DE10136663C1 - Anordnung zur Erzeugung von Nebenstrahlungsdiagrammen bei einer Phased-Array-Antennenanordnung - Google Patents

Anordnung zur Erzeugung von Nebenstrahlungsdiagrammen bei einer Phased-Array-Antennenanordnung

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Erzeugung von Nebenstrahlungsdiagrammen, die jeweils zwischen horizontal versetzten Hauptstrahlungsdiagrammen einer Phased-Array-Antennenanordnung angeordnet sind und die zu diesen polarisationsgleich sind, bei einem Funkkommunikationssystem mit mehreren Teilnehmern. Zur Ansteuerung der Phased-Array-Antennenanordnung ist dieser eine Butler-Matrix derart vorgeschaltet, dass zur Erzeugung eines Hauptstrahlungsdiagramms ein Teilnehmersignal an genau einen Eingang der Butler-Matrix geschaltet ist und dass zur Erzeugung eines Nebenstrahlungsdiagramms ein Teilnehmersignal an genau zwei benachbarte Eingänge der Butler-Matrix geschaltet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Erzeugung von jeweils zwischen horizontal versetzten Hauptstrahlungsdiagrammen einer Phased-Array- Antennenanordnung angeordneten Nebenstrahlungsdiagrammen bei einem Funkkommunikationssystem mit mehreren Teilnehmern. Zur Ansteuerung der Phased-Array-Antennenanordnung ist dieser eine Butler-Matrix derart vorgeschaltet, dass zur Erzeugung eines auf einen ersten Teilnehmerbereich gerichteten ersten Hauptstrahlungsdiagramms ein erstes Teilnehmersignal an einen ersten Eingang der Butler-Matrix geschaltet ist, dass zur Erzeugung eines auf einen zweiten Teilnehmerbereich gerichteten, benachbarten zweiten Hauptstrahlungsdiagramms ein zweites Teilnehmersignal an einen zweiten Eingang der Butler-Matrix geschaltet ist und dass die beiden Hauptstrahlungsdiagramme polarisationsgleich zueinander sind.
Es sind Funkkommunikationssysteme bekannt, bei denen mit Hilfe einer sogenannten "volladaptiven" Antennenanordnung einzelne Teilnehmer versorgt werden. Dabei wird abhängig vom Standort eines einzelnen Teilnehmers ein ihm zugeordnetes Hauptstrahlungsdiagramm erzeugt, das bei einem Standortwechsel des Teilnehmers nachgeführt wird. Bedingt durch den großen Ansteuerungsaufwand der volladaptiven Antenne sind diese Funkkommunikationssysteme nur mit einem sehr großen Aufwand zu realisieren.
Zur Reduzierung dieses Aufwands kommen Funkkommunikationssysteme mit adaptiven Antennen zum Einsatz, bei denen mehrere feststehende, sich teilweise überlappende, polarisationsgleiche horizontale Hauptstrahlungsdiagramme definiert sind. Jeder Teilnehmer wird abhängig von seinem Standort einem Hauptstrahlungsdiagramm zugeordnet. Die feststehenden Hauptstrahlungsdiagramme sind dabei polarisati­ onsgleich zueinander und ergeben eine Versorgungscharakteris­ tik mit von einer Referenzfeldstärke abweichenden typischen Einzügen von 3 dB.
WO 99/56349 beschreibt ein Single-Carrier-Übertragungsver­ fahren bei einem TDMA-Funkkommunikationssystem. Dabei wird während eines ersten Zeitschlitzes ein erster Teilnehmer A über ein erstes Strahlungsdiagramm mit Informationen versorgt. Gegen Ende des ersten Zeitschlitzes wird auf einen zweiten Teilnehmer B ein zweites Strahlungs­ diagramm gerichtet, mit dessen Hilfe beim Teilnehmer B gemäß dem PDC-Standard eine Leistungsmessung durchgeführt wird. Ba­ sierend auf dieser Leistungsmessung wird beim darauffolgenden zweiten Zeitschlitz der Teilnehmer B über ein erstes Strah­ lungsdiagramm mit Informationen versorgt, während gegen Ende des zweiten Zeitschlitzes ein zweites Strahlungsdiagramm auf einen Teilnehmer C zur Leistungsmessung gerichtet wird.
Aus "Performance Evaluation of Adaptive Antenna Base Stations in a Commercial Network", Henrik Dam et al. Ericsson Radio Systems AB, Sweden, VTC'99 (0-7803-5435-4/99, 1999 IEEE) und aus "Adaptive Base-Station Antenna Arrays", Anders Derneryd, Björn Johannisson, Ericsson Review No 3, 1999, sind Verfahren bekannt, die Einzüge der Versorgungscharakteristik durch eine Erzeugung von zusätzlichen Nebenstrahlungsdiagrammen zwischen den Hauptstrahlungsdiagrammen verringern, wobei die Neben­ strahlungsdiagramme jedoch zu den Hauptstrahlungsdiagrammen nicht polarisationsgleich sind.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Anord­ nung zur Erzeugung von jeweils zwischen horizontal versetzten Hauptstrahlungsdiagrammen einer Phased-Array-Antennen­ anordnung angeordneten Nebenstrahlungsdiagrammen so auszubilden, dass die Polarisation der Nebenstrahlungsdia­ gramme identisch zu der der Hauptstrahlungsdiagramme ist und dass Einzüge einer Versorgungscharakteristik soweit als mög­ lich verringert werden.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des An­ spruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Anwendungsbeispiele der Erfindung finden sich bei Kommunika­ tionssystemen, insbesondere Mobilfunksystemen.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1 Hauptstrahlungsdiagramme und dazu benachbart angeordne­ te Nebenstrahlungsdiagramme nach dem Stand der Technik,
Fig. 2 Hauptstrahlungsdiagramme und erfindungsgemäß dazwischen angeordnete Nebenstrahlungsdiagramme,
Fig. 3 eine Anordnung zur Ansteuerung einer Phased-Array- Antennenanordnung zur Erzeugung der erfindungsgemäßen Haupt- bzw. Nebenstrahlungsdiagramme und
Fig. 4 ein Schaltungsbeispiel für eine Ansteuereinrichtung in einer Anordnung nach Fig. 3.
Fig. 1 zeigt horizontale Hauptstrahlungsdiagramme HS1, HS2, HS3 und HS4 und dazu benachbart angeordnete Nebenstrahlungsdiagramme NS12, NS23, NS34 und NS5 gemäß dem Stand der Technik, die mit Hilfe einer hier nicht dargestellten adaptiven Antennenanordnung erzeugt werden.
Die Hauptstrahlungsdiagramme HS1 bis HS4 sind polarisationsgleich, hier beispielsweise +45° polarisiert, und zueinander horizontal versetzt, wobei jedes einzelne von ihnen einen räumlichen Bereich versorgt, bzw. die jeweils dem einzelnen Bereich zugeordneten Teilnehmer versorgt. Das erste Hauptstrahlungsdiagramm HS1 und das zweite ihm benachbarte Hauptstrahlungsdiagramm HS2 überlappen sich typischerweise in einem Punkt P12, der einen Feldstärkeabfall von 3 dB von einer Referenzfeldstärke EREF kennzeichnet. Gleiches gilt für die Punkte P23 bzw. P34, die sich entsprechend aus der Überlappung der Hauptstrahlungsdiagramme H2, H3 und H4 ergeben.
Mit Hilfe der adaptiven Antennenanordnung werden den Hauptstrahlungsdiagrammen HS1 bis HS4 benachbarte Nebenstrahlungsdiagramme NS12, NS23, NS34 und NS5 erzeugt, die wiederum untereinander polarisationsgleich sind, jedoch zu den Hauptstrahlungsdiagrammen HS1 bis HS4 nicht polarisationsgleich sind. Die Polarisation der Nebenstrahlungsdiagramme NS12 bis NS5 ist hier somit -45°.
Das erste und das zweite Hauptstrahlungsdiagramm HS1 bzw. HS2 überlappen sich beispielsweise mit dem dazwischen angeordneten Nebenstrahlungsdiagramm NS12 in einem Punkt P1 bzw. P2, die typischerweise einen Feldstärkeabfall von 0,6 dB von der Referenzfeldstärke EREF kennzeichnen. Gleiches gilt für die Punkte P3, P4, PS, P6 und P7, die sich aus der Überlappung der jeweiligen Haupt- und Nebenstrahlungsdiagrammen HS2 bis HS4 und NS12 bis NS5 ergeben.
Die adaptive Antennenanordnung weist somit eine räumliche Versorgungscharakteristik mit typischen Einzügen von 0,6 dB auf, wobei jedoch die Polarisation der an einen Teilnehmer gesendeten Signale abhängig ist von dessen Standort und damit von dem ihm jeweilig zugeordneten Haupt- bzw. Nebenstrahlungsdiagramm.
Ein Signal für einen Teilnehmer, der beispielsweise dem ersten Hauptstrahlungsdiagramm HS1 zugeordnet ist, wird somit +45° polarisiert abgestrahlt.
Bewegt sich dieser Teilnehmer und wird er dadurch beispielsweise dem Nebenstrahlungsdiagramm NS12 zugeordnet, so ändert sich die Polarisation der für ihn bestimmten Signale von +45° in -45°.
Fig. 2 zeigt Hauptstrahlungsdiagramme HSD1, HSD2, HSD3 und HSD4 und erfindungsgemäß dazwischen angeordnete Nebenstrahlungsdiagramme NSD12, NSD23 und NSD34.
Vergleichend mit Fig. 1 überschneiden sich wieder die Hauptstrahlungsdiagramme HSD1, HSD2, HSD3 und HSD4 in den jeweiligen Punkten PD12, PD23 und PD34, die einen Feldstärkeabfall von typisch 3 dB von einer Referenzfeldstärke EREF kennzeichnen, und auch die Nebenstrahlungsdiagramme NSD12, NSD23 und NSD34 überschneiden sich mit den Hauptstrahlungsdiagrammen HSD1, HSD2, HSD3 und HSD4 jeweils in den Punkten PD1, PD2, PD3, PD4, PD5 und PD6, die einen Feldstärkeabfall von typisch 0,6 dB von der Referenzfeldstärke EREF kennzeichnen.
Erfindungsgemäß sind hier jedoch, vergleichend mit dem bekannten Stand der Technik, die Hauptstrahlungsdiagramme HSD1 bis HSD4 polarisationsgleich untereinander und polarisationsgleich zu den Nebenstrahlungsdiagrammen NSD12 bis NSD34.
Ein Signal für einen Teilnehmer, der beispielsweise dem Hauptstrahlungsdiagramm HSD1 zugeordnet ist, wird damit immer gleich polarisiert abgestrahlt, auch wenn der Teilnehmer sich bewegt und dadurch beispielsweise dem Nebenstrahlungsdiagramm NSD12 zugeordnet wird.
Fig. 3 zeigt eine Anordnung zur Ansteuerung einer Phased- Array-Antennenanordnung zur Erzeugung der in Fig. 2 gezeigten erfindungsgemäßen Haupt- bzw. Nebenstrahlungsdiagramme.
Eine Butlermatrix BM mit vier Eingängen E1, E2, E3 und E4 und mit vier Ausgängen dient zur Ansteuerung einer Phased-Array- Antennenanordnung ANT, die aus vier kreuzpolarisierten Einzelantennen ANT1, ANT2, ANT3 und ANT4 besteht. Jede der Einzelantennen ANT1, ANT2, ANT3 und ANT4, mit jeweils eigenem Antenneneingang für jede einzelne dort beinhaltete Polarisation, beinhaltet ein oder mehrere zusammengeschaltete +45°-Erregersysteme, die zur Erzeugung eines +45° polarisierten Strahlungsdiagramms dienen bzw. ebenfalls ein oder mehrere zusammengeschaltete -45°-Erregersysteme, die zur Erzeugung eines -45° polarisierten Strahlungsdiagramms dienen. Die Phased-Array-Antennenanordnung ANT weist somit acht Eingänge zur Aufnahme von Teilnehmersignalen auf, vier zur Erzeugung von +45° bzw. vier zur Erzeugung von -45° polarisierten Strahlungsdiagrammen.
Jeder einzelne Ausgang der Butlermatrix BM ist hier mit genau einem +45°-Eingang der Phased-Array-Antennenanordnung ANT verbunden. Jedem einzelnen der vier Eingänge der Butlermatrix BM ist je ein Combiner CB1, CB2, CB3 bzw. CB4 mit jeweils vier Eingängen und mit je einem Ausgang derart vorgeschaltet, dass der Ausgang eines Combiners CB1 bis CB4 mit genau einem der vier Eingänge E1 bis E4 der Butlermatrix BM verbunden ist. Jedem der vier Combiner CB1 bis CB4 wiederum ist je eine Ansteuereinrichtung ANS1, ANS2, ANS3 bzw. ANS4 mit jeweils vier Ausgängen und mit je einem Eingang derart vorgeschaltet, dass die jeweils ersten bis vierten Eingänge der vier Combiner CB1 bis CB4 mit je einem Ausgang der ersten bis vierten Ansteuereinrichtung ANS1, ANS2, ANS3 bzw. ANS4 verbunden sind.
Jeder der vier Ansteuereinrichtungen ANS1 bis ANS4 ist je eine Carrier-Unit CU1, CU2, CU3 bzw. CU4 mit je einem Ausgang derart vorgeschaltet, dass jeder Eingang der Ansteuereinrichtung ANS1 bis ANS4 mit dem Ausgang genau einer Carrier-Unit CU1 bis CU4 verbunden ist. Über die Carrier-Unit CU1 bis CU4 werden Teilnehmersignale an die jeweilige Ansteuereinrichtung ANS1 bis ANS4 weitergegeben.
Mit Hilfe der hier beschriebenen Anordnung und den Ansteuereinrichtungen ANS1 bis ANS4 werden teilnehmerabhängig, wie in Fig. 2 gezeigt, vier Hauptstrahlungsdiagramme und drei dazwischen angeordnete Nebenstrahlungsdiagramme erzeugt.
Zur Erzeugung eines Hauptstrahlungsdiagramms HSD1 gelangt beispielsweise ein erstes Teilnehmersignal TN1 der Carrier- Unit CU1 über die erste Ansteuereinrichtung ANS1 und über den ersten Combiner CB1 an genau einen Eingang E1 der Butlermatrix BM und über diese an die +45°-Eingänge der Phased-Array-Antennenanordnung ANT. Das Signal TN1 wird innerhalb der Butlermatrix BM derart aufgeteilt und phasenverschoben, dass bei dessen Abstrahlung beispielsweise das aus Fig. 2 bekannte Hauptstrahlungsdiagramm HSD1 entsteht.
Zur Erzeugung des dazu benachbarten Hauptstrahlungsdiagramms HSD2 gelangt beispielsweise ein zweites Teilnehmersignal TN2 der ersten Carrier-Unit CU1 ebenfalls über die erste Ansteuereinrichtung ANS1, aber anschließend über den zweiten Combiner CB2 an genau einen zweiten Eingang E2 der Butlermatrix BM und über diese an die +45°-Eingänge der Phased-Array-Antennenanordnung ANT. Das Signal TN2 wird innerhalb der Butlermatrix BM wieder derart aufgeteilt und phasenverschoben, dass bei dessen Abstrahlung das aus Fig. 2 bekannte Hauptstrahlungsdiagramm HSD2 entsteht. Die Eingänge E1 und E2 der Butler-Matrix BM sind dabei benachbart zueinander.
Zur Erzeugung des zwischen den Hauptstrahlungsdiagrammen HSD1 und HSD2 angeordneten Nebenstrahlungsdiagramms NSD12 gelangt nun ein drittes Teilnehmersignal TN3, das hier beispielsweise der zweiten Carrier-Unit CU2 zugeführt ist, über die zweite Ansteuereinrichtung ANS2 und über den ersten und den zweiten Combiner CB1 und CB2 phasengleich an die beiden Eingänge E1 und E2.
Gleiches gilt sinngemäß zur erfindungsgemäßen Erzeugung der weiteren in Fig. 2 dargestellten Hauptstrahlungsdiagramme bzw. Nebenstrahlungsdiagramme für weitere Teilnehmer von einer der Carrier-Units CU1 bis CU4 bzw. für deren Zuordnung zu den Eingängen E1 bis E4 der Butler-Matrix BM.
Jede der Ansteuereinrichtungen ANS1 bis ANS4 ist also derart ausgeprägt, dass sie, abhängig vom Teilnehmer und dessen Standort, zur Erzeugung des Haupt- bzw. Nebenstrahlungsdiagramms das entsprechende Teilnehmersignal mit Hilfe der Combiner CB1 bis CB4 entweder an nur einen der Eingänge E1 bis E4 der Butlermatrix BM durchschaltet oder dass sie das entsprechende Teilnehmersignal phasengleich an zwei benachbarte Eingänge E1 bis E4 der Butlermatrix BM durchschaltet.
Bei einem Funkkommunikationssystem, bei dem die einzelnen Teilnehmersignale zeitlich aufeinanderfolgend in Zeitschlitzen übertragen werden, wie beispielsweise bei GSM oder bei UMTS mit TDD, werden die einzelnen Teilnehmersignale entsprechend ihrer Zeitschlitze mit Hilfe der Ansteuereinrichtungen ANS1 bis ANS4 an die entsprechenden Eingänge der Butlermatrix BM durchgeschaltet.
Fig. 4 zeigt ein Schaltungsbeispiel für eine Ansteuereinrichtung ANS in einer Anordnung nach Fig. 3. Die Ansteuereinrichtung ANS weist vier Ausgänge A1, A2, A3 und A4 und einen Eingang E1 auf. Die vier Ausgänge A1, A2, A3 und A4 sind über einen gemeinsamen Sternpunkt SP mit dem Eingang E1 der Ansteuerschaltung ANS verbunden.
An einem dem Eingang E1 zugeordneten Eingangszweig der Ansteuereinrichtung ANS ist eine über einen ersten Anschaltpunkt AP1 in einem Querzweig angeordnete Serienschaltung aus einem Kondensator CE1 und einer auf ein Ausgleichspotential P0 gelegte, schaltbare Shunt-PIN-Diode DE1 vorgesehen. An jedem der vom Sternpunkt SP zu den vier Ausgängen A1, A2, A3 und A4 führenden Ausgangszweig ist jeweils eine, über je einen zweiten Anschaltpunkt AP2 in einem Querzweig auf das Ausgleichspotential P0 gelegte, schaltbare Shunt-PIN-Diode DA1, DA2, DA3 bzw. DA4 vorgesehen.
Der Kondensator CE1 und ein zwischen dem ersten Anschaltpunkt AP1 und dem Sternpunkt SP vorhandener Leitungsabstand ae1 dienen zur Widerstandsanpassung und werden derart dimensioniert, dass der Eingang E1 der Ansteuereinrichtung ANS einen im wesentlichen realen Eingangswiderstand ZE1 aufweist, der typischerweise bei 50 Ω liegt.
Bei jedem der den Ausgängen A1 bis A4 zugeordneten Ausgangszweige weist der jeweilige zweite Anschaltpunkt AP2 je einen Leitungsabstand aa1, aa2, aa3 bzw. aa4 zum Sternpunkt SP auf. Der jeweilige Leitungsabstand aa1, aa2, aa3 bzw. aa4 ist derart dimensioniert, dass bei durchgeschalteter Shunt-PIN-Diode DA1, DA2, DA3 bzw. DA4 der entsprechende Ausgang A1, A2, A3 bzw. A4 hochohmig vom Sternpunkt SP abgetrennt ist. Verwirklicht wird dies dadurch, dass bei durchgeschalteter Shunt-PIN-Diode DA1, DA2, DA3 bzw. DA4 das Ausgleichspotential P0 an den entsprechenden zweiten Anschaltpunkt AP2 gelangt und dieses gewissermaßen als Kurzschluß über den dazugehörenden Leitungsabstand aa1, aa2, aa3 bzw. aa4, der typischerweise eine elektrische Länge von 1/4 einer Wellenlänge einer einem Teilnehmer zugeordneten Trägerfrequenz aufweist, im wesentlichen als Leerlauf am Sternpunkt SP anliegt.
Der Leitungsabstand ae1 des ersten Anschaltpunktes AP1 zum Sternpunkt SP beträgt im wesentlichen 1/10 bzw. 1/12 der Wellenlänge der dem Teilnehmer zugeordneten Trägerfrequenz.
Zur Erzeugung eines in Fig. 2 gezeigten Hauptstrahlungsdiagramms werden die Shunt-Pin-Diode DE1 im Eingangszweig und die den jeweiligen Ausgangszweigen zugeordneten Shunt-PIN-Dioden DA1, DA2, DA3 und DA4 derart geschaltet, dass drei der Ausgänge A1 bis A4 hochohmig vom Sternpunkt SP abgetrennt sind. Gleichzeitig sperrt die Shunt- PIN-Diode DE1 im Eingangszweig, wodurch der Kondensator CE1 bzw. die Serienschaltung keinen Beitrag zu einer Widerstandstransformation liefert. Hier sind beispielsweise die Shunt-PIN-Dioden DA2, DA3 und DA4 der jeweiligen Ausgangszweige durchgeschaltet, während die Shunt-PIN-Dioden DA1 im ersten Ausgangszweig und die Shunt-PIN-Diode DE1 des Eingangszweigs sperren. Dadurch gelangt ein Teilnehmersignal TN11, das am Eingang E1 anliegt, an den ersten Ausgang A1.
Zur Erzeugung eines in Fig. 2 gezeigten Nebenstrahlungsdiagramms werden hingegen zwei der Ausgänge A1 bis A4 hochohmig vom Sternpunkt SP abgetrennt und gleichzeitig wird zur Widerstandsanpassung des Sternpunktes SP die Shunt-PIN-Diode DE1 des Eingangszweigs durchgeschaltet.
Beispielsweise sind die im dritten und vierten Ausgangszweig vorgesehenen Shunt-PIN-Dioden DA3 und DA4 durchgeschaltet, wodurch der dritte und vierte Ausgang A3 und A4 hochohmig vom Sternpunkt SP abgetrennt sind. Da die in diesem Beispiel im ersten und zweiten Ausgangszweig vorhandenen Shunt-PIN-Dioden DA1 und DA2 nicht durchgeschaltet sind, gelangt ein Teilnehmersignal TN31, das am Eingang E1 anliegt, gleichphasig sowohl an den ersten Ausgang A1 als auch an den zweiten Ausgang A2.
Das jeweilige Teilnehmersignal TN11 bzw. TN31 gelangt dann, wie in Fig. 3 beschrieben, an die entsprechenden Eingänge der Butler-Matrix.
Zur Erzeugung des Nebenstrahlungsdiagramms liegt hier am gemeinsamen Sternpunkt SP beispielsweise ein im wesentlichen realer Widerstand von typisch 25 Ω an. Mittels des Kondensators CE1 und mit Hilfe einer Transformation über den Leitungsabstand ae1 wird dieser auf einen im wesentlichen realen Eingangswiderstand ZE1 von typisch 50 Ω transformiert.

Claims (11)

1. Anordnung zur Erzeugung von Nebenstrahlungsdiagrammen (NSD12, NSD23, NSD34), die jeweils zwischen horizontal versetzten Hauptstrahlungsdiagrammen (HSD1, HSD2, HSD3, HSD4) einer Phased-Array-Antennenanordnung (ANT) angeord­ net sind, bei einem Funkkommunikationssystem mit mehreren Teilnehmern (TN1, TN2, TN3), bei der zur Ansteuerung der Phased-Array-Antennenanordnung (ANT) dieser eine Butler- Matrix (BM) derart vorgeschaltet ist,
dass zur Erzeugung eines auf einen ersten Teilnehmerbe­ reich gerichteten ersten Hauptstrahlungsdiagramms (HSD1) ein erstes Teilnehmersignal (TN1) an einen ersten Eingang (E1) der Butler-Matrix (BM) geschaltet ist, dass zur Er­ zeugung eines auf einen zweiten Teilnehmerbereich gerich­ teten benachbarten zweiten Hauptstrahlungsdiagramms (HSD2) ein zweites Teilnehmersignal (TN2) an einen zweiten Ein­ gang (E2) der Butler-Matrix (BM) geschaltet ist, und dass die beiden Hauptstrahlungsdiagramme (HSD1, HSD2) polarisa­ tionsgleich zueinander sind,
dadurch gekennzeichnet,
dass zur Erzeugung eines auf einen dritten Teilnehmerbe­ reich gerichteten Nebenstrahlungsdiagramms (NSD12), das po­ larisationsgleich zu den benachbarten Hauptstrahlungsdia­ grammen (HSD1, HSD2) ist, ein drittes Teilnehmersignal (TN3) phasengleich an den ersten und an den zweiten Eingang (E1, E2) der Butler-Matrix (BM) geschaltet ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Butler-Matrix (BM) N Eingänge (E1, E2, E3, E4) und N Ausgänge aufweist und jeder einzelne Ausgang mit genau ei­ nem Eingang der Phased-Array-Antennenanordnung (ANT) ver­ bunden ist.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Phased-Array-Antennenanordnung (ANT) N Haupt­ strahlungsdiagramme (HSD1, HSD2, HSD3, HSD4) und N-1 je­ weils dazwischen angeordnete Nebenstrahlungsdiagramme (NSD12, NSD23, NSD34) aufweist.
4. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass jedem der N Eingänge (E1, E2, E3, E4) der Butler- Matrix (BM) je ein Combiner (CB1, CB2, CB3, CB4) mit N Eingängen und mit einem Combinerausgang derart vorgeschal­ tet ist, dass der Combinerausgang mit genau einem der N Eingänge (E1, E2, E3, E4) der Butler-Matrix (BM) verbunden ist.
5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass jedem der N Combiner (CB1, CB2, CB3, CB4) je eine Ansteu­ ereinrichtung (ANS1, ANS2, ANS3, ANS4) mit N Ausgängen und mit einem Eingang derart vorgeschaltet ist, dass die je­ weils ersten bis N-ten Eingänge der N Combiner mit je ei­ nem Ausgang einer ersten bis N-ten Ansteuereinrichtung (ANS1, ANS2, ANS3, ANS4) verbunden sind.
6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der N Ansteuereinrichtungen (ANS1, ANS2, ANS3, ANS4) je eine Carrier-Unit (CU1, CU2, CU3, CU4) mit einem Aus­ gang derart vorgeschaltet ist, dass jeder Eingang der An­ steuereinrichtung (ANS1, ANS2, ANS3, ANS4) mit dem Ausgang genau einer Carrier-Unit (CU1, CU2, CU3, CU4) verbunden ist, wobei über die Carrier-Unit (CU1, CU2, CU3, CU4) die Teilnehmersignale von mehreren Teilnehmern (TN1, TN2, TN3) an die Ansteuereinrichtung (ANS1, ANS2, ANS3, ANS4) gelangen.
7. Anordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet,
dass an einem dem Eingang (E1) zugeordneten Eingangs­ zweig der Ansteuereinrichtung (ANS1, ANS2, ANS3, ANS4) eine über einen ersten Anschaltpunkt (AP1) in einem Querzweig angeordnete Serienschaltung aus einem Konden­ sator (CE1) und einer auf ein Ausgleichspotential (P0) gelegten, schaltbaren Shunt-PIN-Diode (DE1) vorgesehen ist,
dass an jedem der den N Ausgängen (A1, A2, A3, A4) zuge­ ordneten Ausgangszweige, die über einen gemeinsamen Sternpunkt (SP) mit dem Eingangszweig der Ansteuerschal­ tung (ANS1, ANS2, ANS3, ANS4) verbunden sind, eine über einen jeweils zweiten Anschaltpunkt (AP2) in einem Quer­ zweig auf Ausgleichspotential (P0) gelegte, schaltbare Shunt-PIN-Diode (DA1, DA2, DA3, DA4) vorgesehen ist,
dass der im Querzweig des Eingangszweigs vorgesehene Kondensator (CE1) und ein Leitungsabstand (AE1) vom ers­ ten Anschaltpunkt (AP1) zum Sternpunkt (SP) derart di­ mensioniert sind, dass der Eingang (E1) der Ansteuerein­ richtung (ANS1, ANS2, ANS3, ANS4) einen im wesentlichen realen Widerstand (ZE1) aufweist, und
dass bei jedem der den N Ausgängen (A1, A2, A3, A4) zu­ geordneten Ausgangszweige ein Leitungsabstand (aa1, aa2, aa3, aa4) des jeweiligen zweiten Anschaltpunkts (AP2) zum Sternpunkt (SP) derart dimensioniert ist, dass, bei durchgeschalteter Shunt-Pin-Diode (DA1, DA2, DA3, DA4) des Ausgangszweigs, der Ausgang (A1, A2, A3, A4) hochoh­ mig vom Sternpunkt (SP) abgetrennt wird.
8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuereinrichtung (ANS1, ANS2, ANS3, ANS4) derart dimensioniert ist,
dass der Widerstand (ZE1) des Eingangs einen Wert von 50 Ohm aufweist,
dass bei jedem Ausgang (A1, A2, A3, A4) der Leitungsab­ stand (aa1, aa2, aa3, aa4) des zweiten Anschaltpunkts (AP2) zum Sternpunkt (SP) ein Viertel einer Wellenlänge einer dem Teilnehmer (TN1, TN2, TN3) zugeordneten Trä­ gerfrequenz ist,
dass beim Eingangszweig der Leitungsabstand (ae1) des ersten Anschaltpunkts (AP1) zum Sternpunkt (SP) ein Zehntel oder ein Zwölftel der Wellenlänge der dem Teil­ nehmer (TN1, TN2, TN3) zugeordneten Trägerfrequenz ist.
9. Anordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die in den Ausgangszweigen der Ansteuereinrichtung (ANS1, ANS2, ANS3, ANS4) vorgesehenen Shunt-Pin-Dioden (DA1, DA2, DA3, DA4) zur Erzeugung des Nebenstrahlungsdia­ gramms (NSD12, NSD23, NSD34) derart geschaltet sind, dass jeweils zwei Shunt-PIN-Dioden (DA1, DA2, DA3, DA4) von be­ nachbarten Ausgängen (A1, A2, A3, A4) diese hochohmig vom Sternpunkt (SP) abtrennen und die verbleibenden Dioden (DE1, DA1, DA2, DA3, DA4) das Ausgleichspotential (P0) durchschalten, während zur Erzeugung des Hauptstrahlungs­ diagramms (HSD1, HSD2, HSD3, HSD4) die Shunt-PIN-Dioden (DE1, DA1, DA2, DA3, DA4) derart geschaltet sind, dass die Shunt-PIN-Diode (DA1, DA2, DA3, DA4) von genau einem Aus­ gangszweig und die Shunt-PIN-Diode (DE1) des Eingangs­ zweigs hochohmig sperren und die verbleibenden Shunt-PIN- Dioden (DA1, DA2, DA3, DA4) das Ausgleichspotential (P0) durchschalten.
10. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, dass das Funkkommunikationssystem derart ausgebildet ist, dass die Teilnehmersignale (TN1, TN2, TN3) in Zeitschlitzen übertragen werden und die je­ weiligen Teilnehmersignale (TN1, TN2, TN3) entsprechend ihrer Zeitschlitze durch die Ansteuereinrichtungen (ANS1, ANS2, ANS3, ANS4) an die entsprechenden Eingänge (E1, E2, E3, E4) der Butler-Matrix (BM) zur Erzeugung des jeweili­ gen Hauptstrahlungsdiagramms (HSD1, HSD2, HSD3, HSD4) o­ der Nebenstrahlungsdiagramms (NSD12, NSD23, NSD34) gelan­ gen.
11. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, dass die Phased-Array- Antennenanordnung (ANT) kreuzpolarisierte Einzelantennen (ANT1, ANT2, ANT3, ANT4) mit im wesentlichen orthogonal aufeinander stehenden Erregersystemen aufweist, wobei zur Erzeugung der zwischen den Hauptstrahlungsdiagrammen (HSD1, HSD2, HSD3, HSD4) angeordneten Nebenstrahlungsdia­ gramme (NSD12, NSD23, NSD34) jeweils gleichpolarisierte Erregersysteme verwendet werden.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999056349A1 (en) * 1998-04-27 1999-11-04 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson Intentional sidelobe creation

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Dam,H. et al.: Performance evaluation of adaptive antenna base stations in a commercial GSM network.In: Vehicular Technology Conference, 1999. VTC 1999-Fall. IEEE VTS 50th, Vol.: 1, 1999 Page(s): 47-51 vol. 1 *
Derneryd,Anders et al.: Adaptive base-station antenna arrays. In: Ericsson Review No. 3, 1999, S. 132-137 *

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