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Diese
Erfindung betrifft adaptive Mehrleiterantennen.
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Auf
Gebieten wie dem Mobiltelefonieren und -kommunizieren wird vorgeschlagen,
dass Hochfrequenz-Sende- und Empfangsgeräte, die in unterschiedlichen
Frequenzbändern
arbeiten und unterschiedliche Dienstleistungen bereitstellen, in
einzelnen Verbraucheranlagen integriert sein sollten.
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Um
zum Beispiel den Abdeckungsbereich zu erhöhen, in dem ein Mobiltelefon
verwendet werden kann, können
ein Sende- und Empfangsgerät
für ein
Satellitensystem, ein terrestrisches Sende- und Empfangsgerät und ein
schnurloses Heim-Sende- und
Empfangsgerät
in einer tragbaren Einheit integriert sein. Ein alternatives Beispiel
ist ein Dual-Service-Telefon, das im Heimatland des Anwenders bei
1800 MHz arbeitet, aber die Fähigkeit
hat, bei 900 MHz in anderen Ländern
bei einer so genannten Bereichswechsel- bzw. Roaming-Anordnung zu
arbeiten.
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Die
Elektronik, die benötigt
wird, um dieses Ziel zu erreichen, wird schnell kleiner und leichter.
Ein verbleibender Problembereich für den Mehrfach-Frequenz-, Mehrfach-System-Betrieb
ist jedoch die Antenne.
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Um
so wie oben beschrieben zu arbeiten, sollte eine Antenne bei unterschiedlichen
Frequenzen und mit unterschiedlichen Typen von Basisstationen arbeiten
können.
Zum Beispiel kann eine Dienstleistung terrestrische Basisstationen
verwenden, wobei eine andere Orbitalsatelliten nutzen kann. Dies
bedeutet, dass, wenn die Antenne des Handgeräts typischerweise in einer
vertikalen Position verwendet wird (wobei das Handgerät neben
dem Kopf des Anwenders gehalten wird), die Antenne dann für eine Dienstleistung
eine Strahlungscharakteristik haben sollte, die im Wesentlichen
im Azimut in alle Richtungen verläuft, und für die andere Dienstleistung
eine annähernd
hemisphärische
Strahlungscharakteristik haben sollte.
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Um
für die
unterschiedlichen, in Gebrauch befindlichen Charakteristiken und
Frequenzen zu sorgen, wurde vorgeschlagen, wenigstens zwei einzelne
Antennen in einer gemeinsamen Spirale zu nutzen.
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Erfindungsgemäß wird eine
adaptive Mehrleiterantenne bereitgestellt, umfassend
eine Vielzahl
von beabstandeten Leitern,
eine Gewichtungsschaltung, die eine
variable Phasenanpassung auf Signale anwenden kann, die zu und/oder von
den Leitern weitergeleitet werden,
eine Erkennungseinrichtung,
die wenigstens eine elektrische Eigenschaft der adaptiven Mehrleiterantenne
in Bezug auf entweder die Frequenz, die Polarisation, die Signalausbreitungsrichtung
eines durch die adaptive Mehrleiterantenne zu empfangenden oder
zu sendenden Signals und Impedanzabstimmung oder mehrere davon erkennen
kann,
eine Steuereinrichtung, die auf die Erkennungseinrichtung
reagiert und den Betrieb der Gewichtungsschaltung steuern kann,
so dass die Eigenschaften der adaptiven Mehrleiterantenne angepasst
werden, um für
ein aktuelles Signal, das zu senden oder zu empfangen ist, besser
geeignet zu sein,
dadurch gekennzeichnet, dass einige der Leiter
in einer feststehenden Phasenbeziehung zusammengekoppelt sind, um
eine Gruppe von Leitern zu bilden,
und die Gewichtungsschaltung
eine gemeinsame variable Phasenanpassung auf Signale anwenden kann,
die zu und/oder von den Leitern der Gruppe weitergeleitet werden.
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Bei
der Erfindung können
die Phasenbeziehungen von Signalen, die zu und/oder von den Leitern
der Antenne weitergeleitet werden, und wahlweise die Verstärkungsbeziehungen,
die elektrische Länge
und/oder Zusammenschaltungsmuster der Leiter automatisch variiert
werden, um die Eigenschaften der Antenne für ein bestimmtes Signal, das
zu empfangen oder zu senden ist, zu verbessern (oder innerhalb der
Auflösung
des Anpassungssystems möglicherweise
zu optimieren).
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Zum
Beispiel könnte
in Ausführungsbeispielen
der Erfindung wenigstens einer der oben genannten Parameter variiert
werden, um den Signalpegel, der am besten empfangen wurde, den besten
Störabstand oder
den besten Signal-(Rausch- plus Interferenz-) Abstand und/oder das
beste VSWR (voltage standing wave ratio – Stehwellenverhältnis bzw.
Welligkeitsfaktor) bereitzustellen.
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Die
Anpassungen werden im Allgemeinen zu einer Änderung der Frequenzreaktion
und der Strahlungscharakteristik (Form und Polarisation) der Antenne
führen.
Es muss für
das Anpassungssystem keine Rolle spielen, wie die Änderung
quantitativ ist; das System kann einfach die Ausgabe messen und
Anpassungen vornehmen, um so die Handhabung des aktuellen Signals
zu verbessern.
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Die
Erfindung wird nun beispielhaft mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen
beschrieben, in denen überall
gleiche Teile durch gleiche Bezugszahlen gekennzeichnet sind, und
in denen zeigen:
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1 eine
schematische, grafische Darstellung einer Wendelantenne mit vier
Leitern (quadrifilar helical antenna – QHA);
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2 eine
schematische, grafische Darstellung einer Schnittstellenschaltung
der Antenne;
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3 eine
ausführlichere
schematische, grafische Darstellung einer möglichen Ausführung des
Antennensystems von 2;
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4 eine
ausführlichere
schematische, grafische Darstellung einer weiteren möglichen
Ausführung des
Antennensystems von 2;
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5 eine
vergrößerte Ansicht
einer Alternative für
den Teil von 3, der von gepunkteten Linien umschlossen
ist;
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6 eine
vergrößerte Ansicht
einer Alternative für
den Teil von 4, der von gepunkteten Linien umschlossen
ist; und
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7 eine
grafische Darstellung, die die Diversity-Leistung von unterschiedlich
konfigurierten QHAs vergleicht.
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Mit
Bezug auf 1 umfasst eine QHA vier spiralförmige Elemente 10...40 und
acht radiale Elemente 50...120. (Bei anderen Ausführungsbeispielen
könnten
sechs zum Beispiel winklig beabstandete, spiralförmige Elemente verwendet werden).
Es wird auch angemerkt, dass nicht alle radialen Elemente 50...120 in
allen Antennenkonfigurationen vorhanden sein werden.
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Die
spiralförmigen
Elemente sind gemäß 1 ineinander
greifend und sind um eine Längsachse
der Antenne um 90° mit
Bezug zueinander angeordnet. Vier der Radialen 50...80 sind
am oberen Ende und vier 90...120 am unteren Ende
der Spirale angeordnet, wobei die spiralförmigen Elemente verbunden und
zwei Schleifen mit zwei Leitern gebildet werden. Die Antenne wird
an einer Gruppe von Radialen 90, 110 mit einer Phasendifferenz
von 90° zwischen
den zwei Zuführungen
zugeführt.
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Die
Radialen 50...80 am oberen Ende der Antenne mit
Bezug auf die Zuführungen
(die sich in diesem Beispiel am unteren Ende befinden) können abhängig von
der Resonanzlänge
der spiralförmigen
Elemente und der erforderlichen Reaktion in Paaren kurzgeschlossen
oder auf Leerlauf geschaltet sein.
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Die
QHA wird in den folgenden Verweisen beschrieben:
- [1] Kilgus
C.C., "Multielement,
Fractional Turn Helices",
IEEE Transactions on Antenna and Propagation, Band AP-16, Seiten
499–500,
Juli 1968
- [2] Kilgus C.C., "Resonant
Quadrifilar Helix",
IEEE Transactions on Antenna and Propagation, Band AP-17, Seiten
349–351,
Mai 1969
- [3] Kilgus C.C., "Resonant
Quadrifilar Helix Design",
The Microvawe Journal, Dezember 1970.
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Der
Strahlungscharakteristik-Modus der Antenne (hemisphärisch oder
anders) hängt
von der verwendeten Phasenkombination an den zwei oder vier Zuführungen
ab. Die genaue Form der Strahlungscharakteristik der Antenne in
jedem Modus hängt
von der Neigung und den Abmessungen der Spiralen ab. Im axialen Modus
hat sie eine Form, die von hemisphärisch bis nierenförmig abhängig von
den Abmessungen der Struktur variiert. Die Polarisation ist kreisförmig bei
einem sehr guten axialen Verhältnis
innerhalb des 3dB-Winkels.
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Bei
anderen Ausführungsbeispielen
kann die Anordnung der Mehrleiterantenne auch für Diversity-Zwecke verwendet
werden. Die unterschiedlichen Leiter können verwendet werden, um einen
Raum-Diversity-Empfang zwischen im Allgemeinen nicht korrelierten,
empfangenen Signalen bereitzustellen. Die Wirkung der Gewichtung
der Verstärkung
und/oder der Phase kann sowohl die Form als auch die Polarisation
der Strahlungscharakteristik beeinflussen. Diese Wirkung kann dem
Sende- und Empfangsgerät
auf zwei Arten nützen. Erstens
gleichen die Form der Charakteristik und die Polarisation die Richtung
und die Polarisation des ankommenden Signals an, um zu versuchen,
das Kriterienvefiältnis
(S/N oder S/(N+I) zu optimieren oder zu verbessern, und zweitens
kann die Struktur zur Polarisations-Diversity mittels der sich ergebenden
Charakteristik von unterschiedlichen Leitern oder Leiterpaaren verwendet
werden.
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1 zeigt
eine Antenne, die eine im Allgemeinen zylindrische Spirale aufweist
(d. h. in der Draufsicht kreisförmig).
Weitere Spiralformen wie jene mit elliptischen oder rechteckigen
Draufsichten oder eine Kegelstumpfform sind für die Nutzung bei der vorliegenden
Erfindung ebenfalls geeignet.
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2 ist
eine schematische, grafische Darstellung eines Antennensystems,
das eine adaptierte QHA 200 und eine Schnittstellenschaltung
der Antenne umfasst.
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In 2 sind
die vier Elemente der QHA 200 separat an einen adaptiven
Anpassungskreis 210 angeschlossen. (Bei der Konfiguration
gemäß 2 befindet
sich die Antenne in einem Empfangsmodus, wobei es aber deutlich
sein wird, dass der Antenne stattdessen Signale in einem Sendemodus
durch Umkehrung der Richtung der Pfeile der Signalausbreitung in 2 zugeführt werden
können.)
Der adaptive Anpassungskreis 210 wird von einer Anpassungs-Steuereinheit 220 gesteuert,
das wiederum zu einer System-Steuereinheit 230 zugehörig ist.
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Die
vom adaptiven Anpassungskreis empfangenen Signale werden an die
vier jeweiligen variablen Gewichtungsschaltungen W1...W4 angelegt.
Jede der Schaltungen W1...W4 umfasst eine variable Phasenverzögerung und
wahlweise eine variable Verstärkungsstufe,
die alle durch die System-Steuereinheit 230 steuerbar sind.
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Eine
Alternative, die unten ausführlicher
beschrieben wird, ist das Kombinieren von diametral gegenüberliegenden
Paaren von Elementen (10, 30 und 20, 40)
mit einer feststehenden Gewichtung von 180° bei HF, so dass die Antenne
nur zwei Zuführungen
hat (wobei sich jede auf ein jeweiliges diametrisches Paar bezieht)
und daher nur zwei Gewichtungsschaltungen W1, W2 und zwei Sende-
und Empfangsgeräte 400 und 450 erfordert.
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Bei
dem Ausfühurngsbeispiel
von 2 werden die Ausgaben der vier variablen Gewichtungselemente
W1...W4 durch eine Addierstufe/Gewichtungs-Antennenweiche 240 kombiniert,
um ein Summensignal zu bilden. Dieses Summensignal wird dann in
einem Speicher 250 gespeichert. Ein Sensor 280 prüft das Signal (z.
B. den Pegel des Signal-(Rausch- plus Interferenz-) Abstands) und
leitet diese Informationen zur Steuereinheit, die wiederum die Gewichtungsfaktoren
der Gewichtungselemente W1...W4 anpasst, zum Anpassungskreis 210 und
zu den Schaltelementen 290, 300 weiter, um den
durch den Sensor 280 erfassten Parameter zu verbessern
oder möglicherweise
zu optimieren. Die Optimierungsinformationen können verwendet werden, um die
Qualität
des gespeicherten Signals zu optimieren oder zu verbessern, das
dann zum Demodulator 260 weitergeleitet wird. Die Informationen
werden auch zum Abstimmen des Antennensystems verwendet, um das
nächste
ankommende Signal zu empfangen.
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In
jedem Element der QHA gibt es einen Schalter 290, der einen
Teil des Elementes isolieren kann, der vom Zuführungspunkt entfernt ist. Der
Schalter könnte
zum Beispiel ein PIN-Diodenschalter sein. Ähnlich dazu kann ein Schalter 300 die
Paare der Elemente an dem Ende, das vom Zuführungspunkt entfernt ist, kurzschließen oder
isolieren.
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Die
Arbeitsgänge,
die durch die Schalter 290 und 300 durch die Steuerung
einer Schalt-Steuereinheit 310 durchgeführt werden, können die
Reaktion und die Strahlungscharakteristik der Antenne ändern. Insbesondere
wird durch Isolieren eines Abschnitts von jedem Element die elektrische
Länge des
Elementes verkürzt,
wobei so die Arbeitsfrequenz höher
wird. Diese Arbeitsgänge
werden wiederum durch die Steuerung der System-Steuereinheit ausgeführt, um
den Vorgang mit einer speziellen Signalfrequenz, Polarisation und
Ausbreitungsrichtung zu verbessern oder möglicherweise zu optimieren.
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Alternativ
oder zusätzlich
kann bewirkt werden, dass das Antennenelement verschiedene Resonanzmodi
durch das Einschließen
von einer oder mehreren Antennen-Fangstellen hat. Dies bewirkt,
dass die Antenne bei mehr als einer Arbeitsfrequenz in Resonanz
ist (und daher eine erhöhte
Verstärkung
hat).
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3 ist
eine ausführlichere
schematische, grafische Darstellung einer möglichen Ausführung des Antennensystems
von 2, die ebenfalls die Wirkungsweise zeigt, um das
VSWR während
des Sendevorgangs und S/N+I während
eines Empfangsmodus zu verbessern oder zu optimieren. (Übrigens,
wenn S/N+I durch Angleichen der Antennenanpassung in einem Empfangsmodus
verbessert ist, hat dies eine indirekte Seitenwirkung auf eine Neigung
zum Verbessern des VSWR. Wenn außerdem der Mustermodus, die
Polarisation und die Richtung durch Anpassen für das beste oder ein verbessertes
S/N+I verbessert sind, hat dies gleichermaßen eine entsprechende verbessernde
Wirkung in einem Sendemodus.)
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In 3 wird
der Ablauf der Gewichtungselemente W1...W4 am Basisband in einer
digitalen Domäne wie
beim Ablauf der Addierstufe/Gewichtungs-Antennenweiche 240 ausgeführt.
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Die
Ausgabe des adaptiven Anpassungskreises 210 wird an einen
Quadratur-Abwärtswandler 400 angelegt,
der eine Zwischenstufe 410, in der ein örtliches Oszil lator-Signal
mit dem Hochfrequenz-Signal gemischt wird, einen Verstärker 420 und
eine weitere Mischstufe mit einem örtlichen Oszillator-Signal
mit einer 0° und
90°-Phasenbeziehung umfasst,
um zwei demodulierte Ausgaben I und Q zu erzeugen. Diese werden beide
in digitale Darstellungen durch DA-Wandler 430 umgewandelt,
bevor sie in einem RAM 440 gespeichert werden. Dieser Vorgang
wird für
jedes der Elemente der QHA wiederholt. Desgleichen wird für die Sendeseite eine
Ausgabe vom RAM 440 zu einem Quadratur-Modulator 450 weitergeleitet,
bevor sie über
den adaptiven Anpassungskreis 210 zu den jeweiligen Antennenelementen
geführt
wird.
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Eine
VSWR-Erkennungseinheit 460 arbeitet in einem Sende- und/oder
Empfangsmodus, um das Stehwellenverhältnis der Antennen zu erfassen.
Die Ausgabe davon wird im RAM 440 gespeichert.
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Der
RAM wird an eine digitale Signalverarbeitungseinheit (digital signal
processing – DSP) 470 angeschlossen,
die die digitalen Darstellungen des im RAM 440 gespeicherten
Signals in jeweiligen Proportionen und mittels jeweiliger Phasen
kombiniert (d. h., den Arbeitsschritt der Gewichtungsblöcke W1...W4
durchführt), die
ausgewählten
Parameter wie Störabstand
erfasst und optimiert, Steuersignale zum adaptiven Anpassungskreis
sendet, um von einem Frequenzband zu einem anderen zu wechseln oder
die Verstimmungswirkung zu überwinden,
und außerdem
die Schalt-Steuereinheit 310 und
wiederum die Schalter 290, 300 in den spiralförmigen Elementen
steuert.
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Ein
geeigneter DSP-Algorithmus für
den Sender ist es, ein Paket-Kopfteil, Bezugs- oder Übungssymbole zu senden, die
dem Empfänger
bekannt sind. Jede Störung
an den empfangenen Signalen während
des Empfangs der Übungssymbole
ist ein Maß von
N+I und kann durch Versuch-und-Irrtum (wiederholtes Kombinieren
der im RAM 440 gespeicherten, digitalen Darstellungen),
direkte Matrix-Umkehrung der daran angeschlossenen Korrelations-Matrix
oder durch Iterationsansätze
wie den so genannten LMS- oder RLS-Algorithmen verringert werden.
Selbst wenn jedoch bekannte Übungssymbole
nicht verfügbar
sind, kann ein Maß der Störung am
Signal durch einen Fehler-Erfassungsalgorithmus hergestellt werden,
der auf die empfangenen Symbole angewandt wird.
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4 ist
eine ausführlichere
schematische, grafische Darstellung einer alternativen Ausführung des Antennensystems
von 2. Diese Ausführung
hat einen Quadratur-Abwärtswandler 400', der in der
gleichen Weise arbeitet wie der Abwärtswandler 400 von 3.
Desgleichen hat sie einen Quadratur-Modulator 450', der in der
gleichen Weise arbeitet wie der Modulator 450 von 3.
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Die
Wirkungsweise am Basisband der Ausführung gemäß 4 ist ebenfalls ähnlich der
von 3, da die abwärts
umgewandelten Signale in die digitale Domäne umgewandelt und in einem
RAM 440' gespeichert
werden. Die Daten im RAM werden durch eine digitale Signalverarbeitungseinheit 470' verarbeitet,
wobei die DSP 470' Änderungen
im adaptiven Anpassungskreis 210' und in den Antennenschaltern 290', 300' und 310' bewirken kann.
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Die
Wirkungsweise einer Schaltung von 4 unterscheidet
sich jedoch signifikant von der von 3 dahingehend,
dass der Gewichtungsvorgang bei HF in Gewichtungsblöcken 500 durchgeführt wird,
die im Signalpfad von den einzelnen Antennenelementen zum Quadratur-Abwärtswandler 400' gekoppelt sind.
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In 4 ist
der Gewichtungsblock 500 direkt zwischen dem adaptiven
Anpassungskreis 210' und
einer Antennenweiche 240' gekoppelt,
die so wirkt, dass sie zusätzlich
die Ausgaben der jeweiligen Gewichtungsschaltungen W1, W2, W3, W4,
die im Gewichtungsblock 500 enthalten sind, verbindet.
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Die
Ausgabe der Antennenweiche 240' wird in einen einzelnen Quadratur-Abwärtswandler 400' eingespeist.
Damit ist anders als bei der Ausführung gemäß 3 nur ein
Abwärtswandler 400' erforderlich.
Desgleichen ist nur ein Quadratur-Modulator 450' erforderlich.
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Diese
alternative Ausführung
hat zwei Hauptvorteile. Erstens, da nur ein Abwärtswandler 400' und ein Modulator 450' erforderlich
sind, gibt es bei der Herstellung des Sende- und Empfangsgerätes eine
sich daraus ergebende Kosteneinsparung.
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Zweitens,
da das Meiste der Störung
im empfangenen Signal durch das Empfangsgerät eingeführt wird, gibt es ein vierfaches
Abnehmen der durch den Empfängerabschnitt
hinzugefügten
Störung,
da das Signal durch nur einen (statt vier) Abwärtswandler 400' weitergeleitet
wird. Da das Signal von allen vier Antennenelementen der gleichen
Störung
in dem einzelnen Abwärtswandler 400' ausgesetzt
ist, ist es als ein weiterer unterstützender Vorteil nicht notwendig,
Verstärkungsgewichtungen
anzuwenden. Damit müssen
die Gewichtungsschaltungen W1, W2, W3, W4 nur angeordnet werden,
um Phasenanpassungen an den durch die Antennenelemente empfangenen
Signalen anzuwenden. Dies vereinfacht deren Aufbau und weist daher
ebenso Vorteile hinsichtlich der Kosten und der Zuverlässigkeit
auf.
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Um
die Gewichtungen zu optimieren, kann ein etwas anderer Ansatz an
dem, der mit der Ausführung von 3 verwendet
wird, vorgenommen werden. Es wird angemerkt, dass bei der Ausführung nach 3 die
gespeicherten Daten iterativ mit unterschiedlicher Gewichtung, die
auf die Daten angewandt wird, verarbeitet werden können, bis
ein optimales oder wenigstens verbessertes Ergebnis erreicht ist.
Bei der Ausführung
nach 4 wurde auf die im RAM 440' gespeicherten Daten jedoch bereits
eine Gewichtung angewendet, wobei tatsächlich die Signale von jedem
der Elemente der Antenne bereits durch die Antennenweiche 240' verbunden wurden.
Damit wird, um die korrekte Gewichtung zu finden, die Gewichtung
während
des Empfangs eines Signals (zum Beispiel eine Übungsfolge) dynamisch angepasst.
Durch Speichern der Daten, die die bekannten Gewichtungseinstellungen
gegenüber
den Daten darstellen, die die Qualität des empfangenen Signals darstellen,
ist es möglich,
zu bestimmen, welche Gewichtung die besten Empfangs- und/oder Sendeeigenschaften
ergibt. Damit sind die Grundsätze ähnlich,
wobei aber im ersten Fall (3) die Gewichtungsoptimierung "offline" stattfinden kann,
wogegen bei der Ausführung
von 4 die Gewichtungsoptimierung "online", während
des Empfangs eines Signals stattfindet.
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Wie
oben erwähnt
wurde, kann die Anzahl der Gewichtungsblöcke (und im Fall des Ausführungsbeispiels
gemäß 3 der
Auf- und Abwärtswandler)
durch Zusammenkoppeln vorgegebener Antennenelemente verringert werden.
Dies hat den Vor teil einer weiteren Verringerung der Komplexität der Schaltung
und daher ihrer Kosten.
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Bei
dem bevorzugten Ausführungsbeispiel,
das eine Wendelantenne mit vier Leitern gemäß 1 verwendet,
sind die vorgegebenen Antennengruppen zwei Gruppen, die die diametral
gegenüberliegenden
Elementenpaare 10, 30 bzw. 20, 40 enthalten.
Die Tabelle unten zeigt die Koeffizienten-Matrix der Diversity-Korrelation
für jedes
der Elemente. Die Figuren wurden von komplexen Koeffizienten hergeleitet,
die erfahrungsgemäß erzeugt
werden. Es wird angemerkt, dass in der Tabelle unten die diametral
gegenüberliegenden
Elementenpaare Korrelationskoeffizienten von mehr als 0,7 haben.
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Tabelle
1: Diversity-Parameter für
vier Elemente der QHA
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Obwohl
die Gruppierung von Elementen unten in Verbindung mit zwei Elementenpaaren
auf einem allgemeineren Pegel beschrieben wird, können damit
die vorgegebenen Gruppen der Elemente Gruppen von Elementen sein,
die jeweils innerhalb 0,6, vorzugsweise 0,7, noch mehr vorzuziehen
0,8 oder besser korreliert sind.
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Für die unten
beschriebene Wendelantenne mit vier Leitern sind die Elementenpaare
in Paaren mit einer Phasenverschiebung von 180° gekoppelt. Dies kann mittels
fester Antennenweichen oder Symmetrierglieder B1, B2 gemäß 5 und 6 erreicht
werden.
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Sieht
man besonders auf 5, wird man bemerken, dass die
in der Abbildung gezeigten Bauteile verwendet werden können, um
die Bauteile zu ersetzen, die in der gepunkteten Umrisslinie von 3 gezeigt werden.
Dies macht es möglich,
dass die Schaltung in 3 nur zwei Auf- und Abwärtswandler 400, 450 hat, wodurch
die Kosten verringert werden. Obwohl in 5 kein adaptiver
Anpassungskreis 210 gezeigt wird, könnte dieser enthalten sein.
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6 zeigt
die äquivalente
Modifikation für
die Schaltung von 4. Die Adaption von 6 könnte ähnlich einen
adaptiven Anpassungskreis 210' aufweisen.
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Die
Schaltungen von 5 und 6 könnten auch
die Bereitstellung der Strukturschalter 290, 300 bzw. 290', 300' aufweisen.
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Die
Gruppierung von Elementen auf diese Weise kann eine etwas verringerte
Diversity-Verstärkung im
Vergleich mit der früher
beschriebenen Schaltung erzeugen, in der alle vier Elemente unabhängig angepasst
werden.
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7 zeigt
jedoch einen Vergleich der Leistung einer QHA mit vier unabhängig angepassten
Elementen und einer QHA, in der Elemente in zwei Paaren verbunden
sind, gegenüber
einer üblichen
QHA (die auf den Pegel von 0dB normalisiert wurde). Man wird sehen,
dass der Nachteil der Diversity-Verstärkung für die Verwendung der gruppierten
Konfiguration im Bereich mit tiefem Schatten mit hohem Mehrwegeanteil
nur etwa 1dB beträgt
und dass es in Situationen einen Vorteil gibt, in denen das Signal
zwischen den Elementen nicht merklich dekorreliert wird (zum Beispiel
in Umgebungen, in denen es eine direkte Sichtlinie zwischen dem
Sende- und Empfangsgerät
der Basisstation und der Antenne gibt).
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Damit
wird man sehen, dass die optimale Lösung in der Regel die getrennte
Steuerung von jedem Element 10...40 ist. Ein sehr
zufrieden stellender Kompromiss zwischen Kosten und Leistung kann
jedoch erreicht werden, indem Elemente sorgfältig ausgesucht (zum Beispiel
entsprechend ihrem Diversity-Korrelationskoeffizienten, jedoch gemessen)
und diese Elemente mit geeignet feststehenden Phasenverschie bungen
kombiniert werden, um eine verringerte Anzahl von Antennenzuführungen
bereitzustellen.
