为了校准用于移动电信网络的有源天线阵列的个别收发器元件(4)的振幅和相位，每一收发器元件包括耦合到天线元件(12)的发射及接收路径(8、10)，每一收发器元件包括用于将所发射或所接收信号的相位及振幅与基准信号进行比较以调整天线波束的特性的比较器(100)。为了提供准确的基准信号分布途径，馈送布置分布所述基准信号，且包括：预定长度的波导(50)，其在一端(52)处终止，以便沿其长度设置驻波系统；以及位于沿着所述波导的长度的预定点处的多个耦合点(56)，所述耦合点各自耦合到相应收发器元件的比较器。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于移动电信系统中的天线阵列，且特别涉及有源天线阵列中的RF信号的相位及/或振幅校准。
技术介绍
在无线移动通信中，用于波束操控及波束形成应用的有源或相控阵列天线系统正在市场上涌现。有源天线系统允许在不增加小区站点数量的情况下增加网络的容量，且因此具有较高的经济利益。所述系统包括若干个别天线元件，其中每个个别天线元件发射RF能量，但在相位上相对于其它元件而调整，以便产生指向所想要方向的波束。所述系统的功能性必须是能够测量、控制及调整正从所述天线阵列的各个个别天线元件辐射的信号的相位一致性。 在图I中描绘由若干个别收发器元件4形成的已知有源天线系统。数字基带单元6耦合到每一收发器元件，且每一收发器元件包括发射路径8及接收路径10。每一路径耦合到一天线元件12。所述发射路径8处理来自基带单元6的信号，且包含数/模转换器DAC、功率放大器PA及双工器/滤波器15。所述接收路径10处理从天线元件12接收到的信号，且包括双工器/滤波器15、低噪声放大器LNA及模/数转换器ADC。每一收发器兀件产生RF信号,所述RF信号在相位上以电子方式或通过RF相位移位器而相对于其它收发器元件移位。每一天线元件因此形成独特的相位及振幅剖面14，使得形成独特的波束模式16。因此有必要在来自个别收发器元件的所有信号相位和振幅由所述天线元件发射的点处对准或校准所述信号相位和振幅。为了对准所有收发器，需要一个共同的基准。接着将所发射信号的相位及振幅与所述基准进行比较。为了提供相位及振幅基准，已使用两种不同的方法I.使用所述阵列的一个元件的信号作为基准，且调整所有其它信号以使得与所述基准元件的所需一致性得以实现。此方法通常需要(取决于阵列的大小及准确度)非常复杂的算法来相互调整所述元件，这是因为所述调整有赖于所述元件的相互耦合，所述耦合对于较长距离处的元件来说较弱。或者使用原厂校准，如果例如在阵列的操作期间发生RF信号的产生与发射的任何相位或振幅改变，那么原厂校准的重新校准是复杂的。此方法还需要能够接收从其它天线元件发射的信号的专用接收器单元。如果也需要接收校准，那么需要专用发射器用于测试信号。额外的接收器及发射器增加成本，且相关联的算法需要额外的计算资源。2.星形分布网络，其中在中心单元中产生基准，接着将所述基准分布到所有收发器，且每一收发器都用所述基准来对准。此方法因为只需要较简单的算法而成为对较小阵列(元件的数量< 10)来说优选的方法。中心基准产生校准方法的关键在于基准分布的准确度较高。基准中相位或振幅方面的每一误差都将被向前携带到所发射/接收信号本身。为了准确地分布相位基准，将居中产生的基准信号分裂成设定数目的信号路径。每一此类路径通过相应的发射线连接到所述阵列的每一收发器单元的相应基准信号输入，所述发射线标称上为等长的。此方法有三个缺点a)每条发射线必须至少为阵列大小的一半长度。这意味着即使一元件位于非常靠近基准信号产生器的位置，其仍然需要长缆线。这增加了不必要的成本及网络的体积和重量。b)收发器元件的数量受限于信号路径的预设数量。网络必须针对元件的特定数量而设计，其导致缺乏灵活性。c)在阵列本身的相位及振幅准确度的要求方面，发射线长度的机械准确度必须很好，也就是说容许值必须要小。举例来说，对于具有在大约2GHz的频率下操作的八个到十个元件的移动通信基站天线来说，元件之间所需要的相位准确度大约为±3°。这对应于具有约700mm的总长度的填充以特富龙(Teflon)的50欧姆同轴缆线的±0. 9mm的总线长的近似准确度(阵列本身为大约1400mm长)。在大量生产环境中确保这种准确度是昂贵 的，尤其是在还考虑例如天线操作期间的热膨胀及天线结构内的不同线路的不同弯曲半径的情况下。
技术实现思路
本专利技术提供用于移动电信网络的有源天线阵列，其包括多个无线电元件，每一无线电元件包括耦合到天线元件的发射及/或接收路径，且每一无线电元件包括用于将所发射或所接收信号的相位及/或振幅与基准值进行比较以调整天线波束的特性的比较装置，且包括用于供应振幅及/或相位的基准信号的馈送布置，所述馈送布置包括预定长度的波导，其耦合到基准信号源，且其在一端处终止，以沿着其长度而设置驻波系统；以及位于沿着波导的长度的预定点处的多个耦合点，所述耦合点各自耦合到相应所述无线电元件的所述比较装置。根据本专利技术，至少在优选实施例中，有可能克服或至少减少上述问题，且提供相位及振幅基准信号的准确分布机制，以校准用于移动通信的有源天线阵列。优选实施例中的另外的分布机制为机械稳健且具成本效益的。在本专利技术中，至少在优选实施例中，相位及/或振幅的基准源信号耦合到有限长度的发射线，所述发射线被终止以例如在所述发射线长度内设置驻波。如众所周知，在某一长度的发射线或以其特性阻抗在一端终止的其它波导内，所辐射的行进波将会沿着所述线而推进并被吸收于终止阻抗中。然而，对于所有其它终止来说，一些辐射将不会被吸收，而是会从所述端反射，且将设置驻波系统，其中合成波的振幅沿着波导的长度而周期性地改变(由于波振荡/相位旋转，另外将存在沿着所述线的每一点处的电压值随时间的改变)。所反射的量视终止阻抗而定，且在短路及开路的限制情况下，将存在全反射。在其它情况下，将存在部分反射及部分吸收。可在沿着所述线的长度的预定分接或耦合点处取样驻波信号，所述点均具有相同的振幅及相位关系，或至少具有已知的振幅及相位的关系。优选的是，此类耦合点出现在驻波内的电压最大值/最小值处或其附近，在该处电压相对于线长度的改变是非常小的。因此，对耦合点的定位的机械准确度的要求相比于上述星形分布网络布置来说降低了很多。这些耦合点可各自通过具有准确已知长度的相应柔性短长度线而连接到相应收发器元件(更一般地说，无线电元件)中的相应比较器。短长度的柔性缆线(其全部具有相同的长度)相比于上述已知的星形分布网络可非常准确地形成。在优选实施例中，所述波导可形成为预定长度的多个波导区段，其通过可释放耦合而互连；这允许按比例地缩放到任何所要的天线尺寸。本专利技术的应用是针对GHz级的频率，通常高达5GHz，其为移动电话分配波段内的微波频率，其中一般将同轴缆线用作发射线。然而本专利技术可适用于其它较大及较小的频率，且同轴缆线可由其它波导及发射线构造(例如空心的金属波导、印制电路板上的迹线或任何其它结构)代替。附图说明现在将仅通过实例参考附图来描述本专利技术的优选实施例，其中图I为包含若干收发器元件的已知有源天线阵列的示意图；图2为将基准信号分布到有源天线阵列的相应收发器的装置的示意图，其并入有 已知的星形分布网络；图3为行进电磁波沿着发射线长度的推进的示意图，所述发射线具有以匹配阻抗终止的自由端；图4为沿着发射线的电磁驻波的示意图，所述发射线具有以短路终止的自由端；图5a、5b及5c为用于本专利技术的优选实施例中的具有由电容性耦合端口形成的耦合点的某一长度的发射线的图解视图；图6为根据本专利技术的优选实施例的基准信号到有源天线的收发器元件的馈送布置的不意图；图7为用于图6中的有源阵列的收发器元件内的相位及振幅调整的装置的示意框图；及图8为形成二维阵列的分布布置的优选实施例的修改的示意图。具体实施例方式在其中参考发射路径的以下描述中，将了解，可以相同方本文档来自技高网...
【技术保护点】
【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：弗洛里安·皮维特，简·海塞尔巴斯，
申请(专利权)人：阿尔卡特朗讯，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。