ES2329119T3 - Antena de haz conmutado bimodal. - Google Patents
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Abstract
Sistema de antena que comprende: - una pluralidad de elementos de antena que incluyen un primer grupo de elementos (910) de antena dispuestos en un plano para de ese modo presentar un plano de elementos, en el que dicho primer grupo de elementos de antena de dicha pluralidad de elementos de antena están adaptados para su uso con una primera banda de frecuencia, - cada uno de la primera pluralidad de elementos (910) de antena están espaciados una primera distancia de uno siguiente adyacente de la primera pluralidad de elementos de antena, - dichos elementos de antena pertenecientes a dicho primer grupo de elementos de antena están dispuestos en columnas, - hay un segundo grupo de elementos (915) de antena de dicha pluralidad de elementos de antena adaptados para su uso con una segunda banda (f2) de frecuencia en el que dicha primera banda (f1) de frecuencia y dicha segunda banda (f2) de frecuencia son diferentes, - hay un plano (920) de masa que tiene una superficie correspondiente a dicho plano de elementos, en el que dicha superficie de dicho plano (920) de masa está adaptada para presentar superficies de masa una primera distancia predeterminada desde los elementos de antena de dicho primer grupo y una segunda distancia predeterminada desde los elementos de antena de dicho segundo grupo, - dicha primera distancia relativa al primer grupo de elementos (910) de antena es diferente a dicha segunda distancia del segundo grupo de elementos (915) de antena, - dicho segundo grupo de elementos de antena está dispuesto en columnas, - dichas columnas con elementos de antena pertenecientes al segundo grupo de elementos (915) de antena están dispuestas entre columnas de dicha primera pluralidad de elementos (910) de antena, caracterizado por las siguientes características: - dichas columnas están espaciadas aproximadamente de 0,25 1 a 0,35 1 entre sí, en el que 1 es una longitud de onda asociada con la primera banda (f1) de frecuencia, y - dicho segundo grupo de elementos (915) de antena está dispuesto en un plano que es el mismo plano en el que están dispuestos dicha pluralidad de elementos (910) de antena del primer grupo.
Description
Antena de haz conmutado bimodal.
La presente solicitud es una continuación en
parte de la solicitud de patente estadounidense en tramitación
junto con la presente y de titularidad compartida con número de
serie 09/798.151 titulada "Dual Mode Switched Beam Antenna",
presentada el 2 de marzo de 2001, que a su vez es una continuación
de la solicitud de patente estadounidense de titularidad compartida
con número de serie 09/213.640, con nuevo número de patente
6.198.434 titulada "Dual Mode Switched Beam Antenna",
presentada el 17 de diciembre de 1998. La presente solicitud está
relacionada también con la solicitud de patente estadounidense en
tramitación junto con la presente y de titularidad compartida con
número de serie 09/034.471, con nuevo número de patente 6.188.373
titulada "System and Method for Per Beam Elevation Scanning",
presentada el 4 de marzo de 1998, la solicitud de patente
estadounidense en tramitación junto con la presente y de
titularidad compartida con número de serie 08/896.036, con nuevo
número de patente 5.929.823 titulada "Multiple Beam Planar Array
with Parasitic Elements", presentada el 17 de julio de 1997, y
la solicitud de patente estadounidense en tramitación junto con la
presente y de titularidad compartida con número de serie
09/060.921, con nuevo número de patente 6.178.333 titulada "System
and Method Providing Delays for CDMA Nulling", presentada el 15
de abril de 1998.
Esta invención se refiere a sistemas de antena,
y, más en particular, a proporcionar una antena adaptada para su
funcionamiento en múltiples bandas.
Es habitual usar una única agrupación de antena
para proporcionar un patrón de radiación, o haz, que puede
dirigirse. Por ejemplo, con frecuencia se producen haces dirigibles
mediante una agrupación plana o de panel de elementos de antena
excitados cada uno mediante una señal que tiene un diferencial de
fase predeterminado para producir un patrón de radiación compuesto
que tiene una forma y dirección predefinidas. Con el fin de dirigir
este haz compuesto, el diferencial de fase entre los elementos de
antena se ajusta para afectar al patrón de radiación compuesto.
Puede crearse una agrupación de antenas de haz
múltiple, utilizando una agrupación plana o de panel descrita
anteriormente, por ejemplo, mediante el uso de conjuntos
predeterminados de diferenciales de fase, en los que cada conjunto
de diferencial de fase define un haz de la antena de haz múltiple.
Por ejemplo, puede proporcionarse una agrupación adaptada para
proporcionar múltiples haces de antena seleccionables, cada uno de
los cuales se dirige una cantidad diferente predeterminada de
manera transversal, usando una agrupación de panel y redes de
formación de haz de tipo matriz, tales como una matriz de Butler o
híbrida.
Cuando una agrupación plana se excita de manera
uniforme (distribución de apertura uniforme) para producir una
proyección de haz de manera transversal, la distribución de apertura
compuesta es similar a una forma rectangular. Cuando esta forma se
transforma mediante la transformada de Fourier en el espacio, el
patrón resultante está cargado de lóbulos laterales de alto nivel
respecto al lóbulo principal. Además, a medida que aumenta el
direccionamiento del haz, es decir, el haz se dirige alejándose más
de la transversal, estos lóbulos laterales crecen hasta niveles más
altos. Por ejemplo, una agrupación lineal con su pico de haz en
\Theta_{0} puede tener también otros valores de pico en función
de la elección del espaciado "d" de elementos. Esta ambigüedad
es evidente, puesto que el sumatorio tiene también un pico siempre
que el exponente sea algún múltiplo de 2\pi. En la frecuencia
"f" y la longitud de onda lambda, esta condición es 2\pi
\left(\frac{d}{\lambda}\right)
(sen\Theta_{barr}-sen\Theta_{0}) = 2 \pip
para todos los números enteros p. Tales picos se denominan lóbulos
de difracción y se muestran a partir de la ecuación anterior para
producirse en ángulos \Thetap tal como sen\Thetap =
sen\Theta_{0} = 2\pip. Por consiguiente, cuando el patrón de
radiación se dirige demasiado lejos con respecto al espaciado de
elemento aparecerá un lóbulo de difracción que puede tener un pico
en su patrón casi igual al lóbulo principal del patrón de radiación.
El punto en el que esto se produce se considera generalmente el
ángulo de direccionamiento útil máximo de la agrupación.
Incluso cuando el direccionamiento del haz
principal está limitado a ángulos de modo que el lóbulo de
difracción presenta un pico apreciablemente menor que el del lóbulo
principal, la presencia del lóbulo de difracción actúa para
degradar el rendimiento del sistema de antena haciéndolo sensible a
señales en una dirección no deseada, que interfiere potencialmente
con la señal deseada. De manera específica, cuando el haz principal
se dirige alejándose de la transversal de la agrupación, el lóbulo
de difracción a menudo se dirigirá con un ángulo dentro del
intervalo de ángulos dentro del que la agrupación de antenas puede
funcionar. Por consiguiente, la presencia de un haz de comunicación
disperso que tiene un pico sustancial asociado con el mismo y está
presente dentro del área de funcionamiento de la agrupación de
antenas, será muy a menudo una fuente de interferencia. Además,
como el lóbulo de difracción es sustancialmente coaxial con el eje
de radiación del panel de antena, generalmente no es posible evitar
esta interferencia con soluciones tales como inclinar la agrupación
para apuntar el lóbulo de difracción en una dirección inocua.
De manera adicional, la excitación transversal
de una agrupación plana produce la proyección de apertura máxima.
Por consiguiente, cuando se hace que una antena de este tipo se
salga del eje normal, es decir, se dirija alejándose de la posición
transversal que es normal a la superficie de masa y centrada con la
propia superficie, el área de apertura proyectada disminuye
provocando una pérdida de barrido. Esta pérdida de barrido agrava
adicionalmente los problemas asociados con los lóbulos de difracción
porque no sólo disminuye el área de apertura del haz dirigido
debido a los efectos de pérdida de barrido, sino que los lóbulos de
difracción no deseados aumentan de manera simultánea debido a los
efectos de direccionamiento de haz.
A veces es deseable utilizar una apertura de
antena particular para la comunicación de servicios y/o bandas de
frecuencia múltiples. Por ejemplo, restricciones de zonificación y
otras cuestiones pueden limitar la capacidad de los proveedores de
servicios de comunicación para desplegar sistemas de antena
independientes para su uso con diversos servicios de comunicación,
tales como servicios de telefonía celular estándar y servicios de
comunicación personal (PCS). Por consiguiente, puede ser deseable
proporcionar un único sistema de antena para dar servicio a
múltiples servicios de este tipo.
Sin embargo, debe apreciarse que cada servicio
de este tipo puede utilizar bandas de frecuencia sustancialmente
diferentes, por ejemplo, los sistemas celulares estándar
anteriormente mencionados pueden funcionar aproximadamente a 800
MHz mientras que los sistemas de PCS pueden funcionar a
aproximadamente 1,8 GHz. Por lo tanto, pueden experimentarse
atributos de antena no deseados, tales como los lóbulos de
difracción anteriormente mencionados, en diferentes grados en
asociación con cada uno de los servicios múltiples, convirtiendo en
un reto el diseño y la implementación de una única apertura de
antena para su uso con servicios múltiples.
Por consiguiente, existe la necesidad en la
técnica de una antena que funciona en dos o más bandas de frecuencia
proporcionando haces de antena que tienen un ancho de haz deseado y
orientaciones azimutales sin estar sometido a la presencia de
lóbulos de difracción cuando se dirige una cantidad deseada
alejándose de la transversal.
Además, como las agrupaciones de antena de haz
múltiple son útiles para proporcionar redes de comunicación
inalámbricas, tales como redes de servicios celulares estándar y/o
de servicios de comunicación personal (PCS) (denominadas en lo
sucesivo en el presente documento en su conjunto como redes
celulares), que se proporcionan a menudo de manera simultánea en
una misma área de servicio, existe la necesidad en la técnica de los
sistemas y métodos adaptados para proporcionar haces de antena
deseados que carecen sustancialmente de lóbulos de difracción para
adaptarse también para servicio bimodal.
Sistemas y métodos para proporcionar haces de
antena que tienen difracción y lóbulos laterales reducidos cuando
se dirigen alejándose de la transversal de antena se dan a conocer
en el documento US 6.198.434 B1. Los sistemas y métodos según este
documento corresponden a las realizaciones de la técnica anterior
que se muestran y comentan con respecto a las figuras 1 a 8 en esta
solicitud.
Una antena multibanda que tiene dispositivos de
antena primero y segundo para la transmisión o la recepción se da a
conocer en el documento US 6.323.820 B1. Cada dispositivo tiene una
estructura de dipolo y mitades de dipolo asociadas dispuestas
frente a una placa de base o reflector mediante balunes. Esos
dispositivos de antena están dotados de una alimentación procedente
de una línea de entrada de antena común y un circuito derivado.
El dipolo para la frecuencia más alta está
previsto en un plano que está más próximo al reflector que el dipolo
previsto para la frecuencia más baja.
Una antena de agrupación que comparte múltiples
frecuencias según la parte precaracterizadora de la reivindicación
1 se conoce por el documento WO 01/48868, publicado posteriormente
como EP 1 158 608 A1. Esta antena de agrupación de multifrecuencia
comprende un conductor de masa con una superficie plana o una
superficie curva, al menos un primer y un segundo grupo de antenas
de dipolo, en la que cada uno de dichos grupos de antena de dipolo
incluye una pluralidad de antenas de dipolo dispuestas de manera
sistemática que funcionan a una frecuencia de funcionamiento
particular. Las frecuencias de funcionamiento particulares de cada
grupo son diferentes de modo que una agrupación de antenas de
multifrecuencia puede funcionar al menos a dos frecuencias
diferentes.
Los elementos de antena pertenecientes a cada
grupo de antenas de dipolo están montados sobre un reflector plano.
La altura de las antenas de dipolo pertenecientes al primer grupo es
diferente a la altura de las antenas de dipolo pertenecientes al
otro grupo. Dicho de otro modo, los dipolos pertenecientes al primer
grupo de antenas están previstos en un plano que es diferente al
plano en el que están previstas las antenas de dipolo del segundo
grupo.
Basándose en esto, un objetivo de la presente
invención es mejorar el control del lóbulo de difracción y del
lóbulo lateral.
Esta tarea se resuelve mediante una enseñanza
técnica según la reivindicación 1. En las reivindicaciones
dependientes se mencionan realizaciones preferidas de la
invención.
\newpage
Estos y otros objetivos, características y
ventajas técnicas se consiguen mediante una agrupación de antenas,
tal como un sistema de antena de haz múltiple que incluye una matriz
de formación de haz, en el que sólo se utilizan los haces más
interiores de los posibles a partir de la agrupación y la columna de
elementos de antena o espaciado de fila pertinente se ajusta para
conseguir las formas de haz de antena deseadas, es decir, anchos de
haz, y patrón de sector. El patrón de radiación resultante del uso
de una antena de este tipo, o bien dependiente de conmutación de
haz restringida de una agrupación de haz múltiple o de barrido
restringido de una agrupación adaptativa, que utiliza sólo los
haces interiores tiene la característica deseada de evitar los
lóbulos de difracción asociados con los haces de antena más
exteriores, u otros haces de antena dirigidos sustancialmente desde
la transversal, de una agrupación.
Una agrupación de antenas para proporcionar
comunicaciones deseadas puede usar cuatro haces, es decir, un panel
que tiene cuatro columnas de antena proporciona cuatro haces de
antena no solapados sustancialmente de 30º que cuando se componen
proporcionan un sector de 120º. La matriz de formación de haz para
una agrupación de este tipo puede ser una matriz de Butler de 4x4,
una matriz que tiene entradas y salidas limitadas a potencias de
dos (entradas/salidas= 2^{n}, donde n=2 para la matriz de 4x4),
que proporciona las señales de cuatro interfaces de haz de antena
en una progresión en fases en cada una de las cuatro columnas de
antena. Puede hacerse referencia a estos haces como, viendo la
agrupación de antenas de izquierda a derecha desde la transversal,
2R, 1R, 1L, 2L, con los haces dirigidos según el ángulo más agudo
alejándose de la transversal, haces 2R y 2L, que tienen
sustancialmente lóbulos de difracción asociados con la misma.
Una realización preferida de la presente
invención utiliza una antena que puede proporcionar haces de antena
dirigidos alejándose aún más de la transversal que aquellos de los
que se depende para proporcionar comunicación. Por ejemplo, una
realización preferida utiliza una matriz de formación de haz que
tiene 2^{n+1} entradas para formar 2^{n} haces de antena. Por
consiguiente, en el ejemplo anterior en el que se desean cuatro
(2^{2}) haces, se utiliza una matriz de formación de haz que
tiene ocho (2^{3}) entradas y salidas. Con el fin de proporcionar
los haces deseados sin la presencia de lóbulos de difracción al
tiempo que se proporcionan niveles de lóbulo lateral tolerables, y
un haz principal deseable, la agrupación de antenas alimentada por
la matriz de formación de haz de esta realización de la presente
invención tiene un número de columnas de antena correspondientes a
las n+1 entradas. Por lo tanto, las ocho salidas de la matriz de
formación de haz se acoplan cada una a una de ocho columnas de
antena de una agrupación de antenas y por tanto puede proporcionar
ocho haces de antena (4R, 3R, 2R, 1R, 1L, 2R, 3R, y 4R).
Según la presente invención, aunque puede que la
agrupación de antenas pueda formar un número de haces por encima de
los deseados, sólo se usan los haces interiores. Por ejemplo, en la
realización preferida descrita anteriormente sólo se usan los haces
2R, 1R, 1L, y 2R de una combinación disponible de haces 4R, 3R, 2R,
1R, 1L, 2L, 3L, y 4L. Estos haces más interiores normalmente tienen
mejores características de radiación que los haces más exteriores y
por lo tanto no presentan los lóbulos de difracción que la presente
invención intenta evitar.
Sin embargo, debe apreciarse que las
características de los haces de antena individuales de la agrupación
anteriormente descrita de la presente invención no se adaptarán
sustancialmente a los de la agrupación de antenas a la que pretende
sustituir. Por ejemplo, en lugar de proporcionar cuatro haces de
antena aproximadamente de 30º que definen un sector de 120º, los
haces 2R, 1R, 1L, y 2R de la matriz de formación de haz de 8x8 usada
según la presente invención puede proporcionar cuatro haces de
antena aproximadamente de 15º que definen un sector de 60º debido
al aumento del número de columnas de antena energizados en la
progresión en fases.
Por consiguiente, la presente invención, incluye
el ajuste del espaciado de columna y/o fila de antena para volver a
apuntar los haces usados en la dirección deseada aunque se mantiene
la progresión en fases utilizada para una agrupación de ocho haces
de haz más estrecho. Además, cuando se ajusta el espaciado entre
columnas para volver a apuntar los haces con ángulos deseados desde
la transversal, también se ajustan los anchos de haz de antena a
anchos deseados. Por consiguiente, puede utilizarse la agrupación de
antenas de la realización preferida anteriormente descrita que
tiene una matriz de formación de haz de 8x8 para proporcionar cuatro
haces sustancialmente de 30º que definen un sector de 120º.
El reespaciado de elementos de antena según la
presente invención da como resultado el cierre del espaciado
elemental que tiene el efecto deseable de reducir o incluso suprimir
cualquier lóbulo de difracción que pueda haber estado presente en
la configuración de agrupación original. Debe apreciarse que el
reespaciado de elementos de antena, mediante el cierre en el
espaciado elemental, de la realización preferida puede dar como
resultado efectos indeseables asociados con los fenómenos de
acoplamiento mutuo. Por consiguiente, realizaciones preferidas de
la invención utilizan técnicas para superar efectos adversos de
acoplamiento mutuo asociados con elementos de antena que están
colocados en estrecha proximidad entre sí.
Por ejemplo, realizaciones de la presente
invención emplean el uso de afinación "escalonada". De manera
adicional o alternativa, realizaciones de la presente invención
emplean el uso de particiones conectadas eléctricamente a masa,
denominadas en el presente documento como "pantallas de
Faraday". Pueden usarse estas dos técnicas muy diferentes según
realizaciones preferidas de la presente invención para superar los
efectos de acoplamiento mutuo entre los elementos de radiación que
constituyen la agrupación de antenas que puede distorsionar los
patrones de elemento individual que son componentes en el proceso de
formación de haz. Por ejemplo, puede usarse cualquiera o ambas de
las técnicas anteriores para la mitigación de acoplamiento espacial
directo. Pueden usarse pantallas de Faraday a lo largo de
espaciados de fila y/o columna de una agrupación para proporcionar
aislamiento entre elementos adyacentes al tiempo que se proporciona
el uso de un sistema de alimentación uniforme, tal como puede ser
particularmente deseable para un producto de antena de fabricación
en serie minimizando la necesidad de piezas diferentes.
Además, puede usarse una matriz de Butler así
como equilibrado de impedancias de elemento, columna, y/o fila
individual para minimizar el acoplamiento asociado con la red de
alimentación que interconecta elementos en la agrupación. Mantener
la instalación de la antena alejada de una estructura de bloqueo,
tal como una torre de soporte asociada, puede utilizarse para
minimizar el acoplamiento indirecto que se produce dispersándose de
objetos cercanos.
El espaciado elemental según la presente
invención puede ajustarse para afectar al mejor equilibrio posible
entre modos independientes, tales como señales de comunicación de
servicios de telefonía móvil avanzados (AMPS) y de acceso múltiple
por división de código (CDMA), que pueden estar usando la agrupación
de manera simultánea. De manera adicional o alternativa,
realizaciones de la presente invención proporcionan un primer grupo
de elementos de antena, preferiblemente con el espaciado reducido
anteriormente descrito, para su uso con un primer servicio de
comunicación o banda de frecuencia, y un segundo grupo de elementos
de antena, también preferiblemente con el espaciado reducido
anteriormente descrito e intercalado con el primer grupo de
elementos de antena, para su uso con un segundo servicio de
comunicación o banda de frecuencia. Por consiguiente, la geometría
de cada uno de tales grupos de elementos de antena puede afinarse
para el servicio de comunicación o banda de frecuencia respectivo
usado con el mismo. Esta configuración de doble banda de elementos
intercalados proporciona un sistema de antena que tiene una única
apertura de antena para servicios de comunicación múltiples que
puede ser sustancialmente del mismo tamaño que la de una agrupación
de antenas para un único servicio de comunicación.
Preferiblemente, los elementos de antena de cada
uno de tales grupos de elementos de antena intercalados están
dispuestos en un mismo plano. Por ejemplo, los elementos de antena
de cada uno de tales grupos pueden estar dispuestos en un plano
paralelo a y un cuarto de la longitud de onda de frecuencia
intermedia de banda baja (por ejemplo, primera banda de frecuencia)
por encima de un plano de masa. Sin embargo, los elementos de antena
de cada grupo de elementos de antena están dispuestos
preferiblemente a un cuarto de su longitud de onda de frecuencia
intermedia de banda respectiva por encima de un plano de masa. Por
consiguiente, una realización preferida de la presente invención
proporciona adaptación del plano de masa de antena para presentar
una superficie de plano de masa, tal como una aleta elevada
correspondiente a elementos de antena del segundo grupo de elementos
de antena, a un cuarto de la longitud de onda de frecuencia
intermedia de banda respectiva detrás de cada elemento de antena
para de ese modo permitir que cada elemento de antena esté dispuesto
en el mismo plano de agrupación elemental al tiempo que se
proporciona la relación de plano de masa deseada con respecto a los
elementos de cada servicio de comunicación o frecuencia.
Realizaciones preferidas de la agrupación de
antenas de doble banda de elementos intercalados incluyen elementos
de antena además de los que se usan directamente en la formación de
haz mejorado deseada. Por ejemplo, la intercalación de elementos de
antena de los diferentes grupos de elementos de antena puede afectar
a la comunicación usando uno o el otro grupo de elementos de
antenas, tal como dando como resultado un entorno de radiación no
uniforme. De manera específica, los elementos de antena de un grupo
de los elementos de antena presentan estructuras de radiación algo
parásitas con respecto a elementos de antena de otro grupo de
elementos de antena de la realización anterior. Por consiguiente,
puede presentarse a los elementos de antena de columnas interiores
de un grupo de elementos de antena un entorno de radiación
apreciablemente diferente que a los elementos de antena de columnas
exteriores de un grupo de elementos de antena. Por consiguiente, una
agrupación de realización preferida de la presente invención
proporciona elementos de antena adicionales dispuestos para
proporcionar un entorno de radiación casi uniforme tal como puede
verse por los elementos de antena activos. Según una realización
preferida de la invención, estos elementos adicionales pueden
utilizarse de diversos modos además de proporcionar un entorno de
radiación uniforme, tal como para proporcionar antenas para su uso
en un sentido de enlace opuesto con respecto a los elementos de
antena agrupados anteriormente mencionados.
Aunque se describió anteriormente con respecto a
una agrupación de antenas que utiliza una matriz de formación de
haz que tiene un número de entradas asociadas con haces de antena
múltiples, una realización alternativa de la presente invención
utiliza una matriz de formación de haz adaptativa en combinación con
la agrupación que tiene columnas adicionales y elementos de antena
reespaciados con el fin de proporcionar un haz de antena dirigible
que, cuando se dirige alejándose significativamente de la
transversal, carece de o tiene un pequeño lóbulo de difracción
asociado con el mismo. Una realización de este tipo depende
preferiblemente de una red de alimentación que proporciona de
manera dinámica una progresión en fases a través de las columnas de
antena en lugar de la progresión en fases fija de las matrices de
formación de haz de Butler e híbridas anteriormente mencionadas.
Por consiguiente, debe apreciarse que la progresión en fases
proporcionada por esta red de alimentación adaptativa es coherente
con aquellos de los haces más estrechos de la agrupación mayor,
aunque se utiliza para proporcionar un número menor de haces
mejorados según la presente invención.
Una ventaja técnica de la presente invención es
el uso de una antena de agrupación en fases para proporcionar haces
de antena dirigibles o múltiples con lóbulos de difracción reducidos
o sin ellos.
Una ventaja técnica adicional de la presente
invención es proporcionar una antena que está optimizada para su
uso en la comunicación de modos de comunicación múltiples de manera
simultánea.
\newpage
En lo anterior se han señalado de manera
bastante amplia las características y ventajas técnicas de la
presente invención con el fin de que la descripción detallada de la
invención que sigue pueda entenderse mejor. Características y
ventajas adicionales de la invención se describirán a continuación
en el presente documento que forman el objeto de las
reivindicaciones de la invención. Los expertos en la técnica deben
apreciar que el diseño y la realización específica dados a conocer
pueden utilizarse fácilmente como base para modificar o diseñar
otras estructuras para llevar a cabo los mismos fines de la presente
invención.
Las características novedosas que se creen que
son características de la invención, tanto en cuanto a su
organización como a su método de funcionamiento, junto con
objetivos y ventajas adicionales ventajas se entenderán mejor a
partir de la siguiente descripción cuando se considera en conexión
con las figuras adjuntas.
Para una comprensión más completa de la presente
invención, y las ventajas de la misma, a continuación se hace
referencia a las siguientes descripciones tomadas en conjunción con
el dibujo adjunto, en el que:
la figura 1 muestra una antena de panel de
agrupación en fases de la técnica anterior adaptada para
proporcionar cuatro haces de antena;
la figura 2 muestra una antena de panel de
agrupación en fases de la técnica anterior adaptada para
proporcionar ocho haces de antena;
la figura 3 muestra un patrón de antena de la
antena de panel de agrupación en fases de la figura 1;
las figuras 4 y 5 muestran una antena de panel
de agrupación en fases de la técnica anterior adaptada;
la figura 6 muestra un patrón de antena de la
antena de panel de agrupación en fases de las figuras 4 y 5;
las figuras 7 y 8 muestran patrones de antena de
sector sintetizado de las antenas de panel de agrupación en fases
de la figura 1 y la figura 4;
las figuras 9A-9C y 10 muestran
una antena de panel de agrupación en fases multimodal adaptada según
la presente invención;
la figura 11 muestra una realización alternativa
de adaptación de plano de masa según la presente invención;
la figura 12 muestra una realización alternativa
de una antena de panel de agrupación en fases multimodal adaptada
según la presente invención; y
las figuras 13A y 13B muestran una antena de
panel de agrupación en fases multimodal adaptada para mitigar el
acoplamiento mutuo según una realización preferida de la presente
invención.
Una agrupación plana típica de la técnica
anterior adecuada para producir haces de antena dirigidos en
orientaciones azimutales deseadas se ilustra en la figura 1 como la
agrupación 100 de antenas. La agrupación 100 de antenas se compone
de elementos 110 de antena individuales dispuestos en un patrón
predeterminado para formar cuatro columnas, columnas de la a_{e1}
a la d_{e1}, de cuatro elementos cada una. Estos elementos de
antena están dispuestos a una fracción predeterminada de una
longitud de onda (\lambda) frente al plano 120 de masa, tal como
¼\lambda por encima del plano 120 de masa. Debe apreciarse que la
energía radiada a partir de los elementos 110 de antena se
proporciona en una progresión en fases predeterminada como entre las
columnas de antena, que en combinación con la energía reflejada a
partir del plano 120 de masa, se suma para formar un patrón de
radiación que tiene un frente de onda que se propaga en una
dirección predeterminada.
Tal como se muestra en la figura 1, la matriz
130 de formación de haz puede incluir entradas 140, cada una
asociada con un haz de antena particular de una agrupación de haz
múltiple, de modo que una señal proporcionada a una cualquiera de
estas entradas se proporciona en una progresión en fases
predeterminada en cada una de las salidas 150. Este tipo de
disposición de haces fija es común cuando la matriz 130 de formación
de haz es una matriz de alimentación tal como una matriz de Butler
o híbrida. Las matrices de formación de haz, tal como una matriz de
Butler, se conocen bien en la técnica. Estas matrices proporcionan
normalmente diversos retardos de fase que van a introducirse en la
señal proporcionada a diversas columnas de la agrupación de antenas
de modo que los patrones de radiación de cada columna se suman para
dar como resultado un patrón de radiación compuesto que tiene un
lóbulo principal que se propaga en una dirección predeterminada.
Evidentemente, en lugar de una disposición de haces fija que
utiliza una matriz de Butler o híbrida, una entrada de señal a la
matriz 130 de formación de haz puede proporcionarse de manera
adaptativa a las salidas 150 en una progresión en fases deseada
para dirigir de manera adaptativa un haz de antena.
En el ejemplo ilustrado en la figura 1, cada uno
de los haces de 1 a 4 está formado por la matriz 130 de formación
de haz aplicando apropiadamente una señal de entrada a las columnas
de antena de a_{e1} a d_{e1}. Se hace referencia a estos haces
normalmente de derecha a izquierda como haces 2L, 1L, 1R, y 2R
correspondientes a los haces de 1 a 4 de la figura 1, y pueden
utilizarse para proporcionar comunicaciones en un área particular.
Por ejemplo, cada uno de los haces de la figura 1 pueden ser haces
de 30º para proporcionar comunicaciones en un sector de 120º.
Otra realización de una agrupación plana
adecuada para producir haces de antena dirigidos en orientaciones
azimutales deseadas se ilustra en la figura 2 como la agrupación 200
de antenas. Como con la agrupación de la figura 1, la agrupación
200 de antenas se compone de elementos 210 de antena individuales
dispuestos en un patrón predeterminado, aunque la antena 200 forma
ocho columnas, las columnas de a_{e2} a h_{e2}, de cuatro
elementos cada uno. Estos elementos de antena están dispuestos a una
fracción predeterminada de una longitud de onda (\lambda) frente
al plano 220 de masa, tal como ¼\lambda y la energía radiada desde
los elementos 210 de antena se proporciona en una progresión en
fases predeterminada como entre las columnas de antena, que en
combinación con la energía reflejada desde el plano 220 de masa, se
suma para formar un patrón de radiación que tiene un frente de onda
que se propaga en una dirección predeterminada.
Tal como se describió anteriormente, la matriz
230 de formación de haz puede incluir entradas 240, cada una
asociada con un haz de antena particular de una agrupación de haz
múltiple, de modo que una señal proporcionada a una cualquiera de
estas entradas se proporciona en una progresión en fases
predeterminada en cada una de las salidas 250 o, de manera
alternativa, una entrada de señal a la matriz 130 de formación de
haz puede proporcionarse de manera adaptativa a las salidas 250 en
una progresión en fases deseada para dirigir de manera adaptativa
un haz de antena.
Se hace referencia normalmente a los haces de 1
a 8 de la figura 2 de derecha a izquierda como haces 4L, 3L, 2L,
1L, 1R, 2R, 3R, y 4R, y pueden utilizarse para proporcionar
comunicaciones en un área particular. Por ejemplo, cada uno de los
haces de la figura 2 pueden ser haces de 15º para proporcionar
comunicaciones en un sector de 120º.
Los patrones de radiación compuestos de las
columnas de una agrupación de antenas, tal como los haces ilustrados
en las figuras 1 y 2, pueden dirigirse azimutalmente desde la
transversal mediante el ajuste de la progresión en fases
anteriormente mencionada. Por ejemplo, el haz 2L (haz 1 de la figura
1) puede dirigirse 45º desde la dirección transversal mediante la
introducción de un retardo de fase creciente (\Delta, donde
\Delta<0) entre las señales proporcionadas a las columnas de
a_{e1} a la d_{e1}. Suponiendo que el espaciado horizontal
entre cada una de las columnas a_{e1} a d_{e1} es el mismo, el
haz 2R puede crearse proporcionando a la columna a_{e1} la señal
de entrada en fases, a la columna b_{e1} la señal de entrada en
fases retardada en \Delta, a la columna c_{e1} la señal de
entrada en fases retardada en 2\Delta, y la columna d_{e1} la
señal de entrada en fases retardada en 3\Delta. Evidentemente, el
valor exacto de \Delta depende del espaciado entre las
columnas.
De manera similar, el haz 1L (haz 2 de la figura
1) puede estar a 15º de la dirección transversal mediante la
introducción de un retardo de fase entre las señales proporcionadas
a las columnas. En este caso, sin embargo, no es necesario que el
diferencial de fase sea tan grande como con el haz 2R anterior
puesto que la deflexión desde la transversal no es tan grande. Por
ejemplo, el haz 1R puede crearse proporcionando a la columna
a_{e1} la señal de entrada en fases, a la columna b_{e1} la
señal de entrada en fases retardada en ^{1}/_{3}\Delta, a la
columna c_{e1} la señal de entrada en fases retardada en
^{2}/_{3}\Delta, (2* ^{1}/_{3}\Delta), y a la columna
d_{e1} la señal de entrada en fases retardada en \Delta (3*
^{1}/_{3}\Delta).
Debe apreciarse que, cuando una agrupación plana
lineal se excita de manera uniforme (distribución de apertura
uniforme) para producir una proyección de haz transversal, la
distribución de apertura compuesta es similar a una forma
rectangular. Sin embargo, cuando esta forma se transforma mediante
la transformada de Fourier en el espacio, el patrón resultante está
cargado de lóbulos laterales de alto nivel respecto al lóbulo
principal. Cuando se usa direccionamiento de haz, es decir, el haz
se dirige alejándose de la transversal, estos lóbulos laterales
crecen hasta niveles más altos y en última instancia dan como
resultado la formación de lóbulos de difracción. Por ejemplo, el
haz 2R de la figura 1 tendrá asociado con el mismo lóbulos laterales
más grandes que los del haz 1R y, por lo tanto, presentará un
patrón de radiación normalmente menos deseable que el del haz 1R de
la figura 1.
Centrando la atención en la figura 3, se ilustra
un patrón de radiación de campo lejano de azimut estimado que usa
el método de momentos con respecto a la agrupación de antenas
mostrada en la figura 1. En este caso, las columnas de antena se
excitan de manera uniforme para producir el lóbulo 310 principal
sustancialmente a 45º desde la transversal y, por tanto,
sustancialmente tal como se describió anteriormente con respecto al
haz 2R.
Debe entenderse que, puesto que un haz dirigido
alejándose un ángulo significativo de la transversal, tal como el
haz 2R, presenta un patrón de radiación menos deseable que el de un
haz que tiene un ángulo menor, tal como el haz 1R, el análisis de
la presente invención está dirigido a un haz que tiene un ángulo
significativo para ilustrar más fácilmente la mejora del patrón de
radiación. Sin embargo, los patrones de radiación de haces
desviados más o menos de la transversal que los descritos se
mejorarán de manera similar según la presente invención.
En referencia de nuevo a la figura 3, el lóbulo
320 de difracción y el lóbulo 330 lateral se ilustran dentro del
área de cobertura del sector de 120º de la agrupación 100 de
antenas. Puede verse que el lóbulo 320 de difracción es un lóbulo
sustancial con un pico sólo aproximadamente 8 dB menor que el lóbulo
310 principal. El lóbulo lateral y el lóbulo de difracción en
particular, actúan para degradar el rendimiento del sistema de
antena haciéndolo sensible a señales en una dirección no deseada,
que interfiere potencialmente con la señal deseada. De manera
específica, como 0º representa la dirección transversal, el lóbulo
320 de difracción se dirige de modo que los dispositivos de
comunicación ubicados frente a la agrupación 100 de antenas pueden
no estar excluidos de la comunicación cuando la agrupación se
energiza para dirigirse 45º de la transversal.
Además, puede verse a partir de la figura 3 que,
aunque los puntos 3 dB hacia abajo definen un ancho de haz de
aproximadamente 34º, este haz es algo asimétrico. De manera
específica, el lóbulo principal presenta un abombamiento
considerable frente a los lóbulos laterales de alto nivel
anteriormente mencionados. Este abombamiento hace que el haz
disminuya su sección de manera irregular a partir de los puntos 3 dB
hacia abajo. Por lo tanto, un haz de este tipo presenta una
oportunidad añadida para la interferencia por un dispositivo de
comunicación no deseado.
La agrupación de antenas bien conocida puede
utilizarse para proporcionar haces de antena sustancialmente
similares a los de una agrupación de antenas de la técnica anterior
estándar, incluyendo proporcionar cobertura dentro de un sector de
sustancialmente la misma área, con lóbulos de difracción y laterales
reducidos. Una agrupación de este tipo que tiene elementos de
antena suficientes para proporcionar haces de antena además de los
deseados realmente, o haces de antena diferentes de otro modo a los
deseados realmente, en combinación con el despliegue de aquellos
elementos de antena con un espaciado entre elementos particular
proporciona características de haz mejoradas.
De manera específica, la agrupación de antenas
conocida utiliza una matriz de formación de haz que tiene 2^{n+1}
entradas para formar 2^{n} haces de antena. Por consiguiente, para
proporcionar cuatro (2^{2}) haces de antena adecuados para su uso
en lugar de los de la figura 1, un sistema de antena según el
documento US-B1-6.198.434 utiliza
una matriz de formación de haz que tiene ocho (2^{3}) entradas y
salidas, aunque sólo se usan cuatro entradas, en combinación con
ocho columnas de elementos de antena. Sin embargo, debe apreciarse
que realizaciones alternativas pueden utilizar redes de formación
de haz que presentan ponderación de señal de antena (progresión de
fase y/o de amplitud) coherente con la de la realización preferida
descrita anteriormente, sin proporcionar las entradas adicionales
anteriormente mencionadas. Por ejemplo, puede utilizarse una red de
formación de haz adaptativa, tal como puede proporcionarse mediante
variadores de fase y/o ajustadores de amplitud controlables, para
proporcionar señales ponderadas apropiadamente para su uso con
agrupaciones de antenas configuradas según la presente
invención.
Centrando la atención en la figura 4, la antena
adaptada para proporcionar cuatro haces de antena anteriormente
descrita que tiene lóbulos de difracción y laterales reducidos se
muestra en general como la agrupación 400 de antenas. Puede verse
que como la agrupación 200 de antenas de la figura 2, la agrupación
400 de antenas incluye ocho columnas de radiador, las columnas
a_{e4}-h_{e4}, de cuatro elementos 410 de antena
cada una. Debe apreciarse que la agrupación 400 de antenas de la
figura 4 se muestra con un número de columnas de radiación y
elementos de antena coherente con el ejemplo anteriormente descrito
de proporcionar cuatro haces de antena en un sector particular con
el fin de ayudar a los expertos a entender la antena mostrada, y no
se pretende limitar la antena mostrada a ningún número de columnas
de radiación, elementos de antena, particular ni incluso al uso de
una agrupación de panel plana.
Preferiblemente los elementos de antena
utilizados en la agrupación 400 de antenas son elementos de antena
de dipolo. Sin embargo, pueden utilizarse otros elementos de antena
incluyendo elementos de antena helicoidales, elementos de antena de
tipo parche, elementos de antena de ranura de cavidad, y similares.
Además, aunque se muestran elementos de antena polarizados de
manera vertical, puede utilizarse una antena con cualquier
polarización, incluyendo horizontal, inclinada hacia la derecha,
inclinada hacia la izquierda, elíptica y circular. Debe apreciarse
también que puede usarse una multiplicidad de polarizaciones, tal
como intercalando columnas de antena inclinadas hacia la izquierda
e inclinadas hacia la derecha para proporcionar un sistema de
antena que tiene diversidad de polarización entre los haces de
antena proporcionados. Estos haces de antena de polarización
diversa pueden ser alternativos de los haces de antena
sustancialmente no solapados ilustrados en la figura 4 o, de manera
alternativa, pueden proporcionarse para solaparse con haces
correspondientes de una polarización alternativa, tal como
intercalando sustancialmente dos agrupaciones 400 de antenas,
teniendo cada una una polarización diferente, para proporcionar una
agrupación de antenas de polarización diversa.
De manera adicional, las columnas de antena de
la agrupación 400 de antenas están espaciadas más estrechamente que
las de la agrupación 200 de antenas. Por ejemplo, en lugar de un
espaciado entre columnas de 0,5\lambda común en una agrupación
tal como la de la figura 2, la agrupación de la figura 4 utiliza un
espaciado más estrecho entre columnas, tal como en el intervalo de
0,25 a 0,35\lambda, aunque se mantiene la misma progresión en
fases que la utilizada en el espaciado de elemento de 0,5\lambda.
Una realización más preferida de la antena conocida utiliza un
espaciado entre columnas de 0,27\lambda en la que ocho columnas de
antena están acopladas a una matriz de formación de haz de ocho por
ocho para proporcionar cuatro haces de antena sustancialmente de
30º que definen un sector aproximadamente de 120º. El uso de este
espaciado más estrecho entre columnas, en combinación con la
adaptación de la red de formación de haz acoplada a la agrupación
400 de antenas para utilizar progresiones en fases generalmente
asociadas con haces de antena dirigidos con ángulos desde la
transversal inferiores a los disponibles generalmente a partir de
una agrupación tal como la agrupación 200 de antenas, proporciona
control de lóbulo de difracción y lóbulo lateral mejorado.
Centrando la atención en la figura 5, la antena
400 de la figura 4 se muestra desde un ángulo inverso para mostrar
la red de alimentación de la antena incluyendo la matriz 510 de
formación de haz. La matriz 510 de formación de haz de la
realización ilustrada es una matriz de formación de haz de 8x8, tal
como una matriz de Butler de 8x8 bien conocida en la técnica. Sin
embargo, la matriz 510 de formación de haz, aunque proporciona ocho
entradas, está adaptada para finalizar las entradas más exteriores,
es decir, las entradas asociadas con los haces de antena más
exteriores de una agrupación de antenas tal como la de la figura 2,
y por tanto utiliza sólo las entradas más interiores, en este caso
las cuatro entradas interiores. Por consiguiente, se proporcionará
una señal acoplada a cada una de las entradas
511-514 como componentes de señal que tienen una
progresión en fases particular en cada una de las ocho salidas de la
matriz 510 de formación de haz, y por tanto se acoplarán a cada una
de las columnas de radiación de la agrupación 400 de antenas. Por lo
tanto, aunque puede que la agrupación de antenas pueda formar un
número de haces superior al deseado, sólo se usan los haces
interiores. Por ejemplo, en la realización preferida de las figuras
4 y 5, sólo se usan los haces 2R, 1R, 1L, y 2R de una combinación
disponible de haces 4R, 3R, 2R, 1R, 1L, 2L, 3L, y 4L. Estos haces
más interiores normalmente tienen mejores características de
radiación que los haces más exteriores y por lo tanto no presentan
los lóbulos de difracción.
Debe apreciarse que sin la colocación entre
elementos ajustada de la antena, el uso de las cuatro entradas
interiores de la matriz de formación de haz no proporcionaría haces
de antena coherentes con los deseados, es decir, haces de antena
dimensionados dirigidos sustancialmente de igual manera a los de la
agrupación 100 de antenas. Por ejemplo, en lugar de proporcionar
cuatro haces de antena de aproximadamente 30º que definen un sector
de 120º, los haces 2R, 1R, 1L, y 2R de la matriz de formación de haz
de 8x8 usados según la presente invención pueden proporcionar
cuatro haces de antena de aproximadamente 15º que definen un sector
de 60º sin la colocación entre elementos ajustada debido al aumento
del número de columnas de antena energizadas en la progresión en
fases. Por consiguiente, la antena, además de usar una matriz de
formación de haz que tiene entradas/salidas, y la agrupación de
antenas que tiene columnas de antena, además de las asociadas con
los haces de antena deseados, incluye el ajuste del espaciado de
columna y/o fila de antena para volver a dimensionar y volver a
apuntar los haces usados en la dirección deseada y, por tanto, la
agrupación de antenas anteriormente descrita que tiene una matriz
de formación de haz de 8x8 puede utilizarse para proporcionar cuatro
haces sustancialmente de 30º que definen un sector de 120º.
Pueden utilizarse técnicas adicionales para
proporcionar un haz de antena deseado, si se desea. Por ejemplo,
pueden usarse elementos parásitos, tal como se muestra y describe en
la solicitud de patente a la que se hizo referencia anteriormente
titulada "Multiple Beam Planar Array With Parasitic Elements",
además de los elementos accionados mostrados en las figuras 4 y
5.
En referencia todavía a la agrupación de antenas
conocida de las figuras 4 y 5, puede verse que las columnas
exteriores de elementos de antena, columnas a_{e4}, b_{e4},
g_{e4}, y h_{e4}, están comprimidas de manera vertical.
Colocando columnas de antena de longitud reducida en los bordes
exteriores de una agrupación en fases, se consigue además la
reducción de la sección de apertura para el control de nivel de
lóbulo lateral. Preferiblemente, la reducción de la longitud de las
columnas exteriores de antena proporciona una columna de antena de
borde que es sustancialmente de la misma longitud que una columna de
antena de la agrupación que no es de longitud reducida sino de la
que se han eliminado los elementos más superior y más inferior, es
decir, que presenta un lado transversal de antena sustancialmente
del tamaño de una agrupación de la que se han eliminado los
elementos de esquina. Puede reducirse la longitud de columnas de
antena adicionales una parte de la cantidad de longitud que se
reduce de las columnas de antena exteriores, tal como se ilustra
mediante las columnas de antena próximas a las columnas exteriores
de antena en las figuras 4 y 5, para disminuir además la sección de
la apertura de antena. Evidentemente, una realización alternativa
puede utilizar más o menos columnas de antena de longitud reducida
o incluso columnas de antena que tienen todas sustancialmente la
misma longitud, en la que no se desea el control de nivel de lóbulo
lateral adicional conseguido.
Las líneas de alimentación de señal para las
columnas de antena ilustradas en la figura 5 pueden ser cualquiera
de un número de mecanismos de alimentación, incluyendo cable coaxial
con conexiones intermedias en puntos correspondientes a los
elementos individuales, líneas de microbanda, y similares. Sin
embargo, una realización preferida de la antena conocida utiliza
barras colectoras de línea aérea para alimentar las columnas de
antena. Preferiblemente, la barra colectora de línea aérea de cada
columna está acoplada a la matriz de formación de haz en un punto
intermedio, tal como entre la mitad de dos antenas de las columnas
ilustradas tal como se muestra en la figura 5. Una conexión de este
tipo ayuda a proporcionar incluso distribución de potencia entre
los elementos de antena de la columna.
Debe apreciarse que se experimenta una variación
de fase de 180º en la excitación de los elementos de antena
dispuestos en la línea aérea por encima de la conexión intermedia de
línea aérea/red de alimentación en comparación con los elementos de
antena dispuestos en la línea aérea por debajo de la conexión
intermedia de línea aérea/red de alimentación. Por consiguiente,
algunos de los elementos de antena, tal como los dos elementos de
antena superiores de cada columna, pueden estar dotados de un balun
acoplado a una mitad de dipolo superior mientras que otros de los
elementos de antena, tal como los dos elementos de antena inferiores
de cada columna, pueden estar dotados de un balun acoplado a una
mitad de dipolo inferior.
Debe apreciarse que en una barra colectora de
línea aérea la mayor parte de la energía está confinada en el
espacio entre la barra colectora de línea aérea y el plano de masa.
Por consiguiente, colocando un dieléctrico en este espacio las
propiedades de transmisión de la columna de antena pueden alterarse
sustancialmente. La experimentación ha revelado que colocando un
dieléctrico entre la barra colectora de línea aérea y el plano de
masa de la agrupación de antenas la velocidad de propagación de la
energía electromagnética que se distribuye a lo largo de la columna
está retardada. Este retardo de la velocidad de propagación, y la
posterior compresión de la longitud de onda, permite reducir el
espaciado de los dipolos. Esta reducción en el espaciado entre
elementos se realiza sin afectar de manera negativa a los lóbulos de
difracción. Por consiguiente, la realización preferida utiliza un
dieléctrico entre la barra colectora de línea aérea y el plano de
masa de la agrupación de antenas. Debe apreciarse que utilizando la
barra colectora de línea de dieléctrico de la realización preferida,
es posible disminuir la sección de la apertura de la agrupación sin
ajustar el número de elementos de antena proporcionado en
cualquiera de las columnas de antena. Por consiguiente, equilibrar
la potencia entre las columnas de antena de la agrupación se
simplifica en gran medida puesto que proporcionar una señal de igual
potencia a cada columna de antena no da como resultado la
energización de las columnas en una distribución de apertura que se
aproxima a una distribución de coseno inverso como en la técnica
anterior. Aunque se ha descrito en el presente documento con
suficiente detalle como para permitir a un experto en la técnica
entender la antena analizada, se proporcionan detalles adicionales
con respecto al uso de tales sistemas de alimentación de barra
colectora de línea aérea en la solicitud de patente a la que se hizo
referencia anteriormente titulada "System and Method for Per Beam
Elevation Scanning".
Habiendo descrito la agrupación 400 de antenas,
se centra la atención en la figura 6, en la que se ilustra un
patrón de radiación de campo lejano de azimut estimado que usa el
método de momentos con respecto a la agrupación de antenas mostrada
en las figuras 4 y 5. En este caso, las columnas de antena se
excitan de manera uniforme, tal como a través de la aplicación de
una señal a la entrada 511 de la matriz 510 de formación de haz,
para producir un lóbulo 610 principal sustancialmente de 45º desde
la transversal y, por tanto, sustancialmente tal como se describió
anteriormente con respecto al haz 2R asociado con la agrupación de
antenas de la figura 1. Sin embargo, debe apreciarse que el lóbulo
de difracción presente en la figura 3 se ha evitado y en su lugar
están presentes lóbulos 620 y 630 laterales mucho más pequeños. Por
consiguiente, el lóbulo 610 principal puede utilizarse para llevar
a cabo comunicaciones sustancialmente para la exclusión de señales o
interferencia presentes en otras áreas hacia el frente de la
agrupación 400 de antenas. Además, debe apreciarse que el lóbulo
601 principal es sustancialmente simétrico y por tanto proporciona
un haz más adecuado para proporcionar comunicaciones dentro de una
subsección definida de un área a la que va a darse servicio.
Debe entenderse que aplicar una señal a una
cualquiera de las entradas 511-514 de la matriz 510
de formación de haz proporcionará un haz de antena sustancialmente
tal como se ilustra en la figura 6, aunque el ángulo azimutal de
cada haz de este tipo será diferente. Por consiguiente, se define un
sistema de haz conmutado, útil en comunicaciones en las que se
desea volver a utilizar canales particulares, que tienen múltiples
haces de antena predefinidos cada uno con una orientación azimutal
particular. Un sistema de este tipo es útil para proporcionar
servicios de comunicación inalámbrica tal como las comunicaciones de
teléfono celular de una red de AMPS, puesto que la reutilización de
canal puede aumentarse a través de la limitación de comunicaciones
en un canal particular al interior de haces de antena que tienen
poca probabilidad de dar como resultado señales de
interferencia.
Sin embargo, los requisitos de comunicación de
otros modos de comunicación pueden ser algo diferentes a los de una
red particular, tal como la red de AMPS anteriormente mencionada.
Por ejemplo, las redes de comunicación de CDMA utilizan un mismo
canal de banda ancha para múltiples comunicaciones discretas, que
depende en códigos de chip únicos para separar las señales. Por
consiguiente, aunque la capacidad está limitada en interferencia,
es decir, se establece un umbral particular de energía comunicada
sobre el cual se vuelve muy difícil extraer una señal particular y
por lo tanto las señales se comunican en áreas definidas, puede
desearse un área más grande que la definida mediante haces
individuales para su uso en comunicaciones, tal como para evitar
funciones de sobrecarga de sistema tales como condiciones de
traspaso. Por lo tanto, puede ser deseable proporcionar una señal
de primer modo (es decir, AMPS) en un haz de antena particular al
tiempo que se proporciona una señal de segundo modo (es decir,
CDMA) en múltiples haces, tal como cuatro haces que definen un
sector.
El espaciado entre elementos de la realización
preferida de la presente invención se optimiza no sólo para
proporcionar control deseado sobre los lóbulos de difracción y
laterales, sino también para proporcionar un patrón de radiación
deseable cuando la agrupación se excita de manera simultánea en
múltiples o todas las entradas de haz. Cuando van a utilizarse de
manera simultánea señales bimodales que incluyen señales de AMPS y
CDMA a partir de una única agrupación de antenas de la presente
invención, una realización preferida utiliza espaciado entre
columnas de 0,27\lambda con el fin de optimizar el patrón de
radiación resultante tanto de la excitación de un único haz
(asociada con un primer modo de comunicación) y la excitación de
haces múltiples (asociada con un segundo modo de comunicación). De
manera adicional o alternativa, cuando las columnas de elementos de
antena están espaciadas estrechamente según la presente invención
para una banda de frecuencia inferior, las mismas columnas pueden
espaciarse de manera óptima o casi óptima para una banda de
frecuencia más alta usando técnicas de formación de haz
convencionales, proporcionando de ese modo una configuración de
antena bimodal. Por consiguiente, puede utilizarse un elemento de
radiación de dipolo bibanda en una realización de este tipo,
posiblemente con elementos de alta frecuencia adicionales colocados
a lo largo de las filas de la agrupación para suprimir cualquier
caso de lóbulos de difracción de plano de elevación.
Centrando la atención en las figuras 7 y 8, se
muestran los patrones de radiación asociados con señales de sector
radiadas utilizando agrupaciones de antena sustancialmente tal como
se ilustran en las figuras 1 y 4. De manera específica, el patrón
701 de radiación resulta de proporcionar una señal de sector en una
distribución ponderada en entradas múltiples de la agrupación 100
de antenas y el patrón 710 de radiación resulta de proporcionar una
señal de sector en una distribución ponderada en entradas múltiples
de la agrupación 400 de antenas. La ponderación de las entradas
múltiples utilizada en ambos casos anteriores es la entrada de
matriz de formación de haz asociada con el haz 2L que tiene la
señal de sector de entrada de -1,5 dB en -78,50º, la entrada de
matriz de formación de haz asociada con el haz 1L que tiene la señal
de sector de entrada de 0,0 dB en +78,75º, la entrada de matriz de
formación de haz asociada con el haz 1R que tiene la señal de sector
de entrada de 0,0 dB en +78,75º, y la entrada de matriz de
formación de haz asociada con el haz 2R que tiene la señal de
sector de entrada de -1,5 dB en -78,50º.
Los patrones de radiación de la figura 8
ilustran el uso de múltiples paneles de antena en la generación de
un haz de antena compuesto tal como se describe en detalle en la
solicitud de patente a la que se hizo referencia anteriormente
titulada "System and Method Providing Delays for CDMA Nulling".
Por consiguiente, los patrones de radiación compuestos de la figura
8 se forman a partir de una señal de sector proporcionada en una
distribución ponderada en entradas múltiples de una primera
agrupación de antenas y una entrada de una segunda agrupación de
antenas que está dispuesta para proporcionar cobertura contigua que
sustancialmente no se solapa con la de la primera agrupación de
antenas. De manera específica, el patrón 801 de radiación resulta de
proporcionar una señal de sector en una distribución ponderada en
entradas múltiples de una primera agrupación 100 de antenas y una
única de las entradas de una segunda agrupación 100 de antenas y el
patrón 810 de radiación resulta de proporcionar una señal de sector
en una distribución ponderada en entradas múltiples de una primera
agrupación 400 de antenas y una única de las entradas de una
segunda agrupación 400 de antenas. La ponderación de las entradas
múltiples utilizadas en ambos casos anteriores es con respecto al
primer panel de antena la entrada de matriz de formación de haz
asociada con el haz 1L que tiene la señal de sector de entrada de
-0,5 dB en +78,50º, la entrada de matriz de formación de haz
asociada con el haz 1R que tiene la señal de sector de entrada de
-0,5 dB en +78,75º, y la entrada de matriz de formación de haz
asociada con el haz 2R que tiene la señal de sector de entrada de
0,0 dB en - 78,50º, y con respecto al segundo panel de antena la
entrada de matriz de formación de haz asociada con el haz 2L que
tiene la señal de sector de entrada de 0,0 dB en -78,50º (aunque
puede utilizarse cualquier relación de fase para las entradas del
segundo panel cuando está dotado de retardos como entre el primer y
el segundo panel tal como se muestra en la solicitud de patente a la
que se hizo referencia anteriormente titulada "System and Method
Providing Delays for CDMA Nulling").
Aunque el ejemplo específico mostrado utiliza
sólo una única entrada del segundo panel de antena, debe apreciarse
que no existe tal limitación. Por ejemplo, pueden utilizarse 2
entradas de un primer panel y 2 entradas de un segundo panel para
proporcionar un patrón de radiación compuesto que sintetiza un
sector deseado que utiliza antenas adaptadas tal como se comentó,
si se desea. Además, no existe limitación en el número utilizado de
tales antenas. Por ejemplo, un patrón de antena compuesto de una
antena muy grande, es decir, un sector de 360º, puede formarse
utilizando antenas tal como se muestra dotando a la señal de sector
de ponderación apropiada a las entradas de 3 agrupaciones de
antenas adaptadas cada una para proporcionar patrones de radiación
en un arco de 120º.
Puede verse comparando los patrones de radiación
de las figuras 7 y 8 que la retrodifusión asociada con el patrón de
sector de la agrupación 400 de antenas se mejora ampliamente sobre
la de la agrupación 100 de antenas. Por consiguiente, hay menos
área en la que se recibirán señales de interferencia u otro ruido en
el haz de sector sintetizado de la antena de la presente invención.
Como tal, las antenas son ventajosas para permitir la sintetización
de sectores de tamaños deseados y, por lo tanto, que pueden
seleccionarse según sea necesario, tal como para mejorar el enlace.
Además, debe apreciarse que la síntesis de sector anterior se
proporciona de manera simultánea con la capacidad para proporcionar
señales dentro de haces estrechos discretos de antena formados por
la mencionada antena. Por consiguiente, la agrupación de antenas de
manera simultánea proporciona características muy deseables para
múltiples modos de comunicación.
Una realización de una configuración de antena
bimodal según la presente invención se muestra en las figuras
9A-9C, y 10. De manera específica, la figura 9A
muestra la antena 900 en una vista transversal, la figura 9B
muestra una vista parcialmente isométrica de la antena 900 desde el
frente, y la figura 9C muestra una vista desde arriba parcial de la
antena 900. La figura 10 proporciona una vista de la antena 900
desde la parte posterior, habiéndose retirado el plano de masa para
mayor claridad.
Las figuras 9A-9C, y 10 muestran
una realización preferida de una antena bimodal en la que un primer
grupo de elementos de antena, los elementos 910 dispuestos en las
columnas
a_{e9-1}-h_{e9-1},
están adaptados para su uso con un primer servicio de comunicación
o banda de frecuencia y un segundo grupo de elementos de antena,
los elementos 915 dispuestos en las columnas
a_{e9-2}-n_{e9-2},
están adaptados para su uso con un segundo servicio de comunicación
o banda de frecuencia. De manera específica, las columnas de
elementos de antena para su uso con cada servicio de comunicación
están intercaladas con respecto a columnas de elementos de antena
de otro servicio de comunicación. Por consiguiente, la configuración
bibanda de elementos intercalados de la realización preferida
proporciona un sistema de antena que tiene una única apertura de
antena para servicios de comunicación múltiples.
Preferiblemente, cada uno de los grupos de
elementos de antena de la antena 900 están dispuestos para
proporcionar una antena adaptada según la presente invención y, por
lo tanto, adoptan preferiblemente el espaciado entre elementos
descrito anteriormente. Por consiguiente, las columnas
a_{e9-1}-h_{e9-1}
están preferiblemente espaciadas aproximadamente
0,25\lambda_{1} a 0,35\lambda_{1} entre sí, donde
\lambda_{1} es la longitud de onda (preferiblemente la longitud
de onda de frecuencia intermedia) asociada con la banda de
frecuencia del primer servicio (f_{1}) de comunicación. Asimismo,
las columnas
a_{e9-2}-n_{e9-2}
están preferiblemente espaciadas aproximadamente
0,25\lambda_{2} a 0,35\lambda_{2} entre sí, donde
\lambda_{2} es la longitud de onda (preferiblemente la longitud
de onda de frecuencia intermedia) asociada con la banda de
frecuencia del segundo servicio (f_{2}) de comunicación. De
manera similar, los elementos de antena de la antena 900 están
preferiblemente dispuestos a una función predeterminada de una
longitud de onda operativa, tal como ¼ \lambda, por encima del
plano 920 de masa. Por consiguiente, la geometría de cada uno de
tales grupos de elementos de antena puede afinarse para el servicio
de comunicación o banda de frecuencia respectivo usado con la
misma.
Sin embargo, debe apreciarse que las longitudes
de onda asociadas con el primer y el segundo servicios de
comunicación de la antena 900 puede ser notablemente diferente. Por
ejemplo, la antena 900 puede utilizarse para proporcionar servicios
de comunicación celular estándar, tal como a través del uso de
columnas de elementos de antena
a_{e9-1}-h_{e9-1},
y servicios de comunicación personal, tal como a través del uso de
columnas de elementos de antena
a_{e9-2}-n_{e9-2}.
Por consiguiente, la longitud de onda asociada con el primer
servicio de comunicación (por ejemplo, f_{1} \approx 800 MHz,
\lambda_{1} \approx 60 mm) puede ser relativamente grande en
comparación con la longitud de onda asociada con el segundo servicio
de comunicación (por ejemplo, f_{2} \approx 1,8 GHz,
\lambda_{2} \approx 26 mm). Tales diferencias en la longitud
de onda presentan desafíos en la implementación de una antena
bimodal que se tratan en la antena 900 de la realización preferida,
tal como se apreciará de manera más completa a partir del análisis
proporcionado posteriormente.
Según la realización ilustrada, donde
2\lambda_{2} < \lambda_{1}, el espaciado entre columnas
de la realización preferida proporciona pares de columnas de
elementos de antena asociados con el segundo servicio de
comunicación intercalados entre columnas de elementos de antena
asociadas con el primer servicio de comunicación. De manera
específica, en la realización ilustrada siete pares de columnas de
elementos de antena asociados con el segundo servicio de
comunicación se intercalan entre ocho columnas de elementos de
antena asociadas con el primer servicio de comunicación, al tiempo
que se mantiene el espaciado entre columnas de la realización
preferida para las columnas de elementos de antena de cada servicio
de comunicación.
Por consiguiente, mediante el acoplamiento de
cada grupo de elementos de antena a circuitería de formación de haz
respectiva, la antena 900 puede utilizarse para proporcionar haces
de antena que tiene lóbulos de difracción y laterales reducidos,
tal como los haces de antena analizados anteriormente con respecto a
la figura 4, independientemente para cada uno de los servicios de
comunicación primero y segundo. Centrando la atención en la figura
10, la antena 900 se muestra desde un ángulo inverso (con el plano
920 de masa retirado) para mostrar las redes de alimentación de
antena que incluyen la matriz 1010 de formación de haz asociada con
el primer servicio de comunicación y la matriz 1015 de formación de
haz asociada con el segundo servicio de comunicación.
La matriz 1010 de formación de haz de la
realización ilustrada es una matriz de formación de haz de 8x8, tal
como la analizada anteriormente con respecto a la matriz 510 de
formación de haz de la figura 5. En coherencia con una realización
preferida descrita en el presente documento, la matriz 1010 de
formación de haz, aunque proporciona ocho interfaces de haz, está
adaptada para finalizar las interfaces de haz más exteriores, es
decir, las interfaces asociadas con los haces de antena más
exteriores de una agrupación de antenas tal como la de la figura 2,
y por tanto utiliza sólo las interfaces más interiores, en este caso
las cuatro interfaces interiores. Por consiguiente, una señal en
cada una de las interfaces 1011-1014 tendrá asociada
con la misma componentes de señal que tienen una progresión en
fases y/o en amplitud particular en las ocho interfaces de elemento
de antena de la matriz 1010 de formación de haz, y por tanto se
acoplarán a las columnas de la agrupación 900 de antenas asociadas
con el primer servicio de comunicación, columnas
a_{e9-1}-h_{e9-1}.
Por lo tanto, aunque las columnas
a_{e9-1}-h_{e9-1}
de la agrupación de antenas pueda formar un número de haces
superior al deseado, sólo se usan los haces interiores y el primer
servicio de comunicación está dotado de una antena configurada
sustancialmente tal como se describió anteriormente con respecto a
las figuras 4 y 5.
La matriz 1015 de formación de haz de la
realización ilustrada es una matriz de formación de haz adaptativa
que tiene ocho señales de elemento de antena ponderadas asociadas
con una señal en la interfaz 1016. Por ejemplo, la matriz 1015 de
formación de haz puede comprender un procesador, una memoria,
circuitería analógica a digital, circuitería de procesamiento de
señal digital, circuitería digital a analógica, y un conjunto de
instrucciones adaptado para proporcionar una relación de fase y/o
de amplitud particular con respecto a las señales de las ocho
interfaces de elemento de antena para de ese modo proporcionar una
señal de haz de antena deseada en la interfaz 1016. Sin embargo,
como con la matriz 1010 de formación de haz analizada anteriormente,
la matriz 1015 de formación de haz preferiblemente proporciona una
progresión en fases y/o en amplitud coherente con una agrupación de
antenas que tiene espaciado entre elementos diferente que el de la
antena 900 y, de ese modo, proporciona haces de antena de la
presente invención que tienen características mejoradas.
Aunque la matriz 1010 de formación de haz se
ilustra como un formador de haz fijo y la matriz 1015 de formación
de haz se ilustra como un formador de haz adaptativo en la figura
10, debe apreciarse que no existe limitación a la presente
invención utilizando la realización ilustrada. Por ejemplo, pueden
utilizarse formadores de haz fijos con respecto a ambos servicios
de comunicación, los formadores de haz adaptativos pueden utilizarse
con respecto a ambos servicios de comunicación, o puede utilizarse
cualquier combinación de formadores de haz fijos y adaptativos con
respecto a los servicios de comunicación.
De manera adicional, aunque la realización
preferida proporciona dos grupos de antenas que tiene cada uno
espaciado entre columnas según la presente invención, debe
apreciarse que realizaciones alternativas pueden utilizar espaciado
de elemento de antena tradicional con respecto a un grupo de
elementos de antena. Por ejemplo, los elementos 910 de antena
pueden espaciarse una distancia entre sí convencionalmente coherente
con una progresión en fases proporcionada por la matriz 1010 de
formación de haz mientras que los elementos 915 de antena pueden
espaciarse una distancia reducida entre sí, coherente con los
conceptos de la presente invención descritos anteriormente con
respecto a una antena 400, en la que sólo va a proporcionarse la
formación de haz mejorada de la presente invención a un modo de
comunicación.
Debe apreciarse que la matriz 1015 de formación
de haz de la realización ilustrada está acoplada a sólo ocho
columnas de elementos de antena (columnas
d_{e9-2}-k_{e9-2})
de las catorce columnas de elementos de antena del segundo grupo de
elementos de antena (elementos 915 de antena). El resto de los
elementos 915 de antena, aunque no se usan directamente en la
formación de haz mejorada deseada, se incluyen preferiblemente con
el fin de proporcionar un entorno de radiación uniforme. Por
ejemplo, la intercalación de elementos de antena de los diferentes
grupos de elementos de antena puede afectar a la comunicación usando
uno o los otros grupos de elementos de antena, tal como debido a
los elementos de antena de un grupo de los elementos de antena que
presentan estructuras de radiación algo parásitas con respecto a
elementos de antena de otro grupo de elementos de antena de la
realización anterior. Puede presentarse a los elementos de antena de
columnas interiores
c_{e9-1}-f_{e9-1}
del primer grupo de elementos de antena un entorno de radiación
notablemente diferente al de las columnas exteriores
a_{e9-1}, b_{e9-1},
g_{e9-1}, y h_{e9-1} del primer
grupo de elementos de antena si sólo estuvieran presentes las
columnas de antena
d_{e9-2}-k_{e9-2}
del segundo grupo de elementos de antena.
Por consiguiente, la realización ilustrada de la
agrupación 900 de antenas proporciona elementos de antena, en este
caso las columnas de elementos de antena
a_{e9-2}-c_{e9-2}
y
l_{e9-2}-h_{e9-2},
dispuestas para proporcionar un entorno de radiación casi uniforme
tal como se ve por los elementos de antena activos. De manera
específica, las columnas de elementos de antena adicionales
completan el patrón de columna de antena intercalado asociado con
las columnas de elementos de antena activas. Realizaciones
alternativas de la presente invención pueden incluir más o menos
tales elementos de antena adicionales, si se desea. Además, los
elementos de antena que no se utilizan directamente en la formación
de haz pueden omitirse en realizaciones particulares de la presente
invención, tal como cuando proporcionar un entorno de radiación
uniforme no tiene importancia o cuando la geometría de los sistemas
de antena intercalados es tal que dichos elementos no son necesarios
para proporcionar un entorno de radiación uniforme.
Debe apreciarse que, aunque no se muestra de
manera específica en la figura 10, los elementos adicionales pueden
utilizarse de diversas maneras además de proporcionar un entorno de
radiación uniforme. Por ejemplo, una o más de las columnas de los
elementos de antena
a_{e9-2}-c_{e9-2}
y
l_{e9-2}-h_{e9-2}
pueden acoplarse para circuitería de formación de haz u otros
equipos de comunicaciones (por ejemplo, receptor de radio,
transmisor de radio, transmisor de radio, módem de radiofrecuencia,
etc.) para proporcionar antenas para su uso en comunicaciones, tal
como para proporcionar un sentido de enlace opuesto al dotado del
modelador 1015 de haz y columnas de elementos de antena
d_{e9-2}k_{e9-2}. Según una
realización de este tipo, se utiliza una única columna de elementos
de antena de las columnas
a_{e9-2}-c_{e9-2}
y
l_{e9-2}-h_{e9-2}
para proporcionar una señal piloto, u otra señal de uso común, a
través de un área relativamente grande, tal como un sector.
Debe apreciarse que, aunque la realización
ilustrada de la antena 900 muestra el uso de ocho columnas de
elementos de antena en la formación de haz, no existe tal
limitación según la presente invención. De manera específica, no
existe ninguna limitación de que se usen ocho columnas y, por
consiguiente, pueden usarse más o menos de las ocho mostradas con
respecto al primer servicio de comunicación y/o el segundo servicio
de comunicación según la presente invención. De manera similar, no
existe ninguna limitación de que los dos servicios de comunicación
utilicen el mismo número de columnas de elementos de antena según la
presente invención. Además, no existe ninguna limitación de que la
intercalación de los elementos de antena del segundo servicio de
comunicación estén dispuestos de manera simétrica con respecto a
los elementos de antena del primer servicio de comunicación.
Asimismo, no existe ninguna limitación respecto al uso de las
columnas de antena particulares mostradas. Por ejemplo, pueden
utilizarse columnas de antena que tienen diferentes números de
elementos, tal como la de cuatro elementos, de la figura 2
anterior, o columnas de números de elementos y/o longitudes de
columnas variables, tal como se muestra en la disminución de
sección de apertura de las figuras 4 y 5 anteriores, según esta
realización de la invención si se desea.
Según la realización preferida, los elementos de
antena de los dos grupos de elementos de antena están dispuestos en
un mismo plano, tal como se ilustra en la figura 9C. Se prefiere
disponer los elementos de antena de ambos grupos de este tipo en el
mismo plano con el fin de minimizar los efectos de los elementos de
un grupo con respecto a los elementos de otro grupo. Por ejemplo,
los elementos de antena de un grupo pueden actuar como elementos
reflectores o directores con respecto a los elementos de antena del
otro grupo si se disponen en un plano diferente.
Preferiblemente, los elementos de antena de cada
uno de tales grupos de elementos de antena intercalados están
dispuestos en un plano paralelo a y a un cuarto de la longitud de
onda de frecuencia intermedia de banda baja (por ejemplo, f_{1})
por encima del plano 920 de masa, por ejemplo, en el ejemplo
anteriormente descrito ¼ \lambda_{1}. Sin embargo, los
elementos de antena de cada grupo de elementos de antena están
dispuestos preferiblemente a un cuarto de su respectiva longitud de
onda de frecuencia intermedia de banda por encima de una superficie
de masa, por ejemplo, los elementos 910 de antena están dispuestos a
¼ \lambda_{1} por encima del plano de masa y los elementos 915
de antena están dispuestos de manera similar a ¼ \lambda_{2}
por encima del plano de masa. Sin embargo, tal como se analizó
anteriormente, las longitudes de onda asociadas con los servicios
de comunicación particulares que utilizan la antena 900 pueden ser
notablemente diferentes.
Por consiguiente, una realización preferida de
la presente invención proporciona adaptación del plano de masa de
la antena para presentar una superficie de plano de masa que trata
la dicotomía anterior. En referencia de nuevo a la figura 9C, la
adaptación del plano 920 de masa de una realización preferida se
muestra para incluir aletas 925 elevadas correspondientes a
elementos de antena del segundo grupo de elementos de antena. Las
aletas 925 elevadas llevan preferiblemente una superficie de masa
del plano 920 de masa a menos de ¼ de la longitud de onda de
frecuencia intermedia de banda del segundo servicio de comunicación
de cada uno de los elementos 915 de antena. Por consiguiente, esta
estructura de realización preferida permite disponer cada uno de
los elementos 910 y 915 de antena en un mismo plano al tiempo que
proporciona una superficie de masa desplazada ¼ de la longitud de
onda de banda de frecuencia respectiva.
Debe apreciarse que puede utilizarse una
adaptación de plano de masa distinta a la realización de aleta
elevada ilustrada según la presente invención. Por ejemplo, puede
utilizarse una estructura de plano de masa corrugada en el que los
vértices de algunas de las estrías y ranuras de corrugación
corresponden a elementos de antena de modo que se consigue el
espaciado deseado. Sin embargo, puede no desearse una realización de
este tipo cuando la divergencia de señales radiadas alejándose de
la superficie de masa irregular produce resultados no deseados.
Otras realizaciones de un plano de masa adaptado para su uso según
la presente invención pueden incluir una primera y una segunda
superficie de plano de masa, cada una dispuesta en la orientación
deseada con respecto al grupo de elementos de antena
correspondientes. Por ejemplo, puede disponerse una segunda
superficie de masa, que se adapta para ser sustancialmente
transparente con respecto a la banda de frecuencia asociada con los
primeros elementos de antena, entre una primera superficie de masa y
los elementos de antena, con el fin de proporcionar las superficies
de plano de masa deseadas. Podría proporcionarse la transparencia de
una superficie de masa de este tipo con respecto a un grupo de
elementos de antena, por ejemplo, cuando se usan polarizaciones
ortogonales para cada uno de tales grupos de elementos de antena y
se disponen ranuras orientadas para corresponderse con la
polarización de los primeros elementos de antena directamente detrás
de los primeros elementos de antena.
Centrando la atención en la figura 11, se
muestra una realización alternativa de adaptación de un plano de
masa según la presente invención. La figura 11 muestra una
realización alternativa de la antena 900 en una vista lateral, en
la que se han omitido los elementos 910 de la misma para mayor
claridad, con aletines 1125 de plano de masa. Los aletines 1125 se
proporcionan para corresponderse sustancialmente con elementos 915
para los que se desea una alteración de la superficie de plano de
masa. Por consiguiente, en la realización de la figura 11, se
minimiza sustancialmente una alteración de la superficie 920 de
masa, al tiempo que se proporciona la relación de plano de masa
deseada con respecto a los elementos 910 y 915 tal como se describió
anteriormente.
La figura 12 muestra un ejemplo de una
disposición alternativa de elementos según la presente invención. De
manera específica, la figura 12 muestra la antena 1200 bimodal en
la que un primer grupo de elementos de antena, los elementos 1210,
están adaptados para su uso con un primer servicio de comunicación o
banda de frecuencia y un segundo grupo de elementos de antena,
elementos 1215, están adaptados para su uso con un segundo servicio
de comunicación o banda de frecuencia, tal como se describió
anteriormente. Por consiguiente, las columnas de elementos de
antena para su uso con cada servicio de comunicación están
intercaladas con respecto a las columnas de elementos de antena de
otro servicio de comunicación. Sin embargo, debe apreciarse que la
intercalación de columnas de la antena 1200 es diferente de la de
la antena 900 descrita anteriormente.
La antena 1200 puede proporcionar, por ejemplo,
una antena en la que cada uno de los grupos de elementos de antena
está dispuesto para proporcionar una antena adaptada según la
presente invención. De manera específica, los elementos 1210 pueden
estar en columnas espaciadas aproximadamente de 0,25\lambda_{1}
a 0,35\lambda_{1} entre sí, donde \lambda_{1} es la
longitud de onda (preferiblemente la longitud de onda de frecuencia
intermedia) asociada con la banda de frecuencia del primer servicio
(f_{1}) de comunicación, y los elementos 1215 pueden estar en
columnas espaciadas aproximadamente de 0,25\lambda_{2} a
0,35\lambda_{2} entre sí, donde \lambda_{2} es la longitud
de onda (preferiblemente la longitud de onda de frecuencia
intermedia) asociada con la banda de frecuencia del segundo
servicio (f_{2}) de comunicación. Debe apreciarse que, a
diferencia de la realización preferida de la antena 900 analizada
anteriormente, en esta realización de la antena 1200,
2\lambda_{2} \nless \lambda_{1}, y el espaciado entre
columnas de la realización preferida proporciona columnas únicas de
columnas de elementos de antena asociadas con el segundo servicio de
comunicación intercaladas entre las columnas de elementos de antena
asociadas con el primer servicio de comunicación.
De manera alternativa, la antena 1200 puede
proporcionar una antena en la que se dispone un grupo de elementos
de antena para proporcionar una antena adaptada según la presente
invención y el otro grupo de elementos de antena se dispone en una
configuración más tradicional. Por ejemplo, los elementos 1210
pueden estar en columnas espaciadas aproximadamente de
0,25\lambda_{1} a 0,35\lambda_{1} entre sí para su uso con
una red de formación de haz tal como se ha descrito en el presente
documento, mientras que los elementos 1215 están dispuestos en una
geometría para una aplicación convencional de circuitería de
formación de haz.
Debe apreciarse que el reespaciado de elementos
de antena según la presente invención da como resultado el cierre
en el espaciado elemental que, aunque con el deseable efecto de
reducir o incluso suprimir cualquier lóbulo de difracción, puede
dar como resultado efectos no deseables asociados con los fenómenos
de acoplamiento mutuo. El acoplamiento mutuo puede distorsionar los
patrones de elemento individual que son componentes en el proceso
de formación de haz. Esta distorsión puede degradar las
características de haz previstas de precisión de puntería y ancho
de haz. El acoplamiento mutuo puede manifestarse a su vez de tres
maneras: acoplamiento espacial directo entre elementos de
agrupación individuales; el acoplamiento indirecto puede producirse
mediante dispersión de objetos cercanos tal como una torre de
soporte; y la red de alimentación que interconecta los elementos en
la agrupación proporciona que una trayectoria para el acoplamiento
interaccione de manera negativa con el proceso de formación de haz.
Por consiguiente, realizaciones preferidas de la invención usan
técnicas para superar efectos adversos de acoplamiento mutuo
asociados con elementos de antena que están colocándose en
proximidad cercana
entre sí.
entre sí.
En muchas agrupaciones prácticas, el
acoplamiento de red de alimentación puede minimizarse a través del
equilibrado apropiado de la impedancia en cada elemento. El
acoplamiento espacial directo puede minimizarse mediante el uso de
elementos resonantes y no resonantes que constituyen la agrupación,
afinación "escalonada". Por ejemplo, los elementos de la
agrupación podrían consistir en elementos de baja, media (de
resonación) y alta frecuencia, y la agrupación configurarse de modo
que dos de un tipo particular de elementos no sean adyacentes entre
sí en cualquier fila o columna. Esto tiene el efecto de
"amortiguar" las oscilaciones reales habituales y reactivas
del efecto de acoplamiento mutuo, "oscilaciones" que siguen una
función matemática de Bessel.
Centrando la atención en las figuras 13A y 13B,
una realización de la presente invención adaptada para mitigar el
acoplamiento mutuo que conlleva el espaciado reducido de elemento de
la presente invención se muestra como la antena 1300. La antena
1300 está configurada sustancialmente de la misma manera que la
antena 900 analizada anteriormente. De manera específica, la antena
1300 incluye un primer grupo de elementos 1310 y un segundo grupo
de elementos 1315, en el que múltiples columnas de elementos 1315
están intercaladas entre columnas de elementos 1310. Debe
apreciarse que la realización ilustrada de la antena 1300, aunque
adopta una geometría similar a la de la antena 900 analizada
anteriormente, no incluye el mismo número de columnas de elementos.
Una configuración de este tipo puede utilizar variaciones de las
redes de formación de haz descritas anteriormente, coherentes con
los conceptos de la presente invención, por ejemplo. De manera
adicional o alternativa, la configuración ilustrada puede eliminar
el uso de elementos pasivos de la realización preferida analizada
anteriormente.
La antena 1300 de la figura 13 emplea el uso de
particiones conectadas a masa eléctricamente, denominadas en el
presente documento como "pantallas de Faraday", entre elementos
para de ese modo mitigar o eliminar el acoplamiento mutuo entre los
mismos. De manera específica, las pantallas 1345 de Faraday se
disponen a lo largo de columnas de elementos para proporcionar
aislamiento entre elementos adyacentes al tiempo que permite el uso
de un sistema de alimentación uniforme. Por consiguiente, la antena
1300 puede ser particularmente deseable para un producto de antena
de fabricación en serie debido a su capacidad para utilizar piezas
configuradas de manera uniforme.
Aunque no se muestra en la figura 13, debe
apreciarse que la antena 1300 puede usar equilibrado de impedancia
de elemento individual, columna, y/o fila para minimizar el
acoplamiento asociado con la red de alimentación que interconecta
elementos en la agrupación. De manera adicional, la antena 1300
puede desplegarse de modo que la antena se mantiene alejada de una
estructura de bloqueo, tal como una torre de soporte asociada, con
el fin de minimizar el acoplamiento indirecto que se produce por la
dispersión de objetos cercanos.
Aunque el funcionamiento bimodal de sistemas de
antena de la presente invención se ha analizado anteriormente con
respecto a dos servicios de comunicación, debe apreciarse que el
funcionamiento multimodo de la presente invención no se limita al
uso con dos servicios de comunicación. Por ejemplo, el
funcionamiento bimodal puede utilizarse con respecto a un único
servicio de comunicación con el fin de proporcionar haces de antena
con diversas configuraciones, haces de antena adaptados para
diferentes aspectos del servicio de comunicación (tal como un canal
de señalización y canales de tráfico), y similares. De manera
similar, más de dos servicios de comunicación pueden utilizar una
antena de la presente invención. Por ejemplo, un primer grupo de
elementos de antena puede adaptarse para dar servicio a dos
servicios de comunicación, tal como se analizó anteriormente con
respecto a un funcionamiento bimodal de la antena 400, mientras que
un segundo grupo de elementos de antena se intercala con la misma
para su uso con un tercer servicio de comunicación. De manera
similar, pueden intercalarse tres grupos de elementos de antena,
sustancialmente tal como se analizó anteriormente con respecto una
antena 900, para su uso con tres o más servicios de comunicación.
El número de agrupamientos de elementos de antena utilizado para
proporcionar comunicaciones multimodo según la presente invención se
limita sólo por la densidad elemental y los límites hasta los que
el acoplamiento mutuo resultante puede compensarse.
Aunque se han analizado en el presente documento
realizaciones preferidas de la presente invención con referencia a
agrupaciones planas, debe apreciarse que los conceptos de la
presente invención pueden aplicarse a diversas otras
configuraciones de antena. Por ejemplo, pueden formarse antenas de
la presente invención de estructuras de antena curvilíneas, tal
como los sistemas de antena cilíndricos mostrados y descritos en la
solicitud a la que se hizo referencia anteriormente titulada
"System and Method for Per Beam Elevation Scanning".
Debe apreciarse que, aunque anteriormente se ha
descrito principalmente con referencia a transmisión, es decir, a
una señal de enlace directo, y al uso de "entradas" y
"salidas" de matrices de formación de haz, la presente
invención es adecuada para su uso tanto en enlaces directos como en
inversos. Por consiguiente, los haces de antena descritos
anteriormente pueden definir un área de recepción en lugar de
radiación y, por tanto, las interfaces de las matrices de formación
de haz descritas anteriormente como entradas y salidas pueden
invertirse para ser salidas y entradas respectivamente.
Claims (19)
1. Sistema de antena que comprende:
- una pluralidad de elementos de antena que
incluyen un primer grupo de elementos (910) de antena dispuestos en
un plano para de ese modo presentar un plano de elementos, en el que
dicho primer grupo de elementos de antena de dicha pluralidad de
elementos de antena están adaptados para su uso con una primera
banda de frecuencia,
- cada uno de la primera pluralidad de elementos
(910) de antena están espaciados una primera distancia de uno
siguiente adyacente de la primera pluralidad de elementos de
antena,
- dichos elementos de antena pertenecientes a
dicho primer grupo de elementos de antena están dispuestos en
columnas,
- hay un segundo grupo de elementos (915) de
antena de dicha pluralidad de elementos de antena adaptados para su
uso con una segunda banda (f_{2}) de frecuencia en el que dicha
primera banda (f_{1}) de frecuencia y dicha segunda banda
(f_{2}) de frecuencia son diferentes,
- hay un plano (920) de masa que tiene una
superficie correspondiente a dicho plano de elementos, en el que
dicha superficie de dicho plano (920) de masa está adaptada para
presentar superficies de masa una primera distancia predeterminada
desde los elementos de antena de dicho primer grupo y una segunda
distancia predeterminada desde los elementos de antena de dicho
segundo grupo,
- dicha primera distancia relativa al primer
grupo de elementos (910) de antena es diferente a dicha segunda
distancia del segundo grupo de elementos (915) de antena,
- dicho segundo grupo de elementos de antena
está dispuesto en columnas,
- dichas columnas con elementos de antena
pertenecientes al segundo grupo de elementos (915) de antena están
dispuestas entre columnas de dicha primera pluralidad de elementos
(910) de antena,
caracterizado por las siguientes
características:
- dichas columnas están espaciadas
aproximadamente de 0,25 \lambda_{1} a 0,35 \lambda_{1} entre
sí, en el que \lambda_{1} es una longitud de onda asociada con
la primera banda (f_{1}) de frecuencia, y
- dicho segundo grupo de elementos (915) de
antena está dispuesto en un plano que es el mismo plano en el que
están dispuestos dicha pluralidad de elementos (910) de antena del
primer grupo.
2. Sistema de antena según la reivindicación 1,
caracterizado porque dichas columnas de dichos elementos
(915) de antena pertenecientes a dicho segundo grupo están
espaciadas aproximadamente 0,25 \lambda_{2} a 0,35
\lambda_{2} entre sí en el que \lambda_{2} es una longitud
de onda asociada con la segunda banda (f_{2}) de frecuencia.
3. Sistema de antena según la reivindicación 1 ó
2, caracterizado porque dicha primera distancia es
aproximadamente 1/2 de una longitud de onda de banda intermedia de
dicha primera banda de frecuencia y dicha segunda distancia es
aproximadamente 1/2 de una longitud de onda de banda intermedia de
dicha segunda banda de frecuencia.
4. Sistema de antena según una de las
reivindicaciones 1 a 3, en el que dicho plano de elementos es
paralelo a dicho plano (920) de masa.
5. Sistema de antena según una de las
reivindicaciones 1 a 4, en el que dichas columnas de dicho primer
grupo de elementos (910) de antena están acopladas a una
circuitería de formación de primer haz que tiene al menos una
interfaz A asociada con un primer haz de antena con un ancho de haz
deseado en un primer modo de múltiples modos y una pluralidad de
interfaces B que forman haces de antena más estrechos que el primer
haz de antena; y dichas columnas de dicho segundo grupo de
elementos (915) de antena están acopladas a una circuitería de
formación de segundo haz que tiene al menos una interfaz A asociada
con un primer haz de antena con un ancho de haz deseado en un
segundo modo de múltiples modos y una pluralidad de interfaces B que
forman haces de antena más estrechos que el primer haz de
antena.
6. Sistema de antena según la reivindicación 5,
en el que dicho plano es aproximadamente 1/4 del mayor de una
primera longitud de onda de frecuencia de portadora asociada con
dicho primer modo y una segunda longitud de onda de frecuencia de
portadora asociada con dicho segundo modo desde dicho plano (920) de
masa.
7. Sistema de antena según la reivindicación 6,
en el que cada uno de dicha primera pluralidad de elementos de
antena y dicha segunda pluralidad de elementos de antena están
dispuestos aproximadamente 1/4 de dicho uno respectivo de dicha
primera longitud de onda de frecuencia de portadora y dicha segunda
longitud de onda de frecuencia de portadora desde una superficie de
masa.
8. Sistema de antena según una de las
reivindicaciones 1 a 7, en el que dicha primera banda de frecuencia
es una banda de frecuencia de teléfono celular y dicha segunda
banda de frecuencia es una banda de frecuencia de servicios de
comunicación personal.
9. Sistema de antena según una de las
reivindicaciones 1 a 8, en el que dicha primera banda de frecuencia
está en el intervalo de aproximadamente 800 MHz y dicha segunda
banda de frecuencia está en el intervalo de 1,8 GHz.
10. Sistema de antena según una de las
reivindicaciones 1 a 9, en el que dicha primera banda de frecuencia
y dicha segunda banda de frecuencia son diferentes en al menos 500
MHz.
11. Sistema de antena según una de las
reivindicaciones 1 a 10, que comprende además una red de formación
de primer haz acoplada a elementos de antena de dicho primer grupo
de elementos de antena y que proporciona ponderación a señales de
dicho primer grupo de elementos de antena, en el que dicha
ponderación de señal es coherente con la formación de haces de
antena más estrechos que el que va a formarse con dicha primera
banda de frecuencia, y en el que se determina un espaciado de
elementos de antena de dicho primer grupo de elementos (910) de
antena para proporcionar un ancho de haz deseado usando dicha
ponderación de señal.
12. Sistema de antena según una de las
reivindicaciones 1 a 11, en el que dicho primer grupo de elementos
(910) de antena incluye elementos de antena que no están acoplados
a dicha red de formación de primer haz utilizada para proporcionar
un entorno de radiación sustancialmente uniforme.
13. Sistema de antena según una de las
reivindicaciones 1 a 12, en el que dicha ponderación de señal
comprende una relación de fase deseada.
14. Sistema de antena según una de las
reivindicaciones 1 a 13, en el que dicha ponderación de señal
comprende una relación de amplitud deseada.
15. Sistema de antena según una de las
reivindicaciones 1 a 14, que comprende además una red de formación
de segundo haz acoplada a elementos de antena de dicho segundo
grupo de elementos (915) de antena y que proporciona ponderación a
señales de dicho segundo grupo de elementos de antena, en el que
dicha ponderación de señal es coherente con la formación de haces
de antena más estrechos que el que va a formarse con dicha segunda
banda de frecuencia, y en el que se determina un espaciado de
elementos de antena de dicho segundo grupo de elementos (915) de
antena para proporcionar un ancho de haz deseado usando dicha
ponderación de señal.
16. Sistema de antena según una de las
reivindicaciones 1 a 15, en el que la adaptación de dicho plano
(920) de masa comprende: una pluralidad de partes elevadas
correspondientes a elementos de antena de uno de dicho primer grupo
de elementos (910) de antena y dicho segundo grupo de elementos
(915) de antena.
17. Sistema de antena según una de las
reivindicaciones 1 a 16, caracterizado porque entre dos
columnas adyacentes de elementos de antena de dicha primera
pluralidad de elementos (910) de antena están dispuestas dos
columnas de elementos de antena de dicha segunda pluralidad de
elementos (915) de antena.
18. Sistema de antena según una de las
reivindicaciones 1 a 17, caracterizado porque dichas partes
elevadas comprenden elementos (925) de aleta de superficie de
masa.
19. Sistema de antena según una de las
reivindicaciones 1 a 18, caracterizado por una pantalla
(1345) de Faraday entre elementos de antena de una columna de
elementos de antena.
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|---|---|---|---|---|
| US7031754B2 (en) * | 2001-06-11 | 2006-04-18 | Kathrein-Werke Kg | Shapable antenna beams for cellular networks |
| US7403981B2 (en) * | 2002-01-04 | 2008-07-22 | Quicksilver Technology, Inc. | Apparatus and method for adaptive multimedia reception and transmission in communication environments |
| US6765530B1 (en) * | 2002-07-16 | 2004-07-20 | Ball Aerospace & Technologies Corp. | Array antenna having pairs of antenna elements |
| KR20040025113A (ko) * | 2002-09-18 | 2004-03-24 | 한국전자통신연구원 | 부엽레벨 억압을 위한 마이크로스트립 패치 배열 안테나 |
| US7386305B2 (en) * | 2002-09-20 | 2008-06-10 | Qualcomm Incorporated | System and method for selectively forming and rotating a transmission beam |
| US7069052B2 (en) * | 2002-11-04 | 2006-06-27 | Nokia Corporation | Data transmission method in base station of radio system, base station of radio system, and antenna array of base station |
| DE10332619B4 (de) * | 2002-12-05 | 2005-07-14 | Kathrein-Werke Kg | Zweidimensionales Antennen-Array |
| US7050005B2 (en) * | 2002-12-05 | 2006-05-23 | Kathrein-Werke Kg | Two-dimensional antenna array |
| DE10256960B3 (de) * | 2002-12-05 | 2004-07-29 | Kathrein-Werke Kg | Zweidimensionales Antennen-Array |
| US7053853B2 (en) * | 2003-06-26 | 2006-05-30 | Skypilot Network, Inc. | Planar antenna for a wireless mesh network |
| DE10352281A1 (de) * | 2003-11-08 | 2005-06-09 | Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh | Verfahren zum Betreiben einer Antennenanordnung |
| US7414579B2 (en) * | 2004-09-23 | 2008-08-19 | Interdigital Technology Corporation | Blind signal separation using correlated antenna elements |
| US7860182B2 (en) * | 2004-09-23 | 2010-12-28 | Interdigital Technology Corporation | Receiver hardware reduction for spatially independent signals and associated methods |
| DE102005011127B4 (de) * | 2005-03-10 | 2012-06-21 | Imst Gmbh | Kalibrierung einer elektronisch steuerbaren Planarantenne und elektronisch steuerbare Planarantenne mit einer Kavität |
| US7333055B2 (en) * | 2005-03-24 | 2008-02-19 | Agilent Technologies, Inc. | System and method for microwave imaging using an interleaved pattern in a programmable reflector array |
| US7215284B2 (en) | 2005-05-13 | 2007-05-08 | Lockheed Martin Corporation | Passive self-switching dual band array antenna |
| US7456787B2 (en) * | 2005-08-11 | 2008-11-25 | Sierra Nevada Corporation | Beam-forming antenna with amplitude-controlled antenna elements |
| US8456360B2 (en) | 2005-08-11 | 2013-06-04 | Sierra Nevada Corporation | Beam-forming antenna with amplitude-controlled antenna elements |
| US7937124B2 (en) * | 2006-03-28 | 2011-05-03 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Versatile system for adaptive mobile station antenna |
| US9007275B2 (en) | 2006-06-08 | 2015-04-14 | Fractus, S.A. | Distributed antenna system robust to human body loading effects |
| FR2906937A1 (fr) * | 2006-10-09 | 2008-04-11 | Alcatel Sa | Decouplage des reseaux d'elements rayonnants d'une antenne |
| US7460077B2 (en) * | 2006-12-21 | 2008-12-02 | Raytheon Company | Polarization control system and method for an antenna array |
| US8421631B2 (en) * | 2007-09-11 | 2013-04-16 | Rf Controls, Llc | Radio frequency signal acquisition and source location system |
| WO2009052153A1 (en) * | 2007-10-15 | 2009-04-23 | Jaybeam Wireless | Base station antenna with beam shaping structures |
| US8917207B2 (en) | 2007-10-16 | 2014-12-23 | Livetv, Llc | Aircraft in-flight entertainment system having a multi-beam phased array antenna and associated methods |
| CN102257674B (zh) | 2008-11-20 | 2014-03-12 | 安德鲁有限责任公司 | 双波束扇区天线与阵列 |
| US8482479B2 (en) * | 2009-01-02 | 2013-07-09 | Polytechnic Institute Of New York University | Azimuth-independent impedance-matched electronic beam scanning from a large antenna array including isotropic antenna elements |
| EP2226890A1 (en) * | 2009-03-03 | 2010-09-08 | Hitachi Cable, Ltd. | Mobile communication base station antenna |
| US8692730B2 (en) * | 2009-03-03 | 2014-04-08 | Hitachi Metals, Ltd. | Mobile communication base station antenna |
| US8279118B2 (en) * | 2009-09-30 | 2012-10-02 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Aperiodic antenna array |
| GB2475304A (en) * | 2009-11-16 | 2011-05-18 | Niall Andrew Macmanus | A modular phased-array antenna |
| CN102064379B (zh) * | 2010-07-29 | 2013-08-28 | 摩比天线技术（深圳）有限公司 | 一种电调天线及基站 |
| JP5667887B2 (ja) * | 2011-01-07 | 2015-02-12 | 日本電産エレシス株式会社 | アンテナ装置及びレーダ装置 |
| US8422540B1 (en) | 2012-06-21 | 2013-04-16 | CBF Networks, Inc. | Intelligent backhaul radio with zero division duplexing |
| US8467363B2 (en) | 2011-08-17 | 2013-06-18 | CBF Networks, Inc. | Intelligent backhaul radio and antenna system |
| CN102570053B (zh) * | 2011-11-10 | 2014-06-04 | 广东博纬通信科技有限公司 | 一种用于移动通信基站的单极化二十二波束天线 |
| US9537204B2 (en) * | 2013-04-27 | 2017-01-03 | Commsky Technologies, Inc. | Multi-channel multi-sector smart antenna system |
| US9893435B2 (en) * | 2015-02-11 | 2018-02-13 | Kymeta Corporation | Combined antenna apertures allowing simultaneous multiple antenna functionality |
| KR102109918B1 (ko) | 2015-06-15 | 2020-05-12 | 삼성전자주식회사 | 무선 통신 시스템에서 안테나 어레이를 사용한 빔포밍 장치 및 방법 |
| US10637154B2 (en) * | 2016-06-10 | 2020-04-28 | Intel IP Corporation | Array antenna arrangement |
| US10446942B2 (en) | 2016-12-14 | 2019-10-15 | Raytheon Company | Dual frequency electronically scanned array and related techniques |
| US10847880B2 (en) * | 2016-12-14 | 2020-11-24 | Raytheon Company | Antenna element spacing for a dual frequency electronically scanned array and related techniques |
| US10686251B2 (en) * | 2017-01-23 | 2020-06-16 | The Boeing Company | Wideband beam broadening for phased array antenna systems |
| US11211719B2 (en) * | 2017-07-17 | 2021-12-28 | Telefonaktiebolaget Lm Ericsson | Antenna arrangement and method for beamforming |
| US11133586B2 (en) * | 2017-10-31 | 2021-09-28 | Communication Components Antenna Inc. | Antenna array with ABFN circuitry |
| US10666348B1 (en) * | 2018-01-08 | 2020-05-26 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Phased array receiver with reduced number of beam former elements |
| WO2020159902A1 (en) * | 2019-02-01 | 2020-08-06 | Commscope Technologies Llc | Multi-band base station antennas having interleaved arrays |
| US11196153B1 (en) * | 2020-08-17 | 2021-12-07 | Aptiv Technologies Limited | Exposed portion of a printed circuit board (PCB) configured to provide isolation among radar antennas |
| US20220166140A1 (en) * | 2020-11-25 | 2022-05-26 | Shih-Yuan Yeh | Periodic linear array with uniformly distributed antennas |
| KR20240022532A (ko) * | 2021-06-15 | 2024-02-20 | 텔레폰악티에볼라겟엘엠에릭슨(펍) | 감소된 사이드로브를 갖는 어드밴스드 안테나 시스템 |
| US11611152B2 (en) | 2021-06-24 | 2023-03-21 | Silicon Laboratories | Metamaterial antenna array with isolated antennas |
| US11978962B2 (en) | 2022-06-22 | 2024-05-07 | Silicon Laboratories Inc. | Rotational symmetric AoX antenna array with metamaterial antennas |
Family Cites Families (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4231040A (en) | 1978-12-11 | 1980-10-28 | Motorola, Inc. | Simultaneous multiple beam antenna array matrix and method thereof |
| US4973971A (en) | 1989-12-18 | 1990-11-27 | Allied-Signal Inc. | Broadband circular phased array antenna |
| US5343211A (en) | 1991-01-22 | 1994-08-30 | General Electric Co. | Phased array antenna with wide null |
| US5086302A (en) | 1991-04-10 | 1992-02-04 | Allied-Signal Inc. | Fault isolation in a Butler matrix fed circular phased array antenna |
| US5612702A (en) * | 1994-04-05 | 1997-03-18 | Sensis Corporation | Dual-plane monopulse antenna |
| FR2725075B1 (fr) | 1994-09-23 | 1996-11-15 | Thomson Csf | Procede et dispositif d'elargissement du diagramme de rayonnement d'une antenne active |
| US5589843A (en) | 1994-12-28 | 1996-12-31 | Radio Frequency Systems, Inc. | Antenna system with tapered aperture antenna and microstrip phase shifting feed network |
| US6188373B1 (en) | 1996-07-16 | 2001-02-13 | Metawave Communications Corporation | System and method for per beam elevation scanning |
| US5825762A (en) | 1996-09-24 | 1998-10-20 | Motorola, Inc. | Apparatus and methods for providing wireless communication to a sectorized coverage area |
| US5929823A (en) | 1997-07-17 | 1999-07-27 | Metawave Communications Corporation | Multiple beam planar array with parasitic elements |
| US6178333B1 (en) | 1998-04-15 | 2001-01-23 | Metawave Communications Corporation | System and method providing delays for CDMA nulling |
| WO1999056346A1 (fr) * | 1998-04-27 | 1999-11-04 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Antenne a fentes |
| US6295035B1 (en) * | 1998-11-30 | 2001-09-25 | Raytheon Company | Circular direction finding antenna |
| US6198434B1 (en) | 1998-12-17 | 2001-03-06 | Metawave Communications Corporation | Dual mode switched beam antenna |
| US6211841B1 (en) | 1999-12-28 | 2001-04-03 | Nortel Networks Limited | Multi-band cellular basestation antenna |
-
2001
- 2001-08-23 US US09/938,259 patent/US6583760B2/en not_active Expired - Lifetime
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