用于天线的波束成形控制装置以及配属的天线的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种改进的波束成形控制装置和尤其是一种改进的具有波束成形控制装置的天线，其特征在于，所述波束成形控制装置（RET、M-RET）包括具有RFID接收天线（251）的读电子装置（25）和/或具有RFID发射天线（25'）的写电子装置（25），借此可读取RFID标签（9）的天线特定的数据，所述RFID标签定位于天线（9）的区域中。
【专利说明】用于天线的波束成形控制装置以及配属的天线
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的波束成形装置以及一种根据权利要求8的前序部分所述的配属的天线。
【背景技术】
[0002]波束成形装置尤其用于移动通信技术中，即用于移动通信基站，以便在移动通信天线的辐射角上不同地调节移动通信天线的主瓣。根据下降角(其通常也被称为“下倾角”)相关的移动通信单元可以以不同的程度发射并由此得到调整。
[0003]对于这种波束成形装置、即这种波束成形控制装置通常会提及一种RET单元、SP所谓的“远程电调”装置，其例如由W002/061877A2公开。然而，借助波束成形装置——其在下面主要又称为波束成形控制装置或波束成形设备(因为设备的相应装置并不实现波束成形本身，而仅是进行控制波束成形，因为波束成形由用于辐射的有源和/或无源元件实现)一不仅可(例如通过不同地调节移相器)在垂直方向中调节出不同的下倾角，而且也可尤其是在具有多列的天线阵列中(例如在使用移相器的情况下)在水平方向上调节出主辐射方向并从而调节出天线设备的主源、即调节到不同的方位角。最后借助波束成形装置不仅可在垂直方向和/或方位角方向上调节天线设备的主辐射方向的不同定向，而且也可在方位角及垂直方向上不同地调节辐射宽度，以便能够在此不同地调节主辐射波瓣的半值宽度(半功率波束宽度(half power beam width))。同样也可进行天线机械角调节、即滚动、俯仰和偏转(“roll, “pitch”, “yaw”)。
[0004]换句话说，已知的天线通常这样设计:在设置用于RET单元的机械接口(例如在天线壳体的下安装法兰上)上可安装所谓的RET单元，其除了电子装置外还具有马达，该马达通过机械转换装置来控制集成在天线中的移相器。由此达到的相位改变直接影响辐射特性、如天线的下倾角。
[0005]原则上借助这种RET单元可不同地调节多天线设备辐射特性，所述RET马达不仅可用于在竖直方向上调节天线的主辐射方向(即在垂直方向上调节出不同的下倾角)，而且也可在水平方向(即方位角方向)上调节主波瓣的半值宽度。
[0006]在此原则上已知，控制单元、即相关的波束成形控制装置或所谓的具有配属的马达的波束成形控制器(即所谓的RET单元)可设置在天线系统、即屏蔽罩之内。与此相反，根据W002/061877A2建议，这种RET单元设置在屏蔽罩之外，优选直接安装在天线系统的安装法兰下方，其优点在于:即使在不打开天线罩(屏蔽罩)的情况下也可加装这种RET单元。
[0007]无论如何，始终要求在一个RET单元或多RET单元与配属的天线之间进行相应的调谐，所述多波束成形装置应相应地在波束成形方面控制该天线。
[0008]根据目前的现有技术，在此必须将多波束成形控制装置(多RET)和天线特定的配置数据和值(“configuration-data值”)以及所需的附加数据和值(additional-data值)利用所谓的“主件”(primary)通过标准化的协议如AISG1.1或3GPP协议发送给多波束成形装置。为此例如多波束成形系统的安装人员需要从数据库或另一数据结构中正确选择出天线特定的数据，以便随后将其告知多波束成形装置。就是说必须在多波束成形装置和天线类型之间进行正确的关联，所述多波束成形装置应安装或已安装到该天线上。
[0009]最后，还应参见例如3GPP规范以及完整的AISG1.1规范，在其中使用了定义“主站”。所谓的“主件”、即所谓的“主站”众所周知涉及基站并且主要涉及基站中所谓的主控制单兀(Master Controll Unit)。
[0010]根据在先公开的DE600 28 466T2 (对应于EPl 067 626B1)已知一种具有天线波束倾斜远程控制装置的天线系统，其中，为配置给天线的天线控制器设置存储器。在该存储器中必要时存储天线特定的数据、如天线地址或下倾位置。
[0011]US2004/0152492A1描述了一种天线接口协议。在此为基站的每个天线配置一个标签，该标签至少具有天线的编号。
[0012]最后，US5, 546，090A描述了一种RFID标签，其与天线阵列的校准一起被使用。
【发明内容】
[0013]因此，本发明的任务在于提供一种改进的波束成形装置、尤其是多波束成形装置以及配属的改进的天线系统。
[0014]该任务在波束成形装置方面根据权利要求1中给出的特征并且在天线系统方面根据权利要求8中给出的特征来解决。本发明有利的方案由从属权利要求给出。
[0015]与传统的波束成形和尤其是多波束成形装置(其在下面简称为RET或多RET)相t匕，根据本发明的解决方案具有明显的优势。
[0016]在本发明的范畴中，现在尤其是在移动通信基站的情况下可以在设置和/或安装在天线或天线装置上或中的存储器中永久性地存储关于天线系统的天线类型特定和频带特定的数据。在此作为相应的存储装置在本发明的范畴中使用RFID数据载体，其可定位于天线上、例如天线外部或内部，并且该RFID数据载体例如可经由天线壳体中的开口插入或插上或借助其它固定装置固定。
[0017]最后，在本发明的范畴中也提出一种单波束成形或多波束成形控制装置，其设有集成的读和/或写电子装置，更进一步说包括接收和发射天线。该在下面亦简称为RET或多RET单元的波束成形和尤其是多波束成形控制装置现在可定位于天线或天线壳体之外，例如在W002/061 877A2中所描述的那样，或定位于天线壳体之内或经由一个插入口部分或完全安装在伸入天线壳体内部的位置中，更进一步说优选使设置在RET单元中的接收和发射天线可读取设置在天线中或上的RFID存储器的相应信息。
[0018]在此优选可在RET单元和安装在天线上或中的RFID存储器、简称为RFID标签之间进行单向和双向通信。
[0019]天线或天线类型或所用频带的相应数据在此优选永久性地存储在RFID标签上。
[0020]由于天线特定的配置数据和值单义且优选永久性地被存储，所以这些数据和值也可在事后安装或在更换和新装RET单元时重新被天线特定地正确读取及处理。另外，也可将各个频带单义地配置给各个RET子单元，因为多RET单元包括多个子单元、即所谓的虚拟RET单元。
[0021 ] 此外，也可在RFID标签上同时存储其它数据、即关于运行参数如下倾角设定值、极端温度、调整周期、加速度等的数据。因此RFID标签可用作天线的日志并且在需要时被读取。这例如在必须替换RET单元时尤为有利，因为新的多RET单元可读取所有存储的运行参数、即单义地读取关于天线的运行参数，在该天线上安装所述RET单元。因此避免了关联错误的数据或数据混淆。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]下面借助示意的实施例详细说明本发明。附图如下:
[0023]图1a为根据本发明的具有安装到天线装置上之前的波束成形控制装置的第一实施例，所述天线装置具有设置在天线装置之外的RFID标签；
[0024]图1b为相应于图1a的波束成形控制装置处于安装状态中的视图；
[0025]图2a为相对于图1a稍作改变的具有波束成形控制装置的实施例，在其中集成的接收和发射天线安装在壳体内的另一位置上；
[0026]图2b为相应于图2a的实施例的波束成形控制装置处于安装状态中的视图，其中RFID标签位于波束成形装置之外；
[0027]图3a为上述实施例的一种变型方案，其中RFID标签安装在天线壳体内并且波束成形控制装置处于安装之前；
[0028]图3b为相应于图3a的波束成形控制装置安装到天线壳体上之后的视图；
[0029]图4a为相对于根据图la、2a和3a的实施例的在安装之前的另一种变型方案；
[0030]图4b为相应于图4a的在波束成形控制装置安装到天线中之后的视图；
[0031]图5a为相对于上述实施例的在波束成形控制装置安装到天线壳体中之前的另一种变型方案；
[0032]图5b为相应于图5a的在波束成形控制装置装入天线中、即天线壳体中之后的视图。
【具体实施方式】
[0033]在图1中以示意图示出天线I和尤其是移动通信天线1，在此仅示意性示出天线壳体或屏蔽罩3。在天线壳体3内部通常设置许多辐射器和辐射器装置，其例如也可在多列中并排设置或也可以在方位角上不同地定向。
[0034]一般多个辐射器装置(天线)在此通常沿垂直方向或垂直方向的分量在反射器前方上下重叠地安装在各列中。辐射器装置在此尤其是可在不同频带中进行发射和接收。通常在此不仅使用单极化辐射器，而且也使用双极化辐射器，其优选根据X型偏振定向，其中各个偏振面以+45°或一 45°相对于垂直线或水平线定向。在这方面仅示例性参见这种天线类型的各种在先公开文本，其全部主要在移动通信领域中用于或能用于基站。
[0035]在根据图1a的实施例中，在通常设置在壳体罩3下侧上的安装法兰5上除了其它接口外设置一个接口或一个连接可能性或至少仅一个机械固定可能性，以便在那里插上或定位RFID标签形式的存储器9。
[0036]除此之外，在图1a中还示出安装到天线I上之前的尤其是多波束成形装置M-RET形式的波束成形装置RET，其在下面又简称为RET单元或多RET单元或者RET或多RET。由于在此涉及控制、即可改变波束成形的控制和/或调节装置、仪器或统称设备，所以所述波束成形装置或多波束成形装置在下面又称为波束成形控制装置或波束成形控制设备或多波束成形设备。
[0037]多波束成形控制装置M-RET包括通信接口 13，通过该通信接口，例如以相应的(如五或八芯的)通信电缆11’形式的通信总线11 (在图1中仅以虚线示出)直接或间接与例如集成在基站中的控制器、一般来说与所谓的主件连接。但所谓的主件功能也可集成到基站的部件中、如集成到远程单元中、例如远程无线电头端(Remote Radio Head)，其又简称为RRH。作为通信接口(与现有技术类似)例如可使用AISG插头连接器或插塞连接器。所述主件、一般来说是基站或例如集成在基站中的并且未详细示出的控制器可通过适合的协议、例如AISG2.0/3GPP协议与所述多波束成形控制装置M-RET (设备类型0x11)通信。另外AISG2.0/3GPP标准详细规定“设备类型0x11”。如果通信例如通过AISG1.1协议进行，则M-RET表现为一个或多个单RET执行器(设备类型0x01 )，因为设备类型OxlI在该标准中未定义。所述用于连接主件的通信接口 13在下面又简称为主通信接口 13。
[0038]如上所述，上面提到的所谓“主件”是集成到基站中的控制器。因此代替简称“主件”至少有时使用完整的术语“主设备”或“主控制器”或“主站”、如在开头所提的3GPP规范(3GPP TS25.461V7.2.0(2005-12)技术规范)和在AISG1.1规范(天线接口标准运行组，标准号=AISGl:2004年7月30日1.1版)中所用的术语。
[0039]由图1a还可示意地看出，多波束成形控制装置还包括例如具有印刷电路板PCB的电子装置20、防雷装置17、供电装置19(其在下面有时也被称为内电源件19’)、具有配属的马达驱动装置的微处理器21以及例如具有电执行器23 (例如电动马达、步进马达、可磁操作的调整装置等形式)的控制装置22，所述执行器通过配属的切换和变速传动装置23’与未详细示出的机械接口和/或耦合装置连接，同样未详细示出的耦合装置可作用于所述机械接口和/或耦合装置上，借此通过天线壳体I内的后面的传输装置例如控制移相器，以便能够不同地调节辐射器装置的下降角。借此也可以控制用于波束成形的其它元件。
[0040]但最重要的是，波束成形控制装置RET装有包括配属的RFID接收天线和RFID发射天线25’的读和写电子装置25，借此能够读取RFID标签的信息并且必要时也可将新的信息传输和存储于RFID标签上。因此，RET单元RET或多RET单元M-RET至少装有包括配属的接收天线的读电子装置，并且在未设置单独的写电子装置的情况下该电子装置优选也构造为写电子装置，另外接收天线25’优选也同时用作RFID发射天线25’。否则，RET但也优选额外具有单独的RFID发射天线25’。
[0041]在所示实施例中，波束成形装置RET或M-RET在其壳体29的安装和连接侧61 (波束成形装置借助该安装和连接侧安装在到天线或天线的屏蔽罩或在此可能设置的天线法兰5上)中具有一个开口 27，这具有如下优点:如此构造的波束成形控制装置RET可通过其壳体在天线I之外安装在例如所述安装法兰5 (安装法兰通常在已装配的天线中设置在下方)上，以便以已知的方式通过包括集成的电动马达23的控制装置22和必要时的传动装置23’来调整设置在天线壳体3中的传输和调节装置及移相器，从而能够有针对性地调节出不同的辐射角或调整其它用于波束成形的元件。在安装状态中设置或插在天线上的RFID标签9优选经由开口 27嵌入RET单元的壳体29中，因此紧邻接收和发射天线25’。在此情况下，RET单元借助其安装和连接侧61 (在该安装和连接侧上设有传动装置23’)安装并且连接在天线壳体3的外侧上、优选在天线壳体3上位于下方的法兰5上，在该法兰上还构成其它机械和电气的接口。[0042]在本发明的范畴中可使用例如不具有自身蓄能器的RFID标签9。为了能量供应，RFID标签不仅可机械保持在天线壳体上的相应接口上，而且也可电气连接，使得其集成的芯片可被供应能量，从而永久性地保持存储相应存储的数据。但所述RFID标签9同样也可仅机械定位于天线上或天线区域中、天线壳体的外侧上或天线壳体内部(这在下面还将示出)，并且标签从RFID接收和/或发射天线25’获得其用于读取或用于存储新信息的能量。也就是说，通过由接收和/或发射天线25’所发出的信号传输能量，该能量足够使RFID标签在进行访问时再现所存储的数据、即从其内部存储器中读取和发送数据。
[0043]此外优选可在RET单元和安装在天线I上或中的RFID存储器9、即RFID标签9之间进行读及写过程。原则上RET单元中的天线25’不仅用作接收天线，而且也用作发射天线。通常不需要单独的发射天线。在此情况下也可向RFID标签9传输并在那里存储信息，这在下面还将被进一步说明。
[0044]在根据图2a和2b的实施例中这样设置，使得例如在天线壳体3和优选在安装法兰5上设置一个可借助盖5b封闭的开口 5a，所述盖例如是可取下或拧下的壳体盖的形式，其允许RET单元以部分长度(或者说楔形高度)伸入天线壳体中并且在那里功能上正确地定位，在此情况下设置在RET单元中的RFID接收天线25’优选以RFID接收和发射天线25’的形式反向于插入方向31、优选与连接侧63相邻地定位在RET壳体29的内部。在此情况下，如此构造的接收天线或接收和发射天线25’在天线壳体3的外侧或下侧63、即通信连接侧63上紧邻RFID标签9，从而确保接收和发射天线25’和RFID标签9之间最佳的通信。
[0045]在根据图3a和3b的实施方案中，RET单元在天线I上的安装类似于图1的实施例，与根据图1的实施例不同，现在RFID标签9设置在天线壳体3内、优选紧邻壳体3上的天线法兰5。必要时在此设置一个用于与RET或多RET单元的壳体29中的标签通信的开口或者借助一个RFID接收和发射天线25’和RFID标签9之间的发射和接收辐射可通过的盖来封闭设置在那里的开口。
[0046]与根据图3a和3b的实施例不同，在根据图4a和4b的实施例中规定，RET和尤其是多RET单元并非完全设置在天线壳体之外、优选在天线壳体下侧上，而是以部分高度或者说部分长度嵌入并安装在天线壳体3的内部3a。为此再次取下法兰5区域中的盖5b并且将多RET单元的壳体29以部分高度推入天线壳体3的开口 5a中。在此情况下RFID接收和发射天线25’同样也紧邻安装在天线中的RFID标签9定位，在所示实施例中与RET或多RET单元的壳体29中的一个侧壁65相邻。
[0047]最后，还要指出根据图5a和5b的一种变型方案，在其中在取下盖5b后RET和尤其是多RET单元可经由设置在天线壳体上、优选天线法兰上的开口 5a完全被插入和由此连接到天线壳体3内部3a，以致或多或少地只能从外部接近RET单元的下方的连接位置或接口 13。在此RFID接收和发射天线25’仍紧邻安装在天线I中的RFID标签9设置，并且主要是与侧壁65相邻，也可位于侧壁65到上方的连接面61的过渡部中。
[0048]由所述实施例可看出，读和写电子装置25和尤其是RFID接收和/或发射天线25’优选紧邻例如安装和连接侧61或相对置的通信连接侧63或安装在RET或多RET单元的壳体中的侧壁65上,所述侧壁65优选沿安装或插入方向31延伸,但并非必须如此。当接收和/或发射天线25’安装在RET或多RET单元的壳体29中、例如壳体内壁上时，壳体必须由电磁可通过的材料制成、至少是对于RFID发射和接收频率可通过的材料。但至少接收和/或发射天线25’也可定位于RET或多RET单元的壳体29的外侧上，尤其是当天线被电磁可通过的保护层所覆盖时，该保护层还保护天线不受环境影响。
[0049]在所述RFID标签上可以在一开始就存储或者在运行期间额外存储并且在需要时随时读取有关天线和/或天线控制和/或用于与天线中的用于波束成形控制装置的元件通信的所有特定和重要的数据和/或关于正在进行的运行的运行数据或设定值。
[0050]主要在RFID标签上永久性地存储关于所用天线类型的数据以及频带特定的数据。由此避免特定的配置数据和配置值的混淆，如所连接或安装的RET单元与天线特定的结构的通信和控制所需的配置值。这也适用于所谓的附加数据和值(additional data)。因此可在安装RET系统时避免RET和天线特定的配置数据和值以及附加数据和值之间的混淆。
[0051 ] 另外，可将各个频带单义地配置给各个RET下级单元(所谓的RET子单元)。所谓的多RET形式的多波束成形控制装置包括多个下级或所谓的子单元，其构成所谓的虚拟RET单元。
[0052]另外如上所述，这种RFID标签9可用作例如用于在运行期间产生的数据的数据存储器。因此可存储运行参数、如下降辐射角(下倾角)、极端温度、调整周期、加速度等。RFID标签因此用作天线的日志并且可在需要时被读取。
[0053]如应替换RET单元时，新安装的RET或多RET单元除了天线特定的数据外还可从RFID数据载体读取存储于RFID标签9上的运行参数并且因此立即再次可运行。
[0054]因此，所述RFID技术将系统的停歇时间减少到最小限度。
[0055]尤其是所述RFID标签9、尤其是移动通信天线I形式的天线I和波束成形或多波束成形控制装置(以RET或多RET单元的形式)的组合构成一个系统，其配置例如以为每个频带调节出的下倾角、各个频带与可能情况下多个网络运营商/主件(其共享一个天线等)的对应关系的形式存储于所述RFID标签9中并且在需要时可随时再次被其访问并且因此被读取。
[0056]在此优选每个定位于天线I区域中的RFID标签9具有一个全球唯一的可读取的序列号、一个所谓的独特且非多次出现的识别码RFID，另外其也可用于增大可能的盗版的难度。
[0057]总之可确定，所述RFID标签可安装或连接在天线中或上，所述RET和尤其是所谓的多RET单元可部分或完全安装和连接在天线内或安装在天线外。
[0058]在所述RET单元中设有适于对所安装的标签进行读和优选额外进行写的读电子装置和优选写电子装置，其也包括所述发射天线和接收天线，其优选在一个用作发射和接收天线的天线中。优选只需注意，在所有方案中这样安装RET和尤其是多RET单元，使得集成于波束成形控制装置中的读电子装置、即尤其是集成的接收天线和优选接收和发射天线这样相对于RFID标签定位，使得可在波束成形控制装置RET或多RET和安装连接在天线上或中的RFID标签之间进行双向通信。
[0059]标签和配属的RFID天线可在所有原则上适合的频率范围内工作，尤其是可使用例如优选在13.56MHz工作的标签。但标签也可以与在完全不同的频率中工作的读写电子装置相结合使用。在这方面没有限制。
【权利要求】
1.一种用于天线、尤其是用于移动通信天线的波束成形控制装置，具有下述特征，该波束成形控制装置(RET,M-RET)包括微处理器(21)和用于实施波束成形的控制装置(22)，其特征在于以下另外的特征，所述波束成形控制装置(RET、M-RET)包括具有RFID接收天线(25’ )的读电子装置(25)和/或具有RFID发射天线(25’ )的写电子装置(25)。
2.根据权利要求1的波束成形控制装置，其特征在于，所述RFID接收天线或RFID接收和发射天线(25’ )设置在波束成形控制装置(RET、M-RET)的壳体(29)内或壳体(29)的外侧上。
3.根据权利要求1或2的波束成形控制装置，其特征在于，所述RFID接收天线或RFID接收和发射天线(25’ )在波束成形控制装置(RET、M-RET)的壳体(29 )内或外在安装和连接侧(61)上或与其相邻地定位。
4.根据权利要求1或2的波束成形控制装置，其特征在于，所述RFID接收天线或RFID接收和发射天线(25’)在波束成形控制装置(RET、M-RET)的壳体(29)内或外在通信连接侧(63)上或与其相邻地定位，所述通信连接侧与安装和连接侧(61)相对置地设置在波束成形控制装置(RET、M-RET)的壳体(29)上。
5.根据权利要求1或2的波束成形控制装置，其特征在于，所述RFID接收或RFID接收和发射天线(25’ )在波束成形控制装置(RET、M-RET)的壳体(29)内或外在一个侧壁(65)上或与其相邻地定位，该侧壁在安装和连接侧(61)和与安装和连接侧相对置设置的通信连接侧(63)之间延伸。
6.根据权利要求1至5之一的波束成形控制装置，其特征在于，通过RFID接收天线(25’)可进行单向通信。
7.根据权利要求1至5之一的波束成形控制装置，其特征在于，通过RFID接收和发射天线(25’)可进行双向通信。
8.一种天线、尤其是移动通信天线，包括多个安装在天线壳体(3)中的辐射器装置和配置给该天线(I)的一个RFID标签(9)，其特征在于，在天线上连接一个根据权利要求1至7至少之一的波束成形控制装置(RET)或多波束成形控制装置(M-RET)，设置在天线上的RFID标签(9)设置在接收和发射天线(25’ )的接收和发射范围内。
9.根据权利要求8的天线，其特征在于，所述RFID标签(9)定位于天线壳体(3)的外侧上或天线壳体(3)的连接和接口侧(5)上。
10.根据权利要求8或9的天线，其特征在于，在所述RFID标签(9)上存储或永久性地存储天线类型特定和/或天线运行的频带特定的数据。
11.根据权利要求8至10之一的天线，其特征在于，在所述RFID标签(9)上存储或可存储、优选永久性地存储天线特定的配置数据以及天线特定的附加运行数据。
12.根据权利要求8至11之一的天线，其特征在于，在所述RFID标签(9)上存储关于为了天线运行需连接的波束成形或多波束成形控制装置(RET、M-RET)的数据。
13.根据权利要求8至12之一的天线，其特征在于，在所述RFID标签(9)上能够以日志的形式存储关于运行参数的数据。
14.根据权利要求13的天线，其特征在于，在所述RFID标签(9)上可存储或存储关于下倾角、关于温度变化和/或极端温度、关于调整周期、关于所出现的加速度的运行参数和/或设定值。
【文档编号】H01Q1/24GK103733428SQ201280012498
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2012年2月29日 优先权日:2011年3月30日
【发明者】K·普拉斯伯格, B·比恩, M·莫尔 申请人:凯瑟雷恩工厂两合公司