[發明專利]用于多模式可重新配置扇形天線的系統和方法

無效

• 申請號: 200580051444.7
• 申請日: 2005-08-30
• 公開（公告）號: CN101253652A
• 公開（公告）日: 2008-08-27
• 發明（設計）人: G·馬西尼
• 申請（專利權）人: 艾利森電話股份有限公司
• 主分類號: H01Q1/24
• 分類號: H01Q1/24;H01Q25/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 盧江;張志醒

技術領域

本發明大體上涉及扇形天線(sector?antenna)，并且更具體地涉及用于可配置扇形天線的系統和方法，該扇形天線具有能夠基于有效輻射陣列的特性以多個扇形角之一輻射以便覆蓋多個扇區(sector?area)中的一個扇區的多個輻射陣列。

背景技術

天線是發射或接收信號的電氣裝置。更具體地，天線擔當將射頻(RF)能量輻射到外界或從外界接收射頻能量所經由的端口。普通的天線為全向天線。全向天線在所有的方向上、基本上以360度模式輻射。然而，這樣的天線并非要求輻射的定向性或聚焦性更強的問題的有效解決方案。能夠將輻射功率聚焦在多個特定區域之一上的單個穩健天線是理想的，部分原因在于其有效的功率分配，部分原因在于在生產中直接的成本節約以及在更先進的商業應用中的可能應用。

扇形天線提供對該問題的普通解決方案。扇形天線是將360度的球形區域分為更小區段、例如兩個180度、三個120度或四個90度區域的天線。扇形天線于是一般主要朝特定區段的方向輻射以向特定地理位置提供更加聚焦的輻射。這種在特定方向上的集中輻射提高天線的定向增益，使天線更加有效。然而，這些標準的扇形天線存在缺點。每個特定的扇形天線被設計和構造為僅以特定度數的角度輻射以覆蓋預定的區域。一旦將標準的扇形天線構造用于滿足這些預定的規格，就不能對該天線加以修改。例如，可以將扇形天線構造為將其輻射對準45度的角度以覆蓋特定的地理區域。若改變應用并且需要向不同的區域或以不同的角度輻射，則出現問題。在這種情況下，必須針對與不同地理區域對應的各種不同孔徑角設計并制造多個扇形天線。由于每個扇形天線僅適合于特定的情形，因此有必要改變天線的特性以響應情形的變化。因此，傳統上需要用適合于新情形的替換扇形天線來調換天線或在電學上修改現有天線以應付情形的變化。由于必須制造兩個單獨的天線，替換天線增加了生產成本，并且要求完全替換整個天線。

在某些情況下，扇形天線可以是在電學上可修改的，或“智能的”。智能扇形天線可被用于嘗試滿足不同的參數或規范。切換波束天線正是這種類型的智能天線。然而切換波束天線同時產生多個波束，導致更加復雜和昂貴的設計，并且多個有效波束導致損耗和低效。通常，與標準的不可重新配置的扇形天線相比，用于控制上述智能扇形天線的構造有在電學上可修改的射頻(RF)開關的雙向天線由于電子重新配置而具有大約3到3.5dB的損耗。該損耗在許多敏感應用中是不能被接受的。因此，智能扇形天線由于系統復雜性、成本和它固有的額外信號損耗在許多情況下都不是可行的選擇。

此外，扇形天線被構造為以固定的極化輻射。天線的極化涉及電磁波在離它們的源一定距離處的方向。例如，電磁波可能垂直取向或水平取向。合適的極化使天線性能最佳化，并且通常當發射天線的極化與接收天線的極化匹配時獲得最佳的結果。這樣的天線的極化和方向性被嵌入到天線輻射器結構中，并且不能被改變。因此，當需要在一個區域上以一種與扇形天線的極化不匹配的極化輻射信號時產生問題。在這種情況下，扇形天線的替換以及它所導致的缺陷又成為唯一可行的選擇。

發明內容

從前述內容，顯而易見的是，直接需要能夠激活多個輻射陣列中的一個以在多個方向中的一個方向上輻射的單個可配置的扇形天線，從而滿足用戶的不斷變化的需要，避免替換整個扇形天線，并且實現由于單個穩健的多模式產品的大量制造而導致的生產成本節約，同時避免由扇形天線的電氣修改(electricalmodification)而導致的信號強度損耗。此外，理想的是提供能夠被配置用于以不同的極化輻射以便滿足變化的終端用戶極化需要的單個扇形天線。因此，本發明的目的是通過提供涉及能夠激活多個輻射陣列中的一個以便在多個極性的多個地理位置上以多個不同角度中的一個角度輻射的單個可配置扇形天線的系統和方法來克服上述問題。

在這個目的范圍內，本發明的特征在于用于可配置用于通過激活多個輻射陣列中的一個而在多個扇區中的至少一個扇區中輻射的扇形天線的系統和方法。為了提高效率并且降低成本，單個扇形天線組件包括多個輻射陣列，每個都具有不同的特性，其中單個輻射陣列在特定的時間是有效的。此外，基于有效的輻射陣列，單個扇形天線可以以不同的極化輻射信號。這降低成本，促進能夠用于多種應用的單個產品的穩健的大量制造，并且提高效率和性能。