[发明专利]多元件天线校准技术

说明书

对相关申请的交叉引用

本申请要求于2012年1月24日提交的美国临时申请序列号61/590,099、代理机构卷号1052.101PROV的权益，其技术通过引用全部并入本文。

技术领域

本发明涉及通信系统，并且更具体地但非排外地涉及天线阵列，诸如用于蜂窝通信系统的天线阵列。

背景技术

本部分介绍可以有助于促进对本发明的更好理解的各方面。相应地，本部分中的记载应在此意义下阅读，而不应被理解是被承认为属于现有技术或者不属于现有技术。

有源天线包括辐射元件的阵列或者辐射元件的子阵列，它们被相关的振幅和相位激励的特殊集合激励，以产生理想的辐射图。对于具有元件列(或者子阵列)的源阵列，能够通过在子阵列级修正振幅和相位激励来调整诸如下倾角度、波束宽度和旁瓣电平之类的参数。相关激励由放大器、电子移相器、和数字无线电设备在每个子阵列或者元件处控制。

执行校准过程以定义一个收发器链相对于其他的响应，以在元件间建立基线参考。由于此参考可能因为温度、偏移、或者其它现象而随着时间发生改变，因此在产品的使用期限内应该容易地运用以及能够根据所需重复校准过程。校准过程的无源组件应该是时间不变量。实施方式的低成本和简单化是其它理想的特征。校准应该被独立地应用于下行链路上的发射路径和上行链路上的接收路径。

典型的校准电路可以包括在每一个元件或者子阵列级的定向耦合器，通过相互连接与n路分束器/组合器网络连接，所述n路分束器/组合器网络将耦合的信号组合至共同的校准端口。该方法具有需要附加的耦合器、功率分割器、电缆和相互连接的缺点，而这些对将信号传送至校准收发器具有优选地时间不变的响应，所有这些增加了复杂性和成本。

附图说明

根据以下详细的说明书、附属权利要求书和附图，本发明的其他实施例将会变得更加清晰，在附图中相似的附图标记表示类似或相同的元件。

图1是采用改进的校准技术的天线系统的示意结构图，其中提供附加的校准天线元件给孔隙；

图2是采用另一改进的校准技术的天线系统的示意结构图，其中提供分布式校准天线元件给孔隙；以及

图3和4是采用与图2的天线系统相同的校准技术的不同天线系统的示意结构图。

具体实施方式

图1是采用改进的校准技术的天线系统100的示意结构图，其中提供附加的校准天线元件102给孔隙，其中该技术依赖于在其它天线元件和校准元件的辐射图之间建立的相互耦合的时间不变的特性。

在该特定的示例性实施例中，天线系统100具有双极化的天线阵列110，其包括6个子阵列112(1)-112(6)，每一个子阵列具有两个或三个天线元件114。需要指出的是子阵列112(3)-112(4)和与这些子阵列相关的对应电子元件没有明确地显示在图1中，但属于示例性天线系统100的一部分。如图1所示，每个子阵列112(i)具有双收发器无线电设备116(i)，其能够同时(i)提供用于从子阵列112(i)的一个或多个对应的天线元件114辐射的一个或两个不同的下行链路信号和/或(ii)处理在那些对应的天线元件114中的一个或多个处接收的一个或两个不同上行链路信号。需要指出的是，对于给定的子阵列112(i)，下行链路发射涉及的一个或多个天线元件114可以是，但不必须是相同的上行链路接收涉及的一个或多个天线元件114。

此外，校准元件102具有它自己专用的单个收发器无线电设备120，其能够独立地提供用于从校准元件102辐射的外出的校准信号以及处理在校准元件102处接收的进入的校准信号。

根据一种可能的校准技术，为了校准天线阵列110的发射(TX)路径，唯一地和线性地独立的TX校准测试信号由所有不同的子阵列112同时辐射，并且校准无线电设备120处理由校准元件102捕获的信号，该信号对应于由与校准元件102无线地耦合的不同的子阵列112发射的校准测试信号的加权和。利用数字信号处理，已知的TX校准测试信号接着能够与组合的接收信号互相关，以获得每个TX路径的复增益。该信息应当提供对准天线阵列110中的每个TX路径的增益、相位和延迟所需的校正因子。