CN1883135A - 定向天线装置 - Google Patents

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CN1883135A CNA200480032384XA CN200480032384A CN1883135A CN 1883135 A CN1883135 A CN 1883135A CN A200480032384X A CNA200480032384X A CN A200480032384XA CN 200480032384 A CN200480032384 A CN 200480032384A CN 1883135 A CN1883135 A CN 1883135A
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Abstract

提供了一种定向天线装置，它通过利用一个在一个固定在预定位置上的固定实体上提供的、具有方向性的天线单元来接收由位于可移动的移动实体上的通信单元发送的、处于微波频段内的无线电波。该天线单元包括：在不同方向上具有方向性的多个定向天线；以及接收选择单元，用于从多个定向天线中选择一个天线，所选的天线指向无线电波到达该固定实体所经过的发送方向，从而接收无线电波。因此，能够提供一种不受移动实体和固定实体之间的相对位置关系的影响、可以实现稳定的发送和接收的定向天线装置。

Description

定向天线装置
技术领域
本发明涉及一种在移动通信中使用的具有方向性的天线装置，更具体地说，涉及一种能够为发送和接收微波频段的无线电波减少噪声或者减少在邻近频率上的强电磁场影响的技术。
背景技术
近年来，移动通信获得迅速发展，在移动通信中，在运动时进行发送和接收通信中之一，或者既发送又接收。移动通信是一种(在微波频段的一个无线电波上)以很小的电功率工作的通信系统，其满足如下条件：允许无线电广播站不需要具有无线电法第四条所规定的许可证。例如，微波频段内的一个无线电波从在一个可移动的移动实体(移动台)中提供的通信装置(一个通信单元)被发送，通常由一个具有方向性的天线单元(例如扁平天线)接收或转发，这是因为该天线单元接收电功率很小的无线电波。具有方向性的天线装置由一个固定在预定位置上的固定实体(基站)提供。
具有方向性的天线单元可以在一个方向上很好地发送和接收无线电波，但在另一方向上几乎不能工作。因此，从用于接收的固定实体一侧的位置来看，在移动通信过程中不能总是在适宜的方向上发送和接收无线电波。因此，作为在发送和接收都很弱的方向上发送的无线电波，只能发送和接收非常弱的无线电波，从而会产生如下问题：当出现邻近频率的干涉波(噪声)时，在一个强电磁场范围内的发送和接收难以保持稳定。
发明内容
本发明要解决的问题
本发明的一个目标是提供一种在移动通信中不会受到移动实体和固定实体之间的相对位置关系影响、能够进行稳定的发送和接收的定向天线。
本发明涉及一种定向天线装置，其具有如下结构，从而能解决上述技术问题。
根据本发明的定向天线装置包括一个在固定在预定位置处的一个固定实体上提供的具有方向性的天线单元，该天线单元接收从一个可移动的移动实体上所提供的通信单元发送的、处于微波频段的无线电波，其特征在于，该天线单元包括：
用于在不同方向上具有方向性的多个定向天线；以及
接收选择单元，用于从多个定向天线中选择一个指向发送方向的天线，以接收无线电波，其中无线电波在所述发送方向上传播以到达固定实体。
根据本发明，提供了多个定向天线，从而在不同方向上都具有方向性。由于选择了一个天线用来指向无线电波到达固定实体所经过的发送方向，以接收无线电波，从而可以进行稳定的发送和接收，而不需考虑移动实体和固定实体之间的相对位置关系。
此外，根据本发明，该定向天线装置的特征在于：
每个定向天线都有一个对应于一个预定区域的定向特性；并且
接收选择单元选择一个在该定向特性区域内接收到的无线电波最强的定向天线。
根据本发明，除了上述操作和效果外，接收选择单元还切换在定向特性区域内接收到的无线电波最强的定向天线。因此，选择一个甚至在无线电波的强度边界处都能接收到最强的无线电波的天线。
此外，根据本发明，该定向天线装置的特征还在于：该天线单元包括多个放射状排列的定向天线，使它们的末梢都朝向外部，当假设多个定向天线的轴线交叉点作为一个基点时，那么从该基点看去，在不同的三维方向上以预定的角度间隔提供定向天线。
根据本发明，可以在不同的三维方向上以预定的角度间隔提供定向天线。利用这种结构，由于是以预定的角度间隔提供定向天线，因此这些定向天线能够在相同的空间内彼此通信，而不会产生无线电干涉。为了在天线之间发送和接收，可以选择最佳的天线。
此外，根据本发明，具有如下结构的定向天线装置可以作为例子：预定的角度在空对地的水平面上为45°，或者预定的角度在空对地的垂直面上为45°。另外，具有如下结构的定向天线装置可以作为例子：预定的角度在空对地的水平面上和空对地的垂直面上都是45°。
根据本发明所述的定向天线装置，可以提供如下定向天线装置：其能够在移动通信中稳定地进行发送和接收，而不会受移动实体和固定实体之间的相对位置关系的影响。
附图说明
[图1]根据本发明的一个实施例所述的一个定向天线装置的示意图。
[图2]根据本发明的上述实施例所述的定向天线装置的框图。
[图3]根据实施例1所述的一个定向天线装置的外部透视图。
[图4]根据实施例1所述的定向天线装置的平面图。
[图5]根据实施例2所述的一个定向天线装置的外部透视图。
[图6]根据实施例2所述的定向天线装置的平面图。
[图7]根据实施例3所述的一个定向天线装置的外部透视图。
[图8]根据实施例3所述的定向天线装置的平面图。
[图9]根据实施例4所述的一个定向天线装置的侧视图。
[图10]根据实施例5所述的一个定向天线装置的外部透视图。
具体实施方式
下面将参考附图描述本发明的优选实施例。
如图1所示，根据这一实施例的定向天线装置是在一个固定在预定位置处的固定实体3上提供的。该定向天线装置包括一个由顶面41、空对地的上斜面42、空对地的扁平面43、空对地的下斜面44和底面45形成的多面体外壳40，以及装在该外壳40内的天线单元4。
天线单元4包括在不同方向上具有方向性的多个定向天线(扁平天线)6。这些扁平天线6的末梢位于形成外壳40的多面体的各个表面上，从而在不同方向上定位。例如，在顶面41上提供了一个天线，在空对地上斜面42上提供了六个等间隔的天线，在空对地扁平面43上提供了八个等间隔的天线，在空对地下斜面44上提供了六根等间隔的天线；总共提供了21个天线，从而能够在不同的方向上具有方向性。
在天线单元4中，21个扁平天线6中的任意一个都能向设置在一个可移动的移动实体1上的通信单元2发送并从该通信单元接收移动通信中的无线电波。移动通信中的无线电波是位于微波频段的、具有电功率很小的无线电波。
天线单元4包括一个接收选择单元，用于从这21个扁平天线6中选择一个定向天线6，用来指向由通信单元2发送的无线电波到达固定实体3所经过的发送方向，以接收无线电波。如图2所示，该接收选择单元包括多个接入点5a至5u，以及一个与这些接入点5a至5u相连接的网络集线器7。网络集线器7从这21个扁平天线6a-6u中选择一个接收到的无线电波最强的天线(例如为6b)以及其接入点(假设是5b)。接着，网络集线器进行控制，使得只有扁平天线6b和它的接入点5b彼此相连，而其他扁平天线6a-6u及其接入点5a-5u都彼此没有连接。
下面将描述根据这一实施例所述的定向天向的操作和效果。
根据这一实施例所述的定向天向包括多个定向天线6a-6u，它们在不同方向上具有方向性，并从这些定向天线中选择一个定向天线(例如6b)，用来指向无线电波到达固定实体所经过的发送方向，以接收无线电波。因此，无需考虑移动实体1和固定实体3之间的相对位置关系，能够实现稳定的发送和接收。
除了上述操作和效果之外，根据本实施例所述的定向天线装置的接收选择单元还在这些定向天线6a-6u之间执行切换，从而选择在一个定向特性区域内接收到的无线电波最强的天线。因此，选择了一个甚至在无线电波的强度边界处都始终接收到最强的无线电波的天线。
[实施例1]
下面，基于图3和图4来描述本发明所述的定向天线装置中的一个实施例1，其中从三个定向天线(扁平天线)61中选出一个扁平天线61。
在根据实施例1所述的定向天线装置中，天线单元4A包括三个放射状排列的扁平天线61，如图4的平面图所示。如果假设这三个扁平天线61的轴线交叉点是一个基点P，那么从该基点P看去，这些扁平天线61在空对地水平面上以预定的角度间隔(例如45°)排列在不同方向上。
如图3所示，在根据实施例1所述的定向天线装置中，天线单元4A包括一个由扇形顶面41A、空对地的扁平面43A、和底面45A形成的具有多个面的多面体外壳40A，以及一个装在该外壳40A内的天线单元4A。
在天线单元4A中，三个扁平天线61的末梢排列在形成外壳40A的多面体的空对地扁平面43A上。
扁平天线61中每一个均具有一个与预定区域(例如一个三维的45°宽度)E相对应的指定特性。该指定特性对应于该天线能够接收由通信单元2发送的无线电波的区域(如图1所示)。接收选择单元选择一个扁平天线61，它在这三个扁平天线61的指定特性中具有接收到的无线电波最强的指定特性。
天线单元4A在指定区域E内检测无线电波。接收选择单元(网络集线器7)从这三个扁平天线61中选择一个接收到的无线电波最强的天线，从而进行控制以只连接所选的扁平天线61，而断开其他扁平天线61。
在图4中，附图标记62表示用于放大一个无线电波和一个接入点的发送和接收放大器。
根据实施例1，由于定向天线是以预定的角度间隔排列的，从而指向三个不同的方向，因此即使这些定向天线共享相同的空间，也能够进行通信，而不会引起无线电干涉。此外，可以选择最佳的天线用于这些天线之间的发送和接收。
[实施例2]
下面，基于图5和图6来描述根据本发明所述的定向天线装置中的一个实施例2，其中从五个定向天线(扁平天线)61中选出一个扁平天线61。
在根据实施例2所述的定向天线装置中，天线单元4B包括五个放射状排列的扁平天线61，如图6的平面图所示。如果假设这五个扁平天线61的轴线交叉点是一个基点P，那么从该基点P看去，这些扁平天线61在空对地水平面上以预定的角度间隔(例如45°)排列在不同方向上。
如图5所示，在根据实施例2所述的定向天线装置中，天线单元4B包括一个由半圆形顶面41B、空对地的扁平面43B、和一个底面45B形成的多面体外壳40B，以及一个装在该外壳40B内的天线单元4B。
在天线单元4B中，五个扁平天线61的末梢排列在形成外壳40B的多面体的空对地扁平面43B上。
扁平天线61中的每一个均具有一个与预定区域(例如一个三维的45°宽度)E相对应的指定特性。该指定特性对应于该天线能够接收由通信单元2发送的无线电波的区域(如图1所示)。接收选择单元选择一个扁平天线61，它在这五个扁平天线61的指定特性中具有接收到的无线电波最强的指定特性。
天线单元4B在指定区域E内检测无线电波。接收选择单元(例如网络集线器)从这五个扁平天线61中选择一个接收到的无线电波最强的天线，从而进行控制，以只连接所选的扁平天线61，而断开其他扁平天线61。
在图5和6中，附图标记62表示用于放大一个无线电波和一个接入点的发送和接收放大器。
根据实施例2，由于定向天线是以预定的角度间隔排列的，从而指向五个不同的方向，因此即使这些定向天线共享相同的空间，也能够进行通信，而不会引起无线电干涉。此外，可以选择最佳的天线用于这些天线之间的发送和接收。
[实施例3]
下面，基于图7和图8来描述根据本发明所述的定向天线装置中的一个实施例3，其中从八个定向天线(扁平天线)61中选出一个扁平天线61。
在根据实施例3所述的定向天线装置中，天线单元4C包括八个放射状排列的扁平天线61，如图8的平面图所示。如果假设这八个扁平天线61的轴线交叉点是一个基点P，那么从该基点P看去，这些扁平天线61在空对地水平面上以预定的角度间隔(例如45°)排列在不同方向上。
如图7所示，在实施例3所述的定向天线装置中，天线单元4C包括一个由圆形顶面41C、空对地的扁平面43C、和底面45C组成的多面体外壳40C，以及一个装在该外壳40C内的天线单元4C。
在天线单元4C中，这八个扁平天线61的末梢排列在形成外壳40C的多面体的空对地扁平面43C上。
扁平天线61中的每一个具有一个与预定区域(例如一个三维的45°宽度)E相对应的指定特性。该指定特性对应于该天线能够接收由通信单元2发送的无线电波的区域(如图1所示)。接收选择单元选择一个扁平天线61，它在这八个扁平天线61的指定特性中具有接收到的无线电波最强的指定特性。
天线单元4C在指定区域E内检测无线电波。接收选择单元(例如网络集线器)从这八个扁平天线61中选择一个接收到的无线电波最强的天线，从而进行控制，以只连接所选的扁平天线61，而断开其他扁平天线61。
在图7和8中，附图标记62表示用于放大一个无线电波和一个接入点的发送和接收放大器。
根据实施例3，由于定向天线是以预定的角度间隔排列的，从而指向八个不同的方向，因此即使这些定向天线共享相同的空间，也能够进行通信，而不会引起无线电干涉。此外，可以选择最佳的天线用于这些天线之间的发送和接收。
[实施例4]
下面，基于图9来描述根据本发明所述的定向天线装置中的一个实施例4，其中从九个定向天线(扁平天线)61中选出一个扁平天线61。
在根据实施例4所述的定向天线装置中，天线单元4D包括九个放射状排列的扁平天线61，如图8的侧视图所示。如果假设这九个扁平天线61的轴线交叉点是一个基点P，那么从该基点P看去，提供了总共九个扁平天线61，它们在不同的方向上具有方向性，即一个天线在空对地的垂直一侧上，三个天线等间隔地排列在空对地的上斜面一侧上，三个天线等间隔地排列在空对地的扁平面一侧上，还有两个天线等间隔地排列在空对地的下斜面一侧上。
扁平天线61中的每一个具有一个与预定区域(例如一个三维的45°宽度)E相对应的指定特性。该指定特性对应于该天线能够接收由通信单元2发送的无线电波的区域(如图1所示)。接收选择单元选择一个扁平天线61，它在这九个扁平天线61的指定特性中具有接收到的无线电波最强的指定特性。
天线单元4D在指定区域E内检测无线电波。接收选择单元(例如网络集线器)从这九个扁平天线61中选择一个接收到的无线电波最强的天线，从而进行控制，以只连接所选的扁平天线61，而断开其他扁平天线61。
在图9中，附图标记62表示用于放大一个无线电波和一个接入点的发送和接收放大器。
根据实施例4，由于定向天线是以预定的角度间隔排列的，从而指向九个不同的方向，因此即使这些定向天线共享相同的空间，也能够进行通信，而不会引起无线电干涉。此外，可以选择最佳的天线用于这些天线之间的发送和接收。
[实施例5]
下面，基于图10来描述根据本发明所述的定向天线装置中的一个实施例5，其中从二十一个定向天线(扁平天线)61中选出一个扁平天线61。
在根据实施例5所述的定向天线装置中，天线单元4E包括21个放射状排列的扁平天线61，如图10的透视图所示。如果假设这21个扁平天线61的轴线交叉点是一个基点P，那么从该基点P看去，总共提供了21个扁平天线61，它们在不同方向上具有方向性，即一个天线在空对地的垂直一侧上，六个天线等间隔地排列在空对地的上斜面一侧上，八个天线等间隔地排列在空对地的扁平面一侧上，还有六个天线等间隔地排列在空对地的下斜面一侧上。
在根据实施例5所述的定向天线装置中，天线单元4E包括一个大体上具有球形形状的多面体外壳40E，由顶面41E、空对地的上斜面42E、空对地的扁平面43E、空对地的下斜面44E、和一个底面45E形成，以及一个装在该外壳40C内的天线单元4E。
扁平天线61中的每一个均具有一个与预定区域(例如一个三维的45°宽度)相对应的指定特性。该指定特性对应于该天线能够接收由通信单元2发送的无线电波的区域(如图1所示)。接收选择单元选择一个扁平天线61，它在这21个扁平天线61的指定特性中具有接收到的无线电波最强的指定特性。
天线单元4E在指定区域内检测无线电波。接收选择单元(例如网络集线器)从这21个扁平天线61中选择一个接收到的无线电波最强的天线，从而进行控制，以只连接所选的扁平天线61，而断开其他扁平天线61。
根据实施例5，由于定向天线是以预定的角度间隔排列的，从而指向21个不同的三维方向，因此即使这些定向天线共享相同的空间，也能够进行通信，而不会引起无线电干涉。此外，可以选择最佳的天线用于这些天线之间的发送和接收。
本发明并不局限于上述实施例。显然只要不背离本发明的主旨，还可以进行各种改动。
实用性
本发明适用于具有方向性的天线装置，该装置可用于车辆、飞机、直升机等的移动通信。

Claims (4)

1.一种定向天线装置，其包括一个具有方向性的天线单元，该天线单元被提供在一个固定在预定位置处的固定实体上，该天线单元接收由位于一个可移动的移动实体上的通信单元所发送的、处于微波频段内的无线电波，
其特征在于，所述天线单元包括：
在不同方向上具有方向性的多个定向天线；以及
接收选择单元，用于从多个定向天线中选择一个天线，所选的天线指向无线电波到达固定实体所经过的发送方向，以接收无线电波。
2.权利要求1所述的定向天线装置，其特征在于，
每个定向天线都具有一个与一个预定区域相对应的定向特性；并且
该接收选择单元选择一个在该定向特性区域内接收到的无线电波最强的定向天线。
3.权利要求1或2所述的定向天线装置，其特征在于，所述天线单元包括多个放射状排列的定向天线，使这些定向天线的末梢都朝向外部，当假设多个定向天线的轴线交叉点是一个基点时，从该基点看去，这些定向天线是在不同的三维方向上、以预定的角度间隔排列的。
4.权利要求3所述的定向天线装置，其特征在于，所述预定的角度在空对地的水平面上或者空对地的垂直面上是45°。
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