CN104904064B - 用于波束形成的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

无线通信***提供了用于无线通信***的天线装置。该天线装置包括：基底，以特定布置部署的多个Yagi‑Uda天线模块，多个浮动金属模块，其被相应地安装在Yagi‑Uda天线模块的上部，并且选择性地连接到所述多个Yagi‑Uda天线模块当中的相应Yagi‑Uda模块，开关元件，用于选择性地开关浮动金属模块和Yagi‑Uda天线模块，以及控制器，用于通过选择性地开关所述开关元件来控制Yagi‑Uda天线模块以包含期望方向上的方向性。

Description

用于波束形成的方法和装置
技术领域
本公开涉及一种无线通信***。
背景技术
波束分多址(Beam Division Multiple Access,BDMA)***是用于用如下方式来提供空间复用增益的***：通过在基站(BS)之间或在BS和用户设备(UE)之间形成定向(directional)波束而不是现有的全向(omni-directional)波束来提供空间选择性。
关于利用定向波束的空间选择性，一个重要问题是与相对于最大天线增益来说天线增益减半所在的角度对应的半功率波束宽度，其与阵列天线的数量密切有关。
当在无线通信中利用定向波束时，天线增益取决于与信噪比(SNR)直接相关的发射机/接收机的位置而变化。即，发射机/接收机可以在空间上位于特定范围(一般是半功率波束宽度)之内，以便满足SNR来维持通信。
因此，在利用定向波束并在位于未特定位置中的各发射机/接收机之间执行通信(从BS向UE或从一个BS向另一个BS)的BDMA***中，需要发射机/接收机可以在相互期望的方向上形成波束的波束形成技术。
表示波束的空间大小分布的阵列因子(AF)是流过天线的信号的延迟大小和接收信号的入射方向的函数。因此，通过调节信号的延迟，可以在期望方向上形成波束。用于执行这样的函数的元件是移相器。
如果移相器是用于确定波束的方向的元件，则确定波束形状的因素(即，空、波束宽度等)是流过每个天线的信号的大小。通过使用可变增益放大器(VGA)来调节信号的大小。
例如，因为通过使用VGA，信号的大小分布可以包括二项分布，所以可以形成不包括旁瓣的波束，即，在天线的定向水平面图案当中不在除了主波束之外的方向上辐射的波束。
然而，在正常情况中，由于移相器的非理想的性能，VGA扮演纠正流过每个天线的信号的大小差的角色。
因此，需要利用阵列天线、移相器和VGA，以便在BDMA***中包括空间选择性的固定/移动发射机/接收机之间维持通信。
当上述波束形成技术被应用以满足BDMA***的目的时发生的最大问题在于为了形成多个波束，***的复杂性被显著增加。
通过使用空间选择性，BDMA***利用多个波束来增加信道容量。为了生成并操作多个波束，需要包括与每个波束对应的阵列天线的波束形成***。
如上所述，波束形成***需要用于调节波束的方向的移相器、用于补偿移相器的增益(或损耗)误差的VGA、以及用于组合/分布多个信号的功率组合器/分布器。另外，为了可靠地操作信号路径之内的多个电路，另外需要用于监视和纠正操作的电路。
结果，***复杂性增加，这导致了增加***成本和增加***错误率的问题。因此，对于BDMA***，需要开发一种可以用简单得多的结构来执行波束形成的技术。
发明内容
解决方案
为了解决上面讨论的不足，主要目标是提供一种波束形成方法和装置。
本公开的另一方面是在波束分多址(BDMA)***中提供用于简化使用用于包括空间选择性的阵列天线的***的复杂结构的方法和装置。
根据本公开的一方面，提供了一种用于无线通信***的天线装置。该天线装置包括：基底，以特定布置来部署的多个Yagi-Uda(八木-宇田)天线模块，多个浮动金属模块，其被相应地安装在Yagi-Uda天线模块的上部，并且选择性地连接到所述多个Yagi-Uda天线模块当中的相应Yagi-Uda模块，开关元件，用于选择性地开关浮动金属模块和Yagi-Uda天线模块，以及控制器，用于通过选择性地开关所述开关元件来控制Yagi-Uda天线模块以包括期望方向上的方向性。
根据本公开的另一方面，提供了一种用于无线通信***的控制波束的方法。所述方法包括：确定波束的方向和波束，通过使用开关将不与要被辐射的波束的方向和宽度对应的反射器和导向器(director)与浮动金属接触，以及向辐射器提供信号。
在进行下面的“具体实施方式”之前，阐述遍及此专利文档中使用的某些词语和短语的定义可能是有利的：术语“包括”和“包含”及其衍生词意思是没有限制的包括；术语“或”是包括的，意思是和/或；短语“与……相关联”和“与其相关联的”及其衍生词可以意指包括、被包括在……之内、与……互连、包含、被包含在……之内、连接到或与……连接、耦接到或与……耦接、与……可通信的、与……合作、交织、并置、接近、绑定到或与……绑定、具有、具有……的属性等等；并且术语“控制器”意思是控制至少一个操作的任何设备、***或其部分，这样的设备可以用硬件、固件或软件、或至少其中两个的某种组合来实现。应该注意到，与任何特定的控制器相关联的功能可以是集中或分布的，不管是本地的还是远程的。遍及此专利文档提供某些词语和短语的定义，本领域普通技术人员应该理解，如果不是在大多数情况则在很多情况中，这样的定义适用于如此定义的词语和短语的先前以及未来的使用。
附图说明
为了更完全地理解本公开及其优点，现在参考以下结合附图的描述，其中相似的参考标号代表相似的部分：
图1示出根据本公开的示例实施例的Yagi-Uda天线的基本结构的第一示图；
图2示出根据本公开的示例实施例的Yagi-Uda天线的第二示图；
图3示出根据本公开的示例实施例的多个Yagi-Uda天线的布置的示图；
图4示出根据本公开的示例实施例的使用Yagi-Uda天线的波束形成***的第一示图；
图5示出根据本公开的示例实施例的使用Yagi-Uda天线的波束形成***的第二示图；
图6示出根据本公开的示例实施例的使用Yagi-Uda天线的波束形成***中的导向器数量和增益之间的关系图；
图7示出根据本公开的示例实施例的从每条导线的中心到另一条线的中心的距离；
图8示出根据本公开的示例实施例的包括开关的波束形成***的示图；
图9示出根据本公开的示例实施例的包括开关和浮动金属的波束形成***的第一示图；
图10示出根据本公开的示例实施例的包括开关和浮动金属的波束形成***的第二示图；
图11示出根据本公开的示例实施例的当存在多个馈送器时的波束形成***的第一示图；
图12示出根据本公开的示例实施例的当存在多个馈送器时的波束形成***的第二示图；
图13示出传统***和根据本公开的示例实施例的波束形成***之间的性能差异的示图；
图14示出根据本公开的示例实施例的波束分多址(BDMA)***的示图；
图15示出根据本公开的示例实施例的波束形成***的结构的第一框图；
图16示出根据本公开的示例实施例的波束形成***的结构的第二框图；
图17示出根据本公开的示例实施例的操作波束形成***的过程；
图18示出根据本公开的示例实施例的仿真结果的第一示图；
图19示出根据本公开的示例实施例的仿真结果的第二示图；
图20示出根据本公开的示例实施例的仿真结果的第三示图；
图21示出根据本公开的示例实施例的仿真结果的第四示图；
图22示出根据本公开的示例实施例的仿真结果的第五示图；
图23示出根据本公开的示例实施例的仿真结果的第六示图；
图24示出根据本公开的示例实施例的仿真结果的第七示图；
图25示出根据本公开的示例实施例的仿真结果的第八示图；
图26示出根据本公开的示例实施例的仿真结果的第九示图；以及
图27示出根据本公开的示例实施例的仿真结果的第十示图。
具体实施方式
下面讨论的图1至27以及在此专利文献中用于描述本公开的原理的各种实施例仅作为说明，而不应该以任何方式解释为限制本公开的范围。本领域技术人员将理解可以用任何适当布置的方法和***来实施本公开的原理。下面将参照附图在此描述本公开的示例实施例。在以下描述中，不详细描述公知功能或结构，因为它们会以不必要的细节模糊本公开。此外，根据本公开的功能来定义在此使用的术语。因而，术语可能取决于用户或操作者的意图和使用而变化。即，可以基于在此进行的描述来理解在此使用的术语。此外，遍及附图，相似的参考标号指示执行相似的功能和行为的部分。
下文中，将描述波束形成方法和装置。
本公开涉及一种在波束分多址(BDMA)***中通过使用超高频率来支持基站(BS)之间的通信和BS和用户设备(UE)之间的通信的方法和装置。
图1示出根据本公开的示例实施例的Yagi-Uda天线的基本结构的第一示图。
参照图1A，示出偶极天线。作为共振型天线，偶极天线提供全向辐射的信号。偶极天线的更改示例可以包括单极天线和Yagi-Uda天线。
参照图1B，示出Yagi-Uda天线。作为共振型天线，Yagi-Uda天线提供方向性。下面将参照图2详细描述Yagi-Uda天线。
图2示出根据本公开的示例实施例的Yagi-Uda天线的第二示图。
参照图2，Yagi-Uda天线包括三个元件。即，Yagi-Uda天线包括用于执行馈送的馈送器220和两个寄生元件，即，反射器210和导向器230。馈送器220、反射器210和导向器230也可以分别被称为辐射器元件、反射器元件和导向器元件。
因为反射器在长度上长于馈送器220并且反射器210在尺寸上大于共振长度，所以它的阻抗变为电感性。替换地，导向器230在尺寸上小于共振长度，因而它的阻抗变为电容性。
当反射器210、馈送器220和导向器230在维持特定距离的同时如上述被布置时，在导向器230的方向上形成波束。取决于导向器230的数量变化和元件之间的距离，即，每个元件的长度，波束图案和增益有所不同。
图3示出根据本公开的示例实施例的多个Yagi-Uda天线的布置的示图。
参照图3，在三个方向上布置的Yagi-Uda天线包括这样的结构：其中馈送器位于中心部分30以便每个方向的Yagi-Uda天线共享馈送器。在此，每个元件包括0.2λ的间隔。在这种情况中，三个导向器存在，并且反射器以馈送器作为中心存在于面向导向器的方向。
图4示出根据本公开的示例实施例的使用Yagi-Uda天线的波束形成***的第一示图。
参照图4，在X-Y平面中示出Yagi-Uda天线。在这种结构中，反射器、馈送器和导向器向上放置。在图4的结构中，Yagi-Uda天线以360度布置，以便可以全向地产生波束。
Yagi-Uda1天线可以被安装在基底中。基底由介电材料构成，从而可以合并多个Yagi-Uda天线。
图5示出根据本公开的示例实施例的使用Yagi-Uda天线的波束形成***的第二示图。
参照图5，在使用图4的Yagi-Uda天线的波束形成***中存在一个Yagi-Uda天线。
如上所述，Yagi-Uda天线基本上包括反射器、导向器和馈送器。以上元件包括线性偶极元件。在这些元件当中，通过馈送传输线向馈送器直接提供能量，其余元件被彼此相互组合并且作为在其中产生电流的寄生元件工作。另外，其余元件在性能上受到长度及导向器的之间的间隔的影响。
与馈送器(其包括比共振长度更短的长度)分离的元件扮演加强朝向导向器生成的电场的角度，并且反射器执行相反的角色。
即，反射器被位置非常接近馈送元件(即，馈送器)的第一元件驱动。即使布置一个或多个反射器，性能也不会受到太多影响。
然而，如果导向器的数量增加，则性能可以被改善。即使导向器被连续布置，在性能的改善上也存在限制，而不是性能被连续改善。这是因为感应电流在大小上被减小。
图6示出根据本公开的示例实施例的使用Yagi-Uda天线的波束形成***中的导向器数量和增益之间的关系图。
参照图6，如果将导向器的数量增加至高达5～6，则每当增加导向器的数量时，增益61被显著增加，而如果将导向器的数量增加到多于那个，则增益的增加被限制。
在根据本公开的示例实施例的Yagi-Uda天线中，铜被一般用作反射器、馈送器和导向器的物理材料，但是显然其材料不限于此。
另外，在根据本公开的示例实施例的Yagi-Uda天线中，通过下表来概括反射器、馈送器的长度、直径和间隔，以及方向。
表1
参照上面的表1，示出了当导向器的数量是“1”至“15”时反射器的长度和导向器的长度。在此，反馈器的长度短于反射器的长度并且长于导向器的长度。
基于用于由自由空间辐射的电流源产生的整个电场的波***的积分方程，可以通过以下等式来算术地说明Yagi-Uda天线。
其中
通过使用上面等式(1)的关系导出以下等式。
当通过应用偏积分而展开上面等式(2)的第一项时，获得以下等式。
因为在每条导线端处电流可以为0，所以上面的等式(3)与以下等式相同。
对上面的等式(4)偏积分如下。
上面的等式(5)被合并为如下面的等式(6)中所示。
在具有小直径的导线中，在每个元件处的电流可以被近似为关于奇数阶的偶数模的有限级数，并且在第n元件处的电流可以被用作傅立叶级数的扩展，其包括在以下等式中所示的格式。
在此，lnm表示关于元件n的模式m的复数值的电流系数，并且ln表示第n元件的相应长度。如果上面的等式(7)进行第一阶和第二阶微分，然后被替换到等式(6)，则获得以下等式。
在此，因为余弦函数是偶函数，所以仅在0≤z'≤l/2中执行积分是足够的，从而用以下等式来表示上面的等式。
在此，并且
在此，N表示元件的总数。另外，R±表示从每条导线中心到另一条线中心的距离，如图7中所示。
如果假定积分方程对每个元件有效并且如果电流模式的数量M等于各个元件的数量，则每个元件可以被划分成M部分。在此，如果获得电流分配，则可以通过添加来自每个元件的分配部分来获得通过每个元件产生的长距离电场。
通过与Z轴平行的第n元件的M模式产生的长距离电场如以下等式所示。
在此，xn和yn表示第n元件的位置。因此，通过添加来自N个元件的每个的分配部分来获得如以下等式中所示的整个电场。
对于每条导线，通过以下等式来表示电流。
如果使用三角公式，则可以通过以下等式来表示上面的等式(12)。
2cos(α)cos(β)＝cos(α+β)+cos(α-β)
如果使用三角积分公式，则可以通过以下等式来表示上面的等式(13)。
通过使用上面的等式(14)，可以通过以下等式来表示整个电场。
图8示出根据本公开的示例实施例的包括开关的波束形成***的示图。
参照图8，在Z-Y平面中示出包括开关80的Yagi-Uda天线。Yagi-Uda天线包括反射器、馈送器、三个导向器和开关。
根据本公开的示例实施例的波束形成***包括图8的结构，即这样的结构：其中一个馈送器通过如图5中所示以360度布置而被共享，并且导向器和反射器存在于若干方向上。
在具有图8的结构的Yagi-Uda天线中，通过馈送传输线向馈送器直接提供能量，并且其余元件，即反射器和导向器，被彼此相互组合并且作为在其中生成电流的寄生元件而工作。
参照图5，导向器和反射器存在于若干方向上。在图8中，为了移除除了被布置在用于辐射波束的期望方向上的导向器和反射器之外的、被布置在其它方向上的导向器和反射器的影响，通过使用开关来改变除了工作在期望频率的导向器和反射器之外的导向器和反射器的长度。通过用这种方式改变长度，将导向器和反射器改变为工作在其它频率的导向器和反射器。
然而，即使通过调节长度将它们改变为工作在其它频率的导向器和反射器，当电流被感应到导向器和反射器时，也产生再辐射，因而它们被改变为工作在其它频率的导向器和反射器。这对工作在期望的工作频率的导向器和反射器具有影响。因此，在一个实施例中，如果简单地通过使用开关来改变长度，则可能难以完全移除被布置在除了期望方向之外的方向上的导向器和反射器的影响。为了完全移除这样的影响，使用浮动金属，如图9中所示。
图9示出根据本公开的示例实施例的包括开关80和浮动金属90的波束形成***的第一示图。
参照图9，示出了这样的结构，其中将浮动金属90添加到图8的Yagi-Uda天线，使得通过利用开关80改变长度，除了工作在期望频率的导向器和反射器之外的导向器和反射器被改变为工作在其它频率的导向器和反射器。
在此结构中，为了避免电流被感应到改变后的导向器和反射器从而执行再辐射过程(这对工作在期望的工作频率的导向器和反射器具有影响)的情形，使得浮动金属90与除了工作在期望的工作频率的导向器和反射器之外的导向器和反射器接触。
电流被馈送器感应到寄生元件(即，导向器和反射器)，并且此电流被寄生元件再辐射。然而，通过将寄生元件连接到浮动金属90，所感应的电流通过被均匀地分布到宽浮动金属90而流动。因此，电流的大小被显著减小，因而不执行通过连接至浮动金属90的寄生元件引起的再辐射过程，这使得对波束形成没有影响。即，通过将浮动金属90连接至被布置在除了期望方向之外的方向上的反射器和导向器，执行了防止它们作为正常的反射器和导向器工作的角色。
反射器和导向器包括连接至浮动金属90的连接点。本公开的控制器通过使用开关80将在若干方向上布置的反射器和导向器当中的、除了在期望方向上布置的反射器和导向器之外的反射器和导向器连接至浮动金属90，从而可以通过仅操作在期望方向上布置的反射器和导向器来产生并调节波束。因此，本公开可以调节期望增益和半功率波束宽度(HPBW)。
图10示出根据本公开的示例实施例的包括开关和浮动金属的波束形成***的第二示图。
参照图10A和10B，如果浮动金属与除了在辐射波束100所在的方向上布置的导向器和反射器之外的导向器和反射器接触，则在所接触的反射器和导向器的方向上不辐射波束100。
图11示出根据本公开的示例实施例的当存在多个馈送器时的波束形成***的第一示图。
参照图11，存在多个馈送器，并且操作原理与根据其中根据本公开的示例实施例共享馈送器的波束形成***的操作原理相同。在图11中示出：如果浮动金属1101与除了被布置在辐射波束所在的方向上的导向器和反射器之外的导向器和反射器接触，则在所接触的反射器和导向器的方向上不辐射波束，但是在不接触的反射器和导向器的方向上辐射波束。
图12示出根据本公开的示例实施例的当存在多个馈送器时的波束形成***的第二示图。
参照图12，存在多个馈送器，并且操作原理与根据其中根据本公开的示例实施例共享馈送器的波束形成***的操作原理相同。在图12中示出：如果浮动金属1201与除了被布置在辐射波束所在的方向上的导向器和反射器之外的导向器和反射器接触，则在所接触的反射器和导向器的方向上不辐射波束，但是在不接触的反射器和导向器的方向上辐射波束。
图13示出传统***和根据本公开的示例实施例的波束形成***之间的性能差异的示图。
参照图13，与传统***相比，本公开的波束形成***包括这样的优点：扇区容量减少20％，并且相位阵列天线容量减少31％。
图14示出根据本公开的示例实施例的波束分多址(BDMA)***的示图。
参照图14，BDMA***被描述为可适用于本公开的波束形成***的通信***的示例。
BDMA***包括宏基站(BS)1400、多个分布式BS 1410和多个用户设备(UE)1420。宏BS 1400和多个分布式BS 1410使用多波段无线通信技术。根据信道情形和使用，宏BS 1400和多个分布式BS 1410可以选择性地利用频带。例如，大容量、高频带可以用在视线(LOS)情形中，而低频带可以用在非视线(NLOS)情形中。
在此，宏BS 1400和多个分布式BS 1410在每个频带处使用阵列天线来包括空间选择性。例如，阵列天线可以是本公开的波束形成***。
图15示出根据本公开的示例实施例的波束形成***的结构的第一框图。
参照图15，波束形成***包括浮动金属1510，多个开关1519、1520、1522和1524，控制器1540，多个寄生元件1529、1532、1534和1536，馈送***1530和射频(RF)***1550。
如图15的上部所示，寄生元件1529、1532、1534和1536以及馈送***1530以多个数量存在于波束形成***中。
将馈送***1530连接至RF***1550。从RF***1550提供的信号被提供给馈送***1530，之后波束被辐射。
当要被辐射的波束的宽度和方向被控制器1540确定时，控制器1540通过使用开关1519、1520、1522和1524的至少一个，使得浮动金属1510与不与要被辐射的波束的宽度和方向对应的寄生元件1529、1532、1534和1536接触。
之后，不在所接触的寄生元件1529、1532、1534和1536的方向上辐射波束，但是在未接触的寄生元件的方向上辐射波束。
图16示出根据本公开的示例实施例的波束形成***的结构的第二框图。
参照图16，波束形成***包括浮动金属1610，多个开关1620、1621、1622、1623、1624和1625，控制器1640、多个寄生元件1630、1634、1635、1636和1638，多个馈送***1632、1635和1638，以及RF***1650。
如图16的上部所示，寄生元件1629、1632、1634和1636以及馈送***1632、1635和1638以多个数量存在于波束形成***中。
将多个馈送***1632、1635和1638连接至RF***1650。从RF***1650提供的信号被提供给馈送***1632、1635和1638，之后波束被辐射。
当要被辐射的波束的宽度和方向被控制器1640确定时，控制器1640通过使用开关1620、1621、1622、1623、1624和1625的至少一个，使得浮动金属1610与不与要被辐射的波束的宽度和方向对应的寄生元件接触。
之后，不在所接触的寄生元件的方向上辐射波束，但是在未接触的寄生元件的方向上辐射波束。
图17示出根据本公开的示例实施例的操作波束形成***的过程。
参照图17，***的控制器确定要辐射的波束的方向(框1710)，并且确定要辐射的波束的宽度(框1715)。
之后，控制器使用开关来使得不与要辐射的波束的方向和宽度对应的反射器和导向器与浮动金属接触(框1720)。
之后，控制器向馈送器提供信号，以便根据期望的波束方向和宽度来辐射波束。
图18示出根据本公开的示例实施例的仿真结果的第一示图。
参照图18，示出了以关于一个馈送器布置导向器和反射器的方式来在一个方向上产生波束的示例。激活的方向是40度。
图19示出根据本公开的示例实施例的仿真结果的第二示图。
参照图19，示出了以关于一个馈送器布置导向器和反射器的方式来在一个方向上产生波束的示例。激活的方向是120度。
图20示出根据本公开的示例实施例的仿真结果的第三示图。
参照图20，示出了以关于一个馈送器布置导向器和反射器的方式来在一个方向上产生波束的示例。激活的方向是240度。
图21示出根据本公开的示例实施例的仿真结果的第四示图。
参照图21，示出了以关于一个馈送器布置导向器和反射器的方式来在一个方向上产生波束的示例。激活的方向是320度。
图22示出根据本公开的示例实施例的仿真结果的第五示图。
参照图22，示出了通过使用两个馈送器来减小增益和HPBW的示例。激活的方向是75度。
图23示出根据本公开的示例实施例的仿真结果的第六示图。
参照图23，示出了通过使用两个馈送器来减小增益和HPBW的示例。激活的方向是165度。
图24示出根据本公开的示例实施例的仿真结果的第七示图。
参照图24，示出了通过使用两个馈送器来减小增益和HPBW的示例。激活的方向是255度。
图25示出根据本公开的示例实施例的仿真结果的第八示图。
参照图25，示出了通过使用两个馈送器来减小增益和HPBW的示例。激活的方向是345度。
图26示出根据本公开的示例实施例的仿真结果的第九示图。
参照图26，激活的方向是345度，HPBW被减小到18度，并且增益是17.5dBi。
图27示出根据本公开的示例实施例的仿真结果的第十示图。
参照图27，激活的方向是85度，HPBW被减小到13度，并且增益是17.1dBi。
在***简化方面，本公开包括优点：增加***复杂性的基本元件和额外元件被显著简化，从而可以以低成本实施波束形成***，并且错误产生率可以被降低。
在功率效率方面，本公开包括优点：通过使用可以不包括可变增益放大器(VGA)的结构，***的功率效率可以被显著提高。
在结构方面，本公开包括优点：通过使用用于操作在若干方向上的反射器和导向器，可以调节波束宽度，并且可以利用用于共享馈送器的一个结构来在360度上产生波束。
虽然已经参照其示例实施例显示和描述了本公开，但是本领域技术人员将理解，在不脱离由所附权利要求定义的本公开的精神和范围的情况下，可以在其中进行形式和细节上的各种改变。

Claims (20)

1.一种用于无线通信***的天线装置，该天线装置包括：
基底；
天线模块，包括辐射器、多个导向器以及多个反射器；
控制器，被配置为使用所述多个导向器中的第一导向器和所述多个反射器中的第一反射器来确定天线装置的波束方向；
浮动金属模块，被配置为减小由所述多个导向器中的第二导向器和所述多个反射器中的第二反射器引起的干扰；以及
开关元件，被配置为将浮动金属模块连接到第二导向器和第二反射器，
其中，浮动金属模块基于由控制器确定的波束方向连接到第二导向器和第二反射器，
其中，
在与基底垂直的方向上安装辐射器；
在辐射器的第一侧与辐射器平行地安装第一导向器；
在辐射器的第二侧与辐射器平行地安装第二导向器；
沿面向第一反射器和辐射器的方向安装第一导向器；并且
沿面向第二反射器和辐射器的方向安装第二导向器。
2.如权利要求1所述的天线装置，其中，
在与基底垂直的方向上以特定长度和特定直径安装辐射器；
在连接第一反射器和辐射器的直线上以辐射器作为中心沿面向第一反射器的方向以特定间隔安装第一导向器。
3.如权利要求2所述的天线装置，其中所述浮动金属模块包括连接到第二反射器和第二导向器中的每个的上部的单位浮动金属。
4.如权利要求3所述的天线装置，其中所述浮动金属模块的单位浮动金属当与第二反射器和第二导向器连接时，被形成为包括长于辐射器的长度的长度。
5.如权利要求3所述的天线装置，其中所述单位浮动金属被一起安装在一个金属板上。
6.如权利要求1所述的天线装置，其中以放射形状将所述天线模块的辐射器、多个导向器以及多个反射器部署到基底。
7.如权利要求1所述的天线装置，其中以放射形状将所述天线模块的辐射器、多个导向器以及多个反射器部署到基底，以一个辐射器作为中心以便被共同使用。
8.如权利要求1所述的天线装置，其中当连接第二导向器、第二反射器和浮动金属模块时，不在其方向上感应通过辐射器辐射的辐射信号。
9.一种用于无线通信***的控制波束的方法，该方法包括：
使用多个导向器中的第一导向器和多个反射器中的第一反射器来确定波束的方向和宽度；
将第二反射器和第二导向器连接到浮动金属模块；以及
向辐射器提供信号，
其中，浮动金属模块减小由第二反射器和第二导向器引起的干扰，
其中，
在与基底垂直的方向上安装辐射器；
在辐射器的第一侧与辐射器平行地安装第一导向器；
在辐射器的第二侧与辐射器平行地安装第二导向器；
沿面向第一反射器和辐射器的方向安装第一导向器；并且
沿面向第二反射器和辐射器的方向安装第二导向器。
10.如权利要求9所述的方法，其中所述辐射器、多个反射器和多个导向器被包括在包含天线模块的天线装置中。
11.如权利要求10所述的方法，其中所述天线装置包括：
控制器，被配置为确定天线装置的波束方向；
浮动金属模块，被配置为连接到第二反射器和第二导向器；以及
开关元件，被配置为将浮动金属模块连接到第二导向器和第二反射器。
12.如权利要求11所述的方法，其中，
在与基底垂直的方向上以包括特定长度和特定直径安装辐射器；
在连接第一反射器和辐射器的直线上以辐射器作为中心沿面向第一反射器的方向以特定间隔安装第一导向器。
13.如权利要求12所述的方法，其中所述浮动金属模块包括连接到第二反射器和第二导向器中的每个的上部的单位浮动金属。
14.如权利要求13所述的方法，其中所述浮动金属模块的单位浮动金属当与第二反射器和第二导向器连接时，被形成为包括长于辐射器的长度的长度。
15.如权利要求13所述的方法，其中所述单位浮动金属被一起耦合到一个金属板上。
16.如权利要求11所述的方法，其中以放射形状将所述天线模块的辐射器、多个导向器以及多个反射器部署到基底。
17.如权利要求11所述的方法，其中以放射形状将所述天线模块的辐射器、多个导向器以及多个反射器部署到基底，以一个辐射器作为中心以便被共同使用。
18.如权利要求11所述的方法，其中当连接第二导向器、第二反射器和浮动金属模块时，不在其方向上感应通过辐射器辐射的辐射信号。
19.一种用户设备，包括：
存储元件；
与存储元件相关联的处理器，该处理器被配置为运行指令集以便：
使用多个导向器中的第一导向器和多个反射器中的第一反射器来确定波束的方向和宽度；
将第二反射器和第二导向器连接到浮动金属模块；以及
向辐射器提供信号，
其中，浮动金属模块减小由第二反射器和第二导向器引起的干扰，其中，在与基底垂直的方向上安装辐射器；
在辐射器的第一侧与辐射器平行地安装第一导向器；
在辐射器的第二侧与辐射器平行地安装第二导向器；
沿面向第一反射器和辐射器的方向安装第一导向器；并且
沿面向第二反射器和辐射器的方向安装第二导向器。
20.如权利要求19所述的用户设备，其中所述辐射器、多个反射器和多个导向器被包括在用户设备的天线模块中。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10720714B1 (en) * 2013-03-04 2020-07-21 Ethertronics, Inc. Beam shaping techniques for wideband antenna
WO2017126055A1 (ja) * 2016-01-20 2017-07-27 三菱電機株式会社 アンテナ装置
US11482793B2 (en) 2017-12-20 2022-10-25 Optisys, Inc. Integrated tracking antenna array
CN110661559B (zh) * 2018-06-28 2021-09-14 上海华为技术有限公司 波束的选择方法、装置和存储介质
WO2021221978A1 (en) * 2020-04-26 2021-11-04 Arris Enterprises Llc High-gain reconfigurable antenna
US12009596B2 (en) 2021-05-14 2024-06-11 Optisys, Inc. Planar monolithic combiner and multiplexer for antenna arrays

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4186400A (en) * 1978-06-01 1980-01-29 Grumman Aerospace Corporation Aircraft scanning antenna system with inter-element isolators
CN1656646A (zh) * 2002-03-27 2005-08-17 艾尔盖恩有限公司 具有受控方向图的天线***、收发机和网络便携式计算机
CN101499559A (zh) * 2008-01-31 2009-08-05 林瑞益 可切换波束的八木天线及其控制方法

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1239223A (en) * 1984-07-02 1988-07-12 Robert Milne Adaptive array antenna
JP2614789B2 (ja) * 1991-03-28 1997-05-28 太洋無線株式会社 八木アンテナ
US5767807A (en) * 1996-06-05 1998-06-16 International Business Machines Corporation Communication system and methods utilizing a reactively controlled directive array
JP2001036337A (ja) * 1999-03-05 2001-02-09 Matsushita Electric Ind Co Ltd アンテナ装置
JP3491682B2 (ja) * 1999-12-22 2004-01-26 日本電気株式会社 線状アンテナ
US6317092B1 (en) * 2000-01-31 2001-11-13 Focus Antennas, Inc. Artificial dielectric lens antenna
US6404401B2 (en) * 2000-04-28 2002-06-11 Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc. Metamorphic parallel plate antenna
US6864852B2 (en) * 2001-04-30 2005-03-08 Ipr Licensing, Inc. High gain antenna for wireless applications
US7038626B2 (en) * 2002-01-23 2006-05-02 Ipr Licensing, Inc. Beamforming using a backplane and passive antenna element
KR100562785B1 (ko) * 2002-11-25 2006-03-27 충남대학교산학협력단 프린트형 능동 야기-우다 안테나
WO2004102742A1 (de) * 2003-05-16 2004-11-25 Wilhelm Sihn Jr. Gmbh & Co. Kg Mehrbandfähige antenne
JP3783006B2 (ja) 2003-07-01 2006-06-07 株式会社バッファロー アンテナ装置
JP4405514B2 (ja) * 2003-09-15 2010-01-27 エルジー テレコム， リミテッド 移動通信端末のビームスイッチングアンテナシステム及びその制御方法
FR2863109B1 (fr) * 2003-11-27 2006-05-19 Centre Nat Rech Scient Antenne a diagramme de rayonnement d'emission/reception configurable et orientable, station de base correspondante
US7330152B2 (en) * 2005-06-20 2008-02-12 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Reconfigurable, microstrip antenna apparatus, devices, systems, and methods
JP4345719B2 (ja) * 2005-06-30 2009-10-14 ソニー株式会社 アンテナ装置及び無線通信装置
JP2009094696A (ja) 2007-10-05 2009-04-30 National Institute Of Information & Communication Technology セクタアンテナ
EP2077604A1 (en) * 2008-01-02 2009-07-08 Nokia Siemens Networks Oy Multi row antenna arrangement having a two dimentional omnidirectional transmitting and/or receiving profile
WO2010004739A1 (ja) 2008-07-08 2010-01-14 パナソニック株式会社 可変指向性アンテナ装置
US20110063181A1 (en) * 2009-09-16 2011-03-17 Michael Clyde Walker Passive repeater for wireless communications
US8421684B2 (en) * 2009-10-01 2013-04-16 Qualcomm Incorporated Methods and apparatus for beam steering using steerable beam antennas with switched parasitic elements
GB2478991B (en) * 2010-03-26 2014-12-24 Microsoft Corp Dielectric chip antennas

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4186400A (en) * 1978-06-01 1980-01-29 Grumman Aerospace Corporation Aircraft scanning antenna system with inter-element isolators
CN1656646A (zh) * 2002-03-27 2005-08-17 艾尔盖恩有限公司 具有受控方向图的天线***、收发机和网络便携式计算机
CN101499559A (zh) * 2008-01-31 2009-08-05 林瑞益 可切换波束的八木天线及其控制方法

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