天線(xiàn)裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種具有可調(diào)節(jié)的輻射特性的天線(xiàn)裝置、尤其行波天線(xiàn)裝置。本發(fā)明 還涉及一種用于運(yùn)行天線(xiàn)裝置的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 存在多種應(yīng)用，其中期望或者需要借助天線(xiàn)輻射電磁波。在一些應(yīng)用中尤其需要 發(fā)射具有預(yù)給定的方向性的電磁波。
[0003] 例如，在雷達(dá)應(yīng)用中以一定的方向性發(fā)射電磁波以便因此能夠給對(duì)象的位置分配 在對(duì)象上反射的并且所接收的電磁波是有利的。另一種應(yīng)用是移動(dòng)通信，其中期望發(fā)射具 有方向性的電磁波。例如，在移動(dòng)通信供應(yīng)商的無(wú)線(xiàn)電鐵塔上安裝多個(gè)無(wú)線(xiàn)電天線(xiàn)，所述多 個(gè)無(wú)線(xiàn)電天線(xiàn)分別覆蓋由相應(yīng)無(wú)線(xiàn)電鐵塔供給的無(wú)線(xiàn)電小區(qū)的確定的區(qū)域。例如可以設(shè)置 三個(gè)天線(xiàn)，其中每一個(gè)天線(xiàn)具有張角約120°。
[0004] 尤其在雷達(dá)應(yīng)用中需要使輻射電磁波的方向變化，以便能夠借助雷達(dá)監(jiān)視更大的 空間范圍。在此，例如可以使用可移動(dòng)的或者可擺動(dòng)的天線(xiàn)。
[0005] 在所述天線(xiàn)中需要機(jī)械機(jī)構(gòu)，所述機(jī)械機(jī)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)安裝在機(jī)械機(jī)構(gòu)上的天線(xiàn)以 適合的方式移動(dòng)。
[0006] 此外，當(dāng)今已知所謂的相控陣天線(xiàn)，其中天線(xiàn)方向圖是電子可擺動(dòng)的。在此，相控 陣天線(xiàn)由多個(gè)發(fā)射元件（陣列）組成，所述發(fā)射元件由一個(gè)共同的信號(hào)源供給。為了使所述 相控陣天線(xiàn)的天線(xiàn)方向圖擺動(dòng)，借助適合的相移信號(hào)來(lái)控制相控陣天線(xiàn)的各個(gè)發(fā)射元件。 因此，所輻射的各個(gè)電磁波在所期望的方向上以相長(zhǎng)干涉重疊并且在所期望的方向上形成 所輻射的能量的最大值。
[0007] 為了單獨(dú)調(diào)節(jié)相位和振幅，所述相控陣天線(xiàn)對(duì)于發(fā)射元件中的每一個(gè)具有移相器 和衰減模塊。
[0008] 在圖1中示出示例性的相控陣天線(xiàn)。圖1的相控陣天線(xiàn)具有4個(gè)發(fā)射元件S1-S4， 它們分別與一個(gè)共同的信號(hào)源FN(也稱(chēng)作饋電網(wǎng)絡(luò)）耦合。在信號(hào)源FN和各個(gè)發(fā)射元件 之間分別設(shè)置一個(gè)衰減模塊V1-V4以及與所述衰減模塊串連設(shè)置的移相器P1-P4。
[0009] 例如，在DE102010040793(A1)中示出一種適合于在雷達(dá)應(yīng)用中使用的天線(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明公開(kāi)具有權(quán)利要求1的特征的天線(xiàn)裝置和具有權(quán)利要求8的特征的方法。
[0011] 因此設(shè)置：
[0012] _具有可調(diào)節(jié)的輻射特性的天線(xiàn)裝置、尤其行波天線(xiàn)裝置，其具有天線(xiàn)元件、信號(hào) 產(chǎn)生單元、至少一個(gè)信號(hào)匹配單元，所述天線(xiàn)元件在天線(xiàn)元件的一端處具有第一饋入連接 端而在天線(xiàn)元件的另一端處具有第二饋入連接端，所述信號(hào)產(chǎn)生單元構(gòu)造用于產(chǎn)生饋入信 號(hào)并且構(gòu)造用于在天線(xiàn)元件的第一饋入連接端處和在天線(xiàn)元件的第二饋入連接端處提供 饋入信號(hào)，所述至少一個(gè)信號(hào)匹配單元在電方面設(shè)置在信號(hào)產(chǎn)生單元和饋入連接端中的一 個(gè)之間，并且所述至少一個(gè)信號(hào)匹配單元構(gòu)造用于根據(jù)預(yù)給定的輻射特性來(lái)匹配相應(yīng)的饋 入信號(hào)的振幅和/或相位。
[0013] -用于運(yùn)行根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的天線(xiàn)裝置的方法，所述方法具有產(chǎn) 生饋入信號(hào)的步驟，在天線(xiàn)裝置的天線(xiàn)元件的第一饋入連接端處和在天線(xiàn)裝置的所述天線(xiàn) 元件的第二饋入連接端處饋入饋入信號(hào)的步驟，其中在饋入連接端中的至少一個(gè)處饋入已 匹配的饋入信號(hào)，并且其中在匹配饋入信號(hào)時(shí)根據(jù)預(yù)給定的輻射特性來(lái)匹配饋入信號(hào)的振 幅和/或相位。
[0014] 本發(fā)明的所基于的認(rèn)識(shí)在于，以?xún)蓚€(gè)饋入信號(hào)供給的天線(xiàn)發(fā)射兩個(gè)不相關(guān)的能夠 重疊的信號(hào)。
[0015] 現(xiàn)在，本發(fā)明的所基于的構(gòu)思在于，考慮所述認(rèn)識(shí)并且設(shè)置以?xún)蓚€(gè)饋入信號(hào)供給 單個(gè)天線(xiàn)的可能性，如此匹配所述兩個(gè)信號(hào)，使得由于饋入信號(hào)引起的兩個(gè)電磁波的重疊 具有所期望的特性、例如方向性。
[0016] 為此，本發(fā)明設(shè)置信號(hào)產(chǎn)生單元，所述信號(hào)產(chǎn)生單元產(chǎn)生饋入信號(hào)，所述饋入信號(hào) 輸送給天線(xiàn)元件的兩個(gè)單獨(dú)的饋入點(diǎn)。為了匹配天線(xiàn)方向圖，本發(fā)明還設(shè)置信號(hào)匹配單元， 所述信號(hào)匹配單元如此匹配用于兩個(gè)饋入點(diǎn)中的至少一個(gè)的饋入信號(hào)，使得由所輻射的電 磁波引起所期望的天線(xiàn)方向圖。為此，信號(hào)匹配單元尤其匹配輸送給饋入連接端中的一個(gè) 的饋入信號(hào)的振幅和/或相位。
[0017] 如果輻射具有方向性的電磁波，則通常不能精確限界發(fā)射電磁波的區(qū)域。在此，更 確切地說(shuō)將電能的最大值傳輸?shù)剿付ǖ姆较蛏?。因此借助本發(fā)明，可以根據(jù)在天線(xiàn)元件 的饋入點(diǎn)處所饋入的控制信號(hào)的振幅和相位的調(diào)節(jié)來(lái)調(diào)節(jié)主天線(xiàn)瓣的方向和寬度。
[0018] 尤其可以借助僅僅一個(gè)信號(hào)匹配單元實(shí)現(xiàn)主天線(xiàn)瓣的方向和寬度的調(diào)節(jié)，所述僅 僅一個(gè)信號(hào)匹配單元僅僅匹配引導(dǎo)到兩個(gè)饋入點(diǎn)中的一個(gè)上的饋入信號(hào)。
[0019] 此外，本發(fā)明提供以下可能性：提供具有相對(duì)于饋入信號(hào)的振幅錯(cuò)誤和相位錯(cuò)誤 非常穩(wěn)健的天線(xiàn)方向圖的天線(xiàn)裝置。
[0020] 參考附圖由從屬權(quán)利要求以及說(shuō)明書(shū)得到優(yōu)選實(shí)施方式和擴(kuò)展方案。
[0021] 在一種實(shí)施方式中，天線(xiàn)元件具有陣列天線(xiàn)，所述陣列天線(xiàn)分別在一端處具有饋 入連接端中的一個(gè)。這能夠?qū)崿F(xiàn)，提供不很復(fù)雜并且易于制造的天線(xiàn)元件，借此可以調(diào)節(jié)所 期望的天線(xiàn)方向圖。
[0022] 在一種實(shí)施方式中，陣列天線(xiàn)具有波導(dǎo)天線(xiàn)。附加地或替選地，陣列天線(xiàn)具有微帶 天線(xiàn)。這能夠?qū)崿F(xiàn)，本發(fā)明與不同的應(yīng)用或者要求匹配。
[0023] 在一種實(shí)施方式中，饋入信號(hào)具有與天線(xiàn)元件如此匹配的頻率，使得由天線(xiàn)元件 輻射的電磁波具有預(yù)給定的輻射特性。這能夠?qū)崿F(xiàn)，在根據(jù)本發(fā)明的天線(xiàn)裝置中在信號(hào)匹 配單元不必改變信號(hào)的情況下已經(jīng)通過(guò)天線(xiàn)元件的幾何學(xué)和與此協(xié)調(diào)的饋入信號(hào)來(lái)規(guī)定 主天線(xiàn)瓣的所期望的方向特性。
[0024] 在一種實(shí)施方式中，至少一個(gè)信號(hào)匹配單元構(gòu)造用于如此匹配饋入信號(hào)的振幅和 /或相位，使得由在第一饋入連接端處和在第二饋入連接端處所饋入的饋入信號(hào)引起的并 且由天線(xiàn)元件輻射的波如此重疊：由天線(xiàn)元件輻射的重疊的波具有預(yù)給定的變化的輻射特 性。這能夠?qū)崿F(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的天線(xiàn)裝置的主天線(xiàn)瓣的方向和寬度根據(jù)所期望的輻射特性的 動(dòng)態(tài)變化。
[0025] 在一種實(shí)施方式中，信號(hào)匹配單元具有可調(diào)節(jié)的移相器。這能夠?qū)崿F(xiàn)，提供簡(jiǎn)單 的、基于少量部件的信號(hào)匹配單元。
[0026] 在一種實(shí)施方式中，信號(hào)匹配單元具有可調(diào)節(jié)的放大器。這同樣能夠?qū)崿F(xiàn)，提供簡(jiǎn) 單的、基于少量部件的信號(hào)匹配單元。
[0027] 只要有意義，就能任意相互組合以上的構(gòu)型和擴(kuò)展方案。本發(fā)明的其他可能的構(gòu) 型、擴(kuò)展方案和實(shí)現(xiàn)也包括先前或者以下在實(shí)施例方面所描述的本發(fā)明特征的沒(méi)有明確描 述的組合。在此特別地，本領(lǐng)域技術(shù)人員也將單個(gè)方面作為改進(jìn)或補(bǔ)充添加至本發(fā)明的相 應(yīng)的基本形式。
【附圖說(shuō)明】
[0028] 以下借助在附圖的示意圖中所說(shuō)明的實(shí)施例進(jìn)一步闡述本發(fā)明。附圖示出：
[0029] 圖1 :示例性的傳統(tǒng)的相控陣天線(xiàn)；
[0030] 圖2 :根據(jù)本發(fā)明的天線(xiàn)裝置的一種示例性的實(shí)施方式的框圖；
[0031] 圖3 :根據(jù)本發(fā)明的方法的一種示例性的實(shí)施方式的流程圖；
[0032] 圖4 :根據(jù)本發(fā)明的天線(xiàn)裝置的另一種示例性的實(shí)施方式的框圖；
[0033] 圖5 :根據(jù)本發(fā)明的天線(xiàn)裝置的另一種示例性的實(shí)施方式的框圖；
[0034] 圖6 :根據(jù)本發(fā)明的天線(xiàn)裝置的另一種示例性的實(shí)施方式的框圖；
[0035] 圖7 :根據(jù)本發(fā)明的天線(xiàn)裝置的另一種示例性的實(shí)施方式的天線(xiàn)方向圖；
[0036] 圖8 :根據(jù)本發(fā)明的天線(xiàn)裝置的另一種示例性的實(shí)施方式的另一天線(xiàn)方向圖；
[0037] 圖9 :根據(jù)本發(fā)明的天線(xiàn)裝置的另一種示例性的實(shí)施方式的另一天線(xiàn)方向圖；
[0038] 圖10 :根據(jù)本發(fā)明的天線(xiàn)元件的一種示例性的實(shí)施方式的框圖；
[0039] 圖11 :根據(jù)本發(fā)明的天線(xiàn)元件的另一種示例性的實(shí)施方式的框圖；
[0040] 圖12 :根據(jù)本發(fā)明的天線(xiàn)元件的另一種示例性的實(shí)施方式的框圖；
[0041] 圖13 :根據(jù)本發(fā)明的天線(xiàn)元件的另一種示例性的實(shí)施方式的框圖。
[0042] 在所有附圖中，如果沒(méi)有其他說(shuō)明，相同或功能相同的元件或者裝置設(shè)置有相同 的參考標(biāo)記。
【具體實(shí)施方式】
[0043] 圖2示出根據(jù)本發(fā)明的天線(xiàn)裝置1的一種示例性的實(shí)施方式的框圖。
[0044] 天線(xiàn)裝置1具有天線(xiàn)元件2,所述天線(xiàn)元件在一端處具有第一饋入連接端3而在 其另一端處具有第二饋入連接端4。此外，天線(xiàn)裝置1具有信號(hào)產(chǎn)生單元5,所述信號(hào)產(chǎn)生 單元與第一饋入連接端3直接親合。信號(hào)產(chǎn)生單元5通過(guò)信號(hào)匹配單元6與第二饋入連接 端4間接耦合，所述信號(hào)匹配單元構(gòu)造用于根據(jù)預(yù)給定的輻射特性匹配相應(yīng)的饋入信號(hào)的 振幅和/或相位。
[0045] 因此，在圖2中是從兩側(cè)同時(shí)供給的雙饋天線(xiàn)元件2。這例如可以是線(xiàn)性陣列天 線(xiàn)。在圖4至6中示出天線(xiàn)裝置1的其它示例性的實(shí)施方式。
[0046] 圖3示出根據(jù)本發(fā)明的方法的一種示例性的實(shí)施方式的流程圖。
[0047] 在根據(jù)本發(fā)明的方法的第一步驟Sl中產(chǎn)生饋入信號(hào)。此外，在第二步驟S2中，在 天線(xiàn)裝置1的天線(xiàn)元件2的第一饋入連接端3處和在天線(xiàn)裝置1的所述天線(xiàn)元件2的第二 饋入連接端4處饋入所述饋入信號(hào)。但是在此，在饋入連接端3、4中的至少一個(gè)處饋入已 匹配的饋入信號(hào)。在第三步驟S3中匹配所述已匹配的饋入信號(hào)，其方式是，根據(jù)預(yù)給定的 輻射特性匹配所述饋入信號(hào)的振幅和/或相位。
[0048] 圖4示出根據(jù)本發(fā)明的天線(xiàn)裝置1的另一種示例性的實(shí)施方式的框圖。
[0049] 圖4中的天線(xiàn)裝置1很大程度上相應(yīng)于圖2的天線(xiàn)裝置1。圖4的天線(xiàn)裝置1與 圖2的天線(xiàn)裝置1的區(qū)別僅僅如下：天線(xiàn)元件2構(gòu)造為具有僅僅一個(gè)天線(xiàn)列的波導(dǎo)天線(xiàn)元 件2-1并且信號(hào)匹配單元6具有可調(diào)節(jié)的移相器7和可調(diào)節(jié)的放大器8。
[0050]