[发明专利]零点填充天线、全向天线以及无线电通信设备

说明书

本申请是申请日为2005年7月12日、申请号为200510084024.0且题为“零点填充天线、全向天线以及无线电通信设备”的申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及在俯角方向上具有宽指向性的广角零点填充(null-fill)天线、使用该广角零点填充天线的全向天线以及无线电通信设备，更具体地说，涉及在天线附近不具有不灵敏区域或盲区的广角零点填充天线、全向天线以及无线电通信设备。

背景技术

一般，用于移动通信的基站或BTS(Base Transceiver Station，基站收发信台)天线被放置在较高位置上，例如建筑物顶部，并且从天线发出的电波被地面上的移动通信终端接收。

这样的BTS天线具有指向性，使得在地面上的移动通信终端均以相同的接收或输入电平接收电波，而与其位置无关。

BTS天线在高面中形成波束，例如平方余割波束(cosecant squaredbeam)(在从水平面到45度的俯角范围内没有零点)，以引起在预定俯角范围内的地面上的基本一致的输入电场。

图1是示出了传统的平方余割波束天线的结构的示图。在平方余割波束天线中，天线元件被垂直排列，并且在下文中，将基于天线元件被垂直排列的假设进行描述。在这种结构中，从每个天线元件发出的波束利用张开部分(flare)形成，以实现这样的指向性：电磁波在水平面中的预定角度内被辐射。

此外，多个天线元件以垂直线性阵列的形式排列，以形成垂直方向上的波束。天线元件2或阵列上半部分与天线元件3或阵列下半部分的幅度关于中心对称(例如，顶部天线元件的幅度与底部的相同)。所有天线元件2的相位相同。类似地，所有天线元件3的相位相同。天线元件2的相位相对于天线元件3的相位移动了指定量。

利用这种结构，天线辐射图在垂直面上呈现平方余割模式，得到从水平面起的俯角范围内的基本一致的输入电平。

但是，如果以这种方式形成波束，那么如图2所示，在相对于BTS天线从水平面起超过45度的俯角区域中，即在天线根部周围，输入电平必定会降低。

图3是示出了传统平方余割波束天线的相位特性的示图。相位特性指示出垂直面内若干点处的角度和相位的关系，所述若干点到位于阵列中心的作为观察点的原点的距离相等。

参考图3，在低于水平面的区域中，或者在俯角为0(零)度或更大俯角的区域中，相位处于0度。另一方面，在俯角小于0度的区域中，或者在仰角区域中，相位在几乎所有角度上处于180度。这意味着，以水平面作为分界面或界面，辐射到水平面以下的电磁波和辐射到水平面之上的电磁波相位相反。

图4是示出了在垂直面中，传统的平方余割波束天线的辐射或指向性特性的示图。在图4中，在俯角为45度或更大俯角的区域中，辐射特性恶化。就是说，在天线附近的区域中，俯角不小于45度处，包含零点。

在日本专利申请早期公开No.平9-246859中，公开了作为用于提高天线附近辐射特性的传统技术的“天线”。在该传统技术中，阵列天线包含一个第一天线元件和排列在第一天线元件周围的多个第二天线元件，第一天线元件在天顶(zenith)方向上具有宽指向性，第二天线元件在从天顶方向的指定角度的方向上具有窄指向性。这样，移动终端的输入电平保持恒定。

但是，传统技术的目的在于减少在用于校园基站的天线前面的方向上导致的零点。因此，如果将该技术应用于移动通信的基站，那么会严重降低在俯角为90度的方向上的天线增益。

如上所述，还未提出这样的广角零点填充天线，该天线能够避免零点，或者在俯角为90度的方向上不灵敏区域的出现。

发明内容

因此本发明的目的在于提供一种能够几乎不降低天线根部附近的接收或输入电平的广角零点填充天线、使用这种广角零点填充天线的全向天线以及无线电通信设备。

根据本发明的第一方面，为了实现上述目的，提供了一种零点填充天线，其包括：第一天线阵列，该第一天线阵列包括以规定点为中心排列的天线元件；以及第二天线阵列，该第二天线阵列的激发幅度基本等于或小于形成第一天线阵列的天线元件的激发幅度。第一天线阵列被激发，使得激发幅度分布相对于规定点对称，而激发相位分布相对于规定点基本上点对称。第一天线阵列的相位中心与第二天线阵列的相位中心基本一致。

优选地，在第一方面的零点填充天线中，第二天线阵列的激发幅度基本上等于或小于形成第一天线阵列的天线元件之中与相位中心相邻的天线元件的激发幅度。

优选地，在第一方面的零点填充天线中，规定点是第一天线阵列的相位中心。此外，第二天线阵列包括至少两个天线元件，并且较靠近相位中心的天线元件的激发幅度较大。