CN102576937A - 用于使用具有切换式寄生元件的可转向波束天线的波束转向的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

描述一种天线。所述天线包含平面圆形结构。所述天线还包含位于所述平面圆形结构的中心处的辐射元件。所述天线进一步包含位于所述辐射元件周围的轮廓上的一个或一个以上寄生元件。所述寄生元件在与所述辐射元件平行的方向上对准。所述寄生元件从所述平面圆形结构突出。所述天线包含使所述一个或一个以上寄生元件中的每一者与接地分离的开关。处于第一位置的开关在寄生元件与接地之间形成短路。处于第二位置的开关在所述寄生元件与接地之间形成开路。

Description

用于使用具有切换式寄生元件的可转向波束天线的波束转向的方法和设备
技术领域
本发明一般来说涉及通信***。更具体来说，本发明涉及用于具有切换式寄生元件的可转向波束天线的方法和设备。
背景技术
在60GHz频带上发射高数据速率需要相当大的天线增益以及端点装置定向的灵活性。为此，传统上使用具有许多相移器的二维阵列。然而，与这些解决方案相关联的主要缺点为归因于并入于二维阵列的架构中的潜在大量相移器所致的高复杂性和高成本。
此外，因为相移器放置在信号的线路中，所以可能发生高射频(RF)损耗。所述损耗可减小所使用的无线通信装置的数据速率和发射距离。此外，使用许多相移器的二维阵列在方位角平面和仰角平面两者中可具有有限的角覆盖。
发明内容
描述一种天线。所述天线包含平面圆形结构。所述天线还包含位于平面圆形结构的中心处的辐射元件。所述天线还包含位于辐射元件周围的轮廓上的一个或一个以上寄生元件。所述一个或一个以上寄生元件在与辐射元件平行的方向上对准。所述一个或一个以上寄生元件从平面圆形结构突出。所述寄生元件中的每一者通过电抗性负载加载为被动电路的部分。所述天线还包含多投开关。所述多投开关可使寄生元件中的每一者与接地和/或一个或一个以上电抗性负载分离。在开关的第一位置中，可形成寄生元件与接地之间的短路。在开关的第二位置中，可形成寄生元件与接地之间的开路。开关还可在寄生元件、电抗性负载与接地之间形成闭路。举例来说，开关可在寄生元件与集总电抗性负载或分散电抗性负载之间形成闭路。所述开关位置可将所述寄生元件连接到所述寄生元件与接地之间的一个或一个以上电抗性负载。如果包含一个以上电抗性负载，那么每一电抗性负载可具有不同值。
所述一个或一个以上寄生元件中的任一者可在寄生元件与接地之间的开关闭合且寄生元件被短路到接地时充当反射器。当寄生元件充当反射器时，所述寄生元件可以用180度的相位反射电磁能量。所述一个或一个以上寄生元件中的任一者可在寄生元件与接地之间的开关打开时充当引向器。当寄生元件充当引向器时，所述寄生元件可以用0度的相位反射电磁能量。所述一个或一个以上寄生元件中的任一者可在开关将电抗性负载连接于寄生元件与接地之间时以不同于180度或0度的相位反射电磁能量。通过使用一个或一个以上电抗性负载，可实现在控制所述天线的辐射场型方面的较大灵活性。
在一个配置中，天线可为偶极天线。平面圆形结构可为非导电材料。辐射元件和寄生元件中的每一者可在两个方向上从平面圆形结构垂直突出。
在另一配置中，天线可为单极天线。平面圆形结构可为系结到接地的导电材料。辐射元件和寄生元件中的每一者可在一个方向上从平面圆形结构垂直突出。在此配置中，在寄生元件处的开关可位于偶极的两个单极之间。
在360度的方位角内对天线的主动波束转向控制可通过变更打开的开关、闭合的开关和将电抗性负载连接于寄生元件与接地之间的开关的配置来实现。主动波束转向控制可产生离散数目个可切换波束。
所述天线还可包含垂直于所述天线而堆叠的一个或一个以上类似天线。所述类似天线可具有与所述天线相同数目个寄生元件。所述类似天线中的每一者可具有与所述天线相同的在寄生元件与接地之间的打开的开关和闭合的开关的配置。所述天线可能够发射电磁信号和接收电磁信号。所述天线可在辐射元件的单一端口处馈入。所述天线可能不具有功分网络。所述堆叠天线可馈入作为相控阵列的元件，其中在所述元件之间具有可调整相位差以实现对主要辐射波束的仰角的控制。
还描述一种经配置以用于波束转向的无线通信装置。所述无线通信装置包含垂直堆叠的两个或两个以上一维切换式波束天线、处理器和与所述处理器进行电子通信的存储器。存储于存储器中的指令可由处理器执行以通过电抗性负载将一个或一个以上寄生元件加载于每一一维切换式波束天线上。所述寄生元件中的一者或一者以上可经切换以充当反射器。所述一个或一个以上寄生元件中的任一者可在寄生元件与接地之间的开关闭合且寄生元件被短路到接地时充当反射器。未充当反射器的寄生元件可经切换以充当引向器。所述寄生元件中的任一者可在寄生元件与接地之间的开关打开且无电抗性负载连接到所述寄生元件时充当引向器。
发射信号流可馈入到每一一维切换式波束天线上的辐射元件以形成波束。充当反射器和引向器的寄生元件的配置可经调整以在360度的方位角内使每一一维切换式波束天线的方向转向。每一发射信号流之间的相位差可经调整以按仰角使垂直堆叠的两个或两个以上一维切换式波束天线的方向转向，每一发射信号流是馈入到两个或两个以上一维切换式波束天线上的辐射元件。
每一一维切换式波束天线可包含平面圆形结构。每一一维切换式波束天线还可包含位于平面圆形结构的中心处的辐射元件。每一一维切换式波束天线可进一步包含位于辐射元件周围的轮廓上的一个或一个以上寄生元件，所述一个或一个以上寄生元件在与所述辐射元件平行的方向上对准。寄生元件可从平面圆形结构突出，且寄生元件中的每一者可通过电抗性负载加载为被动电路的部分。每一一维切换式波束天线还可包含使所述一个或一个以上寄生元件中的每一者与接地分离的开关。闭合的开关可在寄生元件与接地之间形成短路，且打开的开关可在寄生元件与接地之间形成开路。开关还可在寄生元件与电抗性负载之间形成闭路。举例来说，开关可在寄生元件与集总电抗性负载或分散电抗性负载之间形成闭路。
所述垂直堆叠的一维切换式波束天线中的每一者可使用充当反射器的寄生元件和充当引向器的寄生元件的相同配置。信号流可馈入到每一一维切换式波束天线的每一辐射元件以形成波束。所述信号流之间的相位差可使所述波束的仰角转向且以仰角控制所述波束的辐射场型。
描述一种用于波束转向的方法。通过电抗性负载将一个或一个以上寄生元件加载于一维切换式波束天线上。切换所述寄生元件中的一者或一者以上以充当反射器。所述一个或一个以上寄生元件中的任一者在寄生元件与接地之间的开关闭合且寄生元件被短路到接地时充当反射器。切换未充当反射器的寄生元件以充当引向器。所述寄生元件中的任一者在寄生元件与接地之间的开关打开时充当引向器。充当反射器和引向器的寄生元件可经调整以在360度的方位角内使每一一维切换式波束天线的方向转向。
两个或两个以上一维切换式波束天线可垂直堆叠。发射信号流可馈入到所述垂直堆叠的两个或两个以上一维切换式波束天线上的辐射元件以形成波束。所述发射信号流之间的相位差可使所述波束的仰角转向且控制波束图。
发射信号流可馈入到所述垂直堆叠的两个或两个以上一维切换式波束天线上的辐射元件。所述发射信号流之间的相位差可经调整以按仰角使垂直堆叠的两个或两个以上一维切换式波束天线的方向转向，所述发射信号流是馈入到垂直堆叠的两个或两个以上一维切换式波束天线上的辐射元件。所述垂直堆叠的一维切换式波束天线中的每一者可使用充当反射器的寄生元件和充当引向器的寄生元件的相同配置。二维天线的信号可以用数字方式组合。
还描述一种经配置以用于波束转向的无线通信装置。所述无线通信装置包含用于通过电抗性负载将一个或一个以上寄生元件加载于一维切换式波束天线上的装置。所述无线通信装置还包含用于切换寄生元件中的一者或一者以上以充当反射器的装置。所述一个或一个以上寄生元件中的任一者在寄生元件与接地之间的开关闭合且寄生元件被短路到接地时充当反射器。所述无线通信装置进一步包含用于切换未充当反射器的寄生元件以充当引向器的装置。所述寄生元件中的任一者在寄生元件与接地之间的开关打开时充当引向器。开关还可在寄生元件与电抗性负载之间形成闭路。举例来说，开关可在寄生元件与集总电抗性负载或分散电抗性负载之间形成闭路。
所述无线通信装置还包含用于垂直堆叠两个或两个以上一维波束天线以形成垂直相控阵列的装置。所述无线通信装置进一步包含用于将发射信号流馈入到垂直堆叠的两个或两个以上一维切换式波束天线上的辐射元件的装置。所述无线通信装置还包含用于调整充当反射器和引向器的寄生元件的配置以在360度的方位角内使每一一维切换式波束天线的方向转向的装置。所述无线通信装置进一步包含用于调整所述发射信号流之间的相位差以按仰角使两个或两个以上一维切换式波束天线的方向转向的装置，所述发射信号流是馈入到形成所述垂直相控阵列的两个或两个以上一维切换式波束天线。
所述无线通信装置还可包含用于组合和处理从垂直堆叠的两个或两个以上一维切换式波束天线中的每一者接收到的信号的装置。所述无线通信装置可进一步包含用于***和处理由垂直堆叠的两个或两个以上一维切换式波束天线中的每一者发射的信号的装置。
描述一种用于波束转向的计算机可读媒体。所述计算机可读媒体上面包含有指令。所述指令用于通过电抗性负载将一个或一个以上寄生元件加载于一维切换式波束天线上且用于切换寄生元件中的一者或一者以上以充当反射器。所述一个或一个以上寄生元件中的任一者在寄生元件与接地之间的开关闭合且寄生元件被短路到接地时充当反射器。所述指令进一步用于切换未充当反射器的寄生元件以充当引向器。所述寄生元件中的任一者在寄生元件与接地之间的开关打开时充当引向器。
所述指令还用于将发射信号流馈入到两个或两个以上垂直堆叠的一维切换式波束天线上的辐射元件。所述指令用于调整充当反射器和引向器的寄生元件的配置以在360度的方位角内使每一垂直堆叠的一维切换式波束天线的方向转向。所述指令还用于调整所述发射信号流之间的相位差以按仰角使所述垂直堆叠的两个或两个以上一维切换式波束天线的方向转向，所述发射信号流是馈入到所述两个或两个以上垂直堆叠的一维切换式波束天线上的辐射元件。
描述一种经配置以用于波束转向的无线通信装置。所述无线通信装置包含垂直堆叠的两个或两个以上一维切换式波束天线、处理器和与所述处理器进行电子通信的存储器。存储于存储器中的指令可由处理器执行以通过电抗性负载将一个或一个以上寄生元件加载于每一一维切换式波束天线上。所述寄生元件中的一者或一者以上经切换以充当反射器。所述一个或一个以上寄生元件中的任一者在寄生元件与接地之间的开关闭合且寄生元件被短路到接地时充当反射器。
未充当反射器的寄生元件经切换以充当引向器。所述寄生元件中的任一者在寄生元件与接地之间的开关打开时充当引向器。发射信号流是从每一一维切换式波束天线上的辐射元件接收。充当反射器和引向器的寄生元件的配置经调整以在360度的方位角内使每一一维切换式波束天线的方向转向。每一发射信号流之间的相位差经调整以按仰角使所述垂直堆叠的两个或两个以上一维切换式波束天线的方向转向，所述每一发射信号流由所述两个或两个以上一维切换式波束天线上的辐射元件接收。
每一一维切换式波束天线可包含平面圆形结构、位于平面圆形结构中心处的辐射元件和位于辐射元件周围的轮廓上的一个或一个以上寄生元件。所述寄生元件可在与辐射元件平行的方向上对准。所述寄生元件可从平面圆形结构突出。所述寄生元件中的每一者可由电抗性负载加载为被动电路的部分。每一一维切换式波束天线还可包含使所述一个或一个以上寄生元件中的每一者与接地分离的开关。闭合的开关可在寄生元件与接地之间形成短路，且打开的开关可在寄生元件与接地之间形成开路或允许所述电抗性负载被接入。所述垂直堆叠的一维切换式波束天线中的每一者可使用充当反射器的寄生元件和充当引向器的寄生元件的相同配置。
还描述一种经配置以用于波束转向的无线通信装置。所述无线通信装置包含用于通过电抗性负载将一个或一个以上寄生元件加载于每一一维切换式波束天线上的装置。所述无线通信装置还包含用于切换寄生元件中的一者或一者以上以充当反射器的装置。所述一个或一个以上寄生元件中的任一者在寄生元件与接地之间的开关闭合且所述寄生元件被短路到接地时充当反射器。所述无线通信装置进一步包含用于切换未充当反射器的寄生元件以充当引向器的装置。所述寄生元件中的任一者在寄生元件与接地之间的开关打开且无电抗性负载连接到寄生元件时充当引向器。所述无线通信装置还包含用于接收来自每一一维切换式波束天线上的辐射元件的发射信号流的装置。所述无线通信装置进一步包含用于调整充当反射器和引向器的寄生元件的配置以在360度的方位角内使每一一维切换式波束天线的方向转向的装置。所述无线通信装置还包含用于调整每一发射信号流之间的相位差以按仰角使垂直堆叠的两个或两个以上一维切换式波束天线的方向转向的装置，所述每一发射信号流由所述两个或两个以上一维切换式波束天线上的辐射元件接收。
所述无线通信装置可包含用于组合和处理从所述垂直堆叠的两个或两个以上一维切换式波束天线中的每一者接收到的信号的装置。
描述一种经配置以用于波束转向的无线通信装置。所述无线通信装置包含用于通过电抗性负载将一个或一个以上寄生元件加载于每一一维切换式波束天线上的计算机可执行指令。所述无线通信装置还包含用于切换寄生元件中的一者或一者以上以充当反射器的计算机可执行指令。所述一个或一个以上寄生元件中的任一者在寄生元件与接地之间的开关闭合且寄生元件被短路到接地时充当反射器。所述无线通信装置进一步包含用于切换未充当反射器的寄生元件以充当引向器的计算机可执行指令。所述寄生元件中的任一者在寄生元件与接地之间的开关打开时充当引向器。所述无线通信装置还包含用于接收来自每一一维切换式波束天线上的辐射元件的发射信号流的计算机可执行指令。所述无线通信装置进一步包含用于调整充当反射器和引向器的寄生元件的配置以在360度的方位角内使每一一维切换式波束天线的方向转向的计算机可执行指令。所述无线通信装置进一步包含用于调整每一发射信号流之间的相位差以按仰角使垂直堆叠的两个或两个以上一维切换式波束天线的方向转向的计算机可执行指令，所述每一发射信号流由所述两个或两个以上一维切换式波束天线上的辐射元件接收。
附图说明
图1展示具有第一无线通信装置和第二无线通信装置的无线通信***；
图2说明供在本发明方法和设备中使用的一维切换式波束天线；
图2A说明在寄生元件、电抗性负载与接地之间的切换；
图3说明供在本发明方法和设备中使用的二维可转向波束天线；
图4展示具有一维切换式波束天线和接收无线通信装置的无线通信***；
图5展示具有将发射引向接收无线通信装置的一维切换式波束天线的无线通信***；
图6展示具有将发射引向接收无线通信装置的先前位置的一维切换式波束天线的无线通信***，所述接收无线通信装置已移到已定向信号发射路径之外；
图7展示具有已调整发射方向使其朝向接收无线通信装置的新位置的一维切换式波束天线的无线通信***；
图8展示具有M元件垂直相控阵列和接收无线通信装置的无线通信***；
图9展示具有M元件垂直相控阵列和仰角最近已改变的接收无线通信装置的无线通信***；
图10为说明使用一维切换式波束天线进行波束转向的方法的流程图；
图10A说明对应于图10的方法的装置加功能框；
图11为说明使用二维可转向波束天线以360度的方位角和几乎180度的仰角进行波束转向的方法的流程图；
图11A说明对应于图11的方法的装置加功能框；以及
图12说明可包含于无线通信装置内的特定组件。
具体实施方式
图1展示具有第一无线通信装置102a和第二无线通信装置102b的无线通信***100。无线通信装置102可经配置以发射无线信号、接收无线信号或发射无线信号与接收无线信号两者。举例来说，第一无线通信装置102a可将数据作为信号流106a的部分发射到第二无线通信装置102b。第一无线通信装置102a可使用第一天线108发射数据。
天线可经配置以用于发射信号和接收信号两者。举例来说，第一无线通信装置102a可将第一天线108用于发射信号和接收信号两者。第二无线通信装置102b可使用第二天线110来接收从第一无线通信装置102a发射的信号。第二无线通信装置102b可因此接收来自第一无线通信装置102a的信号流106b。
图2说明供在本发明设备和方法中使用的一维切换式波束天线220。所述一维切换式波束天线220可为可堆叠单元，使得多个一维切换式波束天线220可各自用作垂直相控阵列中的元件。关于图3更详细论述垂直相控阵列。一维切换式波束天线220可包含辐射元件212。辐射元件212可以能够辐射和接收电磁波。举例来说，辐射元件212可为一片箔片、导电杆或线圈。辐射元件212可位于平面圆形结构216的中心处。辐射元件212可为单极或偶极。
如果辐射元件212为单极类型，那么平面圆形结构216可为导电接地平面。举例来说，导电平面圆形结构216可由铜或铝制成。如果辐射元件212为单极类型，那么辐射元件212可从平面圆形结构216垂直突出某距离，所述距离为从辐射元件212所辐射的波长的四分之一。或者，辐射元件212可从平面圆形结构216突出其它距离。举例来说，如果辐射元件212经设计以辐射处于60GHz频带中的信号，那么所述信号的波长可为大约5mm且辐射元件212可从平面圆形结构216突出1.25mm的距离。如果辐射元件212为偶极类型，那么平面圆形结构216可为导电平面或非导电平面。举例来说，非导电平面圆形216结构可由硅形成。如果辐射元件212为偶极类型，那么辐射元件212可从平面圆形结构216的每一侧垂直地突出相同距离，但在此状况下所述平面结构不由导电材料制成。或者，如果辐射元件212为偶极类型，那么辐射元件212可存在于在一侧或两侧上与平面圆形结构216相距任意距离处。
一维切换式波束天线220还可包含N个(一个或一个以上)寄生元件214。寄生元件214可具有与辐射元件212相同的大小和结构。或者，寄生元件214可具有与辐射元件212不同的大小。举例来说，如果辐射元件212为单极类型，那么寄生元件214也可为单极类型。同样地，如果辐射元件212为偶极类型，那么寄生元件214也可为偶极类型。寄生元件214可放置于辐射元件212周围的轮廓上且在与辐射元件212平行的方向上对准。举例来说，寄生元件214还可从平面圆形结构216垂直突出。寄生元件214可与辐射元件212等距。或者，寄生元件214可与辐射元件212相隔不同距离。
寄生元件214的数目(本文中称为N)可为奇数或偶数。N可优选为奇数。寄生元件214中的每一者可由电抗性负载(例如，短路、开路、电感性负载和/或电容性负载)加载。电感性负载或电容性负载可为分散的或集总的。电抗性负载可为被动电路。所述电路可为简单的且具有极低成本。由于所述负载中的每一者皆位于寄生元件214上而非在RF信号路径内，因此电路可为低成本的。简单电路可保持复杂性最小。寄生元件214中的每一者可具有切换能力。举例来说，开关218可使寄生元件214与接地分离。当开关218处于打开或断开位置时，寄生元件214可充当引向器。当开关218处于闭合或接通位置时，寄生元件214可充当反射器。
当寄生元件214充当反射器且一维切换式波束天线220正发射信号206时，由寄生元件214从辐射元件212所接收的电磁信号可朝向辐射元件212反射回。所反射的电磁信号可在主要辐射波束的方向上同相添加到辐射元件212所辐射的电磁信号。主要辐射波束可以指辐射场型的主要或最大波瓣。辐射场型可为随角度而变的场强或相对天线增益的曲线。当寄生元件214正充当反射器且一维切换式波束天线220正接收信号时，由寄生元件214从辐射元件212的方向所接收的电磁信号可朝向辐射元件212反射回，藉此增加信号增益。此外，由寄生元件214从除辐射元件212之外的其它方向所接收的电磁信号可被反射而远离辐射元件212，藉此减小辐射元件212所接收的信号杂讯。或者，复数个寄生元件214可充当反射器。
当寄生元件214正充当引向器且一维切换式波束天线220正发射信号206时，可接收并再辐射由寄生元件214从辐射元件212接收的电磁信号。从寄生元件214再辐射的信号可在主要辐射波束的方向上同相添加到从辐射元件212辐射的信号，从而增加总发射信号。当寄生元件214正充当引向器且一维切换式波束天线220正接收信号时，可吸收并同相再辐射由寄生元件214从除辐射元件212方向以外的其它方向接收的电磁信号，从而增加由辐射元件212接收的总信号强度。
通过在充当反射器与充当引向器之间切换寄生元件214，可获得对一维切换式波束天线220的主动控制。举例来说，通过使用充当反射器的寄生元件214与充当引向器的寄生元件214的不同组合，一维切换式波束天线220可以能够在整个360度的方位角范围内进行波束转向。在一个配置中，寄生元件214中的一者可充当反射器，且N-1个其它寄生元件214可充当引向器。因为寄生元件214的电抗性负载不处于RF信号路径中且中心辐射元件212由单一端口馈入(不具有功分网络)，所以损耗可保持在最小。N个独立波束可通过加载N个寄生元件214而形成。额外波束可通过叠加所述N个独立波束或通过使用操作为反射器的复数个寄生元件214而形成。
图2A说明在寄生元件254、电抗性负载251与接地之间的切换。图2A的寄生元件254可为图2的寄生元件214的一个配置。每一寄生元件254a、254b可连接到开关258a、258b。在一个配置中，开关258可为多投开关。举例来说，开关258可具有第一位置、第二位置和第三位置。开关258可切换寄生元件254a、254b的连接，其中开关258在处于第一位置时寄生元件254a、254b与接地之间具有短路255a、255b，在处于第二位置时寄生元件254a、254b与接地之间具有开路253a、253b，或在处于第三位置时寄生元件254a、254b、电抗性负载251a、251b与接地之间具有闭路。
当开关258a、258b处于第三位置以在寄生元件254a、254b、电抗性负载251a、251b与接地之间形成闭路时，寄生元件254a、254b可充当具有相位差的反射器。反射器的相位差可取决于电抗性负载251。在一个配置中，开关258可包含额外位置以在寄生元件254、另一电抗性负载(未图示)与接地之间形成闭路。
图3说明供在本发明方法中使用的二维可转向波束天线330。二维可转向波束天线330可通过堆叠M个(两个或两个以上)一维切换式波束天线320而形成。每一一维切换式波束天线320可具有由圆形平面结构216上的N个寄生元件314、324、334所围绕的辐射元件312、322、332。每一一维切换式波束天线320可在每一平面圆形结构216上具有呈相同配置的相同数目(N)个寄生元件314、324、334。举例来说，图3中的每一一维切换式波束天线320具有七个寄生元件314、324、334。堆叠的一维切换式波束天线320中的每一者可相隔一个波长的一半的距离。
通过在垂直于天线平面的方向上堆叠M个一维切换式波束天线320，一维切换式波束天线320中的每一者可用作M元件垂直相控阵列中的元件。M元件垂直相控阵列还可称为二维可转向波束天线。在M元件垂直相控阵列中，个别一维切换式波束天线320中的每一者可垂直地对准使得寄生元件对齐。举例来说，寄生元件314a可在寄生元件324a的正上方，寄生元件324a可在寄生元件334a的正上方。个别一维切换式波束天线320中的每一者还可经配置以形成相同水平波束。因此，每一一维切换式波束天线320可将相同切换方案用于寄生元件314、324、334。通过对准一维切换式波束天线320中的每一者，形成具有M个元件的垂直相位阵列，且通过以适当相位馈入M个垂直元件中的每一者，可以按仰角形成较窄且可扫描的波束。
通过以适当相位馈入二维可转向波束天线330的M个垂直元件中的每一者，可实现仰角波束转向。垂直扫描波束由邻近垂直元件314、324、334之间的渐进相移产生。此相移可通过具有数字相移器的习知相控阵列馈入或通过连接到靴带透镜(例如，Rotman透镜或Butler矩阵)的切换机制来实现。此馈入网络的简单性由仰角的固有受限角度覆盖提供。
图4展示具有一维切换式波束天线220和接收无线通信装置102b的无线通信***400。一维切换式波束天线220可包含辐射元件212和一个或一个以上寄生元件214。举例来说，所展示的一维切换式波束天线220具有五个寄生元件214。尽管一维切换式波束天线220展示为充当发射天线，但一维切换式波束天线220可同样作为接收天线操作。
一维切换式波束天线220可操作为二维可转向波束天线330的部分。因此，尽管在图中仅展示单一一维切换式波束天线220，但额外一维切换式波束天线220可堆叠于具有类似水平转向功能性的单一一维切换式波束天线220上方或下方。尽管未在图中展示，但一维切换式波束天线220和/或二维可转向波束天线330可操作为无线通信装置102a的部分。
用于在60GHz频带上发射高数据速率的链路预算可需要相当大的天线增益以及端点装置定向的灵活性。换句话说，一维切换式波束天线220将发射引向接收无线通信装置102b和/或接收无线通信装置102b引导接收角可为有益的。
接收无线通信装置102b可使用一维切换式波束天线220来接收发射，从而允许接收无线通信装置102b使接收的方向转向，从而最佳化所接收信号增益。或者，接收无线通信装置102b可使用适合于接收无线发射的任何天线。
为了实现无线装置定向的灵活性，具有在广泛方位角范围和广泛仰角范围内的波束转向能力的窄波束天线可为适合的。图4中所展示的一维切换式波束天线220可以能够在360度的方位角内进行波束转向。通过适当地选择用于一维切换式波束天线220中的寄生元件214的数目，天线增益和转向能力的许多选择可为可能的。可根据所使用的寄生元件214的数目来产生覆盖360度水平视场的离散数目个可切换波束。举例来说，通过在一维切换式波束天线220中使用N个寄生元件214，可产生N个离散可切换波束，其各自覆盖360度水平场的不同部分。
图5展示具有将发射540引向接收无线通信装置102b的一维切换式波束天线220的无线通信***500。一维切换式波束天线220可包含五个寄生元件214。为了使一维切换式波束天线220的发射540朝接收无线通信装置102b转向，可调整一维切换式波束天线220上的开关218。举例来说，开关S4218d可闭合，从而将寄生元件214d短路到接地。寄生元件214d可接着充当反射器。同样地，开关218a、218b、218c和218e可各自打开，从而在寄生元件214a、214b、214c和214e与接地之间形成开路。或者，寄生元件214a、214b、214c和214d可通过开关连接到集总或分散电抗性负载。寄生元件214a、214b、214c和214e可因此充当用于由辐射元件发射的信号的引向器。由辐射元件212发射(540)的信号可因此经引导而远离充当反射器的寄生元件214d。在上文已关于图2更详细地论述了反射器和引向器。
图6展示具有将发射640引向接收无线通信装置102b的先前位置的一维切换式波束天线220的无线通信***600，接收无线通信装置102b已移到定向信号发射640路径之外。一维切换式波束天线220可将信号发射640引向接收无线通信装置102b的先前位置。因此，寄生元件214d可充当反射器，而寄生元件214a、214b、214c和214e充当引向器。一维切换式波束天线220将发射640重新引向接收无线通信装置102b的当前位置可为有益的。为了将发射640重新引向接收无线通信装置102b的当前位置，可使用充当反射器的寄生元件214与充当引向器的寄生元件214的不同组合。
图7展示具有已调整发射740的方向使其朝向接收无线通信装置102b的新位置的一维切换式波束天线220的无线通信***700。基于接收无线通信装置102b的新位置，一维切换式波束天线220可调整充当反射器的寄生元件214和充当引向器的寄生元件214的配置。举例来说，开关S5218e可闭合，从而在寄生元件214e与接地之间形成短路。寄生元件214e可充当反射器。开关S1-S4218a-d可各自打开，从而在寄生元件214a-d与接地之间形成开路。或者，寄生元件214a-d可通过开关连接到集总或分散电抗性负载。寄生元件214a-d可因此充当引向器。基于充当反射器的寄生元件214和充当引向器的寄生元件214的新配置，一维切换式波束天线220可将来自辐射元件212的发射740引向接收无线通信装置102b。
图8展示具有M元件垂直相控阵列830和接收无线通信装置102b的无线通信***800。M元件垂直相控阵列830可包含在垂直于天线平面的方向上堆叠的M个一维切换式波束天线820。一维切换式波束天线820中的每一者可包含相同数目个辐射元件812、822、832和寄生元件814、824、834。举例来说，在图中，每一一维切换式波束天线820包含由五个寄生元件813、824、834所围绕的一个辐射元件812、822、832。寄生元件814、824、834可垂直对准。举例来说，第二一维切换式波束天线820b上的寄生元件824a可处于第一一维切换式波束天线820a上的寄生元件834a的正上方。
一维切换式波束天线820中的每一者上的寄生元件814、824、834中的每一者可包含寄生元件814、824、834与接地之间的开关和电抗性电路。垂直对准的寄生元件814、824、834可使用类似电抗性电路。或者，垂直对准的寄生元件可共享电抗性电路。举例来说，寄生元件814a可与寄生元件824a和寄生元件834a共享一个电抗性电路。
垂直相控阵列天线830中的一维切换式波束天线820中的每一者可为同步的。举例来说，垂直相控阵列天线830中的一维切换式波束天线820中的每一者可使用充当反射器的寄生元件814、824、834和充当引向器的寄生元件814、824、834的相同配置。因此，如果通过使用开关在寄生元件814a与接地之间形成短路来切换寄生元件814a以充当反射器，那么还可通过在寄生元件824a与接地之间形成短路和在寄生元件834a与接地之间形成短路来切换寄生元件824a和寄生元件834a以充当反射器。
如同单一一维切换式波束天线820，垂直相控阵列天线830中的每一一维切换式波束天线820的每一寄生元件814、824、834可充当反射器或引向器，从而允许垂直相控阵列天线830引导发射使其覆盖360度水平视场。举例来说，寄生元件814d、824d和834d可各自被短路到接地，使得寄生元件814d、824d和834d各自充当反射器。垂直相控阵列天线830中的每一一维切换式波束天线830的其它寄生元件814、824、834可在寄生元件814、824、834与接地之间具有开路。因此，每一一维切换式波束天线820的其它寄生元件814、824、834可各自充当引向器。垂直相控阵列天线830可因此在360度的方位角内使发射840朝接收无线通信装置102b转向。
接收无线通信装置102b可以按与垂直相控阵列天线830不同的仰角定位。因此，除提供360度的方位角转向之外，垂直相控阵列天线830提供仰角转向可为有利的。通过以适当相位馈入垂直相控阵列天线的辐射元件812、822、832中的每一者，垂直相控阵列天线830可实现几乎180度的仰角转向。
发射信号可由垂直相控阵列天线830组合。举例来说，可以用数字方式***和用数字方式组合每一一维切换式波束天线820的发射信号。为了用数字方式***发射信号，发射信号可***成相位不同的流以供发射。相移流可接着组合以供接收。用数字方式***发射信号和用数字方式组合发射信号两者可在基带中发生且在复数域中执行。所述组合和***还可以在天线频率或中间频率(IF)下在发射和接收天线附近发生。在两种情况下，操作都可以处于实数模拟域中。
图9展示具有M元件垂直相控阵列天线830和仰角最近已改变的接收无线通信装置102b的无线通信***900。因为M元件垂直相控阵列天线830能够进行几乎180度的仰角转向，所以可以不管接收无线通信装置102b的仰角改变，将发射波束940引向接收无线通信装置102b的位置。因此，M元件垂直相控阵列天线830可更准确地将发射940引向接收无线通信装置102b，从而改进在M元件垂直相控阵列天线830与接收无线通信装置102b之间的链路预算。
图10为说明用于使用一维切换式波束天线220进行波束转向的方法1000的流程图。一维切换式波束天线220可通过电抗性负载加载(1002)一个或一个以上寄生元件214。电抗性负载可为电感性和/或电容性。一维切换式波束天线220可接着切换(1004)寄生元件214中的一者或一者以上以充当反射器。一维切换式波束天线220可通过使寄生元件214短路到接地来切换寄生元件214以充当反射器。一维切换式波束天线220可切换(1006)未充当反射器的寄生元件214以充当引向器。一维切换式波束天线220可通过在寄生元件214与接地之间形成开路来切换寄生元件214以充当引向器。
一维切换式波束天线220可接着将信号流馈入(1008)到辐射元件212。一维切换式波束天线220可调整(1010)充当反射器和引向器的寄生元件214以在360度的方位角内使波束转向。举例来说，一维切换式波束天线220可根据目标装置的位置将特定寄生元件214从充当引向器切换到充当反射器且将特定寄生元件214从充当反射器切换到充当引向器。
上文中所描述的图10的方法1000可由对应于图10A中所说明的装置加功能框1000A的各种硬件和/或软件组件和/或模块来执行。换句话说，图10中所说明的框1002到1010对应于图10A中所说明的装置加功能框1002A到1010A。
图11为说明使用二维可转向波束天线330在360度的方位角和几乎180度的仰角内进行波束转向的方法1100的流程图。二维可转向波束天线330可通过垂直堆叠(1102)两个或两个以上一维切换式波束天线220而形成。如上文所论述，二维可转向波束天线330还可称为M元件垂直相控阵列天线。二维可转向波束天线330可接着切换(1104)一维切换式波束天线220中的每一者内的一个或一个以上寄生元件314、324、334以充当反射器。当寄生元件314、324、334被短路到接地时，寄生元件314、324、334可充当反射器。二维可转向波束天线330可接着切换(1106)未充当反射器的寄生元件314、324、334以充当引向器。当在寄生元件314、324、334与接地之间的开关断开，使得在寄生元件314、324、334与接地之间存在开路时，寄生元件314、324、334可充当引向器。
二维可转向波束天线330可接着将类似信号流106馈入(1108)到每一一维切换式波束天线320的每一辐射元件312、322、332。在任何两个连续的辐射元件之间可存在受控相位差，所述受控相位差确定可转向波束的仰角方向。辐射元件312、322、332可将信号流106作为电磁波来发射。二维可转向波束天线330可调整(1110)充当反射器和引向器的寄生元件314、324、334以使波束方位角转向。二维可转向波束天线330可接着调整(1112)馈入到辐射元件312、322、332的信号流之间的相位差以使波束仰角转向。
上文中所描述的图11的方法1100可由对应于图11A中所说明的装置加功能框1100A的各种硬件和/或软件组件和/或模块来执行。换句话说，图11中所说明的框1102到1112对应于图11A中所说明的装置加功能框1102A到1112A。
图12说明可包含于无线通信装置1202内的特定组件。无线通信装置1202包含处理器1203。处理器1203可为通用单芯片或多芯片微处理器(例如，ARM)、专用微处理器(例如，数字信号处理器(DSP))、微控制器、可编程门阵列等。处理器1203可称为中央处理单元(CPU)。尽管在图12的无线通信装置1202中仅展示单一处理器1203，但在替代配置中，可使用处理器的组合(例如，ARM与DSP)。
无线通信装置1202还包含存储器1205。存储器1205可为能够存储电子信息的任何电子组件。存储器1205可体现为随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、磁盘存储媒体、光学存储媒体、RAM中的快闪存储器装置、处理器中所包含的机载存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器等，包含这些存储器的组合。
数据1207和指令1209可存储在存储器1205中。指令1209可由处理器1203执行以实施本文所揭示的方法。执行指令1209可涉及使用存储在存储器1205中的数据1207。
无线通信装置1202还可包含发射器1211和接收器1213以允许在无线通信装置1202与远程位置之间发射和接收信号。发射器1211和接收器1213可共同地称为收发器1215。天线1217可电耦合到收发器1215。无线通信装置1202还可包含(未图示)多个发射器、多个接收器、多个收发器和/或多个天线。
无线通信装置1202的各种组件可由一个或一个以上总线耦合在一起，所述一个或一个以上总线可包含电力总线、控制信号总线、状态信号总线、数据总线等。为了清晰起见，在图12中将各种总线说明为总线***1219。
本文所描述的技术可用于各种通信***，包含基于正交多路复用方案的通信***。所述通信***的实例包含正交频分多址(OFDMA)***、单载波频分多址(SC-FDMA)***等。OFDMA***利用正交频分多路复用(OFDM)，正交频分多路复用(OFDM)为将总***带宽分成多个正交副载波的调制技术。这些副载波还可称作载频调、频率区间等。在OFDM情况下，每一副载波可由数据独立地调制。SC-FDMA***可利用交错FDMA(IFDMA)以在跨越***带宽分散的副载波上发射，利用区域FDMA(LFDMA)以在相邻副载波的块上发射，或利用增强型FDMA(EFDMA)以在相邻副载波的多个块上发射。一般来说，对于OFDM，在频域中发送调制符号，且对于SC-FDMA，在时域中发送调制符号。
术语“确定”涵盖广泛多种动作，且因此“确定”可包含推算、计算、处理、导出、调查、查找(例如，在表、数据库或另一数据结构中查找)、查明等。而且，“确定”可包含接收(例如，接收信息)、存取(例如，存取存储器中的数据)等。而且，“确定”可包含解析、选择、挑选、建立等。
除非另有明确指定，否则短语“基于”不意谓“仅基于”。换句话说，短语“基于”描述“仅基于”与“至少基于”两者。
应将术语“处理器”广泛地解译为涵盖通用处理器、中央处理单元(CPU)、微处理器、数字信号处理器(DSP)、控制器、微控制器、状态机等。在一些情形下，“处理器”可指专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑装置(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)等。术语“处理器”可指处理装置的组合，例如，DSP与微处理器的组合、复数个微处理器、结合DSP核心的一个或一个以上微处理器或任何其它此类配置。
应将术语“存储器”广泛地解译为涵盖能够存储电子信息的任何电子组件。术语存储器可指各种类型的处理器可读媒体，例如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、非易失性随机存取存储器(NVRAM)、可编程只读存储器(PROM)、可擦可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除PROM(EEPROM)、快闪存储器、磁性或光学数据存储装置、寄存器等。如果处理器可从存储器读取信息和/或将信息写入到存储器，那么称存储器与处理器电子通信。集成到处理器的存储器与处理器电子通信。
应将术语“指令”和“代码”广泛地解译为包含任何类型的计算机可读语句。举例来说，术语“指令”和“代码”可指一个或一个以上程序、例行程序、子例行程序、函数、程序等。“指令”和“代码”可包括单一计算机可读语句或许多计算机可读语句。
本文中所描述的功能可以用硬件、软件、固件、或其任何组合实施。如果以软件来实施，那么可将功能作为一个或一个以上指令而存储在计算机可读媒体上。术语“计算机可读媒体”是指可由计算机存取的任何可用媒体。通过实例且非限制，计算机可读媒体可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储装置、磁盘存储装置或其它磁性存储装置，或可用以载运或存储呈指令或数据结构形式的所要程序代码且可由计算机存取的任何其它媒体。如本文中所使用，磁盘和光盘包含压缩光盘(CD)、激光光盘、光学光盘、数字多功能光盘(DVD)、软盘和
Figure BDA0000148577790000161
光盘，其中磁盘通常以磁性方式再生数据，而光盘通过激光以光学方式再生数据。
软件或指令还可经由传输媒体传输。举例来说，如果使用同轴电缆、光纤缆线、双绞线、数字订户线(DSL)或无线技术(例如，红外线、无线电和微波)而从网站、服务器或其它远程源传输软件，那么同轴电缆、光纤缆线、双绞线、DSL或无线技术(例如，红外线、无线电和微波)包含在传输媒体的定义中。
本文中所揭示的方法包括用于实现所描述方法的一个或一个以上步骤或动作。方法步骤和/或动作可在不脱离权利要求书的范围的情况下彼此互换。换句话说，除非正加以描述的方法的适当操作需要步骤或动作的特定次序，否则可在不脱离权利要求书的范围的情况下修改特定步骤和/或动作的次序和/或使用。
此外，应了解，可由装置下载和/或以其它方式获得用于执行本文中所描述的方法和技术(例如，由图10和11说明的彼等方法和技术)的模块和/或其它适当装置。举例来说，装置可耦合到服务器以促进用于执行本文中所描述的方法的手段的转移。或者，本文中所描述的各种方法可经由存储装置(例如，随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、例如压缩光盘(CD)或软盘的实体存储媒体等)提供，以使得装置可在将存储装置耦合到所述装置或将存储装置提供到所述装置后获得各种方法。此外，可利用用于将本文中所描述的方法和技术提供到装置的任何其它合适技术。
应理解，权利要求书不限于上文所说明的精确配置和组件。可在不脱离权利要求书的范围的情况下，对本文中所描述的***、方法和设备的布置、操作和细节方面做出各种修改、改变和变化。

Claims (33)

1.一种天线，其包括：
平面圆形结构；
位于所述平面圆形结构的中心处的辐射元件；
位于所述辐射元件周围的轮廓上的一个或一个以上寄生元件，其中所述一个或一个以上寄生元件在与所述辐射元件平行的方向上对准，其中所述一个或一个以上寄生元件从所述平面圆形结构突出；以及
使所述一个或一个以上寄生元件中的每一者与接地分离的开关，其中处于第一位置的开关在寄生元件与接地之间形成短路且处于第二位置的开关在所述寄生元件与接地之间形成开路。
2.根据权利要求1所述的天线，其中所述一个或一个以上寄生元件中的任一者在所述寄生元件与接地之间的所述开关处于所述第一位置时充当反射器。
3.根据权利要求1所述的天线，其中所述一个或一个以上寄生元件中的任一者在所述寄生元件与接地之间的所述开关处于所述第二位置时充当引向器。
4.根据权利要求1所述的天线，其中处于第三位置的开关在所述寄生元件、电抗性负载与接地之间形成闭路，且其中所述一个或一个以上寄生元件中的任一者在所述开关处于所述第三位置时充当具有相位差的反射器。
5.根据权利要求1所述的天线，其中所述天线为偶极天线，其中所述平面圆形结构为非导电材料，且其中所述辐射元件和所述寄生元件中的每一者在两个方向上从所述平面圆形结构垂直突出。
6.根据权利要求1所述的天线，其中所述天线为单极天线，其中所述平面圆形结构为系结到接地的导电材料，且其中所述辐射元件和所述寄生元件中的每一者在一个方向上从所述平面圆形结构垂直突出。
7.根据权利要求1所述的天线，其中在360度的方位角内对所述天线的主动波束转向控制是通过变更在所述寄生元件与接地之间处于所述第一和第二位置的开关的配置来实现，且其中主动波束转向控制产生一定数目个可切换离散波束。
8.根据权利要求1所述的天线，其进一步包括垂直于所述天线堆叠的一个或一个以上类似天线，其中所述类似天线具有与所述天线相同数目个寄生元件，且其中所述类似天线中的每一者具有与所述天线相同的在寄生元件与接地之间处于所述第一和第二位置的开关的配置。
9.根据权利要求1所述的天线，其中所述天线能够发射电磁信号和接收电磁信号。
10.根据权利要求1所述的天线，其中所述天线是在所述辐射元件的单一端口处馈入，且其中所述天线不具有功分网络。
11.根据权利要求8所述的天线，其中所述堆叠天线经馈入作为相控阵列的元件，其中在所述元件之间具有可调整相位差以实现对主要辐射波束的仰角的控制。
12.一种经配置以用于波束转向的无线通信装置，其包括：
垂直堆叠的两个或两个以上一维切换式波束天线；
处理器；
与所述处理器电子通信的存储器；
存储在所述存储器中的指令，所述指令可由所述处理器执行以进行以下操作：
切换一个或一个以上寄生元件以充当反射器，其中所述一个或一个以上寄生元件中的任一者在寄生元件与接地之间的开关处于第一位置且所述寄生元件被短路到接地时充当反射器；
切换未充当反射器的所述寄生元件以充当引向器，其中所述寄生元件中的任一者在所述寄生元件与接地之间的所述开关处于第二位置以在所述寄生元件与接地之间形成开路时充当引向器；
将发射信号流馈入到每一一维切换式波束天线上的辐射元件以形成波束；
调整充当反射器和引向器的所述寄生元件的配置以在360度的方位角内使每一一维切换式波束天线的方向转向；以及
调整每一发射信号流之间的相位差以按仰角使所述垂直堆叠的两个或两个以上一维切换式波束天线的所述方向转向，每一发射信号流是馈入到所述两个或两个以上一维切换式波束天线上的所述辐射元件。
13.根据权利要求12所述的无线通信装置，其中所述指令可进一步由所述处理器执行以切换所述寄生元件中的一者或一者以上以充当具有相位差的反射器，其中所述寄生元件中的任一者在所述寄生元件与接地之间的所述开关处于第三位置以在所述寄生元件、作为被动电路的部分的电抗性负载与接地之间形成闭路时充当具有相位差的反射器。
14.根据权利要求12所述的无线通信装置，其中每一一维切换式波束天线包括：平面圆形结构；
位于所述平面圆形结构的中心处的辐射元件；
位于所述辐射元件周围的轮廓上的所述寄生元件中的一者或一者以上，其中所述寄生元件在与所述辐射元件平行的方向上对准，其中所述寄生元件从所述平面圆形结构突出；以及
使所述一个或一个以上寄生元件中的每一者与接地分离的开关，其中处于所述第一位置的所述开关在寄生元件与接地之间形成短路，处于所述第二位置的所述开关在所述寄生元件与接地之间形成开路，且处于第三位置的开关在所述寄生元件、作为被动电路的部分的电抗性负载与接地之间形成闭路。
15.根据权利要求12所述的无线通信装置，其中所述垂直堆叠的一维切换式波束天线中的每一者使用充当反射器的所述寄生元件和充当引向器的所述寄生元件的相同配置。
16.根据权利要求14所述的无线通信装置，其进一步包括将信号流馈入到每一一维切换式波束天线的每一辐射元件以形成波束，其中所述信号流之间的相位差使所述波束的仰角转向且以仰角控制所述波束的辐射场型。
17.一种用于波束转向的方法，所述方法包括：
切换一个或一个以上寄生元件以充当反射器，其中所述一个或一个以上寄生元件中的任一者在所述寄生元件与接地之间的开关处于第一位置且所述寄生元件被短路到接地时充当反射器；
切换未充当反射器的所述寄生元件以充当引向器，其中所述寄生元件中的任一者在所述寄生元件与接地之间的所述开关处于第二位置以在所述寄生元件与接地之间形成开路时充当引向器；以及
调整充当反射器和引向器的所述寄生元件以在360度的方位角内使每一一维切换式波束天线的方向转向。
18.根据权利要求17所述的方法，其进一步包括切换所述寄生元件中的一者或一者以上以充当具有相位差的反射器，其中所述寄生元件中的任一者在所述寄生元件与接地之间的所述开关处于第三位置以在所述寄生元件、作为被动电路的部分的电抗性负载与接地之间形成闭路时充当具有相位差的反射器。
19.根据权利要求17所述的方法，其进一步包括垂直堆叠两个或两个以上一维切换式波束天线。
20.根据权利要求19所述的方法，其进一步包括将发射信号流馈入到所述垂直堆叠的两个或两个以上一维切换式波束天线上的辐射元件以形成波束，其中所述发射信号流之间的相位差使所述波束的仰角转向且控制波束场型。
21.根据权利要求19所述的方法，其进一步包括将发射信号流馈入到所述垂直堆叠的两个或两个以上一维切换式波束天线上的辐射元件，和调整所述发射信号流之间的相位差以按仰角使所述垂直堆叠的两个或两个以上一维切换式波束天线的所述方向转向，所述发射信号流是馈入到所述垂直堆叠的两个或两个以上一维切换式波束天线上的所述辐射元件。
22.根据权利要求19所述的方法，其中所述垂直堆叠的一维切换式波束天线中的每一者使用充当反射器的所述寄生元件和充当引向器的所述寄生元件的相同配置。
23.根据权利要求20所述的方法，其进一步包括以数字方式组合二维天线的信号。
24.一种经配置以用于波束转向的无线通信装置，其包括：
用于切换一个或一个以上寄生元件以充当反射器的装置，其中所述一个或一个以上寄生元件中的任一者在所述寄生元件与接地之间的开关处于第一位置且所述寄生元件被短路到接地时充当反射器；
用于切换未充当反射器的所述寄生元件以充当引向器的装置，其中所述寄生元件中的任一者在所述寄生元件与接地之间的所述开关处于第二位置以在所述寄生元件与接地之间形成开路时充当引向器；
用于垂直堆叠两个或两个以上一维波束天线以形成垂直相控阵列的装置；
用于将发射信号流馈入到所述垂直堆叠的两个或两个以上一维切换式波束天线上的辐射元件的装置；
用于调整充当反射器和引向器的所述寄生元件的配置以在360度的方位角内使每一一维切换式波束天线的方向转向的装置；以及
用于调整所述发射信号流之间的相位差以按仰角使形成所述垂直相控阵列的所述两个或两个以上一维切换式波束天线的所述方向转向的装置，所述发射信号流是馈入到所述两个或两个以上一维切换式波束天线。
25.根据权利要求24所述的无线通信装置，其进一步包括用于组合和处理从所述垂直堆叠的两个或两个以上一维切换式波束天线中的每一者接收的信号的装置。
26.根据权利要求24所述的无线通信装置，其进一步包括用于***和处理由所述垂直堆叠的两个或两个以上一维切换式波束天线中的每一者发射的信号的装置。
27.一种编码有计算机可执行指令的计算机可读媒体，其中执行所述计算机可执行指令以用于进行以下操作：
切换一个或一个以上寄生元件以充当反射器，其中所述一个或一个以上寄生元件中的任一者在所述寄生元件与接地之间的开关处于第一位置且所述寄生元件被短路到接地时充当反射器；
切换未充当反射器的所述寄生元件以充当引向器，其中所述寄生元件中的任一者在所述寄生元件与接地之间的所述开关处于第二位置以在所述寄生元件与接地之间形成开路时充当引向器；
将发射信号流馈入到两个或两个以上垂直堆叠的一维切换式波束天线上的辐射元件；
调整充当反射器和引向器的所述寄生元件的配置以在360度的方位角内使每一垂直堆叠的一维切换式波束天线的方向转向；以及
调整所述发射信号流之间的相位差以按仰角使所述垂直堆叠的两个或两个以上一维切换式波束天线的所述方向转向，所述发射信号流是馈入到所述两个或两个以上垂直堆叠的一维切换式波束天线上的所述辐射元件。
28.一种经配置以用于波束转向的无线通信装置，其包括：
垂直堆叠的两个或两个以上一维切换式波束天线；
处理器；
与所述处理器电子通信的存储器；
存储于所述存储器中的指令，所述指令可由所述处理器执行以进行以下操作：
切换一个或一个以上寄生元件以充当反射器，其中所述一个或一个以上寄生元件中的任一者在寄生元件与接地之间的开关处于第一位置且所述寄生元件被短路到接地时充当反射器；
切换未充当反射器的所述寄生元件以充当引向器，其中所述寄生元件中的任一者在所述寄生元件与接地之间的所述开关处于第二位置以在所述寄生元件与接地之间形成开路时充当引向器；
接收来自每一一维切换式波束天线上的辐射元件的发射信号流；
调整充当反射器和引向器的所述寄生元件的配置以在360度的方位角内使每一一维切换式波束天线的方向转向；以及
调整每一发射信号流之间的相位差以按仰角使所述垂直堆叠的两个或两个以上一维切换式波束天线的所述方向转向，所述每一发射信号流由所述两个或两个以上一维切换式波束天线上的所述辐射元件接收。
29.根据权利要求28所述的无线通信装置，其中每一一维切换式波束天线包括：平面圆形结构；
位于所述平面圆形结构的中心处的辐射元件；
位于所述辐射元件周围的轮廓上的所述寄生元件中的一者或一者以上，其中所述寄生元件在与所述辐射元件平行的方向上对准，且其中所述寄生元件从所述平面圆形结构突出；以及
使所述一个或一个以上寄生元件中的每一者与接地分离的开关。
30.根据权利要求28所述的无线通信装置，其中所述垂直堆叠的一维切换式波束天线中的每一者使用充当反射器的所述寄生元件和充当引向器的所述寄生元件的相同配置。
31.一种经配置以用于波束转向的无线通信装置，其包括：
用于切换一个或一个以上寄生元件以充当反射器的装置，其中所述一个或一个以上寄生元件中的任一者在寄生元件与接地之间的开关处于第一位置且所述寄生元件被短路到接地时充当反射器；
用于切换未充当反射器的所述寄生元件以充当引向器的装置，其中所述寄生元件中的任一者在所述寄生元件与接地之间的所述开关处于第二位置以在所述寄生元件与接地之间形成开路时充当引向器；
用于接收来自每一一维切换式波束天线上的辐射元件的发射信号流的装置；
用于调整充当反射器和引向器的所述寄生元件的配置以在360度的方位角内使每一一维切换式波束天线的方向转向的装置；以及
用于调整每一发射信号流之间的相位差以按仰角使垂直堆叠的两个或两个以上一维切换式波束天线的所述方向转向的装置，所述每一发射信号流由所述两个或两个以上垂直堆叠的一维切换式波束天线上的所述辐射元件接收。
32.根据权利要求31所述的无线通信装置，其进一步包括用于组合和处理从所述垂直堆叠的两个或两个以上一维切换式波束天线中的每一者接收的信号的装置。
33.一种经配置以用于波束转向的无线通信装置，其中所述无线通信装置具有编码有计算机可执行指令的计算机可读媒体，其中执行所述计算机可执行指令用于进行以下操作：
切换一个或一个以上寄生元件以充当反射器，其中所述一个或一个以上寄生元件中的任一者在寄生元件与接地之间的开关处于第一位置且所述寄生元件被短路到接地时充当反射器；
切换未充当反射器的所述寄生元件以充当引向器，其中所述寄生元件中的任一者在所述寄生元件与接地之间的所述开关处于第二位置以在所述寄生元件与接地之间形成开路时充当引向器；
接收来自每一一维切换式波束天线上的辐射元件的发射信号流；
调整充当反射器和引向器的所述寄生元件的配置以在360度的方位角内使每一一维切换式波束天线的方向转向；以及
调整每一发射信号流之间的相位差以按仰角使垂直堆叠的两个或两个以上一维切换式波束天线的所述方向转向，所述每一发射信号流由所述两个或两个以上垂直堆叠的一维切换式波束天线上的所述辐射元件接收。
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