EP1530816B1 - Kalibriervorrichtung für ein umschaltbares antennen-array sowie ein zugehöriges betriebsverfahren - Google Patents

Kalibriervorrichtung für ein umschaltbares antennen-array sowie ein zugehöriges betriebsverfahren Download PDF

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EP1530816B1
EP1530816B1 EP03740191A EP03740191A EP1530816B1 EP 1530816 B1 EP1530816 B1 EP 1530816B1 EP 03740191 A EP03740191 A EP 03740191A EP 03740191 A EP03740191 A EP 03740191A EP 1530816 B1 EP1530816 B1 EP 1530816B1
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EP
European Patent Office
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antenna array
calibration apparatus
columns
inputs
antenna
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EP03740191A
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EP1530816B9 (de
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Jörg LANGENBERG
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Kathrein SE
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Kathrein Werke KG
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
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    • H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
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    • H01Q3/30—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array
    • H01Q3/34—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array by electrical means
    • H01Q3/40—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array by electrical means with phasing matrix
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    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
    • H01Q3/267—Phased-array testing or checking devices

Definitions

  • the invention relates to a calibration device for an antenna array according to the preamble of claim 1.
  • a generic antenna array usually comprises a plurality of primary radiators, but at least two juxtaposed and superimposed emitters, so that there is a two-dimensional array arrangement.
  • These antenna arrays which are also known by the term “smart antennas", are also used, for example, in the military sector for tracking targets (radar). Recently, however, these antennas are also being used in mobile communications, in particular in the frequency ranges 800 MHz to 1000 MHz and 1700 MHz to 2200 MHz.
  • Such antenna arrays can be used to determine the direction of the incoming signal. At the same time, however, by appropriate tuning of the phase position of the fed into the individual columns transmission signals and the emission direction can be changed, i. There is a selective beam shaping.
  • This alignment of the antenna in different horizontal directions for example, by means of a beam-forming network (beam-forming network).
  • a beam-forming network may for example consist of a so-called Butler matrix having, for example, four inputs and four outputs. Depending on the input connected, the network generates a different but fixed phase relationship between the emitters in the individual dipole rows.
  • Butler matrix has become known, for example, from US Pat. No. 6,351,243.
  • the antenna array known from the aforementioned US patent has, for example, four vertically extending and horizontally adjacent columns, in each of which four radiators or radiating devices are accommodated one above the other.
  • the four inputs for each arranged in a column radiators (hereinafter sometimes also called column inputs) are connected to the four outputs of an upstream Butler matrix.
  • the Butler matrix has four inputs.
  • This upstream beam forming network in the form of the Butler matrix generated in a conventional manner, depending on the connected input, that is, depending on which of the four inputs the connection cable is connected, another but fixed phase relationship between the radiators in the four columns. As a result, four different orientations of the main beam direction and thus the main lobe are determined.
  • the main beam direction can be set in a horizontal plane in a different angular position.
  • the antenna array may also be provided with a down-tilt device, in addition to change the Absenkwinkel the main beam direction and thus the main lobe.
  • a genus-forming calibration device for an antenna array is known to be known, wherein the emitters are assigned inputs, which is preceded by a beam forming network.
  • the outputs of the beamforming network are each associated with one Connected to the input of the antenna array, via which the radiators provided in a column are fed.
  • the calibration device further comprises probes which are arranged in the wake of the emitters, as well as an adjustment device which is associated with the outputs of the beam forming network and by means of which the phase position for the incoming radiation limit can be adjusted and adjusted feedable signals.
  • WO-A-0 156 186 an antenna array with a beam forming network (Butler matrix) and a matching device to be taken as known, which is arranged upstream of the inputs of the beam forming network.
  • the trimming device is not yet part of a calibration device, but rather is used by adaptive control for additional beam shaping.
  • the object of the invention is also to provide a corresponding operating method for operating a corresponding antenna array.
  • This is preferably realized by arranging the phases in front of the inputs of the beam-forming network, at least with respect to the radiators arranged in some columns of the antenna array. in the form of the Butler matrix, can be moved so that the fed emitters are driven in accordance with simultaneous wiring of multiple inputs to achieve a desired pivoting of the lobe.
  • phase positions of all radiators are preferably shifted simultaneously accordingly.
  • the calibration of the phase position can be performed by phase actuators, which are connected upstream of the corresponding inputs of the Butler matrix.
  • this can also be done by using upstream additional lines to the Butler matrix, which must be selected in a suitable length in order to realize the desired phase balance.
  • phase position of the transmission from the input of the individual columns or the antenna inputs is preferably the same size, in practice the phase position (or the group delay) for the ideal phase position has more or less pronounced tolerance-related deviations.
  • the ideal phase position is given by the fact that the phase is identical for all paths, and also with respect to the beam shaping.
  • the more or less tolerance-related deviations result additively as an offset or frequency dependent by different frequency responses.
  • the deviations are measured over all transmission paths preferably on the path from the input antenna array or beam forming network to the probe output or input to probe outputs and preferably over the entire operating frequency range (for example during the production of the antenna).
  • the transmission paths are preferably measured on the route from the input antenna array or beam forming network to coupling output or coupling outputs.
  • This determined data can then be stored in a data record.
  • These data which are stored in a suitable form, for example in a data record, can then be made available to a transmitting device or to the base station in order then to be taken into account for the electronic generation of the phase position of the individual signals. It proves to be particularly advantageous, for example, to associate this data or the mentioned data record with the corresponding data of a serial number of the antenna.
  • FIG. 1 shows, in a schematic plan view, an antenna array 1 which, for example, comprises a large number of dual-polarized radiators or radiator elements 3, which are arranged in front of a reflector 5.
  • a reflector belonging to the edge boundary 5 ' which is set up at right angles to the plane of the reflector sheet.
  • these reflector edge boundaries 5 ' are positioned slightly obliquely outwards in the emission direction.
  • the antenna array has four columns 7, which are arranged vertically, with four radiators or radiator groups 3 being arranged one above the other in each column in the exemplary embodiment shown.
  • radiators or radiator groups 3 are positioned one above the other in the vertical direction.
  • the individual radiators or radiator groups 3 need not necessarily be arranged in the same height in the individual columns.
  • the radiators or radiator groups 3 it is possible, for example, for the radiators or radiator groups 3 to be two in each case adjacent columns 7 offset by half the vertical distance between two adjacent radiators to each other. Deviating from this, in the schematic plan view in FIG. 1, a representation is reproduced in which the radiators or radiator groups 3 in adjacent columns each come to rest on the same contour line.
  • the radiators 3 can consist, for example, of cross-shaped dipole radiators or dipole squares.
  • a beam forming network 17 which has, for example, four inputs 19 and four outputs 21.
  • the four outputs of the beamforming network 17 are connected to the four inputs 15 of the antenna array.
  • the number of outputs N may differ from the number of inputs n, ie in particular, the number of outputs N may be greater than the number of inputs n.
  • a feed cable 23 is connected to one of the inputs 19, about all outputs 21 are fed accordingly.
  • a horizontal emitter orientation 16.1 be effected with, for example, -45 ° to the left, as can be seen from the schematic diagram of Figure 3. If, for example, the supply cable 23 is connected at the most right connection 19.4, then a corresponding Alignment 16.4 causes the main lobe 16 of the radiation field of the antenna array in an angle of + 45 ° to the right.
  • the antenna array when the feeder cable 23 is connected to the terminal 19.2 or to the terminal 19.3, the antenna array is operated so that, for example, a pivoting 16.2, 16.3 causes by 15 ° to the left or to the right with respect to the vertical plane of symmetry of the antenna array can be, so in different azimuth direction.
  • a beam forming network 17 it is common in such a beam forming network 17 to provide a corresponding number of inputs for different azimuth angular orientations of the main lobe 16 of the antenna array, wherein the number of outputs usually corresponds to the number of columns of the antenna array.
  • Each input is connected to a plurality of outputs, usually each input to all outputs of the beam forming network 17.
  • the beam-forming network 17 may, for example, be a known Butler matrix 17 'whose four inputs 19.1, 19.2, 19.3 and 19.4 are each connected to all outputs 21.1, 21.2, 21.3 and 21.4, via which the radiators are connected via lines 35 3 are fed.
  • the feed cable 23 via a branching or summing 26 not only with an input, but at least two inputs or more of the inputs 19.1 to 19.4 to connect.
  • a calibration of the Butler matrix and the connected antenna array must first be performed.
  • This first requires the phase characteristic at the outputs 21.1 to 21.4 of the beam-forming network 17, preferably in the form of the Butler matrix 17 ', to be metered in response to feed of the feed signal once via the inputs 19.1, 19.2, 19.3 and 19.4 of the Butler matrix 17 '.
  • the beam-forming network 17 Depending on the connected input 19.1 to 19.4, the beam-forming network 17 generates different radiation patterns in the form of the Butler matrix 17 'because of the different phase assignments of the dipoles or dipole rows, ie the radiators 3, 3'.
  • the radiators 3, 3' For example, in the vertical arrangement of radiators 3, 3 'in the four columns 7 four different horizontal diagrams generated. The phase relationships of the radiators in the individual columns gives the diagram according to FIG. 4.
  • a phase jump of, for example, 180 ° between the primary radiators 3, 3' of the different polarizations can occur.
  • the measured curves (straight lines) reproduced in FIG. 4 must be changed in their position according to the arrow illustration 28 so that the two upper ones Traces in the form of straight lines 30 and 32 with the two in Figure 4 deeper and steeper extending traces 34 and 36 intersect at a common intersection X, as shown in Figure 5.
  • phase actuators 37th take place, which are the inputs 19.1 to 19.4 of the Butler matrix 17 'upstream, so that inputs A to D result for the overall circuit.
  • phase actuators 37 shown in FIG. 1 corresponding additional cable lengths can be connected in series at the individual inputs 19. 1 to 19. 4, whose length is dimensioned such that the desired phase shift is effected.
  • intermediate lobes 116 can now be generated, as shown for example in the case of the diagram according to FIG. 6, in that the inputs 19.1 and 19.2 or 19.2 and 19.3 or 19.3 and 19.4 are connected together. Preferably, all inputs are supplied with the same power.
  • FIG. 7 now shows the device for phase alignment of the supply lines, that is to say for carrying out a phase calibration.
  • the phase actuators of the Butler matrix 17 'of the mentioned phase adjustment for the intermediate lobes 116 is performed so that they by combining the inputs A and B, B and C or C and D makes sense and without further action can be used on the antenna feeders.
  • a suitable calibration signal i. given a known signal and measured at the output S of the combination network (Comb) the absolute phase. Now you can do this also for the supply lines to the inputs B, C and D.
  • the couplers 111 are preferably connected between the respective output 21 and the respective input 15 of the associated column 7 of the antenna array.
  • the couplers must be connected between the network accommodated in the Butler matrix 17 'and at least one emitter 3, 3' in an associated column 7 of the antenna array.
  • FIG. 8 it is shown how to use an antenna with two polarizations, e.g. + 45 ° and -45 ° can combine the network for phase alignment of the supply lines.
  • Such a combination makes sense if e.g. the Butler matrix can be realized together with the couplers and combination networks on a board, as this largely identical units (each coupler and combination networks) can be produced.
  • the extension from the representation according to FIG. 7 is effected by combining the two outputs of the respective combination network 27 and 27 ', for example in the form of a combiner (Comb), with the inputs of a downstream second combination network 27 "likewise in the form of a combiner (Comb) and to the common output S.
  • the combination network 27 thus serves to determine the phase position on a radiator element with respect to the one polarization, wherein the combination network 27 'is used to determine the phase position at a respective radiator for the other polarization.
  • phase actuators may consist of basically vorschaltbaren cable sections to change the phase position.
  • a coupler 111 for example in the form of a directional coupler on all four lines 35 in order to obtain even more measuring points to achieve the reproduced in the diagrams of Figures 4 and 5 straight lines.
  • probes 11 can be used, which are designed, for example, pin-shaped and preferably rise at right angles from the plane of the reflector sheet 5 and are assigned to a particular radiator 3.
  • the probes 11 may preferably consist of capacitive coupling pins. But they can also be formed from inductively operating coupling loops. In both cases, the probes 11 protrude from the reflector into the near field of the radiator.
  • the mentioned probes 11 can also be used for dual-polarized radiators 3 'since both polarizations can be measured via this. In FIG. 1, for example, for the left-hand column and the right-hand column, in each case the lowermost radiator 3, 3 'is associated with such a probe 11 and 11b shown in plan view.
  • This probe is then used in place of the directional couplers 11 shown in FIGS. 7 and 8 to detect the signal measured thereon in a combination network 27 or in a combination network dual polarized antenna in a combination network 27 'and 27 "is shown in Figure 9.
  • a combination network 27 is shown which operates with two probes 11, ie 11a and 11b.
  • the combination networks are suitable for single polarized antennas. In principle, they are also suitable for a dual-polarized antenna array.
  • probes 11 is suitable here, since a single probe suffices to be assigned to a dual-polarized emitter arrangement 3, 3 ', since the desired partial signals in both polarizations can ultimately be received via this one probe.
  • a coupling device a coupling device would then have to be used for each polarization, that is, in the case of the dual-polarized antenna array, instead of a probe, a pair of coupling device would then become necessary.

Landscapes

  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Input Circuits Of Receivers And Coupling Of Receivers And Audio Equipment (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Kalibriervorrichtung für ein Antennen-Array nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
  • Ein gattungsbildendes Antennen-Array (Gruppenantenne) umfasst üblicherweise mehrerer Primärstrahler, mindestens jedoch zwei neben- und übereinander angeordnete Strahler, so dass sich eine zweidimensionale Array-Anordnung ergibt. Diese auch unter dem Begriff "Smart-Antennen" bekannten Antennen-Arrays werden beispielsweise auch im Militärbereich zur Verfolgung von Zielen (Radar) eingesetzt. Verstärkt werden diese Antennen in letzter Zeit jedoch auch im Mobilfunk eingesetzt, insbesondere in den Frequenzbereichen 800 MHz bis 1000 MHz bzw. 1700 MHz bis 2200 MHz.
  • Durch die Entwicklung neuer Primärstrahlersysteme ist nunmehr auch der Aufbau von dualpolarisierten Antennen-Arrays, insbesondere mit einer Polarisationsausrichtung von +45° bzw. -45° gegenüber der Horizontalen bzw. Vertikalen ermöglicht worden.
  • Derartige Antennen-Arrays, gleich, ob sie grundsätzlich aus dualpolarisiert oder nur aus einfach polarisierten Strahler bestehen, können zur Bestimmung der Richtung des ankommenden Signals eingesetzt werden. Gleichzeitig kann jedoch durch entsprechende Abstimmung der Phasenlage der in die einzelnen Spalten eingespeisten Sendesignale auch die Abstrahlrichtung verändert werden, d.h. es erfolgt eine selektive Strahlformung.
  • Diese Ausrichtung der Antenne in unterschiedliche Horizontalrichtungen erfolgt beispielsweise mittels eines Strahlformungsnetzwerkes (beam-forming-network). Ein derartiges Strahlformungsnetzwerk kann beispielsweise aus einer sogenannten Butler-Matrix bestehen, die beispielsweise vier Eingänge und vier Ausgänge aufweist. Das Netzwerk erzeugt je nach beschaltetem Eingang eine andere, aber feste Phasenbeziehung zwischen den Strahlern in den einzelnen Dipolreihen. Ein derartiger Antennenaufbau mit einer Butler-Matrix ist beispielsweise aus der US-A-6,351,243 bekannt geworden.
  • Das aus dem vorstehend genannten US-Patent bekannte Antennen-Array weist beispielsweise vier in Vertikalrichtung verlaufende und in Horizontalrichtung nebeneinander liegende Spalten auf, in die jeweils vier Strahler oder Strahlereinrichtungen übereinander untergebracht sind. Die vier Eingänge für die jeweils in einer Spalte angeordneten Strahler (nachfolgend teilweise auch Spalten-Eingänge genannt) sind mit den vier Ausgängen einer vorgeschalteten Butler-Matrix verbunden. Die Butler-Matrix weist beispielsweise vier Eingänge auf. Dieses vorgeschaltete Strahlformungsnetzwerk in Form der Butler-Matrix erzeugt in üblicher Weise je nach beschaltetem Eingang, also je nach dem, an welchem der vier Eingänge das Anschlusskabel angeschlossen wird, eine andere aber feste Phasenbeziehung zwischen den Strahlern in den vier Spalten. Dadurch werden vier unterschiedliche Ausrichtungen der Hauptstrahlrichtung und damit der Hauptkeule festgelegt. Mit anderen Worten kann also die Hauptstrahlrichtung in einer Horizontalebene in unterschiedlicher Winkellage eingestellt werden. Zudem kann natürlich grundsätzlich das Antennenarray auch mit einer Down-Tilt-Einrichtung versehen sein, um darüber hinaus den Absenkwinkel der Hauptstrahlrichtung und damit der Hauptkeule zu verändern.
  • Grundsätzlich bestehen aber zwei wesentliche Probleme bei derartigen Antennenarrays unter Verwendung entsprechend vorgeschalteter Strahlformungsnetzwerke beispielsweise in Form einer Butler-Matrix. Zum einen ist eine Verstellung der Hauptstrahlrichtung in Azimutrichtung nur in den vorgegebenen Schritten möglich, die durch unterschiedliche Beschaltung entsprechend der Anzahl der Eingänge vorgegeben ist. Bei einer Butler-Matrix beispielsweise mit vier Ein- und vier Ausgängen können dadurch nur vier unterschiedliche Azimutwinkel an dem Antennenarray eingestellt werden.
  • Ferner besteht ein spezielles Problem beim Vorschalten einer Butler-Matrix zur Richtungsformung insoweit, als hier eine Kalibrierung recht kompliziert wird. Denn die Phasenlage ist nach der Butler-Matrix uneinheitlich. Zudem erhalten mehrere Primärstrahler der Antenne einen Teil des Signales, unabhängig welcher Eingang der Butler-Matrix geschaltet ist.
  • Aus der EP-A-0 877 444 ist eine gattungsbildende Kalibriereinrichtung für ein Antennenarray als bekannt zu entnehmen, wobei den Strahlern Eingänge zugeordnet sind, denen ein Strahlformungsnetzwerk vorgeschaltet ist. Die Ausgänge des Strahlformungsnetzwerkes sind jeweils mit einem zugeordneten Eingang des Antennenarrays verbunden, worüber die in einer Spalte vorgesehenen Strahler gespeist werden. In dem Strahlformungsnetzwerk werden je nach beschaltetem Eingang zur Erzielung einer unterschiedlichen Strahlrichtung in Azimutrichtung eine andere Phasenbeziehung zwischen den in den einzelnen Spalten angeordneten Strahlern erzeugt, wobei zumindest zwei Eingänge über ein gemeinsames oder über separate Speisekabel gespeist sind. Die Kalibriereinrichtung umfasst ferner Sonden, die im Nachfeld der Strahler angeordnet sind, ebenso wie eine Abgleicheinrichtung, die den Ausgängen des Strahlformungsnetzwerkes zugeordnet ist und mittels derer die Phasenlage für den eingehenden Strahlungslimit zuführbarer Signale einstell- und/oder veränderbar ist.
  • Schließlich ist auch aus der WO-A-0 156 186 ein Antennenarray mit einem Strahlformungsnetzwerk (Butler-Matrix) und einer Abgleicheinrichtung als bekannt zu entnehmen, die den Eingängen des Strahlformungsnetzwerkes vorgeordnet ist. Die Abgleicheinrichtung ist noch nicht Teil einer Kalibriereinrichtung, sondern wird vielmehr durch eine adaptive Steuerung zur zusätzlichen Strahlformung benutzt.
  • Demgegenüber ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Kalibriervorrichtung für ein umschaltbares Antennen-Array zu schaffen, insbesondere für ein Antennen-Array mit vorgeschaltetem Strahlformungsnetzwerk beispielsweise in Form einer Butler-Matrix, derart, dass durch die verbesserte Kalibrierung das Antennen-Array in Azimutrichtung problemlos mit einer noch größeren Anzahl von unterschiedlichen Winkeln bezüglich der Strahlrichtung eingestellt werden kann. Aufgabe der Erfindung ist es ferner, ein entsprechendes Betriebsverfahren zum Betrieb eines entsprechendes Antennen-Arrays zu schaffen.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß bezüglich der Kalibriervorrichtung entsprechend den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Es muss als ausgesprochen überraschend bezeichnet werden, dass mit einem an sich vorbekannten Strahlformungsnetzwerk beispielsweise in Form einer Butler-Matrix es erfindungsgemäß nunmehr möglich geworden ist, unabhängig von den beispielsweise vorgegebenen vier unterschiedlichen Eingängen (über die die Antenne in vier unterschiedlichen Abstrahlwinkeln in Azimutrichtung eingestellt werden kann) das Antennenarray in Azimutrichtung zusätzlich noch in weiteren Winkelausrichtungen einzustellen. Erfindungsgemäß ist dies dadurch möglich, dass zumindest ein Eingang des Strahlformungsnetzwerkes beispielsweise in Form der Butler-Matrix, vorzugsweise aber zumindest zwei Eingänge dieses Netzwerkes in entsprechend abgeglichener und kalibrierter Phasenlage angespeist werden, worüber es erfindungsgemäß möglich ist, dass beispielsweise Zwischenkeulen erzeugt werden. Es lassen sich also somit Abstrahlrichtungen des Antennenarrays in zusätzlichen Zwischenwinkeln gegenüber den vorgegebenen Hauptwinkeln einstellen.
  • Erfindungsgemäß ist dies aber nur dann möglich, wenn zuvor ein Phasenabgleich für die über die Butler-Matrix angespeisten Strahler durchgeführt wurde, damit sich die einzelnen Keulen bei der Beschaltung beispielsweise zweier Eingänge phasenrichtig addieren. Mit anderen Worten ist erfindungsgemäß eine Kalibrierung der Zuleitungen zu den Antennen vorgesehen, um somit zu gewährleisten, dass an den Ausgängen des Strahlformungsnetzwerkes z.B. in Form der Butler-Matrix die dort anstehenden Signale phasengleich sind.
  • Bevorzugt wird dies dadurch realisiert, dass zumindest bezüglich der in einigen Spalten des Antennenarrays angeordneten Strahlern die Phasen vor den Eingängen des Strahlformungsnetzwerkes z.B. in Form der Butler-Matrix, so verschoben werden kann, dass die angespeisten Strahler bei gleichzeitiger Beschaltung mehrerer Eingänge zur Erzielung einer gewünschten Verschwenkung der Keule entsprechend angesteuert werden.
  • Bei einem 4 x 4 Antennen-Array mit vier Spalten und jeweils vier Strahlern oder Strahlergruppen werden bevorzugt die Phasenlagen aller Strahler gleichzeitig entsprechend verschoben.
  • Bevorzugt kann die Kalibrierung der Phasenlage durch Phasenstellglieder durchgeführt werden, die den entsprechenden Eingängen der Butler-Matrix vorgeschaltet sind. Alternativ kann dies auch durch Verwendung vorgeschalteter Zusatzleitungen zur Butler-Matrix durchgeführt werden, die in geeigneter Länge gewählt werden müssen, um den gewünschten Phasenabgleich zu realisieren.
  • Ferner hat es sich als günstig erwiesen, bereits auf dem Antennen-Array selbst entsprechende Sonden zu platzieren, über die entsprechende Kalibriersignale aufgefangen werden können, um mittels eines Kalibriernetzwerkes den Phasenabgleich vorzunehmen.
  • Schließlich lässt sich eine weitere Verbesserung auch dadurch erzielen, dass das Kombinationsnetzwerk verlustbehaftete Komponenten beinhaltet. Denn diese Komponenten tragen zu einer Verringerung von Resonanzen bei.
  • Die Phasenlage der Transmission vom Eingang der einzelnen Spalten bzw. der Antenneneingänge ist zwar bevorzugt gleich groß, wobei jedoch in der Praxis die Phasenlage (oder die Gruppenlaufzeit) zur idealen Phasenlage mehr oder weniger starke toleranzbedingte Abweichungen aufweist. Die ideale Phasenlage ist dadurch gegeben, dass die Phase für alle Pfade identisch ist, und zwar auch bezüglich der Strahlformung. Die mehr oder weniger stark toleranzbedingten Abweichungen ergeben sich additiv als Offset oder auch frequenzabhängig durch unterschiedliche Frequenzgänge. Erfindungsgemäß wird hier vorgeschlagen, die Abweichungen über alle Übertragungspfade vorzugsweise auf der Strecke vom Eingang Antennen-Array oder Strahlformungsnetzwerk bis zum Sondenausgang oder Eingang bis Sondenausgängen und bevorzugt über den gesamten Betriebsfrequenzbereich vermessen (beispielsweise bei der Produktion der Antenne). Im Falle der Verwendung von Koppeleinrichtungen werden die Übertragungspfade bevorzugt auf der Strecke vom Eingang Antennen-Array oder Strahlformungsnetzwerk bis Koppelausgang oder Koppelausgängen vermessen. Diese ermittelten Daten können dann in einem Datensatz gespeichert werden. Diese in geeigneter Form, eben beispielsweise in einem Datensatz gespeicherten Daten können dann einer Sendeeinrichtung bzw. der Basisstation zur Verfügung gestellt werden, um dann zur elektronischen Erzeugung der Phasenlage der einzelnen Signale berücksichtigt zu werden. Als besonders vorteilhaft erweist sich, beispielsweise diese Daten oder den erwähnten Datensatz mit den entsprechenden Daten einer Seriennummer der Antenne zuzuordnen.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei zeigen im Einzelnen:
    • Figur 1 :
    eine schematische Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Antennen-Array mit eingezeichneten Sonden für eine Kalibriereinrichtung;
    Figur 2:
    eine schematische auszugsweise VertikalQuerschnittsdarstellung längs einer Vertikalebene durch eine Spalte des in Figur 1 gezeigten Antennen-Arrays;
    Figur 3 :
    eine Darstellung von vier typischen Horizontaldiagrammen, die durch eine Gruppenantenne mit Hilfe einer Butler-Matrix erzeugt werden;
    Figur 4 :
    ein Diagramm zur Erläuterung der Phasenbeziehung zwischen den Strahlern in den einzelnen Spalten vor Durchführung einer Kalibrierung;
    Figur 5 :
    eine zu Figur 4 entsprechende Darstellung nach Durchführung der Kalibrierung;
    Figur 6 :
    eine zu Figur 3 entsprechende Darstellung von typischen Horizontaldiagrammen des Antennenarrays, woraus ersichtlich ist, dass erfindungsgemäß weitere Zwischenkeulen erzeugbar sind;
    Figur 7 :
    eine Kalibriereinrichtung mit einem Kombinationsnetzwerk unter Verwendung von Koppeleinrichtungen;
    Figur 8 :
    eine auf Figur 7 aufbauende erweiterte Kalibriereinrichtung für eine Antenne mit zwei Polarisationen, die beispielsweise in +45° und -45° gegenüber der Horizontalen ausgerichtet sind; und
    Figur 9 :
    eine zu Figur 7 entsprechende Darstellung einer Kalibriereinrichtung, allerdings nicht unter Verwendung von Koppeleinrichtungen, sondern von Sonden (die an einem Antennenarray von Hause aus eingebaut sein können).
  • In Figur 1 ist in schematischer Draufsicht ein Antennen-Array 1 gezeigt, welches beispielsweise eine Vielzahl von dualpolarisierten Strahlern oder Strahlerelementen 3 umfasst, die vor einem Reflektor 5 angeordnet sind. An den vertikalen Längsseiten kann am Reflektor 5 beispielsweise eine zum Reflektor gehörende Randbegrenzung 5' vorgesehen sein, die winkelig bis rechtwinkelig gegenüber der Ebene des Reflektorbleches aufgestellt ist. Häufig sind diese Reflektor-Randbegrenzungen 5' leicht schräg nach außen in Abstrahlrichtung aufgestellt.
  • Im gezeigten Ausführungsbeispiel zeigt das Antennen-Array vier Spalten 7, die vertikal angeordnet sind, wobei in jeder Spalte im gezeigten Ausführungsbeispiel vier Strahler oder Strahlergruppen 3 übereinander angeordnet sind.
  • Insgesamt sind bei dem Antennen-Array gemäß Figur 1 und 2 vier Spalten 7 vorgesehen, in denen jeweils die vier Strahler oder Strahlergruppen 3 in Vertikalrichtung übereinander positioniert sind. Die einzelnen Strahler oder Strahlergruppen 3 müssen in den einzelnen Spalten nicht zwingend in gleicher Höhe angeordnet sein. Bevorzugt können beispielsweise die Strahler oder Strahlergruppen 3 in jeweils zwei benachbarten Spalten 7 um den halben Vertikalabstand zwischen zwei benachbarten Strahlern versetzt zueinander angeordnet sein. Dazu abweichend ist in der schematischen Draufsicht in Figur 1 eine Darstellung wiedergegeben, in der die Strahler oder Strahlergruppen 3 in benachbarten Spalten jeweils auf gleicher Höhenlinie zu liegen kommen.
  • Im Falle einer in Figur 1 und 2 angedeuteten dualpolarisierten Antenne können die Strahler 3 beispielsweise aus kreuzförmigen Dipolstrahlern oder aus Dipolquadraten bestehen. Besonders eignen sich dualpolarisierte Dipolstrahler 3', wie sie beispielsweise aus der WO 00/39894 bekannt sind. Es wird auf den Offenbarungsgehalt dieser Vorveröffentlichung in vollem Umfang Bezug genommen und zum Inhalt dieser Anmeldung gemacht.
  • Schließlich ist in Figur 1 auch ein Strahlformungsnetzwerk 17 vorgesehen, welches beispielsweise vier Eingänge 19 und vier Ausgänge 21 aufweist. Die vier Ausgänge des Strahlformungsnetzwerkes 17 sind mit den vier Eingängen 15 des Antennen-Arrays verbunden. Die Zahl der Ausgänge N kann von der Zahl der Eingänge n abweichen, d.h. insbesondere kann die Zahl der Ausgänge N größer sein als die Zahl der Eingänge n. Bei einem derartigen Strahlformungsnetzwerk 17 wird dann beispielsweise ein Speisekabel 23 an einem der Eingänge 19 angeschlossen, worüber alle Ausgänge 21 entsprechend gespeist werden. So kann beispielsweise, wenn das Speisekabel 23 am ersten Eingang 19.1 des Strahlformungsnetzwerkes 17 angeschlossen wird, eine horizontale Strahlerausrichtung 16.1 mit beispielsweise -45° nach links bewirkt werden, wie dies aus dem schematischen Diagramm gemäß Figur 3 zu ersehen ist. Wird beispielsweise das Speisekabel 23 am rechtesten Anschluss 19.4 angeschlossen, so wird eine entsprechende Ausrichtung 16.4 der Hauptkeule 16 des Strahlungsfeldes des Antennen-Arrays in einen Winkel von +45° nach rechts bewirkt. Entsprechend kann, wenn das Speisekabel 23 am Anschluss 19.2 bzw. am Anschluss 19.3 angeschlossen wird, das Antennen-Array so betrieben werden, dass beispielsweise eine Verschwenkung 16.2, 16.3 um 15° nach links oder nach rechts gegenüber der vertikalen Symmetrieebene des Antennen-Arrays bewirkt werden kann, also in unterschiedlicher Azimutrichtung.
  • Von daher ist es bei einem derartigen Strahlformungsnetzwerk 17 üblich, für unterschiedliche Azimut-Winkelausrichtungen der Hauptkeule 16 des Antennen-Arrays eine entsprechende Anzahl von Eingängen vorzusehen, wobei die Zahl der Ausgänge in der Regel der Anzahl der Spalten des Antennen-Arrays entspricht. Dabei ist jeder Eingang mit einer Vielzahl von Ausgängen, in der Regel jeder Eingang mit allen Ausgängen des Strahlformungsnetzwerkes 17 verbunden.
  • Bei dem Strahlformungsnetzwerk 17 kann es sich beispielsweise um eine bekannte Butler-Matrix 17' handeln, deren vier Eingänge 19.1, 19.2, 19.3 und 19.4 jeweils mit allen Ausgängen 21.1, 21.2, 21,3 und 21.4 verbunden sind, worüber über Leitungen 35 die Strahler 3 gespeist werden.
  • Sollte jedoch bei einem Strahlformungsnetzwerk 17 beispielsweise in Form einer Butler-Matrix 17', die grundsätzlich die unterschiedlichen Einstellungen der Hauptstrahlrichtung 16 gemäß Figur 3 ermöglicht, gewünscht werden, dass die Hauptstrahlrichtung noch hin zu anderen Azimut-Winkellagen verstellbar sein soll, so ist dies grundsätzlich nicht realisierbar. Denn durch die Verbindung des Speisekabels 23 mit einem der Eingänge 19.1 bis 19.4 kann jeweils nur eine Ausrichtung der Hauptstrahlrichtung entsprechend Figur 3 realisiert werden.
  • Um aber gleichwohl noch Zwischen-Hauptkeulen 16 bzw. Zwischen-Lagen oder andere Winkeleinstellungen in Ergänzung zu dem Diagramm gemäß Figur 3 zu ermöglichen, ist es nunmehr notwendig, das Speisekabel 23 über eine Verzweigungs- oder Summierstelle 26 nicht nur mit einem Eingang, sondern zumindest zwei Eingängen oder mehreren der Eingänge 19.1 bis 19.4 zu verbinden.
  • Dies allein würde jedoch zu keinem brauchbaren Ergebnis führen. Es hat sich nämlich gezeigt, dass eine entsprechende Erzeugung von weiteren Zwischen-Keulen in den "Lücken" in dem Diagramm nach Figur 3 nur dann möglich ist, wenn zunächst ein entsprechender Phasenabgleich vor der Butler-Matrix, d.h. vor dem Strahlformungsnetzwerk 17 durchgeführt wird, damit die einzelnen Keulen richtig addiert werden können.
  • Dazu muss zunächst eine Kalibrierung der Butler-Matrix und des zugeschalteten Antennen-Arrays durchgeführt werden. Dies erfordert zunächst den Phasenverlauf an den Ausgängen 21.1 bis 21.4 des Strahlformungsnetzwerkes 17 vorzugsweise in der Form der Butler-Matrix 17' durchzumessen, und zwar in Abhängigkeit einer Zuführung des Speisesignals einmal über den Eingang 19.1, 19.2, 19.3 bzw. 19.4 der Butler-Matrix 17'. Je nach beschaltetem Eingang 19.1 bis 19.4 erzeugt das Strahlformungsnetzwerk 17 in Form der Butler-Matrix 17' wegen der verschiedenen Phasenbelegung der Dipole bzw. Dipolreihen, also der Strahler 3, 3', verschiedene Strahlungsdiagramme. Z.B. werden bei vertikaler Anordnung von Strahlern 3, 3' in den vier Spalten 7 vier verschiedene Horizontaldiagramme erzeugt. Die Phasenbeziehungen der Strahler in den einzelnen Spalten ergibt das Diagramm gemäß Figur 4.
  • In dem Diagramm gemäß Figur 4 sind unten mit den römischen Zahlen I bis IV die vier Ausgänge 21.1 bis 21.4 wiedergegeben. Auf der Y-Achse sind jeweils die relativen Phasenbeziehungen bzw. Phasenunterschiede (z.B. in Grad) festgehalten. Es ergeben sich danach die aus dem Diagramm gemäß Figur 4 wiedergegebenen Messkurven in Form von vier Geraden.
  • Bei den beispielsweise erläuterten dualpolarisierten Antennen unter Verwendung von dualpolarisierten Strahlern 3' kann beispielswiese ein Phasensprung von zum Beispiel 180° zwischen den Primärstrahlern 3, 3' der verschiedenen Polarisationen auftreten.
  • Um nunmehr einen Phasenabgleich für alle Eingänge 19.1 bis 19.4 des Strahlformungsnetzwerkes 17 beispielsweise in Form der Butler-Matrix 17' durchzuführen, müssen die in Figur 4 wiedergegebenen Messkurven (Geraden) entsprechend der Pfeildarstellung 28 so in ihrer Lage verändert werden, dass sich die beiden oberen Messkurven in Form von Geraden 30 und 32 mit den beiden in Figur 4 tiefer liegenden und steiler verlaufenden Messkurven 34 und 36 in einem gemeinsamen Schnittpunkt X schneiden, wie dies in Figur 5 wiedergegeben ist.
  • Mit anderen Worten muss also nunmehr z. B. durch geeignete Phasenstellglieder im gezeigten Ausführungsbeispiel entweder bezüglich der Eingänge 19.1 und 19.4 oder bezüglich der Eingänge 19.2 und 19.3 eine entsprechende Phaseneinstellung vorgenommen werden, um einen gemeinsamen Schnittpunkt gemäß Figur 5 zu erhalten. Dies kann beispielsweise entsprechend der Darstellung nach Figur 1 durch Phasenstellglieder 37 erfolgen, die den Eingängen 19.1 bis 19.4 der Butler-Matrix 17' vorgeschaltet sind, so dass sich Eingänge A bis D für die Gesamtschaltung ergeben. Anstelle der in Figur 1 eingezeichneten Phasenstellglieder 37 können an den einzelnen Eingängen 19.1 bis 19.4 entsprechende zusätzliche Kabellängen vorgeschaltet werden, die in ihrer Länge so bemessen sind, dass die gewünschte Phasenverschiebung bewirkt wird.
  • Nach Durchführung eines derartigen Phasenabgleiches können nunmehr Zwischen-Keulen 116 erzeugt werden, wie dies anhand des Diagramms nach Figur 6 beispielsweise für den Fall gezeigt ist, dass der Eingang 19.1 und 19.2 oder 19.2 und 19.3 bzw. 19.3 und 19.4 zusammengeschaltet sind. Bevorzugt werden alle Eingänge mit gleicher Leistung versorgt.
  • Die oben erläuterte gewünschte Kalibrierung kann nunmehr durch eine erfindungsgemäße Anordnung mit einer sehr geringen Anzahl von Sonden oder Koppeleinrichtungen durchgeführt werden. Im Stand der Technik werden derartige Kalibriereinrichtungen am Eingang des Strahlformungsnetzwerkes platziert. Dem gegenüber wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, die Auskopplung direkt an den einzelnen Spalten vorzunehmen. Dies bietet eine bessere Genauigkeit, da hierbei die Toleranzen der Butler-Matrix bereits herauskalibriert werden, jedoch auch eine Einsparung an der Anzahl der erforderlichen Koppeleinrichtungen möglich ist.
  • Figur 7 zeigt nunmehr die Vorrichtung zum Phasenabgleich der Zuleitungen, also zur Durchführung einer Phasenkalibrierung. Mit den Phasenstellgliedern von der Butler-Matrix 17' wird der erwähnte Phasenabgleich für die Zwischen-Keulen 116 durchgeführt, damit diese durch Kombinationen der Eingänge A und B, B und C oder C und D sinnvoll und ohne weiteren Maßnahmen an den Antennenzuleitungen genutzt werden können.
  • An den Ausgängen 21.1 und 21.4 (oder 21.2 und 21.3) werden nun zwei möglichst identische Koppler 111 vorgesehen, die jeweils einen kleinen Teil der jeweiligen Signale auskoppeln. In einem Kombinationsnetzwerk 27 (es handelt sich dabei um einen "Combiner", der in der Zeichnung auch abgekürzt ist als "Comb.") werden die ausgekoppelten Signale addiert. Das Ergebnis der Auskopplung der Signale und der Addition kann über einen zusätzlichen Anschluss S am Kombinationsnetzwerk 27 gemessen werden.
  • Zum Phasenabgleich der Zuleitungen zur Butler-Matrix 17' wird nun z.B. auf die Zuleitung für den Eingang A ein geeignetes Kalibriersignal, d.h. ein bekanntes Signal gegeben und am Ausgang S des Kombinationsnetzwerkes (Comb) die absolute Phase gemessen. Nun kann man dies auch für die Zuleitungen zu den Eingängen B, C und D tun.
  • Falls alle Zuleitungen zu den Eingängen A bis D (elektrisch) exakt gleich lang sind (und auch sonst als identisch angesehen werden können), ergibt sich am Ausgang des Kombinationsnetzwerkes jeweils die gleiche absolute Phase, d.h., es ergibt sich kein Phasenunterschied am Ausgang S bei wechselnder Beschaltung der Eingänge A bis D.
  • Der Umstand, dass bei identischen Zuleitungen zu den Anschlüssen A bis D der gleiche Phasenwert angezeigt wird, wird durch den Phasenabgleich für die Zwischen-Keulen 116 am Eingang ermöglicht, denn durch dies Maßnahme ergibt die Summe der Phasen an den Ausgängen 21.1 und 21.4 bzw. 21.2 und 21.3 (also an den Ausgängen, an denen die Koppler sitzen) bezogen auf die Eingänge A bis D immer genau den doppelten Wert des Schnittpunktes X der vier Geraden, wie dies in Figur 5 angedeutet ist.
  • Aus der Darstellung gemäß Figur 7 ist also zu ersehen, dass die Koppler 111 bevorzugt zwischen dem jeweiligen Ausgang 21 und dem jeweiligen Eingang 15 der zugeordneten Spalte 7 des Antennen-Arrays zugeschaltet sind. Grundsätzlich müssen die Koppler also zwischen dem in der Butler-Matrix 17' integriert untergebrachten Netzwerk und zumindest einem Strahler 3, 3' in einer zugeordneten Spalte 7 des Antennen-Arrays zugeschaltet werden.
  • Gemäß Figur 8 ist gezeigt, wie man für eine Antenne mit zwei Polarisationen, z.B. +45° und -45° das Netzwerk zum Phasenabgleich der Zuleitungen kombinieren kann. Eine solche Kombination ist dann sinnvoll, wenn z.B. die Butler-Matrix zusammen mit den Kopplern und Kombinationsnetzwerken auf einer Platine realisiert werden können, da dadurch weitgehend identische Einheiten (jeweils Koppler und Kombinationsnetzwerke) hergestellt werden können.
  • Die Erweiterung gegenüber der Darstellung nach Figur 7 erfolgt dadurch, dass die beiden Ausgänge des jeweiligen Kombinationsnetzwerkes 27 und 27', beispielsweise in Form eines Combiners (Comb), mit den Eingängen eines nachgeschalteten zweiten Kombinationsnetzwerkes 27" ebenfalls in Form eines Combiners (Comb) zusammengefasst und an den gemeinsamen Ausgang S gelegt werden. Das Kombinationsnetzwerk 27 dient also zur Bestimmung der Phasenlage an einem Strahlerelement bezüglich der einen Polarisation, wobei das Kombinationsnetzwerk 27' zur Bestimmung der Phasenlage an einem betreffenden Strahler für die andere Polarisation verwendet wird.
  • Nur der Vollständigkeit halber wird auch erwähnt, dass es grundsätzlich möglich wäre, die Phasenstellglieder am Eingang des Strahlformungsnetzwerkes 17, also beispielsweise der Butler-Matrix 17' so einzustellen, dass man mit einem einzigen Koppler am Ausgang jeweils einer Matrix auskommt und trotzdem immer die gleiche Phase unabhängig vom Eingang A bis D misst. Auch hier können die Phasenstellglieder aus grundsätzlich vorschaltbaren Leitungsabschnitten bestehen, um die Phasenlage zu verändern.
  • Ebenso ist natürlich möglich, jeweils einen Koppler 111 beispielsweise in Form eines Richtkopplers an allen vier Leitungen 35 anzuordnen, um noch mehr Messstellen zur Erzielung der in den Diagrammen gemäß Figuren 4 und 5 wiedergegebenen Geraden zu erhalten.
  • Anstelle der erwähnten Koppler 111 können aber auch Sonden 11 eingesetzt werden, die z.B. stiftförmig gestaltet sind und sich bevorzugt rechtwinkelig von der Ebene des Reflektorbleches 5 erheben und dabei einem bestimmten Strahler 3 zugeordnet sind. Die Sonden 11 können bevorzugt aus kapazitiven Koppel-Stiften bestehen. Sie können aber auch aus induktiv arbeitenden Koppel-Schlaufen gebildet sein. In beiden Fällen ragen die Sonden 11 aus dem Reflektor in das Nahfeld der Strahler. Die erwähnten Sonden 11 können auch für dualpolarisierte Strahler 3' verwendet werden, da hierüber beide Polarisationen gemessen werden können. In Figur 1 ist beispielsweise für die linke und die rechte Spalte jeweils der zu unterst liegenden Strahler 3, 3' eine derartige, in Draufsicht gezeigte Sonde 11 und 11b zugeordnet. Diese Sonde wird dann anstelle der in den Figuren 7 und 8 gezeigten Richtkopplern 11 verwendet, um das hierüber gemessene Signal in einem Kombinationsnetzwerk 27 bzw. bei einer dualpolarisierten Antenne in einem Kombinationsnetzwerk 27' und 27" auszuwerten. In Figur 9 ist ein Kombinationsnetzwerk 27 gezeigt, welches mit zwei Sonden 11, d.h. 11a und 11b arbeitet.
  • Grundsätzlich können natürlich auch hier wiederum vier Sonden, also genau so viel Sonden wie Spalten vorgesehen sind, verwendet werden. Grundsätzlich ist auch die Verwendung lediglich einer einzigen Sonde denkbar, um dadurch die fest vorgegebene Phasenbeziehung der Strahler in den einzelnen Spalten festzulegen.
  • Die -Kombinationsnetzwerke sind für einfach polarisierte Antennen geeignet. Sie sind grundsätzlich auch für ein dualpolarisiertes Antennen-Array geeignet. Hier eignet sich insbesondere die Verwendung von Sonden 11, da eine einzige Sonde ausreicht, einer dualpolarisierten Strahleranordnung 3, 3' zugeordnet zu werden, da über diese eine Sonde letztlich die gewünschten Teilsignale in beiden Polarisationen empfangen werden können. Im Falle einer Koppeleinrichtung müsste dann für jede Polarisation eine Koppeleinrichtung verwendet werden, d.h., dass beim dualpolarisierten Antennen-Array anstelle einer Sonde dann ein Paar von Koppeleinrichtung notwendig werden würde.

Claims (16)

  1. Kalibriervorrichtung für ein Antennen-Array, welches zumindest ein Antennen-Array (1) mit zumindest zwei vertikalen Spalten (7) mit jeweils mehreren übereinander angeordneten Strahlern (3, 3') umfasst, wobei den mehreren Spalten (7), in denen die jeweils mehreren Strahler (3, 3') angeordnet sind, Eingänge (15) zugeordnet sind, denen ein Strahlformungsnetzwerk (17) vorgeschaltet ist, dessen Ausgänge (21) jeweils mit einem zugeordneten Eingang (15) des Antennen-Arrays verbunden ist, worüber die in einer Spalte (7) vorgesehenen Strahler (3, 3') angespeist werden, wobei das Strahlformungsnetzwerk (17) je nach beschaltetem Eingang (19.1 bis 19.4) zur Erzielung einer unterschiedlichen Strahlrichtung in Azimutrichtung eine andere Phasenbeziehung zwischen den in den einzelnen Spalten (7) angeordneten Strahlern (3, 3') erzeugt, und dabei zumindest zwei Eingänge (19.1, 19.2, 19.3, 19.4) über ein gemeinsames Speisekabel (23) oder über separate Speisekabel (23) angespeist sind, gekennzeichnet durch die folgenden weiteren Merkmale:
    - die Kalibriereinrichtung umfasst ferner zumindest Sondein (11), die im Nahfeld der Strahler (3, 3') angeordnet ist, und/oder zumindest eine Koppeleinrichtung (111), die dem Strahlformungsnetzwerk (17) nachgeordnet ist,
    - die Kalibriervorrichtung umfasst nur für einen Teil der Spalten (7) zumindest eine Sonde (11) oder zumindest eine Koppeleinrichtung (111) oder zumindest ein Paar von Koppeleinrichtungen (111),
    - die Kalibriervorrichtung umfasst ferner eine Abgleicheinrichtung, die den Eingängen (19) des Strahlformungsnetzwerkes (17; 17') vorgeordnet ist, mittels der die Phasenlage der den Eingängen (19) des Strahlformungsnetzwerkes (17; 17') zugeführten Signale in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen der zumindest einen Sonde (11) bzw. der zumindest einen Koppeleinrichtung (111) vorgewählt wird, und
    - mittels der so gebildeten Abgleicheinrichtung ist die Phasenlage an den Eingängen des Strahlformungsnetzwerkes (17; 17') so vorwähl- oder veränderbar, dass mittels des Antennen-Arrays (1) neben mittig zwischen zwei Hauptkeulen liegenden Zwischen-Keulen wahlweise auch in unterschiedliche Azimutstrahlrichtungen ausgerichtete Keulen erzeugt werden.
  2. Kalibriervorrichtung für ein umschaltbares Antennen-Array nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Kalibriervorrichtung gehörende Abgleicheinrichtung Phasenstellglieder (37) umfasst, die dem Strahlformungsnetzwerk (17; 17') vorgeschaltet sind.
  3. Kalibriervorrichtung für ein umschaltbares Antennen-Array nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzliche Leitungen in vorbestimmter Länge einzeln ausgewählten Eingängen (19.1, 19.2, 19.3, 19.4) vor dem Strahlformungsnetzwerk (17) vorgeschaltet bzw. an diesen Eingängen (19.1, 19.2, 19.3, 19.4) angeschlossen sind.
  4. Kalibriervorrichtung für ein umschaltbares Antennen-Array nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonden (11) und/oder die Koppeleinrichtung (111) an einem Kalibriernetzwerk (27, 27', 27") angeschlossen sind.
  5. Kalibriervorrichtung für ein umschaltbares Antennen-Array nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Spalte (7), eine Sonde (11) und vorzugsweise zumindest zwei Spalten (7) jeweils zumindest eine Sonde (11) umfassen, die jeweils einem Strahler (3, 3') zugeordnet ist bzw. sind, worüber in der Kalibrierphase ein Teilsignal (Nahfeld-Signale) dem Kalibriernetzwerk (27, 27', 27") zugeführt wird, worüber der Phasenabgleich festgelegt ist.
  6. Kalibriervorrichtung für ein umschaltbares Antennen-Array nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einem Strahler (3, 3') einer Spalte (7) zumindest eine Koppeleinrichtung (111) oder zumindest je einem Strahler (3, 3') zweier Spalten (7) zumindest je eine Koppeleinrichtung (111) zugeordnet ist, worüber in der Kalibrierphase ein Teilsignal (ein ausgekoppeltes Signal) dem Kalibriernetzwerk (27, 27', 27") zugeführt wird, worüber der Phasenabgleich festgelegt ist.
  7. Kalibriervorrichtung für ein umschaltbares Antennen-Array nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppeleinrichtung (111) vorzugsweise zwischen dem jeweiligen Ausgang (21) des Strahlformungsnetzwerkes (17, 17') und dem zugeordneten Eingang (15) des Antennen-Arrays (1) zugeordnet ist.
  8. Kalibriervorrichtung für ein umschaltbares Antennen-Array nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonde (11) oder die Sonden (11) aus kapazitiven Sonden oder einer induktiv arbeitenden Sonde (11) in Form einer kleinen Induktionsschleife besteht.
  9. Kalibriervorrichtung für ein umschaltbares Antennen-Array nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle eines dualpolarisierten Antennen-Arrays zumindest eine Spalte (7), vorzugsweise zumindest zwei Spalten (7) zumindest jeweils mit einem Paar von Koppeleinrichtungen (111) versehen ist, nämlich jeweils einer Koppeleinrichtung (111) für eine Polarisation.
  10. Kalibriervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem dualpolarisierten Antennen-Array die eine oder die mehreren vorgesehenen Sonden (11) jeweils zum Empfang eines Signals für beide Polarisationen geeignet sind.
  11. Kalibriervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass pro Spalte (7) nur für einen Strahler (3, 3') eine Sonde (11) oder eine Koppeleinrichtung (111) oder ein Paar von Koppeleinrichtungen (111) vorgesehen ist bzw. sind.
  12. Kalibriervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Sonde (11) bzw. die mehreren Sonden (11) bezüglich den ihnen zugeordneten Strahlern (3, 3') auf einer durch die Strahler (3, 3') hindurchverlaufenden vertikalen Symmetrieebene liegen.
  13. Kalibriervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Antennen-Array mit vier Spalten (7) zumindest zwei Sonden (11) vorgesehen sind, die im Nahfeld jeweils eines Strahlers (3, 3') angeordnet sind, der in den beiden außenliegenden Spalten (7) oder in den beiden innenliegenden Spalten (7) des Antennen-Arrays angeordnet ist.
  14. Kalibriervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Antennen-Array mit vier Spalten zumindest zwei Koppeleinrichtungen (111) oder zwei Paare von Koppeleinrichtungen (111) oder zwei Paare von Koppeleinrichtungen (111) vorgesehen sind, die jeweils einem Strahler (3, 3') zugeordnet sind, die in den beiden außenliegenden oder in den beiden innenliegenden Spalten (7) des Antennen-Arrays angeordnet sind.
  15. Kalibriervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonden (11) auf gleicher Höhenlinie angeordnet sind.
  16. Kalibriervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils für zwei benachbarte Spalten (7) eines Antennen-Arrays eine Sonde (11; 11c, 11d) vorgesehen ist, die vorzugsweise die gleiche Koppeldämpfung aufweist.
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