PL212268B1 - Antena wielowiązkowa z siecią formowania wiązki - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest antena wielowiązkowa z siecią formowania wiązki, dla której możliwe jest uzyskanie obniżonych listków bocznych. Układy antenowe z macierzą Butlera są powszechnie stosowane w systemach telekomunikacyjnych. Pozwalają one na zwiększenie pojemności systemu poprzez zastosowanie zwielokrotnienia przestrzennego lub też zwiększenie stosunku sygnał/szum.

Znany układ antenowy tego typu składa się z czterech elementów promieniujących, zasilanych poprzez macierz Butlera składającą się z czterech sprzęgaczy kierunkowych 3 dB/90° oraz dwóch przesuwników fazy 45° (A. Derneryd, B. Jahannisson, „Adaptive base-station antenna arrays”, Ericsson Review, No. 3, 1999). Układ ten pozwala na uzyskanie czterech niezależnych wiązek odpowiednio rozłożonych w przestrzeni. Możliwy do uzyskania poziom listków bocznych takiej anteny wynosi około -8dB. Znana jest modyfikacja tego układu polegająca na dołączeniu ośmiu elementów promieniujących do macierzy Butlera 4x4 poprzez sieć sprzęgaczy 3 dB 0/180°. Antena ta pozwala na uzyskanie czterech odpowiednio rozłożonych w przestrzeni wiązek, których kąt połowy mocy jest mniejszy niż w przypadku anteny czteroelementowej zasilanej macierzą Butlera 4x4. Możliwy do uzyskania poziom listków bocznych w tej antenie wynosi około -13,5 dB (W. R. Li et al. „Switched-beam antenna based on modified Butler matrix with Iow sidelobe level”). W celu obniżenia poziomu listków bocznych stosuje się w układach antenowych sieci zasilania zapewniające nierównomierny rozkład mocy doprowadzonej do poszczególnych wejść promienników.

Istota anteny wielowiązkowej, według wynalazku polega na tym, że dwa elementy promieniujące połączone są liniami transmisyjnymi z dwoma środkowymi wyjściami sieci formowania wiązki, której dwa skrajne wyjścia połączone są poprzez dzielniki mocy i linie transmisyjne z dwoma elementami promieniującymi oraz z dwoma skrajnymi elementami promieniującymi. Skrajne elementy promieniujące są elementami emitującymi sygnał, którego faza jest przesunięta o 180° w stosunku do sygnału emitowanego przez elementy promieniujące.

Korzystnie dzielnik mocy jest dzielnikiem o nierównomiernym podziale mocy, a sieć formowania wiązki stanowi macierz Butlera.

Zaletą układu antenowego według wynalazku jest możliwość uzyskiwania charakterystyk promieniowania z obniżonymi listkami bocznymi, których poziom zależy od wyboru współczynników podziału mocy w sieci nierównomiernego podziału mocy. Ponadto zastosowanie ułożenia elementów promieniujących według wynalazku, nie wymaga dodatkowych przesuwników fazy. Zysk energetyczny nowej anteny dla każdej wiązki jest równy zyskowi energetycznemu anteny sześcioelementowej, co sprawia, że antena odpowiada czterem układom antenowym 6x1. W sieci podziału mocy mogą być zastosowane dzielniki hybrydowe lub sprzęgacze kierunkowe.

Przedmiot wynalazku objaśniony jest w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat ideowy anteny wielowiązkowej z macierzą Butlera jako siecią formowania wiązki, a fig. 2 - charakterystykę promieniowania anteny wielowiązkowej.

Antena wielowiązkowa stanowi antenę z sześcioma elementami promieniującymi 1 i 2. Dwa elementy promieniujące i połączone są liniami transmisyjnymi 5 z dwoma środkowymi wyjściami sieci formowania wiązki 3, której dwa skrajne wyjścia połączone są poprzez dzielniki mocy 4 i linie transmisyjne 5 z dwoma elementami promieniującymi 1 oraz z dwoma skrajnymi elementami promieniującymi 2. Dzielnik mocy 4 jest dzielnikiem 4 o nierównomiernym podziale mocy, a sieć formowania wiązki 3 stanowi macierz Butlera. Skrajne elementy promieniujące 2 są elementami emitującymi sygnał, którego faza jest przesunięta o 180° w stosunku do sygnału emitowanego przez elementy promieniujące 1.

Claims (4)

1. Antena wielowiązkowa z siecią formowania wiązki, zawierająca sieć formowania wiązki z czterema wyjściami oraz elementy promieniujące, znamienna tym, że dwa elementy promieniujące (1) połączone są liniami transmisyjnymi (5) z dwoma środkowymi wyjściami sieci formowania wiązki (3), której dwa skrajne wyjścia połączone są poprzez dzielniki mocy (4) i linie transmisyjne (5) z dwoma elementami promieniującymi (1) oraz z dwoma skrajnymi elementami promieniującymi (2).

PL 212 268 B1

2. Antena, według zastrz. 1, znamienna tym, że skrajne elementy promieniujące (2) są elementami emitującymi sygnał, którego faza jest przesunięta o 180° w stosunku do sygnału emitowanego przez elementy promieniujące (1).

3. Antena, według zastrz. 1, znamienna tym, że dzielnik mocy (4) jest dzielnikiem (4) o nierównomiernym podziale mocy.

4. Antena, według zastrz. 1, znamienna tym, że sieć formowania wiązki (3) zawiera macierz Butlera.