PL229431B1

PL229431B1 - Method for supplying antenna array and the power supply of antenna array

Info

Publication number: PL229431B1
Application number: PL409274A
Authority: PL
Inventors: Fryderyk Lewicki; Paweł Scharoch
Original assignee: Orange Polska Spolka Akcyjna
Priority date: 2014-08-26
Filing date: 2014-08-26
Publication date: 2018-07-31
Also published as: EP2991164A1; PL409274A1; EP2991164B1

Abstract

A method of feeding an antenna array, wherein the pattern similar to the cosecant pattern is achieved, according to the invention, characterized in that the consecutive radiators (RAD) are fed alternately with a positive and negative phase difference (F2-F1, F3-F2, F4-F3,..., FN-FN-1). Additionally, at least once two adjacent phase differences (from a set of F2-F1, F3-F2, F4-F3,..., FN-FN-1) at least once have the same direction of change, all the phases (F1, F2, F3, F4, ..., FN) being normalized to a range from 0° to 360°.

An antenna array feeding arrangement, comprising an array of radiators, according to the invention, characterized in that it comprises at least 8 radiators (RAD). Consecutive radiators (RAD) are fed alternately with a positive and negative phase difference (F2-F1, F3-F2, F4-F3,..., FN-FN-1) and at least two adjacent phase differences (from a set of F2-F1, F3-F2, F4-F3,..., FN-FN-1) at least once have the same direction of change, all the phases (F1, F2, F3, F4, ..., FN) being normalized to a range from 0° to 360°.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób zasilania układu antenowego, zwłaszcza układu antenowego z kosekansową pionową charakterystyką promieniowania dla sieci radiokomunikacyjnych, radiolokacyjnych i radiofuzyjnych, w tym sieci telefonii komórkowej i anten stacji radarowych.The subject of the invention is a method of supplying an antenna system, in particular an antenna system with a coaxial vertical radiation pattern for radiocommunication, radar and radiofusion networks, including cellular networks and radar station antennas.

W systemach radiokomunikacyjnych, w znanych rozwiązaniach anten nadawczych, w tym stacji bazowych i radarów, dąży się do uzyskania możliwie stałego poziomu nadawanych sygnałów w obsługiwanym obszarze. Taki wymóg jest spełniony, jeżeli antena ma kosekansową pionową charakterystykę promieniowania. Uzyskuje się to poprzez odpowiednie kształtowanie pionowych charakterystyk promieniowania, w tym poprzez wypełnianie ich miejsc zerowych i wypłaszczanie maksimów listków bocznych. Dotychczas uzyskiwane pionowe charakterystyki promieniowania anten są jednak dalekie od idealnych charakterystyk kosekansowych.In radiocommunication systems, in known solutions of transmitting antennas, including base stations and radars, the aim is to obtain the possibly constant level of the transmitted signals in the served area. This requirement is fulfilled if the antenna has a vertical cosection radiation pattern. This is achieved by appropriate shaping of the vertical radiation characteristics, including filling their null spaces and flattening the maxima of the side lobes. The vertical radiation patterns of antennas obtained so far, however, are far from the ideal cosection characteristics.

Większość współczesnych anten nadawczych/odbiorczych ma budowę układu antenowego złożonego z wielu promienników, na ogół dipoli półfalowych. Anteny stacji bazowych zwykle mają promienniki umieszczone w jednej pionowej kolumnie, niekoniecznie na tej samej osi pionowej, w odległościach zasadniczo równych połowie długości fali λ. Znane są także anteny stacji bazowych, które mają dominujący układ liniowy, złożony z wielu pięter, a w każdym piętrze znajduje się kilka promienników, na ogół znacznie mniej niż układ antenowy ma pięter.Most of today's transmit / receive antennas have an antenna system consisting of many radiators, usually half-wave dipoles. Base station antennas typically have radiators arranged in one vertical column, not necessarily on the same vertical axis, at distances substantially equal to half the wavelength λ. Base station antennas are also known which have a predominantly linear array of many floors, with several radiators on each floor, generally much less than the antenna array has floors.

Inne anteny, na przykład radarów, mają promienniki rozmieszczone na płaszczyźnie, w poziomie i w pionie, ze zbliżoną liczbą promienników w każdym z obu wymiarów. Wówczas każda z kolumn promienników może mieć kosekansową pionową charakterystykę promieniowania.Other antennas, such as radars, have radiators arranged in a plane, horizontally and vertically, with a similar number of radiators in each of the two dimensions. Then each of the radiator columns may have a vertical cosecane radiation pattern.

Każdy z promienników układu antenowego może pracować w polaryzacji poziomej, pionowej lub skośnej. Ostatnio bardzo dużego znaczenia nabrały polaryzacje skośne +45° i -45°. Promienniki pogrupowane w pary mogą także pracować w polaryzacji eliptycznej, a zwłaszcza kołowej.Each of the radiators of the antenna system can work in horizontal, vertical or oblique polarization. Recently, the oblique polarities + 45 ° and -45 ° have become very important. Radiators grouped in pairs can also work in elliptical, especially circular polarization.

Kształtowanie pionowej charakterystyki promieniowania układu antenowego, na przykład dla uzyskania kosekansowego kształtu charakterystyki, może być realizowane zasadniczo na dwa sposoby:The shaping of the vertical radiation pattern of the antenna system, for example to obtain a cosection shape of the characteristic, can be carried out in essentially two ways:

- poprzez nieregularności geometrycznego rozmieszczenia promienników oraz- through irregularities in the geometric arrangement of the radiators and

- poprzez odpowiedni dobór amplitud i faz ich zasilania.- by appropriate selection of amplitudes and phases of their supply.

W praktyce najłatwiej jest zrealizować zróżnicowanie faz zasilania promienników, a w drugiej kolejności- i z pewnymi ograniczeniami-zmiany amplitud zasilania promienników. W praktyce stosowane są także nieregularności w rozmieszczeniu promienników, ale odstępstwa od regularności są ograniczone, na przykład odległości pomiędzy promiennikami są zasadniczo równe połowie długości fali, ale mogą występować dwie lub trzy zbliżone do połowy długości fali wartości tej odległości, na ogół zastosowane naprzemiennie.In practice, it is easiest to implement the differentiation of the supply phases of the radiators, and then - and with some limitations - changes in the amplitudes of the supply of the radiators. In practice, irregularities in the position of the radiators are also used, but the deviations from the regularities are limited, for example, the distances between the radiators are substantially half the wavelength, but there may be two or three values close to half the wavelength of the distance, generally alternated.

Interesujące możliwości kształtowania charakterystyk tworzy połączenie dwóch wspomnianych wyżej metod, tj. zastosowanie jednocześnie nieregularności w rozmieszczeniu promienników oraz odpowiedni dobór faz, a ewentualnie także amplitud.Interesting possibilities of shaping the characteristics are created by the combination of the two above-mentioned methods, i.e. the simultaneous use of irregularities in the arrangement of the radiators and the appropriate selection of phases and possibly also amplitudes.

Z opisu zgłoszeniowego GB 1186786 A znane jest rozwiązanie, w którym wiele elementów antenowych jest ustawionych na wielu poziomach i jest zasilanych z tą samą amplitudą. W rozwiązaniu tym pionową charakterystykę promieniowania kształtuje się w kierunku uzyskania charakterystyki kosekansowej poprzez odpowiedni rozkład faz pobudzeń układu antenowego. Przyrosty faz pobudzeń mają przy tym ograniczoną wartość maksymalnie do 100° i są rozpisane na 4-etapową procedurę dotyczącą kolejnych, różnych zbiorów pięter. Uzyskiwany jeden rozkład faz pobudzeń jest unikalny dla danej liczby pięter systemu antenowego i zapewnia uzyskanie charakterystyki pionowej, która jest w pewnym stopniu zbliżona do charakterystyki kosekansowej.From GB 1186786 A, a solution is known in which a plurality of antenna elements are arranged on multiple levels and fed with the same amplitude. In this solution, the vertical radiation pattern is shaped in the direction of obtaining the cosecance characteristic through the appropriate distribution of the excitation phases of the antenna system. The increments of the arousal phases are limited to a maximum of 100 ° and are broken down into a 4-step procedure for successive, different sets of floors. The obtained single excitation phase distribution is unique for a given number of floors of the antenna system and provides a vertical characteristic that is somewhat similar to the kosecance characteristic.

W opisie zgłoszeniowym JP 2000082920 A ujawniono sposób uzyskiwania symetrycznej charakterystyki promieniowania w płaszczyźnie poziomej oraz charakterystyki kosekansowej w płaszczyźnie pionowej dwuwymiarowego układu antenowego. Poziom promieniowania z układu zasilania zredukowano poprzez jego odpowiednie ukształtowanie. Poszczególne elementy antenowe są zasilane ze zróżnicowanymi amplitudami i fazami. Zmiany faz na poszczególnych elementach antenowych występują w sekwencji na przemian z wieloma przyrostami dodatnimi a następnie wieloma przyrostami ujemnymi.JP 2000082920 A discloses a method for obtaining a symmetrical radiation pattern in a horizontal plane and a cosecance pattern in a vertical plane of a two-dimensional antenna array. The radiation level from the power supply system was reduced through its appropriate shaping. Individual antenna elements are powered with different amplitudes and phases. Phase changes on individual antenna elements occur in sequence alternating with many positive increments and then with many negative increments.

W opisie zgłoszeniowym US004766437A ujawniono wiele elementów antenowych dwóch układów antenowych, które pobudza się z amplitudami o rozkładzie wykładniczym. Sygnał wejściowy zasila oba układy antenowe z taką samą amplitudą i fazą. Poszczególne elementy antenowe w obu układach zasila się z amplitudami o wartościach zmieniających się wykładniczo. Przesuwnik fazowy umożliwiaThe patent application US004766437A discloses a plurality of antenna elements of two antenna arrays which are excited at exponentially distributed amplitudes. The input signal powers both antenna systems with the same amplitude and phase. The individual antenna elements in both systems are powered with amplitudes with values changing exponentially. The phase shifter makes it possible

PL 229 431 Β1 dobór fazy zasilania pomiędzy oboma układami antenowymi. Gdy ma on wartość pomiędzy 60° i 120°, wtedy charakterystyka ma kształt kosekansowy.PL 229 431 Β1 selection of the power phase between both antenna systems. When it is between 60 [deg.] And 120 [deg.] Then the characteristic is cosecane.

W opisie zgłoszeniowym US 006107964 A wskazano sposób uzyskania charakterystyki kosekansowej w antenie szczelinowej poprzez odpowiedni układ amplitud i faz zasilania. Amplituda zasilania kolejnych promienników zmienia się liniowo. Liniowo zmienia się także względna faza zasilania za wyjątkiem pierwszego promiennika, który jest zasilany z określonym skokiem fazy.The patent application US 006107964 A teaches a method of obtaining a cosecant characteristic in a slot antenna by means of an appropriate arrangement of amplitudes and phases of the power supply. The supply amplitude of successive radiators varies linearly. The relative feed phase also changes linearly except for the first radiator which is fed with a certain phase jump.

Z opisu zgłoszeniowego EP 2434577 A1 znane jest rozwiązanie, w którym wiele elementów antenowych układu anteny w szyku antenowym, korzystnie w konfiguracji liniowej, zasila się z sieci zasilania z wieloma torami antenowymi, sygnałem RE. Sieć zasilania jest przystosowana do generowania przesunięć fazowych oraz różnych amplitud w torach antenowych tak, że szyk antenowy zapewnia aproksymację charakterystyki docelowej zysku układu antenowego, zwłaszcza aproksymację charakterystyki kosekansowej, w płaszczyźnie wznoszenia dla zakresu kątów elewacji od kąta granicznego elewacji z maksymalnym zyskiem do kąta elewacji 90°. W ujawnionym rozwiązaniu otrzymuje się kształtowaną pionową charakterystykę promieniowania w kierunku do góry (ze stacji bazowej w kierunku do samolotów), przy czym charakterystyka ta ma kształt optymalizowany do charakterystyki kosekansowej za pomocą optymalizacji numerycznej.From EP 2434577 A1, a solution is known in which a plurality of antenna elements of an antenna array in an antenna array, preferably in a linear configuration, are fed from a power supply network with multiple antenna paths by the signal RE. The power grid is adapted to generate phase shifts and different amplitudes in the antenna paths, so that the antenna array provides an approximation of the target gain characteristic of the antenna system, especially the approximation of the coefficient characteristic, in the climb plane for the range of elevation angles from the elevation boundary angle with a maximum gain to the elevation angle of 90 °. In the disclosed embodiment, a vertical shaping pattern of the radiation in the upward direction (from the base station towards the airplanes) is obtained, wherein the pattern is shaped to be optimized for a cosecance characteristic by numerical optimization.

We wszystkich opisanych powyżej rozwiązaniach pionowe charakterystyki promieniowania anten nadawczych, zbudowanych z układu promienników, są dalekie od idealnej, kosekansowej charakterystyki promieniowania. W rezultacie w obsługiwanym obszarze poziom nadawanych i odbieranych sygnałów nadal charakteryzuje się stosunkowo dużą zmiennością, czyli nadal występują miejsca ze słabym odbiorem nadawanych sygnałów.In all the solutions described above, the vertical radiation patterns of transmitting antennas, composed of a set of radiators, are far from the ideal, coextensive radiation pattern. As a result, in the area served, the level of the transmitted and received signals is still characterized by a relatively high variability, i.e. there are still places with poor reception of the transmitted signals.

Sposób zasilania układu antenowego według wynalazku, w którym wszystkie względne fazy zasilania, normalizowane do przedziału od 0° do 360°, kolejnych promienników układu zmienia się i otrzymuje się charakterystykę zbliżoną do charakterystyki kosekansowej, charakteryzuje się tym, że promienniki zasila się z co najmniej jednym zaburzeniem faz zasilających kolejne promienniki takim, że para kolejnych zmian różnicy fazy zasilającej tych promienników ma taki sam kierunek zmiany. Kierunek zmiany różnicy fazy skrajnego promiennika z zaburzeniem oraz sąsiadującego promiennika jest przeciwny względem kierunku zmiany zaburzenia, podczas gdy pozostałe pary promienników są zasilane ze zmiennymi różnicami fazy, które są przeciwne względem sąsiadującej pary promienników. Jeśli występuje więcej niż jedno zaburzenie, wówczas zaburzenia są oddzielone przerwą, czyli co najmniej dwiema różnicami faz. Każda różnica fazy w przerwie ma przeciwny kierunek zmiany względem sąsiadujących różnic faz.The method of feeding an antenna system according to the invention, in which all the relative power phases, normalized to the range from 0 ° to 360 °, of successive radiators of the system are changed and a characteristic similar to the co-equilibrium characteristic is obtained, characterized by the fact that the radiators are supplied with at least one disturbance of the phases supplying successive radiators such that a pair of successive changes in the difference of the supply phase of these radiators have the same direction of change. The direction of the phase difference change of the extreme radiator with a disturbance and of the adjacent radiator are opposite to the direction of the disturbance change, while the remaining pairs of radiators are energized with variable phase differences that are opposite to the adjacent pair of radiators. If there is more than one disturbance, then the disturbances are separated by a gap, i.e. at least two phase differences. Each phase difference in an interruption has the opposite direction of change to the adjacent phase differences.

Korzystnie gdy liczba promienników jest mniejsza niż 16, wówczas występuje jedno zaburzenie.Preferably, when the number of radiators is less than 16, one perturbation occurs.

Korzystnie gdy liczba promienników wynosi 16, wówczas występuje jedno zaburzenie.Preferably, when the number of radiators is 16, there is one disturbance.

Korzystnie gdy liczba promienników jest większa niż 16, wówczas występują dwa zaburzenia.Preferably, when the number of radiators is greater than 16, there are two disturbances.

Korzystnie taki sam kierunek zmiany fazy sąsiednich promienników uzyskuje się poprzez zasilanie promienników z dodatnią różnicą fazy.Preferably the same phase change direction of adjacent radiators is achieved by feeding the radiators with a positive phase difference.

Korzystnie taki sam kierunek zmiany fazy sąsiednich promienników uzyskuje się poprzez zasilanie promienników z ujemną różnicą fazy.Preferably, the same phase change direction of adjacent radiators is obtained by feeding the radiators with a negative phase difference.

Korzystnie zasila się promienniki ze zmienną amplitudą różnic faz.The radiators with variable amplitude of phase differences are preferably fed.

Korzystnie zasila się promienniki z taką samą amplitudą pobudzeń.Preferably, the radiators are supplied with the same amplitude of excitation.

Korzystnie zasila się promienniki z różną amplitudą pobudzeń.Preferably, the radiators are powered with different amplitudes of activations.

Korzystnie co najmniej 8 promienników rozmieszcza się w odstępach pomiędzy nimi około połowy długości fali.Preferably, at least 8 radiators are spaced about half the wavelength therebetween.

Zaletą sposobu zasilania układu antenowego jest to, że pozwala na uzyskanie charakterystyk promieniowania bardzo bliskich idealnej charakterystyce kosekansowej, przez co poziom nadawanych i odbieranych sygnałów w całym obsługiwanym obszarze jest znacznie bardziej stabilny i znacznie mniej zależny od odległości od stacji nadawczej. Dzięki rozwiązaniu uzyskuje się w całym obsługiwanym obszarze znacznie bardziej równomierny rozkład poziomu nadawanych lub odbieranych sygnałów w porównaniu z obecnie stosowanymi rozwiązaniami. Dotychczasowe sposoby zasilania układu antenowego nie są w stanie zapewnić tak równomiernego poziomu nadawanych lub odbieranych sygnałów.The advantage of the antenna system supply method is that it allows to obtain radiation characteristics very close to the ideal kosecance characteristic, so that the level of transmitted and received signals in the entire area served is much more stable and much less dependent on the distance from the transmitting station. Thanks to the solution, a much more uniform distribution of the level of the transmitted or received signals is achieved in the entire area served, compared to the currently used solutions. Hitherto methods of feeding the antenna system are not able to ensure such an even level of transmitted or received signals.

Zaletą sposobu zasilania układu antenowego jest także to, że umożliwia znacznie lepsze i bardziej wyrównane pokrycie zasięgiem terenu obsługiwanego przez stację bazową, co jednocześnie umożliwia optymalizację sieci nadawczej i uzyskiwanych parametrów, w tym eliminację części mikrokomórek uzupełniających luki w zasięgach. W przypadku radarów zastosowanie rozwiązania pozwala na znaczne zwiększenie dokładności lokalizacji śledzonych obiektów, czyli informacji o położeniu obiektów.The advantage of the antenna system supply method is also the fact that it enables a much better and more even coverage of the area served by the base station, which at the same time enables optimization of the broadcasting network and the obtained parameters, including the elimination of some microcells filling the gaps in the coverage. In the case of radars, the application of the solution allows for a significant increase in the accuracy of the location of tracked objects, i.e. information about the location of objects.

PL 229 431 Β1PL 229 431 Β1

Wprowadzenie rozwiązania według wynalazku przez operatorów systemów komórkowych i radiokomunikacyjnych umożliwia uzyskanie równomiernego pokrycia nadawanymi i odbieranymi sygnałami całego obsługiwanego obszaru. Zminimalizuje to istnienie i wielkość obszarów ze zbyt niskim poziomem sygnału albo jego brakiem oraz wyrówna poziom sygnałów odbieranych.The implementation of the solution according to the invention by the operators of cellular and radiocommunication systems makes it possible to obtain an even coverage of the entire area served with the transmitted and received signals. This will minimize the existence and size of areas with too low or no signal level and equalize the level of received signals.

Przedmiot wynalazku jest pokazany w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematyczny widok systemu zasilania układu antenowego AN, stosującego sposób według wynalazku, fig. 2 - schematyczny widok układów antenowych AN o 8, 16 i 24 piętrach z promiennikami RAD w polaryzacji pionowej, stosujących sposób według wynalazku, fig. 3 - schematyczny widok układów antenowych AN o 8, 16 i 24 piętrach dla dwóch częstotliwości f i 2f i dwóch polaryzacji +45° i -45°, stosujących sposób według wynalazku, fig. 4 - układ faz zasilania F1, F2, F3, F4.....FN dla układu antenowego AN z 8 promiennikami RAD, stosującego sposób według wynalazku, fig. 5 - porównanie pionowych charakterystyk promieniowania układu jednorodnego, ze wszystkimi różnicami faz równymi 0°, idealnej charakterystyki kosekansowej i charakterystyki uzyskanej w układzie antenowym AN z 8 promiennikami RAD, stosującym sposób według wynalazku, fig. 6 - rozkłady natężenia pola w funkcji odległości od masztu antenowego, unormowane względem wartości maksymalnej dla układu antenowego AN z 8 promiennikami RAD, stosującego sposób według wynalazku, pobudzonymi fazami 0° (linia przerywana) i fazami z fig. 4 (linia ciągła), fig. 7 - układ faz zasilania F1, F2, F3, F4.....FN dla układu antenowego AN z 16 promiennikami RAD, stosującego sposób według wynalazku, fig. 8 - porównanie pionowych charakterystyk promieniowania układu jednorodnego, idealnej charakterystyki kosekansowej i charakterystyki uzyskanej w układzie antenowym AN z 16 promiennikami RAD, stosującym sposób według wynalazku, fig. 9 - rozkłady natężenia pola w funkcji odległości od masztu antenowego, unormowane względem wartości maksymalnej dla układu antenowego AN z 16 promiennikami RAD, stosującego sposób według wynalazku, pobudzonymi fazami 0° (linia przerywana) i fazami z fig. 7 (linia ciągła), fig. 10 - układ faz zasilania F1, F2, F3, F4.....FN dla układu antenowego AN z 24 promiennikami RAD, stosującego sposób według wynalazku, fig. 11 - porównanie pionowych charakterystyk promieniowania układu jednorodnego, idealnej charakterystyki kosekansowej i charakterystyki uzyskanej w układzie antenowym AN z 24 promiennikami RAD, stosującym sposób według wynalazku, fig. 12 - rozkłady natężenia pola w funkcji odległości od masztu antenowego, unormowane względem wartości maksymalnej dla układu antenowego AN z 24 promiennikami RAD, stosującego sposób według wynalazku, pobudzonymi fazami 0° (linia przerywana) i fazami z fig. 10 (linia ciągła).The subject of the invention is shown in the exemplary embodiments in the drawing, in which Fig. 1 shows a schematic view of the AN antenna system feeding the method according to the invention, Fig. 2 - a schematic view of AN antenna systems with 8, 16 and 24 floors with radiators in polarization 3 - a schematic view of AN antenna systems with 8, 16 and 24 floors for two frequencies fi 2f and two polarizations + 45 ° and -45 °, using the method according to the invention, fig. 4 - phase layout supply F1, F2, F3, F4 ..... FN for the AN antenna system with 8 radiators, using the method according to the invention, Fig. 5 - comparison of vertical radiation characteristics of a homogeneous system, with all phase differences equal to 0 °, ideal cosection characteristic and the characteristics obtained in the AN antenna system with 8 radiators, using the method according to the invention, Fig. 6 - field strength distributions as a function of the distance from the mast antenna go, normalized to the maximum value for the AN antenna system with 8 radiators, using the method according to the invention, energized phases 0 ° (dashed line) and phases from Fig. 4 (solid line), Fig. 7 - supply phases F1, F2, F3, F4 ..... FN for the AN antenna system with 16 RAD radiators, using the method according to the invention, Fig. 8 - comparison of the vertical radiation characteristics of a homogeneous system, the ideal coincidence characteristic and the characteristic obtained in the AN antenna system with 16 RAD radiators, using the method according to the invention, Fig. 9 - field strength distributions as a function of the distance from the antenna mast, normalized to the maximum value for the AN antenna system with 16 radiators, using the method according to the invention, energized phases 0 ° (dashed line) and phases from Fig. 7 (solid line), Fig. 10 - supply phases F1, F2, F3, F4 ..... FN for AN antenna system with 24 radiators, using the method according to the invention, Fig. 11 - p equation of the vertical radiation characteristics of the homogeneous system, the ideal kosecance characteristic and the characteristic obtained in the AN antenna system with 24 RAD radiators, using the method according to the invention, Fig. 12 - field strength distributions as a function of the distance from the antenna mast, normalized to the maximum value for the AN antenna system from 24 radiators RAD using the method according to the invention, energized with 0 ° phases (dashed line) and with the phases of Fig. 10 (solid line).

Sposób zasilania układu antenowego AN z fig. 1 polega na zasilaniu N kolejnych promienników RAD o dowolnej polaryzacji, rozmieszczonych w odstępach rzędu połowy długości fali (λ/2) pomiędzy nimi, na przemian z dodatnią i ujemną różnicą fazy F2-F1, F3-F2, F4-F3..... FN-FN-1. Dla uzyskania charakterystyki kosekansowej co najmniej raz dwie sąsiednie różnice fazy ze zbioru F2-F1, F3-F2, F4-F3.....FN-FN-1 mają taki sam kierunek zmiany, przy czym wszystkie fazy zasilania F1, F2, F3, F4..... FN są normalizowane do przedziału od 0° do 360°. Oznacza to, że sekwencja naprzemiennej zmiany względnej fazy zasilania F1, F2, F3, F4.....FN jest zaburzona poprzez wprowadzenie co najmniej jednej monofonicznej sekwencji zmiany fazy F1, F2, F3, F4.....FN co najmniej dwóch kolejnych promienników RAD.The method of supplying the AN antenna system from Fig. 1 consists in supplying N successive RAD radiators of any polarization, spaced at intervals of half the wavelength (λ / 2) between them, alternating with the positive and negative phase difference F2-F1, F3-F2 , F4-F3 ..... FN-FN-1. In order to obtain the kosecance characteristic, at least once, two adjacent phase differences from the set F2-F1, F3-F2, F4-F3 ..... FN-FN-1 have the same direction of change, with all supply phases F1, F2, F3 , F4 ..... FN are normalized between 0 ° and 360 °. That is, the sequence of alternating relative power phase change F1, F2, F3, F4 ..... FN is disturbed by introducing at least one monophonic phase change sequence F1, F2, F3, F4 ..... FN of at least two next RAD radiators.

W przypadku mniejszej liczby pięter (na przykład dla 8 pięter) takie zakłócenie występuje pojedynczo i występuje na jednym z krańców układu antenowego AN. W przypadku większej liczby pięter (na przykład 16 pięter) w układzie antenowym AN może wystąpić kilka odcinków oscylacyjnego charakteru zmiany różnic faz F2-F1, F3-F2, F4-F3.....FN-FN-1, korzystnie każdy z tych odcinków ma różne amplitudy zmian (większe, mniejsze itp.), a odcinki te są poprzedzielane monofoniczną zmianą dwóch kolejnych różnic faz ze zbioru F2-F1, F3-F2, F4-F3.....FN-FN-1.In the case of a smaller number of floors (e.g. for 8 floors), such a disturbance occurs singly and occurs at one of the ends of the AN antenna system. In the case of more floors (for example, 16 floors) in the AN antenna arrangement there may be several segments of the oscillatory nature of the phase difference change F2-F1, F3-F2, F4-F3 ..... FN-FN-1, preferably each of these segments have different amplitudes of changes (larger, smaller, etc.), and these segments are separated by a monophonic change of two successive phase differences from the set F2-F1, F3-F2, F4-F3 ..... FN-FN-1.

Różnice faz F2-F1, F3-F2, F4-F3..... FN-FN-1 co do wartości bezwzględnej nie są takie same, inaczej mówiąc amplituda zmian względnych faz zasilania F1, F2, F3, F4, FN pomiędzy kolejnymi promiennikami RAD nie jest taka sama, chociaż możliwy jest przykład wykonania z taką sama amplitudą różnicy faz F2-F1, F3-F2, F4-F3.....FN-FN-1. Amplitudy pobudzeń A1, A2, A3, A4.....AN korzystnie są takie same, ale są możliwe przykłady wykonania z różnymi amplitudami pobudzeń A1, A2, A3, A4.....AN.Phase differences F2-F1, F3-F2, F4-F3 ..... FN-FN-1 are not the same in absolute terms, in other words, the amplitude of changes in relative supply phases F1, F2, F3, F4, FN between successive RAD radiators is not the same, although an embodiment with the same phase difference amplitude F2-F1, F3-F2, F4-F3 ..... FN-FN-1 is possible. The excitation amplitudes A1, A2, A3, A4 ..... AN are preferably the same, but embodiments with different excitation amplitudes A1, A2, A3, A4 ..... AN are possible.

PL 229 431 Β1PL 229 431 Β1

Promienniki RAD układu antenowego AN mogą pracować w dowolnej polaryzacji. Rozwiązanie według wynalazku może być zastosowane do dowolnego układu antenowego AN z promiennikami RAD umieszczonymi w układzie antenowym AN.RAD radiators of the AN antenna system can operate in any polarization. The solution according to the invention can be applied to any AN antenna system with RAD radiators placed in the AN antenna system.

Sposób zasilania układu antenowego AN według wynalazku może dotyczyć zarówno układu liniowego (na przykład dla anten stacji bazowych telefonii komórkowej) jak i charakterystyk pionowych układu płaszczyznowego (na przykład anteny radarów albo anteny stacji bazowych o wielu wiązkach w płaszczyźnie poziomej).The method of feeding an AN antenna arrangement according to the invention may apply to both a linear arrangement (e.g. for antennas of mobile telephony base stations) and the vertical characteristics of a plane arrangement (e.g. radar antennas or multi-beam base station antennas in a horizontal plane).

W przykładach wykonania przedstawionych poniżej sposób zasilania układu antenowego AN według wynalazku będzie przedstawiony dla liniowego układu antenowego AN, ustawionego pionowo, czyli typowo dla anten stacji bazowych telefonii komórkowej. Możliwe jest inne rozmieszczenie promienników RAD i układów antenowych AN. Jednak w każdym przypadku dla każdego z niezależnych układów antenowych AN można wydzielić piętra i zasilić zgodnie z zaproponowanym rozwiązaniem.In the embodiments presented below, the method of feeding an AN antenna system according to the invention will be presented for a linear antenna system AN, positioned vertically, i.e. typically for antennas of mobile telephony base stations. It is possible to arrange RAD radiators and AN antenna systems differently. However, in any case, for each of the independent AN antenna systems, it is possible to separate floors and supply them in accordance with the proposed solution.

Opisany sposób zasilania układu antenowego AN według wynalazku pozwala na uzyskanie w układzie antenowym AN pionowej charakterystyki promieniowania o kształcie bliskim charakterystyce kosekansowej. Zastosowane rozwiązanie może być wykorzystane do uzyskania kosekansowej charakterystyki promieniowania w wymaganym przez dany system radiokomunikacji zakresie kątów (elewacji lub azymutu).The described method of feeding the AN antenna system according to the invention allows to obtain in the AN antenna system a vertical radiation pattern with a shape close to the cosecance characteristic. The applied solution can be used to obtain a kosecance radiation pattern in the range of angles required by a given radiocommunication system (elevation or azimuth).

W przykładach wykonania realizujących sposób według wynalazku, w systemie zasilania układu antenowego AN, które to przykłady są przedstawione na fig. 2, promienniki RAD są rozmieszczone w rozkładzie regularnym, w polaryzacji pionowej i usytuowane jeden nad drugim. Przedstawiono trzy przykłady wykonania, każdy z różną liczbą promienników RAD, w wersji 8, 16 i 24 piętrowej. W korzystnym przykładzie wykonania powinna być parzysta liczba promienników RAD, taka jak 10, 12, 14, 18, 20, 22, 26, itd. W innych przykładach wykonania stosuje się układy antenowe AN z liczbą promienników RAD do 72 i więcej. Dopuszczalna jest także nieparzysta liczba promienników RAD.In the embodiments implementing the method according to the invention, in the feed system of an antenna system AN, which examples are shown in Fig. 2, RAD radiators are arranged in a regular distribution in vertical polarization and placed one above the other. Three embodiments are shown, each with a different number of RADs, in 8, 16 and 24 stack versions. In a preferred embodiment, there should be an even number of RADs, such as 10, 12, 14, 18, 20, 22, 26, etc. In other embodiments, AN antenna arrays are used with the number of RADs up to 72 and more. An odd number of RADs is also allowed.

Na fig. 3 pokazano przykłady wykonania realizujące sposób według wynalazku w systemie zasilania dla trzech liniowych układów antenowych AN z promiennikami RAD pracującymi w dwóch zakresach częstotliwości (f = 900 MHz i 2f = 1800 MHz) oraz w dwóch polaryzacjach (+45° i -45°) odpowiednio na 8, 16 i 24 piętrach. Każdy z trzech przykładów wykonania z fig. 3, ma po 4 na ogół niezależne układy antenowe AN:Fig. 3 shows embodiments implementing the method according to the invention in a power supply system for three linear AN antenna systems with RAD radiators operating in two frequency ranges (f = 900 MHz and 2f = 1800 MHz) and in two polarizations (+ 45 ° and -45). °) on the 8th, 16th and 24th floors respectively. The three embodiments of Fig. 3 each have 4 generally independent AN antenna arrays:

• układ antenowy AN w polaryzacji +45° na częstotliwość f (cienka linia, promienniki RAD pochylone w prawo);• AN antenna system polarized + 45 ° on frequency f (thin line, radiators RAD right tilted);

• układ antenowy AN w polaryzacji -45° na częstotliwość f (cienka linia, promienniki RAD pochylone w lewo);• AN antenna system in polarization -45 ° on the frequency f (thin line, radiators radiators tilted to the left);

• układ antenowy AN w polaryzacji +45° na częstotliwość 2f (gruba linia, promienniki RAD pochylone w prawo);• AN antenna system polarized + 45 ° on the frequency 2f (thick line, radiators RAD right tilted);

• układ antenowy AN w polaryzacji -45° na częstotliwość 2f (gruba linia, promienniki RAD pochylone w lewo).• AN antenna system polarized at -45 ° on the frequency of 2f (thick line, radiators RAD inclined to the left).

Dla każdego z 4 niezależnych układów antenowych AN możliwe jest niezależne kształtowanie pionowej charakterystyki promieniowania, przy czym z praktycznego punktu widzenia we wszystkich przypadkach najbardziej pożądana jest charakterystyka kosekansową. W tym przykładzie wykonania zastosowane jest zróżnicowanie geometrycznego rozmieszczenia promienników RAD każdego z 4 niezależnych układów antenowych AN, w pewnym stopniu wymuszone poprzez umieszczenie w tym samym miejscu anten na częstotliwości f i 2f. W przypadku układu antenowego AN na częstotliwości f, w sposób powtarzalny odległości pomiędzy piętrami zmieniają się co drugie piętro. Także odstęp promienników od osi pionowej układu antenowego AN zmienia się co drugie piętro.For each of the 4 independent AN antenna systems, it is possible to independently shape the vertical radiation pattern, and from a practical point of view, in all cases the kosecance pattern is the most desirable. In this embodiment, the differentiation of the geometric arrangement of the RAD radiators of each of the 4 independent antenna systems AN is used, to some extent forced by the placement of the antennas at frequencies f and 2f in the same place. In the case of the AN antenna system at frequency f, the distances between the floors change every second floor in a repeatable manner. Also, the distance of the radiators from the vertical axis of the AN antenna system changes every second floor.

W przykładzie wykonania sposobu zasilania według wynalazku dla układu antenowego AN z fig. 3 promienniki RAD są rozmieszczone powtarzalnie, na częstotliwości f w 2, a na częstotliwości 2f w 4 różnych konfiguracjach, przy czym w układzie antenowym AN dla częstotliwości f występują dwie naprzemienne odległości, a w układzie antenowym AN dla częstotliwości 2f trzy powtarzające się sekwencyjnie odległości w kierunku pionowym. Ponadto występuje niewielka separacja położenia promienników RAD w kierunku poziomym.In the embodiment of the supply method according to the invention for the antenna system AN of Fig. 3, the RAD radiators are arranged repeatedly at frequency fw 2 and at frequency 2f in 4 different configurations, where in the antenna system AN for frequency f there are two alternating distances, and w in the AN antenna system for the frequency 2f three sequentially repeating distances in the vertical direction. Moreover, there is a slight separation in the position of the RAD radiators in the horizontal direction.

Podstawowe kształtowanie pionowej charakterystyki promieniowania dla uzyskania charakterystyki kosekansowej realizuje się poprzez zmiany faz zasilania F1, F2, F3, F4.....FN poszczególnych pięter układu antenowego AN. W podstawowej wersji przykładów wykonania zastosowana jest tylko zmiana faz zasilania F1, F2, F3, F4.....FN, a amplitudy pobudzeń A1, A2, A3, A4.....AN są takie same, ale w innych przykładach wykonania mogą być zastosowane zróżnicowane amplitudy pobudzeń A1,The basic shaping of the vertical radiation pattern in order to obtain the kosecance characteristic is carried out by changing the supply phases F1, F2, F3, F4 ..... FN of the individual floors of the AN antenna system. In the basic version of the embodiments, only the change of the supply phases F1, F2, F3, F4 ..... FN is used, and the amplitudes of the activations A1, A2, A3, A4 ..... AN are the same, but in other embodiments different amplitudes of A1 stimulations can be used,

PL 229 431 Β1PL 229 431 Β1

A2, A3, A4.....ΑΝ, co doprowadzi do niemal idealnej zgodności uzyskiwanych charakterystyk z charakterystyką kosekansową. Ponieważ w przytoczonych przykładach wykonania zastosowano typową obecnie geometrię układów antenowych AN z promiennikami RAD w polaryzacjach -45° i +45°, fig. 3, a więc na częstotliwości f pracują dwa niezależne układy antenowe AN, więc także geometria rozmieszczenia kolejnych promienników RAD każdego z układów antenowych AN nie jest w ścisłym sensie regularna.A2, A3, A4 ..... ΑΝ, which will lead to an almost perfect compliance of the obtained characteristics with the conservation characteristics. As in the above-mentioned examples, the currently typical geometry of AN antenna systems with RAD radiators in polarizations of -45 ° and + 45 ° was used, Fig. 3, i.e. two independent AN antenna systems operate at the frequency f, so also the geometry of the distribution of subsequent RAD radiators of each of the The AN antenna array is not strictly regular.

Na fig. 4 przedstawiono układ faz zasilania F1, F2, F3, F4.....FN dla układu antenowego AN, zbudowanego z 8 pięter z promiennikami RAD, dla częstotliwości f = 900 MHz i polaryzacji +45°. Na figurach z rozkładem natężenia pola w funkcji odległości od anteny (fig. 6, 9 i 12) środki elektryczne układów antenowych AN są na wysokości 25 m nad poziomem terenu (npt.), a obliczenia zostały wykonane na wysokości 1,5 m npt. Zgodnie ze sposobem zasilania układu antenowego AN według wynalazku piętra zasila się, w kolejności od piętra pierwszego (najniższego) do piętra 8 (najwyższego), następująco:Fig. 4 shows the supply phase system F1, F2, F3, F4 ..... FN for the AN antenna system, built of 8 floors with RAD radiators, for the frequency f = 900 MHz and polarization + 45 °. In the figures with field strength distribution as a function of distance from the antenna (Figs. 6, 9 and 12), the electrical means of the AN antenna systems are at a height of 25 m above ground level (above ground level), and the calculations have been made at a height of 1.5 m above ground. According to the method of supplying an antenna system AN according to the invention, the floors are fed, in the sequence from the first (lowest) floor to the (highest) floor 8, as follows:

Piętro 1: 10°;Floor 1: 10 °;

Piętro 2: 67,9°;Floor 2: 67.9 °;

Piętro 3: 95,8°;Floor 3: 95.8 °;

Piętro 4: 63,9°;Floor 4: 63.9 °;

Piętro 5: 125,6°;Floor 5: 125.6 °;

Piętro 6: 56,1°;Floor 6: 56.1 °;

Piętro 7: 124,7°;Floor 7: 124.7 °;

Piętro 8: 19,0°.Floor 8: 19.0 °.

W tym przykładzie wykonania sposobu zasilania, według wynalazku, układ faz zasilania F1, F2, F3, F4.....FN jest naprzemienny (dodatni i ujemny), a różnice faz F2-F1, F3-F2, F4-F3..... FN-FN-1 pomiędzy kolejnymi piętrami różnią się amplitudą. Dodatkowo występuje jedno zaburzenie oscylacyjnego charakteru zmian kolejnych różnic faz F2-F1, F3-F2, F4-F3.....FN-FN-1 - pomiędzy piętrami 1 i 2 (F2-F1) oraz 2 i 3 (F3-F2) — kierunek zmian jest taki sam, czyli w tym przypadku dodatni, co oznacza, że dwie kolejne różnice faz F2-F1 i F3-F2, F4-F3 zmieniają się monofonicznie (są dodatnie). Zastosowanie takiego sposobu zasilania według wynalazku umożliwia uzyskanie charakterystyki bliskiej charakterystyce kosekansowej, co jest widoczne na fig. 5 i 6, gdzie charakterystyka powyższego układu antenowego AN jest prawie identyczna z idealną charakterystyką kosekansową, a rozkład unormowanej wartości natężenia pola (linia ciągła na fig. 6) jest zbliżony do prostej poziomej. Ze względu na stosunkowo małą liczbę promienników RAD (tylko 8) charakterystyka nadal odbiega od charakterystyki kosekansowej, czyli linii poziomej, jednak zmienność natężenia pola jest znacznie zredukowana.In this embodiment of the supply method according to the invention, the supply phase system F1, F2, F3, F4 ..... FN is alternating (positive and negative), and the phase differences F2-F1, F3-F2, F4-F3 .. ... FN-FN-1 differ in amplitude between successive floors. Additionally, there is one disturbance of the oscillatory nature of changes in the subsequent phase differences F2-F1, F3-F2, F4-F3 ..... FN-FN-1 - between floors 1 and 2 (F2-F1) and 2 and 3 (F3-F2 ) - the direction of changes is the same, i.e. positive in this case, which means that two successive phase differences F2-F1 and F3-F2, F4-F3 change monophonically (they are positive). The use of such a method of feeding according to the invention enables to obtain a characteristic close to the cosecance characteristic, which is visible in Figs. 5 and 6, where the characteristic of the above AN antenna system is almost identical to the ideal coefficient characteristic, and the distribution of the normalized value of the field strength (solid line in Fig. 6). ) is close to the horizontal straight line. Due to the relatively small number of RAD radiators (only 8), the characteristic still differs from that of the kosecance characteristic, i.e. the horizontal line, but the variability of the field intensity is significantly reduced.

Na fig. 7 przedstawiono układ faz zasilania F1, F2, F3, F4.....FN dla układu antenowego AN, stosującego sposób według wynalazku, zawierającego 16 pięter z promiennikami RAD w polaryzacji +45°. Układ ten odpowiada panelowi środkowemu z fig. 3. W polaryzacji +45° pracuje połowa promienników RAD narysowanych cienką linią, pochylonych o kąt 45°, (na rysunku podobne do kreski „/”). Odległości pomiędzy poszczególnymi piętrami nie są takie same (w tym przypadku są dwie różne odległości występujące naprzemiennie). Występuje także przesunięcie promienników w płaszczyźnie poziomej (w lewo i w prawo od osi pionowej panelu).Fig. 7 shows the supply phase system F1, F2, F3, F4 ..... FN for the AN antenna system using the method according to the invention, comprising 16 tiers with RAD radiators in polarization + 45 °. This arrangement corresponds to the middle panel of Fig. 3. Half of the thin-line RAD radiators are operating in the + 45 ° polarization, inclined by 45 ° (similar to the dash "/" in the drawing). The distances between the individual floors are not the same (in this case there are two different distances alternating). There is also a shift of the radiators in the horizontal plane (left and right from the vertical axis of the panel).

W tym przykładzie wykonania sposobu zasilania według wynalazku amplitudy pobudzeń Α1, A2, A3, A4.....AN wszystkich promienników RAD są jednakowe. Poszczególne piętra z promiennikami RAD zasila się, w kolejności od piętra pierwszego (najniższego) do piętra 16 (najwyższego), następująco:In this embodiment of the supply method according to the invention, the excitation amplitudes Α1, A2, A3, A4 ..... AN of all RAD radiators are the same. The individual floors with RAD radiators are supplied, in order from the first (lowest) floor to the 16 (highest) floor, as follows:

Piętro 1: 40°;Floor 1: 40 °;

Piętro 2: 104,5°;Floor 2: 104.5 °;

Piętro 3: 121,3°;Floor 3: 121.3 °;

Piętro 4: 101,0°;Floor 4: 101.0 °;

Piętro 5: 147,9°;Floor 5: 147.9 °;

Piętro 6: 106,5°;Floor 6: 106.5 °;

Piętro 7: 163,0°;Floor 7: 163.0 °;

Piętro 8: 104,4°;Floor 8: 104.4 °;

Piętro 9: 172,2°;Store 9: 172.2 °;

Piętro 10: 95,8°;Level 10: 95.8 °;

Piętro 11: 176,6°;Floor 11: 176.6 °;

Piętro 12: 81,9°;Level 12: 81.9 °;

Piętro 13: 180,1°;Floor 13: 180.1 °;

Piętro 14: 77,4°;Floor 14: 77.4 °;

Piętro 15: 142,8°;Floor 15: 142.8 °;

Piętro 16: 16,4°.Floor 16: 16.4 °.

PL 229 431 Β1PL 229 431 Β1

W przedstawionym przykładzie wykonania układu faz zasilania F1, F2, F3, F4.....FN, realizującego sposób według wynalazku, różnice faz F2-F1, F3-F2, F4-F3.....FN-FN-1 są na przemian dodatnie i ujemne pomiędzy kolejnymi piętrami, ze zmienną amplitudą tych różnic, w zakresie od 20 do 120 stopni. Jednocześnie występuje jedno zaburzenie charakteru oscylacyjnego różnic faz F2-F1, F3-F2, F4-F3.....FN-FN-1: dwie kolejne różnice fazy pomiędzy piętrami 1 i 2 F2-F1 oraz 2 i 3 F3-F2 mają taki sam kierunek zmian, w tym przypadku dodatni, co oznacza, że dwie kolejne różnice faz F2-F1 i F3-F2 zmieniają się monofonicznie (są dodatnie).In the illustrated embodiment of the power phase system F1, F2, F3, F4 ..... FN implementing the method according to the invention, the phase differences F2-F1, F3-F2, F4-F3 ..... FN-FN-1 are alternating positive and negative between successive floors, with a variable amplitude of these differences, ranging from 20 to 120 degrees. At the same time, there is one disturbance of the oscillatory nature of the phase differences F2-F1, F3-F2, F4-F3 ..... FN-FN-1: two successive phase differences between floors 1 and 2 F2-F1 and 2 and 3 F3-F2 have the same direction of changes, in this case positive, which means that two successive phase differences F2-F1 and F3-F2 change monophonically (they are positive).

W ten sam sposób mogą być pobudzone pozostałe 3 układy antenowe AN, z 4 układów antenowych AN, które mogą być zrealizowane na tym panelu anteny, czyli promienniki RAD w polaryzacji -45° (druga połowa promienników RAD zaznaczonych cienką linią) oraz jedna i druga połowa promienników RAD zaznaczonych grubą linią (odpowiednio promienniki RAD +45° J i promienniki RAD -45° „\”). W przypadku promienników RAD zaznaczonych grubą linią częstotliwość pracy układu antenowego AN jest zasadniczo dwukrotnie wyższa od częstotliwości pracy układu antenowego AN z promiennikami RAD zaznaczonymi cienką linią.The remaining 3 AN antenna systems can be activated in the same way, from 4 AN antenna systems that can be implemented on this antenna panel, i.e. RAD radiators in -45 ° polarization (the other half of RAD radiators marked with a thin line) and both RAD radiators marked with a thick line (radiators RAD + 45 ° J and radiators -45 ° "\" respectively). In the case of RAD radiators marked with a thick line, the operating frequency of the AN antenna system is generally twice as high as the operating frequency of the AN antenna system with thin line radiators.

Zastosowanie takiego sposobu zasilania według wynalazku umożliwia uzyskanie charakterystyki bliskiej charakterystyce kosekansowej, co jest widoczne na fig. 8 i 9, gdzie charakterystyka powyższego układu antenowego AN jest prawie identyczna z idealną charakterystyką kosekansową, a rozkład unormowanej wartości natężenia pola (linia ciągła na fig. 9) jest zbliżony do prostej poziomej. Ze względu na wzrost liczby promienników RAD (a więc i liczby stopni swobody), uzyskana charakterystyka jest znacznie bliższa charakterystyce kosekansowej niż w przypadku układu antenowego AN o 8 piętrach (fig. 6).The use of such a method of feeding according to the invention allows to obtain a characteristic close to the coefficient characteristic, which is visible in Figs. 8 and 9, where the characteristic of the above AN antenna system is almost identical to the ideal coefficient characteristic, and the distribution of the normalized value of the field strength (solid line in Fig. 9). ) is close to the horizontal straight line. Due to the increase in the number of RAD radiators (and hence the number of degrees of freedom), the obtained characteristic is much closer to the cosecance characteristic than in the case of the 8-tier AN antenna system (Fig. 6).

Kolejny przykład wykonania sposobu zasilania według wynalazku przedstawiono na fig. 10. Jest to układ antenowy AN, zawierający 24 piętra z promiennikami RAD w polaryzacji +45°. Na fig. 12 środki elektryczne układów antenowych AN są na wysokości 25 m npt., a obliczenia zostały wykonane na wysokości 1,5 m npt. Poszczególne piętra z promiennikami RAD zasila się, w kolejności od piętra pierwszego (najniższego) do piętra 24 (najwyższego), następująco:A further embodiment of the power supply method according to the invention is shown in Fig. 10. It is an AN antenna system with 24 tiers with RAD radiators in the polarization of + 45 °. In Fig. 12, the electrical means of the AN antenna arrays are at a height of 25 m above sea level, and calculations have been made at a height of 1.5 m above sea level. The individual floors with RAD radiators are supplied, in order from the first (lowest) floor to the 24 (highest) floor, as follows:

Piętro 1: 250°1st floor: 250 °

Piętro 2: 80,6°2nd floor: 80.6 °

Piętro 3: 278,1°Store 3: 278.1 °

Piętro 4: 85,0°Level 4: 85.0 °

Piętro 5: 59,1°Store 5: 59.1 °

Piętro 6: 97,4°Store 6: 97.4 °

Piętro 7: 114,4°Store 7: 114.4 °

Piętro 8: 83,1°Store 8: 83.1 °

Piętro 9: 114,9°Store 9: 114.9 °

Piętro 10: 96,3°Storey 10: 96.3 °

Piętro 11: 135,9°Level 11: 135.9 °

Piętro 12: 94,1°Level 12: 94.1 °

Piętro 13: 144,7°Level 13: 144.7 °

Piętro 14: 92,5°Level 14: 92.5 °

Piętro 15: 153,9°Floor 15: 153.9 °

Piętro 16: 84,4°Store 16: 84.4 °

Piętro 17: 161,3°Floor 17: 161.3 °

Piętro 18: 79,0°Floor 18: 79.0 °

Piętro 19: 161,3°Store 19: 161.3 °

Piętro 20: 60,5°Floor 20: 60.5 °

Piętro 21: 167,1°Floor 21: 167.1 °

Piętro 22: 64,2°Floor 22: 64.2 °

Piętro 23: 13,0°Floor 23: 13.0 °

Piętro 24: 3,4°Floor 24: 3.4 °

W przedstawionym układzie faz zasilania F1, F2, F3, F4.....FN widać oscylacyjny (na przemian dodatni i ujemny) charakter zmian różnic fazy F2-F1, F3-F2, F4-F3.....FN-FN-1. Fazy o większej amplitudzie zmian (150°-200°, piętra 1 do 4) i o mniejszej amplitudzie zmian (40° do 120°, piętra 5 do 24) są przedzielone monofonicznym charakterem zmian różnic faz. Obie różnice faz F2-F1, F3-F2, F4-F3..... FN-FN-1 pomiędzy piętrami 3 i 4, F4-F3, oraz 4 i 5, F5-F4, mają kierunek ujemny zmiany, a zaraz po nich następujące obie różnice faz pomiędzy piętrami 5 i 6, F6-F5, oraz 6 i 7, F7-F6, mają kierunek dodatni zmiany.In the presented system of supply phases F1, F2, F3, F4 ..... FN you can see the oscillating (alternately positive and negative) nature of changes in phase differences F2-F1, F3-F2, F4-F3 ..... FN-FN -1. The phases with a greater amplitude of changes (150 ° -200 °, floors 1 to 4) and with a smaller amplitude of changes (40 ° to 120 °, floors 5 to 24) are separated by the monophonic nature of the phase difference changes. Both phase differences F2-F1, F3-F2, F4-F3 ..... FN-FN-1 between floors 3 and 4, F4-F3, and 4 and 5, F5-F4, have a negative shift direction, and then thereafter both phase differences between floors 5 and 6, F6-F5, and 6 and 7, F7-F6, have a positive direction of change.

Zastosowanie takiego sposobu zasilania według wynalazku umożliwia uzyskanie charakterystyki bliskiej charakterystyce kosekansowej, co jest widoczne na fig. 11 i 12, gdzie charakterystyka powyższego układu antenowego AN jest prawie identyczna z idealną charakterystyką kosekansową, a rozkład unormowanej wartości natężenia pola (linia ciągła na fig. 12) jest zbliżony do prostej poziomej. Ze względu wzrost liczby promienników RAD (a więc i liczby stopni swobody), uzyskana charakterystyka jest znacznie bliższa charakterystyce kosekansowej niż w przypadku układów antenowych AN o 8 i 16 piętrach (fig. 6 i 9).The use of such a power supply method according to the invention allows to obtain a characteristic close to the kosecance characteristic, which is visible in Figs. 11 and 12, where the characteristic of the above AN antenna system is almost identical to the ideal coefficient characteristic, and the distribution of the normalized value of the field strength (solid line in Fig. 12). ) is close to the horizontal straight line. Due to the increase in the number of RAD radiators (and thus the number of degrees of freedom), the obtained characteristic is much closer to the cosecance characteristic than in the case of AN antenna systems with 8 and 16 floors (Figs. 6 and 9).

Na fig. 1 przedstawiono realizację sposobu według wynalazku w systemie zasilania układu antenowego AN zawierającym układ promienników RAD, który zawiera N promienników RAD. System zasilania układu antenowego AN realizujący sposób według wynalazku jest przystosowany do wygenerowania różnic faz zasilania F2-F1, F3-F2.....FN-FN-1 pomiędzy promiennikami RAD, a także amplitud pobudzeń A1, A2.....AN, które mogą, ale nie muszą być jednakowe.Fig. 1 shows an embodiment of the method according to the invention in an AN antenna system having a RAD radiator system that includes N RAD radiators. The power supply system of the AN antenna system implementing the method according to the invention is adapted to generate the differences in the supply phases F2-F1, F3-F2 ..... FN-FN-1 between the radiators and also the amplitudes of excitation A1, A2 ... which may or may not be the same.

PL 229 431 Β1PL 229 431 Β1

Kolejne promienniki RAD są zasilane na przemian z dodatnią i ujemną różnicą fazy F2-F1, F3-F2, F4-F3..... FN-FN-1, a dwie sąsiednie różnice fazy ze zbioru F2-F1, F3-F2, F4-F3..... FN-FN-1 w co najmniej jednym przypadku mają taki sam kierunek zmiany, przy czym wszystkie fazy zasilania F1, F2, F3, F4.....FN są normalizowane do przedziału od 0° do 360°. Oznacza to, że sekwencja naprzemiennej zmiany względnej fazy zasilania F1, F2, F3, F4.....FN jest zaburzona poprzez wprowadzenie co najmniej jednej monofonicznej sekwencji zmiany fazy w zbiorze faz F1, F2, F3, F4.....FN, dla co najmniej dwóch kolejnych promienników RAD.Successive radiators are supplied alternately with a positive and negative phase difference F2-F1, F3-F2, F4-F3 ..... FN-FN-1, and two adjacent phase differences from the set F2-F1, F3-F2, F4-F3 ..... FN-FN-1 at least in one case have the same direction of change, whereby all power phases F1, F2, F3, F4 ..... FN are normalized to the range from 0 ° to 360 °. This means that the sequence of alternating relative power phase change F1, F2, F3, F4 ..... FN is disturbed by introducing at least one monophonic phase change sequence in the phase set F1, F2, F3, F4 ..... FN , for at least two consecutive RADs.

W przypadku mniejszej liczby pięter (na przykład 8 pięter) takie zakłócenie występuje jedno i najczęściej występuje na jednym z krańców układu antenowego AN. W przypadku większej liczby pięter (na przykład 16 pięter) w układzie antenowym AN może wystąpić kilka odcinków oscylacyjnego charakteru zmiany różnic faz F2-F1, F3-F2, F4-F3.....FN-FN-1, korzystnie każdy z tych odcinków ma różne amplitudy zmian (większe, mniejsze itp.), a odcinki te są poprzedzielane monofoniczną zmianą dwóch kolejnych różnic faz ze zbioru F2-F1, F3-F2, F4-F3.....FN-FN-1.In the case of a smaller number of floors (for example, 8 floors), such a disturbance occurs only on one and most often occurs at one end of the AN antenna system. In the case of more floors (for example, 16 floors) in the AN antenna arrangement there may be several segments of the oscillatory nature of the phase difference change F2-F1, F3-F2, F4-F3 ..... FN-FN-1, preferably each of these segments have different amplitudes of changes (larger, smaller, etc.), and these segments are separated by a monophonic change of two successive phase differences from the set F2-F1, F3-F2, F4-F3 ..... FN-FN-1.

Różnice faz F2-F1, F3-F2, F4-F3..... FN-FN-1 co do wartości bezwzględnej nie są takie same, inaczej mówiąc amplituda zmian względnych faz zasilania F1, F2, F3, F4..... FN pomiędzy kolejnymi promiennikami RAD nie jest taka sama, chociaż możliwy jest przykład wykonania z taką sama amplitudą różnicy faz F2-F1, F3-F2, F4-F3..... FN-FN-1. Amplitudy pobudzeń A1, A2, A3, A4.....AN korzystnie są takie same, ale są możliwe przykłady wykonania z różnymi amplitudami pobudzeń A1, A2, A3, A4.....AN.Phase differences F2-F1, F3-F2, F4-F3 ..... FN-FN-1 are not the same in terms of absolute value, in other words, the amplitude of the relative changes of the supply phases F1, F2, F3, F4 .... The FN between consecutive RADs is not the same, although an embodiment with the same phase difference amplitude F2-F1, F3-F2, F4-F3 ..... FN-FN-1 is possible. The excitation amplitudes A1, A2, A3, A4 ..... AN are preferably the same, but possible embodiments are possible with different excitation amplitudes A1, A2, A3, A4 ..... AN.

W innych przykładach wykonania sposób według wynalazku realizuje się w systemie zasilania zawierającym 16 lub 24 piętra z promiennikami RAD. W korzystnym przykładzie wykonania powinna być parzysta liczba promienników RAD, taka jak 10, 12, 14, 18, 20, 22, 26, itd. W innych przykładach wykonania stosuje się układy antenowe AN z liczbą promienników RAD do 72 i więcej. Dopuszczalna jest także nieparzysta liczba promienników RAD.In other embodiments, the inventive method is carried out in a power supply system with 16 or 24 floors with RAD radiators. In a preferred embodiment, there should be an even number of RADs, such as 10, 12, 14, 18, 20, 22, 26, etc. In other embodiments, AN antenna arrays are used with the number of RADs up to 72 and more. An odd number of RADs is also allowed.

Sposób zasilania układu antenowego opisany powyżej może dotyczyć zarówno układu liniowego (na przykład dla anten stacji bazowych) jak i układu płaszczyznowego (na przykład anteny radarów albo anteny stacji bazowych o wielu wiązkach w płaszczyźnie poziomej). Możliwe są także układy antenowe AN dwuwymiarowe: z piętrami (kolumnami) i wierszami. Wtedy każda kolumna stanowi podukład antenowy i do każdej z kolumn (lub tylko do wybranych kolumn) można zastosować zaproponowane rozwiązanie. Taki płaszczyznowy układ antenowy AN będzie miał zastosowanie w technice radarowej (anteny radarów).The method of feeding an antenna array described above may apply to both a linear array (e.g. for base station antennas) and a plane array (e.g. radar antennas or multi-beam base station antennas in a horizontal plane). Two-dimensional AN antenna systems are also possible: with floors (columns) and rows. Then each column is an antenna subsystem and the proposed solution can be applied to each of the columns (or only to selected columns). Such a plane AN antenna system will be used in radar technology (radar antennas).

Claims

1.An antenna system feeding method, in which all the relative power phases, normalized to the range from 0 ° to 360 °, of successive radiators of the system are changed and a characteristic is obtained similar to the co-sequence characteristic, characterized in that the radiators are powered with at least one disturbance phases feeding successive radiators such that the pair of successive changes in the difference of the supply phase of these radiators have the same direction of change, the direction of change of the phase difference of the extreme radiator with the disturbance and the adjacent radiator is opposite to the direction of the disturbance change, while the remaining pairs of radiators are supplied with the variable phase differences that are opposite to an adjacent pair of radiators, wherein if more than one perturbation is present, then the perturbations are separated by a gap, i.e. at least two phase differences, each phase difference in the pause having the opposite direction of change to the adjacent phase differences.

2. The power supply method according to claim The method of claim 1, wherein when the number of radiators is less than 16, one perturbation occurs.

3. The power supply method according to claim The method of claim 1, wherein when the number of radiators is 16, one perturbation occurs.

4. The power supply method according to claim The method of claim 1, characterized in that when the number of radiators is greater than 16, two disturbances occur.

5. The power supply method according to claim 1, characterized in that the same phase change direction (F1, F2, F3, F4 ..... FN) of adjacent radiators (RAD) is obtained by supplying radiators (RAD) with a positive phase difference (F2-F1, F3- F2, F4-F3 ..... FN-FN-1).

PL 229 431 Β1

6. The power supply method according to claim 1, characterized in that the same phase change direction (F1, F2, F3, F4 ..... FN) of adjacent radiators (RAD) is obtained by supplying the radiators (RAD) with a negative phase difference (F2-F1, F3- F2, F4-F3 ..... FN-FN-1).

7. The power method according to p. The method of claim 1, characterized in that the radiators (RAD) are supplied with a variable amplitude of phase differences (F2-F1, F3-F2, F4-F3 ..... FN-FN-1).

8. The power supply method according to claim The method of claim 1, characterized in that the radiators (RAD) are supplied with the same amplitude of excitation (A1, A2, A3, A4 ..... AN).

9. The power supply method according to p. The method of claim 1, characterized in that the radiators (RAD) are supplied with different amplitude of excitation (A1, A2, A3, A4 ..... AN).

10. The power supply method according to claim The method of claim 1, wherein at least 8 radiators (RADs) are spaced about half a wavelength therebetween.