专利名称：双极化天线阵列的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种符合权利要求1的前序部分的双极化天线阵列。
双极化天线阵列主要应用在频率范围在800MHz至1000MHz以及1700MHz至2200MHz的移动无线通信中。该天线发射和接收两个相互正交的极化波。特别是与垂直或水平方向成+45°和-45°定位的两个线性极化的使用方式，已在实践中被证明是可靠的。按这种方式设置的双极化天线常被称作X极天线。为优化覆盖范围内的辐射效果，且不使用机械的方式使天线下降，可通过电子方式改变天线阵列中单个辐射器的相位，从而使辐射图下降。为此需要使用移相器，于高的互调要求和高的发射功率，移相器最好使用导线长度可以调节的机械式可移动结构。此类的移相器例如已在DE 199 38 862 C1中公开。
虽然可以通过改变节天线阵列中各单个辐射器的相位的方法实现不同程度的辐射图下降，以适应局部区域辐射的要求，但是当天线的极化方向为+/-45°时，则该方法存在下述缺点在改变辐射图的下降，即改变单个辐射器相位的同时，相应极化的水平辐射图在方位角上发生移动。
这时主要的缺点是，当垂直辐射图的下降改变时，各个极化的水平辐射图不仅移动，而且主要是当垂直辐射图下降时，+45°和-45°极化的水平辐射图在方位角上发生反向移动。+45°极化与-45°极化的这种反向移动的原因可以解释为单个辐射器的辐射特性对于主辐射方向不是旋转对称的。或者可以说具有某特定的+45°极化和-45°极化结构的单个辐射器的辐射图在大多数情况下并不准确的相对于垂直轴对称。如果存在对称轴，该轴将相对各组辐射器偏转的+/-45°。这将导致在用电子方式使天线阵列主辐射方向下降时的主辐射方向的移动，也称为所谓的“跟踪”。因此将出现辐射图与相应调节的下降角之间的相关性，这种相关性是不希望的。
上述问题特别出现在以倾斜角定位的极化中，特别是主要出现在与水平或垂直方向成+45°和-45°方向定位的情况下。
从现有技术出发，本发明的任务是改进双极化单频段，双频段和/或多频段的天线阵列，使得在不同的可调节下降角下可对与极化相关的辐射图的相互分散移动进行更好的补偿或甚至可对辐射图的相互分散移动进行抑制。
本发明中，该任务将根据权利要求1中所述的特征予以解决。具有优点的本发明的实施例在从属权利要求中说明。
令人惊奇的是，根据本发明可以实现对于一个双极化天线阵列，不仅可以进行不同下降角的调节，而且减小了与所选择的不同下降角有关的、对+45°极化和-45°极化的各个辐射特征的相互分散移动，或者甚至完全避免该相互分散移动的发生。
根据本发明，按如下方式实现，即除设置单个的、例如相互垂直偏置的、在+45°和-45°两个相互正交的极化方向上进行发射和接收的辐射器装置外，附加设置一个补偿装置。根据本发明，该补偿装置的结构为它包括附加的辐射器或辐射器装置，这些辐射器或辐射器装置的辐射图在天线阵列的垂直辐射图下降时，整体上在方位角上不发生相互分散移动，而是相对反向移动。因此将产生一个总辐射图，尽管随着下降倾斜角的不断下降，即随着垂直辐射图下降程度的不断增加，该总辐射图的水平分量在方位角上的相互分散移动很小，甚至不发生。根据需要，甚至可以实现过补偿，此时可以实现+45°和-45°极化的水平辐射图的微小反向移动。
在本发明的一个具有优点的变型中，相关极化的补偿装置分别至少包括一对偶极子辐射器或至少包括一个补钉辐射器的至少一对馈电点，该补钉辐射器的一对馈电点至少在水平方向上偏置(如果需要，在垂直方向上也偏置)，并用与天线阵列下降角有关的相位差馈电。相位差可具有优点的通过一个位于天线内的移相器组件产生。
特别有利的是，在本发明的扩展中可以实现对用于避免跟踪的补偿度进行控制。该控制可通过对单个辐射器馈电的功率分配实现。
本发明可在使用不同的辐射器类型的情况下实现。此外，本发明中的天线阵列不仅可适用于相应的单个辐射器，也可适用于辐射器组。
例如天线阵列可包括相互垂直上下排列的多个十字偶极子或类似十字的偶极子结构。同样，各相互垂直上下排列的辐射器装置可以全部的或部分的由四偶极子(Dipolquadrate)或类似四偶极子的偶极子结构组成。同样，本发明也可以全部或部分地改为使用补钉辐射器，该补钉辐射器例如具有一个包括两个或四个馈电点的馈电结构，通过它可发射和接收在+45°和-45°角度上的相应极化波。
换句话说，例如天线阵列中的水平方向偏置的单辐射器或水平方向偏置的辐射器组可以在其辐射角下降的同时被补偿，以避免跟踪的发生，其中至少两个水平偏置的辐射器的相位可根据调节角或下降角选择不同的值。
例如，如果四偶极子使用了正方形辐射器结构形式，亦即特别是使用了正方形偶极子结构，则该辐射器装置在发送和接收+45°角和-45°角上极化的装置中，每个极化的装置包括两个单辐射器，这两个单辐射器在水平方向上偏置。在这种情况下，四偶极子中成对相互定位的偶极子辐射器用与天线阵列下降角有关的相位差进行控制，以实现所需的补偿作用。例如可如此进行，即天线阵列只具有一个此类型的、用于补偿的四偶极子，或具有多个此类型的四偶极子。特别有利的是，该天线阵列可进行变型，本发明的天线阵列例如可包括两个相互垂直上下排列布置的四偶极子，其中两个相互垂直上下排列的四偶极子中相互平行且相邻设置的偶极子同相位地连接在一起，至少以固定的相位关系相互连接，同时相关四偶极子中相互平行的其他偶极子用与下降角有关的不同相位馈电。
同样的解决方案也可以在应用补钉辐射器的情况下实现，该补钉辐射器例如对两个极化中的每一个，包括成对共同起作用的馈电点。
本发明也同样适用于其他天线结构，例如使用十字形辐射器(偶极十字，或具有十字形辐射器结构的补钉辐射器)的情况。此情况下，仅在垂直方向上有相互平行的单个辐射器，并且必要时在水平方向上无偏置地设置。但是至少在此情况下(当然也可以在其他上述情况下)可使用多个附加的辐射器单元，它们在水平方向上偏置设置。由此得到本发明的另一个实施形式，除通常上下排列的辐射器外，还设有附加的辐射器单元，这些附加天线单元至少在水平方向上、并最好对称于垂直对称轴或垂直对称平面偏置设置，其中与每个极化有关的辐射器单元与移相器组件的相应输出端进行电气连接。从而形成本发明一个完全新型的补偿方式，它可以在垂直辐射图下降时实现辐射区域的相互分散移动。
用于该补偿装置的附加辐射器单元可以由水平偏置设置的偶极子结构构成，特别是可由单个偶极子构成，例如十字形或正方形的偶极子结构或补钉辐射器，该补钉辐射器对两个极化中的每一极化至少有两个馈电点或两对馈电点。此外，甚至可以使用垂直定向的单个辐射器，它最好成对地对称于垂直的中央对称平面水平偏置设置，其中对每个待补偿的极化相应设有相应的一对垂直定向的单辐射器，或相应的一对补钉辐射器。
总之可以说，天线阵列可包括不同的辐射器或辐射器装置，当辐射图下降程度增大时，它们的辐射图在水平方向从而在方位角上相互分散移动，而根据本发明可由不同的辐射器或辐射器装置或组合辐射器构成补偿装置，它们的单辐射器或补钉辐射器的馈电点可用不同的相位控制，使得对辐射图的相互分散移动产生反向的作用，从而减弱此相互分离移动，或者甚至抑制该移动，如果需要甚至可以实现过补偿。通过补偿装置所属的辐射器的数量，并主要通过一个相应设置的功率分配，可对补偿度进行相应的调节或选择。
以下通过与一个按现有技术的双极化天线阵列的对比，结合附图详细说明本发明。各图为
图1本发明具有正方形天线结构的天线阵列的第一实施例；图2与图1不同的实施例，用于解释按现有技术的天线阵列，以说明该天线阵列与本发明的天线阵列的不同；图3符合图1原理的实施例，其中以具有正方形辐射器结构的补钉辐射器代替四偶极子辐射器；图4另一种实施例，具有用于避免跟踪的附加辐射器；图5一种具有十字形辐射器结构的天线阵列，带有用于避免跟踪的附加辐射器，该辅助天线具有水平偏置；图6另一种实施例，带有用于避免跟踪的、垂直辐射器形式的附加辐射器；图7图1经过进一步修改的简化实施例。
图1所示为一个按本发明的偶极子天线阵列。它包括位于一个垂直排列的反射器11之前的多个单辐射器13，在本图所示的实施例中，每四个单天线构成一个四偶极子15。在图1所示的实施例中，反射器11前四个四偶极子15以垂直方向上下排列。单辐射器13由偶极子辐射器构成，它们相对于垂直方向或水平方向成+45°和-45°角设置，因此也可以看作是一个短的X极化天线阵列。
由图1可见，上述第二个四偶极子15中例如相对于水平方向成-45°角设置的单辐射器3a通过导线19并通过一个相加点21和一个馈电线(Speiseleitung)23与一个移相器组件27的相应输入端24相连接。位于下面一个四偶极子15上的相应偶极子3b与上面一个四偶极子上的偶极子3a相平行(与水平方向成+45°角)，偶极子3b与偶极子3a在水平方向上偏置排列。偶极子3b也通过一个相应的导线19、连接点21、以及后接的导线23与移相器组件27的输入端24相连接，从而与总馈电网导线31相连接。
在所示的实施例中，与上述两个平行的偶极子辐射器3a和3b相对应，在中间的两个四偶极子15上，具有与3a和3b相邻的、同时也与3a和3b相平行设置的两个四偶极子15的单辐射器3′a和3′b。
图示的实施例中的移相器组件27由两个集成的移相器27’和移相器27”组成，它们通过共同的馈电网导线31和一个指针形可旋转的移相器调节单元33可实现相应的移相，以此可进行不用程度的下降角调节，例如在2°至8°之间调节。其输出端27”a经过导线43以及一个相加点25设置给两个与水平方向成+45°角设置的、相互平行的偶极子，而另一个输出端27”b则经过后接导线43’和一个后接相加点25’和一个后接的导线，同样与最下面的四偶极子15的两个与水平方向成+45°角设置的偶极子13进行电气连接。有关结构和工作方式的其它说明在在先公开的DE 199 38 862中已给出，它构成该专利申请的内容。
与偶极子3a平行的偶极子3a’与输出端27’a相连接，属于第三个四偶极子并与偶极子3b相平行的偶极子3b’通过相应的导线与第二输入端27’b相连接。
在图示的实施例中，馈电线不仅与移相器调节单元33相连接，并通过一个相加点或分配点21和两个在点21接出的分支线19在该处分支，分别与两个相互平行且以45°角设置的偶极子相连接，其中一个偶极子3a属于第二个四偶极子15，另一个偶极子3b属于从上至下数的第三个四偶极子。
现在如果发生辐射图下降，则对移相器调节单元33进行相应的调节。此时分别属于最上面四偶极子15和最下面四偶极子15的、在+45°角方向上相互平行设置的两个偶极子13由移相器27”上二个相应的输出端以不同的相位馈电。第二个四偶极子上的偶极子3’a和与之平行并水平偏置的第三个四偶极子上的偶极子3’b由另一个移相器27’以不同的相位馈电。通过共同的分支线19与馈电线31相连接且相互平行的、分别属于第二个和第三个四偶极子的偶极子3a和3b仍然由相同相位馈电。通过此方式，现在偶极子辐射器组二和三，即第二和第三个四偶极子(即图1中中间的两个四偶极子)中相互平行的各偶极子将根据天线阵列辐射图的下降而用相互不同的相位馈电，以此实现所需的补偿作用。此时第二和第三个四偶极子将产生一个辐射图，该辐射图在天线阵列的辐射图下降程度不断增大时在方位角方向整体上并不相互分散，而是以相反的方向移动，以此实现所需的补偿。通过移相器组件27的相应的功率分配，可调节所需的补偿度。
通过以上说明的补偿装置或补偿设备，当天线阵列的主瓣下降时，可以阻止出现不希望的相互分散移动。如果不使用本发明的解决方案，由以上陈述则当天线阵列的主瓣下降时，一个极化和另一个极化的水平辐射图或方位角辐射图将相互分散移动。另外还需要注意，水平辐射图通常是在主瓣的截面上，即在主辐射方向上测得的。因此在主瓣下降时得到一个圆锥形截面。
根据以上说明的实施例还可得到，可对上述根据本发明的补偿装置或补偿设备进行部分或单独的改变，因此天线阵列相应的辐射器单元以全新的方式进行连接，以阻止出现相互分散。
+45°角方向上设置的偶极子的相关结构和工作原理已经说明。对于单个四偶极子在-45°角方向上设置的所有偶极子，其结构是对称的，如图1所示包括一个置于左侧的移相器组件127，该移相器组件具有一个内部移相器127’和另一个外部移相器127”以及一个共同的馈电导线131。两个-45°角设置的偶极子辐射器3c和3d通过一个共同的连接线119，从一个共同的相加点处经过后接的导线123与另一个移相器组件127的输入端124相连接，从该处引出共同的馈电网导线131。与上述相邻设置的单辐射器3c和3d分别平行的另外两个单辐射器3c’和3d’以与比单辐射器3a’和3b’相似的方式与移相器组件127相连接。两对在-45°角方向上相互平行设置的、分别属于第二和第三个四偶极子的单-偶极子也以一个与天线下倾角相关的相位差馈电，该相位差由位于天线内部的移相器组件产生。因此，第二和第三移相器组件所构成所需的补偿装置，用于改变在辐射图下降时辐射图的相互分散。相反的，当辐射图上升时，也可以保持所需的半覆盖宽度，使其不变化。
图2所示是一个按现有技术的偶极子天线阵列，用于再次说明它与本发明天线阵列的区别。
图2所示的天线阵列是按现有技术的天线阵列。它与图1所示的本发明天线阵列的区别在于，图1中不仅两个最外端的四偶极子相互保持连接并连接在一起，且两个最外端的四偶极子中的、在+45°角方向和-45°角方向相互平行设置的两个偶极子13分别固定地相互连接在一起，而且中间两个四偶极子中的两对相互平行的偶极子也通过共同的馈电线被馈电，即以相同的相位供电，或以不同的、但固定地预先设定的且在辐射图下降时不变的相位供电。
在图2中所示的实施例中，两个相互平行的偶极子3a和3’a共同连接在移相器组件的输入端27’a。其下方紧邻的下一个辐射器组(即其下方紧邻的下一个四偶极子天线)的两个相互平行的偶极子3b和3’b同样通过导线23”连接在一起，并与同一个移相器组件27’的另一个输出端相连接。因此在现有技术的天线阵列中，四个所示的辐射器设备中的每一个，即四个上下设置、各由一个四偶极子构成的辐射器组中的每一个，只能上下彼此(即对于下一个辐射器组)由移相器组件以不同的相位角馈电连接，因此只能以电子的方式整体上改变调节角。由此产生了不希望的、在水平方向或方位角方向上出现的辐射图的相互分散。如果各成对共同馈电的偶极子不再以相同的相位供电，而是在某些需要的情况下以不同的、但相互之间固定预设的相位馈电时，该缺点同样也会发生。
为达到更好的显示效果，图2中未画出第二个极化所需的移相器组件27和用于另一个极化的相应馈电导线。但是其结构是相同的。
图3中所示为本发明的一个实施例，本实施例对应图1中所示的实施例，但是区别在于本实施例不使用由偶极子13组成的四偶极子作为辐射器，它的单个辐射器采用补钉辐射器15’的形式。单天个辐射器或补钉辐射器15’的结构参见图3，每个单辐射器具有两对馈电点13’，在图中所示的实施例中，它们设置在相互平行设置的狭缝上。单个辐射器或补钉辐射器15’的设计使得它可以在与垂直线成+45°和-45°的方向上发射和接收，以此实现图2中四偶极子的功能。
对中间两个正方形结构的补钉辐射器15’，相应定位的馈电点13’同样如此进行连接对中间两个补钉辐射器15’(与水平方向成+45°定位)，馈电点3’a与移相器组件27’的第一个输出端27’a进行电气连接，第三个补钉辐射器15’中与供电点3’a在垂直方向和水平方向上偏置的馈电点3’b与移相器组件27’的第二个输出端27’b进行电气连接，其中在相同极化中发射和接收的馈电点3a和3b又通过一个共同的导线19相互之间电气连接在一起，再从共同的连接点21通过后接的导线23与移相器组件27相应的输入端连接，并从而与馈电网导线31电气连接。在该实施例中还设有一个移相器组件127，它对于另一极化所设置的馈电点是必须的。它的结构与上述的相对应。
这里中间的两个单辐射器或补钉辐射器15’也作为补偿装置，该补偿装置上各成对一起作用的馈电点3’a和3a以及3b和3’b以一个与天线的下降角有关的相位差供电，该相位差由位于天线内部的移相器组件生成。通过移相器组件27可进行功率分配，以此可调节补偿度并对其进行微调。
图4中所示的实施例基本上基于图1或图3所示的实施例的原理。但是在图4所示的实施例中，为进行跟踪的补偿，设置了一个附加辐射器单元315，它根据下降角可使水平辐射图产生移动。图4所示的实施例中使用了四个补钉辐射器15’，它们分别具有成对一起作用的、用于两个正交极化中一个的馈电点13’。各成对地相对设置的馈电点13’与图1和图3中一样在那里所示的最外侧的补钉辐射器15’处相互固定连接。其中图4中所示的最上端和最下端补钉辐射器15’的馈电点13’分别通过相应的导线43和43’与移相器组件27”的输入端27”a和27”b相连接，中间两个相邻设置的补钉辐射器15’的相互平行的馈电点13’各自通过分开的导线143和143’与另一个移相器组件27’的输入端27’a和27’b电气连接。上面描述的实施例对应图2中描述的、按现有技术的天线阵列，它与图2中实施例的区别不是偶极子结构的不同，而是本实施例使用了补钉辐射器。
在图4所示的实施例中移相器27”的输入端27”a和27”b分别通过一个附加导线47.1或47.2与一个用于附加的十字偶极子或一个狭缝辐射器或补钉辐射器215进行馈电。这两个附加辐射器215(如果它们采用偶极子十字的结构)包括两个与水平方向成+45°设置的和两个与水平方向成-45°设置的偶极子辐射器13。也可以使用例如补钉辐射器215’代替偶极子十字215，为了能够发送和接收+45°和-45°极化波，该补钉辐射器包括馈电点13’。两种方案都保证天线阵列具有在水平方向偏置的单辐射器13和在水平方向偏置的馈电点13’(相对于+45°极化和-45°极化)，从而可与其他已描述的实施例一样，实现所需的补偿效果。本实施例中附加辐射器215和215’对于垂直对称轴245对称设置。
在本实施例中，为避免图中描述的不清晰，另一个具有移相器127’和127”的移相器组件127以及另一个单辐射器15’和用于-45°方向极化补偿装置的辐射器装置的相应连接线在图中未画出，它具有如图1所描述的类似的结构。
在图4所示的实施例中，补偿装置还包括附加的水平方向偏置的辐射器设备，例如它可由十字形偶极子结构215，正方形偶极子结构，也可由对两个极化分别具有一个馈电点或对每个极化分别具有一对馈电点的补钉辐射器215’构成。在原理上也可使用狭缝辐射器。
相应的通过导线47.1和导线47.2实现相应的馈电，以此同样实现单辐射器或馈电点由与天线下降角有关的相位差供电。此处的相位差也可由位于天线内部的移相器组件生成。
由图5可见，本发明的基本原理不仅适用于具有正方形辐射器结构的辐射器(例如图1所示的四偶极子或图4所示具有分别成对一起作用的馈电点13’的补钉辐射器)，而且也知用于十字形辐射器结构(对每个极化有各自的馈电点)的补钉辐射器115’，它们原本只能在垂直方向上，且相互间没有水平方向偏置地排列。
对于图5中所示的实施例，也可通过附加辐射器215，215’在辐射图下降时实现所需的补偿作用，以此避免相应于上述跟踪发生相互分散。
同时，图5中所示的该实施例与仅在垂直方向上设有相互上下排置的十字形偶极子结构115或补钉辐射器115’(以下也简称为十字辐射器)的现有技术无线阵列的不同之处在于，例如在天线阵列中部不再设有两个垂直方向上相互上下排列的十字辐射器，而改为设置有两个水平方向上偏置的补偿辐射器装置215和215’。其中，在与水平方向成+45°方向定位的、相互平行的两个偶极子辐射器203a和203b通过导线223a和223b与内部的移相器组件27’的输出端27’a和27’b相连接。在上述实施例中相互平行的、在-45°方向上定位的、补偿辐射器中偶极子十字215或相应的补钉辐射器215’的偶极子分别成对地(即图5中上面的两个辐射器结构和下面的两个辐射器结构)与一个独立的移相器组件相连接。这同样也适用于两个附加-45°方向上的定位装置215和215’中的单辐射器中-45°方向上的定位，它们也与一个独立的移相器组件相连接。其结构对图5中仅部分画出的实施例是对称实现的，如借助图1所述的那样。
有另一个移相器组件用于以另一个极化定向的偶极子，该移相器组件在图5中未画出，它对应于图1所示的实施例中左侧的移相器组件。通过该移相器组件，以相应的对称形式对水平偏置的、在-45°方向定位的偶极子203c和203d馈电。
这里也可使用补钉辐射器215’代替十字形偶极子结构115，如借助图3所说明的那样。图5所示的天线阵列中附加的水平偏置的补偿辐射器215，215’也可以与图5所示的情况不同，不仅可由十字形天线结构(十字形或正方形偶极子结构)构成，也可由带有相应两对馈电点的补钉辐射器构成补偿辐射器，如图3或图4所示。图5所示的带有两个水平方向偏置的辐射器装置215和215’的补偿装置与图4中的补偿装置有相同的结构。
需要注意的是与前述的实施例不同，附加的水平偏置的辐射器单元不一定与单辐射器13有相同的极化。即此处也可以考虑使用垂直极化的辐射器。并且，例如可使用分开的附加辐射器用于对+45°极化和-45°极化进行补偿，并且最好通过一个合适群集或其他的耦合元件，例如定向耦合器连接或耦合到一个相位可调的馈电支路上。
图6所示为一个相应的实施例，该实施例中天线阵列基本上只包括十字辐射器115，这些十字辐射器在垂直方向上偏置且上下排列，其中各相互平行设置的偶极子辐射器13相互之间无水平方向的偏置。也可使用正方形偶极子结构(四偶极子)或相应的补钉辐射器13’代替偶极子十字13或十字形偶极子结构。在所有这些例子中，本发明也可如此实现对垂直方向上相互上下排列的辐射器、辐射器装置或辐射器组附加设置水平偏置的补偿辐射器或附加辐射器415。在此类实施例中，垂直辐射器415成对设置，并且从图6所示的天线阵列的正面观察，在垂直方向上，左侧的一个垂直辐射器415与右侧的另一个垂直辐射器415相对于垂直对称平面245对称设置，这两个辐射器与一个相应移相器组件27’的两个输入端相连接。此外还设有第二对垂直辐射器416，其中两个相应单垂直辐射器在垂直方向上定位且对称于中央对称轴或对称平面245，并且在垂直方向上观察，它位于第一个辐射器对415的下方。该第二个辐射器416也通过相应的导线与一个相应的移相器组件127’相连接，即与该移相器组件127’的两个相应输出端相连接，通过该移相器组件还对-45°方向上定位的单辐射器或偶极子辐射器馈电。本实施例也可进行相应的改变，以适用于补钉辐射器415’。
图7说明，补偿装置原则上也可仅由一个补偿辐射器装置构成。图7符合图1所示实施例的原理，区别仅在于，代替两个属于补偿装置的中央四偶极子，只设置一个四偶极子15。图7中的两个相互平行的偶极子13，即偶极子3a和3’a根据辐射图的下降角用不同的相位馈电，两个相互平行的偶极子与两个输入端27’a和27’b相连接。两个与之90°偏置的用于第二个极化的偶极子相应的如图1所示的原理与另一个移相器组件127相连接。在本实施例中，移相器组件没有如图1一样被最优使用。因为在图1所示的实施例中，一个移相器设备27’可用于两个四偶极子的补偿，然而在图7所示的实施例中，移相器27’相应的仅用于一个四偶极子的均衡。在此实施例中，自然也可以代替上述的四偶极子使用一个相应结构的补钉辐射器，其中用于一个极化和另一个极化的两对馈电点被分别馈给。
权利要求
1.带有可下降主瓣的双极化天线阵列，具有如下特征--带有多个辐射器装置(15，15’，115，115’)，它们中至少有一部分在垂直方向上设置在不同的高度上，而且最好设置在一个反射器(11)之前，--辐射器装置(15，15’，115，115’)如此被构造和设置，使得可发射和接收两个相互垂直的极化波，其中两个极化中的一个与垂直方向成+45°倾斜角定位，另一个与垂直方向成-45°倾斜角定位，--辐射器装置(15，15’，115，115’)包括(a)偶极子结构，特别是十字形或类十字形的偶极子结构(115)或正方形偶极子结构(15)，和/或(b)带有至少两个或四个馈电点(13’113’)的补钉辐射器(15，115’)--辐射器装置(15，15’，115，115’)如此被构造，使得在天线阵列的主瓣下降时，一个极化和另一个极化的水平辐射图或方位角辐射图在水平方向或方位角方向相互分散移动，--最好具有至少一个移相器或一个移相器组件(27，127；27’，27”，127’，127”)，其特征在于以下另外的特征--对于至少一个极化或最好对于两个极化设有一个补偿装置或补偿设备，用于减少或阻止一个与下降角相关的、在水平方向上或方位角方向上的水平总辐射图的相互分散移动，或用于对该移动进行过补偿，--相应极化的补偿装置或补偿设备包括至少一个补偿辐射器装置或至少一个补偿辐射器设备，它们的相应辐射图在天线阵列的辐射图的下降增加时与另外的辐射器装置(15，15’，115，115’)中至少一个的辐射图反向变化或移动。
2.如权利要求1所述的双极化天线阵列，其特征在于以下特征--相应极化的补偿辐射器装置或补偿辐射器设备包括至少一对偶极子辐射器(13；3a，3’a；3b，3’b；3c，3’c；3d，3’d；113；215，415)，该对偶极子辐射器用一个与天线阵列下降角有关的相位差馈电，并且--至少一对偶极子辐射器(13；3a，3’a；3b，3’b；3c，3’c；3d，3’d；113；215，415)水平偏置地被设置或至少在水平方向上相互之间具有一定间隔。
3.如权利要求2所述的双极化天线阵列，其特征在于，成对的、至少水平方向偏置的、用与下降角有关的相位差控制的偶极子辐射器(13；3a，3’a；3b，3’b；3c，3’c；3d，3’d；113；215，415)有一个正方形偶极子结构，最好以一个四偶极子形式构成。
4.如权利要求2所述的双极化天线阵列，其特征在于，成对的、至少水平方向偏置的、用与下降角有关的相位差控制的偶极子辐射器(13；3a，3’a；3b，3’b；3c，3’c；3d，3’d；113；215，415)有一个十字形偶极子结构，最好以两个至少具有水平方向相互偏置的十字偶极子形式构成。
5.如权利要求1至4中任一项所述的双极化天线阵列，其特征在于以下特征--相应极化的补偿天线装置或补偿天线设备包括一个至少一个带有两个馈电点(13’)的补钉辐射器(15’)或包括至少两个带有一个馈电点(13’)的补钉辐射器(115’，215’，415)，其中至少两个馈电点(13’)在水平方向相互偏置或至少在水平方向上相互之间相距一定间隔被设置。
6.如权利要求1至5中任一项所述的双极化天线阵列，其特征在于，一个极化的补偿天线装置或补偿天线设备至少包括一对垂直辐射器或水平辐射器(415；416；415’；416’)，该对天线具有水平偏置或结构上在水平方向上相距一定间隔被设置，最好对称于垂直的中央对称平面(245)被设置，其中相关的一对垂直辐射器(415；416)用一个与天线下降角有关的相位差馈电。
7.如权利要求1至6中任一项所述的双极化天线阵列，其特征在于，补偿辐射器(3a-3’d；203a-203d；215；415)和/或补钉辐射器(15’，115’，215’，415’，416’)的相应馈电点由移相器(27；127)，最好以移相器组件的形式以不同的可调节的相位馈电。
8.如权利要求1至7中任一项所述的双极化天线阵列，其特征在于，补偿装置或补偿设备包括一个与补偿辐射器装置或补偿辐射器设备的馈电相关的功率分配，由此可调节补偿度。
9.如权利要求1至8中任一项所述的双极化天线阵列，其特征在于，对于带有一个补偿装置或一个补偿设备的天线阵列且该补偿装置或补偿设备带有至少两个四偶极子(15)的情况，两个四偶极子(15)的各相互平行且相邻设置的偶极子(3a，3b)通过共同的连接线(19，119)相互连接，并最好通过一个相加点(21，121)与一个相应的馈电导线(31，131)连接在一起。
10.如权利要求9所述的双极化天线阵列，其特征在于，对于带有至少两个四偶极子(15)的天线阵列的情况，分别与整体上连接在一起的偶极子(3a，3b，3c，3d)相平行的偶极子(3’a，3’b，3’c，3’d)与一个移相器(27’127’)的一个独立的输入端(27’a，27’b，127’a，127’b)相连接。
11.如权利要求1至10中任一项所述的双极化天线阵列，其特征在于，对于带有一个补偿装置或一个补偿设备的天线阵列且该补偿装置或补偿设备带有至少两个各自分别具有两对馈电点(13’)的补钉辐射器(15’)的情况，用于相关极化的各相邻设置的馈电点(3a，3b；3c，3d)分别通过连接线(19，119)相互连接，并最好通过一个相加点(21，121)与一个相应的馈电线(31，131)连接在一起。
12.如权利要求11所述的双极化天线阵列，其特征在于，对于至少带有两个补钉辐射器(15’)的天线阵列且每个补钉辐射器带有两个馈电点(13’)的情况，相关补钉辐射器(15’)中分别与整体上连接在一起的馈电点(3a，3b，3c，3d)之外的其它馈电点(3’a，3’b，3’c，3’d)与一个移相器(27’127’)的一个独立的的输入端(27’a，27’b，127’a，127’b)相连接。
13.如权利要求1至8中任一项所述的双极化天线阵列，其特征在于，每个极化的补偿天线装置或补偿天线设备由一个四偶极子(15)或一个带有两对馈电点(13’)的补钉辐射器(15’)构成，其中补偿天线装置或补偿天线设备的四偶极子(15)的相互平行的偶极子(13)，或补偿天线装置或补偿天线设备的补钉辐射器(15’)上的为一个极化所设置的两个馈电点(13’)与移相器(27’，127’)的两个输入端相连接。
14.如权利要求1至8中任一项所述的双极化天线阵列，其特征在于，辐射器装置除补偿天线装置或补偿天线设备外，由偶极子结构，最好以十字形或类十字形的偶极子和/或四偶极子的形式构成，和/或以对一个极化带有至少一个馈电点(13’)的形式，最好是以对一个极化带有两个馈电点(13’)的形式构成。
15.如权利要求1至14中任一项所述的双极化天线阵列，其特征在于，除补偿天线装置或补偿天线设备外，其他辐射器装置被结构成组合辐射器，该组合辐射器每个极化至少包括两个偶极子，或在补钉辐射器的情况下每个极化至少包括两个馈电点(13’)，它们以相同的相位或分别固定预设的相位被馈电。
全文摘要
本发明涉及一种改进的、具有至少两组单个辐射器(13)的天线阵列，单个辐射器由一个四偶极子和/或具有正方形结构的补钉辐射器组成。上述天线阵列的特征是对于两个相互垂直的极化中的每一个极化，使用至少在水平方向上偏置的单个辐射器(13，13’)，和/或对于两个相互正交的极化中的每一个极化，使用至少在水平方向上偏置的辅助辐射器(215)和/或使用至少两对垂直定向的单个辐射器，此两对单个辐射器在水平方向上相互偏置。此外，在水平方向上相互偏置，且相互平行的单个辐射器根据下降角用不同的相位馈电。
文档编号H01Q13/08GK1476654SQ02803176
公开日2004年2月18日 申请日期2002年9月27日 优先权日2001年10月11日
发明者马克西米利安·古特尔, 马克西米利安 古特尔 申请人:凯瑟雷恩工厂两合公司