[发明专利]阵列天线系统

说明书

技术领域

与本发明一致的系统涉及一种阵列天线，更具体地说，涉及一种用于根据无线电信号的通信方向快速产生波束模式的阵列天线系统。

背景技术

最近，在无线电通信中，正在开发在短距离内发送和接收无线电信号的通信方案。在现有技术中已知使用阵列天线进行这样的通信。这样的通信方案通常在毫米波通信中使用。然而，阵列天线及其相关技术同样被应用于其它类型的通信。

通常，现有技术的阵列天线包括多个天线部件。从所述天线部件辐射的波束被重叠以获得方向性，并要求具有高主瓣增益，以及充分低的旁瓣电平以便于避免与其它装置的干扰。

由于阵列天线具有方向性，所以改变主瓣的垂直角度(即，倾斜角度)，从而以特定方向发送和接收无线电信号。可通过调整馈入天线部件的信号之间的相位来改变主瓣的垂直角度。通过这种方式，可以提高主瓣的增益。

一种调整信号之间的相位的现有技术方法是使用可变移相器调节在天线部件处接收的信号的相位。因此，天线部件分别布置有单独的可变移相器。来自天线部件的无线电信号的相位由可变移相器调整，因此改变主瓣的垂直角度。在调节每个可倾斜的角度的相位之后确定倾斜角是否为最佳。

在使用可变移相器的现有技术方法中，必须通过在可变移相器处连续将相位移位来改变倾斜角，直到获得最佳主瓣和最佳旁瓣电平。该方法具有的缺点在于获得最佳倾斜角需要长时间。另外，因为每个天线部件需要包括单独的可变移相器，所以天线系统的成本高、尺寸大，这造成问题。为了解决这些不足之处，已经提出使用单个可变移相器的方法。然而，单个可变移相器提高了旁瓣电平，造成的缺点在于增加了与其它装置的干扰。

发明内容

本发明的示例性实施例解决了上述的缺点和其它上面没有描述的缺点。另外，本发明无需克服上述缺点，而且本发明的示例性实施例可以不克服上述的任何问题。

本发明提供一种阵列天线系统，其用于减少找寻最佳倾斜角的时间，提供高主瓣增益和低旁瓣电平，并通过简化结构来实现成本的减少以及功率消耗的降低。

根据本发明的一方面，提供一种阵列天线系统，包括：多个天线部件，以行列间隔布置；以及控制装置，根据发送和接收的无线电信号的方向有选择地操作多个天线部件中的一些。

可按n×n矩阵形式以规则间隔来布置多个天线部件。

阵列通信系统还可包括多个射频(RF)电路，其处理来自多个天线部件中有选择地操作的天线部件的信号。

控制装置可包括方向确定器，其根据来自RF电路的结果来确定在多个天线部件上发送和接收的无线电信号的方向。

方向确定器可根据在天线部件上发送和接收的无线电信号的强度差来确定无线电信号的方向。

控制装置可包括有选择地将天线部件连接到RF电路的n元开关。

控制装置可包括开关控制器，其根据无线电信号的方向从多个天线部件选择天线部件，并操作开关以形成与无线电信号的方向近似的波束模式。

开关控制器可选择天线部件，从而使选择的天线部件形成直线。

开关控制器可选择天线部件，从而使选择的天线部件形成尽量垂直于无线电信号的方向的直线。

开关控制器可从以n×n矩阵形式布置的多个天线部件选择n元天线部件。

开关控制器可有选择地从多个天线部件中将以矩形形式布置的n元天线部件连接到开关。

以矩形形式布置的n元天线部件可被布置为尽可能地互相远离。

波束模式可随着选择的天线部件的数量增加而更接近于无线电信号的方向。

附图说明

通过下面参照附图对本发明的特定示例性实施例进行的描述，本发明的上述和其它方面将会变得更加清楚，其中：

图1是根据本发明示例性实施例的阵列天线系统的示图；

图2是图1的天线阵列的另一示图；

图3A是当以直线形式打开图2的天线阵列的天线部件时的波束模式的曲线图；

图3B是当以矩形形式打开图2的天线阵列的天线部件时的波束模式的曲线图；

图4是对当以直线形式和以矩形形式打开图1的天线部件时的波束模式进行比较的曲线图；

图5是当以矩形形式打开图1的天线阵列的天线部件时的误比特率(BER)的曲线图；

图6是当以直线形式打开图1的天线阵列的天线部件时的BER的曲线图。

具体实施方式

现在将参照附图更详细地描述本发明的特定示例性实施例。