天线分集装置制造方法及图纸

一个天线分集装置（２００）包括能形成多个天线波束的多个天线（２０４ａ，２０４ｂ）。对于每个天线由一个点源替代的一个装置而言，首先确定驱动每个天线（２０４ａ，２０４ｂ）的信号之间的幅度和相位关系，然后通过参照实际天线装置（２００）的特性转换分析结果从而确定合适的驱动信号，组合天线分集装置（２００）能使天线（２０４ａ，２０４ｂ）彼此任意靠近放置，并且在任意一对天线波束之间接近零相关，由此提供了紧凑而有效的装置。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一个天线分集装置，该装置包括多个用于提供角分集的天线，还涉及包含这样一种天线分集装置的无线设备和操作这种装置的方法。在A Statistical Theory of Mobile-Radio Reception，R.JClarke，Bell systems Technical Journal，Volume 47 No.6，pages957 to 1000中，研究了在移动无线电环境中场的空间相关性。在该文章中，对于一个接收的垂直极化波的空间包络自-相关系数ρe的已知公式由下式表示ρe＝|ρ|2＝J0(kx)(1)这里ρ是电场幅度的自-相关系数，k是波数，而x是距离，该函数作图在附图说明图1中。在使用分集的通信系统中，例如DECT(数字增强型无绳电信)，其通常应用两个天线提供空间分集。每个天线被设计成为全向性的(至少对于基本应用圆形小区的一个蜂窝系统)并与另一个天线无关。通过将天线分开一个大距离来实现(如从图1可见到的为要求良好的空间解相关)，以及，如果必要的话，通过失谐未使用的天线来实现。但是，天线位置间的大距离分开受到设备尺度的限制。此外未实现获得阵列增益(或方向性)的双天线系统的潜能。通过将这些天线考虑成为一个阵列，可设计一个角分集系统，其中多个波束是由多个天线产生的。波束的分集提供了增强的作用距离但同时降低了延迟扩展(因为降低了发射信号的角范围)，使用阵列增益增强了作用距离，由此进一步改善了信号的质量和作用距离。但是，去设计具有任意接近地放置天线而同时又保持波束之间低相关的角分集系统迄今是不可能的。例如，PCT申请WO 99/55012表示一个分集系统，其具有由三分之一波长分开的两个天线，向两个天线馈送的馈电电压之间的相移为90°，用于产生定向的波束。然而，在该分集系统的设计中既未考虑相关系数，又不考虑这样一个事实，即在该系统中的天线不能作为一个理想的点源，结果该系统的性能一般将不是最佳的。作为对角分集的另一方案，已使用极化分集于小天线分离的情况。然而，在每个极化的主功率中的差异将使分集增益变差。而且既未实现作用距离方面增强，又未实现延迟扩展方面改进。按照本专利技术的一个方面，提供了一种天线分集装置，包括多个天线和用适当幅度和相位的信号馈送每个天线的产生多个天线波束的装置，其中，任意对波束之间的相关系数基本为零。按照本专利技术的第二方面，提供了一种无线设备，其包含按本专利技术制作的天线分集装置。按本专利技术第三方面，提供了操作包括多个天线的天线分集装置的方法，该方法包括用适当幅度和相位的信号馈送每个天线以产生多个天线波束，其中任意对波束之间的相关系数基本为零。本专利技术乃是基于这样一种认识，即使用由任意距离分开的理想点辐射源能容易设计在天线间具有零包络相关系数的角分集装置。对于相同的天线间距而言，通过合适的转换能获得对包括偶极，单极，螺旋或其他天线的一个阵列产生所要求的馈电电压的实际认识。因此在此所表示的分析方法使得紧凑天线分集装置的宽范围的设计成为可能，由此将充分考虑各个天线之间相互作用。图2是一个天线分集装置的方块示意图；图3表示与一个全向性波束相比，两个方向相反的波束的方向覆盖范围；图4是在两单元天线阵列的最大增益(以dB为单位)和天线的微分相移Δ反电间距kd之间的关系的等高曲线图；图5是在两单元天线阵列的包络相关系数和该天线的微分相移Δ及电间距kd之间的关系的等高曲线图；图6是表示导至两波束间零相关的两个点源的微分相移Δ和电间距kd的值的曲线；图7表示在1890MHz两单元点源阵列的方位辐射方向图；图8表示在1700MHz(虚线)，1890MHz(实线)和2080MHz(点划线)，具有两个馈电元件的两个直线偶极单元的阵列的方位辐射方向图；图9是表示在1700-2080MHz频率范围上两个直线偶极天线的阵列的一个天线的阻抗的Smith圆图；以及图10表示在1700MHz(虚线)，1890MHz(实线)和2080MHz(点划线)，一个单元由一个寄生电抗加载的两个直线偶极天线单元的阵列的方位辐射方向图。实施专利技术的模式图2说明将用来描述本专利技术的一个实施例的天线分集装置200(按互易性原理，该装置对发射和接收将具有类似的作用)。装置200包括天线馈源202，它携带适当频率和功率电平的被发射的信号，并被分隔和加到第一和第二天线204a，204b。加到第二天线204b的信号通过移相器206，将该信号相移高达±180°，如果需要的话还可以调整该信号的幅度。对于该两单元阵列理想的辐射方向图是一对相同但指向相反且正交的波束(即波束具有零或很小的包络自相关系数ρe)，这些波束合在一起将提供全方向的覆盖范围，同时它们单独地在典型的衰减环境中接收相同的功率(平均地说所有到达的方位角是相等的)。图3表示按这样一种阵列方向覆盖范围的例子。具有天线分集装置200的一个基站302可以通过全向波束304，第一方向波束306(图3中虚线表示)和第二方向波束308(图3点划线表示)去发射和接收。因此在全向波束304范围之外的一个移动站310可以通过第一方向波束306同基站302通信。本专利技术将首先描述与两辐射点源阵列相关的情况，为此将确定增益和相关系数的特性。之后将表示如何能用线性天线实现具有所要求特性的一个阵列。之后将详细说明本专利技术申请对实际应用的一个例子。考虑都处在水平面中的点源的一个阵列。在该同一平面中远场电场E由下式给出E=Σn=1NAnej(Δn+kdncos(φ-φn))---(2)]]>这里Δn是第n个馈源的相位，而An是其幅度，dn是第n个源离原点的距离，和φn是在x轴和从原点到第n个源的一条线之间对着的角。对一个两单元实施例，考虑两个天线都放置在该x轴上(所以φn＝0)。在第一传输模式情况下，第一天线204a考虑为参考，而对第二天线204b的馈源具有其可调节的幅度和相位，从而使一个方向波束在一特定方向形成。在第二模式情况下，相对幅度和相位反向，由此使一个方向波束处相反的方向。为简化起见将假定天线由相等幅值馈电。两个模式的辐射方向图，E1和E2分别由下式给出E1＝1+ej(Δ+kd cosφ)(3)E2＝ejΔ+ejkd cosφ这里d是等于两天线204a，204b之间的距离，而Δ是两天线馈源间的相位差。它们要求归一化，以便使辐射方向图进行比较。合适的归一化关系是由下式给出的辐射方向图的内积∫Ddφ＝∫EE*dφ＝2π (4)按照以上式3中对E1和E2的表达式，其可以被确定为E1E1*=2(1+cos(Δ+kdcosφ))---(5)]]>E2E2*=2(1+cos(Δ-kdcosφ))]]>因此，它可容易地表示为∫E1E1*dφ=∫E2E2*dφ=4π(1+J0(kd)cosΔ)---(6)]]>由此，使用式4，可以看出，E1和E2都能由系数归一化12(1+J0(kd)cosΔ)---(7)]]本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种天线分集装置，包括多个天线和用合适幅度和相位的信号馈送多个天线的每个的装置，以产生多个天线波束，其中，任一对波束间的相关系数基本为零。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：KR博伊尔，
申请(专利权)人：皇家菲利浦电子有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]