Антенная система

Антенная система

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящее изобретение относится к антенной системе и, в частности, но не исключительно, к фазированной антенной решетке, имеющей большое количество элементов антенны, скомпонованных в виде по меньшей мере двух подрешеток. Антенная система пригодна для использования во многих системах связи, но особенно найдет применение в сотовых сетях мобильной радиосвязи, обычно называемых сетями мобильной телефонной связи. Более конкретно, антенная система настоящего изобретения может быть использована в сетях мобильной телефонной связи третьего поколения (3G) и в универсальной системе мобильной телефонной связи (UMTS). Изобретение также относится к устройству фазовой компенсации, предназначенному для использования в антенной системе.

Операторы сотовых сетей мобильной радиосвязи обычно используют свои собственные базовые станции, каждая из которых включает в себя одну или несколько антенн. В сотовой сети мобильной связи антенны определяют желаемую площадь зоны обслуживания, которая обычно разделена на ряд перекрывающихся сотовых ячеек, каждая из которых связана с соответствующей антенной и базовой станцией. В каждой сотовой ячейке имеется неподвижная базовая станция, посредством которой поддерживается радиосвязь со всеми мобильными устройствами радиосвязи в этой сотовой ячейке. Сами базовые станции взаимосвязаны с помощью других средств связи, обычно с помощью фиксированных наземных линий связи или смешанных структур, и обеспечивают возможность связи мобильных устройств радиосвязи друг с другом в пределах зоны обслуживания, а также выход в телефонную сеть общего пользования за пределами сотовой сети мобильной радиосвязи.

Антенны, используемые в таких сетях, часто представляют собой сложные устройства, известные как фазированные антенные решетки, которые содержат большое количество (обычно восемь или больше) или решетку отдельных элементов антенны или симметричных вибраторов. Направление максимальной чувствительности антенны, то есть направление главного лепестка или «максимума» диаграммы направленности антенны, можно изменять путем регулирования фазовых соотношений между сигналами, подаваемыми на элементы антенны. Эффект заключается в возможности управления главным лепестком для изменения зоны охвата антенны.

В частности, операторы фазированных антенных решеток в сотовых сетях мобильной радиосвязи испытывают потребность в регулировании диаграммы направленности в вертикальной плоскости для того, чтобы изменять вертикальный угол основного лепестка, также известный как «угол наклона», поскольку он оказывает значительное влияние на зону охвата антенны. Например, изменение зоны охвата может потребоваться вследствие изменений структуры сети или при добавлении или удалении других базовых станций или антенн в сотовой ячейке.

Регулировка угла наклона антенны известна и обычно осуществляется механическим средством, электрическим средством или обоими средствами. Когда угол наклона антенны изменяют механическим способом, например путем механического перемещения самих элементов антенны или путем механического перемещения кожуха (или «обтекателя») элементов, то это известно как регулирование угла «наклона механической оси антенны». Когда угол наклона антенны изменяют электрическим способом, например путем изменения временной задержки или фазы сигналов, подаваемых на каждый элемент (или группу элементов) в решетке, без физического перемещения кожуха элементов, самих элементов антенны или любой другой части антенного обтекателя, то это обычно называют регулировкой угла «наклона электрической оси антенны».

Результат от изменения угла наклона механической оси или угла наклона электрической оси антенны заключается в переориентации максимума диаграммы направленности так, что его точки оказываются выше или ниже линии максимума, установленной посредством обычных механических или электрических механизмов задания наклона, и, следовательно, зона охвата антенны уменьшается или возрастает.

Прежде регулировку угла наклона механической или электрической оси антенны сотовой радиосвязи можно было осуществлять только вручную, изменяя угол наклона самой антенны, например путем физического перемещения кожуха или обтекателя антенны в случае механической регулировки угла наклона или путем регулирования механических устройств для введения переменных задержек в сигналы, подаваемые к элементам антенны, в случае электрической регулировки угла наклона.

Один недостаток, выявляющийся при использовании таких способов механической или электрической регулировки угла наклона, заключается в том, что эти способы являются сложными и трудоемкими. Кроме того, в результате применения таких способов регулировки направление максимума диаграммы направленности будет соответствовать фиксированному установленному углу наклона для всех излучаемых или принимаемых сигналов до тех пор, пока угол наклона снова не изменят. Следовательно, антенна не может использоваться более чем одним оператором, за исключением случая, когда угол наклона, необходимый всем операторам, один и тот же. На практике это случается редко, и, как правило, для операторов требуются индивидуальные углы наклона, чтобы оптимизировать зону охвата антенны для конкретной расстановки базовых станций.

В любом случае, даже при желании совместно использовать базовые станции, антенны и оборудование, существуют проблемы, связанные с осуществлением этого. В Великобритании соответствующие частотные диапазоны для передачи/приема распределены между пятью операторами третьего поколения для связи между мобильными устройствами радиосвязи и базовыми станциями. Пять диапазонов для передачи или частотных диапазонов операторов являются непрерывными, как и пять диапазонов для приема, то есть промежутки между соседними частотными диапазонами отсутствуют. Следовательно, если только в передающей и приемной аппаратуре не используется сложная и точная фильтрация сигналов, возникающие в результате перекрытие и взаимодействие сигналов ухудшают характеристики системы.

Одна известная архитектура базовой станции предусматривает отдельные передающую и приемную антенны, в то время как другая распространенная система использует антенный переключатель для обеспечения возможности использования одной антенны как для передачи, так и для приема. Эти структуры удовлетворяют предъявляемым требованиям, когда только один оператор использует базовую станцию и антенну, но когда несколько операторов хотят использовать систему, возникают трудности.

Одно известное решение, обеспечивающее совместное использование базовой станции, заключается в применении для каждого оператора особой антенны. На практике это достигается путем использования общей антенной мачты, несущей ряд антенн, по одной для каждого оператора. Однако для исключения взаимных помех антенны необходимо соответствующим образом разносить, и может потребоваться увеличение высоты мачты или использование более прочной конструкции, чтобы мачта противостояла сильным ветровым нагрузкам. Это приводит к увеличению массы мачты и, в свою очередь, к повышению стоимости мачты. Более того, площадки, на которых можно размещать более крупные мачты, трудно получить, и можно столкнуться с проблемами получения планируемого разрешения или с проблемами распределения по зонам. Кроме того, более крупные мачты плохо вписываются в окружающую среду и являются неприглядными.

Вследствие этого многие операторы сетей сотовой мобильной радиосвязи используют свои собственные базовые станции вместе со своими соответствующими мачтами и антеннами. Имеются немного случаев совместного использования площадок для размещения, и любое совместное использование, которое случается, ограничено совместным использованием исключительно мачт, но не антенн. Внедрение систем мобильной радиосвязи третьего поколения потребует увеличения числа мест для размещения базовых станций. При этом, вероятно, возникнут трудности при получении необходимых реальных земельных участков, и совместное использование площадок для размещения станет более привлекательным выбором.

Поэтому задача настоящего изобретения заключается в создании способа и/или устройства, использование которых позволяет большому количеству операторов базовой станции совместно использовать общую антенну при обеспечении возможности электрической и индивидуальной регулировки каждым оператором угла наклона электрической оси антенны. Дополнительная задача изобретения заключается в обеспечении возможности дистанционного регулирования угла наклона электрической оси антенны и возможности задания разных углов при излучении и приеме.

В последующем описании термин «антенная система» использован вместо предыдущего термина «антенна» для описания системы, имеющей «антенное устройство», то есть решетку из элементов антенны, и управляющее средство для регулирования сигналов, подаваемых на элементы антенны в антенном устройстве.

В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения предложена антенная система, предназначенная для использования при передаче и/или приеме по меньшей мере двух сигналов, при этом первый один из указанных сигналов формируется в частотном диапазоне первого оператора первым оператором, а второй один из указанных сигналов формируется в частотном диапазоне второго оператора вторым оператором, содержащая:

антенное устройство, имеющее регулируемый угол наклона электрической оси и включающее в себя большое количество элементов антенны для излучения и/или приема указанных сигналов, в котором элементы антенны установлены на держателе антенны и скомпонованы в виде по меньшей мере двух подрешеток, при этом каждая подрешетка включает в себя один или несколько указанных элементов,

управляющее средство для электрического регулирования фазы сигналов, излучаемых и/или принимаемых указанным антенным устройством, для регулирования посредством этого угла наклона электрической оси указанного антенного устройства и

средство комбинирования для обеспечения возможности излучения и/или приема указанным антенным устройством по существу одновременно первого одного из указанных сигналов при первом угле наклона электрической оси и второго одного из указанных сигналов при втором угле наклона электрической оси.

Первый и второй сигналы, излучаемые и/или принимаемые антенным устройством, используются разными операторами сети и поэтому должны иметь различные частоты. Следовательно, предпочтительным образом антенная система обеспечивает возможность использования антенного устройства большим количеством операторов.

Кроме того, в случае, когда угол наклона электрической оси можно регулировать из места, удаленного от антенного устройства, каждый оператор может регулировать зону охвата сотовой ячейки, обеспечиваемую антенным устройством, без посещения площадки для размещения базовой станции. Регулировка угла наклона электрической оси антенны может потребоваться, например, для оптимизации зоны охвата при развертывании сети, для оптимизации сети по результатам измерений эксплуатационных параметров, ежедневно при перемещении жителей пригорода в город и обратно или периодически для удовлетворения требований, возникающих в связи с конкретным событием, таким как спортивное мероприятие.

В одном варианте осуществления антенная система предназначена для работы в режиме передачи, в котором антенным устройством излучаются по меньшей мере два сигнала, при этом средство комбинирования предназначено для приема сигналов со скорректированной фазой от указанного управляющего средства и обеспечения возможности по существу одновременного излучения первого одного из указанных сигналов при первом угле наклона электрической оси и второго одного из указанных сигналов при втором угле наклона электрической оси антенны. Предпочтительно аппаратура может также работать в режиме приема, в котором антенное устройство принимает сигналы.

В предпочтительном варианте осуществления аппаратура включает в себя первый и второй фидеры для подачи первого и второго сигналов первой поляризации на и с антенного устройства.

Предпочтительно аппаратура дополнительно включает в себя третий и четвертый фидеры для подачи третьего и четвертого сигналов второй поляризации, противоположной по знаку первой поляризации, на и с антенного устройства.

В более предпочтительном варианте осуществления аппаратура включает в себя максимум четыре фидера для подачи сигналов на и с антенного устройства.

Преимущество аппаратуры заключается в том, что система может использоваться большим количеством операторов и они могут передавать и/или принимать сигналы в различных частотных диапазонах операторов, при необходимости каждый при особом угле наклона электрической оси, и это достигается при использовании всего четырех фидеров или только двух, если необходима только одна поляризация. Поэтому аппаратура является относительно простой и экономически эффективной несмотря на возможность использования многими разными операторами.

Кроме того, поскольку одно антенное устройство может совместно использоваться рядом операторов, исключается необходимость в дополнительных базовых станциях или в антенных устройствах.

Применительно к этому описанию предполагается, что выражение «оператор» или «пользователь» означает оператора сети сотовой радиосвязи в противоположность оператору на площадке для размещения антенны.

Например, управляющее средство может включать в себя первое управляющее устройство, соответствующее первому одному из указанных сигналов, и второе управляющее устройство, соответствующее второму одному из указанных сигналов, а средство комбинирования может быть выполнено с возможностью приема одного из указанных сигналов с первого управляющего устройства и второго одного из указанных сигналов со второго управляющего устройства и подачи объединенного сигнала на антенное устройство.

Предпочтительно управляющее средство выполнено с возможностью электрического регулирования фазы сигналов, подаваемых на, по меньшей мере, одну из подрешеток, из места, удаленного от антенного устройства, для управления посредством этого углом наклона электрической оси антенного устройства.

Управляющее средство может включать в себя большое количество устройств дифференциального регулирования фазы, при этом каждое устройство дифференциального регулирования фазы находится в связи с соответствующим одним из операторов антенной системы.

Каждое из устройств дифференциального регулирования фазы может включать в себя первые и вторые субблоки дифференциального регулирования фазы, при этом первые субблоки дифференциального регулирования фазы выполнены с возможностью электрического регулирования фазы сигналов, подаваемых на них, для излучения антенным устройством, а вторые субблоки выполнены с возможностью электрического регулирования фазы сигналов, подаваемых на них, при этом указанные сигналы принимаются антенным устройством.

Предпочтительно средство комбинирования включает в себя первое и второе устройства комбинирования, при этом каждое устройство комбинирования включает в себя соответствующую схему объединения для режима передачи и соответствующую схему разветвления для режима приема, схема объединения для режима передачи имеет большое количество входов для подключения к передающему средству соответствующего большого количества операторов антенной системы, схема объединения для режима передачи выполнена с возможностью мультиплексирования сигналов, подаваемых на входы с передающего средства, для вывода посредством этого одного мультиплексированного сигнала.

Предпочтительно схема объединения для режима передачи включает в себя первый мультиплексор для режима передачи, выполненный с возможностью приема по меньшей мере двух сигналов, каждого от связанного с ним соответствующего передатчика, и второй мультиплексор для режима передачи, выполненный с возможностью приема по меньшей мере двух сигналов, каждого от связанного с ним соответствующего передатчика, при этом каждый из первого и второго мультиплексоров для режима передачи снабжен группой полосовых фильтров для фильтрации сигналов, получаемых от первого одного из связанных соответствующих передатчиков, с полосой пропускания, отделенной полосой задерживания от полосы пропускания этого или каждого другого из связанных соответствующих передатчиков.

Предпочтительно каждая группа полосовых фильтров выполнена с возможностью формирования идеально объединенного (как определено в настоящей заявке) выходного сигнала.

Предпочтительно объединенные выходные сигналы с группы полосовых фильтров вводятся в устройство комбинирования с целью формирования объединенного сигнала, имеющего по существу идеально объединенный непрерывный частотный спектр.

Предпочтительно схема разветвления для режима приема имеет большое количество выходов для подключения к приемным средствам соответствующего большого количества операторов антенной системы, и при этом схема разветвления для режима приема выполнена с возможностью разделения сигналов приема, принимаемых антенным устройством, для подачи посредством этого принимаемых сигналов на каждое из указанных приемных средств.

В дополнительном предпочтительном варианте осуществления средство комбинирования выполнено с возможностью образования выходных сигналов со скорректированной фазой одновременно для каждого из большого количества операторов, при этом антенная система дополнительно содержит группу разветвителей для приема выходных сигналов со скорректированной фазой и для разделения и распределения выходных сигналов со скорректированной фазой по элементам антенного устройства.

Предпочтительно группа разветвителей выполнена с возможностью обеспечения распределения интенсивности сигналов со скорректированной фазой в виде по существу равномерного распределения.

В еще одном дополнительном предпочтительном варианте осуществления аппаратура может включать в себя средство фазовой компенсации для обеспечения сохранения разности фаз, вводимой в сигналы в фидерах, по существу постоянной между управляющим средством и антенным устройством.

Операцию измерения и регулирования фазы можно осуществлять при первоначальном включении системы, в случае, когда необходимо изменить угол наклона электрической оси и/или периодически для компенсации тепловых флуктуаций в фидерах, например каждые 10 мин.

В одном варианте осуществления средство фазовой компенсации включает в себя первое и второе смесительные устройства, размещенные на противоположных концах первого и второго фидеров.

В качестве альтернативы средство фазовой компенсации включает в себя модуль приемника для измерения фазы.

В альтернативном варианте осуществления аппаратура может включать в себя средство фазовой компенсации для независимой оценки, для большого количества частотных диапазонов операторов, результата измерения разности фаз в тракте передачи, полученного на основании разности фаз сигналов, подаваемых на элементы антенны по тракту передачи, и может включать в себя средство обратной связи для подачи назад результатов измерений разности фаз в тракте передачи на управляющее средство. Предпочтительно управляющее средство включает в себя средство для регулирования фазы сигналов, поступающих на первый и второй фидеры, независимо для каждого из частотных диапазонов операторов, в зависимости от соответствующего результата измерения разности фаз в тракте передачи, для обеспечения посредством этого компенсации различий в разности фаз в различных частотных диапазонах операторов.

В случае антенны, рассчитанной на излучение сигналов только с одной поляризацией, тракт передачи обычно включает в себя первый и второй фидеры для подачи сигналов передачи со средства комбинирования на антенное устройство и первую и вторую соответствующие высокочастотные линии, образующие часть антенного устройства, обеспечивающие средство соединения между первым и вторым фидерами и элементами антенны.

Аппаратура может дополнительно содержать модуль векторного измерительного приемника в антенном устройстве и может включать в себя средства для выделения части сигналов, подаваемых на элементы антенны, и средства для объединения выделенной части с сигналом задающего генератора, имеющим частоту, зависящую от выбранного частотного диапазона оператора, для определения посредством этого результата измерений разности фаз в тракте передачи для каждого частотного диапазона оператора.

Предпочтительно модуль векторного измерительного приемника включает в себя первый и второй фазовые компараторы для обеспечения возможности осуществления синфазных и квадратурных измерений разности фаз с целью определения посредством этого однозначного результата измерений разности фаз.

В дополнительном предпочтительном варианте осуществления аппаратура может включать в себя средство фазовой компенсации для оценки, для большого количества частотных диапазонов операторов, результата измерения разности фаз в тракте приема, полученных на основании различий в разности фаз сигналов, принимаемых на элементах антенны и передаваемых по тракту приема к управляющему средству, и средство обратной связи для подачи назад результатов измерений разности фаз в тракте приема на управляющее средство, и при этом управляющее средство включает в себя средства для регулирования фазы сигналов, подаваемых на первый и второй фидеры, для каждого из частотных диапазонов операторов, в зависимости от соответствующего результата измерения разности фаз в тракте приема, для обеспечения посредством этого возможности компенсации различий в разности фаз в различных частотных диапазонах операторов.

Этот вариант осуществления является особенно выгодным, поскольку различия в разности фаз между сигналами, проходящими через тракт передачи, и сигналами, проходящими через тракт приема, могут быть скомпенсированы независимо и, более того, могут быть скомпенсированы независимо для каждого частотного диапазона оператора.

Предпочтительно антенное устройство включает в себя генераторное средство, предназначенное для формирования калибровочного сигнала тракта приема, который пропускается через тракт приема с целью выполнения измерения разности фаз в приемном тракте в дополнение к измерению разности фаз в тракте передачи.

Предпочтительно тракт приема включает в себя первый и второй фидеры, а также первую и вторую высокочастотные линии тракта передачи, но обычно сигналы приема проходят через другой усилитель и компоненты фильтров по сравнению с сигналами передачи.

В предпочтительном варианте осуществления генераторное средство выполнено в виде генератора тональных сигналов, предназначенного для формирования тонального сигнала, подлежащего пропусканию через тракт приема.

Предпочтительно для выделенного частотного диапазона оператора тональный сигнал имеет частоту, занимающую промежуточное положение между соседними частотными диапазонами операторов, при этом один из соседних частотных диапазонов операторов является выделенным частотным диапазоном оператора.

В качестве альтернативы тональный сигнал может находиться в пределах выделенного частотного диапазона оператора.

Предпочтительно генераторное средство выполнено с возможностью формирования калибровочного сигнала для тракта приема в полосе частот около 200 Гц.

В соответствии со вторым аспектом изобретения предложен фазокомпенсатор, предназначенный для использования многими операторами в антенном устройстве, имеющем большое количество элементов антенны, при этом каждый оператор передает и/или принимает сигналы в пределах особого частотного диапазона оператора, содержащий:

управляющее средство для электрического регулирования фазы сигналов, передаваемых и/или принимаемых антенным устройством, для регулирования посредством этого угла наклона электрической оси антенного устройства;

средство для оценки, для большого количества частотных диапазонов операторов, результата измерения разности фаз в тракте передачи, полученного на основании различия в разности фаз сигналов, проходящих по тракту передачи, имеющему первый и второй фидеры, к элементам антенны,

средство для оценки, для большого количества указанных частотных диапазонов операторов, результата измерения разности фаз в тракте приема, полученного на основании различия в разности фаз сигналов, подаваемых по тракту приема от элементов антенны до управляющего средства, и

средство обратной связи для подачи назад результатов измерений разности фаз в трактах передачи и приема в управляющее средство, при этом управляющее средство включает в себя средство для регулирования фазы сигналов, подаваемых на элементы антенны, для каждого частотного диапазона оператора, в зависимости от результатов измерений разности фаз в трактах передачи и приема для соответствующего частотного диапазона оператора.

В соответствии с третьим объектом изобретения предложен способ компенсации для антенного устройства, имеющего большое количество элементов антенны, при этом антенное устройство предназначено для использования многими операторами, а каждый оператор передает и/или принимает сигналы в пределах особого частотного диапазона оператора, включающий в себя:

электрическое регулирование фазы сигналов, излучаемых и/или принимаемых антенным устройством, для регулирования посредством этого угла наклона электрической оси антенного устройства;

оценку для большого количества частотных диапазонов операторов результата измерения разности фаз в тракте передачи, полученного на основании различия в разности фаз сигналов, проходящих по тракту передачи, имеющему первый и второй фидеры, к элементам антенны,

оценку для большого количества частотных диапазонов операторов результата измерения разности фаз в тракте приема, полученного на основании различия в разности фаз сигналов, проходящих по тракту приема, включающему в себя первый и второй фидеры, от элементов антенны,

подачу назад результатов измерений разности фаз в трактах передачи и приема в управляющее средство и

регулирование фазы сигналов, подаваемых на элементы антенны, для каждого из частотных диапазонов операторов, в зависимости от соответствующих результатов измерений разности фаз в трактах передачи и приема, для обеспечения посредством этого возможности компенсации различий в разностях фаз для различных частотных диапазонов операторов.

Должно быть понятно, что предпочтительные и/или факультативные признаки фазокомпенсатора антенного устройства согласно первому аспекту изобретения равным образом применимы в фазокомпенсаторе согласно второму аспекту изобретения и точно так же к способу согласно третьему аспекту изобретения.

В соответствии с еще одним дополнительным аспектом настоящего изобретения предложено устройство комбинирования углов наклона электрической оси, предназначенное для подачи сигналов на антенное устройство, включающее в себя большое количество элементов антенны, содержащее:

управляющее средство для электрической регулировки фазы сигналов, подлежащих излучению антенным устройством, для регулирования посредством этого угла наклона электрической оси антенного устройства; и

средство комбинирования, предназначенное для приема сигналов со скорректированной фазой и обеспечения возможности по существу одновременной передачи первого одного из сигналов при первом угле наклона электрической оси и второго одного из сигналов при втором угле наклона электрической оси.

Должно быть понятно, что признаки, упомянутые для первого аспекта изобретения, описанные как факультативные и/или альтернативные, также применимы, по одному или в сочетании, к дополнительным аспектам изобретения.

Для целей этого описания термин «фазовая задержка или сдвиг» использован для удобства представления. Временная задержка может быть получена путем изменения фазы радиочастотной несущей. При условии, что фазовый сдвиг пропорционален частоте в пределах диапазона и имеет нулевое искажение при захвате, фазовый сдвиг создает временную задержку по существу без искажений. Поэтому фазовый сдвиг и временная задержка являются синонимами.

Должно быть понятно, что на практике для всех объектов изобретения может оказаться желательной передача более чем двух сигналов при различных углах.

Теперь настоящее изобретение будет описано только для примера со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:

фиг.1 - диаграмма направленности в вертикальной плоскости известной фазированной антенной решетки;

фиг.2 - структурная схема известного антенного устройства, включающего в себя механическое средство для регулирования угла наклона электрической оси;

фиг.3 - известная диаграмма распределения частот для дуплексных базовых станций третьего поколения;

фиг.4 - известная компоновка оборудования базовых станций при совместном использовании мачты;

фиг.5 - иллюстрация предложенной антенной системы в соответствии с первым аспектом изобретения, в которой одно антенное устройство с двойной поляризацией используется совместно пятью операторами;

фиг.6 - иллюстрация трехсекторной антенной системы с двойной поляризацией, включающей в себя три антенные системы по фиг.5;

фиг.7а - структурная схема предложенной схемы объединения для режима передачи, предназначенной для использования в антенных системах по фиг.5 и 6;

фиг.7b - частотные характеристики фильтров, используемых в схеме объединения для режима передачи по фиг.7а;

фиг.8 - структурная схема предпочтительного вида антенной системы согласно изобретению (для одного оператора);

фиг.9 - структурная схема устройства автоматического регулирования фазы, предназначенного для использования совместно с антенной системой по фиг.8;

фиг.10 - график зависимости напряжения от времени для выходных сигналов смесителей, используемых в устройстве по фиг.9;

фиг.11 - структурная схема, иллюстрирующая введение устройства по фиг.9 в систему по фиг.8 и использование системы пятью операторами;

фиг.12 - структурная схема антенной системы по фиг.8, включающей в себя модуль приемника для измерения фазы;

фиг.13 - более подробная иллюстрация части модуля приемника для измерения фазы;

фиг.14 - структурная схема, иллюстрирующая введение модуля приемника для измерения фаз по фиг.12 в систему по фиг.8 и использование системы пятью операторами;

фиг.15 - структурная схема с показом компонентов антенны, предназначенных для осуществления альтернативного способа фазовой компенсации; и

фиг.16 - структурная схема с показом компонентов устройства объединения антенн, предназначенных для осуществления альтернативного способа фазовой компенсации по фиг.15.

В нижеследующем описании изобретение рассмотрено применительно к антенной системе, пригодной для использования в сотовой сети мобильной радиосвязи и особенно в универсальной системе мобильной телефонной связи. Однако должно быть понятно, что изобретение не ограничено таким применением и равным образом может быть использовано в других системах связи.

На фиг.1 показана диаграмма направленности в вертикальной плоскости обычной фазированной антенной решетки. На чертеже показан вид сбоку, антенное устройство обозначено позицией 1.

Диаграмма направленности в вертикальной плоскости антенного устройства 1 содержит основной лепесток или «максимум диаграммы направленности» 2, который расширяется в вертикальной плоскости по мере удаления от антенного устройства и характеризует область максимальной интенсивности излучения пучка, излучаемого антенным устройством. Диаграмма направленности в вертикальной плоскости антенного устройства также включает в себя некоторое количество боковых лепестков 4, характеризующих области намного меньшей интенсивности излучения, вытянутые от антенного устройства в направлениях, которые в вертикальной плоскости разнесены на примерно одинаковые угловые расстояния вокруг антенного устройства. Лепестки 3, непосредственно прилегающие к максимуму 2 диаграммы направленности, соответственно называются первым верхним и первым нижним боковыми лепестками.

Угол наклона антенного устройства, который регулируют механически путем физического перемещения элементов антенны и/или ее обтекателя или корпуса, известен как «угол наклона механической оси антенны», и его обычно добиваются путем переустановки максимума диаграммы направленности так, чтобы его точки находились либо выше, либо ниже горизонта. В случае электрической регулировки угол наклона антенного устройства известен как «угол наклона электрической оси антенны», а направление максимума диаграммы направленности сдвигают кверху или книзу путем изменения временной задержки сигналов, подаваемых на группы элементов в антенне, а не механическим перемещением самих элементов.

Для пояснения последующего описания полезно отметить, что как «угол наклона электрической оси антенны», так и «угол наклона механической оси антенны» можно регулировать и/или юстировать либо электрическим способом, либо механическим способом, или обоими способами, так что, например, механическое перемещение частей можно использовать для осуществления регулировки электрической фазы (при которой сами элементы антенны физически не перемещаются) с тем, чтобы изменять положение максимума диаграммы направленности.

На фиг.2 антенное устройство из известной антенной системы, включающее в себя устройство регулировки угла наклона электрической оси антенны, показано в схематичном виде и в целом обозначено позицией 10. Антенное устройство представляет собой фазированную антенную решетку, выполненную в виде решетки из двенадцати элементов или симметричных вибраторов, с Е1 по Е12, которые скомпонованы в виде трех подрешеток, обозначенных А, В и С. Каждая подрешетка А, В, С включает в себя четыре элемента, включенных параллельно и соединенных с выходом соответственно первого, второго и третьего устройств 12, 14, 16 задержки. Устройства 12, 14, 16 задержки содержат обычные механические средства регулирования фазы, предназначенные для регулирования фазы сигналов, подаваемых на подрешетки. Радиочастотный сигнал, подлежащий излучению антенной, подается на каждое устройство 12, 14, 16 задержки с общего радиочастотного порта или фидера 18.

Функция устройств 12, 14, 16 задержки заключается в регулировании на определенную величину фазы радиочастотного сигнала, подаваемого на соответствующую подрешетку А, В, С. Второе устройство 14 задержки, подключенное к центральной подрешетке В, представляет собой устройство фиксированной задержки, предназначенное для сдвига на фиксированную величину фазы сигнала, подаваемого на подрешетку В. С другой стороны, первое и третье устройства 12, 16 задержки, соединенные соответственно с подрешетками А и С, представляют собой регулируемые устройства задержки, каждое из которых пригодно для сдвига на переменную величину фазы радиочастотных сигналов, подаваемых на подрешетки А и С соответственно.

Обычно с помощью первого и третьего устройств 12, 16 задержки можно вводить фазовые сдвиги в радиочастотные сигналы, подаваемые на подрешетки А и С, между 0 и ±45°, и каждая задержка может регулироваться посредством механического регулировочного устройства. Механическое регулировочное устройство 20 включает в себя средство, показанное позицией 22, предназначенное для изменения на обратный фазового сдвига, вводимого в сигнал третьим устройством 16 задержки, по сравнению с фазовым сдвигом, вводимым первым устройством 12 задержки. Поэтому фазовые сдвиги, вводимые в радиочастотные сигналы первым и третьим устройствами 12, 16 задержки, равны по величине, но противоположны по знаку. Д