear path
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • H01Q21/20—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart the units being spaced along or adjacent to a curvilinear path
    • H01Q21/205—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart the units being spaced along or adjacent to a curvilinear path providing an omnidirectional coverage
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/29—Combinations of different interacting antenna units for giving a desired directional characteristic
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/29—Combinations of different interacting antenna units for giving a desired directional characteristic
    • H01Q21/293—Combinations of different interacting antenna units for giving a desired directional characteristic one unit or more being an array of identical aerial elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/24—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the orientation by switching energy from one active radiating element to another, e.g. for beam switching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/24—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the orientation by switching energy from one active radiating element to another, e.g. for beam switching
    • H01Q3/242—Circumferential scanning
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
    • H01Q3/28—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the amplitude
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
    • H01Q3/30—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array
    • H01Q3/34—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array by electrical means
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W16/00—Network planning, e.g. coverage or traffic planning tools; Network deployment, e.g. resource partitioning or cells structures
    • H04W16/24—Cell structures
    • H04W16/28—Cell structures using beam steering
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/44—Details of, or arrangements associated with, antennas using equipment having another main function to serve additionally as an antenna, e.g. means for giving an antenna an aesthetic aspect

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

本公开的各方面可以涉及可重新配置的天线系统，该天线系统包括能够提供各种类型的辐射图案而不必更换或无需改变其朝向的可重新配置的天线。可重新配置的天线可以取决于环境而产生具有不同形状的各种类型的准全向辐射图案。

Description

圆形基站天线阵列和重新配置辐射图案的方法
背景技术
本公开的各个方面可以涉及无线通信，并且更具体而言涉及基站天线辐射图案控制。
为了提供增加的覆盖和吞吐量，附加的基站(例如，小小区基站)与宏小区基站一起被部署，尤其是在城市区域。小小区基站的天线系统可以放置在支撑结构(诸如杆)周围，并且可以操作作为圆形阵列。相应地，圆形阵列可以操作作为具有位于圆上的相位中心的天线元件的阵列，并且可以被用来在方位面中形成准全向(quasi-omnidirectional)辐射图案。
尽管准全向辐射图案对于许多场景和环境来说可能是期望的，但是其它类型的辐射图案甚至其它形状的准全向辐射图案可能是有利的。例如，准全向辐射图案可能最初是用于广泛区域覆盖的良好选择。然而，如果给定区域中用户的数量增加，那么这种图案会限制吞吐量。在这种场景下，可能更期望不同的辐射图案。然而，形状和/或辐射图案的这种变化通常需要更换所安装的基站天线和/或改变其朝向。这种变化是昂贵且耗时的。
因而，如果存在可重新配置的天线系统那将是有利的，其中该天线系统包括能够提供各种类型的辐射图案而不必被更换或无需改变其朝向的天线。
发明内容
本公开的各方面涉及用于重新配置基站天线以提供各种类型的辐射图案的系统和方法。在一方面，可重新配置的基站天线系统可以包括基站天线，该基站天线包括连接到支撑结构的至少一个天线面板。该至少一个天线面板中的每一个天线面板包括至少两个天线列。该至少两个天线列中的每一个天线列包括至少一个天线元件。馈线网络(feedernetwork)可以耦接到至少一个天线面板，并且可以被配置为使基站天线形成第一准全向辐射图案。
在其它方面，馈线网络可以被配置为将第一准全向辐射图案改变为不同于第一准全向辐射图案的另一个辐射图案。
附图说明
当结合附图阅读时，将更好地理解本发明的以下详细描述。为了说明本发明，在附图中示出了目前优选的实施例。然而，应当理解的是，本发明不限于所示出的精确布置和手段。
在附图中：
图1A是根据本公开的一方面的采用可重新配置的基站天线系统的小区站点的示例环境；
图1B是根据本公开的一方面的由可重新配置的基站天线系统实现的示例辐射图案的图示；
图2是根据本公开的一方面的用来形成准全向辐射图案的现有技术基站小区站点的平面图；
图3A-图3B是根据本公开的一方面的可重新配置的基站天线的平面图；
图4A-图4F是根据本公开的一方面的由可重新配置的基站天线系统使用不同偏移量和定相(phasing)实现的示例准全向辐射图案的图示；
图5A-图5C是根据本公开的一方面的由仅有(属于不同的天线面板的)两个天线元件被激励的可重新配置的基站天线系统实现的示例辐射图案的图示；
图6A-图6C是根据本公开的一方面的由每个天线面板上的所有天线元件都被激励的可重新配置的基站天线系统实现的示例辐射图案的图示；
图7是根据本公开的一方面的由可重新配置的基站天线系统以查找表的形式实现的示例辐射图案的图示；
图8A-图8D是根据本公开的一方面的各种馈线网络配置的示意图；
图9A是根据本公开的一方面示出馈线网络可以与可重新配置的天线分离的示意图；
图9B是根据本公开的一方面示出馈线网络可以结合在可重新配置的天线中的示意图；以及
图10是根据本公开的一方面的重新配置基站天线的辐射图案的方法。
具体实施方式
以下描述中仅仅为了方便而使用某些术语，并且这些术语不是限制性的。单词“下”、“底部”、“上”和“顶部”表示所参考的图中的方向。除非在本文特别阐明，否则术语“一”、“一个”和“该”不限于一个元素，而应当被看作意味着“至少一个”。术语包括上面提到的词、其派生词以及具有类似含义的词。还应当理解的是，当指代本发明的组件的尺寸或特性时，本文所使用的术语“大约”、“大致”、“一般”、“基本上”以及类似术语指示所描述的尺寸/特性不是严格的边界或参数，并且不排除功能类似的自其微小变化。至少，包括数字参数的这种指代将包括使用在本领域中被接受的数学和工业原理(例如，舍入、测量误差或其它系统误差、制造公差等)不会改变最低有效位的变化。
本公开的各方面可以涉及可重新配置的天线系统，该可重新配置的天线系统包括能够提供各种类型的辐射图案而不必被更换或无需改变其朝向的可重新配置的天线。辐射图案用于RF信号的接收和/或传送。取决于环境，可重新配置的天线可以产生具有不同形状和不同类型辐射图案(例如，扇形图案、花生形状图案、蝴蝶图案、心形等)的各种准全向辐射图案。例如，可重新配置的天线可以能够产生在特定位置处具有一个或多个浅的零值(null)、一个或多个深的零值和/或最大值的准全向辐射图案。在其它情况下，可能期望将辐射图案的类型改变为具有预定零值和/或最大值的另一个辐射图案，以潜在地增加在最大值的方向上的吞吐量和/或减小在预定零值的方向上的干扰。另外，如果例如无源互调(PIM)源(例如，生锈的物体)处于强辐射的方向上，那么调整零值的方向可以减轻任何PIM问题。
图1A是根据本公开的一方面的小区站点的平面图。小区站点10可以包括安装在支撑结构14(例如，路灯杆)上的可重新配置的基站(例如，小小区)天线12。馈线网络16可以与一个或多个基站收发器18接口，并且可以用于改变天线12的辐射图案。例如，馈线网络16可以处理(例如，换向(commutate)、组合等)被施加到可重新配置的天线12的端口的信号。可替换地或另外地，馈线网络16可以改变被施加到可重新配置的天线12的端口20中的一个或多个端口的其中一个或多个信号的相位和/或振幅。至少部分地通过由馈线网络16促进这些技术，可以有效地更改辐射图案，而不改变可重新配置的天线12内的任何组件，或者不改变可重新配置的天线12的朝向。
图1B示出了根据本公开的各方面的可以由可重新配置的天线12实现的辐射图案的一些示例。这种辐射图案包括但不限于多扇形辐射图案、花生形辐射图案、扇形辐射图案和全向辐射图案。
图2示出了由三个天线面板24、26、28组成的常规天线22的顶视图，在三个面板24、26、28中的每一个上具有一列天线元件30、32和34。常规天线22可以围绕支撑结构(例如，杆)安装，并且可以用于形成准全向辐射图案。在这种配置中，天线元件30、32、34中的每一个天线元件的最大辐射方向可以与连接杆中心0和天线元件30、32、34中的每一个天线元件的相位中心(例如，辐射场可以从其起源的点)的线a、b和c的方向一致。
图3A是具有直径间距D并且包括三个天线面板42、44、46的可重新配置的天线40的平面图。不是每个面板有一列天线元件，每个天线元件列可以被分成两个或更多个天线元件列。例如，一个面板可以包括天线元件列1和2，另一个面板包括天线元件列3和4，并且还有另一个面板包括天线元件列5和6。下文中，术语“天线元件列”和“天线元件”可以可互换地使用。天线元件1-6可以偏离天线元件1-6中的中点。换句话说，天线元件可以分别偏离(在图2中描述的)线a、b、c一定的距离。虽然仅示出了每个面板有两列天线元件，但是应当注意的是，在与本公开的精神一致的情况下，每个面板可以包括多于两列天线元件。另外，在与本公开的精神一致的情况下，可重新配置的天线可以包括多于三个面板。
图3B是根据本公开的一方面的用于产生准全向辐射图案的可重新配置的天线的配置的平面图。为了产生这种辐射图案，图3A的天线元件1-6中的天线元件集合(1,3,5)或集合(2,4,6)可以被激励。在图3B中，示出了天线元件集合(2,4,6)，并且为了简单起见，没有示出未被激励的天线元件。如图所示，天线元件2、4、6可以分别偏离线a、b、c距离s，但天线元件2、4和6的最大辐射方向仍然可以分别由线a、b和c表示。与图2的常规天线相比，天线元件1-6的辐射最大方向与连接杆中心和天线元件1-6的相位中心的线(例如，线48、50和52)的方向不一致。
方向R、V、W表示相应天线面板之间的平分方向。至少部分地基于来自天线元件1-6中一些天线元件的(例如，具有轴对称形状的)重叠波束的振幅可能几乎相等的事实，不想要的深的零值可能潜在地出现在这些方向R、V、W上。例如，在方向R、V、W上，行进长度差应用于图3B的配置，ΔL是天线元件4和6在方向R上的行进长度差。
由偏移s引起的对应相位差可以由以下等式表示：
仅依赖于s/λ，即使在相对小的天线直径间距值(例如，D/λ)的情况下，也可能在方向R、V、W上出现深的零值。下面的表1示出了偏移值和在R、V和W方向上的对应的相位差的几个示例情况。
表1
如上所示，天线元件常用的半波长间距s/λ＝0.25可以导致156度的相位差。在同相馈送的情况下，这种相位差可以导致在R、V和W方向上的深的零值，并且可以导致-13.6dB的零值深度。
根据本公开的各方面，可以通过施加特定相位的馈送信号来消除上面讨论的不想要的零值。
图4A-图4F是可以通过施加某些馈送向量和各种值的s/λ(其中D/λ＝1)而由可重新配置的天线实现的准全向辐射图案的示例。如本文所使用的，馈送向量可以表示复数值的集合，其表示特定天线元件的一个或多个馈送信号的一个或多个振幅和相位。更具体而言，分子可以表示(线性尺度上的)归一化的振幅，并且分母可以表示以度为单位的相位。例如，馈送向量{1/180,1/90,1/0,0/0,0/0,0/0}可以表示天线元件的以下馈送信号：第一天线元件：振幅＝1，相位＝180°；第二天线元件：振幅＝1，相位＝90°；第三天线元件：振幅＝1，相位＝0；并且第4、第5和第6天线元件的相应振幅和相位都为零。如图所示，一些图案具有浅的零值，而其它图案具有深的零值。
图4A是使用同相馈送向量{0/0,1/0,0/0,1/0,0/0,1/0}并且的辐射图案。如上表1所反映的，这种间距导致180度相位差和深的零值。
为了补偿在两个方向上的这种零值，例如，馈送信号之一(例如，天线元件4)的相位可以反转，这导致馈送向量{0/0,1/0,0/0,1/180,0/0,1/0}被施加。因此，如图4B的辐射图案中所示，仅存在一个深且窄的零值，该零值可以被用来例如减轻无源互调(PIM)问题或帮助消除特定方向上的干扰。
图4C是至少部分地在所有方向都补偿零值的辐射图案。对于这种辐射图案，天线可以被馈送具有间距的馈送向量{0/0,1/0,0/0,1/120,0/0,1/240}。
由可重新配置的天线实现的辐射图案也可能受馈送信号的相位的符号影响。例如，当偶数编号的天线元件(例如，2、4、6)被激励时，将相对于图4C施加的馈送向量中的符号反转(例如，{0/0,1/0,0/0,1/-120,0/0,1/-240})可能导致在方向R、V和W附近形成零值，如图4D的辐射图案所示。足够有趣的是，当奇数编号的天线元件(例如，1、3、5)被激励时，类似的馈送向量{1/0,0/0,1/-120,0/0,1/-240,0/0}可以提供类似于图4C所示的辐射图案的无零值的辐射图案。
图4E示出了在(这与360度的相位差对应)下使用同相馈送{0/0,0/0,0/0,0,0,0/0,1/0}时具有浅的零值以及R、V和W方向上的最大值的辐射图案。
具有浅的零值的准全向图案甚至可以在不是偶数编号或奇数编号的天线元件集合被激励的情况下形成。这种辐射图案在图4F中示出，在这种情况下，馈送矢量为{0/0,1/0,1/0,0/0,0/0,1/90}，元件2、3和6被激励，(与270度的相位差对应)。
即使准全向辐射图案(诸如上面关于图4A-图4F讨论的各种类型)在许多环境中可以被认为是有利的，但是在某些其它环境中也可能期望其它类型的辐射图案。由可重新配置的天线潜在地实现的其它类型的辐射图案的示例在图5A-图5C和图6A-图6C中示出。
现在参考图5A-图5C，可重新配置的天线可以辐射仅有(属于不同面板的)两个天线元件被激励的图案。例如，图5A-图5C中实现的辐射图案是在仅天线元件1和4被激励的情况下实现的。如图5B所示，具有单个零值和单个最大值的宽辐射图案可以利用同相馈送向量以及天线元件1和4的相等振幅来形成，图5A中的实线表示由天线元件1产生的个体图案，并且虚线表示由天线元件4产生的个体图案。
图5C示出了具有双零值-最大值的辐射图案，其可以利用异相(out-of-phase)馈送向量来形成。可替代地，图5B是可以利用同相的天线元件1和4实现的辐射图案的图示。应当注意的是，如果另一对天线元件(例如，天线元件3和6，或天线元件2和5)被激励，那么零值的方向可能改变。
根据本公开的各方面，可以通过激励所有天线元件并且例如使用相等振幅的信号来实现其它辐射图案。图6A-图6C示出了这种配置的示例辐射图案。更具体而言，图6A可以利用间距s/λ＝0.25的馈送向量{1/0,1/0,1/0,1/0,1/0,1/0}来实现；图6B可以利用间距s/λ＝0.25的馈送向量{1/0,1/180,1/0,1/180,1/0,1/180}来实现；并且图6C可以也利用间距s/λ＝0.25的馈送向量{1/0,1/0,1/0,1/180,1/180,1/180}来实现。
如上面所讨论的，相位差和辐射图案可以至少部分地依赖于值D/λ和间距s/λ。照此，假设D/λ和间距s/λ是已知的，那么可以为每个具体的馈送向量确定可重新配置的天线的圆形阵列的期望辐射图案。例如，通过各种模拟工具(例如，MatlabTM)，可以通过将被激励天线元件组改变为具有馈送向量的变化相位和/或振幅的馈送信号来模拟大量的辐射图案。通过这些模拟，可以绘制和存储大量的辐射图案。被认为特别有用的那些图案可以连同其对应的馈送向量一起被选择、分类并组织在查找表中。图7是可以形成这种查找表的一部分的辐射图案的示例列表。
而且，如辐射图案之一所示，示出了用来实现该辐射图案的对应的网络示意图和馈送向量。为了简单起见，只有其中一个辐射图案显示其对应的网络和馈送向量。应当注意的是，在实际的查找表中，剩余辐射图案中的更多个或全部辐射图案也可以显示对应的网络细节和馈送向量。
为了产生上面讨论的辐射图案，可以采用馈线网络(例如，诸如图1A中的馈线网络16)。更具体而言，馈线网络可以包括开关网络，以实现在查找表中列出的馈送向量。馈线网络可以将(诸如来自收发器的收发器端口的)收发器信号施加到可重新配置的天线的端口。应当注意的是，虽然在将来自收发器的信号施加到可重新配置的天线的上下文中提供了本描述，但是可以将对应的操作应用到由可重新配置的天线接收的信号并应用到收发器的输入。馈线网络可以选择性地将收发器信号施加到可重新配置的天线的端口中的一些端口，以便产生具体的辐射图案。为了形成另一个辐射图案，馈线网络可以切换收发器信号的路径，并将收发器信号施加到其它端口。以这种方式，收发器信号可以施加到所有天线端口，或者仅施加到它们中的一些端口。馈线网络还可以控制施加到可重新配置的天线端口的收发器信号的振幅和相位。例如，收发器信号可以流经包括例如一个或多个功率分配器、混合器(hybrid)(例如，90度混合器和180度混合器)以及移相电路的开关路径，其中移相电路诸如是具有精确限定长度的线缆。在一些方面，馈线网络还可以通过重新连接线缆来处理信号，这可以例如通过使用RF开关和控制软件来手动地或以电子方式完成。图8A-图8D是耦接到可重新配置的天线的每个面板42、44、46的一个或多个天线元件1-6的示意图的示例。在图8A-图8D中，“L”可以被用来表示天线元件的一个集合(例如，偶数天线元件2、4、6)，而“R”可以被用来表示天线元件的另一个集合(例如，奇数天线元件1、3、5)。馈线网络16可以被用来实现上面讨论的辐射图案中的一个或多个。还应当注意的是，提供单个固定辐射图案的馈线网络可以是提供多个可重新配置的辐射图案的更大馈线网络16的一部分。
参考图8A，馈线网络16可以采用3路同相功率分配器80和三个等长线缆82，其中三个等长线缆82中的每一个线缆耦接到天线元件1-6之一以激励天线元件2、4和6。这种网络可以被用来实现上面结合图4A描述的辐射图案。
参考图8B，馈线网络16可以包括三路同相功率分配器80和三个不等长线缆84。不等长的这种线缆84可以在相邻的面板42、44、46之间实现120度的相位差。换句话说，这种变化的线缆长度可以负责提供馈送向量{0/0,1/0,0/0,1/120,0/0,1/240}或馈送向量{1/0,0/0,1/120,0/0,1/240,0/0}。可选地，可以使用如在美国专利No.4,638,317中所讨论的三路Butler矩阵来获得信号之间的120°渐进相位差，该专利的公开内容通过引用并入本文。网络16可以被用来生成结合图4C所描述的辐射图案。
参考图8C，馈线网络16可以包括耦接到三个两路同相功率分配器86的三路同相功率分配器80。如图所示，每个连接线缆可以是相等的长度。从三个两路功率分配器输出的每个线缆可以耦接到每个面板42、44、46的每个天线元件1-6，以激励可重新配置的天线的所有天线元件(例如，天线元件1-6)。这种网络16可以被用来提供如结合图6A所描述的具有三个窄波束的辐射图案。
参考图8D，馈线网络16可以包括耦接到三个两路异相功率分配器88的三路同相功率分配器80。如图所示，每个连接线缆可以具有相等的长度。从三个两路异相功率分配器88输出的每个线缆可以耦接到相应面板42、44、46的相应天线元件1-6，以激励可重新配置的天线的所有天线元件(例如，天线元件1-6)。这种网络16可以被用来提供如结合图6B所描述的具有六个窄波束的辐射图案。
根据本公开的各方面，改变辐射图案的配置可以通过将一个或多个不同的天线端口重新连接到RF信号或者通过改变到达一个或多个天线端口的一个或多个信号的相位和/或振幅来完成。重新连接可以手动执行。例如，在小区站点处的技术人员或操作人员(operation)可以使用各个组件(诸如功率分配器、90度混合器、180度混合器以及具有指定相位的线缆(例如，图8D))物理地改变一个或多个硬件连接。在采用手动重新连接时，足以用于形成来自查找表的任何期望图案的最小组件集合可以构成馈线网络16。
根据本公开的其它方面，重新连接可以通过RF开关将信号的行进路径换向来以电子方式执行。通过以电子方式执行的重新连接，可以在印刷电路板上印刷诸如功率分配器、混合器和移相电路之类的组件。
现在参考图9A，根据本公开的各方面，馈线网络16可以被实现为与可重新配置的天线本身分离的独立单元。例如，独立的馈线网络可以包括上面讨论的RF开关、功率分配器、90度混合器和/或180度混合器和/或移相电路。
现在参考图9B，根据本公开的其它方面，馈线网络可以结合到可重新配置的天线本身当中。例如，可以将一个或多个组件(例如，RF开关、功率分配器、90度混合器和/或180度混合器和/或移相电路)结合作为可重新配置的天线的每个天线面板42、44、46的一部分。在这种情况下，可以通过使用查找表和标准部件集合在组装期间在工厂中实现辐射图案的期望内置配置。这样就避免了为每个新的期望辐射图案设计新天线的需要。应当注意的是，仅通过非限制性示例的方式示出了图9B的每个天线面板42、44、46中所示的组件。在仍然与本公开保持一致的情况下，在每个天线面板中可以包括附加的组件。
图10是示出用于重新配置基站天线的辐射图案的方法1000的流程图。在块1001处，一个或多个收发器可以耦接到基站天线的至少一个天线面板的至少两个天线列中的至少一个天线列。在块1003处，基站天线可以形成第一准全向辐射图案。在块1005处，可以重新配置第一准全向辐射图案。
本领域技术人员将理解的是，可以使用各种不同技术和技能中的任何技术来表示信息和信号。例如，可以贯穿上面的描述被引用的数据、指令、命令、信息、信号、位、符号和码片可以由电压、电流、电磁波、磁场或磁性粒子、光场或光学粒子或其任意组合来表示。
本领域技术人员还将认识到的是，结合本文公开的实施例描述的各种说明性块、模块、电路和算法步骤可以被实现为电子硬件、计算机软件或两者的组合。为了清楚地说明硬件和软件的这种可互换性，上面已经关于其功能一般性地描述了各种说明性组件、块、模块、电路和步骤。这种功能被实现为硬件还是软件取决于特定应用和施加于整个系统之上的设计约束。技术人员可以针对每个特定的应用以不同的方式实现所描述的功能，但是这种实现决定不应当被解释为导致偏离本发明的范围。
结合本文公开的实施例而描述的各种说明性块可以利用被设计为执行本文所述功能的通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑器件、离散门或晶体管逻辑、离散硬件组件或其者其任意组合来实现或执行。通用处理器可以是微处理器，但在替代方案中，处理器可以是任何常规的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器还可以被实现为计算设备的组合，例如DSP和微处理器的组合、多个微处理器、结合DSP核的一个或多个微处理器，或任何其它此类配置。
现在已经详细讨论了本发明的各种实施例；然而，本发明不应当被理解为限于这些实施例。还应当认识到的是，在本发明的范围和精神内可以进行其各种修改、调整和替代实施例。

Claims (13)

1.一种可重新配置的基站天线系统，包括：
基站天线，所述基站天线包括连接到支撑结构的多个天线面板，其中所述天线面板中的每一个天线面板包括至少两个天线列，其中所述至少两个天线列中的每一个天线列包括至少一个天线元件；以及
馈线网络，所述馈线网络耦接到所述天线面板中的每一个天线面板的所述至少两个天线列中的至少一个天线列，所述馈线网络被配置为使得所述基站天线使用所述天线列的第一子集来形成第一准全向辐射图案，其中所述天线列的第一子集包括少于所有天线列的天线列；
其中所述馈线网络能够被重新配置以将第一准全向辐射图案改变为与第一准全向辐射图案不同的第二辐射图案。
2.如权利要求1所述的系统，其中所述馈线网络能够被重新配置为对所述天线列的第二子集进行馈送，以将所述基站天线配置为从第一准全向辐射图案改变为另一个辐射图案，其中所述天线列的第二子集不同于所述天线列的第一子集。
3.如权利要求2所述的系统，其中所述另一个辐射图案不是准全向辐射图案。
4.如权利要求2所述的系统，其中所述馈线网络被配置为通过改变施加到所述基站天线的一个或多个信号的振幅来将第一准全向辐射图案改变为另一个辐射图案。
5.如权利要求2所述的系统，其中所述馈线网络被配置为通过改变施加到所述基站天线的信号中的一个或多个信号的相位来将第一准全向辐射图案改变为另一个辐射图案。
6.如权利要求5所述的系统，其中所述馈线网络包括Bulter矩阵或者具有不同长度的至少两个线缆，其中所述Bulter矩阵或者所述至少两个线缆被配置为在所述天线面板中的第一天线面板的所述至少两个天线列中的一个天线列的信号与所述天线面板中的第二天线面板的所述至少两个天线列中的一个天线列的信号之间提供120度的相位差。
7.如权利要求1所述的系统，其中所述基站天线包括多于两个天线面板。
8.一种用于重新配置基站天线的辐射图案的方法，所述基站天线包括多个天线面板，每个天线面板具有至少两个天线列，所述至少两个天线列中的每一个天线列包括一个或多个天线元件，所述方法包括：
将收发器耦接到所述基站天线的每一个天线面板的天线列中的至少一个天线列；
配置耦接在所述收发器和所述基站天线之间的馈线网络，以在所述基站天线处形成第一准全向辐射图案；以及
此后，重新配置所述馈线网络以将第一准全向辐射图案改变为与第一准全向辐射图案不同的第二辐射图案。
9.如权利要求8所述的方法，其中所述改变包括改变施加到所述基站天线的一个或多个信号的振幅。
10.如权利要求8所述的方法，其中所述改变包括改变施加到所述基站天线的一个或多个信号的相位。
11.如权利要求8所述的方法，其中改变相位包括应用不同长度的至少两个线缆或者应用Butler矩阵中的一者，以在所述天线面板中的一个天线面板的天线列中的一个天线列与所述天线面板中的另一个天线面板的天线列中的至少一个天线列之间提供120度相位差。
12.如权利要求8所述的方法，其中，所述馈线网络使用所述天线列的第一子集来形成第一准全向辐射图案，其中所述天线列的第一子集包括少于所有天线列的天线列。
13.如权利要求12所述的方法，其中，所述馈线网络使用所述天线列的第二子集来形成第二辐射图案，其中所述天线列的第二子集与所述天线列的第一子集不同。
CN201680017220.2A 2015-03-25 2016-03-02 圆形基站天线阵列和重新配置辐射图案的方法 Active CN107431268B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/668,037 2015-03-25
US14/668,037 US9722326B2 (en) 2015-03-25 2015-03-25 Circular base station antenna array and method of reconfiguring a radiation pattern
PCT/US2016/020368 WO2016153749A1 (en) 2015-03-25 2016-03-02 Circular base station antenna array and method of reconfiguring a radiation pattern

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107431268A CN107431268A (zh) 2017-12-01
CN107431268B true CN107431268B (zh) 2019-10-18

Family

ID=56976726

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201680017220.2A Active CN107431268B (zh) 2015-03-25 2016-03-02 圆形基站天线阵列和重新配置辐射图案的方法

Country Status (4)

Country Link
US (2) US9722326B2 (zh)
EP (1) EP3275046A4 (zh)
CN (1) CN107431268B (zh)
WO (1) WO2016153749A1 (zh)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9722326B2 (en) * 2015-03-25 2017-08-01 Commscope Technologies Llc Circular base station antenna array and method of reconfiguring a radiation pattern
CN110402499B (zh) 2017-02-03 2023-11-03 康普技术有限责任公司 适于mimo操作的小小区天线
WO2019015737A1 (en) 2017-07-17 2019-01-24 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) ANTENNA ARRANGEMENT AND BEAM FORMING METHOD
US10530440B2 (en) 2017-07-18 2020-01-07 Commscope Technologies Llc Small cell antennas suitable for MIMO operation
US10523249B2 (en) 2017-09-20 2019-12-31 Frontiir PTE Ltd Directional dual-radio wireless repeater
US10587034B2 (en) 2017-09-29 2020-03-10 Commscope Technologies Llc Base station antennas with lenses for reducing upwardly-directed radiation
CN111684653B (zh) 2018-02-06 2022-04-22 康普技术有限责任公司 产生具有全向方位角图案的天线波束的带透镜的基站天线
CN111490356A (zh) 2019-01-28 2020-08-04 康普技术有限责任公司 具有堆叠反射器结构的紧凑全向天线
CN111800155B (zh) * 2019-04-08 2022-07-05 启碁科技股份有限公司 无线装置
NL2026793B1 (en) * 2020-10-29 2022-06-21 The Antenna Company International N V Antenna system for antenna beamforming
WO2023235678A1 (en) * 2022-06-01 2023-12-07 Commscope Technologies Llc Radio frequency feed networks having impedance-matching paths with different impedances, and related methods of operating a base station antenna

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5686926A (en) * 1992-12-01 1997-11-11 Ntt Mobile Communications Network Inc. Multibeam antenna devices
CN1540903A (zh) * 2003-10-29 2004-10-27 中兴通讯股份有限公司 应用于cdma系统中的固定波束成形装置及其方法
CN1579035A (zh) * 1999-07-21 2005-02-09 塞勒特拉有限公司 用于蜂窝通信系统的有源天线阵的配置和控制
GB2483826A (en) * 2006-12-22 2012-03-21 Deltenna Ltd Antenna system with independent beam pattern control for multiple users.

Family Cites Families (39)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3594798A (en) * 1966-03-09 1971-07-20 Westinghouse Electric Corp Underground antenna
US4687445A (en) * 1981-02-20 1987-08-18 Rca Corporation Subsurface antenna system
US4687455A (en) 1985-10-22 1987-08-18 Ron Sculatti Flying model rocket and method of recovery
US6615024B1 (en) 1998-05-01 2003-09-02 Arraycomm, Inc. Method and apparatus for determining signatures for calibrating a communication station having an antenna array
KR100381812B1 (ko) 1998-11-19 2003-04-30 니폰 덴신 덴와 가부시끼가이샤 적응 어레이 안테나 장치
FR2797098B1 (fr) * 1999-07-30 2007-02-23 France Telecom Antenne imprimee bi-polarisation et reseau d'antennes correspondant
JP4318389B2 (ja) 2000-04-03 2009-08-19 三洋電機株式会社 アダプティブアレー装置、無線基地局、携帯電話機
JP3479263B2 (ja) * 2000-06-27 2003-12-15 埼玉日本電気株式会社 無線基地局試験装置及びその試験方法
JP4363803B2 (ja) 2000-08-02 2009-11-11 パナソニック株式会社 円形アレーアンテナの励振方法およびその方法を用いた無線装置
GB2376567B (en) 2001-06-12 2005-07-20 Mobisphere Ltd Improvements in or relating to smart antenna arrays
US7057573B2 (en) 2001-11-07 2006-06-06 Advanced Telecommuications Research Institute International Method for controlling array antenna equipped with a plurality of antenna elements, method for calculating signal to noise ratio of received signal, and method for adaptively controlling radio receiver
JP2003179424A (ja) 2001-12-12 2003-06-27 Ntt Docomo Inc 超指向性アレイアンテナシステム、超指向性アレイアンテナ制御方法
JP3999605B2 (ja) * 2002-08-23 2007-10-31 株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ 基地局、移動通信システム及び通信方法
CA2499076A1 (en) 2002-09-17 2004-04-01 Ipr Licensing, Inc. Multiple pattern antenna
FR2852150A1 (fr) * 2003-03-07 2004-09-10 Thomson Licensing Sa Perfectionnement aux antennes a diversite de rayonnement
EP1469553A1 (en) * 2003-04-15 2004-10-20 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Monopole antenna assembly
US7321614B2 (en) 2003-08-08 2008-01-22 Intel Corporation Apparatus and methods for communicating using symbol-modulated subcarriers
US7298332B2 (en) 2003-09-19 2007-11-20 United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Fourteen inch X-band antenna
US7109929B1 (en) 2003-09-19 2006-09-19 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy TM microstrip antenna
JP4524147B2 (ja) 2004-06-30 2010-08-11 京セラ株式会社 通信装置、キャリブレーション方法及びプログラム
US7358912B1 (en) * 2005-06-24 2008-04-15 Ruckus Wireless, Inc. Coverage antenna apparatus with selectable horizontal and vertical polarization elements
US8515493B1 (en) 2005-06-15 2013-08-20 Rockwell Collins, Inc. Antenna array formed by a network of transceivers
US8165595B2 (en) 2008-01-25 2012-04-24 Samsung Electronics Co., Ltd. System and method for multi-stage antenna training of beamforming vectors
WO2009097647A1 (en) 2008-02-04 2009-08-13 Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation Circularly polarised array antenna
EP2211483B1 (en) 2009-01-23 2016-05-25 Sony Corporation Iterative beam selection method with receiver and transmitter diversity
TW201042822A (en) 2009-05-25 2010-12-01 Mitac Int Corp Antenna array
US8811914B2 (en) 2009-10-22 2014-08-19 At&T Intellectual Property I, L.P. Method and apparatus for dynamically processing an electromagnetic beam
WO2011120090A1 (en) * 2010-03-31 2011-10-06 Argus Technologies (Australia) Pty Ltd Omni-directional multiple-input multiple-output antenna system
KR20120074586A (ko) 2010-12-28 2012-07-06 한국전자통신연구원 적응형 편파 제어를 갖는 안테나 시스템
KR20120086201A (ko) 2011-01-25 2012-08-02 한국전자통신연구원 복편파 안테나 및 이를 이용한 신호 송수신 방법
JP2012160999A (ja) * 2011-02-02 2012-08-23 Tokyo Denpa Co Ltd セクタアンテナ
TWI529963B (zh) * 2011-07-25 2016-04-11 廣鎵光電股份有限公司 發光元件結構
US20130115886A1 (en) 2011-11-04 2013-05-09 Samsung Electronics Co., Ltd. Apparatus and method for polarization alignment in a wireless network
US8810465B2 (en) 2011-11-16 2014-08-19 Symbol Technologies, Inc. Distributed comb tapped multiband antenna
EP2685557B1 (en) 2012-04-20 2019-09-11 Huawei Technologies Co., Ltd. Antenna and base station
US20130300602A1 (en) 2012-05-08 2013-11-14 Samsung Electronics Co., Ltd. Antenna arrays with configurable polarizations and devices including such antenna arrays
WO2014143320A2 (en) * 2012-12-21 2014-09-18 Drexel University Wide band reconfigurable planar antenna with omnidirectional and directional patterns
US9343808B2 (en) * 2013-02-08 2016-05-17 Magnotod Llc Multi-beam MIMO time division duplex base station using subset of radios
US9722326B2 (en) * 2015-03-25 2017-08-01 Commscope Technologies Llc Circular base station antenna array and method of reconfiguring a radiation pattern

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5686926A (en) * 1992-12-01 1997-11-11 Ntt Mobile Communications Network Inc. Multibeam antenna devices
CN1579035A (zh) * 1999-07-21 2005-02-09 塞勒特拉有限公司 用于蜂窝通信系统的有源天线阵的配置和控制
CN1540903A (zh) * 2003-10-29 2004-10-27 中兴通讯股份有限公司 应用于cdma系统中的固定波束成形装置及其方法
GB2483826A (en) * 2006-12-22 2012-03-21 Deltenna Ltd Antenna system with independent beam pattern control for multiple users.

Also Published As

Publication number Publication date
US9722326B2 (en) 2017-08-01
WO2016153749A1 (en) 2016-09-29
EP3275046A4 (en) 2018-11-14
CN107431268A (zh) 2017-12-01
EP3275046A1 (en) 2018-01-31
US20170271753A1 (en) 2017-09-21
US20160285174A1 (en) 2016-09-29
US10505264B2 (en) 2019-12-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107431268B (zh) 圆形基站天线阵列和重新配置辐射图案的方法
CN107785665B (zh) 一种混合结构双频双波束三列相控阵天线
EP2685557B1 (en) Antenna and base station
CN102362390B (zh) 极化能够被控制成具有所需特性的天线设备、系统及方法
JP4564000B2 (ja) コンパクトなｃｔｓフィードおよびｍｅｍｓ位相シフタを備えた２次元電子走査アレイ
US20090267861A1 (en) Antenna Device With A Controlled Directional Pattern And A Planar Directional Antenna
EP3278398B1 (en) Sparse phase-mode planar feed for circular arrays
CN106602265B (zh) 波束成形网络及其输入结构、输入输出方法及三波束天线
US10148009B2 (en) Sparse phase-mode planar feed for circular arrays
JP2008526098A (ja) 三重偏波パッチアンテナ
JP2017225121A (ja) 十字型アンテナアレイ
US3731315A (en) Circular array with butler submatrices
GB2563335A (en) Beam switching using common and differential modes
JP2008526099A (ja) 三重偏波スロットアンテナ
Israel et al. Optimal antenna positioning for wireless board-to-board communication using a butler matrix beamforming network
JPWO2014122902A1 (ja) アンテナ装置及び、無線通信装置
EP3529855B1 (en) APPARATUS, METHOD AND COMPUTER PROGRAM FOR GENERATING BROADCASTING BEAMS
US10992039B2 (en) Array antenna device
US11909103B2 (en) Base station antennas having staggered linear arrays with improved phase center alignment between adjacent arrays
US10014567B2 (en) Antenna arrangements and routing configurations in large scale integration of antennas with front end chips in a wireless receiver
JPH11298238A (ja) アンテナ装置
CN116318278B (zh) 一种多波束成形网络及六波束基站天线
Bodnar et al. A novel array antenna for MSAT applications
Shay Multiport Reconfigurable Antenna System
Kövamees Electrically Steerable Phased-Arrays for 5G Sub-6 GHzMassive MIMO Active Antenna Units: Re-configurable Feed Networks

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant