天线装置和方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种具有可调节的辐射特性的天线装置、尤其行波天线装置。本发明 还涉及一种用于运行天线装置的方法。
【背景技术】
[0002] 存在多种应用，其中期望或者需要借助天线辐射电磁波。在一些应用中尤其需要 发射具有预给定的方向性的电磁波。
[0003] 例如，在雷达应用中以一定的方向性发射电磁波以便因此能够给对象的位置分配 在对象上反射的并且所接收的电磁波是有利的。另一种应用是移动通信，其中期望发射具 有方向性的电磁波。例如，在移动通信供应商的无线电铁塔上安装多个无线电天线，所述多 个无线电天线分别覆盖由相应无线电铁塔供给的无线电小区的确定的区域。例如可以设置 三个天线，其中每一个天线具有张角约120°。
[0004] 尤其在雷达应用中需要使辐射电磁波的方向变化，以便能够借助雷达监视更大的 空间范围。在此，例如可以使用可移动的或者可摆动的天线。
[0005] 在所述天线中需要机械机构，所述机械机构能够实现安装在机械机构上的天线以 适合的方式移动。
[0006] 此外，当今已知所谓的相控阵天线，其中天线方向图是电子可摆动的。在此，相控 阵天线由多个发射元件（阵列）组成，所述发射元件由一个共同的信号源供给。为了使所述 相控阵天线的天线方向图摆动，借助适合的相移信号来控制相控阵天线的各个发射元件。 因此，所辐射的各个电磁波在所期望的方向上以相长干涉重叠并且在所期望的方向上形成 所辐射的能量的最大值。
[0007] 为了单独调节相位和振幅，所述相控阵天线对于发射元件中的每一个具有移相器 和衰减模块。
[0008] 在图1中示出示例性的相控阵天线。图1的相控阵天线具有4个发射元件S1-S4， 它们分别与一个共同的信号源FN(也称作馈电网络）耦合。在信号源FN和各个发射元件 之间分别设置一个衰减模块V1-V4以及与所述衰减模块串连设置的移相器P1-P4。
[0009] 例如，在DE102010040793(A1)中示出一种适合于在雷达应用中使用的天线。
【发明内容】
[0010] 本发明公开具有权利要求1的特征的天线装置和具有权利要求8的特征的方法。
[0011] 因此设置：
[0012] _具有可调节的辐射特性的天线装置、尤其行波天线装置，其具有天线元件、信号 产生单元、至少一个信号匹配单元，所述天线元件在天线元件的一端处具有第一馈入连接 端而在天线元件的另一端处具有第二馈入连接端，所述信号产生单元构造用于产生馈入信 号并且构造用于在天线元件的第一馈入连接端处和在天线元件的第二馈入连接端处提供 馈入信号，所述至少一个信号匹配单元在电方面设置在信号产生单元和馈入连接端中的一 个之间，并且所述至少一个信号匹配单元构造用于根据预给定的辐射特性来匹配相应的馈 入信号的振幅和/或相位。
[0013] -用于运行根据以上权利要求中任一项所述的天线装置的方法，所述方法具有产 生馈入信号的步骤，在天线装置的天线元件的第一馈入连接端处和在天线装置的所述天线 元件的第二馈入连接端处馈入馈入信号的步骤，其中在馈入连接端中的至少一个处馈入已 匹配的馈入信号，并且其中在匹配馈入信号时根据预给定的辐射特性来匹配馈入信号的振 幅和/或相位。
[0014] 本发明的所基于的认识在于，以两个馈入信号供给的天线发射两个不相关的能够 重叠的信号。
[0015] 现在，本发明的所基于的构思在于，考虑所述认识并且设置以两个馈入信号供给 单个天线的可能性，如此匹配所述两个信号，使得由于馈入信号引起的两个电磁波的重叠 具有所期望的特性、例如方向性。
[0016] 为此，本发明设置信号产生单元，所述信号产生单元产生馈入信号，所述馈入信号 输送给天线元件的两个单独的馈入点。为了匹配天线方向图，本发明还设置信号匹配单元， 所述信号匹配单元如此匹配用于两个馈入点中的至少一个的馈入信号，使得由所辐射的电 磁波引起所期望的天线方向图。为此，信号匹配单元尤其匹配输送给馈入连接端中的一个 的馈入信号的振幅和/或相位。
[0017] 如果辐射具有方向性的电磁波，则通常不能精确限界发射电磁波的区域。在此，更 确切地说将电能的最大值传输到所指定的方向上。因此借助本发明，可以根据在天线元件 的馈入点处所馈入的控制信号的振幅和相位的调节来调节主天线瓣的方向和宽度。
[0018] 尤其可以借助仅仅一个信号匹配单元实现主天线瓣的方向和宽度的调节，所述仅 仅一个信号匹配单元仅仅匹配引导到两个馈入点中的一个上的馈入信号。
[0019] 此外，本发明提供以下可能性：提供具有相对于馈入信号的振幅错误和相位错误 非常稳健的天线方向图的天线装置。
[0020] 参考附图由从属权利要求以及说明书得到优选实施方式和扩展方案。
[0021] 在一种实施方式中，天线元件具有阵列天线，所述阵列天线分别在一端处具有馈 入连接端中的一个。这能够实现，提供不很复杂并且易于制造的天线元件，借此可以调节所 期望的天线方向图。
[0022] 在一种实施方式中，阵列天线具有波导天线。附加地或替选地，阵列天线具有微带 天线。这能够实现，本发明与不同的应用或者要求匹配。
[0023] 在一种实施方式中，馈入信号具有与天线元件如此匹配的频率，使得由天线元件 辐射的电磁波具有预给定的辐射特性。这能够实现，在根据本发明的天线装置中在信号匹 配单元不必改变信号的情况下已经通过天线元件的几何学和与此协调的馈入信号来规定 主天线瓣的所期望的方向特性。
[0024] 在一种实施方式中，至少一个信号匹配单元构造用于如此匹配馈入信号的振幅和 /或相位，使得由在第一馈入连接端处和在第二馈入连接端处所馈入的馈入信号引起的并 且由天线元件辐射的波如此重叠：由天线元件辐射的重叠的波具有预给定的变化的辐射特 性。这能够实现根据本发明的天线装置的主天线瓣的方向和宽度根据所期望的辐射特性的 动态变化。
[0025] 在一种实施方式中，信号匹配单元具有可调节的移相器。这能够实现，提供简单 的、基于少量部件的信号匹配单元。
[0026] 在一种实施方式中，信号匹配单元具有可调节的放大器。这同样能够实现，提供简 单的、基于少量部件的信号匹配单元。
[0027] 只要有意义，就能任意相互组合以上的构型和扩展方案。本发明的其他可能的构 型、扩展方案和实现也包括先前或者以下在实施例方面所描述的本发明特征的没有明确描 述的组合。在此特别地，本领域技术人员也将单个方面作为改进或补充添加至本发明的相 应的基本形式。
【附图说明】
[0028] 以下借助在附图的示意图中所说明的实施例进一步阐述本发明。附图示出：
[0029] 图1 :示例性的传统的相控阵天线；
[0030] 图2 :根据本发明的天线装置的一种示例性的实施方式的框图；
[0031] 图3 :根据本发明的方法的一种示例性的实施方式的流程图；
[0032] 图4 :根据本发明的天线装置的另一种示例性的实施方式的框图；
[0033] 图5 :根据本发明的天线装置的另一种示例性的实施方式的框图；
[0034] 图6 :根据本发明的天线装置的另一种示例性的实施方式的框图；
[0035] 图7 :根据本发明的天线装置的另一种示例性的实施方式的天线方向图；
[0036] 图8 :根据本发明的天线装置的另一种示例性的实施方式的另一天线方向图；
[0037] 图9 :根据本发明的天线装置的另一种示例性的实施方式的另一天线方向图；
[0038] 图10 :根据本发明的天线元件的一种示例性的实施方式的框图；
[0039] 图11 :根据本发明的天线元件的另一种示例性的实施方式的框图；
[0040] 图12 :根据本发明的天线元件的另一种示例性的实施方式的框图；
[0041] 图13 :根据本发明的天线元件的另一种示例性的实施方式的框图。
[0042] 在所有附图中，如果没有其他说明，相同或功能相同的元件或者装置设置有相同 的参考标记。
【具体实施方式】
[0043] 图2示出根据本发明的天线装置1的一种示例性的实施方式的框图。
[0044] 天线装置1具有天线元件2,所述天线元件在一端处具有第一馈入连接端3而在 其另一端处具有第二馈入连接端4。此外，天线装置1具有信号产生单元5,所述信号产生 单元与第一馈入连接端3直接親合。信号产生单元5通过信号匹配单元6与第二馈入连接 端4间接耦合，所述信号匹配单元构造用于根据预给定的辐射特性匹配相应的馈入信号的 振幅和/或相位。
[0045] 因此，在图2中是从两侧同时供给的双馈天线元件2。这例如可以是线性阵列天 线。在图4至6中示出天线装置1的其它示例性的实施方式。
[0046] 图3示出根据本发明的方法的一种示例性的实施方式的流程图。
[0047] 在根据本发明的方法的第一步骤Sl中产生馈入信号。此外，在第二步骤S2中，在 天线装置1的天线元件2的第一馈入连接端3处和在天线装置1的所述天线元件2的第二 馈入连接端4处馈入所述馈入信号。但是在此，在馈入连接端3、4中的至少一个处馈入已 匹配的馈入信号。在第三步骤S3中匹配所述已匹配的馈入信号，其方式是，根据预给定的 辐射特性匹配所述馈入信号的振幅和/或相位。
[0048] 图4示出根据本发明的天线装置1的另一种示例性的实施方式的框图。
[0049] 图4中的天线装置1很大程度上相应于图2的天线装置1。图4的天线装置1与 图2的天线装置1的区别仅仅如下：天线元件2构造为具有仅仅一个天线列的波导天线元 件2-1并且信号匹配单元6具有可调节的移相器7和可调节的放大器8。
[0050]