[发明专利]改善天线性能参数的方法和天线装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种方法和装置，该方法和装置借助于倾斜改善一个天线的某些性能参数，例如用在蜂窝移动通信系统中的天线。

此外，本发明涉及应用微带天线元件和双极化的天线。

发明背景

移动通信的迅速发展要求天线具有特殊的特性。已知道若干种天线，例如装备有偶极辐射元件的天线或应用所谓微带补片元件的扁平天线，它们广泛地使用在有关移动通信的应用中。设想到对于本专业技术人员来说蜂窝移动通信系统的网孔装置是了解的，不在这里进一步描述。

一般地，在包含偶极天线元件的天线中，在一块构成电接地平面的板上安装若干对中心馈电的偶极天线元件。这些天线元件被馈以要通过馈电网络被辐射的信号。这些天线元件可以由导电材料，例如黄铜等构成。通过一个端口射频信号供到给偶极元件馈电的馈电网络。更换馈送网络到每个偶极元件的线长度就有可能产生相位延迟。

在利用微带技术的天线中，天线一般包括许多在接地平面上方的天线元件或补片和一个分配网络。利用在与辐射补片相同水平面上或在接地平面的另一侧上的微带导体可实现该分配网络。在第一种情况下，该导体只连接到补片的侧面。在第二种情况下，该导体用一个穿过接地平面中的孔的单独导体电流上连接，所谓的探针馈电，或者用通过接地面中的细长谐振孔径的耦合电磁上连接，所谓的孔径耦合。在一些天线的设计中，分配网络具有对天线元件连接两个不同极化的两个单独分支。

有若干重要的性能参数，特别是对于利用基站天线的蜂窝移动通信系统中的区域可达范围，例如电压驻波比(VSWR)，前后辐射比和极化端口间的隔离(在天线中使用不同的极化)。重要的是，保持在天线的水平后向的辐射低，即以0°仰角，以便减少在邻近网络的干扰电平和获得高隔离。一般地，一个高VSWR由于失配和极化端口间的低隔离导致信号损失，例如在双极化天线中减小极化分集增益，以及它将增加在基站的传输信号路径上的滤波器要求。

在许多安装中，安装天线，例如通过将网孔边缘指向，最好非常接近水平的高增益使可达范围最佳。在这种情况下，后辐射，下文称为后向波束，也有水平指向的最大，这导致相当低的前后辐射比。在由辐射元件和馈电网络组成的天线辐射部分，通过设计和利用电倾斜较容易获得低的VSWR和较高的隔离，因为VSWR和耦合效应通常起源于辐射元件。

已经知道为获得某些特性电气上或机械上倾斜天线波束。例如，美国5440318和澳大利亚专利No.656857(由相同发明人提出)介绍了平板天线的装置，其特别适于在蜂窝通信系统中使用。包含偶极辐射元件的平板天线包括机械上和电气上都向下倾斜天线波束的装置。电气倾斜主要用于美学方面的理由，其次作为一种粗糙的方法，而机械倾斜用作一种精细的方法。这些文件只讨论向下倾斜波束。

美国4249181介绍了通过倾斜一个天线的天线增益图中心束线在水平以下的方法来改进至少在一个通信网孔区的平均信号对干扰比的一个装置。按预定的量向下倾斜天线。在电气上或在机械上实现天线的倾斜。

上述文件中没一个提及或表示用于解决本发明解决的问题的方法或装置。虽然上述澳大利亚专利提到增加前后比，消极地实现安置平板的侧壁。此外，向上倾斜天线波束在现有技术中既没有讨论也没有表示。现有技术解决通过本发明也可解决的具体问题，但它对于本发明解决的问题没提供任何解决办法。

发明概要

本发明的主要目的是提供在天线方面的一种装置和一种方法，该装置和方法改进和提供良好的(即大的)可达范围，高的前后辐射比、低的VSWR和高的隔离。实质上同时便利地解决所有这些问题。

本发明的另一个目的是利用一种简单和低成本的装置和方法提供上面的解决办法，该装置和方法可用于和适用于不同种类的天线型式。此外，按照本发明的天线馈电网络可以较简单构成而获得低的VSWR和耦合。在利用电气倾斜的天线中，信号经过不同相位延迟分配到辐射元件上，因此反射信号以及由于有限的隔离引起的可能泄漏信号主要在相同的馈电网络组合，并因而信号不相干相加，导致最大幅度的减小。

在一个优选实施例中，天线装置至少包括一个机构，该机构在实质上与预定方向偏离的第一方向机械地倾斜辐射装置，和在第二大体相反方向电气倾斜所述波束的装置。较可取的是，电气倾斜波束在第二方向的所述装置对准与在第一方向上的机械倾斜相同数量的波束。