[发明专利]用在无线通信系统中的天线系统

说明书

本发明涉及一种用于无线通信系统中的天线系统，尤其涉及其中设置有用于控制三维波束取向的移相器的天线系统。

众所周知，有时希望能够调整从广播天线反射的辐射波束的取向。具体地讲，如果将广播天线安装在比与该广播天线进行通信的其他天线更高的高度上，则必须将该广播天线向下倾斜以便控制从其发出的辐射波束的取向。辐射波束的这种向下倾斜改变了覆盖角度，可以降低与附近的广播天线的干扰，并且可以增强与位于广播天线下方的山谷中的移动用户的通信。

参照图1，该图示出的是传统的天线系统10，它能够将从设置在天线系统10中的天线12发出的波束16以机械方式向下倾斜。天线12安装在其距地高度在很多情况下约为200英尺的天线杆14顶部。

在将辐射波束的取向向下调整情况下，必须以机械方式将整个天线12向下倾斜。其主要的缺点之一是这种方法通常被认为是过于严格和过于昂贵。有一种方法能够通过调整与天线的几个辐射器中的每个相关联的辐射的相对相位，来以电方式向下倾斜辐射波束。

参照图2，它示出了表示传统天线系统20的示意图，它能够将从设置在天线系统20中的天线22发出的波束26以电方式向下倾斜。在该系统中，天线阵列22中设置有辐射器阵列和设有扫描网络的单点信号馈送网络，将单点网络耦合到辐射器的阵列22。该扫描网络包括多个馈送网络与每个辐射器之间的传输线。在这些电方式向下倾斜方法中，有一种容性耦合方法，其中，与传输线串联地放置可调电容，以将多个信号提供给天线阵列22的每个辐射器，从而引起所需相移。移相器与天线阵列22的每个辐射器相关联，从而来自每个辐射器的相移波束与来自每个其他辐射器的波束26建设性地进行相互干涉，以产生一复合波束，该复合波束以天线表面法线方向的角度发出。通过改变由每个移相器提供的相移，波束能够扫过天线表面。另一种这样的方法是采用不同长度的用于馈送不同单元的传输线，以便产生永久的电方式向下倾斜。

但是，与上述天线系统10、20相关的问题有很多。首先，两个天线系统10、20不能在水平方向上控制辐射波束的取向。

现有技术的另一问题是，现有技术的天线系统10、20中，所需的移相器数目对应于传输线数目。

另外，在现有技术的天线系统10、20中，为了提供所需相移，所需机械结构复杂，例如使用齿轮齿条构件或对应于辐射器数目的多个移相器。

此外，现有技术的天线系统10、20不能在水平方向和垂直方向上调制波束宽度。

最后，通过采用现有技术的天线系统在水平方向和垂直方向上扫描波束，扫描损失太大。

因此，本发明的一个目的是提供一种能够通过采用多线移相器以电方式升高由其发出的波束的天线阵列。

本发明的另一目的是提供一种能够在水平方向上通过采用多线移相器以电方式控制由其发出的波束取向的天线系统。

本发明的又一目的是提供一种能够在垂直和方位方向上以电方式控制由其发出的波束取向的天线系统。

本发明的又一目的是提供一种能够采用可切换分配器在水平方向上有选择地切换波束宽度的天线系统。

本发明的又一目的是提供一种用于以三路控制由其发出的波束的天线系统。

本发明的又一目的是提供一种用于使干扰最小而使小区(cell)容量最大的天线系统。

本发明的又一目的是提供一种用于提供最佳小区布局并满足实际的各种环境的天线系统。

本发明的又一目的是提供一种能够与通信环境协调的天线系统。

本发明的又一目的是提供一种具有稳定结构的天线系统。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于无线通信系统中的天线系统，包括：M×N辐射部件的阵列，用于发出波束，M和N分别为正整数；输入端口，用于向M×N个辐射部件的阵列提供信号；M个第一移相器，用于通过对来自输入端口信号进行移相来进行基于列的波束取向控制；N个第二移相器，用于通过对信号进行移相来进行基于行的波束取向控制；N个可切换分配器，用于有选择地向设置在第二移相器中的多个传输线发送信号；和M个组合器/分配器，用于将来自第二移相器的传输线的信号发送到第一移相器的传输线；水平电动机驱动器，用于控制第一移相器；垂直电动机驱动器，用于控制第二移相器；和波束控制板，用于控制水平电动机驱动器、垂直电动机驱动器和可切换分配器。