具有可变天线模式的天线布置制造技术

一种天线布置包括：连接到可操纵移相器211的偶数数量E>3个天线元件210、210’，和数量C＝(E/2)*(E/2+1)/2个混合耦合器212，以及被配置作为到天线布置的接口的数量E个天线布置端口213。最底层218的混合耦合器212的混合耦合器端口连接到对应天线布置端口213，并且至少一个叠加层219中的混合耦合器连接到直接处于下方的层中的混合耦合器。未连接的混合耦合器端口被直接连接到第一天线元件210’或其他天线元件210中的一个。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开涉及用于无线系统的天线布置，并且具体涉及具有可变天线模式的多天线元件布置。
技术介绍
天线阵列为共同用于发送或接收一个或多个无线信号的天线元件的集合。天线阵列可以用于天线布置中，以实现可变天线模式。天线布置的天线模式将天线布置的增益描述为方位角和仰角(elevation)的函数。具有与其他方向相比在一个方向上具有明显更大增益的天线模式的天线布置被称为在具有高增益的方向上具有主瓣或主波束。该主波束的宽度在这里称为天线布置的波束宽度。天线布置在仰角方向上的波束宽度在这里称为天线布置的仰角波束宽度。这里所讨论的全部天线布置被假定为互易的，这意味着天线布置的天线模式对于无线信号的发送和接收是大致相等的。由例如蜂窝通信网络中的基站使用的天线布置可以实施仰角域中的多个天线元件，以实现窄的仰角波束宽度。此外，如果可以改变个体天线元件的输出功率，则变得可以通过改变不同天线元件的输出功率来动态改变该仰角波束宽度。至少部分为了这样的目的，一些天线阵列中的个体天线元件具有单独的无线电单元并由此还具有连接到个体天线元件的单独的放大器。即，阵列中的各天线元件具有其自己的无线电单元和放大器。这使得能够通过降低天线元件中的一个或多个天线元件的输出功率来改变天线阵列的仰角波束宽度，这可以通过简单地降低相应个体天线元件放大器的输出功率来实现。其他天线阵列利用有源天线元件，该有源天线元件包括控制有源天线元件的个体输出功率的相应可操纵放大器。通过以该方式控制不同天线元件的输出功率，可以改变天线布置的天线模式。当然，可以使用衰减器代替具有类似效果的天线元件放大器。通过相应天线元件放大器或衰减器来控制个体天线元件输出功率在这里称为天线布置的幅度锥化(tapering)。对天线布置的功率效率和总输出功率的负面影响可能是在使用具有多个个体放大器的天线布置、用于通过改变个体天线元件放大或衰减因素来控制例如主瓣的仰角波束宽度和/或方向时的结果。原因在于为了改变波束宽度，一些功放器必须降低它们的输出功率，并且因此并未最大地对输出功率支持贡献。在个体天线元件衰减器被用于控制仰角波束宽度时发生同样的问题，因为衰减中输出功率被损失。由此，需要具有可变天线模式以及改善的功率效率和总输出功率的天线布置。
技术实现思路
本公开的目的是提供寻求单独或以任意组合缓和、减轻或消除上面所识别的该领域中的缺陷和缺点中的一项或者多项的至少天线布置、方法以及计算机程序，并且提供具有改善的功率效率或提高的总输出功率的可变模式天线布置。该目的通过一种天线布置获得，该天线布置包括大于3的偶数数量E个天线元件。各个所述天线元件，除了第一天线元件以外，连接到对应可操纵移相器。还包括数量C＝(E/2)*(E/2+1)/2个混合耦合器，该C个混合耦合器堆叠在金字塔分布网络的E/2层中，其中最底层包括E/2个混合耦合器，并且至少一个叠加层中的每一个叠加层包括比直接处于下方的层少一个混合耦合器。各个所述混合耦合器被配置有各被配置为具有单个连接的第一端口、第二端口、第三端口以及第四端口。天线布置还包括数量E个天线布置端口，该E个天线布置端口被配置作为到所述天线布置的接口。混合耦合器的所述最底层中的所述第一混合耦合器端口和所述第二混合耦合器端口连接到对应天线布置端口。所述至少一个叠加层中的混合耦合器的所述第一端口和所述第二端口中的每一个连接到直接处于下方的层中的混合耦合器的各第三端口或第四端口，使得所述至少一个叠加层中的各混合耦合器连接到直接处于下方的层中的两个不同的混合耦合器。剩余的未连接的第三混合耦合器端口或第四混合耦合器端口直接连接到所述第一天线元件或经由对应的移相器连接到其他天线元件中的一个，使得各天线元件直接连接到单个混合耦合器端口或经由移相器间接连接到单个混合耦合器端口。由此，提供了一种天线布置，该天线布置提供通过操纵由可操纵移相器施加的相位以及控制穿过接口到天线布置(即，穿过所包括的E个天线布置端口)的输入信号的相位来改变天线模式的可能性。具体地，提供了一种天线布置，该天线布置提供与通过相位控制和幅度控制(即，通过幅度锥化)这两者相对的，通过单独相位控制来改变仰角波束宽度的可能性。由此，获得天线布置或使用天线布置的网络节点系统的改善的功率效率或提高的总输出功率。由此，目的还由包括本教导的天线布置的网络节点来获得。与包括天线布置的网络节点关联的功率效率的提高在于：在到单独天线元件的连接中没有明确的功率衰减或幅度锥化是必需的。这是因为，根据本教导，与通过相位控制和幅度控制这两者相对的，天线布置的天线模式的操纵由单独相位控制来实现。同样，包括天线布置的网络节点可以也由于在到本天线布置的天线元件的连接中没有明确的功率衰减是必需的而实现高的总输出功率。目的还由一种在网络节点中用于经由天线布置发送无线电信号的方法来获得。所述方法包括以下步骤：配置将第一天线元件以发射具有固定相移的无线电信号，并且配置数量E-1个可操纵移相天线元件以发射具有相应相移的相应无线电信号。所述相移由包含的E-1个对应的可操纵移相器来确定。E为偶数且E大于3。方法还包括以下步骤：在E个天线布置端口与所述E个天线元件之间所布置的金字塔分布网络中配置数量C＝(E/2)*(E/2+1)/2个混合耦合器。所述分布网络可操作为基于所述天线端口处的相对信号相位在天线元件之间分配所述E个天线布置端口上所发送的无线电信号。方法还包括以下步骤：在所述E个天线布置端口上接收无线电信号。所述无线电信号在所述E个天线布置端口中的每一个天线布置端口上具有相应的以及预定的信号相位。目的此外由一种在网络节点中的用于经由天线布置接收无线电信号的方法。所述方法包括：配置第一天线元件以接收并输出具有固定相移的无线电信号，并且还配置E-1个可操纵移相天线元件以接收并输出具有相应预定相移的相应无线电信号。所述相移由E-1个相应可操纵移相器来确定。E为偶数且E大于3。方法还包括：在E个天线布置端口与所述E个天线元件之间所布置的金字塔分布网络中配置数量C＝(E/2)*(E/2+1)/2个混合耦合器。所述分布网络可操作为在天线布置端口之间分配经由所述E个天线元件接收的无线电信号。方法还包括：经由所述E个天线元件接收要由所述金字塔分布网络在所述E个天线元件之间分配且从所述E个天线布置端口输出的无线电信号。还提供了一种包括计算机可读代码的计算机程序，当计算机可读代码在网络节点上运行时，使得网络节点执行这里所公开的方法。这里所公开的计算机程序和方法显示与已经关于天线布置描述的优点对应于的优点。附图说明本公开的另外目的、特征以及优点将从以下具体实施方式呈现，其中本公开的一些方面将参照附图更详细地描述，附图中：图1是无线电网络的示意图。图2a-图2e是图示了天线布置的实施例的框图。图3示出了作为为度为单位的仰角波束宽度的函数的相对输出功率的曲线图。图4示出了混合耦合器的框图。图5-图6是图示了天线布置的实施例的框图。图7-图8是图示了网络节点的实施例的框图。图9a-图9b示出了图示了天线布置的实施例的框图。图10-图11是图示了方法步骤的实施例的流程图。图12示出了网络节点的实施例。具体实施方式下文中将参照附图更彻底地描述本公开的方面。然本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种天线布置(100a、200b‑f)，包括：‑偶数数量E>3个天线元件(210、210’)，除了第一天线元件(210’)以外的每个所述天线元件(210)连接到相应的可操纵移相器(211)，‑数量C＝(E/2)*(E/2+1)/2个混合耦合器(212)，所述C个混合耦合器(212)堆叠在金字塔分布网络的E/2层中，其中最底层(218)包括E/2个混合耦合器，并且至少一个叠加层(219)中的每一个叠加层包括比直接处于下方的层少一个混合耦合器，所述混合耦合器(212)中的每个混合耦合器被配置有被配置为具有单个连接的第一端口(214)、第二端口(215)、第三端口(216)以及第四端口(217)，以及‑数量E个天线布置端口(213)，所述E个天线布置端口(213)被配置作为到所述天线布置(100a、200b‑f)的接口，其中，‑混合耦合器(212)的所述最底层(218)中的所述第一混合耦合器端口(214)和所述第二混合耦合器端口(215)被连接到相应天线布置端口(213)，并且‑所述至少一个叠加层(219)中的混合耦合器的所述第一端口(214)和所述第二端口(215)中的每一个被连接到所述直接处于下方的层中的混合耦合器的相应第三端口(216)或第四端口(217)，使得所述至少一个叠加层(219)中的每个混合耦合器(212)被连接到所述直接处于下方的层中的两个不同混合耦合器，其中，‑剩余的未连接的第三混合耦合器端口(216)或第四混合耦合器端口(217)被直接连接到所述第一天线元件(210’)或经由对应的移相器(211)被连接到其他天线元件(210)中的一个，使得每个天线元件被直接连接到单个混合耦合器端口或经由移相器被间接连接到单个混合耦合器端口。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种天线布置(100a、200b-f)，包括：-偶数数量E>3个天线元件(210、210’)，除了第一天线元件(210’)以外的每个所述天线元件(210)连接到相应的可操纵移相器(211)，-数量C＝(E/2)*(E/2+1)/2个混合耦合器(212)，所述C个混合耦合器(212)堆叠在金字塔分布网络的E/2层中，其中最底层(218)包括E/2个混合耦合器，并且至少一个叠加层(219)中的每一个叠加层包括比直接处于下方的层少一个混合耦合器，所述混合耦合器(212)中的每个混合耦合器被配置有被配置为具有单个连接的第一端口(214)、第二端口(215)、第三端口(216)以及第四端口(217)，以及-数量E个天线布置端口(213)，所述E个天线布置端口(213)被配置作为到所述天线布置(100a、200b-f)的接口，其中，-混合耦合器(212)的所述最底层(218)中的所述第一混合耦合器端口(214)和所述第二混合耦合器端口(215)被连接到相应天线布置端口(213)，并且-所述至少一个叠加层(219)中的混合耦合器的所述第一端口(214)和所述第二端口(215)中的每一个被连接到所述直接处于下方的层中的混合耦合器的相应第三端口(216)或第四端口(217)，使得所述至少一个叠加层(219)中的每个混合耦合器(212)被连接到所述直接处于下方的层中的两个不同混合耦合器，其中，-剩余的未连接的第三混合耦合器端口(216)或第四混合耦合器端口(217)被直接连接到所述第一天线元件(210’)或经由对应的移相器(211)被连接到其他天线元件(210)中的一个，使得每个天线元件被直接连接到单个混合耦合器端口或经由移相器被间接连接到单个混合耦合器端口。2.根据权利要求1所述的天线布置(500g)，还包括相位操纵输入端口(520)，所述相位操纵输入端口(520)被配置为接收被布置为单独操纵所述可操纵移相器(511)的相位的第一控制信号。3.根据权利要求2所述的天线布置(500g)，还包括信号处理单元(522)，所述信号处理单元(522)具有被配置为传递主天线信号的主端口(523)和被配置为接收第二控制信号的控制端口(526)，所述信号处理单元(522)被布置为以所述第二控制信号所确定的个体相移向所述E个天线布置端口(513)中的每一个天线布置端口传递所述主天线信号。4.根据权利要求3所述的天线布置(600h)，其中所述信号处理单元(622)包括：-数量E-1个可操纵移相器(625)，每个可操纵移相器(625)被连接到相应天线布置端口(613)，其中所述可操纵移相器(625)被布置为受所述第二控制信号单独操纵，和-信号分离器(624)，所述信号分离器(624)被布置为经由所述可操纵移相器(625)在所述主端口(623)与E-1个天线布置端口(613)之间、以及还在所述主端口(623)与没有关联的可操纵移相器(625)的第一天线布置端口(613b)之间分配所述主天线信号。5.根据权利要求3或4所述的天线布置(500g、600h)，还包括控制单元(521、621)，所述控制单元(521、621)被配置为根据具有预定对应第一控制信号和第二控制信号的至少一个预配置的天线模式来生成所述第一控制信号和所述第二控制信号，所述控制单元(521、621)被布置为分别向所述相位操纵输入端口(520)和向所述信号处理单元(522)的所述控制端口(526)传递所生成的所述第一控制信号和所述第二控制信号。6.根据权利要求5所述的天线布置(500g、600h)，其中所述控制单元(521、621)包括存储模块(556、656)，所述存储模块(556、656)被配置为存储至少一个可选天线模式的列表，所述至少一个可选天线模式中的每一个可选天线模式具有存储在所述存储模块(556、656)中的关联的第一控制信号和第二控制信号。7.根据权利要求2所述的天线布置(700i)，还包括基站单元(702a)，所述基站单元(702a)被布置为：-经由所述E个天线布置端口(713)发送无线电信号，其中每个这种所发送的无线电信号为共同发送信号的包络副本，其中每个这种所发送的无线电信号具有预定的个体相位，以及-生成所述第一控制信号，并且向所述相位操纵输入端口(720)传递所述第一控制信号以用于操纵所述可操纵移相器(711)。8.根据权利要求7所述的天线布置(700i)，所述基站单元(702a)包括存储模块(756’)，所述存储模块(756’)具有至少一个可选天线模式的存储列表，所述至少一个可选天线模式中的每一个可选天线模式具有存储在所述存储模块(756’)中的关联的第一控制信号以及还有用于每个所发送的所述无线电信号的对应的预定相位。9.一种网络节点(802b)，所述网络节点(802b)包括根据权利要求1-8中的任一项所述的天线布置(100a、200b-f)。10....

【专利技术属性】
技术研发人员：A·尼尔森，S·彼得森，
申请(专利权)人：瑞典爱立信有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞典;SE