用于可转接的天线阵的校准装置制造方法及图纸

用于可转接的天线阵的校准装置，其特征为具有以下改进：给射束整形网络（１７；１７′）上具有的许多输入点（１９）中的至少两个输入点（１９．１、１９．２、１９．３、１９．４）同时和／或共同地和／或同相位地供电；为了产生中间射束（２０）或其他不同方位的发射方向，辐射器事先这样地调整，使得在接通至少两个输入点（１９．１、１９．２、１９．３、１９．４）时产生的单个射束（１６、１１６）可相位正确地叠加。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于可转接的天线阵的校准装置，以及一相应的运行方法。
技术介绍
这种类型的天线阵(多振子天线)通常包括多个一次辐射器，但是至少两个并排和重叠设置的辐射器，使得形成一种两维方阵布局。这种也称为“智能天线(Smart-Antennen)”的已知天线阵例如也用在军事领域中，以跟踪目标(雷达)。但是近来这种天线也越来越多地用在移动通讯中，特别是在800MHz至1000MHz及1700MHz至2200MHz的频率范围内。现在通过开发新的一次发射系统也可以实现双极化天线阵结构，特别是具有相对于水平线或铅垂线+/-45°的极化方向。这种类型的天线阵，不管它基本上由双极化的还是仅仅由单极化的辐射器组成，都一样，都可以用来确定到达的信号的方向。但同时也可以通过输入各个列(Spalte)的发射信号相位的相应调整来改变发射方向，亦即进行可选择的射束整形。这种不同水平方向的天线取向例如借助于一射束整形网络(beam-forming-network)进行。这种类型的射束整形网络可以例如由一所谓的Butler矩阵组成。它例如具有四个输入点和四个输出点。根据接通的输入点的不同，网络在各偶极子排中产生另外一个、但是恒定的辐射器之间的相位关系。这种类型的带有Butler矩阵的天线结构例如由这一类型的文献US 6,351,243所知。由上述美国专利已知的天线阵具有例如四个沿垂直方向分布的并在水平方向并排排列的列，在它里面分别相互重叠地安装四个辐射器或辐射器装置。四个用于分别设置在一个列内的辐射器的输入点(下面有时也称为列输入点)与一连接在前面的Butler-矩阵的四个输出点连接。Butler-矩阵例如具有四个输入点。这个连接在前面的Butler-矩阵形式的射束整形网络通常根据接通的输入点的不同，也就是说，要看连接电缆与四个输入点中的哪一个连接，在四个列中产生另外一个、但是恒定的辐射器之间的相位关系。因此确定主发射方向，从而还有主射束的四个不同取向，也就是说换言之可以将主发射方向调整到在水平平面内的不同角度位置。此外，当然天线阵原则上也可以配备下倾装置，以便进一步改变主发射方向以及主射束的发射角度。但是这种类型的采用相应地连接在前面的例如Butler-矩阵形式的射束整形网络的天线阵原则上存在两个主要问题。其一是主发射方向沿方位角方向的调整只能按规定的步骤进行，这些步骤通过相应于输入点数量的不同接线规定。因此在一例如具有四个输入点和四个输出点的Butler-矩阵时在天线阵上只能调整四个不同的方位角。其次倘若这里调整非常复杂的话，那么在前面连接一用于方向形成的Butler-矩阵时存在一个特殊的问题。因为根据Butler-矩阵相位是不统一的。此外天线的许多一次辐射器得到一个信号分量，它与接通Butler-矩阵的那个输入点无关。
技术实现思路
因此本专利技术的目的是，这样地创造一种用于可转接的天线阵的校准装置，特别是用于带一连接在前面的例如Butler-矩阵形式的射束整形网络的天线阵的校准装置，使得通过天线阵在方位角方向更好的校准可以毫无问题地用更大数量的关于发射方向的不同角度进行调整。其次本专利技术的目的是，创造一种用来运行相应天线阵的相应的运行方法。为此，本申请提出一种用于可转接的天线阵的校准装置，此天线阵包括至少一个带有至少两个垂直的列的天线阵，所述列具有尤其是分别相互重叠设置的多个辐射器，天线阵还带有一连接在输入点之前的尤其是Butler-矩阵形式的射束整形网络，其输出点分别与天线阵的一个相配的输入点连接，由此给设置在列内的辐射器供电，其中，射束整形网络根据接通的输入点的不同而产生设置在各个列内的辐射器之间的另外一种但是尤其是恒定的相位关系，以达到在方位角方向的不同发射方向，其特征在于，还具有以下特点给射束整形网络具有的许多输入点中的至少两个输入点同时和/或共同地和/或通过一共同的供电电缆供电，为了产生中间射束或其他不同方位角的发射方向，辐射器事先这样地调整，即，使得在接通至少两个输入点时产生的各个射束可相位正确地叠加，为了进行校准，还设有探测器和/或耦合装置，它们设置在射束整形网络之后。意想不到的是，按照本专利技术现在起用公知的例如Butler-矩阵形式的射束整形网络可以实现与例如规定的四个不同输入点(通过它们天线可以调整到四个不同的沿方位角方向的发射角)无关地使天线阵在方位方向方面调整到其他附加的角度取向。按照本专利技术由此可以实现例如Butler-矩阵形式的射束整形网络的至少一个输入点，但尤其是这个网络的至少两个输入点，以相应地调整和校准的相位供电，对此按照本专利技术可以例如产生中间射束。也就是说由此天线阵的发射方向相对于规定的主要角度可以调整到附加的中间角度。但是按照本专利技术，这只有在事先进行通过Butler-矩阵供电的辐射器的相位调整，从而使在例如两个输入点接通时单个射束相位正确地叠加，才有可能。这最好通过这样的方法来实现，即，至少对于设置在天线阵的一些列内的辐射器在例如Butler-矩阵形式的射束整形网络的输入点之前相位这样地偏移，使得在同时接通多个输入点时相应地控制供给的辐射器，以实现所希望的射束偏转。在带有四个列和各四个辐射器或辐射器组的4×4天线阵时最好所有辐射器的相位同时相应地偏移。相位的校准最好通过相位调节器进行，它们连接在Butler-矩阵相应输入点的前面。作为另一种选择，也可以通过采用连接在前面的通向Butler-矩阵的辅助导线进行，导线必须选择合适的长度，以实现希望的相位调整。此外，在天线阵本身上安装相应的探测器，通过它们可接收相应的校准信号，以借助于校准网络进行相位调整，这样是有利的。最后，通过这样的方法还可以达到进一步的改进，即联接网络包含有易损耗的部件。因为这些部件有利于减小共振。虽然各个列的输入点或天线输入点的发射相位最好一样大，但是这里在实际上的相位(或组传递时间)与理想相位相比或多或少具有与公差相关的偏差。理想相位通过这样的方法给定，即，对于所有线路，而且也关于射束整形相位都是一样的。与公差有关的或大或小的偏差附加地作为补偿或者与频率有关地由不同的频率响应产生。这里，按本专利技术建议，偏差在所有传输线路上尤其是从天线阵或射束整形网络的输入点到探测器输出点或从输入点到探测器输出点的路程上、最好是在整个运行频率范围内测量(例如在生产天线时)。在采用耦合装置的情况下，传输线路最好在从天线阵输入点或射束整形网络到耦合输出点的路程上测量。然后，求出的这些数据可以储存在一数据组内。然后这些适当形式的例如储存在一数据组内的数据可以提供给一辐射器装置或基站，以便考虑用来以电子方法产生各个信号的相位。例如将这些数据或具有相应数据的所述数据组列入天线的序号，这样特别有利。附图说明下面借助于实施例对本专利技术作较详细的说明。其中具体表示图1按本专利技术的带有画出的用于校准装置的探测器的天线阵的示意俯视图；图2沿一通过在图1中所示天线阵的列的垂直平面的示意局部垂直横剖视；图3通过一组天线借助于一Butler-矩阵产生的四个典型的水平曲线图的图示； 图4用来说明在各个列内的辐射器之间在进行校准之前的相位关系的图表；图5一相应于图4的进行校准以后的图表；图6相应于图3的天线阵典型的水平曲线图的图示，由此可以看到，按本专利技术可产生其他中本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于可转接的天线阵的校准装置，此天线阵包括至少一个带有至少两个垂直的列（７）的天线阵（１），所述列具有尤其是分别相互重叠设置的多个辐射器（３、３′），天线阵还带有一连接在输入点（１５）之前的尤其是Ｂｕｔｌｅｒ－矩阵（１７′）形式的射束整形网络（１７），其输出点（２１）分别与天线阵（１）的一个相配的输入点（１５）连接，由此给设置在列（７）内的辐射器（３、３′）供电，其中，射束整形网络（１７）根据接通的输入点（１９．１至１９．４）的不同而产生设置在各个列（７）内的辐射器（３、３′）之间的另外一种但是尤其是恒定的相位关系，以达到在方位角方向的不同发射方向，其特征在于，还具有以下特点：　　　　－射束整形网络（１７；１７′）具有的许多输入点（１９）中的至少两个输入点（１９．１、１９．２、１９．３、１９．４）是同时和／或共同地和／或通过一共同的供电电缆（２３）供电的，　　　　－辐射器（３、３′）是事先调整好的，即进行了用以产生中间射束（２０）或其他不同方位角的发射方向的调整，在接通至少两个输入点（１９．１、１９．２、１９．３、１９．４）时产生的各个射束（１６、１１６）可相位正确地叠加，　　　　－还设有用以进行校准的探测器（１１）和／或耦合装置（１１１），它们设置在射束整形网络（１７）之后。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔尔格兰根伯格，
申请(专利权)人：凯瑟雷恩工厂两合公司，
类型：实用新型
国别省市：DE[德国]