KR101195778B1 - 조정가능한 전기적인 틸트를 갖는 위상 어레이 안테나시스템 - Google Patents

조정가능한 전기적인 틸트를 갖는 위상 어레이 안테나시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR101195778B1
KR101195778B1 KR1020057021962A KR20057021962A KR101195778B1 KR 101195778 B1 KR101195778 B1 KR 101195778B1 KR 1020057021962 A KR1020057021962 A KR 1020057021962A KR 20057021962 A KR20057021962 A KR 20057021962A KR 101195778 B1 KR101195778 B1 KR 101195778B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
signals
signal
antenna
variable phase
input
Prior art date
Application number
KR1020057021962A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20060012625A (ko
Inventor
필립 에드워드 하스켈
Original Assignee
큐인텔 테크놀로지 리미티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from GBGB0311371.9A external-priority patent/GB0311371D0/en
Application filed by 큐인텔 테크놀로지 리미티드 filed Critical 큐인텔 테크놀로지 리미티드
Publication of KR20060012625A publication Critical patent/KR20060012625A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101195778B1 publication Critical patent/KR101195778B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
    • H01Q3/30—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array
    • H01Q3/34—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array by electrical means
    • H01Q3/40—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array by electrical means with phasing matrix
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/24—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/24—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set
    • H01Q1/241—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM
    • H01Q1/246—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM specially adapted for base stations
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/0006—Particular feeding systems
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
    • H01Q3/30—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array
    • H01Q3/34—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array by electrical means
    • H01Q3/36—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array by electrical means with variable phase-shifters

Abstract

조종가능한 전기적인 틸트를 갖는 위상 어레이 안테나 시스템은 안테나 요소들(621 내지 6210)의 어레이(62)를 포함한다. 이것은 무선 주파수(RF) 캐리어 신호를, 위상 시프터(46)가 가변 위상 시프트를 포함하는 두 개의 신호들로 분할하는 분리기(44)를 갖는다. 또 다른 분리기들(52 및 54)은 상대적으로 위상 시프트된 신호들을 5개의 신호들의 두 개의 세트들로 분할한다. 5개의 신호들의 각 세트 중 4개는 180도 하이브리드 결합기(601 내지 604)의 네트워크에서 벡터적으로 조합된다. 이것은, 상기 세트들의 제 5 멤버들(members)와 함께 각각의 고정된 위상 시프터들(56 및 58) 및 641 내지 6410에 공급되는 벡터 합 및 차 성분들을 제공한다. 위상 시프터들(621 내지 6210)은 각각의 안테나 요소들(621 내지 6210)를 위한 위상 어레이 구동 신호들로서 사용하기 위해 적절히 위상 신호들을 제공한다. 가변 위상 시프터(46)에 의해 제공되는 단일 위상 시프트의 조종은 전체 안테나 어레이(62)의 전기적인 틸트 각도를 변경시킨다.
Figure R1020057021962
전기적인 틸트 각도, 안테나 어레이, 하이브리드, 위상 시프트, 분리기

Description

조정가능한 전기적인 틸트를 갖는 위상 어레이 안테나 시스템{Phased array antenna system with adjustable electrical tilt}
본 발명은 조정가능한 전기적인 틸트를 갖는 위상 어레이 안테나 시스템에 관한 것이다. 많은 전화통신 영역들에서 사용하기에 적합하지만, 특히, 일반적으로 모바일 전화 네트워크들이라고 하는 셀룰러 모바일 무선 네트워크에 적합하다. 더 특별히는, 제한되지는 않지만, 본 발명의 안테나 시스템은 GSM 시스템과 같은 2세대(2G) 모바일 전화 네트워크들 및 범용 모바일 전화 시스템(Universal Mobile Telephone System: UMTS)과 같은 3세대(3G) 모바일 전화 네트워크에 사용될 수 있다.
셀룰러 모바일 무선 네트워크들의 오퍼레이터는 일반적으로 자신의 기지국을 이용하고, 그 각각은 적어도 하나의 안테나를 갖는다. 셀룰러 모바일 무선 네트워크에서, 안테나들은 기지국으로의 통신이 일어날 수 있는 통신 가능 구역(coverage area)을 규정하는 기본적인 인자이다. 통신 가능 구역은 일반적으로 다수의 중첩 셀들(overlapping cells)로 분할되고, 각각의 셀은 각각의 안테나 및 기지국과 연관된다. 또한 셀들은 일반적으로 통신 통신 가능 구역을 증가시키기 위해 섹터들로 분할된다.
각 섹터의 안테나는 그 섹터 내에 있는 모든 모바일 무선기들(mobile radios)과 무선통신하기 위해 기지국에 접속된다. 기지국들은 다른 통신 수단, 일반적으로는 점-대-점(point-to-point) 무선 링크들 또는 고정된 랜드-라인들(land-lines)에 의해 상호접속되어, 모바일 무선기들이 셀 통신 가능 구역 전체에 걸쳐, 셀룰러 무선 네트워크 외부의 공용 전화 네트워크뿐만 아니라 서로 통신하게 한다.
위상 어레이 안테나들(phased array antennas)을 사용하는 셀룰러 모바일 무선 네트워크들은 공지되어 있다: 이러한 안테나는 다이폴들(dipoles) 또는 패치들(patches)과 같은 어레이의 개별 안테나 요소들(일반적으로 8 이상)을 포함한다. 상기 안테나는 주 로브(main lobe) 및 사이드 로브들로 구성되는 방사 패턴을 갖는다. 주 로브의 중심은 안테나의 최대 감도 방향, 즉 주 방사빔의 방향이다. 안테나 요소들에 의해 수신된 신호들이 상기 어레이의 에지(edge)로부터의 거리에 따라 선형적으로 변화하는 지연에 의해 지연되면, 안테나 주 방사빔은 지연을 증가시키는 방향을 향하게 되는 것은 위상 어레이 안테나의 잘 알려진 특성이다. 지연에 있어서의 제로 및 넌-제로(non-zero) 변화에 따라 주 방사빔 중심들 사이의 각도, 즉 조정 각도는 상기 어레이를 가로지르는 거리에 따른 지연 변경율에 의존한다.
지연은, 이하에서 위상 어레이라 하는 신호 위상 변경에 의해 등가적으로 일어날 수 있다. 그러므로, 안테나 패턴의 주 빔은 다른 안테나 요소들에 공급되는 신호들간의 위상 관계를 조종함으로써 변경될 수 있다. 이는 안테나의 통신 가능 구역을 수정하도록 빔을 조정할 수 있게 한다.
셀룰러 모바일 무선 네트워크들 내의 위상 어레이 안테나들의 오퍼레이터들 은 안테나의 수직 방사 패턴, 즉 수직 평면 내의 패턴 교차부(cross-section)를 조종하기 위해 필요하다. 이는, 안테나의 통신 가능 구역을 조종하기 위해서 "틸트(tilt)"로서 알려진 안테나의 주 빔의 수직 각도를 변화시키는데 필요하다. 이러한 조종은 예컨대 기지국들 또는 안테나들의 수 또는 셀룰러 네트워크 구조의 변화를 보상하는데 필요할 수 있다. 틸트의 안테나 각도의 조종은 기계적 및 전기적으로, 개별적으로 또는 조합의 형태로 알려져 있다.
틸트의 안테나 각도는 안테나 요소들 또는 그들의 하우징(레이돔(radome))을 움직임으로써 기계적으로 조종될 수 있다: 이는 "기계적인 틸트(mechanical tilt)"의 각도 조종이라 한다. 상술한 바와 같이, 틸트의 안테나 각도는 물리적인 이동 없이 각 안테나 어레이 요소(또는 요소들의 그룹)로부터 공급되거나 수신된 신호의 위상 또는 시간 지연을 변경시킴으로써 전기적으로 조종될 수 있다: 이는 "전기적인 틸트(electrical tilt)"의 각도 조종이라 한다.
셀룰러 모바일 무선 네트워크에서 사용될 때, 위상 어레이 안테나의 수직 방사 패턴(VRP)은 상당히 많은 요구사항들을 갖는다.
1. 높은 메인 로브(또는 보어사이트(boresight)) 이득;
2. 서로 다른 셀 또는 네트워크 내의 기지국을 사용하여 모바일들에 대한 간섭을 회피하기 위해 충분히 낮은 제 1 상부 사이드 로브 레벨(upper side lobe level);
3. 안테나 주변에서 통신을 허용하기에 충분히 높은 제 1 하부 사이드 로브 레벨.
이들 요구사항들은 상호 충돌하는데, 예컨대, 보어사이트 이득을 증가시키는 것은 사이드 로브들의 레벨을 증가시킬 수 있다. 보어사이트 레벨에 대해, -18dB의 제 1 상부 사이드 로브 레벨은 전체 시스템 성능에 있어 편리한 절충안을 제공하는 것으로 밝혀졌다.
기계적인 틸트의 각도 또는 전기적인 틸트의 각도를 조종하는 효과는 보어사이트를 이동시켜서 수평면 위 또는 아래에 나타내도록 하고, 이는 안테나의 통신 가능 구역을 변경시킨다.
셀룰러 무선 기지국의 안테나의 기계적인 틸트 또는 전기적인 틸트 둘 모두를 변경시킬 수 있는 것이 바람직하다: 이는 셀 또는 섹터 통신 가능 구역의 최적화에 있어 최대 유연성을 가능하게 하는데, 왜냐하면, 이러한 형태의 틸트는 안테나 지상 통신 가능 구역 및 기지국 주변의 다른 안테나들에 대해 서로 다른 효과들을 갖기 때문이다. 더욱이, 안테나 어셈블리로부터 전기적인 틸트의 각도가 원격으로 조종될 수 있는 경우에 동작 효율이 개선된다. 반면, 안테나의 기계적인 틸트 각도는 레이돔을 이동시킴으로써 조종될 수 있고, 전기적인 틸트 각도를 변경시키는 것은 안테나 가격 및 복잡도를 증가시키는 부가적인 전자회로를 필요로 한다. 더욱이, 신호 안테나가 다수의 오퍼레이터들 사이에서 공유되면, 각 오퍼레이터에 대해 개별적인 전기적 틸트 개별 각도를 제공하는 것이 바람직하다.
공유된 안테나로부터의 전기적인 틸트의 각각의 각도에 대한 필요성은 시스템 성능을 절충하는데 있어 만족스럽지 못하였다. 또한, 전기적인 틸트의 각도를 변경시키는데 적응된 기술의 결과로서 이득이 감소하는 경우에 추가적인 시스템 성 능 저하가 발생할 수 있다.
알.씨. 존슨(R.C. Johnson), McGraw Hill, ISBN 0-07-032381-X, Ch20, 도면20-2, 1993년의 안테나 공학 핸드북 3판(Antenna Engineers Handbook, 3rd Ed)은 위상 어레이 안테나의 전기적인 틸트의 각도를 국부적으로 또는 원격으로 조종하는 방법을 개시하고 있다. 이 방법에서, 무선 주파수(RF) 전송기 반송 신호는 안테나에 공급되고, 안테나의 방사 요소들에 분배된다. 각각의 안테나 요소는 연관된 가변 위상 시프터(variable phase shifter)를 가지며, 그 신호 위상은 안테나의 전기적인 틸트 각도를 바꾸기 위해 안테나를 가로지는 거리의 함수로서 조종될 수 있다. 틸트되지 않을 때 전력의 분배는 사이드 로브 레벨 및 보어사이트 이득을 설정하도록 조절된다. 틸트 각도의 최적 제어는 사이드 로브 레벨이 틸트 범위를 넘어 증가되지 않도록 필트의 모든 각도들에 대해 위상 프론트(phase front)가 제어되는 때에 얻어진다. 전기적인 틸트 각도는 필요하다면 위상 시프터들의 위치를 제어하도록 서보-메커니즘(servo-mechanism)을 이용하여 원격으로 조종될 수 있다.
이러한 종래 방법에 따른 안테나는 다수의 단점들을 갖는다. 모든 안테나 요소에 대해 가변 위상 시프터가 요구된다. 안테나의 가격은 다수의 이러한 위상 시프터들이 요구되기 때문에 고가이다. 안테나 요소마다에 대해서가 아니라 안테나 요소들의 그룹에 대해 단일의 공통 지연 장치 또는 위상 시프터를 사용함으로써 가격은 감소될 수 있지만, 이는 사이드 로브 레벨을 증가시킨다. 예컨대, 공개된 국제특허출원 WO 03/036756 A2 및 일본특허출원 JP20011211025 A를 참조하자.
지연들을 조종하기 위해 지연 장치들의 기계적인 결합이 사용될 수 있지만, 그것을 정확하게 하기는 어렵다; 더욱이, 기계적인 링크들 및 기어들(gears)은 지연들의 최적이 아닌 분배를 야기한다. 상부 사이드 로브 레벨은 안테나가 아래쪽으로 틸트되는 때에 증가되고, 그러므로 다른 기지국들을 이용하는 모바일들에 대해 잠재적인 간섭원을 야기한다. 안테나가 다수의 오퍼레이터들에 의해 공유되면, 오퍼레이터들은 바람직한 서로 다른 각도들 대신에 전기적인 틸트의 공통 각도를 갖는다. 마지막으로, 안테나가 서로 다른 주파수들(주파수 분할 2중 시스템(frequency division duplex system))에서 업링크 및 다운링크를 갖는 통신 시스템에 사용되는 경우, 전송 모드에서 전기적인 틸트의 각도는, 신호 처리 성분들의 특성들에 무관한 주파수로 인해 수신 모드에서와는 다르다.
국제특허출원 PCT/GB2002/004166 및 PCT/GB2002/004930은 안테나에 접속된 신호 공급들(signal feeds)의 쌍 사이의 위상차로 인해 안테나의 전기적인 틸트 각도를 국부적으로 또는 원격으로 조종하는 것을 개시한다.
본 발명의 목적은 위상 어레이 안테나 시스템의 대안의 형태를 제공하는 것이다.
본 발명은, 조종가능한 전기적인 틸트를 갖고, 안테나 요소들의 어레이를 포함하는 위상 어레이 안테나 시스템으로서,
a) 제 1 및 제 2 RF 신호들간의 상대적인 가변 위상 시프트를 도입하기 위한 가변 위상 시프터,
b) 상대적으로 위상 시프트된 제 1 및 제 2 신호들을 성분 신호들로 분할하는 분리 장치(splitting apparatus), 및
c) 다른 구동 신호들에 대하여 적절한 페이싱(appropriate phasing)을 구비한 개별 구동 신호를 각각의 개별 안테나 요소에 대해 제공하여, 상기 어레이의 전기적인 틸트의 각도가 상기 가변 위상 시프터에 의해 도입된 상기 상대적인 가변 위상 시프트의 변경에 응답하여 조종가능하게 되도록 상기 성분 신호들의 벡터 조합들을 형성하는 신호 조합 네트워크를 포함하는, 위상 어레이 안테나 시스템을 제공한다.
본 발명은, 종래 기술에서와 같은, 안테나 요소당 하나 또는 안테나 요소들의 그룹당 하나의 가변 위상 시프터 대신에, 단일의 가변 위상 시프터만을 사용하여 전체 어레이를 위한 전기적인 틸트를 조종할 수 있는 이점을 제공한다. 하나 이상의 부가 위상 시프터들이 사용되면, 확장된 범위의 전기적인 틸트가 얻어질 수 있다.
상기 안테나 시스템은 홀수 개의 안테나 요소들을 가질 수 있다. 상기 가변 위상 시프터는 제 1 가변 위상 시프터일 수 있고, 상기 시스템은 상기 제 1 가변 위상 시프터에 의해 위상 시프트된 성분 신호를 위상 시프트하도록 배열된 제 2 가변 위상 시프터를 포함하고, 상기 제 2 가변 위상 시프터는 하나 이상의 분리기/가변 위상 시프터 조합들을 통하거나 또는 직접 신호 위상 시프팅 및 조합 네트워크에 추가적인 성분 신호 출력을 제공한다.
상기 가변 위상 시프터는 복수의 가변 위상 시프터들 중 하나일 수 있고, 상기 신호 위상 시프팅 및 조합 네트워크는 성분 신호들로부터 안테나 요소 구동 신호들을 생성하도록 배열되고, 상기 성분 신호들의 일부는 상기 모든 가변 위상 시프터들을 통과하고, 상기 성분 신호들의 다른 일부는 상기 모든 가변 위상 시프터들을 통과하지 않는다.
상기 분리 장치는 성분 신호를, 상기 신호 위상 시프팅 및 조합 네트워크에 입력하기 위한 추가적인 신호들로 분할하도록 배열될 수 있다. 상기 신호 위상 시프팅 및 조합 네트워크는 상기 성분 신호들을 위상 시프팅 및 벡터 조합하기 위한 위상 시프터들 및 하이브리드 결합기들(hybrid couplers)(하이브리드들)을 이용할 수 있다. 상기 하이브리드들은 180도 하이브리드들일 수 있고, 또한 합-차 하이브리드들로서 알려져 있다. 상기 하이브리드들은, 원주 (n + 1/2)λ이고 입력 및 출력 포트들은 λ/4만큼 분리된 링 하이브리드들(ring hybrids)이고, λ는 각각의 링 하이브리드가 구성되는 재료에서의 RF 신호들의 파장이다. 각각의 하이브리드의 입력 및 출력 포트들은 시스템 임피던스에 매칭된다.
상기 성분 신호들을 벡터 조합하는 하이브리드들은 입력 신호들(I1 및 I2)을 (I1+I2) 및 (I1-I2)와는 다른 벡터 합들 및 차들로 변환하도록 설계될 수 있다.
상기 분리 장치, 가변 위상 시프터, 및 상기 신호 위상 시프팅 및 조합 네트워크는 안테나 어셈블리를 형성하기 위해 상기 안테나 어레이와 함께 위치되고, 상기 어셈블리는 원격 소스로부터 신호 RF 입력 전력 공급기(input power feeder)를 갖는다. 대안으로는, 상기 분리 장치는 제 1, 제 2 및 제 3 분리기들을 포함할 수 있고, 상기 제 1 분리기는 제 2 및 제 3 분리기들로부터 이격되어 상기 가변 위상 시프터와 함께 위치되고, 상기 제 2 및 제 3 분리기, 상기 신호 위상 시프팅 및 조합 네트워크 및 안테나 어레이는 안테나 어셈블리로서 함께 위치되고, 상기 어셈블리는 상기 제 1 분리기 및 가변 위상 시프터가 위치되는 원격 소스로부터 2중 RF 입력 전력 공급기들을 갖는다.
상기 가변 위상 시프터는 전송 채널에 접속된 제 1 가변 위상 시프터일 수 있고, 상기 시스템은 수신 채널에 접속된 제 2 가변 위상 시프터를 포함하고 그것들은 가변 위상 시프트 대신에 고정 위상 시프트들을 제공하는 유사한 전송 및 수신 채널들일 수 있고; 상기 신호 위상 시프팅 및 조합 네트워크는, 상기 전송 채널에서 신호들에 응답하여 안테나 요소 구동 신호들을 생성하고 수신 모드에서 동작하는 안테나 요소들에 의해 전개된 신호들로부터 수신 채널 신호를 생성함으로써 전송 및 수신 모드들 둘 모두에서 동작하도록 배열된다. 전기적인 틸트의 각도는 각 모드에서 독립적으로 조종가능하다.
상기 가변 위상 시프터는 각각의 오퍼레이터들과 연관된 복수의 가변 위상 시프터들 중 하나이고, 상기 시스템은 각각의 가변 위상 시프터들에서 위상 시프팅 후에 공통 신호 공급 장치에 신호들을 라우팅(routing)하기 위한 필터링 및 조합 장치를 포함하고, 상기 공통 신호 공급 장치는 독립적으로 조종가능한 전기적인 틸트로 오퍼레이터들 양자로부터의 기여분들(contributions)을 포함하는 상기 안테나에 신호들을 제공하기 위해 분리 장치와 신호 위상 시프팅 및 조합 네트워크에 접속된다. 상기 복수의 가변 위상 시프터들은 각 오퍼레이터와 연관된 가변 위상 시프터들의 쌍을 각각 포함하고, 상기 시스템은 상기 시스템이 전송 및 수신 모드들 둘 모두에서 독립적으로 조종가능한 전기적인 틸트로 동작하도록 순방향 및 역방향 신호 처리 능력들(capabilities)을 갖는 성분들을 가질 수 있다.
또 다른 특징에서, 본 발명은 위상 어레이 안테나 시스템의 전기적인 틸트를 조종하는 방법으로서, 상기 시스템이 안테나 어레이 요소들을 포함하는, 상기 방법은,
a) 제 1 및 제 2 RF 신호들간의 상대적인 가변 위상 시프트를 도입하는 단계;
b) 상대적으로 위상 시프트된 제 1 및 제 2 신호들을 성분 신호들로 분할하는 단계; 및
c) 다른 구동 신호들에 대하여 적절한 페이싱을 구비한 개별 구동 신호를 각각의 개별 안테나 요소에 대해 제공하여, 상기 어레이의 전기적인 틸트 각도가 상기 가변 위상 시프트의 변경에 응답하여 조종가능하게 되도록 상기 성분 신호들을 벡터 조합하고 상대적으로 위상 시프팅하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 어레이는 홀수 개의 안테나 요소들을 가질 수 있다.
상기 방법은, 복수의 가변 위상 시프터들에서 위상 시프트를 겪는 적어도 하나의 성분 신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 가변 위상 시프터들은 무리지어 질 수 있고, 상기 방법은 성분 신호들로부터 안테나 요소 구동 신호를 생성하는 단계를 포함하고, 상기 성분 신호들의 일부는 상기 모든 가변 위상 시프터들을 통과하고, 다른 일부는 상기 가변 위상 시프터들을 통과하지 않는다.
상기 방법은, 성분 신호를, 상기 신호 위상 시프팅 및 조합 네트워크에 입력하기 위한 추가적인 성분 신호들로 분할하는 단계를 포함할 수 있다. 이것은 성분 신호들을 위상 시프팅하고 벡터 조합하는 위상 시프터들 및 하이브리드들을 이용할 수 있다. 상기 하이브리드들은 180도 하이브리드들일 수 있다. 상기 분리 장치는, 원주 (n + 1/2)λ이고, 이웃하는 입력 및 출력 포트들이 λ/4만큼 분리된 링 하이브리드들일 수 있고, n은 정수이고, λ는 각각의 링 하이브리드가 구성되는 재료에서의 RF 신호들의 파장이다. 상기 분리 장치는 또한 링 하이브리드들을 포함할 수 있고, 각 하이브리드의 하나의 포트는 시스템 임피던스와 값이 동일한 저항기에서 터미네이트(terminate)되어 매칭된 부하를 형성한다.
상기 성분 신호들을 벡터 조합하는 하이브리드들은 입력 신호들(I1 및 I2)을 (I1+I2) 및 (I1-I2)와는 다른 벡터 합들 및 차들로 변환하도록 설계될 수 있다.
상기 방법은, 안테나 어셈블리를 형성하기 위해 상기 안테나 어레이와 함께 위치되는 네트워크에서 분리, 가변 위상 시프팅, 및 벡터 조합을 위한 원격 소스로부터 단일 RF 입력 신호를 공급하는 단계를 포함할 수 있다. 대안으로는, 원격 소스로부터 안테나 어셈블리로 서로에 대해 가변 위상을 갖는 2개의 RF 입력 신호들을 공급하고, 상기 안테나 어레이와 함께 위치되는 네트워크 내의 신호들을 분리, 조합 및 위상 시프팅하는 단계를 포함한다. 그것은 전송 및 수신 모드들 둘 모두에서 동작을 위한 전송 및 수신 채널들을 이용할 수 있고, 상기 전송 채널들에서 신호에 응답하여 안테나 요소 구동 신호들을 생성하고 수신 모드에서 동작하는 안테나 요소들에 의해 전개된 신호들로부터 수신 채널 신호들을 생성하는 단계를 포함한다.
상기 가변 위상 시프터는 개별 오퍼레이터들와 연관된 복수의 가변 위상 시프터들 중 하나일 수 있고, 상기 방법은,
a) 신호들을 필터링하고, 조합하여, 각각의 가변 위상 시프터들에서 위상 시프팅 후에 공통 신호 공급 장치에 상기 신호들을 통과시키는 단계로서, 상기 공통 신호 공급 장치는 상기 분리 장치, 상기 신호 위상 시프팅 및 조합 네트워크에 접속되는, 통과 단계;
b) 오퍼레이터들 양자로부터의 기여분들을 포함하는 상기 안테나에 신호들을 제공하는 단계; 및
c) 독립적으로, 각각의 오퍼레이터와 연관된 전기적인 틸트를 조종하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 복수의 가변 위상 시프터들은 각 오퍼레이터와 연관된 가변 위상 시프터들의 쌍 각각을 포함하고, 상기 방법은 순방향 및 역방향 신호 처리 능력들 둘 모두를 갖는 성분들을 이용하고, 상기 방법은 각 모드에서 독립적으로 조종가능한 전기적인 틸트로 동작하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명을 보다 충분히 이해하기 위해서, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들이 예로써 기술된다.
도 1은 전기적인 틸트의 제로 및 넌-제로 각도들을 갖는 위상 어레이 안테나의 VRP(Vertical Radiation Pattern; 수직 방사 패턴)을 도시하는 도면.
도 2는 조종가능한 전기적인 틸트 각도를 갖는 종래의 위상 어레이 안테나를 도시하는 도면.
도 3은 본 발명의 위상 어레이 안테나 시스템의 블록도.
도 4는 도 3의 시스템에 사용된 신호 조합 네트워크를 보다 상세히 도시하는 도면.
도 5는 도 3의 시스템 내의 가변 위상 시프터에 의해 도입된 90도 위상 시프트와 연관된 안테나 요소 신호들의 위상 다이어그램.
도 6 및 도 7은 각각 11개 및 12개의 안테나 요소들(요소 스페이싱(element spacing)은 도 6의 전체 규모가 같지 않음)을 포함하는 본 발명의 추가적인 위상 어레이 안테나 시스템들의 부분들을 도시하는 블록도.
도 8은 도 7의 시스템 내의 가변 위상 시프터에 의해 도입된 90도 위상 시프트와 연관된 안테나 요소 신호들의 위상 다이어그램.
도 9는 2개의 가변 위상 시프터들을 사용하는 본 발명의 또 다른 위상 어레이 안테나 시스템의 부분을 도시하는 블록도.
도 10은 도 9에 도시된 것과 유사하지만 무리지어진 가변 위상 시프터들을 사용하는 본 발명의 안테나 시스템의 부분들을 도시하는 블록도.
도 11 및 도 12는 개별적으로 단일 및 2중 공급기들을 갖는 본 발명의 사용예를 나타내는 도면.
도 13은 전송 모드 및 수신 모드에서의 전기적인 틸트의 각도들이 독립적으로 조종가능하도록 한 본 발명의 변형예를 도시하는 도면.
도 14는 2중 공급기들, 개별적인 틸트 및 전송/수신 능력을 갖는 다수의 사 용자들이 공유하는 안테나를 도시하는 본 발명의 또 다른 위상 어레이 안테나 시스템의 블록도.
도 15는 서로 원격으로 위치된 가변 위상 시프터들을 갖는 도 9의 안테나 시스템의 변형예를 도시하는 도면.
도 16은 링 하이브리드 결합기들을 포함하는 본 발명의 위상 어레이 안테나 시스템을 도시하는 도면.
도시된 모든 예들은 '매칭된(matched)' 시스템을 형성하기 위해서 신호들의 소스 임피던스들이 각각의 부하 임피던스들과 같은 접속들을 이용한다. 매칭된 시스템은 소스에서 부하로 전송되는 전력을 최대로 하여, 신호 반사들을 회피한다. 신호 라인들은 저항기(도 6 참조)에 전송되고, 저항기의 값은 매칭된 터미네이션(matched termination)을 형성하기 위해 시스템 임피던스와 같다.
도 1을 참조하면, 각각의 안테나 요소들(도시되지 않음)의 위상 어레이인 안테나(12)의 수직 방사 패턴들(VRP)(10a 및10b)이 도시되어 있다. 안테나(12)는 2차원(planar)이고, 중심(14)을 가지며, 도면 내의 평면에서 수직으로 연장한다. VRP들(10a 및 10b)은 안테나(12)를 가로지르는 거리를 갖는 안테나 요소 신호들의 지연 또는 위상에서의 제로 또는 넌-제로 변화에 각각 대응한다. 그것들은 중심 라인들을 갖는 각각의 주 로브들(16a 및 16b) 또는 "보어사이트들(boresights)"(18a 및 18b), 제 1 상부 사이드로브들(20a 및 20b) 및 제 1 하부 사이드로브들(22a 및 22b)을 가지며; 18c는 넌-제로 등가물(18b)과 비교하여 지연에 있어 제로 변화를 위한 보어사이트 방향을 나타낸다. 소문자 a 또는 b 없이 예컨대 사이드로브(20)를 참조하면, 요소들의 관련 쌍 중 하나는 구별 없이 언급된다. VRP(10b)는 VRP(10a)에 대해 틸트되는데, 즉 안테나(12)를 가로지르는 거리에 따라 지연이 변화하는 레이트(rate)에 의존하는 크기를 갖는 주 빔 중심 라인들(18b 및 18c) 사이의 각도(틸트 각도)가 존재한다.
VRP는 다수의 기준; 즉 a) 높은 보어사이트 이득; b) 제 1 상부 사이드 로브(20)가 또 다른 셀(cell)을 사용하여 모바일들에 대해 간섭을 야기하는 것을 회피하기에 충분히 낮은 레벨에서 있어야 함; c) 제 1 하부 사이드 로브(22)가 안테나의 바로 주변에서 통신이 가능하도록 충분해야 함을 만족해야 한다.
상기한 요구조건들은 상호 충돌한다: 예컨대 보어사이트 이득을 최대로 하는 것은 사이드 보드들(20 및 22)을 증가시킬 수 있다. 보어사이드 레벨(주 빔(16)의 길이)에 대하여, -18dB의 제 1 상부 사이드 로브 레벨은 전체 시스템 성능에 있어 편리한 절충안을 제공하는 것으로 밝혀졌다. 보어사이트 이득은 안테나의 유효 어퍼처(aperture)의 감소로 인해 틸트 각도의 코사인에 비례하여 증가한다. 보어사이트 이득의 추가적인 감소는 틸트 각도가 어떻게 변화되는지에 의존할 수 있다.
기계적인 틸트의 각도 또는 전기적인 틸트의 각도를 조종하는 효과는 수평면 위 또는 아래를 가리키도록 보어사이트를 재위치시키는 것이며, 그러므로, 안테나의 통신 가능 구역을 감소시키거나 증가시킨다. 최대로 사용상의 유연성을 위해, 셀룰러 무선 기지국은 바람직하게는 기계적인 틸트 및 전기적인 틸트 둘 모두를 이 용가능한데, 왜냐하면 극 각각은 지상 통신 가능 구역의 면적 및 모양에 대해 서로 다른 효과를 가지며 또한 바로 주변 및 이웃하는 셀들 둘 모두에서 다른 안테나들에 대해 서로 다른 효과를 가지기 때문이다. 또한, 안테나의 전기적인 틸트가 안테나로부터 원격으로 조종될 수 있다면 편리하다. 더욱이, 신호 안테나가 다수의 오퍼레이터들간에 공유되면, 각 오퍼레이터를 위한 전기적인 틸트의 각각의 각도를 제공하는 것이 바람직하다.
이하, 도 2를 참조하면, 전기적인 틸트의 각도가 조종가능한 것인 종래 기술의 위상 어레이 안테나 시스템(30)이 도시되어 있다. 상기 시스템(30)은 무선 주파수(RF) 전송기 캐리어 신호를 위한 입력(32)을 포함하고, 상기 입력은 전력 분배 네트워크(34)에 접속된다. 네트워크(34)는 위상 시프터들(Phi.E0, Phi.E1L 내지 Phi.E[n]L 및 Phi.E1U 내지 Phi.E[n]U)을 통해서, 위상 어레이 안테나 시스템(30)의 각각의 방사 안테나 요소들(E0, E1L 내지 E[n]L 및 E1U 내지 E[n]U)에 각각 접속된다: 여기에서 대문자 U 및 L은 각각 상부(Upper) 및 하부(Lower)를 나타내고, n은 위상 어레이 사이즈를 규정하는 2보다 큰 임의의 양의 정수를 나타내고, 관련 요소를 나타내는 36과 같은 점선들은 임의의 원하는 어레이 크기에 대한 요구에 따라 교체될 수 있다.
위상 어레이 안테나 시스템(30)은 이하에서와 같이 동작한다. RF 전송기 캐리어 신호는 입력(32)을 통해 전력 분배 네트워크(34)에 공급된다: 네트워크(34)는 위상 시프터들(Phi.E0, Phi.E1L 내지 Phi.E[n]L 및 Phi.E1U 내지 Phi.E[n]U) 사이에서 이러한 신호를 분할하고, 상기 위상 시프터들은 수신하는 신호들을 위상 시프 트하여 얻어진 위상 시프트된 신호들을 각각의 연관된 안테나 요소들(E0, E1L 내지 E[n]L 및 E1U 내지 E[n]U)로 보낸다. 각 요소에 대한 위상 시트프들 및 신호 진폭들(amplitudes)은 전기적인 틸트의 적절한 각도를 선택하기 위해 선택된다. 틸트 각도가 제로일 때 네트워크에 의한 전력 분배는 사이드 로브 레벨 및 보어사이트 이득을 적절히 설정하도록 선택된다. 사이드 로브 레벨이 틸트 범위를 넘어 충분히 증가되지 않도록, 위상 프론트가 모든 틸트 각도에 대해 제어될 때 틸트 각도의 최적 제어가 얻어진다. 전기적인 틸트의 각도는, 필요하다면, 기계적으로 작동될 수 있는 위상 시프터들(Phi.E0, Phi.E1L 내지 Phi.E[n]L 및 Phi.E1U 내지 Phi.E[n]U)을 제어하도록 서보-메커니즘을 사용함으로써 원격으로 조정될 수 있다.
종래 기술의 위상 어레이 안테나 시스템(30)은 아래와 같은 많은 단점들을 갖는다.
a) 각각의 위상 시프터가 각 안테나 요소 또는 요소들의 그룹에 대해 필요하다;
b) 요구되는 다수의 위상 시프터들로 인해 안테나의 가격이 높다;
c) 위상 시프터들을 요소들의 그룹들에 적용함에 의한 가격 감소는 사이드 로브 레벨을 증가시킨다;
d) 지연들을 정확하게 설정하기 위한 위상 시프터들의 기계적 결합은 어려우며, 최적이 아닌 지연 방식인 기계적인 링크들 및 기어들이 사용된다.
e) 상부 사이드 로브 레벨은, 안테나가 아래로 틸트되어 다른 셀들을 사용하는 모바일들에 대한 잠재적인 간섭원을 야기할 때 증가한다.
f) 안테나가 서로 다른 오퍼레이터들에 의해 공유되면, 모든 오퍼레이터들은 동일한 전기적인 틸트 각도를 사용해야 한다.
g) 서로 다른 주파수들(주파수 분할 2중 시스템)에서 업링크 및 다운링크를 갖는 시스템에서, 전송 시의 전기적인 틸트의 각도는 수신 시와 다르다.
이하, 도 3을 참조하면, 조종가능한 전기적인 틸드 각도를 갖는 본 발명의 위상 어레이 안테나 시스템(40)이 도시되어 있다. 시스템(40)은 41와 같은 점선들의 쌍들 사이에 나타내지며 기술분야에서 "레벨들(levels)"로서 인용되는 5개의 연속하는 기능 영역들(401 내지 405)을 포함한다. 이것은 RF 캐리어 전송 신호를 위한 입력을 가지며; 입력(42)은 진폭들(V1A 및 VIB)을 갖는 2개의 출력 신호들을 제공하는 전력 분리기(44)에 입력으로 접속되고, 진폭들(V1A 및 VIB)은 각각 가변 위상 시프터(46) 및 고정된 제 1 위상 시프터(48)에 입력 신호들이 된다. 위상 시프터들(46 및 48)은 동등하게 시간 지연들로서 고려될 수 있다. 그것들은 2개의 전력 분리기들(52 및 54)에 각각의 출력 신호들(V2B 및 V2A)을 각각 제공한다. 전력 분리기들(52 및 54)은 52a 및 54a와 같은 출력들을 각각 가지며: 여기에서 n은 2 이상과 같은 양의 정수이고, 점선 출력들(52b 및 54b)은 각각의 경우에서, 임의의 요구되는 위상 어레이 사이즈에 대해 필요에 따라 교체될 수 있는 출력을 나타낸다.
52a 및 54a와 같은 전력 분리기 출력들은 진폭들(Va1 내지 Va[n] 및 Vb1 내지 Vb[n])(이하에서 V 없이 표시됨)을 갖는 출력 신호들을 각각 제공한다. 이하에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 이들 출력 신호들의 일부는 서로 같거나 약간 다른 진폭들을 가질 수 있다. 10개의 안테나 요소들(n=5)을 갖는 일 실시예에서, Va1=Va2=Va3, Vb3=Vb4=Vb5; Va4=Vb2 및 Va5=Vb1이다. 이들 출력 신호들은 고정된 제 2 및 제 3 위상 시프트들(56,58) 및 60으로써 집합적으로 나타내어진 벡터 조합 네트워크들을 포함하는 위상 시프팅 및 조합 레벨(404)에 공급된다. 레벨(404)은 차후에 보다 상세히 설명될 것이다: 이것은 각각의 고정된 위상 시프터들(641 내지 64n)을 통해서 구동 신호들을, 위상 어레이(62)의 동일하게 이격된 안테나 요소들(621 내지 62n)에 제공한다. 여기에서, 아래 첨자 n은 2 이상의 임의의 양의 정수이지만, 전력 분리기들(52 및 54)에 대해 n의 값과 같고, 위상 어레이 사이즈는 2n개의 안테나 요소들이다. 내부 안테나 요소들(622 및 623)은 점선으로 도시되어 있으며, 임의의 요구되는 위상 어레이 사이즈에 대해 필요에 따라 교체될 수 있다.
위상 어레이 안테나 시스템(40)은 아래와 같이 동작한다. RF 전송기 캐리어 신호는 입력(42)을 통해 전력 분리기(44)에 공급(신호 공급기)되고, (이 예에서 동일한 전력의) 신호들(V1A 및 V1B)로 분할된다. 신호들(V1A 및 V1B)은 가변 및 고정된 위상 시프터들(46 및 48)에 각각 공급된다. 가변 위상 시프터(46)는 오퍼레이터 선택가능 위상 시프트 또는 시간 지연을 적용하고, 여기에 적용된 위상 시프트의 정도가 안테나 요소들(621 등)의 전체 위상 어레이(62)의 전기적인 틸트 각도를 제어한다. 고정된 위상 시프터(48)는 필수적인 것은 아니지만, 편리하며: 편의를 위해 가변 위상 시프터(46)에 의해 적용가능한 최대 위상 시프트(φM)의 절반인 것으 로 선택된, 고정된 위상 시프트를 적용한다. 이는 V1A가 V1B에 대해 범위 -φM/2 내지 +φM/2 에서 위상 변화가능하도록 하고, 위상 시프트 후에 이들 신호들은 위상 시프터들(46 및 48)로부터 출력된 후 언급되는 바와 같은 V2B 및 V2A가 된다.
전력 분리기들(52 및 54) 각각은 신호들(V2B 또는 V2A)을 n 개의 출력 신호들의 개별 세트(Vb1 내지 Vb[n] 또는 Va1 내지 Va[n])로 분할하고, 각 세트(Vb1 등 또는 Va1 등)에서의 각 신호의 전력은 그 세트에서의 다른 신호들의 전력들과 필연적으로 동일한 것은 아니다. 세트들(Va1 등 및 Vb1 등)에 걸치는 신호 전력의 변화는 어레이(62)에서 서로 다른 다수의 안테나 요소들(621 등)에 대해 상이하다.
출력 신호들의 세트(Vb1 내지 Vb[n]) 중 하나는 제 2 위상 시프터(56)를 통해 개별의 고정된 안테나 위상 시프터(643)에 공급되고, 마찬가지로, 출력 신호들(Va1 내지 Va[n])의 세트 중 하나는 제 3 위상 시프터(58)를 통해 또 다른 안테나 위상 시프터(648)에 공급된다. 제 2 및 제 3 위상 시프터들(56 및 58)은 조합 네트워크들(60)에 의해 도입되는 것을 보상하기 위해 패딩 위상 시프트들(padding phase shifts)을 도입한다. 세트들(Vb1 내지 Vb[n] 및 Va1 내지 Va[n]) 내의 다른 신호들은 위상 시프터들(641 등)을 통해서 개별 안테나 요소들(621 등)을 구동하기 위한 벡터적으로 부가된 결과 신호들을 생성하도록 네트워크들(60) 내의 쌍들에서 조합된다. 고정된 위상 시프터들(641 등)은 어레이(62)를 가로지르는 요소의 기하학적인 위치에 따라서 서로 다른 안테나 요소들(621 등) 사이에서 변화하는 고정된 위 상 시프트들을 부과한다: 이것은 가변 위상 시프터(46)에 의해 부과된 신호들(V1A 및 V1B) 사이의 위상차가 제로일 때 에러이(62) 보어사이트에 대한 제로 기준 방향(zero reference direction)(도 1의 18a 또는 18b)을 설정한다. 안테나 위상 시프터들(641 등)은 필수적인 것은 아니지만, 그것들은 그것들이 a) 틸트 처리에 의해 도입된 위상 시프트를 정확하게 분할, b) 틸트 범위에 걸쳐 사이드 로브들의 최적 압축, 및 c) 전기적인 틸트의 선택적 고정 각도를 도입하는데 사용될 수 있으므로 바람직하다.
어레이(60)의 전기적인 틸트 각도는 하나의 가변 위상 시프터(46)를 사용하여 간단히 변화가능하다. 가변 위상 시프터는 다수의 가변 위상 시프터들을 갖도록 종래의 요구사항들과, 모든 안테나 요소들 또는 안테나 요소들의 서브 그룹에 대한 것과 비교한다. 가변 위상 시프터(46)에 의해 도입된 위상차가 고정된 위상 시프트(48)에 대해 양(positive)일 때, 안테나는 한 방향으로 틸트하고, 그 위상차가 음이면, 안테나는 반대 방향으로 틸트한다.
다수의 사용자들이 있으면, 각각의 사용자는 개별의 위상 어레이 안테나 시스템(40)을 가질 수 있다. 대안으로, 각각의 전기적인 틸트 능력을 보유하면서, 사용자들이 공통 안테나를 공유하는 것이 요구된다면, 각 사용자는 도 3에서 각 세트의 레벨들(401 및 402)을 가질 수 있다. 또한, 레벨들(403, 404 및 405)로 구성되는 조합 네트워크는 분리기들(44)의 얻어진 복수의 세트들로부터 신호들을 조합하고, 안테나 어레이(62)에 공급하기 위한 46 및 48을 위상 시프트하거나 지연하도록 요 구된다. 공개된 국제특허출원 WO03/043127 A3는 이런 식으로 공유를 개시하고 있지만, 안테나 요소들의 다수의 서브 그룹들을 갖는 안테나를 사용하고, 서브 그룹 내의 각각의 안테나 요소는 동일한 요소 구동 신호 위상을 갖는다. 안테나 시스템(40)에서, 안테나 요소들(621 내지 62n) 모두가 개선된 위상 어레이 성능을 위해 요구되는 바와 같은 서로 다른 요소 구동 신호 위상들을 갖는다.
안테나 시스템(40)이 전기적인 틸트 범위에 걸쳐 유지되는 양호한 사이드 로브를 억제한다는 것을 볼 수 있다. 안테나 시스템(40)은 유사한 레벨의 성능을 제공하는 최신 설계보다 낮은 가격에서 구현될 수 있다. 그것의 전기적인 틸트는 단일의 가변 지연 장치를 사용하여 원격으로 조종될 수 있고, 이것은 서로 다른 오퍼레이터들이 전기적인 틸트의 각각의 각도를 각 오퍼레이터에 제공하는 동안 그것을 공유할 수 있게 한다. 전송 모드에서 전기적인 틸트의 각도는 동일하게 되거나, 또는 차후에 설명되는 바와 같이 전송 및 수신을 위한 서로 다른 경로들 또는 위상 시프터들을 포함하도록 안테나 시스템(40)을 변경함으로써 수신 모드에서의 상기 각도와는 다르게 될 수 있다.
이하, 도 4를 참조하면, 10개의 안테나들(621 내지 6210)의 위상 어레이(62)를 위한 본 발명의 구현(70) 부분이 도시되어 있다. 앞서 설명된 것과 등가인 부분들은 동일하게 참조된다. 도 4는 도 3의 부분들(403 내지 405)에 대응하고, 부리기들(52 및 54)은 위치가 바뀌어져 도시되어 있다. 분리기들(52 및 54)은 동일한 전력이지만 가변하는 상대적인 위상인 입력 신호들(V2B 및 V2A)을 각각 수신한다. 그 것들 각각은 5개의 신호들로 그들의 각 입력들을 분리하고, 그것들 중 3개는 동일한 진폭(A 또는 B)으로 이루어져 있고, 다른 2개는 진폭(A 또는 B의 0.32 또는 0.73)의 0.32 및 0.73이다.
분리기들(52 및 54)로부터의 10개의 신호들 중 8개는 4개의 벡터 조합 장치들(601 내지 604)을 통고하고: 이들 장치들 각각은 합 및 차에 대해 각각 2개의 입력 단자들을 I1 및 I2로 지정하고, 2개의 출력 단자들을 S와 D로 지정하는 180도 하이브리드(마크된 H)이다. 기준들 I1 및 I2는 또한 이들 단자들에서 신호들을 나타내는데 편리하게 사용된다. 단자 지정에 의해 나타내지는 바와 같이, 입력 신호들(I1 및 I2)의 수신 시에, 하이브리드들(601 내지 604) 각각은 각각의 입력 신호들의 벡터 합 및 차인 S와 D에서 2개의 출력 신호들을 생성한다. 아래의 표 1은 하이브리드들(601 내지 604)에 의해 수신된 입력 신호 진폭들 및 각각의 경우에 임의의 값들 A와 B에 의해 표현된 응답으로 생성된 벡터 형태로 출력 신호들을 도시한다.
표 1
하이브리드 I1 입력 I2 입력 S 출력 D 출력
601 A 0.73B 0.707(A+0.73B) 0.707(A-0.73B)
602 A 0.32B 0.707(A+0.32B) 0.707(A-0.32B)
603 B 0.32A 0.707(B+0.32A) 0.707(B-0.32A)
604 B 0.73A 0.707(B+0.73A) 0.707(B-0.73A)
아래의 표 2는 안테나 위상 시프터들(PS)(641 내지 6410)을 통해 하이브리드 들(601 내지 6010) 및 분리기들(52 및 54)에 의해 생성된 출력 신호들을 수신하는 안테나 요소들을 도시한다.
표 2
안테나 요소 신호 진폭




안테나 요소 신호 진폭
621 0.707(B-0.73A) 626 0.707(A+0.73B)
622 0.707(B-0.32A) 627 0.707(A+0.32B)
623 B 628 A
624 0.707(B+0.32A) 629 0.707(A-0.32B)
625 0.707(B+0.73A) 6210 0.707(A-0.73B)
각각의 분리기(52 또는 54)로부터의 하나의 신호 A 또는 B는 하이브리드를 통해 안테나 위상 시프터(643 또는 648)에 라우트되지 않고, φ의 위상 시프트를 적용하는 위상 시프터(56 또는 58)를 통해서 라우트되며, φ의 위상 시프트는 동일하고, 하이브리드들(601 내지 604) 중 하나에 의해 부과되는 것을 보상한다. 이것은 "패딩(padding)"이라고 알려져 있다. 고정된 위상 시프터 쌍들(56/643 및 58/648)은 각각 단일의 위상 시프트로서 구현될 수 있다. 도 3의 입력 시플리터(44)는 신호 진폭들(V2A 및 V2B)이 도 3 및 도 4에서 서로 다르도록 동일하지 않은 전력 분리를 (선택적으로) 제공할 수 있다. 또한, (설명된 바와 같이) 합 및 차 벡터 I1+I2 및 I1-I2를 제공하는 하이브리드들(601 내지 604)은 분리기들(52 및 54)의 기능 모두 또는 그 일부를 포함할 수 있다: 즉, 하이브리드들은 입력들 I1 및 I2를 I1+I2 및 I1-I2와는 다른 벡터 합들 및 차들 예컨대, xI1+yI2(여기서, x와 y는 같지 않은 자연수들임)로 변환하도록 설계될 수 있다. 이것은 총 출력 전력 플러스 하이브리드 손실들이 하이브리드들(601 내지 604)에 입력된 총 전력과 같이 되어야 한다는 제한을 받는다. 또한, 180도 하이브리드들(601 내지 604) 대신에, 다른 위상 시프트들(예컨대, 60도, 90도 또는 120 도)을 제공하는 하이브리드들이 사용될 수 있다.
이하, 도 5를 참조하면, 신호들(V2A 및 V2B)(A 및 B 각각과 동일한 위상을 가짐) 사이의 위상차가 이 예에서 각도가 90도 일 때 안테나 시스템(70)을 위한 벡터 다이어그램을 도시하며, 안테나 요소들을 가로지르는 위상 프론트는 최대한 활용된다. 도 5의 모든 벡터 합들 및 차들(즉, A 및 B와는 다른 모든 벡터들)은 실제로 표 1 및 2에서와 같이 2-1/2 또는 0.707로써 승산되고, 예를 들어 A + 0.73B는 0.707(A + 0.73B)이지만; 이 승산 상수는 스케일 인자(scaling factor)이며 단순히 복잡도를 줄이기 위해 도면에서 삭제되었다.
안테나 시스템(70)이 90도 위상차에서 표 1 및 2의 A 및 B의 값들을 결정함으로써 최대한 활용된다: 이 위상차 값에서, 안테나 시스템(70)은 전기적인 틸트의 2개의 각도들에서 안테나 요소들을 가로지르는 실질적으로 선형인 위상 프론트를 가지며 틸트의 평균 각도에서 동일한 위상 프론트를 갖는다. 821 내지 8210에서 터미네이트되는 80과 같은 방사 화살표들은 그것들이 안테나 요소들(621 내지 6210)에서 각각 나타나므로, 위상 어레이 구동 신호들의 위상 각도들 및 크기들(magnitudes)을 나타낸다. 84와 같은 비스듬한 화살표들은 반경 벡터(A 또는 B)로부터의 반경 벡터 오프셋들(예컨대, 0.73b 또는 0.32a)을 나타낸다. +0.73B와 +0.73A로 라벨붙은 두 개의 화살표들(84a 및 84b)은 도면에서 +0.32B 및 +0.32A로 라벨붙은 이웃하는 화살표들을 합산하는 것으로서 처리되어, 반경 벡터들(A 및 B)을 각각 뒤로 연장하게 한다.
86과 같은 양방향 화살표들은 인접한 반경 벡터들 사이의 위상차를 나타내고, 상기 위상차는 안테나 요소들의 최외곽 쌍들(621/622 및 629/6210)에 대한 신호들간에 22도이고, 모든 다른 쌍들(622/623 내지 628/629)간에 18도이다. 18도와 22도 사이의 차는 위상 어레이의 배경에서 작다: 실제 목적을 위해, 안테나 요소들(62i/62i+1)(i=1 내지 9)의 인접한 쌍들간의 위상차는 실질적으로 일정하고, 어레이(62)에 걸치는 위상 변화는 정상적인 위상 어레이 동작을 위해 요구되는 바와 같이 상기 어레이에서 위치의 실질적으로 선형 함수이다.
언급한 바와 같이, 도 5는 신호들(A 및 B 또는 V2A 및 V2B) 사이의 위상차가 90도인 상황을 나타낸다. 제로의 위상차는 틸트의 평균 각도에 대응하고, 양 및 음의 위상차들은 안테나 틸트의 양 및 음의 각도들에 대응한다.
이하, 도 6을 참조하면, 이 예에서 11개인, 홀수 개개의 안테나 요소들을 포함하는 본 발명의 안테나 시스템(100)의 일부가 도시되어 있다. 시스템(100)은 적은 수의 성분들을 부가한 예(70)와 같으며, 상이한 면에 대해서 중점적으로 설명한다. 앞서 설명된 것과 등가인 부분들은 동일하게 인용된다. 시스템(100)은 하이브리드들(601 및 604)의 상이한 출력들(D)이 위상 시프터들(641 및 6410)에 접속되는 대신에 양방향 분리기들(102, 104) 각각에 접속된다는 점에서 앞서 설명된 것과는 다르다. 이들 분리기들은 하이브리드들(601 및 604)로부터의 신호들을 각각의 진폭 함수들(c1/c2 및 d1/d2)로 분할하고, 여기에서 c1 및 d1은 안테나 요소들(621 및 6210)을 구동하는데 사용하기 위한 위상 시프터들(641 및 6410)에 공급된다. 함수들 c2 및 d2는 하이브리드들(601 및 604)과 동일한 유형의 부가적인 제 5 하이브리드(605)의 I1 및 I2 입력들에 각각 공급된다. 제 5 하이브리드(605)는 매칭된 부하(106)에서 터미네이트되는 합 출력 S 및 φ-90도 위상 시프터(108) 및 안테나 위상 시프터(640)를 통해 중심에 위치된 부가적인 안테나 요소(620)에 접속되는 차 출력(D)을 갖는다. 도 5에서, 모든 안테나 요소들은 거리 L만큼 등거리로 이격되며, 중심 안테나 요소(620)의 도입은 안테나 요소가 이웃하는 안테나들(625 및 626)로부터 L/2만큼 이격되어 있다는 것을 의미한다(도면에서 표시된 이격은 실제의 경우보다 큰 것으로 설명되어 있다). 하지만, 이러한 L/2 이격이 필수적인 것은 아니다.
안테나 어레이(62)에서 도 6의 변형의 순수한 효과는, 요소들(621 및 6210)이 d1(B - 0.73A) 및 c1(A - 0.73B)로 감소된 구동 신호들을 가지며, 여분의 중심 요소(620)가 구동 신호 d2(B - 0.73A) - c2(A - 0.73B)를 갖는다는 것이다.
안테나 시스템(100)이 위쪽으로 틸트될 때와 비교하여 아래쪽으로 틸트될 때 비대칭 수직 방사 패턴을 갖는다는 것을 이해할 수 있다. 안테나 어레이(62)가 위쪽으로 또는 아래쪽으로 틸트될 때 끝에 있는 안테나 요소들(621 및 6210)에 공급되 는 신호 전력은 증가한다. 이상적으로, 사이드 로브 레벨은 어레이를 가로지르는 구동 신호 변화가 안테나 틸트 범위에 대해 실질적으로 일정하게 될 때에 최적으로 제어된다. 틸트될 때 끝에 있는 안테나 요소들(621 및 6210)에서 증가된 전력으로 인해 사이드 로브들에 대한 효과를 오프셋하기 위해서, 아래와 같은 다수의 기술들이 사용될 수 있다:
1. 감쇠기가 끝에 있는 안테나 요소들(621 및 6210)과 직렬로 삽입될 수 있다.
2. 끝에 있는 안테나 요소들(621 및 6210)은 각각 2개로 분리될 수 있고, 추가적인 2개의 요소들을 상기 안테나에 부가한다.
3. 전력이 끝에 있는 안테나 요소들(621 및 6210)로부터 또 다른 하이브리드들을 사용하는 안테나의 중심 근처의 요소들로 부분적으로 전환(divert)될 수 있다.
4. 끝에 있는 안테나 요소들(621 및 6210)로부터의 전력의 일부는, 실제로 도 6에 도시된 바와 같이, 중심 요소(620)를 구동시키는데 사용될 수 있다.
안테나 시스템(100)은 아래의 이점들을 제공한다:
1. 안테나 사이드 로브 레벨은 안테나 어레이(62)가 전기적으로 틸트될 때 감소된다.
2. 중심 요소(620)의 캐리어 또는 구동 신호의 위상은, 전기적인 틸트가 평 균값을 지나치므로 180도만큼 변화하고, 또한 아래쪽으로 틸트될 때 상부 사이드 로브의 레벨을 감소시킨다.
3. 안테나가 아래쪽으로 틸트될 때 상부 사이드 로브의 레벨을 감소시키는 효과는 안테나 시스템(100)에 할당된 채널 이외의 채널들을 사용하는 모바일들에 대해 발생되는 간섭을 줄이는 것이다.
이하, 도 7을 참조하면, 12개의 요소들(1221 내지 12212)의 위상 어레이(122)를 위한 본 발명의 구현(120)의 일부가 도시되어 있다. 제 1 및 제 2 분리기들(1241 및 1242)은 이 경우에서 벡터 A 및 B로써 표시된 입력 신호들을 각각 수신하고: 이들 벡터들은 전력이 동일하지만 가변하는 상대적인 위상을 갖는다. 분리기들(1241 및 1242)은 3개의 소수부들 a1/a2/a3 및 b1/b2/b3 각각으로의 분할을 구현하는데: 즉, 신호들 a1A, a2A, a3A는 분리기(1241)로부터 출력되고, 신호 소수부들 b1B, b2B, b3B는 분리기(1242)로부터 출력된다. 신호들(a1A 및 b1B)은 제 1 및 제 2 φ패딩 위상 분리기들(1281 및 1282)을 통과한다. 신호들(a2A 및 b3B)은 앞서 설명한 종류의 제 1의 180도 하이브리드(1341)의 I1 및 I2 입력들을 통과한다. 신호들(b2B 및 a3A)은 제 2 하이브리드(1342)의 I1 및 I2 입력들을 통과한다. 하이브리드들(1341 및 1342)은 제 3 및 제 4 분리기들(1243 및 1244)에 대한 입력들로서 접속된 차 출 력 D를 가지며, 상기 제 3 및 제 4 분리기들(1243 및 1244)은 소수부 c1/c2 및 d1/d2 각각에 양방향 분리를 행한다. 상기 하이브리드들(1341 및 1342)은 또한 제 3 및 제 4 하이브리드들(1344 및 1344)의 I1 입력들에 각각 접속된 합 출력들 S를 갖는다.
제 1 및 제 2 위상 시프터들(1281 및 1282)로부터의 출력 신호들은 소수부들 e1/e2/e3 및 f1/f2/f3으로 각각 3 방향 분리를 행하는 제 5 및 제 6 분리기들(1245 및 1246)을 통과한다. 제 3 분리기(1243)로부터의 출력 신호들은 제 5 하이브리드(1345)의 I1 입력을 통과하고(소수부 c1), 제 3 φ패딩 위상 시프터(1283)를 통과한다(소수부 c2). 제 4 분리기(1244)로부터의 출력 신호들은 제 6 하이브리드(1346)의 I1 입력을 통과하고(소수부 d1), 제 4 φ패딩 위상 분리기(1284)를 통과한다(소수부 d2). 제 5 분리기(1245)로부터의 출력 신호들은 제 5 하이브리드(1345)의 I2 입력을 통과하고(소수부 e1), 제 5 φ패딩 위상 시프터(1285)를 통과하고(소수부 e2), 제 4 하이브리드(1344)의 I2 입력을 통과한다(소수부 e3). 제 6 분리기(1246)로부터의 출력 신호들은 제 6 하이브리드(1346)의 I2 입력을 통과하고(소수부 f1), 제 6 φ패딩 위상 시프터(1286)를 통과하고(소수부 f2), 제 3 하이브리드(1343)의 I2 입력을 통과한다(소수부 f3). 각각의 고정된 위상 시프터들(PS)(1361 내지 13612)을 통해서, 안테나 요소들(1221 내지 12212)은 아래의 표 3에 설정된 바와 같이, 제 3 내지 제 6 하이브리드들(1343 내지 1346) 및 제 3 내지 제 6 위상 시프터들(1283 내지 1286)의 출력들로부터 구동 신호들을 수신한다.
표 3
요소 하이브리드 또는 위상 시프터 신호 진폭
1221 하이브리드 1346, 출력 D 0.5d1(b2B - a3A)-0.707b1f1B
1222 위상 시프터 1284 0.707d2(b2B - a3A)
1223 하이브리드 1346, 출력 S 0.5d1(b2B - a3A)+0.707b1f1B
1224 위상 시프터 1286 b1f2B
1225 하이브리드 1344, 출력 D 0.5(b2B + a3A)-0.707a1e3A
1226 하이브리드 1344, 출력 S 0.5(b2B + a3A)+0.707a1e3A
1227 하이브리드 1343, 출력 D 0.5(a2A + b3B)+0.707b1f3B
1228 하이브리드 1343, 출력 D 0.5(a2A + b3B)-0.707b1f3B
1229 위상 시프터 1285 a1e2A
12210 하이브리드 1345, 출력 S 0.5c1(a2A - b3B)+0.707a1e1A
12211 위상 시프터 1284 0.707c2(a2A - b3B)
12212 하이브리드 1345, 출력 D 0.5c1(a2A - b3B)-0.707a1e1A
모든 용어들 a1 내지 f3는 소수부들이고, 모든 신호 전력들은 각각 제 1 및 제 2 분리기들(1241 및 1242)에 입력된 신호 벡터들 A 및 B의 소수부들의 항이다.
위상 시프터들(1281 내지 1286)은 하이브리드(예컨대 1341)에서 발생하는 위상 시프트에 대한 보상을 제공한다. 결국, 하나 이상의 하이브리드들을 경유하지 않는 신호들 또는 신호 보상들은 2개의 위상 시프터들(예컨대 1281)을 통과하고, 안테나 요소들(1223 및 1229)에 도달하기 전에 360도의 위상 시프트를 받는다. 또한, 하나의 하이브리드를 경유하는 신호들 또는 신호 보상들은 하나의 위상 시프터(예컨대 1284)를 통과하고, 안테나 요소들(예컨대 1222)에 도달하기 전에 상대적인 φ 의 위상 시프트를 받는다.
표 4

분리기
분리기 출력		 분리기 비율
전압 데시벨

1241, 1242
a1A, b1B 0.4690 -6.58
a2A, b2B 0.8290 -1.63
a3B, b3B 0.3040 -10.34
1243, 1244
0.707c1(a2A-b3B)
0.707d1(b2B-a3A)		 0.800 -1.94
0.707c2(a2A-b3B)
0.707d2(b2B-a3A)		 0.600 -4.43
1245, 1246
a1e1A, a1e3A
b1f1B, b1f3B 		0.2357 -12.55
a1e2A, b1f2B 0.9428 -0.51
표 4는 분리기 비율들을 제공하고; 진폭(전압)들은 합산하여 1와트(watt)로 정규화된 전력으로부터 계산된다.
이하, 도 8을 참조하면, 입력 신호 벡터들 A 및 B 사이의 위상차가 60도일 때 안테나 시스템(120)에 대한 벡터 다이어그램이 도시되어 있으며, 상기 60도는 이 예에서 안테나 어레이(122)의 위상 프론트가 최적인 각도이다. 안테나 요소 구동 신호들은 안테나 요소인 참조 번호들 1221 내지 12212의 사인 반경 벡터 화살표들로써 크기와 위상 및 신호 전력(예컨대 a1e2A)으로 표시된다. 이러한 신호들의 성분들(예컨대 a1e1A)은 체인 또는 점선 벡터들로써 표시된다. 각각의 안테나 요소들(1224 및 1229)에 대한 신호들 a1f2B 및 a1e2A는 입력 신호 벡터들 A 및 B의 소수부들이고 동위상이며, 그것들은, 각각 30도 마킹된(marked) 2개의 양방향 화살표들로써 표시된 바와 같이 동위상으로 60도 떨어져 있다. 도 8은 신호 크기 및 위상 관련 정보를 완전히 포함하며, 추가적으로 설명되지 않는다.
이하, 도 9를 참조하면, 2중 가변 지연을 이용하여 n개의 요소들(1521 내지 152n)의 위상 어레이(152)에 대한 본 발명의 안테나 시스템(150)이 도시되며, n은 임의의 양의 정수이다. 제 1 분리기(1541)는 입력 신호(Vin)를 수신하고, 그것을 두 개의 신호들로 분리하고, 그 중 하나는 다른 하나보다 전력이 2배이다. 이들 두 개의 신호들 중, 보다 높은 전력을 갖는 신호는 제 1 가변 위상 시프터(1561)에 라우팅되고, 보다 낮은 전력을 갖는 신호는 고정된 제 1 위상 시프터(1581)에 라우팅된다. 고정된 제 1 위상 시프터(1581)는 고정된 제 2 위상 시프터(1582)를 통해 출력 신호를 제 2 분리기(1542)에 제공하며, 제 2 분리기(1542)는 그 출력 신호를, 경로(P)로써 표시된 버스를 통해 출력하기 위해 n 개의 신호 소수부들(a1 내지 an)로 분리한다. 제 1의 가변 위상 시프터(1561)는 그것을 n 개의 신호 소수부들(b1 내지 bn)로 분리하는 제 3 분리기(1543)에 출력 신호를 제공한다. 신호 소수부들(b2 내지 bn)은 고정된 제 3 위상 시프터(1583) 및 경로(Q)로써 표시된 버스를 통해 출력된다. 신호 소수부(b1)는 고정된 제 1 위상 시프터(1581)에 공급된 신호의 신호 소수부와 동일한 전력을 가지며, 그것은 제 2 가변 위상 시프터(1562)에 라우팅되어, 제 4 분리기(1544)에 라우팅되며, 상기 4 분리기(1544)는 그것을, 경로(R)로써 표시된 버스를 통해 출력하기 위해 n 개의 신호 소수부들(c1 내지 cn)로 분리한다. 경로 (P,Q,R)로써 표시된 버스들은 Na, Nb, Nc의 개별 도전체들을 갖는다.
경로들(P,Q,R)에 대한 신호 소수부들은 일반적으로 159로써 표시된 신호 위상 시프팅 및 조합 네트워크를 통과한다. 네트워크(159)는 도 3 및 4를 참조하여 설명된 것과 유사하므로, 추가적으로 설명하지는 않는다. 이것은, 위상 어레이(152)에 대해 적절히 변화하는 안테나 요소 구동 신호들을 생성하도록 신호들을 조합 및 위상 시프팅 신호들의 기능을 갖는다. 2개의 가변 위상 시프터들(1561 및 1562)의 사용은 필수적인 것은 아니지만, 하나의 가변 위상 시프터만을 사용하는 것에 비해 안테나가 전기적으로 틸트될 수 있는 각도들의 범위를 증가시킨다. 도 9는 큰 틸트 범위가 요구되는 경우에 가변 위상 시프터들 및 분리기들의 부가적인 조합들로 연장될 수 있다: 즉, b1은 1562에서 가변적으로 위상 시프트되고 1544에서 분리되므로, c1은 d1 내지 dn 등을 생성하도록 가변적으로 위상 시프트되고 분리될 수 있고, d1은 e1 내지 en 등을 생성하도록 가변적으로 위상 시프트되고 분리될 수 있다.
이하, 도 10을 참조하면, 무리지어진 2중 가변 지연을 이용하는 10개의 요소들(1721 내지 17210)의 위상 어레이(172)를 위한 본 발명의 안테나 시스템(170)이 도시되어 있다. 이것은 도 9를 참조하여 설명된 시스템(150)의 변형예이다. 제 1 분리기(1741)는 입력 신호(Vin)를 수신하고, 그것을 두 개의 신호들로 분리하고, 그 둘 중 하나는 다른 것보다 전력이 2배이다. 이들 두 개의 신호들 중, 높은 전력을 갖는 신호는 제 1 가변 위상 시프터(1761)에 라우팅되고, 낮은 전력을 갖는 신호는 제 1의 180도 위상 시프터(1781)에 라우팅된다. 제 1 위상 시프터(1781)를 통과하는 신호는 벡터 A로서 지정된다. 이것은 출력 신호를 4개의 신호들(a1A 내지 a4A)로 분할하는 제 2 분리기(1742)에 제공한다.
제 1 가변 위상 시프터(1761)는 출력 신호를 제 3 분리기(1743)에 제공하고, 제 3 분리기(1743)는 벡터 A와 같은 크기의 두 개의 신호들로 출력 신호를 분리한다: 이들 두 개의 신호들 중 하나는 벡터 B로서 지정되고, 제 4 분리기(1744)를 통과하고, 제 4 분리기(1744)는 그것을 3개의 신호들(b1B 내지 b3B)로 분리한다. 이들 두 개의 신호들 중 다른 하나는 제 2 가변 위상 시프터(1762) 내지 제 5 분리기(1745)를 통해 통과하고, 벡터 C로서 지정되며, 그것을 3개의 신호들(c1C 내지 c3C)로 분리한다.
신호들(b1B 및 c1C)은 안테나 위상 시프터들(1823 및 1828)을 통해 각각 안테나 요소들(1723 및 1728)을 통과한다. 신호들(b2B, b3B, c2C, c3C) 각각은 앞서 설명된 종류의 제 1, 제 2, 제 3, 제 4의 180도 하이브리드들(1801, 1802, 1803, 1804)에 I1 입력 신호들을 제공한다. 이들 하이브리드들은 신호 조합 네트워크를 제공한다. 신호들(a1A 내지 a4A)은 이들 하이브리드들에 12개의 입력 신호들을 각각 제공한다. 각각의 고정된 위상 시프터들(PS)(1821, 1822, 1824 내지 1827, 1829, 18210)을 통해서, 안테나 요소들(1721, 1722, 1724 내지 1727, 1729, 17210)은, 요소들(1723 및 1728)에 대해 등가물들이 부가되는 아래의 표 5에 설정된 바와 같은 진폭들을 갖는 하이브리드들(1801 내지 1804)의 출력들로부터 구동 신호들을 수신한다. 여기에서, N/A는 적용불가능 함을 의미한다.
표 5
안테나 요소 하이브리드 출력 신호 진폭
1721 하이브리드 1802, 출력 S 0.707(b3B + a2A)
1722 하이브리드 1801, 출력 S 0.707(b2B + a1A)
1723 N/A b1B
1724 하이브리드 1801, 출력 D 0.707(b2B - a1A)
1725 하이브리드 1802, 출력 D 0.707(b3B - a2A)
1726 하이브리드 1804, 출력 S 0.707(c3C + a4A)
1727 하이브리드 1803, 출력 S 0.707(c2C + a3A)
1728 N/A c1C
1729 하이브리드 1803, 출력 D 0.707(c2C - a3A)
17210 하이브리드 1804, 출력 D 0.707(c3C - a4A)
분리기 비율들의 값들은 아래의 표 6에 주어지고, 앞에서와 같이, 전압들은 합산하여 1와트(watt)로 정규화된 전력들로부터 계산된다.
표 6
분리기F
 분리기 출력
 분리기 비율
전압 데시벨
1742
a1A, a3A 0.3162 -10.00
a2A, a4A 0.6324 -3.98
1744 b1B, b2B, b3B 0.577 -4.78
1745 c1C, c2C, c3C 0.577 -4.78
가변 위상 시프터들(1761 및 1762)은 함께 변하며 동일한 위상 시프트들을 제공하도록 화살표들 및 점선들로 표시된 바와 같이 무리지어 진다. 이들은 틸트 제어 메커니즘(186)에 의해 제어된다.
어레이(172)의 상부 절반(안테나 요소들 1726 내지 17210)만이 제 5 분리기(1745)로부터 소수부들 c1 등과 연관되는 신호 기여분들을 수신하고, 이들 기여분들은 (1761 및 1762)에서 두 개의 가변 위상 시프트들을 겪는다. 또한, 어레이(172)의 하부 절반만이, 즉 안테나 요소들(1721 내지 1725)만이 제 4 분리기(1745)로부터 소수부들 b1 등과 연관되는 신호 기여분들을 수신하고, 이들 기여분들은 1761에서 하나의 가변 위상 시프트를 겪는다. (안테나 요소들(1723 및 1728) 이외의) 어레이(172)의 절반들 둘 모두는 제 2 분리기(1742)로부터 신호 기여분들(a1A 등)을 수신하고, 이들 기여분들은 1761 또는 1762에서 가변 위상 시프트를 겪지 않는다.
이하, 도 11을 참조하면, 본 발명의 안테나 시스템은 단일 공급기 시스템 또는 2중 공급기 시스템으로서 구현될 수 있다. 단일 공급기 시스템에서는, 단일 신호 입력(200)은 공급기(202)를 통해서, 안테나 어레이(206)에 대해 마스트(mast) 상에 실장될 수 있는 안테나 어셈블리(204)에 신호(Vin)를 공급한다. 앞서 설명한 바와 같은, 신호 분리, 가변 및 고정된 위상 시프팅, 및 벡터 조합은 마스트 상의 어셈블리(204)에서 구현된다. 이것은 하나의 신호 공급만이 원거리 사용자로부터 안테나 시스템에 보내지도록 요청되는 이점을 갖지만, 원거리 오퍼레이터는 마스트 상의 안테나 어셈블리(204)에 액세스하지 않고 전기적인 틸트 각도를 조종할 수 없다. 또한, 단일의 안테나를 공유하는 오퍼레이터들 모두는 동일한 전기적인 틸트 각도를 갖는다.
도 12는 2중 공급기 시스템(210)으로서 구현된 본 발명의 안테나 시스템을 도시한다. 이 시스템은 앞서 도시된 바와 같이 두 개의 신호들(V2A 및 V2B)을 생성하는 틸트 제어부(212)를 가지며, 이들 신호들은 각각의 공급기들(214A 및 214B)을 통해서 안테나 어레이(216)에 공급된다. 틸트 제어부(212)는 안테나 어레이(60) 및 그것이 실장되는 마스트로부터 사용자와 함께 원거리에 위치될 수 있고, 안테나 공급 네트워크(218)(예컨대, 도 4)는 안테나 어레이(216)와 함께 위치될 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 신호 분리, 고정된 위상 시프팅(필요에 따라서는 추가적인 가변 위상 시프팅) 및 벡터 조합은 어셈블리(216)에서 구현된다.
2중 공급기 설치시에, 공급기들 간의 위상차들, 예컨대 오퍼레이터에 의해 요구된 전기적인 틸트 각도와 안테나에서의 각도 사이의 차의 효과들을 줄이기 위해서 틸트 감도를 줄이는 것이 편리하다. 각각의 틸트 제어부(212)는 각각의 오퍼레이터와 함께 위치되고, 오퍼레이터의 기지국에 위치되는 주파수 선택 조합기의 입력측에 위치되며, 각각의 오퍼레이터에 대한 각각의 틸트 각도를 갖는 공유된 안테나 시스템을 구현하는 것이 가능하다.
도 13은 수신 및 전송 모드 둘 모두에서 사용하기 위한 변형예로서 도 3에 도시된 것과 등가물인 위상 어레이 안테나 시스템(240)을 도시한다. 앞서 설명한 부분들은 접두어 200으로 동일한 참조번호를 가지며, 변경된 부분만을 설명한다. 틸트가 제어된 가변 위상 시프터(246)는 전송(Tx) 모드에서만 사용되고, 대역통과 필터들(BPF)(245 및 247) 사이에 있고, 상기 필터들과 직렬로 전송 경로(243)에 접 속된다. 또한, 대역통과 필터들(253 및 255)과 저 잡음 증폭기 또는 LNA(257) 사이에 있고 상기 필터들과 직렬인 가변 위상 시프터(251)에 대해 유사한 수신(Rx) 경로(249)가 존재한다. 전송 및 수신 주파수들은 그들이 일반적으로 대역통과 필터들(245 등)에 의해 서로 분리되도록 상당히 다르다.
고정된 위상 시프트들(Ψ)과 연관된 동등한 제 2 전송 및 수신 경로들(243f 및 249)이 존재하고: 이것들은 접미어 f를 갖는 동일하게 참조된 요소들을 갖는다. 제 2 전송 경로(243f)는 대역 통과 필터들(245f 및 247f) 사이에 고정된 위상 시프터(246f)를 갖는다. 제 2 수신 경로(249f)는 고정된 위상 시프터(251f) 및 대역 통과 필터들(253f 및 255f) 사이의 LNA(257f)를 갖는다.
전송 모드에서 동작하는 것에 부가하여, 요소들(242, 244, 252, 254, 256, 258 내지 265)은 수신 모드에서 역으로 동작하는 능력을 가지며, 예컨대, 분리기들은 조합기들이 된다. 두 개의 모드들 사이의 유일한 차이점은 전송 모드에서 공급기(265)가 입력을 제공하고, 전송 경로들(243 및 243f)이 왼쪽에서 오른쪽으로 전송 신호에 의해 왔다갔다하고, 수신 모드에서, 수신 경로들(249 및 249f)은 오른쪽에서 왼쪽으로 수신 신호들에 의해 왔다갔다하고, 공급기(265)는 그들의 조합된 출력을 제공한다. 수신 신호들은 자유 공간으로부터 신호를 수신하는 것에 응답하여 어레이(262)에 의해 생성된 위상 시프팅 및 조합 안테나 요소 신호들에 의해 회로(2641 내지 264n 및 260 내지 254)에서 생성된다. 시스템(240)은 독립적으로 조종가능하게 되고 동일하게 수행되는 전송 및 수신 모드들에서 전기적인 틸트 각도들을 허용하므로 이롭다: 일반적으로(불행히도), 이것은 안테나 시스템 성분들이 서로 다른 전송 및 수신 주파수들에서 다른 주파수 의존 특성들(frequency-dependent properties)을 가지므로 불가능하다.
이하, 도 14를 참조하면, 본 발명의 위상 어레이 안테나 시스템(300)은 단일의 위상 어레이 안테나(305)의 다수(2개)의 오퍼레이터들(301 및 302)에 의한 전송 및 수신 모드들에서 사용하기 위해 사용된다. 앞서 설명한 것과 동일한 부분들은 접두어 300으로 동일한 참조번호를 갖는다. 도 14는 다수의 사이한 채널들을 가지며: 등가인 상이한 채널들의 부분들은 하나 이상의 접미어로 수적으로 동일한 참조번호를 갖는다: 접미어 T 또는 R은 전송 또는 수신 채널을 나타내고, 접미어 1 또는 2는 제 1 또는 제 2 오퍼레이터(301 또는 302)를 나타내고, 접미어 A 또는 B는 A 또는 B 경로를 나타낸다. 참조번호에서 이들 접미어들의 생략(예컨대 342)은 그 접미어를 갖는 모든 아이템들이 인용된다는 의미이다.
이상적으로, 제 1 오퍼레이터(301)의 전송 채널(307T1)이 설명된다. 이 전송 채널은 분리기(344T1)를 공급하는 RF 입력(342)을 가지며, 분리기(344T1)는 가변 및 고정된 위상 시프터들(346T1A 및 348T1B) 사이에서 입력을 분할한다. 신호들은 서로 다른 듀플렉서들(311A 및 311B) 각각에서 위상 시프터들(346T1A 및 348T1B)로부터 대역통과 필터들(BPF)(309T1A 및 309T1B)로 통과한다: 대역통과 필터들(309T1A 및 309T1B)은 제 1 오퍼레이터(301)의 전송 주파수에서 대역통과 중심을 가지며, 이 주파수는 도면에서 나타내진 바와 같이 지정된 Ftx1이다. 제 1 오퍼레이터(301)는 또한 수신 주파수 지정 Frx1을 가지며, 제 2 오퍼레이터(302)에 대한 등가물들은 Ftx2 및 Frx2이다.
가장 외쪽의 대역통과 필터(309T1A)로부터 출력된 주파수 Ftx1에서의 제 1 오퍼레이터 전송 신호는 이웃한 대역통과 필터(309T2A)로부터 출력된 주파수 Ftx2에서 동일하게 구동된 제 2 오퍼레이터 전송 신호와 함께 제 1 듀플렉서(311A)에 의해 조합된다. 이들 조합된 신호들은 앞의 예에서 설명된 종류의 안테나 틸트 네트워크(315)에 대한 공급기(313A)를 따라 통과하고, 위상 어레이 안테나(305)로 보내진다. 유사하게, 대역통과 필터(309T1B)로부터 출력된 주파수 Ftx1에서의 다른 제 1 오퍼레이터 전송 신호는 이웃한 대역통과 필터(309T2B)로부터 출력된 주파수 Ftx2에서 동일하게 구동된 제 2 오퍼레이터 전송 신호와 함께 제 2 듀플렉서(311B)에 의해 조합된다. 이들 조합된 신호들은 안테나 틸트 네트워크(315)를 통해 위상 어레이 안테나(305)에 대한 제 2 공급기(313B)를 따라 통과한다. 동일한 위상 어레이 안테나(305)를 사용함에도 불구하고, 두 개의 오퍼레이터들은 가각의 경우에 단일의 가변 위상 시프터, 즉 가변 위상 시프터(346T1A 또는 346T2A) 각각을 조종함으로써 안테나(305)로부터 독립적으로 그리고 원격으로 그들의 전기적인 틸트의 전송 각도를 변경시킬 수 있다.
유사하게, 네트워크(315)통해 안테나(305) 및 공급기들(313A 및 313B)로부터 되돌아오는 수신 신호들은 듀플렉서들(311A 및 311B)에 의해 분할된다. 이들 분할된 신호들은 가변 및 고정된 위상 시프터들(346R1A, 346R2A, 348R1B, 348R2B) 각각에 신호들을 제공하는 대역통과 필터들(309R1A, 309R2A, 309R1B, 309R2B)에서 각각의 주파수들 Frx1 및 Frx2를 분리하도록 필터링된다. 전기적인 틸트의 수신 각도들 은 각각의 가변 위상 시프터들(346R1A 및 346R2A)을 조종함으로써 독립적으로 오퍼레이터들(301 및 302)에 의해 조종가능하다. 2 이상의 오퍼레이터들을 위한 신호들은 성분들을 교체함으로써 전송시에 조합되고 수신시에 분리될 수 있다: 즉, 접미어 1 및 2를 갖는 성분들 대신에, 접미어들 1 내지 m을 갖는 동일한 성분들이 존재하며, 여기서 m은 오퍼레이터들의 수이다.
도 15는 도 10에 도시된 것과 동일한 본 발명의 위상 어레이 안테나 시스템(470)을 도시한다. 앞에서 설명한 부분들은 100을 교체하는 접두어 400으로 동일한 참조번호를 가지며, 변경 부분들만이 서명된다. 시스템(470)은 473에서 입력 RF 캐리어 신호를 두 개의 부분들로 분리하는 제 1 분리기(4541)를 가지며, 그 둘 중 하나는 제 1 가변 위상 시프터(4761)를 통해 제 1 공급기(4771)로 보내지고, 다른 하나는 제 2 공급기(4772)로 직접 보내진다. 아이템들 473 내지 4772은 셀룰러 모바일 무선 기지국(도시되지 않음) 내에 또는 그 근처에 위치된다. 공급기들(4771 및 4772)은 기지국을 원거리 안테나 레이돔(479)에 접속시키고, 여기에 제 2 가변 위상 시프터(4762)가 위치된다.
시스템(470)은 제 1 및 제 2 가변 위상 시프터들(4761 및 4762)이 더 이상 무리지어 있지 않고 독립적으로 조종되는 것을 제외하고는 도 10을 참조하여 앞에서 설명된 것과 같이 동작한다. 이것은, 전기적인 틸트의 각각의 각도가 (도 14에 도시된 것과 같은 주파수 선택 조합을 이용하여) 각 오퍼레이터가 공유하는 안테나 (472)를 위해 제공될 수 있지만, 모든 오퍼레이터들에 공통인 틸트 범위가 확장된다는 이점을 제공한다. 실제로, 제 2 가변 위상 시프터(4762)에 의해 설정된 전기적인 틸트 각도는 모든 오퍼레이터들이 공유하는 안테나(472)의 전기적인 틸트의 각각의 각도의 평균일 수 있다.
반면, 도 15는 안테나 레이돔(479) 내에 제 2 가변 위상 시프터(4762)의 조종을 도시하고, 이것은 또한 서보 메커니즘 제어기(도시되지 않음)를 이용하여 레이돔(479)으로부터 원격으로 설정될 수 있다. 추가적인 가변 위상 시프터들은 모든 오퍼레이터들에 공통인 틸트의 범위를 추가적으로 확장하기 위해 본 발명에 따른 안테나 시스템(470)에 부가될 수 있다.
도 16은 입력 분리기(SP1), 평행선 결합기들(PLCs) SP2와 SP3, 및 180도 링 하이브리드들(SP4 내지 SP11 및 H1 내지 H6)을 이용하는 본 발명의 위상 어레이 안테나 시스템(500)의 또 다른 실시예를 도시한다. 여기에서, SP1 등에서 SP는 분리기를 나타내고, H1 등에서 H는 합 및 차(SD) 생성기로서 사용되는 하이브리드를 나타낸다. 하이브리드들(SP4 내지 SP11 및 H1 내지 H6) 각각은 4개의 포트들, 즉, 안쪽으로 화살표 및 바깥쪽으로의 화살표로써 각각 나타내어진 제 1 및 제 2 입력 포트들과 제 1 및 제 2 출력 포트들을 갖는다. SD 생성기 하이브리드들(H1 내지 H6) 각각의 출력 포트들은 S 및 D에 의해 각각 나타내어진 합 및 차 출력들이다. 각각의 링 하 이브리드들(SP4 내지 SP11 및 H1 내지 H6)의 각 포트는 각각의 경우에 링 원주 주변에서, 한 포트로부터 거리 λ/4만큼 분리되어 있고, 또 다른 포트로부터 거리 3λ/4만큼 분리되어 있다. 여기에서 λ는 링 재료에서 신호(Vin)의 파장이다.
링 하이브리드들(SP4 내지 SP11 및 H1 내지 H6) 중 임의의 링 하이브리드의 입력 포트에 인가된 신호는 링의 시계 방향 및 반시계 방향으로 각각 통과하는 두 개의 성분들로 분리되고, 링 자체는 (n+1/2)λ의 원주를 가지며, 여기서 n은 정수이다: 이들 성분들은 그것들이 통과하는 링 내의 경로의 상대적인 임피던스에 의해 결정된 상대적인 진폭을 가지며, 이는 분리기 비율들이 미리배열되도록 한다. 출력 포트로부터 λ/4 거리에 있는 각각의 입력 포트들로부터 수신된 두 개의 신호들은 동상이며, 차 출력(difference output)을 제공하도록 서로 감산될 것이다. 입력 포트로부터 λ/2 거리에 있는 출력 포트에서, 입력 포트로부터 각각 시계 방향 및 반시계 방향 경로들을 통해 수신된 두 개의 신호들은 반위상이며, 경로 임피던스들이 동일한 경우 제로 결과를 제공할 것이다: 그러므로, 이는 서로 λ/2 이격하여 포트들을 분리한다.
분리기로서 사용된 각각의 링 하이브리드(SP4 내지 SP11)는 입력 신호를 수신하도록 접속된 제 1 입력 단자(안쪽으로의 화살표) 및 각각의 터미네이션(termination: T)(매칭된 부하)에 접속된 제 2 입력 단자를 갖는다. 터미네이션(T)은 제로 입력 신호를 제공한다: 결국, 링 하이브리드들 또는 분리기들(SP4 내지 SP11)은 그들 각각의 출력 단자들 사이의 제 1 입력 단자들 상의 신호들을, 각각의 경우에 입력 및 출력 단자들 사이의 임피던스 비율에 의해 결정된 각각의 분리 비율들에 따라 분할한다.
시스템(500)에서, 앞의 실시예들과 같이, 입력 신호(Vin)는 제 1 분리기(SP1)에 의해, 입력 신호(Vin)의 전력에 비하여 각각 -3dB로 감소된 두 개의 동일한 신호로 분할된다: 그렇게 형성된 신호 중 하나는 가변 위상 시프터(502)를 통과하고 벡터 A로서 제 1 공급기(504) 상에 나타난다. 그렇게 형성된 신호의 다른 하나는 벡터 B로서 제 2 공급기(506) 상에 나타난다; 앞서 설명된 바와 같이, 제 1 분리기(SP1)와 제 2 공급기(506) 사이에 고정된 위상 시프트(도시되지 않음)를 포함하는 것이 가능하다.
신호 벡터들 A 및 B는 입력들로서 각각 PLCS SP2 및 SP3를 통과한다. PLCS SP2 및 SP3 각각은 두 개의 출력 단자들(O1 및 O2) 및 제로 입력 신호를 제공하는 매칭된 부하(T)에서 터미네이트되는 제 4 단자(T4)를 갖는다. 그의 입력으로부터, PLCS SP2 및 SP3 각각은 각각의 경우에 입력 신호에 대하여 각각 전력이 -0.12dB 및 -16.11dB로 감소된 출력 단자들(O1 및 O2)에서 신호들을 생성한다. PLCS SP2 및 SP3로부터 두 개의 얻어진 -0.12dB 신호들은 제 5 및 제 8 분리기들(SP5 및 SP8)의 제 1 입력 단자들에 각각 공급되고, 반면에, -16.11dB 신호들은 제 6 및 제 7 분리기 들(SP6 및 SP7)의 제 1 입력 단자들에 각각 공급된다.
제 5 분리기(SP5)는 그의 입력 신호를, -5.3dB 및 -1.5dB로 입력 신호의 전력이 감소된 출력 신호들로 분할하고, 이들 출력 신호들은 제 4 분리기(SP4) 및 제 1 SP 생성기(H1)의 제 1 입력 단자들에 각각 공급된다. 유사하게, 제 8 분리기(SP8)는 그의 -0.12dB 입력 신호를 입력 신호 아래의 출력 신호들 -5.3dB 및 -1.5dB로 분할하고, 이들 출력 신호들은 제 9 분리기(SP9) 및 제 2 SD 생성기(H2)의 제 1 입력 단자들에 각각 공급된다.
제 4 분리기(SP4)는 -5.42dB 입력 신호를, 입력 신호 아래의 출력 신호들 -1.68dB 및 -4.94dB로 분할한다: 이것들 중 -1.68dB 출력 신호는 라인(L4)을 통해서 고정된 위상 시프터(PE4)에 공급되고, 12개의 요소 안테나 어레이(E)의 안테나 요소(E4)에 공급된다. 각각 고정된 위상 시프터/안테나 요소 조합(PEn/En)(n=1 내지 12)에 대해 하나의 이러한 라인(Ln)이 존재한다: 고정된 위상 시프터(PEn)로의 라인(Ln)의 접속은 많은 중첩 라인들을 회피하기 위해 정확하게 도시되지만, 각 경우의 라인(Ln)의 말미에서 "PEn"에 의해 지시된다. 제 4 분리기(SP4)로부터의 -4.94dB 출력 신호는 제 2 SD 생성기(H2)의 제 2 입력 단자에 공급된다.
제 9 분리기(SP9)는 그의 입력 신호를, 입력 신호 아래의 출력 신호들 -1.68dB 및 -4.94dB로 분할한다: 이것들 중 -1.68dB 출력 신호는 라인(L9) 및 고정 된 위상 시프터(PE9)를 통해서 안테나 요소(E9)에 공급된다. 4.94dB 출력 신호는 제 1 SD 생성기(H1)의 제 2 입력 단자에 공급된다.
제 6 분리기(SP6)는 입력 신호 아래의 각각 3dB인 두 개의 출력 신호들을 생성하는 동일한 분리기이다. 이들 두 개의 출력 신호들 중 하나는 제 5 SD 생성기(H5)의 제 1 입력 단자에 공급되고, 다른 하나는 제 3 SD 생성기(H3)의 제 1 입력 단자에 공급된다. 제 7 분리기(SP7)는 또한 입력 신호 아래의 각각 3dB인 두 개의 출력 신호들을 생성하는 동일한 분리기이고, 출력 신호들은 제 4 및 제 6 SD 생성기들(H4 및 H6)의 제 1 입력 단자들에 각각 공급된다. 제 1 SD 생성기(H1)는 제 4 SD 생성기(H4)의 제 2 입력 단자에 접속된 합 출력 S를 갖는다. 이것은 제 10 분리기(SP10)의 입력 단자에 접속된 차 출력 D를 갖는다. 유사하게, 제 2 SD 생성기(H2)는 제 5 SD 생성기(H5)의 제 2 입력 단자에 접속된 합 출력 S를 갖는다. 이것은 제 11 분리기(SP11)의 입력 단자에 접속된 차 출력 D를 갖는다.
제 10 분리기(SP10)는 제 1 SD 생성기(H1)로부터 입력 신호 아래의 각각 3dB인 두 개의 동일한 출력 신호들을 생성하는 동일한 분리기이다. 이들 출력 신호들 중 하나는 라인(L2) 및 고정된 위상 시프터(PE2)를 통해 안테나 요소(E2)에 공급된다. 이들 출력 신호들 중 다른 하나는 제 3 SD 생성기(H3)의 제 2 입력 단자에 공급 된다. 유사하게, 제 11 분리기(SP11)는 또한, 제 2 SD 생성기(H2)로부터 입력 신호 아래의 각각 3dB인 두 개의 동일한 출력 신호들을 생성하는 동일한 분리기이다. 이들 출력 신호들 중 하나는 라인(L11) 및 고정된 위상 시프터(PE11)를 통해서 안테나 요소(E11)에 공급되고, 이들 출력 신호들 중 다른 하나는 제 6 SD 생성기(H6)의 제 2 입력 단자에 공급된다.
제 3 내지 제 6 SD 생성기(H3 내지 H6)는 라인들(L1, L3, L5 내지 L8, L10, L12) 및 고정된 위상 시프터들(PE1, PE3, PE5 내지 PE8, PE10, PE12)을 통해서 구동 신호들을 안테나 요소들(E1, E3, E5 내지 E8, E10, E12)에 각각 제공하는 합 및 차 출력들(S 및 D)을 갖는다. 입력 신호(Vin)의 전력 대 안테나 요소들에 의해 수신된 신호들의 전력들의 직접적인 비교가 각각의 신호 경로(비이상적인(non-ideal) 성분들에서의 손실들을 무시함)로서 표시된 dB 값들을 부가하여 수행될 수 있다: 예컨대, 안테나 요소(E4)는 입력 전력에 비하여 분리기들(SP1, SP3, SP5 및 SP4)에서 -3dB, -0.12dB, -5.3dB, -1.68dB, 즉 총 -9.1dB로 감소된 신호를 수신한다. 안테나 요소 구동 신호들의 상대적인 페이싱(phasing)은, 그 분석이 앞의 실시예들에 대해 주어진 것에 필요한 변경을 가하는 것과 동일하므로 설명되지 않는다.
상술한 본 발명의 실시예들은 180도 하이브리드들을 사용한다. 상기 180도 하이브리드들은 동일한 전체 기능을 얻기 위해서 90도 위상 시프터들을 갖는 90도 "구적(quadrature)" 하이브리드들로써 교체될 수 있지만, 이것은 거의 실용적이지 않다.
본 발명의 예들은 분리기와 하이브리드(축약해서 S-H)의 순차적인 접속에 기초하여 설명되었다, 이것으로부터, 본 발명의 추가적인 예들이 더 많은 스테이지, 예컨대 S-H-S, S-H-S-H 등으로 고려될 수 있다.

Claims (30)

  1. 조종가능한 전기적인 틸트(adjustable electrical tilt)를 갖고, 안테나 요소들의 어레이를 포함하는 위상 어레이 안테나 시스템(phased array antenna system)에 있어서,
    a) 제 1 RF 신호를 제공하는 제 1 접속부 및 제 2 RF 신호를 제공하는 제 2 접속부;
    b) 상기 제 1 및 제 2 RF 신호들간의 상대적인 가변 위상 시프트를 도입하기 위한 가변 위상 시프터;
    c) 상기 상대적으로 위상 시프트된 제 1 및 제 2 RF 신호들을 각 성분 신호들로 분할하는 분리 장치; 및
    d) 상기 성분 신호들의 벡터 조합들(vectorial combinations)을 형성하기 위한 수동 처리 장치들만을 포함하는 신호 조합 네트워크를 포함하고,
    상기 분리 장치 및 상기 신호 조합 네트워크는 개별의 안테나 요소들에 대해 구동 신호들을 제공하는 수단으로서 조합이고, 상기 구동 신호들은 적어도 부분적으로 상기 벡터 조합들로 이루어지고 위상 어레이 동작을 위해 요구된 안테나 요소 위치의 함수로서 상기 어레이에 걸쳐 점진적으로 동일한 위상으로 변하며, 상기 어레이의 전기적인 틸트 각도가 상기 가변 위상 시프터에 의해 도입된 상기 상대적인 가변 위상 시프트의 변경에 응답하여 조종가능하게 되는,
    위상 어레이 안테나 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    홀수 개의 안테나 요소들을 갖는, 위상 어레이 안테나 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 가변 위상 시프터는 제 1 가변 위상 시프터이고, 상기 시스템은 상기 제 1 가변 위상 시프터에 의해 위상 시프트된 성분 신호를 위상 시프트하도록 배열된 제 2 가변 위상 시프터를 포함하고, 상기 제 2 가변 위상 시프터는 하나 이상의 분리기/가변 위상 시프터 조합들을 통하거나 또는 직접 상기 신호 조합 네트워크에 추가적인 성분 신호 출력을 제공하는, 위상 어레이 안테나 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 가변 위상 시프터는 복수의 가변 위상 시프터들 중 하나이고, 상기 신호 조합 네트워크는 성분 신호들로부터 안테나 요소 구동 신호들을 생성하도록 배열되고, 상기 성분 신호들의 일부는 상기 모든 가변 위상 시프터들을 통과하고, 상기 성분 신호들의 다른 일부는 상기 모든 가변 위상 시프터들을 통과하지 않는, 위상 어레이 안테나 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 분리 장치는 성분 신호를, 상기 신호 조합 네트워크에 입력하기 위한 추가적인 성분 신호들로 분할하도록 배열되는, 위상 어레이 안테나 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 신호 조합 네트워크는 위상 시프팅 및 벡터 조합들의 형성을 위한 위상 시프터들 및 하이브리드 결합기들(hybrid couplers)(하이브리드들)을 사용하는, 위상 어레이 안테나 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 하이브리드들은 180도 하이브리드들인, 위상 어레이 안테나 시스템.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 하이브리드들은, 원주가 (n + 1/2)λ이고 이웃하는 포트들은 λ/4만큼 분리된 링 하이브리드들(ring hybrids)이고, n은 정수이고, λ는 각각의 링 하이브리드가 구성된 재료에서의 RF 신호들의 파장인, 위상 어레이 안테나 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 분리 장치는, 원주가 (n + 1/2)λ인 링 하이브리드들, 2개의 입력 포트들 및 2개의 출력 포트들을 포함하고, 이웃하는 포트들은 λ/4만큼 분리되고, 상기 원주가 (n + 1/2)λ인 링 하이브리드들 중 각 링 하이브리드의 하나의 입력 포트는 상기 시스템 임피던스와 같은 저항기로 터미네이트(terminate)되어 매칭된 부하를 형성하는, 위상 어레이 안테나 시스템.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 하이브리드들은 입력 신호들(I1 및 I2)을 (I1+I2) 및 (I1-I2)와는 다른 벡터 합들 및 차들로 변환하도록 설계된, 위상 어레이 안테나 시스템.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 RF 신호 및 상기 제 2 RF 신호는 입력 신호 분리 장치를 통해 입력 RF 신호로부터 형성되고, 상기 분리 장치, 상기 입력 신호 분리 장치, 가변 위상 시프터 및 상기 신호 조합 네트워크는 안테나 어셈블리로서 상기 안테나 요소 어레이와 함께 위치되고, 상기 어셈블리는 원격 소스로부터 상기 입력 신호 분리 장치에 상기 입력 RF 신호를 공급하는 단일 RF 입력 전력 공급기(feeder)를 갖는, 위상 어레이 안테나 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 분리 장치는 제 1 및 제 2 분리기들을 포함하고, 상기 입력 신호 분리 장치는 상기 분리 장치로부터 이격되어 상기 가변 위상 시프터와 함께 위치되고, 상기 분리 장치, 상기 신호 조합 네트워크 및 상기 안테나 요소 어레이는 안테나 어셈블리로서 함께 위치되고, 상기 어셈블리는 상기 입력 신호 분리 장치 및 가변 위상 시프터가 위치되는 원격 소스로부터 상기 안테나 어셈블리로 상기 제 1 및 제 2 RF 신호들을 공급하는 2중 RF 입력 전력 공급기들을 갖는, 위상 어레이 안테나 시스템.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 가변 위상 시프터는 전송 채널에 접속된 제 1 가변 위상 시프터이고, 상기 시스템은 수신 채널에 접속된 제 2 가변 위상 시프터, 및 고정된 위상 시프트들을 제공하는 전송 및 수신 채널들을 더 포함하고, 상기 신호 조합 네트워크는, 상기 전송 채널들에서 신호들에 응답하여 안테나 요소 구동 신호들을 생성하고 수신 모드에서 동작하는 안테나 요소들에 의해 전개된 신호들로부터 수신 채널 신호들을 생성함으로써 전송 및 수신 모드들 둘 모두에서 동작하도록 배열되고, 상기 시스템은 전송 및 수신 모드들 둘 모두에서 독립적으로 조종가능한 전기적인 틸트를 갖는, 위상 어레이 안테나 시스템.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 가변 위상 시프터는 각각의 오퍼레이터들과 연관된 복수의 가변 위상 시프터들 중 하나이고, 상기 시스템은 각각의 가변 위상 시프터들에서 위상 시프팅 후에 공통 신호 공급 장치에 신호들을 라우팅(routing)하기 위한 필터링 및 조합 장치를 포함하고, 상기 공통 신호 공급 장치는 독립적으로 조종가능한 전기적인 틸트로 오퍼레이터들 둘 모두로부터의 기여분들(contributions)을 포함하는 상기 안테나 어레이에 신호들을 제공하기 위해 상기 분리 장치 및 상기 신호 조합 네트워크에 접속되는, 위상 어레이 안테나 시스템.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 복수의 가변 위상 시프터들은 각 오퍼레이터와 연관된 가변 위상 시프터들의 쌍을 각각 포함하고, 상기 시스템은 상기 시스템이 전송 및 수신 모드들 둘 모두에서 독립적으로 조종가능한 전기적인 틸트로 동작하도록 순방향 및 역방향 신호 처리 능력들(capabilities)을 갖는 성분들을 갖는, 위상 어레이 안테나 시스템.
  16. 위상 어레이 안테나 시스템의 전기적인 틸트를 조종하는 방법으로서, 상기 시스템이 안테나 요소들의 어레이를 포함하는, 상기 방법에 있어서,
    a) 제 1 접속부에서 제 1 RF 신호와 제 2 접속부에서 제 2 RF 신호를 수신하는 단계;
    b) 상기 제 1 및 제 2 RF 신호들간의 상대적인 가변 위상 시프트를 도입하는 단계;
    c) 상기 상대적으로 위상 시프트된 제 1 및 제 2 RF 신호들을 각 성분 신호들로 분할하는 단계; 및
    d) 개별의 안테나 요소들에 대해 각각의 구동 신호들을 제공하기 위해 상기 성분 신호들의 벡터 조합들을 형성하도록 수동 처리 장치들만을 포함하는 신호 조합 네트워크를 사용하는 단계를 포함하고,
    상기 구동 신호들은 적어도 부분적으로 상기 벡터 조합들로 이루어지고 위상 어레이 동작을 위해 요구된 안테나 요소 위치의 함수로서 상기 어레이에 걸쳐 점진적으로 동일한 위상으로 변하며, 상기 어레이의 전기적인 틸트 각도가 상기 상대적인 가변 위상 시프트의 변경에 응답하여 조종가능하게 되는,
    전기적인 틸트 조종 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 어레이는 홀수 개의 안테나 요소들을 갖는, 전기적인 틸트 조종 방법.
  18. 제 16 항에 있어서,
    복수의 가변 위상 시프터들에 의해 집합적으로 적용된 위상 시프트를 갖는 적어도 하나의 성분 신호를 생성하는 단계를 포함하는, 전기적인 틸트 조종 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 가변 위상 시프터들은 무리지어지고, 상기 방법은, 상기 성분 신호들의 일부는 상기 모든 가변 위상 시프터들에 의해 집합적으로 적용된 위상 시프트를 갖고, 상기 성분 신호들의 다른 일부는 상기 모든 가변 위상 시프터들에 의해 집합적으로 적용된 위상 시프트를 갖지 않는, 성분 신호들로부터 안테나 요소 구동 신호들을 생성하는 단계를 포함하는, 전기적인 틸트 조종 방법.
  20. 제 16 항에 있어서,
    성분 신호를, 더 많은 안테나 요소 구동 신호들을 제공하기 위해 부가의 벡터 조합들을 형성하는 추가적인 성분 신호들로 분할하는 단계를 포함하는, 전기적인 틸트 조종 방법.
  21. 제 16 항에 있어서,
    상기 성분 신호들을 위상 시프팅하고 벡터 조합들을 형성하는 위상 시프터들 및 하이브리드들을 사용하는, 전기적인 틸트 조종 방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 하이브리드들은 180도 하이브리드들인, 전기적인 틸트 조종 방법.
  23. 제 21 항에 있어서,
    상기 하이브리드들은, 원주가 (n + 1/2)λ이고 이웃하는 입력 및 출력 포트들은 λ/4만큼 분리된 링 하이브리드들이고, n은 정수이고, λ는 각각의 링 하이브리드가 구성된 재료에서의 RF 신호들의 파장인, 전기적인 틸트 조종 방법.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 분리 장치는, 원주가 (n + 1/2)λ인 링 하이브리드들, 2개의 입력 포트들 및 2개의 출력 포트들을 포함하고, 이웃하는 포트들은 λ/4만큼 분리되고, 상기 원주가 (n + 1/2)λ인 링 하이브리드들 중 각 링 하이브리드의 하나의 입력 포트는 상기 시스템 임피던스와 같은 저항기로 터미네이트되어 매칭된 부하를 형성하는, 전기적인 틸트 조종 방법.
  25. 제 23 항에 있어서,
    상기 하이브리드들은 입력 신호들(I1 및 I2)을 (I1+I2) 및 (I1-I2)와는 다른 벡터 합들 및 차들로 변환하도록 설계된, 전기적인 틸트 조종 방법.
  26. 제 16 항에 있어서,
    상기 안테나 어레이와 함께 위치된 네트워크에서 분리, 가변 위상 시프팅, 및 벡터 조합들의 형성을 위해 원격 소스로부터 단일 RF 입력 신호로서 상기 제 1 RF 신호 및 상기 제 2 RF 신호를 형성하기 위해 사용되는 입력 RF 신호를 공급하고, 안테나 어셈블리를 함께 형성하는 단계를 포함하는, 전기적인 틸트 조종 방법.
  27. 제 16 항에 있어서,
    상기 안테나 어레이와 함께 위치된 네트워크 내에서 분리 및 벡터 조합들의 형성을 위해 원격 소스로부터 안테나 어셈블리로 서로에 대해 가변 위상을 갖는 상기 제 1 및 제 2 RF 신호들을 공급하는 단계를 포함하는, 전기적인 틸트 조종 방법.
  28. 제 16 항에 있어서,
    전송 및 수신 모드들 둘 모두에서 동작을 위한 전송 및 수신 채널들을 이용하고,
    상기 전송 채널에서 신호들에 응답하여 안테나 요소 구동 신호들을 생성하는 단계 및 전송 및 수신 모드들 둘 모두에서 독립적으로 조종가능한 전기적인 틸트로 수신 모드에서 동작하는 안테나 요소들에 의해 전개된 신호들로부터 수신 채널 신호들을 생성하는 단계를 포함하는, 전기적인 틸트 조종 방법.
  29. 제 16 항에 있어서,
    상기 가변 위상 시프트는 복수의 가변 위상 시프트들 중 하나이고, 상기 제 1 및 제 2 RF 신호들은 신호 쌍이고, 상기 쌍은 상대적으로 위상 시프트된 RF 신호들의 복수의 쌍들 중 하나이고, 각 가변 위상 시프트 및 각 쌍은 각 오퍼레이터와 연관되며,
    a) 벡터 조합들을 분할 및 형성하는 단계들의 연속적인 구현을 위해 신호들을 필터링하고 조합하여, 각각의 가변 위상 시프터들에서의 위상 시프팅 후에 공통 신호 공급 장치에 상기 신호들을 통과시키는 단계;
    b) 각 오퍼레이터로부터의 기여분들을 포함하는 상기 안테나 요소들에 신호들을 제공하는 단계; 및
    c) 독립적으로, 각각의 오퍼레이터와 연관된 전기적인 틸트를 조종하는 단계를 포함하는, 전기적인 틸트 조종 방법.
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 복수의 가변 위상 시프트들은 각 오퍼레이터와 연관된 가변 위상 시프터들의 각 쌍에 의해 구현되고, 상기 방법은 순방향 및 역방향 신호 처리 능력들 둘 모두를 갖는 성분들을 이용하고, 상기 방법은 전송 및 수신 모드들 둘 모두에서 독립적으로 조종가능한 전기적인 틸트로 동작하는 단계를 포함하는, 전기적인 틸트 조종 방법.
KR1020057021962A 2003-05-17 2004-05-10 조정가능한 전기적인 틸트를 갖는 위상 어레이 안테나시스템 KR101195778B1 (ko)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB0311371.9 2003-05-17
GBGB0311371.9A GB0311371D0 (en) 2003-05-17 2003-05-17 Phased array antenna system with adjustable electrical tilt
GB0311739.7 2003-05-22
GBGB0311739.7A GB0311739D0 (en) 2003-05-17 2003-05-22 Phased array antenna system with adjustable electrical tilt
PCT/GB2004/002016 WO2004102739A1 (en) 2003-05-17 2004-05-10 Phased array antenna system with adjustable electrical tilt

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20060012625A KR20060012625A (ko) 2006-02-08
KR101195778B1 true KR101195778B1 (ko) 2012-11-05

Family

ID=33454592

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020057021962A KR101195778B1 (ko) 2003-05-17 2004-05-10 조정가능한 전기적인 틸트를 갖는 위상 어레이 안테나시스템

Country Status (9)

Country Link
US (1) US7450066B2 (ko)
EP (1) EP1642357B1 (ko)
KR (1) KR101195778B1 (ko)
AU (1) AU2004239895C1 (ko)
BR (1) BRPI0410393A (ko)
CA (1) CA2523747C (ko)
PL (1) PL378709A1 (ko)
RU (1) RU2346363C2 (ko)
WO (1) WO2004102739A1 (ko)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9621197B2 (en) 2015-03-10 2017-04-11 Samsung Electronics Co., Ltd. Bi-phased on-off keying (OOK) transmitter and communication method
KR101865612B1 (ko) * 2017-09-05 2018-06-11 한국과학기술원 가변 이득 위상 변위기
KR101869241B1 (ko) * 2017-09-05 2018-06-21 한국과학기술원 가변 이득 위상 변위기
WO2019050098A1 (ko) * 2017-09-05 2019-03-14 한국과학기술원 가변 이득 위상 변위기
KR20190085354A (ko) 2018-01-10 2019-07-18 (주)스마트레이더시스템 주파수별 빔 틸트가 상이한 패치 안테나 및 레이더 장치
WO2023076078A1 (en) * 2021-10-29 2023-05-04 Lam Research Corporation Phased array antennas and methods for controlling uniformity in processing a substrate

Families Citing this family (46)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0325987D0 (en) 2003-11-07 2003-12-10 Qinetiq Ltd Phased array antenna system with controllable electrical tilt
AU2004325746B2 (en) * 2004-12-13 2009-09-10 Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) An antenna arrangement and a method relating thereto
EP1859506A1 (en) * 2004-12-30 2007-11-28 Telefonaktiebolaget LM Ericsson (publ) An improved antenna for a radio base station in a mobile cellular telephony network
AU2004326239B2 (en) * 2004-12-30 2009-11-26 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ). An antenna device for a radio base station in a cellular telephony system
GB0509647D0 (en) * 2005-05-12 2005-06-15 Quintel Technology Ltd Electrically steerable phased array antenna system
GB0512805D0 (en) 2005-06-23 2005-08-03 Quintel Technology Ltd Antenna system for sharing of operation
GB0602530D0 (en) 2006-02-09 2006-03-22 Quintel Technology Ltd Phased array antenna system with multiple beams
GB0611379D0 (en) 2006-06-09 2006-07-19 Qinetiq Ltd Phased array antenna system with two-dimensional scanning
CN100558001C (zh) * 2006-08-08 2009-11-04 华为技术有限公司 一种实现2g网络电调天线集中控制的方法及系统
GB0622411D0 (en) * 2006-11-10 2006-12-20 Quintel Technology Ltd Phased array antenna system with electrical tilt control
GB0622435D0 (en) * 2006-11-10 2006-12-20 Quintel Technology Ltd Electrically tilted antenna system with polarisation diversity
US7786948B2 (en) * 2007-08-31 2010-08-31 Raytheon Company Array antenna with embedded subapertures
JP4521440B2 (ja) * 2007-12-18 2010-08-11 株式会社東芝 アレイアンテナ装置及びその送受信モジュール
KR101547818B1 (ko) * 2008-01-29 2015-08-27 삼성전자주식회사 시분할복신 무선통신시스템에서 송수신 안테나 스위칭 장치
FR2930845B1 (fr) * 2008-05-05 2016-09-16 Thales Sa Antenne active d'emission/reception a balayage electronique un plan
US9826416B2 (en) * 2009-10-16 2017-11-21 Viavi Solutions, Inc. Self-optimizing wireless network
US8891647B2 (en) * 2009-10-30 2014-11-18 Futurewei Technologies, Inc. System and method for user specific antenna down tilt in wireless cellular networks
EP2702633B1 (en) * 2011-04-26 2018-11-28 Saab Ab Electrically steerable antenna arrangement
US9935369B1 (en) * 2011-07-28 2018-04-03 Anadyne, Inc. Method for transmitting and receiving radar signals while blocking reception of self-generated signals
US9070964B1 (en) * 2011-12-19 2015-06-30 Raytheon Company Methods and apparatus for volumetric coverage with image beam super-elements
US9059878B2 (en) 2012-03-30 2015-06-16 Nokia Solutions And Networks Oy Codebook feedback method for per-user elevation beamforming
US9161241B2 (en) 2012-03-30 2015-10-13 Nokia Solutions And Networks Oy Reference signal design and signaling for per-user elevation MIMO
US10078130B1 (en) * 2012-04-30 2018-09-18 Anadyne, Inc. Method for transmitting and receiving radar signals while blocking reception of self generated signals
US10120062B1 (en) * 2012-04-30 2018-11-06 Anadyne, Inc. Method for transmitting and receiving radar signals while blocking reception of self generated signals
WO2013185281A1 (zh) 2012-06-11 2013-12-19 华为技术有限公司 一种基站天线及基站天线馈电网络
US9008222B2 (en) * 2012-08-14 2015-04-14 Samsung Electronics Co., Ltd. Multi-user and single user MIMO for communication systems using hybrid beam forming
EP2698870A1 (en) * 2012-08-14 2014-02-19 Alcatel-Lucent Antenna feed
RU2538291C2 (ru) * 2012-12-27 2015-01-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" Способ снижения уровня бокового излучения антенны
WO2015165489A1 (en) * 2014-04-28 2015-11-05 Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) An antenna arrangement with variable antenna pattern
US10243263B2 (en) * 2014-04-30 2019-03-26 Commscope Technologies Llc Antenna array with integrated filters
CN104007662B (zh) * 2014-05-07 2017-01-04 中国人民解放军63892部队 一种改善射频仿真天线阵列最大信噪比一致性的运行方法
WO2016048087A1 (ko) * 2014-09-25 2016-03-31 엘지전자 주식회사 다중 안테나 무선 통신 시스템에서 참조 신호 전송 방법 및 이를 위한 장치
US20160226142A1 (en) * 2015-01-29 2016-08-04 Robert Leroux Phase control for antenna array
CN107889542B (zh) 2015-06-24 2021-10-26 瑞典爱立信有限公司 信号分配网络
EP3128612B1 (en) * 2015-08-04 2020-11-18 Alcatel Lucent An adaptive antenna array and an apparatus and method for feeding signals to an adaptive antenna array
KR102016000B1 (ko) * 2015-10-13 2019-08-29 후아웨이 테크놀러지 컴퍼니 리미티드 다중 섹터 mimo 능동 안테나 시스템 및 통신 장치
US9686001B1 (en) * 2015-11-27 2017-06-20 Huawei Technologies Co., Ltd. Beem-steering apparatus for an antenna array
WO2017184041A1 (en) * 2016-04-20 2017-10-26 Saab Ab Method for controlling transmission of an electronically steerable antenna system and such electronically steerable antenna system
CN107196684B (zh) * 2017-03-27 2020-11-06 上海华为技术有限公司 一种天线系统、信号处理系统以及信号处理方法
CN110098847B (zh) * 2018-01-31 2020-07-14 上海华为技术有限公司 通信装置
WO2019172981A1 (en) * 2018-03-05 2019-09-12 Commscope Technologies Llc Compact multiband feed for small cell base station antennas
EP3830901A4 (en) * 2018-07-31 2022-05-11 Quintel Cayman Limited SPLIT DIAMOND ANTENNA ELEMENT TO CONTROL AZIMUTH PATTERN IN DIFFERENT ARRANGEMENT CONFIGURATIONS
DE102018130570B4 (de) * 2018-11-30 2022-10-27 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Mobilfunkantenne zum Anschluss an zumindest eine Mobilfunkbasisstation
US11184044B2 (en) * 2019-09-18 2021-11-23 Rf Venue, Inc. Antenna distribution unit
RU2745363C1 (ru) * 2020-02-03 2021-03-24 Сергей Николаевич Шабунин Способ минимизации управляющих токов фазовращателей системы управления фар
EP4208919A1 (en) 2020-09-04 2023-07-12 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Method and apparatus for designing a phased array antenna, phased array antenna and method for operating a phased array antenna

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003036756A2 (en) * 2001-10-22 2003-05-01 Qinetiq Limited Antenna system

Family Cites Families (56)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2041600A (en) * 1934-04-05 1936-05-19 Bell Telephone Labor Inc Radio system
US2245660A (en) * 1938-10-12 1941-06-17 Bell Telephone Labor Inc Radio system
US2239775A (en) * 1939-03-02 1941-04-29 Bell Telephone Labor Inc Radio communication
US2247666A (en) * 1939-08-02 1941-07-01 Bell Telephone Labor Inc Directional antenna system
US2961620A (en) * 1955-10-06 1960-11-22 Sanders Associates Inc Phase shifter for high frequency transmission line
US3277481A (en) * 1964-02-26 1966-10-04 Hazeltine Research Inc Antenna beam stabilizer
US3522558A (en) * 1969-01-13 1970-08-04 Western Electric Co Microwave phase shift device
DE1955328C3 (de) 1969-11-04 1980-12-18 Brown, Boveri & Cie Ag, 6800 Mannheim In der Länge stufenlos verstellbare Umwegleitung
US3710329A (en) * 1970-07-16 1973-01-09 Nasa Phase control circuits using frequency multiplication for phased array antennas
US4241352A (en) * 1976-09-15 1980-12-23 Ball Brothers Research Corporation Feed network scanning antenna employing rotating directional coupler
GB2034525B (en) 1978-11-17 1983-03-09 Marconi Co Ltd Microwave transmission systems
US4249181A (en) * 1979-03-08 1981-02-03 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Cellular mobile radiotelephone system using tilted antenna radiation patterns
JPS616901A (ja) 1984-06-21 1986-01-13 Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> 可変移相器
JPS61172411A (ja) 1985-01-28 1986-08-04 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 多段リニアアレイアンテナのビームチルティング角制御方法
US4749969A (en) * 1985-08-14 1988-06-07 Westinghouse Electric Corp. 180° hybrid tee
US5281974A (en) 1988-01-11 1994-01-25 Nec Corporation Antenna device capable of reducing a phase noise
US4788515A (en) * 1988-02-19 1988-11-29 Hughes Aircraft Company Dielectric loaded adjustable phase shifting apparatus
US4881082A (en) * 1988-03-03 1989-11-14 Motorola, Inc. Antenna beam boundary detector for preliminary handoff determination
JP2567688B2 (ja) 1988-12-26 1996-12-25 日本電信電話株式会社 チルトアンテナ
NZ235010A (en) 1990-08-22 1993-12-23 Deltec New Zealand Dipole panel antenna with electrically tiltable beam.
FI91344C (fi) 1991-03-05 1994-06-10 Nokia Telecommunications Oy Solukkoradioverkko, tukiasema sekä menetelmä liikennekapasiteetin säätämiseksi alueellisesti solukkoradioverkossa
JP3081890B2 (ja) 1991-04-19 2000-08-28 日本電信電話株式会社 移動通信チャネル切替制御方法
JP3081891B2 (ja) 1991-04-19 2000-08-28 日本電信電話株式会社 アンテナビーム制御方式
JPH0537222A (ja) 1991-07-31 1993-02-12 Nec Corp チルト角可変型空中線
JP2949533B2 (ja) 1991-09-03 1999-09-13 日本電信電話株式会社 移動通信無線ゾーン構成方法
JPH0575340A (ja) 1991-09-17 1993-03-26 Hitachi Chem Co Ltd ビームチルト型平面アンテナ
JP3120497B2 (ja) 1991-10-25 2000-12-25 住友電気工業株式会社 分配移相器
JPH05121902A (ja) 1991-10-25 1993-05-18 Nippon Dengiyou Kosaku Kk 移相器
WO1993015569A1 (en) 1992-01-28 1993-08-05 Comarco, Incorporated Automatic cellular telephone control system
CA2097122A1 (en) 1992-06-08 1993-12-09 James Hadzoglou Adjustable beam tilt antenna
AU664625B2 (en) 1992-07-17 1995-11-23 Radio Frequency Systems Pty Limited Phase shifter
JPH06140985A (ja) 1992-10-27 1994-05-20 Fujitsu Ltd 周波数配置制御方式
JPH06196927A (ja) 1992-12-24 1994-07-15 N T T Idou Tsuushinmou Kk ビームチルト・アンテナ
JPH06260823A (ja) 1993-03-05 1994-09-16 Mitsubishi Electric Corp フェーズド・アレイ・アンテナ
JPH06326501A (ja) 1993-05-12 1994-11-25 Sumitomo Electric Ind Ltd 分配可変移相器
US5410321A (en) * 1993-09-29 1995-04-25 Texas Instruments Incorporated Directed reception pattern antenna
US5801600A (en) 1993-10-14 1998-09-01 Deltec New Zealand Limited Variable differential phase shifter providing phase variation of two output signals relative to one input signal
US5818385A (en) * 1994-06-10 1998-10-06 Bartholomew; Darin E. Antenna system and method
DE69533862T2 (de) * 1994-11-04 2005-12-15 Andrew Corp., Orland Park Basisstation für zellulares Telekommunikationssystem mit Antennensteuerungsanordnung und Antennensteuerungsanordnung
FR2732163B1 (fr) * 1995-03-20 1997-05-30 Europ Agence Spatiale Dispositif d'alimentation d'une antenne multisources et multifaisceaux
JP3320284B2 (ja) * 1995-04-18 2002-09-03 富士通株式会社 フィードフォワード増幅装置及びフィードフォワード増幅装置の制御方法並びにフィードフォワード増幅装置付き基地局
JPH0995015A (ja) * 1995-09-29 1997-04-08 Tec Corp カラープリンタ
GB2317056A (en) 1996-09-04 1998-03-11 Marconi Gec Ltd Signal processor system for a phased array antenna
KR100266817B1 (ko) * 1997-01-31 2000-09-15 윤종용 피드포워드방식의선형증폭장치및방법
AU6113198A (en) * 1997-03-03 1998-09-22 Joseph Shapira Method and system for improving communication
AU755676B2 (en) * 1998-03-18 2002-12-19 Alcatel Phase-shifter arrangement
FR2790142A1 (fr) * 1999-02-24 2000-08-25 France Telecom Antenne a tilt reglable
WO2001029926A1 (en) 1999-10-20 2001-04-26 Andrew Corporation Telecommunication antenna system
JP3325007B2 (ja) * 2000-01-28 2002-09-17 電気興業株式会社 アレーアンテナ給電装置
US7013183B1 (en) * 2000-07-14 2006-03-14 Solvisions Technologies Int'l Multiplexer hardware and software for control of a deformable mirror
KR100452536B1 (ko) 2000-10-02 2004-10-12 가부시키가이샤 엔.티.티.도코모 이동통신기지국 장치
WO2004068721A2 (en) * 2003-01-28 2004-08-12 Celletra Ltd. System and method for load distribution between base station sectors
GB0305619D0 (en) * 2003-03-12 2003-04-16 Qinetiq Ltd Phase shifter device
BR0318559A (pt) * 2003-10-23 2006-10-10 Telecom Italia S P A E Pirelli método para configur as caracterìsticas de irradiação de uma antena, antena com caracterìsticas de irradiação configuráveis, aparelho compreendendo uma antena, estação base de rádio, redes de telecomunicações, e, produto de processamento de dados
US7098859B2 (en) * 2003-10-30 2006-08-29 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Antenna unit
US7664533B2 (en) * 2003-11-10 2010-02-16 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Method and apparatus for a multi-beam antenna system

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003036756A2 (en) * 2001-10-22 2003-05-01 Qinetiq Limited Antenna system

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9621197B2 (en) 2015-03-10 2017-04-11 Samsung Electronics Co., Ltd. Bi-phased on-off keying (OOK) transmitter and communication method
US9871681B2 (en) 2015-03-10 2018-01-16 Samsung Electronics Co., Ltd. Bi-phased on-off keying (OOK) transmitter and communication method
KR101865612B1 (ko) * 2017-09-05 2018-06-11 한국과학기술원 가변 이득 위상 변위기
KR101869241B1 (ko) * 2017-09-05 2018-06-21 한국과학기술원 가변 이득 위상 변위기
WO2019050098A1 (ko) * 2017-09-05 2019-03-14 한국과학기술원 가변 이득 위상 변위기
CN111133631A (zh) * 2017-09-05 2020-05-08 韩国科学技术院 可变增益移相器
US10848130B2 (en) 2017-09-05 2020-11-24 Korea Advanced Institute Of Science And Technology Variable gain phase shifter
CN111133631B (zh) * 2017-09-05 2021-07-30 韩国科学技术院 可变增益移相器
US11277118B2 (en) 2017-09-05 2022-03-15 Korea Advanced Institute Of Science And Technology Variable gain phase shifter
KR20190085354A (ko) 2018-01-10 2019-07-18 (주)스마트레이더시스템 주파수별 빔 틸트가 상이한 패치 안테나 및 레이더 장치
WO2023076078A1 (en) * 2021-10-29 2023-05-04 Lam Research Corporation Phased array antennas and methods for controlling uniformity in processing a substrate

Also Published As

Publication number Publication date
KR20060012625A (ko) 2006-02-08
PL378709A1 (pl) 2006-05-15
WO2004102739A1 (en) 2004-11-25
AU2004239895A1 (en) 2004-11-25
AU2004239895C1 (en) 2008-05-29
BRPI0410393A (pt) 2006-07-18
RU2005139553A (ru) 2006-04-27
CA2523747A1 (en) 2004-11-25
RU2346363C2 (ru) 2009-02-10
US20060208944A1 (en) 2006-09-21
US7450066B2 (en) 2008-11-11
AU2004239895B2 (en) 2007-11-29
CA2523747C (en) 2007-04-24
EP1642357B1 (en) 2011-11-30
EP1642357A1 (en) 2006-04-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101195778B1 (ko) 조정가능한 전기적인 틸트를 갖는 위상 어레이 안테나시스템
JP4384658B2 (ja) 可変電気的傾斜を有する位相アレイアンテナシステム
AU2004310213B2 (en) Phased array antenna system with controllable electrical tilt
JP4468816B2 (ja) 移動無線基地局
US9899736B2 (en) Low cost active antenna system
JP4841435B2 (ja) 調整可能な電気チルトを持つ位相調整アレイアンテナシステム
MXPA05011801A (en) Phased array antenna system with adjustable electrical tilt

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160929

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170929

Year of fee payment: 6

LAPS Lapse due to unpaid annual fee