CN1906809A - 可配置且可定向的天线和相应的基站 - Google Patents

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CN1906809A CNA2004800410104A CN200480041010A CN1906809A CN 1906809 A CN1906809 A CN 1906809A CN A2004800410104 A CNA2004800410104 A CN A2004800410104A CN 200480041010 A CN200480041010 A CN 200480041010A CN 1906809 A CN1906809 A CN 1906809A
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A·德卢斯特拉克
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Southern Paris (paris Eleven), University of
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
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Abstract

本发明涉及一种能够整形至少一个确定波长的无线电波的至少一个波束(4、5、61、62、91、92)的天线，该天线包括至少一个优选地是无源的波的辐射元件(2)，该辐射元件被置于一组反射波且基本相互平行的线或棒(1)中，所述线或棒用光子带隙(PBG)材料制成并且构成了确定的结构，所述确定结构包括缺损，以便在根据该缺损的位置和/或配置的方向中整形所述至少一个波束。根据本发明，所述线或棒和缺损被安排在一组N个平面的同心闭合曲线上，N大于或等于1，所述辐射元件被安排在最里面的曲线之内。优选地，所述曲线是圆，并且所述线/棒可以被控制以从波的传导/反射状态转换到透明状态。

Description

可配置且可定向的天线和相应的基站
技术领域
本发明涉及一种能够在空间中配置一个或几个波瓣或波束(这两个术语是等价的)的无线电天线，用于发射/接收电磁波并因此配置其辐射图。它应用于无线电磁波的发射/接收，并且特别是作为移动电话的天线。它尤其能够在电话网络或具有移动台的无线通信数据传输网的基站收发信机内、在接收和发射(Tx/Rx)中对无线电波束或波瓣进行整形或换向。
背景技术
一般来说，为了实现一种可定向的定向天线，一方面提供了一种结构上定向的天线，另一方面移动它以在空间中通常被旋转地定向，以使它的电磁辐射图按照所期望的方向而被定向。除了天线的机械移动需要也许很昂贵、易受损且维护复杂的机械装置这一事实之外，这些天线通常位于很高的地方且处于恶劣的天气条件下，辐射图在整个旋转过程中都保持相同的形状。
因此，期望一种能够更改辐射图空间定向的非机械装置。而且，还期望能够更改辐射图的结构，特别是发射/接收波瓣的数量和/或它们在空间中的形状。
实际上，例如在新的宽带无线通信服务的情况下，似乎只有装配有智能天线的动态系统才能够最佳地使用赫兹频谱，同时采用发射/接收空间配置的适配能力，如UMTS论坛1998年的论文“The path towards UMTS-Technologies for the information society”，以及Alcatel的S.Breyer，G.Dega，V.Kumar和L.Szabo的“Une vue globale du concept d’UMTS”(UMTS概念的总观)。
由于根据在C.B.Dietrich Jr.和WL Stuztman于1997年4月在Microwaves & RF中发表的论文“Smart antennas enhance cellular/PCSperformance，part 1 & 2”中所描述的内容而得知的方式来使用伪SDMA(空分多址)技术，这些智能天线提供了这样的可能性：增加特别是以CDMA(码分多址)模式操作的系统的容量。在形成用于移动电话的整形波束中，这个技术能够降低蜂窝网络的下行链路(基站收发信机到移动电话)中的“同信道”干扰。它还能够抑制上行链路(移动电话到基站)中的干扰，另外还具有形成基站收发信机的天线图的可能性，因此它在干扰方向中呈现为接收谷。
一般来说，可以区分具有可变辐射图的两种所谓的智能天线：用波束转换天线网制成的智能天线和用自适应天线制成的智能天线，如由M.Sawahashi和S.Tanaka于2000年7月在美国盐湖城AP-S 2000期间发表的“Experiments on adaptive array diversity transceiver for basetransceiver station application in W-CDMA mobile radio”中所介绍的。
用自适应天线制成的智能天线一般是由数字信号处理器(DSP)所控制的辐射元件网来构成。它们可以根据所接收的外部信号而自动适配它们的辐射图。
令人遗憾的是，当前的数字技术似乎没有成熟到足以支持移动技术所必需的多个频带，以及控制无线电频谱所必需的功率。而且，智能且数字自适应的天线的技术不是非常适合基站收发信机BTS的现有技术，并且因此需要过多的投资来更新这些基站收发信机，如已经在前面提到的M.Sawahashi的论文中所指出的。
用波束转换天线制成的智能天线使用多个波束的模拟合成。这个方法保留了数字智能天线的多数特性，然而却大大降低了复杂度和成本。它与现有基础设施(特别是基站收发信机)兼容并且相对于投资来说能够大大增加系统容量。传统上，波束转换天线使用具有预定相位的供电网，其提供了几个分别对应于固定方向的波束的输出端口。这种类型的基站收发信机已经被美国和欧洲的许多公司试验，特别是以下公司：Celwaveassociated with BellSouth，Hazeltine公司，Metawave Communications，ArrayConun公司、Ericsson、Nortel等。除了之前引用的论文和介绍之外，关于所述主题的信息还可以在下列论文中找到：L.Cellai和A.Ferrarotti于1999年8月在Microwaves & RF中发表的“Novel multiple-beamantenna array serves mobile BTS，part 1”，以及Ericsson MicrowaveSystem AB的B.Johannisson和A.Derneryd发表的“Array antennadesign for base transceiver station applications”。
这个波束转换技术的主要缺点在于大量的辐射元件及其成本。因此，已经建议使用替换的解决方案来制造波束转换类型的天线，同时在用光子带隙(PBG，Photonic Band Gap)材料制成的一组棒(rod)的核心处放置无源辐射元件，这些棒中的一些通过插入转换元件而被激活，这能够通过适当的控制而强制这些棒中一些表现得像非连续的棒，而另一些像连续棒，其呈现出与前者不同的无线电特性。关于这个主题的信息可以在以下文章中找到：A.Chelouah，A.Sibille，C.Roblin于2000年4月在Davos，在AP2000期间发表的“Beam switching smart antenna for hyperlanterminals”，或者在E.Yablonovitch在Physical Review Letters的文章中(vol.58，n’20，1987年，p2059-2062)。
这个替换的解决方案没有涉及在辐射元件激励电路上的任何直接动作，而只是在它附近环境的元件上的直接动作，由此限制了损耗。它通过使用光子带隙(PBG)材料的属性而获得，PBG材料是已知的而且关于它的文章也已经被发表，特别是：C.T.Chan，K.M.Ho和C.M.Soukoulis的论文“Photonic Band Gaps in experimentally realizable periodic dielectricstructures”(Europhysics Letters，16(6)，pp563-568，1991年10月7日)；或者M.M.Sigalas，C.T.Chan，K.M.Ho和C.M.Soukoulis的论文“Metallic Photonic band-gap materials”(Physical Review B，vol.52，n’16，1995年10月15日)；或者，G.Poilasne，P.Pouliguen，K.Mahdjoubi，L.Desclos和C.Terret于1999年1月在IEEE Trans.on Antennas andPropagation发表的论文“Active Metallic Photonic B and Gap materials(MPBG)：experimental results on beam shaper”。
形成这类天线的PBG材料的棒的集合是周期性的结构，即所谓的PBG结构，其主要由并联导体构成，并且其中辐射元件起作用。这个PBG结构的电磁特性主要取决于辐射元件的发射/接收频率。其在平面波的频率响应交替地呈现允许或不允许传播经过PBG结构的频带。已经研究了由连续棒组成的PBG结构和由非连续棒组成的PBG结构之间的响应二元性。通过从一个连续或非连续棒向另一个传递这些PBG结构，利用所述差异来获得辐射图的转换和空间整形。因此，已经就这个主题发表了介绍和论文，特别是：A.De Lustrac，T.Brillat，F.Gadot，E.Akmansoy在AP2000期间(Davos，2000年4月)的论文“Numerical and experimental demonstrationof an electronically controllable PBG in the frequency range 0 to 20GHz”；和G.Poilasne，P.Pouliguen，K.MahdJoubi，C.Terret，P.Gelin和L.Desclos的论文“Experimental radiation pattern of dipole inside metallicphotonic band-gap materials”(Microwave and Optical TechnologyLetters，vol.22，第1期，1999年7月)。
当前，使用具有方孔的PBG结构。换言之，并且如图1所示(相对于棒的轴的横截面)，棒1在无源辐射元件2所处于的中心处构成了方孔网格。
这个具有方孔的PBG结构具有两个主要缺点。首先，它不适合柱面波的激励，因此当辐射元件被置于具有方孔的PBG结构中心时是一个困难的研究。此外，它无法创建用任何斜度和任何角度旋转360度的恒定波束。
发明内容
所提出的本发明的目的特别在于改进现有技术的缺点，其涉及应用光子带隙(PBG)材料并且构成确定结构的天线类型，所述确定结构可以被限定为光子晶体。本发明的天线可以用于对唯一的波束或同时几个波束进行定向和/或整形。它还可以用于整形或转换不同的波束：因而可能提及波束转换天线。
基本上，本发明的天线特别在于用PBG结构制成的天线，通过以下事实而知道该天线：所述元件(线/棒)在天线内以及围绕辐射元件的安装不是沿着方孔网格，而是沿同心闭合曲线一个接一个地分布，其中心处是辐射元件。闭合曲线的形状优选地是圆形(圆)，但是它还可能是更加复杂的椭圆、摆线或其它圆形曲线。优选地，构成天线的元件的形状是直线，但是它也可能有所不同并且特别对于线/棒是弯曲的。
因此，本发明涉及一种能够对至少一个确定波长的无线电波的至少一个波束的进行整形的天线，其包括至少一个优选地是无源的波的辐射元件，该辐射元件被置于一组反射波且基本上彼此平行的线或棒中，所述线或棒由光子带隙(PBG)材料制成并且形成确定的结构，所述确定结构包括缺损(defect)以便在根据所述缺损的位置和/或配置的方向中整形所述至少一个波束。
根据本发明，所述线/棒和所述缺损被安排在一组N个平面的同心闭合曲线上，N大于或等于1，所述辐射元件被安排在最里面的曲线之内。
然而在本发明的不同实施例中，可以采用可根据技术上可设想的所有可能性而组合的下列方式：
-曲线在圆、椭圆、摆线之中被选择，并且优选地全都是圆，所述辐射元件基本上被置于这些圆的同心中；
-最里面的曲线(特别是最里面的曲线上的线/棒)和辐射元件之间的最大距离小于或等于波长的四分之一(在可能有几个波长的情况下是最短的波长)；
-最里面的曲线和辐射元件之间的距离大于波长的四分之一(在可能有几个波长的情况下是最短的波长)，以便减小重量和/或制造成本和/或便于阻抗适配等等。
-两个连续的相邻曲线之间的最大距离(实际上是沿着通过辐射元件的方向靠近两条曲线的两个线/棒)小于或等于波长的四分之一(在可能有几个波长的情况下是最短的波长)；
-沿给定曲线的相邻线/棒或缺损被安排在横向等距位置中(在曲线是圆的情况下对应于恒定的横向周期)；
-相邻的线/棒或缺损的横向距离对于所有曲线全都相等(对应于恒定的横向周期，在曲线是圆的情况下对于所有圆都相等)；
-根据对于所有圆都相等的恒定的横向周期性分布，曲线是圆，并且线/棒或缺损被安排在围绕基本上在中心的辐射元件的至少两个同心圆中；
-线/棒或缺损沿着穿过辐射元件且在平面中的分布轴，被置于对应于曲线和分布轴的交叉位置中(对应于恒定的角度周期，并且线/棒或缺损被系统或不系统地置于分布轴和曲线的交点处)；
-分布轴在360度的平面中规律地分布，并且将该平面分成等角区域，角度区域的值优选地是22.5度或22.5度的倍数；
-根据对所有圆都相等的恒定的角度周期分布，曲线是圆并且线/棒或缺损被安排在围绕基本上在中心的辐射元件的至少两个同心圆中；
-线/棒或缺损是根据恒定的横向周期安排和恒定的角度周期安排的联合来安排的；
-所述辐射元件是定向的；
-所述辐射元件是全向的并且优选地是偶极子，所述偶极子基本平行于所述线/棒；
-所述辐射元件是全向的并且优选地是被安排在平面上的单极子，所述单极子基本平行于所述线/棒，每个线/棒在它的两个端部之一连接到所述平面；
-在单极子以及具有由绝缘体隔开的导电段的线/棒的情况下，所述线/棒经由所述绝缘体而连接到所述平面，其中所述绝缘体包括有源转换部件或由有源转换部件构成；
-在单极子以及具有由绝缘体隔开的导电段的线/棒的情况下，所述线/棒经由所述所述段而连接到所述平面，其中所述绝缘体包括有源转换部件或由有源转换部件构成；
-所述线/棒是直的；
-所述线/棒是弯曲的；
-在圆、椭圆、三角形、正方形或长方形中，所述线/棒具有直的部分；
-所述缺损通过至少部分地移除一些所述线/棒来实现，至少一个波束在根据被移除线/棒的位置和/或配置的方向中被整形；
-至少一些线/棒分别由至少两个导电段构成，段的最大长度小于波长的四分之一(在可能有几个波长的情况下是最短的波长)，并且优选地小于或等于波长的十分之一，线/棒的相邻段被绝缘体隔开(至少是波的绝缘体)，每个线/棒具有几个彼此绝缘的段(至少对波绝缘)，其称为非连续线/棒，并且对于波来说是透明的(transparent)且相当于至少被部分移除的线/棒的缺损；
-线/棒可以包括由绝缘体隔开的一系列段所构成的至少一部分，以及由连续的反射导体所构成的至少另一部分；
-可以将线/棒的添加/移除的使用与具有段的线/棒的应用相结合；
-所有的线/棒都是具有几个段的线/棒；
-隔开线/棒中两个相邻段的至少一个绝缘体，包括有源转换部件或由该部件构成，该部件可以采取对波为传导的至少一个第一状态，其中，具有几个段的线/棒对波起传导/反射的作用，称为连续线/棒；以及对波绝缘的第二状态，其中，具有几个段的线/棒对于波来说是透明的并且相当于至少被部分移除的线/棒的缺损，其特征在于，所述天线还包括有源部件的控制装置，其能够强制一些具有几个段的线/棒表现的像非连续线/棒，至少一个波束在根据非连续线/棒的位置和/或配置的方向中被整形；
-在具有段和有源转换元件的线/棒中，所述控制是通过由线/棒的段集合的相邻段的子集所构成的(一个或多个)部分来实现的，所述子集可以从二直到线/棒的段总数，隔开所述部分的段的部件被设置为其第一状态，其它部件被设置为第二状态，以便还能够相对于所述平面在高度中定向(一个或多个)波束；
-所述有源部件的控制装置构成了在至少一个第一波束和至少一个第二波束之间的整形和转换装置，以使所述天线是波束转换天线；
-所述天线应用于公共或私有的民用电信网。
最后，本发明包括基站收发信机，该基站收发信机包括根据一个或几个先前特性的至少一个波束转换天线。
因此，本发明包括可调谐的电磁材料，其获取自光子带隙(PBG)材料并且优选地具有圆柱对称性。这个材料在下文将称为可调谐整形PBG材料(TSPBG)。这个材料的主要目的是如基站收发信机天线中的有源偏转器(deflector)的使用，特别是用于民用电信网(GSM和UMTS)。
根据本发明的另一方面，所述天线是通过用具有线或棒的法拉第笼(Faraday cage)类型的结构来围绕电磁波(优选地至少在xy平面中是全向的)的辐射元件来实现的，所述电磁波垂直于xy平面(并且与辐射元件平行)，可以选择性地使所述笼的每个棒可以传导波，因此它在整个大长度或大长度的部分中起电磁波反射体的作用(连续状态)，或者仅在非常小的段上起导体的作用(非连续状态)，这些段被绝缘体相互隔开，并且这些段具有使得棒对波基本透明的长度。
从理论观点看，优选地，连续状态的棒的总长度相对于要被发射或接收的波的波长来说较大，这是因为它们对于所述波来说呈现传导状态，这能够通过反射来阻止(限制)这些波到天线外部。应当理解，在具有(特别是经由二极管部件)可控的线/棒的大长度的情况下，必须使用大量的部件。然而实际上应当指出，令人吃惊地，可以有利地使用线/棒的较短长度，并且也可以使用大于或等于波长一半的线/棒长度。使用比理论观点短的长度能够减少部件的数量，而不会致使天线特性降级。作为例子，实现一种以1GHz操作的天线是可能的，它的每个线/棒的长度大约是17厘米。因此，用于线/棒的长度的术语“大”(或者波的传导/反射连续部分)，应该被更多地考虑成是功能方面而不是纯粹的长度，这是因为具有线/棒的天线可以用这样的长度来实现：该长度可能被缩减至波长的一半，并且连续线/棒表现得像波的导体/反射体。
相对于要被发射或接收的波的波长的四分之一，所述段的长度被限定得非常小，这些段相互绝缘，这个状态中的棒对于这些波来说总体上是非传导的，并且因而对于这些波基本上是透明的。
在实施例中，可以对于波是传导/反射(连续状态)或非传导/透明(非连续状态)的每个棒是这样的类型：具有被无线电绝缘体隔开的非常小的段，所述无线电绝缘体具有平行于绝缘体的转换装置，该转换装置允许绝缘体的相邻段两两连接，所述连接是直流和交流或仅交流的电连接(例如电容链路)。应当指出，同时是绝缘体的术语转换装置对应于存在绝缘体(同时是绝缘隔离件的受控开关)的情况，以及绝缘体变为导体(例如二极管)的情况。为了简化起见，在所述段之间优选地使用这样的部件：其根据控制而从电磁波的传导状态转换到绝缘状态，例如二极管。
在下文，术语“线/棒”可以被无区别地用来表示天线结构的(无线)电传导/反射或非传导/透明元件。实际上，根据天线所用的频率，可以优选地针对非常高的呈现趋肤效应的频率使用棒而不是线。而且，棒可以是中空的并且可以在内部实现特别是电链路的通路，以控制在棒的绝缘段之间的有源转换部件，这些链路因而可以由于棒的存在而被部分地屏蔽。
另一方面，术语“无线”电用于全局地定义线/棒的传导/反射状态或非传导/透明状态，并且特别地定义有源转换部件的传导或非传导状态，因为如果至少传导或非传导状态应当涉及(交流)无线电波，则这些元件对于可能的直流电还可能是传导或非传导的。实际上，例如有源转换部件中的电容链路对于无线电波是传导的而对于直流电是绝缘的，转换操作可以在改变电容值(压控变容器)时被提供。类似地，例如有源转换部件中的感应链路对于无线电波是非传导的而对于直流电却是传导的，转换操作可以在改变感应链路值时被提供。还有可能在构成有源转换部件的陷波(非传导)电路中将电容与电感部件关联起来，并且其中可以改变那些部件的值以使它们传导。为了改进天线的性能，还可能通过附加的校正部件来校正寄生电容(特别是对于二极管)或自寄生电感(特别是对于二极管的连接)的存在，特别是对抗寄生电容的自感应线圈和对抗寄生自感应的电容，甚至是这些部件的组合。
例如，根据电流的应用或不应用，这些有源转换部件可以是传导或非传导的二极管。根据它们的类型，有源转换部件在静止时可以是传导或非传导的(反偏压二极管在忽略其寄生电容的情况下在静止时是非传导的)。
在同心圆中分布线/棒的层的优选情况下，本发明的天线特别适合由位于中心的偶极辐射元件所产生的柱面波的激励。根据它的配置，它能够提供至少一个任意的开放无线电(波瓣)波束，其能够旋转360度。实际上，特别是对于UMTS网络，天线应当能够具有在360度上的可定向整形辐射波束，可以在用户移动时跟随他。本发明的天线特别是在其环状(柱面)层的优选配置中易于应用并且比较便宜。
在此应当提及，在当前的基站收发信机天线中，波束的方向是固定的并且使得运营商不能适配于电话业务。根据本发明的PBG结构以及优选在其柱面PBG结构的形式中以及在其可被控制的情况下，能够获得波束的灵活性。这能够跟随移动电话、在需要时动态地更改覆盖区，以及在高峰时间将优先级给予给定的区域等等。
附图说明
现在将参考附图、通过下列非限制性描述来举例说明本发明，其中：
图1示出了包括具有方孔的现有技术PBG结构的天线的剖视图；
图2示出了根据本发明的柱面PBG结构的第一特定实施例；
图3示出了根据本发明的柱面PGB结构的第二特定实施例；
图4示出了根据本发明的天线的例子，其包括根据图2所示的第一实施例的柱面PBG结构并且具有由于移除线/棒而产生的缺损；
图5示出了根据本发明的天线的例子，其包括根据图3所示的第二实施例的柱面PBG结构并且具有由于移除线/棒而产生的缺损；
图6示出了针对图4和5的天线的辐射图；
图7示出了包括柱面PBG结构的根据本发明的天线的透视示意图；
图8示出了根据本发明的天线示例的真实透视图，其包括柱面PBG结构；
图9说明了波束转换天线的操作；
图10在(a)示出了用90度TSPBG材料构成的天线的透视图，其中线/棒被置于成90度角分开的半径上，并且在(b)示出了用30度TSPBG材料构成的天线的俯视图，其中线/棒被置于成30度角分开的半径上；
图11(a)到(d)示出了用于连续和非连续线/棒的不同分布的45度BIPAC天线的模拟；
图12(a)到(d)示出了单极辐射元件的模拟；
图13(a)到(d)示出了如图12所示的辐射元件的模拟，但是该辐射元件被置于45度TSPBG材料的天线内；
图14(a)到(d)示出了如图12所示的辐射元件的模拟，但是该辐射元件被置于22.5度TSPBG材料的天线内。
具体实施方式
与已知的天线相反并且特别地如在关于现有技术的那部分中所见，该现有技术部分涉及如图1所示的具有方孔的PBG结构的天线，其中，棒1构成具有方孔的栅格(7行×7列)，无源辐射元件2位于其中心，本发明的天线具有这样的结构：其在同心圆形曲线(圆、椭圆或其它闭合圆形曲线)上分布线/棒，每个都构成围绕基本在曲线中心的辐射元件的一层。典型地，在本发明的天线中，辐射元件(特别是偶极单天线)是沿着z轴来安排的，并且被典型是线性且相互平行并平行于z轴的线/棒的结构所围绕。优选地，如附图所示，应用PBG结构，其线/棒的分布是在围绕辐射元件所在中心的同心圆上实现的。所述辐射元件和线/棒垂直于结构的中间平面xy，xy平面在基本操作模式中具有可以创建的发射/接收波束(波瓣)的长轴(在其它操作模式中，长轴可以在上面或下面)，其具有特定波瓣形状以及特定的围绕z轴的角度位置，这取决于所述分布以及线/棒的传导/反射或非传导/透明状态。
术语“辐射元件”这里用于表示发射机发射无线电波到空间中的最终装置，以及接收机对空间中电磁波的收集装置，被优选地装配在单一结构中(发射和接收是同一装置)但在一些配置中可以由两个不同装置构成或只用于发射或用于接收的装置(在实现发射或接收的专门天线的情况下)。所述辐射元件例如是二极管，优选地是无源的。为了覆盖较大的通带(例如UMTS频带)，所述辐射元件可以是印刷技术的粗短偶极子或折叠偶极子。
优选地，每个线/棒都由被绝缘体相互隔开的相邻导电段构成，绝缘体包括平行的有源转换部件(受控有源部件)，其可以确保相邻导电段的(无线)电连续性。因此，每个线/棒可能是每部分传导的或全部都是传导的(对于波表现为传导/反射的连续状态)，或者由彼此绝缘的传导段构成(非连续状态，对于波表现为非传导/透明)。使每部分线/棒传导或非传导的可能性，还能够相对于空间体积扫描的xy平面在高度中定向(一个或多个)波瓣的长轴。如所指出的，这个反射或透明性效应涉及波和线/棒长度，段和部分适配于所涉及的波长，因此所述效应对于波是存在的。
在一些实施例中，只有线/棒的一部分是先前所述的由传导段构成的类型，其可以通过控制转换部件而被相互(无线)电连接，其它段是非传导/透明或者更简单地被忽略，或者在整个部分或它们总长度的一个(相对于波长的)较大部分上是传导/反射的。应当理解，在线/棒是固定的、传导/反射或非传导/透明类型的情况下，不再可能控制它们，并且除了人工操作之外，不可能通过控制整个天线(如果天线的所有线/棒是固定的类型)或天线一部分(如果只有天线的一部分线/棒是固定的类型，而其它线/棒可以被控制)上的(一个或多个)波瓣的形状和方向来进行更改。
让导电段与绝缘体分离的额外优点是能够实现宽带天线和对数性天线，其中可以通过部分操作的转换元件来致使所述绝缘体导电，被致使导电的部分的长度适配于特定的频率。因此，不仅不可能相对于xy平面在高度上定位波瓣，而且也不可能使天线操作适配于较宽的频率范围。
因此可以看出，本发明的天线结构的线/棒被安排在同心层中，以及优选地每个圆(xy平面中的圆或xyz空间中的圆柱)，其结构或圆的唯一中心基本上对应于辐射元件。在实施例中，在xy平面中沿着穿过结构中心的半径的承载轴(分布轴)一层一层地安排所述线/棒(或在xyz空间中的zw平面中；w是xy平面中的中心直线)。优选地，这些半径的承载轴被规律地成角度安排在xy平面中，例如分成90度、45度、30度或22.5度，这些角度可能更大或更小且更一般地为对应于围绕中心将xy平面分成等角部分的任何值。如果一层的线/棒优选地围绕中心以等角位置展开(例如都是30度)，则也可以设想非等角分布的情况，所述线/棒在xy平面的一些部分中也可以在角度上更近，以相对于其它部分而增加所述部分中(一个或多个)波瓣的跟踪准确性。
因此，半径的承载轴与一层圆的每个交集处存在线/棒。应当理解，这些圆(圆柱)和轴(平面)是虚拟的，并且有助于解释构成该结构的线/棒的设置。
在变型中，按照沿所述圆(并且可能对于所有圆)的相等给定圆的两个相邻线/棒之间的横向距离(沿连接这两个线/棒的直线的距离)来规律地安排所述线/棒。如前所述，设想在一些区域中横向距离是不同的。
实际上，所述线/棒以及辐射元件通过硬件装置而彼此保持，以保持稳定的结构配置。这些装置典型地是连接线/棒和天线的隔离件或普通的支撑件。这些装置可以是穿孔圆盘，线/棒通过这些穿孔圆盘相对于辐射元件而被保持。这些装置还可以完全填充天线结构。这些装置是用针对天线所用频率的低损耗材料来实现的，并且特别是塑料，专用玻璃或专用陶瓷，以及例如是泡沫材料、发泡聚苯乙烯、树脂、聚四氟乙烯等。
已经看到，在一些配置中，在天线的轴向端部具有平面是可能的，特别是当辐射元件是单极子时(平面辐射元件)，该辐射元件因而基本上与所述平面垂直并且与之绝缘。在这种配置中，将所述平面用作保持线/棒的装置是可能的，这些线/棒因而将在它们到所述平面的两个端部之一(下端)而被固定，并且优选地连接(或者可以特别地在分段线/棒的情况下通过转换部件而被电连接)到该平面。假设可能设置一个或优选地设置两个平面(在两个轴向端，在天线的底部和顶部)，这与辐射元件的类型(单极子、偶极子或其它)无关，这个(这些)端部平面还可以用作保持所述线/棒的机械装置。在所有线/棒同时电连接到两个(上和下)平面的情况下，阻止由直流电(DC)控制的分段线/棒的控制，该控制能够将它们从连续状态转换到非连续状态，或进行逆向转换。因此，优选地提供隔离件来使所述线/棒电绝缘于所述两个平面之一，并同时确保机械保持，所述隔离件至少确保对直流电的绝缘(可以使用任何电绝缘材料，记住电容对直流电是绝缘的)。
应当指出，术语“平面”是指连续表面以及非连续表面。实际上，如果从理论观点看，连续表面是理想的，在不造成天线特性降级的情况下应用线平面或栅格平面也是可能的。这些线平面表现得像水平连续传导线/棒，即垂直于辐射元件和PBG/TSPBG结构的线/棒，其连接后者并被置于所述平面上。这类天线结构的描述将于后在图11中示出。在天线的上和下轴向端部的平面的存在能够限制波在这两个方向中的传播。
线/棒的层和沿线/棒的段长度之间的距离取决于天线的发射波长。如果天线以给定波长进行发射，则同心层之间的距离彼此相等或不同，假设这些距离远小于波长，并且最好是小于波长的四分之一。例如对于频率f＝1GHz，空气中的波长是30厘米。线/棒的段长度大约是几厘米(例如在此考虑的例子中的2.5cm)。这些线/棒被安排在来自天线中心轴的同心层中。这些层被分开一个距离，这个距离必须小于波长的四分之一(例如对于1GHz是7.5厘米)。优选地，这些线/棒沿着同心柱面的半径而被安排。这些半径的数量以及因此它们的分开角度针对所考虑的应用而被选择，并且实际上，角度越小，就可获得越准确的(一个或多个)波瓣的形状和角度方向。辐射元件被置于天线的中心。
天线的辐射由TSPBG材料来控制。半径的安排、层的数量以及被转换线/棒的数量，确定了天线所辐射的波束的形状(宽度)。在二极管类型的转换部件的情况下，金属线/棒包括二极管之间的段，其可以被致使为传导的(连续线/棒的状态，因此对于波是传导/反射)和非传导的(非连续线/棒的状态，因此对于波是非传导/透明)，同时影响这些二极管的偏置。直流电流偏置这些二极管。当电流充足时，二极管处于传导状态，它们的内部阻抗较低并且线/棒处于连续状态(无线电传导/反射)。当这个电流被断开时，二极管被阻塞并且所述线是在非连续状态(不传导无线电、对于波是透明的)。
操作原理如下所述。所述材料表现得像在其第一带隙中操作的金属PBG。当形成它的金属线/棒在连续状态时(例如传导二极管)，该材料是反射的，并且被置于中心的天线辐射被限制在内部。当线/棒处于非连续状态(例如被阻塞的二极管)，该材料仅对于在这些线/棒处于非连续状态的区域中的辐射变为透明。如果转换部件的状态可以在整个材料上的线/棒的相邻段之间被控制(例如二极管)，则可以使该材料或该材料的一部分是透明的，并且天线将发射或接收的方向可以因而被控制。利用两个工业电磁模拟器(NEC和HFSS)所实现的建模，已经证明所述材料的这个操作和设计原理的有效性。
当偶极型的辐射元件为单个时，它的辐射图在正交于沿z轴的辐射元件的方向中是全向的。具有层数从1增加到6的圆形(圆柱形)层的天线可以被模拟，辐射偶极元件在中心，并且线/棒沿着圆成45度被安排(线/棒被对准在半径上)。为了控制发射方向，沿单个半径安排的线/棒被设置为非连续状态(对于波是透明的)，其它的被设置为连续状态(对于波是传导/反射的)。被模拟的天线使用以1GHz操作的偶极型的中心辐射元件。当材料的线/棒的层数增加时，该辐射图包括辐射方向中的微调的波瓣。
还可以每隔30度安排所述线/棒，并且使它们沿着两个直接相邻的半径为非连续。如果层数足够，则波束将比之前的45度角安排的情况更加定向。其它的模拟已经被实现用于2GHz的操作和偶极辐射元件，并且这是对于在圆形层上的45度和22.5度的角度分布。如前所述，辐射图在非连续状态中只包括半径的线/棒方向中的波瓣。
因此，在本发明的天线中，无线电辐射元件优选地是无源的，并且它被置于传导线/棒集合的核心处，所述线/棒基本上彼此平行并且用光子带隙(PBG)材料制成并且构成确定的线/棒结构。这个由围绕辐射元件的线/棒构成的天线结构包括缺损，其具有呈现出彼此不同的(无线)电特性的线/棒，特别是传导/反射或非传导/透明，以便于在相对于所述缺损的位置和/或配置的方向中整形至少一个波束(或波瓣)。
对应于可用不同方法获得的不同(无线)电特性的缺损(对于波来说是传导/反射或非传导/透明的线/棒)，可能有几个实施例并且作为例子而给出了两个主要实施例。应当理解，术语缺损在上下文中可能具有两个含义。首先是在下面将用到的，对应于在最初包括传导/反射的线/棒的天线中的情况，缺损是非传导/透明的线/棒的存在或传导/反射的线/棒的遗漏。其次，与上一种情况相反，其对应于缺损是传导/反射的线/棒的情况。
在本发明的第一实施例中，所述缺损是通过移除一些传导线/棒来实现的，所述至少一个波束在根据被移除线/棒的位置和/或配置的方向中被整形。所述线/棒的移除可以被全部或部分地执行，以便也能够相对于xy平面在高度中定向波束。传导线/棒是真实连续的，或者是这样一种类型：其是用具有有源转换部件的绝缘体隔开并且被设置为连续状态(对于波是传导/反射的)的段。
在本发明的第二实施例中，至少一些线/棒具有几个被绝缘体隔开的段，它们可以被受控有源部件短路，并且它们在有源部件处于传导状态时，在(无线)电短路时，允许线/棒表现得像(无线)电传导/反射状态(连续状态)，并且当有源部件处于绝缘状态时，线/棒表现得像相当于至少部分被移除的线/棒的(无线)电非传导/透明状态(非连续状态)。优选地，天线包括所述有源转换部件的控制装置，其能够强制一些具有段的线/棒表现得像非连续线/棒(对于波是非传导，透明的)，并且强制其它线/棒表现得像连续线/棒(对于波是传导/反射的)。在此，缺损是表现得像非连续线/棒的线/棒，并且波束可以在根据非连续线/棒的位置和/或配置的方向中被整形。在本发明的第二实施例中，天线的PBG材料因此是有源的，这是因为它能够动态并容易地整形一个或几个波束或波瓣(辐射图)。在此，移除线/棒的人工操作不是必需的。
应当指出，可以将这两个实施例的可能性相结合，一部分线/棒可以被控制，而剩余部分将被移除或添加以能够更改辐射图。实际上，如果天线PBG材料的所有线/棒全都有利地具有几个彼此绝缘的段并且具有平行于绝缘体的有源转换部件，则很清楚本发明还涵盖了仅一些线/棒是有源的情况，即，由几个绝缘段构成，其绝缘体包括平行的有源转换部件。
有利地，所述有源转换部件的控制装置构成在至少一个第一波束和至少一个第二波束之间的整形和转换装置，因此所述天线是波束转换天线。根据本发明的波束转换天线能够实现一个或几个给定的开放波束，能够旋转360度(即可转换)，具有按照天线PBG结构内的线/棒的角度分布的任意距离和角度。优选地，根据恒定的角度周期并因此根据可变的横向周期，针对每个同心层来将所述线/棒安排在圆上。
根据沿闭合圆形曲线的同心层，可以在不脱离本发明框架的前提下设想许多线/棒的安排，并且现在将详细描述具有在PBG圆柱材料型的同心圆中的分层的天线。在下面讨论的图2到5和9上，辐射元件2和线/棒1被看作是xy平面的上(下)横断面，所述平面位于实现这些图的分层平面中。在这些相同的附图上，所述线/棒是沿着围绕辐射元件2的同心圆或层来安排的。
通常，圆柱PBG结构的不同参数是：
-Pθ：角度周期(单位是度)，即给定圆的两个相邻线/棒之间的角度距离；
-Pt：横向周期(单位是毫米)，即给定圆的两个相邻线/棒之间的间隔；
-Pr：径向周期(单位是毫米)，即两个相邻线/棒之间的间隔；
-d：传导线/棒的直径(单位是毫米)；
-n：同心圆(层)的数量。
在稍后的描述中，假定所述线/棒是这样被周期地安排的：根据恒定的径向周期Pr，并且针对每个同心圆，根据恒定的角度周期Pθ(并且因此根据可变的横向周期Pt)。
如图2所示，在根据本发明的圆柱PBG结构的第一实施例中，角度周期Pθ对于所有同心圆来说都相等。因此，横向周期Pt对于每个圆都不同(Pt1＜Pt2)。在图2中，可以看到，内圆包括特别地彼此接近的线/棒，并且在这个类型的配置中，这个内圆主要控制了天线的频率特性。这种天线结构主要用于单频带应用。
在图3所示的第二实施例中，横向周期Pt对于所有同心圆来说都相等。角度周期Pθ因此对于每个圆都不同。在这个类型的结构中，圆的集合影响了天线的频率响应，并且这种天线主要用于多频带应用。还应当指出，发射峰值的数量与同心层的数量成比例。
圆柱PBG结构还应当包括缺损(非连续状态中的线/棒，对于波是非传导的并且因此是透明的)，以便在主要包括连续状态(波的传导/反射)中的线/棒的PBG结构内、在根据这些缺损的位置和/或配置的方向中创建(至少一个)波束。
在圆柱PBG结构中实现缺损的简单的第一技术在于本地移除金属线/棒。根据被移除线/棒(缺损)的位置和配置，可以选择有用波束的宽度、方向和数量。
图4和5示出了通过在PBG结构的角度区域中移除线/棒而获得的结构。
所获得的图4天线的辐射图在图6中被标记为61。所获得的图5天线的辐射图在图6中被标记为62。应当指出，关于这些辐射图，图5的天线比图4的天线提供了更好的定向性。
用于在圆柱PBG结构中制造缺损的第二技术在于，通过应用包括至少两个传导段的有源线/棒来使用可被控制的金属线/棒(所谓的有源线/棒)，绝缘体被插入所述段之间，并且平行于绝缘体的至少一个有源转换部件(二极管、晶体管、MEMS等)被插入，以允许根据部件状态(传导或非传导)来彼此(无线)电连接两个段。因此，根据对有源部件并因此对其状态的控制，有源线/棒表现得像是在连续状态(波的传导/反射)或非连续状态(波的非传导以及因此对于波是透明的)。表现得像非连续状态线/棒(因此至少对无线电波来说是非传导的)的这些线/棒构成所述缺损。根据它们的位置和配置，可以选择有用波束的宽度、方向和数量。
因此，天线包括有源转换部件的控制装置，其根据要创建的(一个或多个)波束而强制一些有源线/棒表现得像非连续状态的线/棒，而使另一些表现得像连续状态的线/棒。
可以使用被金属线/棒中的直流电偏置的PIN二极管网的有源转换部件。这些元件的控制(以及因此对其中包括它们的线/棒的控制)可以通过圆柱PBG结构的角度区域来实现(例如，三个分成90度的区域用于在三个方向中产生三个波瓣)。例如，一个区域的所有线/棒同时转换。这将独立控制的电路的数量减少为可转换区域的数量。还可以使用通过光纤提供的光来获得转换的光电二极管(可能是光电晶体管)。
为了按照波束整形和xy平面中的角度定位来增加可能性，所有线/棒都可以是可控的类型。另一方面，在每个可控制的线/棒内，有源转换部件可以被整个地或单独地或部分地控制。在第一种情况下，整个线/棒将根据控制而变得传导/反射或非传导/透明。在后一种情况下，(一个或多个)受控部分将根据控制而变得传导/反射或非传导/透明(如前所述，段长度相对于波长来说较大)。因此，根据相对于xy平面在高度中的部分的位置，在高度上定向所创建的(一个或多个)波瓣也是可能的。在线/棒的每个有源转换部件都具有独立控制的中间情况下，可以实现块动作以及每部分的动作(受控部件相邻并且限定了相对于波来说足够大的部分的长度)。
如图7的透视示意图所示，根据(最大半径)外圆所设置的线/棒构成所述结构的圆柱形包络3。为了简化，仅示出了外部包络(未示出线/棒本身)、辐射元件2和两个波束4和5。
圆柱PBG结构也在图8中示出，它是根据本发明的示例天线的真实透视图。在这个例子中，圆柱PBG结构包括三个同心圆，多个线/棒1被安排在每个同心圆上。传导线/棒例如是金属线/棒，它们被安排在空气或电介质中(以减小体积)。在如图8所示的空气的情况下，所述线/棒借助于支撑件而被保持。这个支撑件例如由(介电常数等于空气)泡沫材料制成。在所说明的例子中，它包括水平的托盘或圆盘6。
现在将参考图9描述根据本发明的波束转换天线的操作，其包括具有通过线/棒所获得的缺损的圆柱PBG结构，所述线/棒通过控制而被设置为非连续状态(因此对于无线电波来说是透明的)。只示出了最接近天线的每个波瓣91、92的一部分。应当指出(图9没有示出波瓣最外面的部分)，优选地获得一个具有缺损区域或者由非连续线/棒(对于波是透明的)形成的窄波瓣，其被充分打开而不是被减小到最小，即对于图9由几个相邻承载半径(波瓣91)而不是单个(波瓣92)形成。可以比较波的这个干涉现象的效应与光衍射效应的结构。
如下实现对波束整形的控制。圆柱PBG结构由具有旋转对称性2的天线在中心处激励。开始时，所有的有源线/棒1都处于连续状态(它们处于由图9的黑圆点表示的连续状态)，并且表现为(无线)电传导/反射。为了创建给定方向的波束，在这个圆柱PBG结构中创建缺损，同时将绝缘状态施加给在被定向于波束的期望方向中的一些线/棒的段之间的有源转换部件。这些线/棒因而处于非连续状态(它们处于由图9的白圆点表示的非连续状态中)并且对于无线电波基本上表现为透明。因此可以在空间的所有方向中定向波束。同时在不同方向中具有两个或多个波束也是可能的。因此，在图9的例子中，两个波束91和92被同时创建。
图10示出了用TSPBG材料制成的天线的两个例子，(a)中的第一个例子具有90度角间隔的圆形径向分布，而(b)中的第二个例子具有30度角的间隔。所述线/棒由二极管9所分隔的传导段7构成，并且因此根据二极管的偏置或不偏置而可以被设置为连续状态(波的传导/反射)或非连续状态(对于波是透明的)。中心辐射元件是偶极子。应当理解，在二极管可以被选择性地控制的情况下(在线/棒中：单独地，成组地或全局地)，这个类型的结构能够实现这样的线/棒：它的一个(几个)部分可以相对于线/棒的剩余部分是非连续的，一个部分对应于线/棒的一部分(或全部)，其相邻(邻接)段被无线电地相互绝缘，线/棒的剩余部分是连续的。
在图11(a)上，天线的45度TSPBG材料是透视图，并且除了那些沿径向的处于非连续状态11(对于波是透明的)的那些线/棒之外，两个圆形层的所有线/棒都处于连续状态10(波的传导/反射)。θ＝90°的辐射图在图11(b)中以dB给出。辐射图的长轴位于具有非连续线/棒的径向方向中。
在图11(c)中，天线的45度TSPBG材料是透视图，并且除了那些沿径向的处于非连续状态11(对于波是透明的)的那些线/棒之外，六个圆形层的所有线/棒都处于连续状态10(波的传导/反射)。θ＝90°的辐射图在图11(b)中以dB给出。辐射图的长轴位于具有非连续线/棒的径向方向中。
应当指出，在图11(a)和(c)中，导体在从辐射元件的(绝缘)端部到第一个圆的线/棒的半径中被置于天线结构的上下两端，它们构成一个限定波朝向天线上部和下部传播的线平面。
在图12(a)到(d)上，单个偶极型辐射元件以2GHz的频率辐射，并且偶极子的长度总共是75毫米。为了对称，并且利用模拟软件HFSS，只模拟天线的四分之一(图12(d))。图12(a)，远场辐射图在这个透视图中形成一个环面。图12(b)和图12(c)，辐射图是Φ＝0°和θ＝90°的投影图。
在图13(a)到(d)上，偶极子以2GHz的频率在TSPBG材料内辐射，线/棒沿着以45度角分隔的半径被安排在同心圆上，所有线都处于连续状态10(波的传导/反射)，除了那些在非连续状态11(对于波是透明的)的半径的线/棒以及在形成辐射图的波瓣的半径的方向中的线/棒之外。为了对称，并且利用模拟软件HFSS，只模拟天线的四分之一(图13(d))。在图13(a)，远场辐射图在这个透视图中形成一个波瓣。图13(b)和图13(c)，辐射图是Φ＝0°和θ＝90°的投影图。
在图14(a)到(d)上，偶极子以2GHz的频率在TSPBG材料内辐射，线/棒沿着以22.5度分隔的半径被安排在同心圆上，所有线都处于连续状态10(波的传导/反射)，除了那些处于非连续状态11(对于波是透明的)的两个相邻半径的线/棒以及在形成辐射图的波瓣的半径的方向中的线/棒之外。为了对称，并且利用模拟软件HFSS，只模拟天线的四分之一(图14(d))。在图14(a)上，远场辐射图在这个透视图中形成一个波瓣。在图14(b)和14(c)上，辐射图是Φ＝0°和θ＝90°的投影图。
由于它们能够动态改变波束整形，所以控制装置还可以构成波束转换装置。换言之，当更改被施加到几个元件的线/棒的有源部件上的控制信号时，可以在至少一个第一波束和至少一个第二波束之间进行转换。因此，特别是(但不只是)在具有移动台的无线通信系统的基站收发信机中，可以应用根据本发明的所获得的波束转换天线。
在已经给出的详细示例中，已经考虑了天线的特定情况，其PBG元件根据以围绕辐射元件的同轴圆形式的圆形分布(全向偶极单天线)而被规律地安排，以简化解释和计算。实际上，所述辐射元件是全向的并且PBG元件以同心圆的规律安排，可以将模型化计算限于空间的某些区域，特别是成角度的。还可以导出天线特性的旋转对称。
然而所考虑的是，如果期望根据所考虑的角度方向的不同特性，则可以实现具有PBG/TSPBG元件的天线的其它结构，尽管连续/非连续的PBG材料以相同的方式被构造但是在角度上被调整：单个辐射元件可以具有非全向图和/或PBG元件以逐渐远离在中心的辐射元件的恒定或非恒定偏心率而被安排在椭圆曲线(可能是圆)上。因此应当理解，模拟和所获得的辐射图可能显得更加复杂。这类型的天线例如可以用于基站收发信机中，其中，环境是非均匀的并且包括波的障碍物和/或对于波有镜面效应的建筑物(反射，多径)和/或促进传输(海边的Rx/Tx：可以选择默认地促进/微调朝向内陆而不是朝向大海的传输)。
另一方面，已经考虑了具有平行于辐射元件(z轴)的线性线/棒的PBG结构，其能够整形一个或几个波瓣，其中长轴基本垂直于辐射元件，这因而允许在也垂直于辐射元件的平面中的(一个或多个)波瓣的长轴的圆形扫描。在本发明的框架内也可以考虑PBG结构具有非线性的平行线/棒，并且优选地具有这样的线/棒：至少位于它们基本相互平行的一部分路径上并且在圆型的圆形曲线上(圆弧中的线/棒)、椭圆(椭圆弧中的线/棒)。除了在垂直于辐射元件的平面上(xy平面)中整形(一个或多个)波瓣的可能性之外，线/棒的这种同心球面或椭圆面的结构，能够更好地相对于xy平面在高度中整形波瓣(波瓣在zw平面中；w是通过xy平面的中心轴)，这因而允许空间中的(一个或多个)波瓣的长轴的体积扫描。在后一种情况中，对于线/棒的连续或非连续状态的选择是根据以高度确定的位置优选地对每部分来执行的。因此，例如可以实现这样的天线，其中，线/棒被安排在围绕全向天线的球形层中。如前所述，天线仅在线/棒或其部分是(无线)非导电的方向中进行辐射。如已经看出的，对具有一个/几个波瓣、甚至具有对于每部分所控制的线性线/棒的一部分空间进行扫描也是可能的。
应当理解，所述线/棒的一般形状，特别是朝向它们的上和/或下端，可能脱离上面所述的形状(线性、圆或椭圆)，以获得朝向天线上部或下部的一个或多个波瓣的更特定的特性，这通过应用特定线/棒的形式并且例如是(与之前的线性、圆、椭圆相关联或不相关联)三角形、正方形或长方形(特别是在天线的两个轴向端部安排平面以限制朝上或朝下的辐射的情况中)。实际上，可能必须具有天线的入射处理，其特别在全向天线的天线罩应用的情况下被改进，并且在该情况下必须使用三维结构的网络，这个三维结构的网络由以直角彼此相交的线/棒的平面形成。
类似地，可以在根据线/棒的圆形曲线(圆或椭圆或其它的闭合曲线形状)上的分布特性而实现的天线联合中应用本发明，线/棒对于两个(或更多的)分离的辐射元件来说是共用的，用于每个辐射元件的分布曲线在所述共用线/棒处彼此相交。

Claims (19)

1.一种能够整形至少一个确定波长的无线电波的至少一个波束(4、5、61、62、91、92)的天线，该天线包括至少一个优选地是无源的波的辐射元件(2)，该辐射元件被置于一组反射波且基本相互平行的线/棒中，所述线或棒由光子带隙材料制成并且形成确定的结构，所述确定的结构包括缺损以便在根据所述缺损的位置和/或配置的方向中整形所述至少一个波束，
其特征在于，所述线或棒和所述缺损被安排在一组N个的平面的同心闭合曲线上，N大于或等于2，所述辐射元件被安排在最里面的曲线之内，并且所述曲线之间的距离小于波长的四分之一，线/棒的长度大于或等于波长的一半。
2.根据权利要求1的天线，其特征在于，所述曲线是在圆、椭圆、摆线之中选择的，并且优选地全都是圆，所述辐射元件基本上被置于所述圆的同心处。
3.根据权利要求1或2的天线，其特征在于，沿一条给定曲线的相邻线/棒或缺损被安排在横向等距的位置。
4.根据权利要求3的天线，其特征在于，所述相邻线/棒或缺损的横向距离对于所有的曲线都相等。
5.根据权利要求4的天线，其特征在于，所述曲线是圆，并且根据对于所有曲线都相等的恒定的横向周期性分布，所述线/棒或缺损被安排在围绕基本上在中心的辐射元件的至少两个同心圆处。
6.根据权利要求1或2的天线，其特征在于，所述线/棒或缺损沿着穿过所述辐射元件且在所述平面中的分布轴，被安排在对应于所述曲线和分布轴的交叉的位置。
7.根据权利要求6的天线，其特征在于，所述分布轴在360度的平面上规律地分布，并且将该平面分成等角部分，所述角度部分的值优选地是22.5度或22.5度的倍数。
8.根据权利要求7的天线，其特征在于，所述曲线是圆，并且根据对于所有曲线都相等的恒定的角度周期性分布，所述线/棒或缺损被安排在围绕基本上在中心的辐射元件的至少两个同心圆处。
9.根据前面权利要求中任一个的天线，其特征在于，所述辐射元件是全向的并且优选地是偶极子，所述偶极子基本上平行于所述线/棒。
10.根据前面权利要求中任一个的天线，其特征在于，所述线/棒是直的。
11.根据权利要求1到9中任一个的天线，其特征在于，所述线/棒是弯曲的。
12.根据前面权利要求中任一个的天线，其特征在于，所述缺损是通过至少部分地移除一些所述线/棒来实现的，所述至少一个波束在根据被移除线/棒的位置和/或配置的方向中被整形。
13.根据前面权利要求中任一个的天线，其特征在于，至少一些所述线/棒每个都由至少两个传导段构成，段的最大长度小于波长的四分之一并且优选地小于或等于波长的十分之一，所述线/棒的相邻段被绝缘体隔开，每个线/棒都具有彼此绝缘的几个段，该线/棒称为非连续线/棒(11)，其对于波是透明的并且相当于至少被部分移除的线/棒的缺损。
14.根据权利要求13的天线，其特征在于，所有线/棒都是具有几个段的线/棒。
15.根据权利要求13或14的天线，其特征在于，隔开所述线/棒中两个相邻段的至少一个绝缘体，包括有源转换部件或由该部件构成，该有源转换部件可以采取对于波为传导的至少一个第一状态，其中，所述具有几个段的线/棒表现得像反射体，该线/棒称为连续线/棒(10)，该有源转换部件还可以采取对于波为绝缘的第二状态，其中，所述具有几个段的线/棒对于波是透明的并且相当于至少被部分移除的线/棒的缺损，其特征还在于，所述天线还包括所述有源部件的控制装置，该控制装置允许强制一些所述的具有几个段的线/棒表现得像非连续线/棒(11)，所述至少一个波束在根据非连续线/棒的位置和/或配置的方向中被整形。
16.根据权利要求15的天线，其特征在于，在具有段和有源转换部件的线/棒中，所述控制是通过一个或多个部分来实现的，所述部分是由所述线/棒的段集合的相邻段的子集所形成的，所述子集可以包括从二直至所述线/棒的段的总数目，隔开一个部分的段的部件被设置为其第一状态，而其它部件被设置为第二状态，以便还能够相对于所述平面在高度中定向一个或多个波束。
17.根据权利要求15或16的天线，其特征在于，所述有源部件的控制装置构成了在至少一个第一波束和至少一个第二波束之间的整形和转换装置，以使所述天线是波束转换天线。
18.根据前面权利要求中任一个的天线，其特征在于，所述天线是在公共或私有的民用电信网络中的。
19.一种具有移动站的无线通信系统的基站收发信机，其特征在于，该基站收发信机包括至少一个根据权利要求17或18的波束转换天线。
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