DE69836530T2

DE69836530T2 - Adaptive gruppenantenne

Info

Publication number: DE69836530T2
Application number: DE69836530T
Authority: DE
Inventors: Ryo Yokohama-shi YAMAGUCHI; Yoshio Yokohama-shi EBINE
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp; NTT Mobile Communications Networks Inc
Current assignee: NTT Docomo Inc; Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1997-06-02
Filing date: 1998-05-29
Publication date: 2007-06-06
Anticipated expiration: 2018-05-30
Also published as: CN1194442C; WO1998056068A1; EP0917240A4; US6336033B1; EP0917240A1; JP3348863B2; CA2255886C; CA2255886A1; DE69836530D1; CN1219290A; EP0917240B1

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine adaptive Array-Antenne zur Verwendung beispielsweise in Basisstationen für Mobilkommunikation, die eine Mehrzahl von Antennenelementen hat, die in Sub-Arrays gruppiert sind, die fest den Steuerbereich der Richtwirkung definieren.
STAND DER TECHNIK
1 zeigt die Grundkonfiguration einer herkömmlichen adaptiven Array-Antenne, wie zum Beispiel bei Takeo Ohgane et al., "A Development of GMSK/TDMA System with CDMA Adaptive Array for Land Mobile Communications", IEEE 1991, Seiten 172-176 offenbart. M Antennenelemente 11₁ bis 11_M sind gleichmäßig, zum Beispiel durch einen Abstand d, beabstandet und haben jeweils das gleiche Element-Richtmuster 12 mit einer großen Strahlbreite, und sie sind mit einem Hochfrequenz-Verteiler 13 verbunden; über die Antennenelemente 11₁ bis 11_M empfangene Signale werden jeweils von dem Hochfrequenz-Verteiler 13 an Kanalteile 14₁ bis 14_N verteilt, das heißt das über jedes Antennenelement empfangene Signal wird auf N verteilt. Der Antennenelementabstand d reicht von einem Bruchteil bis zu dem Mehrfachen der verwendeten Wellenlängen.
In jedem Kanalteil 14_i (i = 1, 2, ..., N) werden die von den M Antennenelementen empfangenen, daran verteilten Signale jeweils an M Empfänger 15₁ bis 15_M angelegt. Basisbandsignale von den Empfängern 15₁ bis 15_M werden über Pegel-Phase-Regler 16₁ bis 16_M einem Basisbandkombinierer 17 zugeführt, wo sie zu einer empfangenen Ausgabe kombiniert werden; die Ausgabe wird verzweigt an ein adaptives Signalverarbeitungsteil 18, dann werden die Pegel-Phase-Regler 16₁ bis 16_M geregelt, um einen Fehler des empfangenen Basisbandsignals zu minimieren, wodurch das kombinierte Richtmuster 19 der Antennenelemente 11₁ bis 11_M , wie zum Beispiel in 1 gezeigt, so gesteuert wird, dass die Antennenverstärkung in den Richtungen von störenden Signalen abnimmt, aber in Richtung eines gewünschten Signals zunimmt. Dies ermöglicht es der Basisstation, gute Kommunikation mit N Mobilstationen auf N Kanälen durchzuführen. Eine Zunahme der Anzahl M von Antennenelementen vergrößert die Verstärkung und verbessert die Störunterdrückungsleistung. Gleichzeitig nimmt aber auch die Anzahl an Empfängern 15 zu, und der Signalverarbeitungsaufwand steigt erheblich.
Um die oben erwähnten Probleme zu lösen, wird in JP-A-62-24702/1987 eine adaptive Array-Antenne mit einer Konfiguration wie in 2 abgebildet vorgeschlagen, bei der die Array-Antennenelemente in Gruppen (Sub-Arrays) unterteilt sind, die jeweils aus mehreren Antennenelementen bestehen, die Hochfrequenz-Empfangssignale in Phase und Pegel gesteuert werden, und dann für jedes Sub-Array kombiniert werden. In dem dargestellten Beispiel sind Sub-Arrays 21₁ bis 21_L in Gruppen von vier Antennenelementen gebildet, und für jedes Sub-Array werden die empfangenen Signale durch einen von Hochfrequenz-Signalkombinierern 22₁ bis 22_L kombiniert. Jedes Sub-Array hat Hochfrequenz-Pegel-Phase-Regler 23₁ bis 23₄ , die mit den Ausgängen der Antennenelemente verbunden sind und in denen Koeffizienten W₁ bis W₄ gesetzt sind, um die Pegel und Phasen der empfangenen Signale so zu regeln, dass die Sub-Arrays 21₁ bis 21_L das gleiche Antennenrichtmuster 24 haben. Die Ausgaben der Hochfrequenz-Signalkombinierer 22₁ bis 22_L werden dem Hochfrequenzverteiler 13 zugeführt, von dem sie an ein Kanalteil 14 geliefert werden. Die nachfolgende Verarbeitung ist die gleiche wie im Falle der 1.
In diesem Fall ist die Anzahl von Empfängern 15₁ bis 15_L in dem Kanalteil 14 auf L, in diesem Beispiel also M/4, verringert, und auch die Anzahl von Pegel-Phase-Reglern 16₁ bis 16_L ist auf M/4 verringert, das heißt, der Aufwand an Material ist verringert; ferner nimmt die Verstärkung der Gesamt-Richtwirkung (kombinierte Richtwirkung) der Antennenelemente 11₁ bis 11_M zu, und Störsignalkomponenten werden auch ausreichend beseitigt. Allerdings ist der Bereich, in welchem die kombinierte Richtwirkung gesteuert werden kann, beschränkt auf den Bereich des Sub-Array-Richtmusters 24 und kann daher nicht über einen weiten Bereich gesteuert werden. Das heißt, wenn die Richtung des Sub-Array-Richtmusters geändert wird, wie zum Beispiel durch die gestrichelte Linie 26 in 2 dargestellt, indem jeweils Koeffizienten W₅' bis W₈' in den Pegel-Phase-Reglern 23₁ bis 23₄ gesetzt werden, ist der Bereich, über den das kombinierte Richtmuster 19 durch die Pegel-Phase-Regler 16₁ bis 16_L geregelt werden kann, speziell auf den Bereich dieses Richtmusters 26 begrenzt. Der Bereich, in welchem Mobilstationen verfolgt werden können, ist dadurch begrenzt, doch könnte ein großer Winkelbereich über eine Antennenanordnung wie in 3 abgebildet abgedeckt werden. Das heißt, eine Mehrzahl von Array-Antennen 27₁ bis 27₅ , die jeweils aus den Sub-Arrays von Antennenelementen in Gruppen zu M Stück, wie in 2 gezeigt, bestehen, sind installiert, wobei die Sub-Array-Richtmuster der Array-Antennen 27₁ bis 27₅ sequentiell um einen geeigneten Winkel verschoben sind, wie durch Strahlen 24₁ bis 24₅ dargestellt, und die Array-Antennen 27₁ bis 27₅ werden selektiv geschaltet, um Mobilstationen in beliebige Richtungen über einen weiten Bereich, wie durch die Strahlen 24₁ bis 24₅ dargestellt, zu verfolgen; hierdurch könnte eine große Dienstfläche erreicht werden. Unter praktischen Gesichtspunkten ist es jedoch schwierig, eine so große Anzahl von Antennenelementen wie oben erwähnt zu installieren.
Eine mögliche Lösung dieses Problems ist, die Anzahl M der verwendeten Antennenelemente zu reduzieren und so den Antennenabstand d zu vergrößern. In diesem Fall entstehen, wie in 4 gezeigt, wenn die Breite des Elementrichtmusters 12 groß ist, schmale Gitterkeulen 28 mit relativ großen Verstärkungen, die vom Hauptstrahl 19 verschieden sind, in verschiedenen Richtungen in ungefähr gleichen Winkelabständen. In den Richtungen der Gitterkeulen 28 nimmt jedoch die BER (Bit Error Rate, Bitfehlerrate) aufgrund von Störsignalkomponenten zu, was es schwierig macht, die Antenne zu verwenden. Wenn hingegen das Richtmuster 12 schmal ist, treten keine Gitterkeulen wie in 5 gezeigt auf, aber der Bereich, über den die kombinierte Richtwirkung 19 gesteuert werden kann, ist durch die Elementrichtwirkung 12 begrenzt, und folglich kann ein großer Bereich nicht abgedeckt werden.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist, eine adaptive Array-Antenne zu schaffen, mit der es möglich ist, Dienste über einen großen Bereich hinweg ohne deutliche Zunahmen in der Anzahl der Empfänger und Verarbeitungsschaltungen und im Rechenaufwand anzubieten.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Dieses Ziel wird erreicht durch eine adaptive Array-Antenne wie in Anspruch 1 beansprucht. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Diagramm, das eine herkömmliche adaptive Array-Antenne zeigt.
2 ist ein Diagramm, das eine herkömmliche in Sub-Arrays gegliederte adaptive Array-Antenne mit Sub-Arrays zeigt.
3 ist ein Diagramm, das eine herkömmliche in Sub-Arrays gegliederte adaptive Array-Antenne mit vergrößerter Dienstfläche zeigt.
4 ist ein Diagramm, das eine adaptive Array-Antenne mit vergrößertem Abstand zwischen Antennenelementen und einem breiten Element-Richtmuster zeigt.
5 ist ein Diagramm, das eine adaptive Array-Antenne mit vergrößertem Abstand zwischen Antennenelementen und einem schmalen Element-Richtmuster zeigt.
6 ist ein Diagramm, das eine Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung zeigt.
7 ist ein Konzeptdiagramm, das die Beziehung zwischen einem Richtmuster eines Sub-Arrays und einem kombinierten Richtmuster der Array-Antenne in ihrer Gesamtheit bei der Ausgestaltung der 6 zeigt.
8 ist ein Konzeptdiagramm, das die Beziehung zwischen dem Sub-Array-Richtmuster und dem kombinierten Richtmuster der gesamten Antenne in dem Fall zeigt, dass deren Spitzen in der Ausgestaltung der 6 richtungsverschoben sind.
9 ist ein Konzeptdiagramm, das die Beziehung zwischen dem Sub-Array-Richtmuster und dem kombinierten Richtmuster in dem Fall zeigt, wo Seitenkeulen des Sub-Arrays in 8 unterdrückt sind.
10 ist ein Diagramm, das Computersimulationsergebnisse für Abwandlungen des Sub-Array-Richtmusters durch Seitenkeulenunterdrückung zeigt.
11 ist ein Diagramm, das eine Ausgestaltung zeigt, die die Seitenkeulen durch Beabstanden der Antennenelemente in unterschiedlichen Intervallen unterdrückt.
12 ist ein Blockdiagramm, das eine Ausgestaltung zeigt, in der der Abstand zwischen benachbarten Sub-Arrays auf d/2 verringert ist.
13 ist ein Konzeptdiagramm, das das Sub-Array-Richtmuster und das kombinierte Richtmuster zeigt, um den durch die Ausgestaltung der 12 erreichten Effekt zu erläutern.
14 ist ein Blockdiagramm, das eine Ausgestaltung zeigt, bei der ein Antennenelement von benachbarten Sub-Arrays gemeinsam genutzt wird.
15 ist ein Blockdiagramm, das eine Ausgestaltung zeigt, bei der ein Antennenelement und ein damit verbundener Pegel-Phase-Regler von benachbarten Sub-Arrays gemeinsam genutzt werden.
16 ist ein Blockdiagramm, das eine Ausgestaltung zeigt, bei der benachbarte Sub-Arrays geformt sind, um auf d/2 zu überlappen.
17 ist ein Blockdiagramm, das eine Ausgestaltung zeigt, bei der der Abstand der äußersten Antennenelemente jedes Sub-Arrays 2d ist und benachbarte Sub-Arrays auf d überlappen.
18 ist ein Blockdiagramm, das eine Ausgestaltung zeigt, bei der zwei Antennenelemente von benachbarten Sub-Arrays gemeinsam genutzt werden.
19 ist ein Blockdiagramm, das eine Ausgestaltung zeigt, bei der zwei Antennenelemente und damit verbundene Pegel-Phase-Regler von benachbarten Sub-Arrays gemeinsam genutzt werden.
20 ist ein Blockdiagramm, das eine Ausgestaltung zeigt, bei der die vorliegende Erfindung auch auf ein Sendeteil angewandt ist.
BESTE ART, DIE ERFINDUNG AUSZUFÜHREN
In 6 ist ein Beispiel der vorliegenden Erfindung angewandt auf eine Empfangsantenne dargestellt, wobei diejenigen Teile, die denen in 2 und 3 entsprechen, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind. In dieser Ausgestaltung werden die Ausgaben von den M Antennenelementen 11₁ bis 11_M jeweils von dem Hochfrequenzverteiler 13 auf die N Kanäle verteilt, und die so von dem Hochfrequenzverteiler 13 verteilten M Ausgaben werden in jedes Kanalteil 14_i (i = 1, ..., N) eingegeben. Die Anzahl von tatsächlich verwendeten Antennen M liegt zum Beispiel im Bereich von 8 bis 32. Bei der vorliegenden Erfindung sind die Antennenelemente 11₁ bis 11_M in L = M/P (wobei P eine ganze Zahl größer oder gleich 2 ist) Gruppen (Sub-Arrays) aufgeteilt, die jeweils aus P, in diesem Beispiel 4, Antennenelementen bestehen; für jedes Sub-Array sind die Hochfrequenz-Pegel- Phase-Regler 23₁ bis 23₄ mit den Ausgängen des Hochfrequenzverteilers 13 verbunden, die den von den P Antennenelementen empfangenen Hochfrequenzsignalen entsprechen, und die ausgegebenen Hochfrequenzempfangssignale von den Hochfrequenz-Pegel-Phase-Reglern 23₁ bis 23₄ sind an einen Hochfrequenz-Signalkombinierer 22_j (j = 1, 2, ..., L) angelegt. D.h., die Hochfrequenzempfangssignale von den P Antennenelementen werden vom Hochfrequenz-Signalkombinierer 22_j kombiniert, und dann wird das kombinierte Signal in den entsprechenden Empfänger 15_j eingespeist. Die Anzahl P von Antennenelementen, die jedes Sub-Array bilden, liegt zum Beispiel im Bereich von 2 bis B.
Die Antennenelemente 11₁ bis 11_M sind auf einer geraden Linie oder einem Kreisbogen in gleichem Abstand d angeordnet, und folglich sind die äußersten Antennenelemente von benachbarten Sub-Arrays mit dem Abstand d beabstandet. D.h., der Mitte-zu-Mitte-Abstand zwischen benachbarten Sub-Arrays ist um d größer als die Breite (in diesem Beispiel 3d) jedes Sub-Arrays. Die Breite jedes Sub-Arrays ist 3d. Das Richtmuster 12 eines jeden der in regelmäßigen Abständen d angeordneten Antennenelemente 11₁ bis 11_M ist breit genug, um das beabsichtigte Dienstgebiet abzudecken, und die Koeffizientenwerte W₁ bis W₄ sind in den Hochfrequenz-Pegel-Phase-Reglern 23₁ bis 23₄ entsprechend jedem Sub-Array des Kanalteiles, zum Beispiel 14₁ , gesetzt. Jeder Koeffizientenwert W ist ein komplexes Signal, das Information über Amplitude und Phase enthält, und ist durch ein Hochfrequenz-Pegel-Phase-Steuerteil 25 zum Beispiel auf der Grundlage der von jedem Antennenelement eines jeden Sub-Arrays empfangenen Leistung so festgelegt, dass die Richtung der Spitze des Sub-Array-Richtmusters mit der Richtung eines gewünschten Signals zusammenfällt. Dadurch kann, wie in 6 gezeigt, das Richtmuster 24 jeder Sub-Array-Antenne im Wesentlichen gleich dem zum Beispiel in 2 gezeigten Sub-Array-Richtmuster 24 gemacht werden. Das in dem Kanalteil 14₁ verfügbare kombinierte Richtmuster 19 wird im Bereich des Sub-Array-Richtmusters 24 durch Regeln der Pegel und Phasen der Ausgangs-Basisbandsignale der Empfänger 15₁ bis 15_L in den Basisband-Pegel-Phase-Reglern 16₁ bis 16_L durch Verwendung von Basisbandkoeffizienten Z₁ bis Z_L gesteuert, die von dem adaptiven Signalverarbeitungsteil 18 erzeugt und in diese eingespeist werden. Die Basisbandkoeffizienten Z₁ bis Z_L sind komplexe Signale, die Amplituden- und Phaseninformation enthalten.
Andererseits werden, obwohl nicht gezeigt, Koeffizientenwerte W_1' bis W_4' zum Beispiel in den Hochfrequenz-Pegel-Phase-Reglern 23₂ bis 23₄ des Kanalteiles 14₂ gesetzt, und das Richtmuster jedes Sub-Arrays kann in einer anderen Richtung als der des oben erwähnten Sub-Array-Richtmusters 24 bereitgestellt werden, wie durch die gestrichelte Linie 26 dargestellt. Entsprechend sind die Hochfrequenz-Pegel-Phase-Regler 23₁ bis 23₄ jedes Kanalteiles so eingestellt, dass zum Beispiel eines der in 4 abgebildeten Sub-Array-Richtmuster 24₁ bis 24₅ durch ein beliebiges der Kanalteile 14₁ bis 14_M gebildet wird, d.h. so, dass die Richtmuster 24₁ bis 24₅ alle durch eines der Kanalteile 14₁ bis 14_N abgedeckt sind.
So kann die Anzahl der Antennenelemente zum Bereitstellen der in 3 gezeigten fünf Arten von Richtmustern auf in diesem Beispiel ein Fünftel der Anzahl von Antennenelementen reduziert werden, die im Stand der Technik benötigt werden, während gleichzeitig das in 3 dargestellte große Dienstgebiet erreicht werden kann.
7 zeigt schematisch die Beziehung zwischen der Sub-Array-Richtwirkung und der kombinierten Richtwirkung der gesamten Array-Antenne, wie jeweils durch die durchbrochene Linie 24 bzw. die durchgezogene Linie 19 dargestellt. Die Abszisse stellt den Azimutwinkel und die Ordinate die Empfangsempfindlichkeit (Empfangspegel) dar. Das Sub-Array-Richtmuster 24 setzt sich zusammen aus einer breiten Hauptkeule mit dem maximalen Peak und in diesem Beispiel vier an beiden Seiten benachbarten Seitenkeulen, von denen jede etwa die halbe Breite der Hauptkeule und einen niedrigeren Peak hat. Die Berührungspunkte P_Z der jeweiligen Keulen des Sub-Array-Richtmusters, an denen der Empfangspegel 0 ist, werden im Folgenden als Nullpunkte bezeichnet. Das kombinierte Richtmuster 19 besteht aus: einem Satz von strahlförmigen Keulen, insgesamt fünf Stück, die in der Hauptkeule des Sub-Array-Richtmusters liegen, d.h. eine schmale strahlförmige Keule, die ihren maximalen Peak in der gleichen Richtung wie den der oben erwähnten Hauptkeule hat, und in diesem Beispiel zwei strahlförmige Seitenkeulen, die sich auf beiden Seiten der schmalen strahlförmigen Keule entwickeln, deren Peaks einen festen Abstand voneinander haben und die etwa halb so breit wie die Keule sind und niedrigere Peaks haben, sowie Mehrzahlen von ähnlichen Gruppen von fünf strahlförmigen Keulen von ungefähr der gleichen Breite, die sich wie Echos auf beiden Seiten des oben erwähnten Quintetts von Keulen entwickeln und niedrigere Peaks haben. Die mittlere der strahlförmigen Keulen eines jeden der als zweites erwähnten Sätze hat einen höheren Peak als die dazu benachbarten Keulen (strahlförmige Seitenkeulen) und ist etwa zweimal breiter als diese. Dementsprechend befinden sich die strahlförmigen Keulen der Hauptpeaks in den jeweiligen Sätzen unter gleichen Winkelabständen auf beiden Seiten der strahlförmigen Keule des Hauptpeaks des kombinierten Richtmusters 19, und sie werden allgemein als Gitterkeulen bezeichnet.
In dem Beispiel der 7 sind die Richtung des Hauptpeaks des kombinierten Richtmusters der gesamten Array-Antenne und die Richtung des Hauptpeaks (im Folgenden einfach als Richtung des Peaks bezeichnet) des Sub-Array-Richtmusters gleich, d.h. sie befinden sich auf gleicher Winkelposition an der Abszisse; da die Gitterkeulen R_Z an den Nullpunkten P_Z des Sub-Array-Richtmusters liegen, sind sie unterdrückt, und der Empfang ist durch Störsignalkomponenten kaum beeinträchtigt.
Bei Mobilkommunikationssystems wiederholt, wenn eine Mobilstation sich bewegt, die Basisstation in relativ langen Zeitintervallen (von zum Beispiel mehreren Sekunden bis zu einigen zehn Sekunden) eine Korrekturaktion für den Peak des Sub-Array-Richtmusters, um die Mobilstation grob zu verfolgen. Alternativ ist in dem Fall, wo das Sub-Array-Richtmuster den Winkelbereich eines Sektors (eines der Dienstgebiete, in die die Zelle rings um die Basisstation in gleichen Winkelintervallen von zum Beispiel 60° unterteilt ist) das Sub-Array-Richtmuster entsprechend dem Winkelbereich des Sektors fest eingestellt. Eine solche Einstellung des Sub-Array-Richtmusters ist gesteuert durch die Koeffizienten W₁ bis W₄, die in den Hochfrequenz-Pegel-Phase-Reglern 23₁ bis 23₄ von dem Sub-Array-Pegel-Phase-Steuerteil 25 gesetzt werden.
Andererseits steuert die Basisstation, während sich die Mobilstation bewegt, adaptiv die Pegel und Phasen der empfangenen Basisbandsignale durch die Basisband-Pegel-Phase-Regler 16₁ bis 16_L , um zu erreichen, dass der Peak des kombinierten Richtmusters der gesamten Array-Antenne die Mobilstation jederzeit verfolgt. Wenn also der Peak des kombinierten Richtmusters der gesamten Array-Antenne dazu gebracht wird, die Mobilstation zu verfolgen, während das Sub-Array-Richt muster unverändert gehalten wird, verschiebt sich die Richtung des Peaks des kombinierten Richtmusters in diesem Beispiel von der Richtung des Peaks der Hauptkeule des Sub-Array-Richtmusters nach links, wie in 8 abgebildet. Wenn die Richtung des Peaks sich wie oben erwähnt verschiebt, verschiebt sich das kombinierte Richtmuster als Ganzes mit Bezug auf das Sub-Array-Richtmuster nach links, wie in 8 gezeigt, mit dem Ergebnis, dass die Gitterkeulen R_G von den Nullpunkten P_Z nach links wandern und in die Keulen des Sub-Array-Richtmusters eintreten. Folglich werden die Gitterkeulen R_G groß, und die Bitfehlerratenleistung ist unter dem Einfluss von Störsignalkomponenten in Richtung der Gitterkeulen beeinträchtigt.
Wie oben beschrieben, treten bei der in Sub-Arrays gegliederten adaptiven Array-Antenne, wenn die Richtung des Peaks der kombinierten Richtwirkung von der Richtung des Peaks des Sub-Array-Richtmusters abweicht, die Gitterkeulen R_G in die Keulen des Sub-Array-Richtmusters ein, und folglich beeinträchtigt die Abweichung direkt die Störcharakteristik. Wenn eine solche Abweichung in der Richtung des Peaks unvermeidlich ist, ist ein mögliches Verfahren zum Verringern des Einflusses der Gitterkeulen, die Gitterkeulen abzusenken, indem die Sub-Array-Seitenkeulen unterdrückt werden. Dann ist ein mögliches Verfahren zum Verhindern der Erzeugung der Gitterkeulen in den Seitenkeulen, das Leistungskombinationsverhältnis der zwei äußersten der mehreren (drei oder mehr) Antennenelemente jedes Sub-Arrays zu den inneren Antennenelementen in der Ausgestaltung der 6 kleiner als 1 zu machen.
9 zeigt schematisch das Sub-Array-Richtmuster 24 und das kombinierte Richtmuster 19 der gesamten Array-Antenne in dem Fall, wo das Leistungskombinationsverhältnis der Hochfrequenzempfangssignale von den beiden äußersten Antennenelementen des Sub-Arrays zu Hochfrequenzempfangssignalen von den inneren Antennenelementen niedrig, zum Beispiel gleich 0,5, gewählt ist. Wie in 9 abgebildet, werden durch Unterdrücken der Seitenkeulen des Sub-Array-Richtmusters auch die Gitterkeulen R_G in diesen Seitenkeulen unterdrückt. Um dies zum Beispiel in der Ausgestaltung der 6 auszuführen, wenn die Ausgaben der vier Hochfrequenz-Pegel-Phase-Regler 23₁ bis 23₄ von jedem der Hochfrequenz-Signalkombinierer 22₁ bis 22_L entsprechend den jeweiligen Sub-Arrays kombiniert werden, wird das Leistungskombinationsverhältnis zwischen den zwei äußeren der vier Antennenelemente und den zwei inneren zum Beispiel auf 0,5:1 gesetzt.
10 zeigt Computersimulationsergebnisse des Sub-Array-Richtmusters, wenn der Peak des Musters jedes aus vier Antennenelementen bestehenden Sub-Arrays in 30°-Richtung steht; die Kurven #0, #1 und #2 bezeichnen die Richtmuster in den Fällen, wo die Signale von dem Hochfrequenz-Signalkombinierer 22₁ mit Verhältnissen 1:1:1:1, 0,75:1:1:0,75 und 0,5:1:1:0,5 kombiniert werden. Wie aus 10 offensichtlich ist, werden die Seitenkeulen mit abnehmendem Kombinationsverhältnis der den zwei äußeren Enden des Sub-Arrays entsprechenden Antennenausgaben kleiner. So ist es möglich, die Gitterkeulen des kombinierten Richtmusters 19 der gesamten Array-Antenne zu unterdrücken, die in den Seitenkeulengebieten des Sub-Array-Richtmusters erzeugt werden.
Während die Seitenkeulen unterdrückt werden können, indem das Kombinationsverhältnis der Sub-Array-Empfangssignale gesteuert wird, können sie auch unterdrückt werden, indem die Dichte der Anordnung der Antennenelemente jedes Sub-Arrays gesteuert wird. Das heißt, indem die beiden äußeren Antennenelemente jedes Sub-Arrays länger beabstandet sind als die inneren Antennenelemente, kann die Empfangssignalleistung von den beiden äußeren Antennenelementen des Sub-Arrays kleiner als die Empfangssignalleistung von den inneren Antennenelementen gemacht werden – dies ergibt den gleichen Effekt, der durch Steuern des Kombinationsverhältnisses in den Hochfrequenz-Signalkombinierern 22₁ bis 22_L erzielbar ist. 11 zeigt eine Ausgestaltung, in der die Seitenkeulen unterdrückt werden, indem der Antennenelementabstand in dem Sub-Array verändert wird. Dieses Beispiel zeigt den Fall, dass die zwei mittleren Antennenelemente jedes Sub-Arrays in der Ausgestaltung der 6 mit kleineren Intervallen als d beabstandet sind, wodurch sie von den äußeren Antennenelementen an beiden Seiten mit längeren Intervallen als d beabstandet sind. In diesem Fall ist die Breite des Sub-Arrays 3d wie im Fall der 6. Bei dieser Ausgestaltung werden die Eingangsempfangssignale von den Hochfrequenz-Signalkombinierern 22₁ bis 22_L kombiniert, ohne ihr Leistungsverhältnis zu verändern.
Wie oben beschrieben, kann durch Beabstanden der beiden äußersten Antennenelemente jedes Sub-Arrays in längeren Intervallen als die inneren Antennenelemente die Leistung der Empfangssignale von den zwei äußeren Antennenelementen kleiner als die Leistung der Empfangssignale von den inneren Antennenelementen gemacht werden, so dass die Seitenkeulen des Sub-Array-Richtmusters unterdrückt werden können. Das heißt, bei der in 6 gezeigten Grundausgestaltung der vorliegenden Erfindung können die Seitenkeulen der Sub-Array-Richtmuster weiter unterdrückt werden, indem letztlich durch Verwendung des oben mit Bezug auf 6 oder 11 beschriebenen Verfahrens die Empfangssignalleistung von den beiden äußersten Antennenelementen jedes Sub-Arrays kleiner als die Empfangssignalleistung von den inneren Antennenelementen gemacht wird. Natürlich liegt auf der Hand, dass die Steuerung des Leistungskombinationsverhältnisses in dem Hochfrequenz-Signalkombinierer, wie zuvor mit Bezug auf 6 beschrieben, und die Anpassung des Antennenelementabstandes des Sub-Arrays, wie oben in Verbindung mit 11 beschrieben, in Kombination verwendet werden können. Daher wird bei der folgenden Beschreibung von anderen Ausgestaltungen der Erfindung, die vorgesehen sind, um die Seitenkeulen zu unterdrücken, angenommen, dass die Antennenelemente des Sub-Arrays in gleichen Intervallen beabstandet sind, sofern nichts anderes gesagt ist, und die Operation zum Unterdrücken der Seitenkeulen kann von den Hochfrequenz-Signalkombinierern 22₁ bis 22₄ oder durch Einstellen des Antennenelementabstandes ohne Verändern des Kombinationsverhältnisses in den Hochfrequenz-Signalkombinierern oder durch eine Kombination beider Verfahren durchgeführt werden.
Wenn die Seitenkeulen des Sub-Array-Richtmusters unterdrückt sind, wie in 9 und 10 gezeigt, wird die Hauptkeule des Sub-Array-Richtmusters breiter, was manchmal dazu führt, dass die Gitterkeulen in die Hauptkeule des Sub-Array-Richtmusters eindringen, wie in 9 gezeigt. Es ist gewünscht, den Sub-Array zu implementieren, der nicht nur die Seitenkeulen unterdrückt, sondern auch die Breite der Hauptkeule konstant hält. Diese Anforderung könnte erfüllt werden, indem die Breite der Hauptkeule verringert oder der Gitterkeulenabstand entsprechend einer zunehmenden Breite der Hauptkeule vergrößert wird. Das erstere Verfahren kann implementiert werden, indem der Mitte-zu-Mitte-Abstand zwischen benachbarten Sub-Arrays verringert wird, und das letztere Verfahren durch Erhöhen der Anzahl von Antennenelementen jedes Sub-Arrays.
Zunächst wird eine Beschreibung von Ausgestaltungen geliefert, bei denen der Mitte-zu-Mitte-Abstand zwischen benachbarten Sub-Arrays verringert ist, um dadurch die Spreizung der Hauptkeule jedes Sub-Arrays, die die Unterdrückung der Seitenkeulen begleitet, zu unterdrücken. Während bei den folgenden Ausgestaltungen die Gesamtzahl M von Antennenelementen der Array-Antenne und die Anzahl von Elementen jedes Sub-Arrays spezifiziert ist, ist die vorliegende Erfindung nicht speziell darauf beschränkt.
Bei der Ausgestaltung der 12 ist die Gesamtzahl M von Elementen des Antennen-Arrays 16, und die Anzahl von Antennenelementen jedes Sub-Arrays ist 4. Im Gegensatz zu den Ausgestaltungen der 6 und 11 wird die Breite jedes Sub-Arrays gleich 3d angenommen. Wie im Fall der oben erwähnten Ausgestaltungen werden die Hochfrequenz-Empfangssignale von den Antennenelementen jedes Sub-Arrays über die Hochfrequenz-Pegel-Phase-Regler 23₁ bis 23₄ in den Hochfrequenz-Signalkombinierer 22_j (j = 1, ..., 4) eingespeist, in dem sie kombiniert werden. Es sei angenommen, dass die Seitenkeulen jedes Sub-Array-Richtmusters unterdrückt sind, indem zur Zeit des Kombinierens der Empfangssignale durch den Hochfrequenz-Signalkombinierer 22_j die Empfangssignalleistung von den zwei äußersten Antennenelementen des Sub-Arrays kleiner als die Empfangssignalleistung von den inneren Antennenelementen gemacht wird oder indem der Abstand zwischen den zwei mittleren Antennenelementen jedes Sub-Arrays kürzer als der Abstand zwischen den äußeren Antennenelementen gewählt wird (Unterdrückung von Seitenkeulen). Ferner ist bei dieser Ausgestaltung der Abstand zwischen den benachbarten äußersten Antennenelementen von aneinander grenzenden Sub-Arrays, das heißt die Abstände zwischen viertem und fünftem Antennenelement 11₄ und 11₅ , zwischen achtem und neuntem Antennenelement 11₈ und 11₉ und zwischen zwölftem und dreizehntem Antennenelement 11₁₂ und 11₃ kleiner als d gemacht, in diesem Beispiel d/2, wodurch der Mitte-zu-Mitte-Abstand zwischen benachbarten Sub-Arrays gleich 3,5d gemacht ist, kleiner als 4d in den Fällen der 6 und 11. Mit Ausnahme des Obigen ist diese Ausgestaltung im Aufbau identisch mit der Ausgestaltung der 6. Indem der Mitte-zu-Mitte-Abstand zwischen aneinandergrenzenden Sub-Arrays wie oben erwähnt verringert ist, kann die Spreizung der Hauptkeule des Sub-Array-Richtmusters unterdrückt werden, wie schematisch in 13 dargestellt, wodurch es möglich ist, zu verhindern, dass die Gitterkeulen aufgrund der Unterdrückung der Seitenkeulen in die Hauptkeule eindringen.
In der Ausgestaltung der 14 ist der Abstand zwischen den benachbarten äußersten Antennenelementen von aneinandergrenzenden Sub-Arrays 0. Das heißt, der Mitte-zu-Mitte-Abstand 3d zwischen den aneinandergrenzenden Sub-Arrays ist gleich der Sub-Array-Breite 3d. In diesem Fall sind die äußersten Antennenelemente der aneinandergrenzenden Sub-Arrays einteilig (gemeinsam) ausgeführt, mit dem Ergebnis, dass die Anzahl der Antennenelemente der gesamten Array-Antenne auf 13 reduziert ist. Die Empfangsleistung von jedem der Antennenelemente 11₄ , 11₇ und 11₁₀ , die von den aneinandergrenzenden Sub-Arrays gemeinsam genutzt werden, wird auf zwei gleiche Anteile aufgeteilt, die dem vierten bzw. ersten Hochfrequenz-Pegel-Phase-Regler 23₄ bzw. 23₁ der aneinandergrenzenden Sub-Arrays zugeführt wird. Die Seitenkeulen können unterdrückt werden, indem ein beliebiges der zwei oben erwähnten Verfahren verwendet wird. Auch bei dieser Ausgestaltung ist es möglich, die Spreizung der Hauptkeule des Sub-Arrays aufgrund der Unterdrückung der Seitenkeulen zu verhindern und damit zu verhindern, dass die Gitterkeulen in die Hauptkeule eindringen.
Bei der Ausgestaltung der 15 werden die zwei Hochfrequenz-Pegel-Phase-Regler 23₄ und 23₁ , die mit dem Ausgang eines jeden der von den aneinandergrenzenden Sub-Arrays in der Ausgestaltung der 14 gemeinsam genutzten Antennenelemente 11₄ , 11₇ und 11₁₀ verbunden sind, ebenfalls von einem Hochfrequenz-Pegel-Phase-Regler 23 gemeinsam genutzt. Folglich wird die Ausgabe aus jedem Hochfrequenz-Pegel-Phase-Regler 23 gleichmäßig auf aneinandergrenzende Sub-Arrays verteilt und dem individuellen Hochfrequenz-Signalkombinierer 22_j+1 (j = 1, 2, 3) zugeführt. Die Seitenkeulen des Sub-Array-Richtmusters können durch ein beliebiges der zwei oben erwähnten Verfahren unterdrückt werden.
Bei der Ausgestaltung der 16 ist der Mitte-zu-Mitte-Abstand zwischen benachbarten Sub-Arrays in der Ausgestaltung der 12 weiter auf einen Wert reduziert, der kleiner als die Sub-Array-Breite 3d ist. In diesem Beispiel liegen die Mittelpunkte der benachbarten Sub-Arrays um d näher aneinander als in der Ausgestaltung der 12, und daher ist der Mitte-zu-Mitte-Abstand zwischen den Sub-Arrays 2,5d, mit der Folge, dass die benachbarten Sub-Arrays um d/2 überlappen. Das heißt, die benachbarten Sub-Arrays überlappen so, dass die vierten Antennenelemente 11₄ , 11₈ und 11₁₂ von einem der zwei aneinandergrenzenden Sub-Arrays zwischen den ersten Antennenelementen 11₅ , 11₉ und 11₁₃ und zweiten Antennenelementen 11₈ , 11₁₀ und 11₁₄ des jeweils anderen Sub-Arrays platziert sind.
Bei der Ausgestaltung der 17 sind benachbarte Sub-Arrays in einer Überlappungsbeziehung zueinander wie im Fall der Ausgestaltung von 16 angeordnet, doch führt diese Struktur zu einer Zunahme der Interferenz zwischen den benachbarten Antennenelementen in den d/2-Überlappungsabschnitten benachbarter Sub-Arrays; um dies zu vermeiden, ist der Abstand zwischen erstem und zweitem Antennenelement und der Abstand zwischen drittem und viertem Antennenelement jedes Sub-Arrays auf jeweils 2dd erhöht, so dass die Antennenelemente in den Überlappungsabschnitten der aneinandergrenzenden Sub-Arrays den gleichen Abstand d voneinander haben. Infolgedessen ist die Sub-Array-Breite 5d, und der Mitte-zu-Mitte-Abstand zwischen benachbarten Sub-Arrays ist 4d. Da bei dieser Ausgestaltung der Antennenelementabstand im äußeren Abschnitt jedes Sub-Arrays gleich 2d gewählt ist, was größer als der Abstand d zwischen den inneren Antennenelementen ist, sind die Seitenkeulen des Sub-Array-Richtmusters unterdrückt.
Bei der Ausgestaltung der 18 ist der Mitte-zu-Mitte-Abstand zwischen benachbarten Sub-Arrays 4d, wie im Fall der Ausgestaltung von 6, doch die Anzahl von Antennenelementen jedes Sub-Arrays ist größer als bei den oben beschriebenen Ausgestaltungen; in diesem Beispiel sechs Antennenelemente, so dass die Gitterkeulen des kombinierten Richtmusters in längeren Intervallen entstehen und dadurch daran gehindert sind, in die durch Unterdrückung der Seitenkeulen aufgespreizte Hauptkeule des Sub-Arrays einzudringen. Da bei dieser Ausgestaltung zwei benachbarte Antennenelemente aneinandergrenzender Sub-Arrays gemeinsam genutzt werden, ist die Gesamtzahl M von Antennenelementen der Array-Antenne 18, und sie haben voneinander den gleichen Abstand d. Die Empfangsleistung jedes gemeinsam genutzten Antennenelementes (zum Beispiel 11₅ ) wird gleichmäßig oder in einem bestimmten Verhältnis auf benachbarte Sub-Arrays verteilt und den Hochfrequenz-Pegel-Phase-Reglern, zum Beispiel (23₁ und 23₅ ) von jeweils benachbarten Sub-Arrays zugeführt. Die Ausgaben der jeweiligen Hochfrequenz-Pegel-Phase-Regler 23₁ bis 23₅ jedes Sub-Arrays werden dem Hochfrequenz-Signalkombinierer 22_j zugeführt. Diese Ausgestaltung implementiert eine starke Überlappung benachbarter Sub-Arrays, indem sie in deren Überlappungsbereich zwei Antennen von ihnen gemeinsam nutzen lässt. Die Unterdrückung der Seitenkeulen wird durchgeführt durch Kombinieren der Empfangsleistung der zwei mittleren Antennenelemente und der Empfangsleistung der äußeren Antennenelemente durch den Hochfrequenz-Signalkombinierer 22_j mit Kombinationsverhältnissen, die mit dem Abstand von der Mitte jedes Sub-Arrays zunehmen, oder durch Verringern des Abstandes zwischen den inneren Antennenelementen im Vergleich zum Abstand zwischen den äußeren Antennenelementen.
In 19 ist wie im Fall der Ausgestaltung der 18 die Anzahl von Antennenelementen jedes Sub-Arrays gleich 6, und zwei Antennenelemente werden gemeinsam von benachbarten Sub-Arrays verwendet, doch werden bei dieser Ausgestaltung zwei Hochfrequenz-Pegel-Phase-Regler, die mit empfangener Hochfrequenzleistung von den zwei gemeinsam genutzten Antennenelementen versorgt sind, ebenfalls gemeinsam genutzt, und die Ausgabe jedes gemeinsam genutzten Hochfrequenz-Pegel-Phase-Reglers wird gleichmäßig auf die benachbarten Sub-Arrays verteilt. Das Verfahren zum Unterdrücken der Seitenkeulen in jedem Sub-Array ist das gleiche wie im Fall der Ausgestaltung von 19.
Die vorliegende Erfindung ist oben zwar in Anwendung auf Vielkanalempfänger beschrieben worden, doch hat die Erfindung ihre Wirkung auch bei Verwendung in einem Einkanalempfänger.
Die vorliegende Erfindung ist auch anwendbar auf einen Sender. Eine Ausgestaltung ist in 20 abgebildet. In der Ausgestaltung der 20 ist jeder Kanal durch ein Empfangsteil 100 und ein Sendeteil 200 gebildet. Das Empfangsteil 100 ist das gleiche wie im Kanal 14₁ der Ausgestaltung von 6 dargestellt. In diesem Fall umfasst das Sendeteil 200: ein Basisband-Hybrid 31, der entsprechend dem Basisband-Signalkombinierer 17 in 6 vorgesehen ist, wodurch das eingegebene zu sendende Basisbandsignal auf L verteilt wird; Basisband-Pegel-Phase-Regler 32₁ bis 32_L , die entsprechend den Basisband-Pegel-Phase-Reglern 16₁ bis 16_L vorgesehen sind; Sender 33₁ bis 33_L , die entsprechend den Empfängern 15₁ bis 15_L vorgesehen sind; Hochfrequenzhybride 34₁ bis 34_L , die entsprechend den Hochfrequenz-Signalkombinierern 22₁ bis 22_L vorgesehen sind, um die Hochfrequenz-Sendesignale zu verteilen; und Hochfrequenz-Pegel-Phase-Regler 35₁ bis 35₄ , die entsprechend den Hochfrequenz-Pegel-Phase-Reglern 23₁ bis 23₄ vorgesehen sind. Die Hochfrequenz-Sendesignale von den Hochfrequenz-Pegel-Phase-Reglern 35₁ bis 35₄ werden an den Hochfrequenz-Verteiler 13 angelegt, von wo sie an die entsprechenden Antennenelemente des entsprechenden Sub-Array gesandt werden.
Wenn die Mobilstation und die Basisstation für einen kurzen Zeitraum kommunizieren, können Uplink- und Downlink-Kanäle als im Wesentlichen die gleichen betrachtet werden. Folglich können die Sub-Array-Richtwirkung und die kombinierte Richtwirkung der gesamten Array-Antenne, die von der Basisstation für den Empfang eingestellt sind, unverändert für das Senden verwendet werden.
Dann werden, wie in 20 gezeigt, die in dem adaptiven Signalverarbeitungsteil 18 des Empfangsteiles 100 erzeugten Basisbandkoeffizienten Z₁ bis Z_L unverändert in den Basisband-Pegel-Phase-Reglern 32₁ bis 32_L des Sendeteiles 200 gesetzt. Ferner werden die in dem Sub-Array-Pegel-Phase-Steuerteil 25 des Empfangsteiles 100 festgelegten Koeffizienten W₁ bis W₄ unverändert in den Hochfrequenz-Pegel-Phase-Reglern 35₁ bis 35₄ gesetzt. Daher ist es möglich, Übertragungen mit der gleichen Sub-Array-Richtwirkung und kombinierten Richtwirkung, wie sie mit dem Empfangsteil 100 erzielbar sind, durchzuführen.
Zwar wurde in 20 beschrieben, dass das Empfangsteil 100 die in 6 gezeigte Konfiguration verwendet, doch können beliebige oben beschriebene Ausgestaltungen verwendet werden. In einem solchen Fall muss lediglich das Sendeteil entsprechend dem Empfangsteil wie im Fall von 20 aufgebaut sein.
WIRKUNG DER ERFINDUNG
Wie oben beschrieben, implementiert die Sub-Array-Anordnung von Antennenelementen über einen breiten Bereich steuerbare kombinierte Richtwirkung, ohne deutliche Steigerungen in der Anzahl der Empfänger und Verarbeitungsschaltungen und der Rechenkomplexität zu erfordern, und ermöglicht die Verringerung der Anzahl von verwendeten Empfängern. Wenn die vorliegende Erfindung auf einen Vielkanalempfänger angewandt wird, kann ein großes Dienstgebiet erhalten werden, indem das Sub-Array-Richtmuster in einer unterschiedlichen Richtung für jedes Kanalteil festgelegt und zwischen den Kanalteilen umgeschaltet wird. Das heißt, es ist möglich, die Wirkungen (hohe Verstärkung und Beseitigung von Störsignalkomponenten) basierend auf der herkömmlichen Sub-Array-Anordnung (2) zu erzielen und ein weites Dienstgebiet zu erhalten, ohne dass dafür deutliche Zunahmen in der Anzahl der Empfänger und Verarbeitungsschaltungen und in der Rechenkomplexität verursacht werden.
Ferner ist die vorliegende Erfindung auch auf Sender anwendbar.

Claims

Adaptive Array-Antenne mit: einer Mehrzahl von Sub-Arrays von Antennenelementen (11₁ bis 11_M ), die in Gruppen von wenigstens zwei angeordnet sind, wobei die Antennenelemente jeweils ein Hochfrequenz-Empfangssignal ausgeben; einer Mehrzahl von Hochfrequenz-Pegel-Phase-Reglern (23₁ bis 23₄ ) zum Regeln der Pegel und Phasen der Hochfrequenz-Empfangssignale von den wenigstens zwei Antennenelementen eines jeden der Mehrzahl von Sub-Arrays, wodurch die Richtwirkung für das jeweilige Sub-Array gesetzt wird; einem Hochfrequenz-Signalkombinierer (22₁ bis 22_L ) zum Kombinieren der geregelten Hochfrequenz-Empfangssignale von der Mehrzahl von Hochfrequenz-Pegel-Phase-Reglern (23₁ bis 23₄ ), die dem jeweiligen Sub-Array entsprechen, und zum Ausgeben des kombinierten Hochfrequenzsignals; einem Empfänger (15₁ bis 15_L ) zum Wandeln des kombinierten Hochfrequenzsignals von einem Hochfrequenz-Signalkombinierer, der besagtem jeweiligen Sub-Array entspricht, in ein Basisbandsignal und zum Ausgeben des Basisbandsignals; einem Basisband-Pegel-Phase-Regler (16₁ bis 16_L ) zum adaptiven Regeln von Pegel und Phase des Basisbandsignals von besagtem jeweiligem Sub-Array entsprechenden Empfänger (15₁ bis 15_L ); einem Basisband-Signalkombinierer (17) zum Kombinieren der geregelten Basisbandsignale von den Basisband-Pegel-Phase-Reglern (16₁ bis 16_L ), die einem jeweiligen der Mehrzahl von Sub-Arrays entsprechen, und zum Ausgeben des kombinierten Basisbandsignals; und einem adaptiven Signalverarbeitungsteil (18), bei dem die Basisband-Pegel-Phase-Regler, die einem jeweiligen der Mehrzahl von Sub-Arrays entsprechen, basierend auf dem kombinierten Basisbandsignal von dem Basisband-Signalkombinierer (17) adaptiv gesteuert werden, um die kombinierte Richtwirkung aller Antennenelemente (11₁ bis 11_M ) in Richtung eines gewünschten Signals zu setzen, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner ein Sub-Array-Pegel-Phasensteuerteil (25) umfasst, das eingerichtet ist, basierend auf den Empfangssignalen von den Antennenelementen wenigstens eines Sub-Arrays Koeffizienten, die in der Mehrzahl von den Sub-Arrays entsprechenden Hochfrequenz-Pegel-Phase-Reglern (23₁ bis 23₄ ) zu setzen sind, so festzulegen, dass die Spitze des Richtmusters des besagten jeweiligen Sub-Arrays in die Richtung eines gewünschten Signals weist, und die Koeffizienten in der der Mehrzahl von Sub-Arrays entsprechenden Mehrzahl der Hochfrequenz-Pegel-Phase-Regler (23₁ bis 23₄ ) zu setzen.
Adaptive Array-Antenne nach Anspruch 1, bei der die Anzahl von Antennenelementen (11₁ bis 11_M ) der Gruppe, die jedes Sub-Array bilden, gleich oder größer als 3 ist, und der Hochfre quenz-Signalkombinierer (22₁ bis 22_L ), der einer jeweiligen der besagten Gruppen entspricht, ein Kombinierer ist, durch den Hochfrequenz-Empfangssignale von der Mehrzahl der Antennenelemente der entsprechenden Gruppe in einem Verhältnis der Leistung der von beiden äußersten Antennenelementen der Gruppe empfangenen Hochfrequenzsignale zur Leistung der von den inneren Antennenelementen empfangenen Hochfrequenzsignale von weniger als 1 kombiniert werden, wodurch Seitenkeulen des Richtmusters des besagten jeweiligen Sub-Arrays unterdrückt werden.
Adaptive Array-Antenne nach Anspruch 1, bei der der Abstand zwischen Antennenelementen (11₁ bis 11_M ) auf beiden Seiten von mittleren Antennenelementen eines jeden Sub-Arrays größer ist als der Abstand zwischen den mittleren Antennenelementen, wodurch Seitenkeulen des Richtmusters jedes Sub-Arrays unterdrückt werden.
Adaptive Array-Antenne nach Anspruch 1, bei der die Antennenelemente (11₁ bis 11_M ) jedes Sub-Arrays in einem gleichen ersten Abstand angeordnet sind und die zwei benachbarten Antennenelemente eines jeden Paares von aneinandergrenzenden Sub-Arrays in einem zweiten Abstand angeordnet sind, der kleiner als der erste Abstand ist.
Adaptive Array-Antenne nach Anspruch 4, bei der: der zweite Abstand Null ist, so dass jedes Paar von aneinandergrenzenden Sub-Arrays ein Antennenelement gemeinsam hat; und die Empfangssignalleistung von dem gemeinsam genutzten Antennenelement in zwei gleiche Teile aufgeteilt wird, die den den aneinandergrenzenden Sub-Arrays entsprechenden Hochfrequenz-Pegel-Phase-Reglern (23₁ bis 23₄ ) zugeführt werden.
Adaptive Array-Antenne nach Anspruch 4, bei der: der zweite Abstand 0 ist, so dass jedes Paar von benachbarten Sub-Arrays ein Antennenelement gemeinsam hat; ein Hochfrequenz-Pegel-Phase-Regler als derjenige Hochfrequenz-Pegel-Phase-Regler (23₁ bis 23₄ ), der zu den benachbarten Antennenelementen (11₁ bis 11_M ) der aneinandergrenzenden Sub-Arrays gehört, gemeinsam genutzt wird; das Empfangssignal von dem gemeinsam genutzten Antennenelement an den gemeinsam genutzten Hochfrequenz-Pegel-Phase-Regler angelegt wird und dessen ausgegebenes Empfangssignal an die den jeweiligen aneinandergrenzenden Sub-Arrays entsprechenden Hochfrequenz-Signalkombinierer gleich verteilt wird.
Adaptive Array-Antenne nach Anspruch 1, bei der der Antennenelementabstand der Sub-Arrays gleich ist und aneinandergrenzende Sub-Arrays miteinander um den halben Antennenelementabstand überlappen.
Adaptive Array-Antenne nach Anspruch 3, bei der die mittleren Antennenelemente jedes Sub-Arrays alle Antennenelemente des Sub-Arrays mit Ausnahme der zwei äußersten Antennenelemente umfassen, der erste Abstand zwischen jedem äußersten Antennenelement des Sub-Arrays und dem nächstbenachbarten inneren Antennenelement das Zweifache des Abstandes zwischen den inneren Antennenelementen ist und aneinandergrenzende Sub-Arrays miteinander um den zweiten Abstand überlappen.
Adaptive Array-Antenne nach Anspruch 2 oder 3, bei der: jedes Sub-Array wenigstens sechs Antennenelemente hat, von denen zwei mit dem jeweils angrenzenden Sub-Array gemeinsam genutzt sind; und das Empfangssignal von jedem gemeinsam genutzten Antennenelement an zwei Hochfrequenz-Pegel-Phase-Regler (23₁ bis 23₆ ) gleich verteilt ist, wobei ein Hochfrequenz-Pegel-Phase-Regler von denen, die den jeweils aneinandergrenzenden Sub-Arrays entsprechen, den gemeinsam genutzten zwei Antennenelementen entspricht.
Adaptive Array-Antenne nach Anspruch 1, bei der: jedes Sub-Array wenigstens sechs Antennenelemente hat, von denen zwei mit dem jeweils angrenzenden Sub-Array gemeinsam genutzt sind; zwei Hochfrequenz-Pegel-Phase-Regler (23₁ bis 23₆ ) von den aneinander angrenzenden Sub-Arrays gemeinsam genutzt sind; Empfangssignale von den zwei gemeinsam genutzten Antennenelementen an die zwei gemeinsam genutzten Hochfrequenz-Pegel-Phase-Regler angelegt sind; und die Ausgabe eines jeden der gemeinsam genutzten Pegel-Phase-Regler auf die den aneinander angrenzenden Sub-Arrays entsprechenden Hochfrequenz-Signalkombinierer (22₁ bis 22₄ ) gleich verteilt ist.
Adaptive Array-Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der die Anzahl von Antennenelementen (11₁ bis 11_M ) jedes Sub-Arrays wenigstens vier und die Anzahl der Sub-Arrays wenigstens zwei ist.
Adaptive Array-Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei der ein Satz aus der Mehrzahl von Hochfrequenz-Pegel-Phase-Reglern (23₁ bis 23₄ ), der besagtem jeweiligem Sub-Array entspricht, und der besagtem jeweiligem Sub-Array entsprechende Hochfrequenz-Signalkombinierer (22₁ bis 22₄ ), der besagtem jeweiligem Sub-Array entsprechende Empfänger (15₁ bis 15₄ ), die besagtem jeweiligem Sub-Array entsprechenden Basisband-Pegel-Phase-Regler (16₁ bis 16₄ ), der Basaband-Signalkombinierer (17) und das adaptive Signalverarbeitungsteil (18) für jeden aus einer Mehrzahl von Kanälen vorgesehen ist und ein Hochfrequenzverteiler (13) vorgesehen ist, der eingerichtet ist, das Empfangssignal von jedem der Antennenelemente auf die Mehrzahl von Kanälen zum Anlegen an jeweils entsprechende Hochfrequenz-Pegel-Phase-Regler (23₁ bis 23₄ ) zu verteilen.
Adaptive Array-Antenne nach Anspruch 1, ferner mit: einem Basisband-Hybrid (31) zum Verteilen eines Sende-Basisbandsignals entsprechend den jeweiligen Sub-Arrays; Basisband-Sende-Pegel-Phase-Reglern (32₁ bis 32_L ), die entsprechend den jeweiligen Sub-Arrays vorgesehen sind, wobei die Basisband-Sende-Pegel-Phase-Regler mit Koeffizienten aus dem adaptiven Signalverarbeitungsteil (18) zum Regeln der Pegel und Phasen der verteilten Basisbandsendesignale gesetzt sind; Sendern (33₁ bis 33_L ), durch die die Sende-Basisbandsignale von den den jeweiligen Sub-Arrays entsprechenden Basisband-Sende-Pegel-Phase-Reglern in Hochfrequenz-Sendesignale umgewandelt und als solche ausgegeben werden; einer Mehrzahl von Hochfrequenz-Sende-Pegel-Phase-Reglern (35₁ bis 35₄ ) zum Regeln der Pegel und Phasen der Hochfrequenz-Empfangssignale an der Mehrzahl von Antennenelementen (11₁ bis 11_M ) jedes Sub-Arrays, um dadurch das Richtmuster jedes Sub-Arrays zu setzen; Hochfrequenz-Hybride (34₁ bis 34_L ), jeweils zum Verteilen des Hochfrequenz-Sendesignals von einem entsprechenden unter den Sendern an die besagtem jedem Sub-Array entsprechenden Hochfrequenz-Pegel-Phase-Regler; und einem Hochfrequenzverteiler (13) zum Senden der Ausgaben des Hochfrequenz-Sende-Pegel-Phase-Reglers (35₁ bis 35₄ ) an die jeweils entsprechenden Antennenelemente.