專利名稱：：具有電傾斜控制的相控陣天線系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及具有電傾斜控制的相控陣天線系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：天線系統(tǒng)適合用于電信和雷達(dá)中的許多相控陣應(yīng)用，但還發(fā)現(xiàn)在通常被稱為移動電話網(wǎng)絡(luò)的蜂窩移動無線電網(wǎng)絡(luò)中的特定應(yīng)用(盡管不限于此)。更具體地，但是在不限制的情況下，本發(fā)明的天線系統(tǒng)可以被用于諸如GSM、CDMA(IS95)、D-AMPS(IS136)和PCS系統(tǒng)的第二代(2G)移動電話網(wǎng)絡(luò)和諸如通用移動電話系統(tǒng)(UMTS)的第三代(3G)移動電話網(wǎng)絡(luò)以及其他蜂窩系統(tǒng)。在蜂窩移動無線電網(wǎng)絡(luò)中使用相控陣天線是公知的，這樣的天線包括陣列(通常是八個或更多個)單獨(dú)的天線單元(例如偶極子或貼片(patch))。天線具有包含主瓣和旁瓣的輻射圖。主瓣的中心是處于接收模式的天線的最大靈敏度方向，并且是處于發(fā)射模式的其主要輸出輻射束的中心方向。相控陣天線的公知特性是，如果天線單元接收的信號被延遲一個隨著天線單元離陣列邊緣的距離而變化的延遲，那么天線主輻射束朝著增加延遲的方向轉(zhuǎn)向(steer)。對應(yīng)于延遲的零變化和非零變化的主輻射束中心之間的角度(即傾斜角)，依賴于延遲T隨橫過陣列的距離x的變化率dT/dx:dT/dx可以是常數(shù)或稍微有點(diǎn)變化以提高本領(lǐng)域公知的射束特性。通過改變信號相位P以及由此改變相控陣表示可以等^:地實(shí)現(xiàn)延遲。因此可以通過調(diào)節(jié)饋送到天線單元的信號之間的相位關(guān)系來改變天線方向圖的主射束。這允許天線被轉(zhuǎn)向例如以改變天線的地面覆蓋范圍。在該說明書中，術(shù)語'移相器，和'時間延遲設(shè)備，或'延遲設(shè)備，或'延遲器(delay)，被用于表示同樣的意思。這些術(shù)語被用在電信業(yè)并且移相器和時間延遲設(shè)備二者在相同頻率處實(shí)現(xiàn)同樣的傾斜。蜂窩移動無線電網(wǎng)絡(luò)的相控陣天線的運(yùn)營商具有調(diào)節(jié)他們天線的垂直輻射圖(即在垂直面中的方向圖的橫截面)的要求。為了調(diào)節(jié)天線的覆蓋范圍，有必要改變天線的主射束的垂直角，也被稱為"傾斜，，。需要這樣的調(diào)節(jié)例如來補(bǔ)償蜂窩網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)或者基站的數(shù)量或天線的變化。調(diào)節(jié)天線傾斜的角度可以是機(jī)械的、電的或這兩者一起?？梢院唵蔚赝ㄟ^改變天線或其屏蔽套(天線罩)指向的方向來機(jī)械調(diào)節(jié)天線傾釗-的角度("機(jī)械傾斜"的角度)?？梢酝ㄟ^適合的天線單元信號的相對延遲來調(diào)節(jié)天線的"電傾斜"角度。具有電傾斜角控制的相控陣天線系統(tǒng)由G.E.Bacon,"VariableElevationBeam-AerialSystemforl會Metres，，，IEEPartIIIA,Vol.93,1946,pp539-544公開。該系統(tǒng)包含由九個偶極子子陣列組成的垂直多層天線。其使用具有四個嵌套的同心饋線電纜環(huán)以及一個到它們共同中心的連線的移相器。連接到該共同中心并且可圍繞該共同中心旋轉(zhuǎn)的導(dǎo)體將后者連接到四個環(huán)；每個環(huán)具有連接到關(guān)于中心子陣列對稱定位的各個子陣列對的兩個末端或輸出端，其自身被連接到天線驅(qū)動信號被饋送到的共同中心。旋轉(zhuǎn)導(dǎo)體將其連線圍繞每個環(huán)移動，這增加了該環(huán)一個末端處的相位，并且降低了另一個末端處的相位。因此，每對子陣列在一個子陣列處的相位降低而在另一個處的相位增加，相移及其變化率一環(huán)一環(huán)地向外增加，因?yàn)樗鼈兣c環(huán)半徑成比例。當(dāng)在蜂窩移動無線電網(wǎng)絡(luò)中使用時，相控陣天線的垂直輻射圖(VRP)具有許多重要的要求(a)足夠的瞄準(zhǔn)線(boresight)增益；(b)第一上旁瓣電平足夠低以避免利用不同小區(qū)中的基站的移動設(shè)備的干擾；(c)第一下旁瓣電平足夠高以允許緊鄰天線附近的通信；以及(d)在天線被電傾斜時旁瓣電平仍保持在預(yù)定的限制中。這些要求會相互沖突，例如增加瞄準(zhǔn)線增益會增加旁瓣的電平。同樣，在天線被電傾斜時旁瓣的方向和電平或幅度會改變。已發(fā)現(xiàn)-18dB的相對于瞄準(zhǔn)線電平的第一上旁瓣最大電平對整體系統(tǒng)性能提供便利的損害。調(diào)節(jié)機(jī)械或電傾斜的角度的效果是改變天線瞄準(zhǔn)線方向，這改變天線覆蓋范圍。由許多運(yùn)營商共用的天線優(yōu)選地具有用于每個運(yùn)營商的各自獨(dú)立可調(diào)的電傾斜角，然而，到目前為止這已導(dǎo)致了天線性能的妥協(xié)。隨著傾斜角余弦的變化瞄準(zhǔn)線增益會降低，因?yàn)橛行炀€孔徑減小了(這是不可避免的并且在所有的天線設(shè)計中都會發(fā)生)。瞄準(zhǔn)線增益的進(jìn)一步降低會導(dǎo)致改變傾斜角的后果。R.C.Johnson的AntennaEngineersHandbook3rdEd1993,McGrawHill，ISBN0-07-032381-X,Ch20的圖20-2公開了使用用于每個天線單元的各自可變移相器來調(diào)節(jié)相控陣天線的電傾斜角因此可以作為橫過天線距離的函數(shù)調(diào)節(jié)信號相位從而改變電傾斜。由于需要多個可變移相器所以天線的成本高。通過將每個單獨(dú)的可變移相器或延遲設(shè)備應(yīng)用于各自的天線單元組而不是應(yīng)用于單獨(dú)的單元來降低成本，但這增加了旁瓣電平。如果天線被共用，那么其運(yùn)營商必須使用共同的電傾斜角。最后，如果天線被用在不同頻率處具有上行鏈路和下行鏈路的通信系統(tǒng)(如一般的，頻分雙工系統(tǒng))中，那么處于發(fā)射和接收模式中的電傾斜角不同。相控陣天線還優(yōu)選地具有幅度錐減(amplitudetaper)和相位錐減(phasetaper),即橫過陣列的幅度變化和相位變化率。幅度錐減主要與設(shè)定天線旁瓣電平有關(guān)，但是具有降低增益的副效應(yīng)。相位錐減主要與設(shè)定電傾斜角有關(guān)，但是也降低天線增益并且在其不是線性的情況下會提高旁瓣電平。使用多個可變移相器或延遲設(shè)備的相控陣天線的電傾斜的現(xiàn)有技術(shù)相當(dāng)復(fù)雜它們導(dǎo)致高成本和重量并且對由多個載波頻率共用的天線或?qū)γ總€都要求各自的電傾斜角的天線運(yùn)營商來說是不現(xiàn)實(shí)的。在國際專利申請?zhí)朩O03/036756、WO03/036759、WO03/043127、WO2004/088790以及WO2004/102739中公開了天線的電傾斜角的控制。在這些專利申請中，WO2004/102739特別公開了通過改變一對信號之間的單一時間延遲或相差來控制電傾斜信號分離和重組網(wǎng)絡(luò)形成了具有適合定相(phasing)的信號組合以輸入到各自的天線單元。然而，該方法所具有的傾斜范圍比許多應(yīng)用所期望的要小。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種相控陣天線系統(tǒng)的可替換形式。本發(fā)明提供了一種具有電傾斜控制的相控陣天線系統(tǒng)，其可操作成處于發(fā)射模式的發(fā)射機(jī)，并且合并了a)天線單元陣列；b)傾斜控制裝置，用于將輸入信號分離成至少第一、第二和第三中間信號，以使得所述至少第一和第二中間信號中的每一個能夠相對于所述第三中間信號進(jìn)行可變延遲；C)共電饋電裝置，用于處理所述中間信號以生成天線單元的驅(qū)動信號，所述驅(qū)動信號至少部分包括所述中間信號的矢量組合；以及d)相對定相，用于響應(yīng)于所述至少笫一和第二中間信號相對于所述第三中間信號的可變延遲來使所述傾斜控制裝置和所述共電饋電裝置結(jié)合施加的驅(qū)動信號適用于相控陣射束轉(zhuǎn)向。在另一個方面，本發(fā)明提供了具有電傾斜控制的相控陣天線系統(tǒng)，其可操作成處于接收模式的接收機(jī)，并且合并了a)天線單元陣列；b)共電饋電裝置，用于處理來自天線單元的接收信號以生成至少部分包括所接收信號的矢量組合的至少第一、第二和第三中間信號；c)傾斜控制裝置，用于通過相對于所述第三中間信號可變延遲所述至少第一和第二中間信號以及將所延遲的中間信號與所述第三中間信號相組合以提供輸出信號來將所述中間信號轉(zhuǎn)換成輸出信號；以及d)相對定相，用于響應(yīng)于所述至少第一和第二中間信號相對于所述第三中間信號的可變延遲來使所述共電饋電裝置和所述傾斜控制裝置結(jié)合施加的中間信號適用于相控陣射束轉(zhuǎn)向。傾斜控制裝置可以包括相應(yīng)的可變延遲裝置，用于相對于所述第三中間信號來可變延遲所述至少第一和第二中間信號中的每一個，所述可變延遲裝置被設(shè)置成提供以相同速率變化并且一個延遲增加而另一個延遲減少的延遲。所述可變延遲裝置可以應(yīng)用彼此幅度相等的相應(yīng)延遲。共電饋電裝置可以組合附近位置中的信號以避免電路交叉。它可以組合附近位置中的中間信號以生成天線單元的驅(qū)動信號并且避免電路交叉。傾斜控制裝置和共電饋電裝置可以提供具有橫過陣列基本線性的相位波前的天線單元的驅(qū)動信號。它們可以提供具有抑制旁瓣的幅度錐減以及傾斜所述陣列的射束而不損害射束形狀的基本線性相位錐減的天線單元的驅(qū)動信號。傾斜控制裝置可以是第一傾斜控制裝置，并且天線系統(tǒng)可以包括至少一個其它傾斜控制裝置和濾波裝置以隔離不同頻率的信號的發(fā)射和/或接收，并且提供與每個傾斜控制裝置相關(guān)聯(lián)的相應(yīng)獨(dú)立電傾41"角。傾斜控制裝置和共電饋電裝置可包括實(shí)施諸如余弦、余割或多爾夫-切比雪夫幅度錐減的幅度錐減的分離裝置。它們可以包括分離裝置和混合組合裝置用于分離并組合信號并且該分離裝置和混合組合裝置實(shí)現(xiàn)為雙窩正交混合器(doubleboxquadraturehybrids)以及和差混合器(sumanddifferencehybrids)。傾斜控制裝置可以僅包括兩個可變延遲裝置來相對于第三中間信號僅可變延遲笫一和第二中間信號。傾斜控制裝置可以可替換地僅包括四個可變延遲裝置來相對于笫三中間信號僅可變延遲第一、第二、第四和第五中間信號。天線單元的陣列可以具有七個、十一個、十五個或十九個天線單元。一些驅(qū)動信號可以是單獨(dú)的中間信號的部分(fraction)而其它驅(qū)動信號可以是兩個中間信號的部分的矢量和或矢量差。在可替換的方面，本發(fā)明提供了一種操作具有電傾斜控制的相控陣天線系統(tǒng)作為處于發(fā)射模式的發(fā)射機(jī)的方法，該天線系統(tǒng)合并了具有天線單元陣列的天線，并且該方法具有以下步驟a)將輸入信號分離成至少第一、第二和第三中間信號；b)相對于所述第三中間信號可變延遲所迷至少第一和笫二中間信c)處理所述中間信號以生成天線單元的驅(qū)動信號，所述驅(qū)動信號至少部分包括所述中間信號的矢量組合；以及d)響應(yīng)于所述至少第一和笫二中間信號相對于所述第三中間信號的可變延遲來相對定相所述驅(qū)動信號以適用于相控陣射束轉(zhuǎn)向。在又一個可替換的方面，本發(fā)明提供了一種操作具有電傾斜控制的相控陣天線系統(tǒng)作為處于接收模式的接收機(jī)的方法，該天線系統(tǒng)合并了具有天線單元陣列的天線，并且該方法具有以下步驟a)處理來自所述天線單元的接收信號，以生成至少部分包括所接收信號的矢量組合的至少第一、第二和第三中間信號；b)通過相對于所述第三中間信號可變延遲所述至少第一和第二中間信號并且將所延遲的中間信號與所述第三中間信號組合以提供輸出信號來將所述中間信號轉(zhuǎn)換成輸出信號；以及c)響應(yīng)于所述至少第一和第二中間信號相對于所述第三中間信號的可變延遲來相對定相所述中間信號以用于相控陣射束轉(zhuǎn)向。接收和發(fā)射才莫式方法可以包括用以相同的速率變化并且一個延遲增加而另一個延遲減少的延遲相對于所述第三中間信號來可變延遲所述至少第一和第二中間信號的每一個的步驟?？勺冄舆t的步驟可以應(yīng)用幅度彼此相等的相應(yīng)延遲。可以組合附近位置中的信號以避免電路交叉?？梢越M合附近位置中的中間信號以生成天線單元的驅(qū)動信號并避免電路交叉。可以提供具有橫過陣列基本線性的相位波前的天線單元的驅(qū)動信號。它們可以具有抑制旁瓣的幅度錐減以及傾斜所述陣列的射束而不損害射束形狀的基本線性相位錐減。接收和發(fā)射模式方法可以包括隔離不同頻率的信號的發(fā)射和/或接收并且提供與不同傾斜控制相關(guān)聯(lián)的獨(dú)立電傾斜角。這些方法可以包括信號分離以實(shí)施諸如余弦、余割或多爾夫-切比雪夫幅度錐減的幅度錐減。這些方法可以包括在每種情況下相對于第三中間信號僅可變延遲第一和第二中間信號或可替換地僅可變延遲第一、第二、第四和第五中間信號。天線單元的陣列可以具有七個、十一個、十五個或十九個天線單元。接收和發(fā)射模式方法可以包括用雙窩正交混合器以及和差混合器來分離和組合信號。一些驅(qū)動信號可以是單獨(dú)的中間信號的部分而其它驅(qū)動信號可以是兩個中間信號的部分的矢量和或矢量差。為了可以更完整地理解本發(fā)明，現(xiàn)在將參考附圖僅以示例的方式來描述其實(shí)施例，其中圖1示出了具有零和非零電傾斜角的相控陣天線的垂直輻射圖(VRP);圖2和圖3圖示了使用多個時間延遲設(shè)備來調(diào)節(jié)相控陣天線的電傾斜角的現(xiàn)有技術(shù)；圖5是使用兩個可變時間延遲設(shè)備來調(diào)節(jié)相控陣天線的電傾斜角的本發(fā)明第一實(shí)施例的示意性框圖；圖6是圖5的實(shí)施例的矢量圖7示出了圖5的實(shí)施例中的傾斜控制器的電路布局；圖8示出了圖5的實(shí)施例中的共電饋電的電路布局；圖9是圖示以適用于兩個極化的方式構(gòu)造圖5的實(shí)施例的示意性框圖10是使用三個可變時間延遲設(shè)備的本發(fā)明的第二實(shí)施例的示意性框圖11是圖10的實(shí)施例的矢量圖12是使用四個可變時間延遲設(shè)備的本發(fā)明的第三實(shí)施例的示意性框圖13提供圖12的實(shí)施例的兩個矢量圖14是圖示用操作在發(fā)射和接收兩個模式的共同傾斜來實(shí)施本發(fā)明的框圖15是圖示用操作在發(fā)射和接收模式的獨(dú)立可調(diào)傾斜來實(shí)施本發(fā)明的框圖；以及圖16是延遲要求與天線單元數(shù)量的關(guān)系圖，其中將本發(fā)明的延遲利用與現(xiàn)有技術(shù)的延遲利用進(jìn)行了比較。具體實(shí)施例方式參考圖1,示出了由天線單元(未示出)的陣列組成的相控陣天線12的垂直輻射圖(VRP)10a和10b。天線12是線性的，其具有中心14并且被垂直地布置在圖平面中。VRP10a和10b分別對應(yīng)于天線單元信號的延遲或相位隨從陣列邊緣橫過天線12的陣列單元距離的零和非零變化。它們具有各自的主瓣16a、16b(主瓣16a、16b分別具有中心線或"瞄準(zhǔn)線，，18a、18b),后瓣19a、19b,第一上旁瓣20a、20b、第一下旁瓣22a、22b、第一上零點(diǎn)(null)23a、23b以及第一下零點(diǎn)24a、24b;18c表示與非零等同(equivalent)18b相比較的延遲的零變化的瞄準(zhǔn)線方向。當(dāng)沒有后綴a或b指代(例如旁瓣20)時，指代任何一個相關(guān)的單元對而沒有區(qū)別。VRP10b相對于VRP10a(如所示向下)傾斜，即在主射束中線18b和18c之間存在夾角一電傾斜角；電傾斜角的幅度依賴于延遲隨橫過天線12的距離變化的速率(相控陣的基本原理)。VRP必須滿足一些標(biāo)準(zhǔn)a)高瞄準(zhǔn)線增益；b)第一上旁瓣20應(yīng)該處于足夠低的電平以避免引起對使用另一個基站的移動設(shè)備的干擾；以及c)第一下旁瓣22應(yīng)該處于足夠電平以使得有可能在天線12的緊鄰進(jìn)行通信。這些要求會相互沖突，例如最大化瞄準(zhǔn)線增益會增加旁瓣20、22。相對于瞄準(zhǔn)線電平(主射束16的長度)來說，發(fā)現(xiàn)-18dB的第一上旁瓣電平可以提供整體系統(tǒng)性能的便利妥協(xié)。瞄準(zhǔn)線增益與傾斜角的余弦成比例的降低，因?yàn)樘炀€的有效孔徑減小了。根據(jù)傾斜角的變化程度瞄準(zhǔn)線增益將會進(jìn)一步減小。調(diào)節(jié)天線的機(jī)械傾斜角或電傾斜角的效果是相對于水平面重新定位瞄準(zhǔn)線，從而調(diào)節(jié)天線的覆蓋范圍。為了最大限度的靈活使用，蜂窩無線電基站優(yōu)選地具有可用的枳4成傾斜和電傾斜，因?yàn)槊總€都對地面覆蓋具有不同的效果并且也對天線緊鄰的其它天線具有不同的效果。如果天線的電傾斜可以遠(yuǎn)離天線調(diào)節(jié)，例如以避免接近在天線支撐桿頂部處合并到天線中的移相器，這也是有益的。此外，如果單個天線在多個運(yùn)營商之間被共用，那么優(yōu)選地為每個運(yùn)營商提供不同的電傾斜角，盡管這在現(xiàn)有技術(shù)中影響了天線性能。現(xiàn)在參考圖2(a)到圖2(d)以及圖3(a)到圖3(c),這些圖表示在現(xiàn)有技術(shù)的相控陣天線中使用的相移/延遲設(shè)置以提供可調(diào)節(jié)的電傾斜角。在圖2和3中的七個圖示中的每一個都示出了具有四個單元E0到E3的天線，雖然相控陣天線具有多于兩個的任何數(shù)量的單元。這些圖示中的每一個圖中用框(box)例如30表示與天線單元串聯(lián)的可變延遲器，每一個框都具有斜箭頭(例如32)并且包含字母T,在一些情況下，T被整數(shù)乘和/或除這里T表示信號延遲時間T,NT表示N倍T的信號延遲時間，并且T/M表示T除以M的信號延遲時間。在一些該圖示中，負(fù)的信號延遲由T/2和3T/2之前的負(fù)號表示，這在實(shí)際中不能實(shí)現(xiàn)。然而，負(fù)的信號延遲可以通過將所有延遲器以一個方向偏移來模擬例如+T和-T的延遲可以通過將T的倍數(shù)添加到這二者并且將它們的平均數(shù)作為零參考(對所有天線單元EO到E3來說共同的延遲不影響傾斜角)來實(shí)現(xiàn)。然而，在適當(dāng)?shù)牡胤綄⒀舆t表示為負(fù)數(shù)非常有利，因?yàn)檫@樣也可以表示橫過陣列的延遲變化率的符號(這控制傾斜)。同樣在圖2和圖3中，鏈接箭頭32的虛線(例如34)表示一起聯(lián)動(耦合)變化的可變延遲器；此外，在虛線34中并且被標(biāo)記為-1的放大器符號(三角形)36表示上面實(shí)施的延遲變化與其下面的延遲變化方向相反例如在圖3B中，放大器符號36表示當(dāng)與天線單元E0和E1串聯(lián)的延遲器增加或減少時，與天線單元E2和E3串聯(lián)的延遲器分別減少或增加。從輸入端40傳送到天線單元E0到E3的信號或者未延遲或者經(jīng)由一個、兩個或三個可變延遲器。在圖2(a)中，天線單元E0不具有串聯(lián)延遲器，并且天線單元E1到E3分別與聯(lián)動的可變延遲器T、2T和3T串聯(lián)。這提供了從天線單元En到鄰近的天線單元En+1(n=0到2)增加T的延遲，從而橫過陣列經(jīng)歷最大延遲3T和總計延遲6T。相位^隨橫過陣列的距離x的變化對于所有四個單元E0到E3可同步變化，如由箭頭32所表示的34處的耳關(guān)動，因此c^/血以及由此的電傾殺牛可以通過改變T而改變，如由圖中的"設(shè)置傾斜"所表示的；需要(Ne-l)移相器(即在該示例中為三個)，即比天線單元的數(shù)量Ne少一個。如果T具有最大值Tmax,那么最大的延遲是最大值(Ne-1)Tmax(在這里是3Tmax),并且總計延遲的最大值是1/2Ne(Ne-1)Tmax(在這里是6Tmax)。信標(biāo)參考先前已在圖2的示例中提到。圖2(b)實(shí)際上與圖2(a)相似，但是可變延遲器的數(shù)量被增加到四個以減少所需要的最大延遲。如前述，天線單元EO不具有串聯(lián)延遲器，并且天線單元El具有串聯(lián)延遲器T;天線單元E1到E3與共同延遲器T串聯(lián)，之后分別通過可變延遲器T和2T級聯(lián)。所有四個可變延遲器被聯(lián)動。這提供了與圖2(a)相同的延遲變化能力，但是總的延遲變化是(從6T減少)到5T。圖2(c)使用四個可變延遲器，即用于每個天線單元EO、El、E2和E3等的單獨(dú)可變延遲器，其分別具有延遲-3T/2、-T/2、T/2和3T/2。中心虛線38對應(yīng)于零延遲。如前述，延遲器是聯(lián)動的，以使得它們同步變化隨著T的增加，-3T/2和-T/2具有更高的負(fù)幅度，而T/2和3T/2具有更高的正幅度。這里的延遲變化被減少到4T。圖2(d)提供了與圖2(c)相同的延遲特性，但對外部的天線單元E0和E3使用了級聯(lián)延遲T/2、T以及-T/2、-T(與圖2(b)類似)以減少所需的最大延遲。內(nèi)部的天線單元E1和E2具有與各自鄰近的單元E0和E3—樣的單個延遲T/2。如前所述，延遲器是聯(lián)動的，圖2(d)的示例出現(xiàn)在1998年8月25日的US5,798,675中并且現(xiàn)在延遲變化/(又為3T。圖3(a)提供了與圖2(a)相同的延遲特性，具有相同數(shù)量的延遲器(3個)，但是增加了對所有提供有延遲T的聯(lián)動延遲器的級聯(lián)使用。因此，天線單元EO接收未延遲的信號，而天線單元E1到E3分別接收已經(jīng)由一個、兩個和三個可變延遲器而傳送的共有T、2T和3T延遲的信號。圖3(a)是圖2(d)的可替換示例，在圖3(a)中具有3T的總延遲要求但具有"菊鏈"在一起的延遲器因此可以使用相似的延遲值。問題是它必須使用非對稱的共電饋電，其需要不希望的信號分離器比值的高值來實(shí)施幅度錐減。圖3(b)是圖2(c)的修改，以在一對下天線單元E0和El之間引入一個可變延遲器級聯(lián)級并且在一對上天線單元E2和E3之間引入另一個這樣的級，所有的延遲都是T。如已述的，放大器符號36表示當(dāng)上天線單元延遲減少時下天線單元延遲會增加，并且反之亦然。圖3(b)是對稱的"菊鏈"共電饋電，但是其具有4T的總延遲要求。圖3(c)是圖3(b)的修改，以引入位于中心并且具有未延遲輸入信號的第五天線單元E2。假設(shè)使用(Ne-1)個(相等)延遲器是可接受的，其是現(xiàn)有技術(shù)的最佳實(shí)施方式，其中Ne是單元的數(shù)量它可以用在對稱共電饋電中，該對稱共電饋電允許使用現(xiàn)實(shí)可行的分離器比值。在圖2和圖3示出的所有配置提供a)沿著天線單元的線(陣列)的線性且等間隔的相位波前，以使得以不變的幅度錐減傾斜天線，以及b)共電饋電網(wǎng)絡(luò)有橫過天線單元線的幅度錐減，以抑制旁瓣、增加天線增益、以及減少天線瞄準(zhǔn)線區(qū)域外部的干擾。因此，在這些配置中的方向性增益的任何損耗只歸因于由傾斜引起的孔徑減少。然而，它們要求不希望的很多個移相器和總延遲需求，這意味著1.除了專用應(yīng)用之外圖2(a)、2(b)和2(c)很少被使用；2.圖2(d)可用于在蜂窩無線電系統(tǒng)的天線中，但是具有高成本、重量和尺寸；3.圖3(a)具有非對稱共電饋電并且導(dǎo)致不實(shí)用的信號分離器比值；4.圖3(b)具有比正確傾斜天線所需的時間延遲設(shè)備更多的時間延遲設(shè)備；以及5.圖3(c)是當(dāng)前最佳的現(xiàn)有技術(shù)實(shí)施方式，但是需要不希望的很多個延遲器。在希望天線被多個運(yùn)營商或用戶共用的情況下，圖2和圖3中的所有配置甚至不那么具有吸引力它們具有太多的時間延遲設(shè)備從而不能使得使用不同的RF載波頻率的運(yùn)營商具有單獨(dú)可調(diào)的電傾斜角。所需要的用于相控陣的時間延遲器數(shù)量可以通過將天線單元布置然而，通過損壞相位錐減來降低傾斜范圍和天線增益會降低性能r圖2和圖3還圖示了就所需的可變延遲器的數(shù)量和延遲范圍來說實(shí)施相控陣的難點(diǎn)。可變延遲器的位置是個大問題因?yàn)轶w積太大在這點(diǎn)上，可變延遲器或移相器可以被電子地實(shí)現(xiàn)，但是在多數(shù)情況下通常通過改變信號傳送到天線單元所經(jīng)過的傳輸線的長度來機(jī)械地實(shí)施例如參見公開機(jī)械可變延遲器或移相器的US專利No.6,198,458?？梢詀)根據(jù)天線組件安放可變延遲器對于桿安裝或臺架安裝的組件來說，延遲器在不容易調(diào)節(jié)的高空中的桿頭處(參見Johannission等人的US專利No.6,067,054以及Zimmerman等人的US專利No.6,573,875)?？梢钥商鎿Q地b)遠(yuǎn)離基站中的天線來安放延遲器每個天線單元需要不同的信號延遲，并且因此不得不將許多饋電電纜從每個移相器沿桿向上送到每個天線。大數(shù)目的饋電電纜涉及可觀的費(fèi)用、重量和相位誤差(隨著天氣以及甚至陽光的改變相位改變會沿著饋電線發(fā)生)，并且饋電線的電長度必須匹配。避免可替換的a)和b)二者是個盼望已久的想法。已開發(fā)的技術(shù)僅使用一個可變延遲器來實(shí)現(xiàn)相控陣的電傾斜參見例如國際專利申請?zhí)朩O03/036756、WO03/043127、WO2004/088790、WO2004/102739和WO2005/048401。特別地，WO2004/102739具有圖4所示的實(shí)施例，其包括分離器S、180度混合耦合器H以及-180度固定相移^的配置；該配置形成了適用于相控陣天線單元E1U、EIL等的具有可變延遲的信號的組合。然而，這限制了具有由0.9個波長間隔開的十二個天線單元的2GHz相控陣的傾斜變化范圍為4.5度對于許多相控陣應(yīng)用來說這個范圍太小。現(xiàn)在參考圖5,示出了本發(fā)明的天線系統(tǒng)60。該系統(tǒng)60合并了相位統(tǒng)調(diào)(phasepadding)組件(未示出)來平^H言號通過其傳送所經(jīng)歷的相移。這在本領(lǐng)域中公知并且將不詳細(xì)進(jìn)行描述(例如參見WO2004/102739):從輸入端到合并混合耦合器的天線單元的信號路線包括每個耦合器180度的相移，因此，如果每個信號路線的耦合器的最大數(shù)量是n并且最小數(shù)量是0,那么包括i個耦合器的路線需要180(n-i)度相位統(tǒng)調(diào)的組件。系統(tǒng)60合并了兩個主處理組件電傾斜控制器62和共電饋電64,后者被連接到相控陣天線66。天線66具有十一個天線單元，這些天線單元是中心天線單元Ec、連續(xù)布置在其上面的五個天線單元E1U到E5U、以及連續(xù)布置在其下面的另外五個天線單元E1L到E5L。被表示為矢量V的輸入信號被施加到傾斜控制器62的輸入端68，在其中由提供有電壓分離比cl和c2的第一分離器Sl將輸入信號分離成兩個不同幅度的信號矢量cl.V和c2.V。信號矢量c2.V現(xiàn)在被標(biāo)示為傾斜矢量C,并且出現(xiàn)在控制器輸出端62c處。信號矢量cl.V進(jìn)一步被第二分離器S2分離以提供第一和笫二信號矢量cl.dl.V和cl.d2.V:該第一信號矢量cl.dl.V被第一可變延遲器Tl延遲以給出信號矢量，其現(xiàn)在被標(biāo)示為傾斜矢量A并且出現(xiàn)在控制器輸出端62a處；類似地，該第二信號矢量cl.d2.V被第二可變延遲器T2延遲以給出信號矢量，其現(xiàn)在被標(biāo)示為傾斜矢量B并且出現(xiàn)在控制器輸出T2以及三個傾斜矢量，后面的每個實(shí)施例將使用更多。因此，傾斜控制器62提供三個天線傾斜控制信號，這些信號表示傾斜矢量A=cl.dl.V[Tl]、B二cl.d2.V[T2]以及C^2.V,其中T1T2分別表示可變延遲器T1、T2。聯(lián)動的延遲器T1和T2由虛線70表示，其包含表示當(dāng)T2從T減少到0時Tl從0增加到T并且反之亦然的-1放大器符號72:在這里T是兩個聯(lián)動的可變延遲器Tl和T2的預(yù)定最大延遲值。延遲控制74的操作改變相結(jié)合的兩個聯(lián)動的可變延遲器Tl和T2，并且使它們各自的延遲改變了一定的量，這些量在幅度上相等并且符號相反(見符號72),即一個增加而另一個減少響應(yīng)于這些可變延遲器的改變，天線66的電傾斜角也會改變。具有電壓分離比el和e2的第三分離器S3將傾斜矢量C分離成信號el.C和e2.C，或等同的cl.el.V和c2.el.V:信號el.C被標(biāo)示為Cc(C中心)，并且作為驅(qū)動信號被饋送到中心天線單元Ec(天線單元驅(qū)動信號引起該信號從關(guān)聯(lián)的天線單元到自由空間的輻射)。信號e2.C進(jìn)一步被具有電壓分離比fl和f2的第四分離器S4分離；這生成被標(biāo)示為Cu(C以上)的信號c2.e2.fl.V,還有被標(biāo)示為Cl(C以下)的信號c2.e2.f2.V。信號Cc不經(jīng)歷可變的或固定的延遲設(shè)備中的延遲不是必需，但是這有利于最小化電路并降低設(shè)計的復(fù)雜性和成本。此外，如本文其它地方所述，實(shí)際上信號Cc用未示出的用于相位統(tǒng)調(diào)目的的裝置延遲或相移，從而補(bǔ)償其它信號經(jīng)過其傳送的組件所引入的延遲。矢量A和Cu被用來提供驅(qū)動信號到天線單元ElU到E5L,該天線單元E1U到E5L被連接到共電饋電64的上部。分別具有電壓分離比al、a2和gl、g2的第五和第六分離器S5和S6將傾斜矢量A分離成信號al.A和a2.A,并且將傾斜矢量Cu分離成gl.Cu和g2.Cu。相似地，矢量B和CH皮用來提供驅(qū)動信號到天線單元E1L到E5L,該天線單元E1L到E5L被連接到共電饋電64的下部。分別具有電壓分離比bl、b2和hl、h2的第七和第八分離器S7和S8將傾斜矢量B分離成信號bl.B和b2.B,并且將傾斜矢量Cl分離成hl.Cl和h2.Cl。具有電壓分離比il、i2的第九分離器S9將來自第五分離器S5的信號a2.A分離成信號il.a2.A和i2.a2.A,其中信號il.a2.A被連接到第三上天線單元E3U并為其提供驅(qū)動信號。具有電壓分離比jl、j2的第十分離器S10將來自第七分離器S7的信號b2.B分離成信號jl.b2.B和j2.b2.B,其中信號jl.b2.B被連接到第三下天線單元E3L并為其提供驅(qū)動信號。共電饋電64合并了六個矢量組合設(shè)備H1到H6,其中的每一個都是具有兩個神皮標(biāo)示為1和3的輸入終端以及兩個凈皮標(biāo)示為2和4的輸出終端的180度混合器(和差混合器)。信號從每個輸入端傳送到兩個輸出端與在一個輸入輸出對之間傳送的信號相比，180度的相對相位改變出現(xiàn)在在另一個輸入輸出對之間傳送的信號之間，如位于每個混合器上的字符;r所表示的，這出現(xiàn)在混合器H1和H2中的輸入端1和輸出端4之間以及混合器H3到H6中的輸入端3和輸出4端之間?；旌掀鱄l到H6中的每一個產(chǎn)生兩個輸出信號，它們是其輸入信號的矢量和和矢量差。第一混合器Hl從第五分離器S5接收輸入信號al.A并且從第六分離器S6接收輸入信號g2.Cu:第一混合器Hl相加并相減這些信號以將它們的差作為輸入提供給第三混合器H3并將它們的和作為輸入提供給第五混合器H5。相似地，第二混合器H2從第七分離器S7接收輸入信號bl.B并且從第八分離器S8接收輸入信號h2.Cl:第二混合器H2將這些信號的差作為輸入提供給笫四混合器H4并將它們的和作為輸入提供給第六混合器H6。第三混合器H3除了從第一混合器Hl接收輸入信號之外還從第九分離器S9接收另一個輸入信號i2.a2.A,并且生成分別作為驅(qū)動信號輸出到第四和第五上天線單元E4U和E5U的和差信號。第五混合器H5除了從第一混合器Hl接收輸入信號之外還從第六分離器S6接收另一個輸入信號gl.Cu,并且生成分別作為驅(qū)動信號輸出到第一和第二上天線單元E1U和E2U的和差信號。第四混合器H4除了從第二混合器H2接收輸入信號之外還從第七分離器S7接收另一個輸入信號j2.b2.B,并且生成分別作為驅(qū)動信號輸出到第四和第五下天線單元E4L和E5L的和差信號。第六混合器H6除了從第二混合器H2接收輸入信號之外還從第八分離器S8接收另一個輸入信號hl.Cl,并且生成分別作為驅(qū)動信號輸出到第一和第二下天線單元E1L和E2L的和差信號。第一、第三和第五混合器H1、H3和H5實(shí)施矢量組合過程來生成用于天線單元E1U、E2U、E4U和E5U的信號，并且第二、第四和第六混合器H2、H4和H6對天線單元E1L、E2L、E4L和E5L實(shí)施相似的過程。用于天線單元Ec、E3U和E3L的信號被分離器生成而沒有經(jīng)過混合器?；旌掀鱄l到H6是具有兩個輸入端口1和3以及兩個輸出端口2和4的四端口設(shè)備；它們的輸入輸出特性通過s參數(shù)來表示，即表示由端口x和y之間傳送的信號所經(jīng)歷的增益的散射參數(shù)sxy(x=l或3，y=2或4)?；旌掀鱄n(n=l到6)的散射參數(shù)將被標(biāo)示為Hn.sxy。輸入端口1處的信號在傳送到輸出端口4時經(jīng)歷;r弧度的相對相位延遲(如符號;r所表示的)，但是這不適用于在端口l和2、3和2或3和4之間傳送的信號。出現(xiàn)在混合器H1的輸出端口2和輸出端口4處的信號通過下式給出Hl輸出端口2信號-Hl(2)=al.Hls23.A+g2.Hls21.CuHl輸出端口4信號-Hl(4)=al.Hls43.A-g2.Hls41.Cu第五混合器H5的輸出端口2和輸出端口4分別提供天線單元E1U和E2U的信號矢量如下H5輸出端口2信號二H5(2)二ElU信號二H5s21.Hl(2)+gl.H5s23.Cu即H5(2)=H5s21(al.Hls23.A+g2.Hls21.Cu)+gl.H5s23.Cu以及H5輸出端口4信號=115(4)二E2U信號-H5s41.Hl(2)-gl.H5s43.Cu即H5(4)=H5s41(al.Hls23,A+g2.Hls21.Cu)國gl.H5s43.Cu分離器S9為天線單元E3U提供信號矢量，即E3U信號二a2.il.A。第三混合器H3的輸出端口2和輸出端口4分別提供天線單元E4U和E5U的信號矢量如下混合器(M)的輸出(2)和輸出(4)生成單元矢量E4A和E4A:H3輸出端口2信號=H3(2)=E4U信號=Hl(4).H3s21十a(chǎn)2.i2.H3s23.A即E4U信號二H3s21.(al.Hls43.A國g2.Hls41.Cu)十a(chǎn)2.i2.H3s23.AH3輸出端口4信號=H3(4)=E5U信號=Hl(4).H3s21—a2.i2.H3s23.A即E5U信號-H3s21.(al.Hls43.A-g2.Hls41.Cu)陽(a2.i2.H3s23.A)圖6是在可變延遲器Tl提供+45度相移的情況下中心和上天線單元Ec和ElU到E5U的信號矢量的矢量圖。為了降低復(fù)雜性沒有示出散射參數(shù)并且該圖不成比例較小的矢量已在尺寸上進(jìn)行增加以改善可視性，實(shí)際的幅度隨后將通過散射參數(shù)表來示出。圖6示出了如上所述的用于天線單元E1L到E5L的信號矢量產(chǎn)生抑制旁瓣的幅度錐減這些信號矢量還產(chǎn)生基本線性的相位錐減，其傾斜天線陣列66的射束而不影響其射束形狀以及由此也不損害增益，其要不然會由于相位損壞而出現(xiàn)。下天線單元E1L到E5L的信號矢量的表達(dá)式將不被描述它們與上天線單元E1U到E5U的信號矢量的表達(dá)式相似，其中用信號矢量B代替信號矢量A,共電饋電64的下半部中的項(xiàng)的適合分離器比值和混合器散射參數(shù)也相似。各自定位的天線單元對ExU和ExB(x=l到5)具有相似的幅度但不同的相角，這歸因于可變延遲器T1和T2的差分作用(延遲器T2提供-45度的相移，延遲器T1的相移與其相等但反向)，并且與相控陣要求一致。天線單元Ec、E1U到E5U以及E1L到E5L相對于彼此的信號矢量或驅(qū)動信號的定相通過傾斜控制器62和共電饋電64的結(jié)合來施加。該相對定相通過對混合器中的矢量組合的分離比和信號的選擇來預(yù)先設(shè)置它通過控制響應(yīng)于兩個可變延遲器T1和T2的調(diào)節(jié)而變化的電傾斜角來適用于相控陣射束轉(zhuǎn)向。表l分離器和混合器參數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage21</column></row><table>分離器Sl到S9以及混合器Hl到H6提供了表1中示出的電壓分離比和輸入/輸出散射參數(shù)，在表1中'DBQH，指雙窩正交(90度)混合器且'SDH'=和差(180度)混合器。參數(shù)的值由計算機(jī)模擬得到，該計算機(jī)模擬在生成天線陣列66所期望的幅度錐減的同時計算實(shí)際可實(shí)現(xiàn)的分離器比值的值。圖5和表1應(yīng)用于天線陣列的一個極化它們可以被復(fù)制用于雙極化天線的每個極化；即雙才及化天線可以合并兩個傾斜控制器62和兩個共電々赍電64。與圖4所示的現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)4度的傾斜范圍相比，天線系統(tǒng)60提供了提高的6.5度的傾斜范圍，有62.5%的改進(jìn)，在所有情況下，這具有相對于瞄準(zhǔn)線的-18dB的最大旁瓣電平。該天線系統(tǒng)60在可以允許其上旁瓣20增加到-15dB的情況下提供了IO度的傾斜范圍。在不考慮天線單元的數(shù)量的情況下，在天線系統(tǒng)被實(shí)施為'相位中線(neutral)，設(shè)計以最小化頻率影響時本發(fā)明的天線系統(tǒng)的帶寬被最大化。因此附加的固定延遲器被添加以確保在天線系統(tǒng)在不同于其中心頻率或設(shè)計頻率的頻率處操作時，差分徑跡(track)長度不會引起頻率效應(yīng)。附加的固定延遲器也被合并在共電饋電64的輸出端和天線單元Ec、E1U到E5U以及E1L到E5L之間，以插入固定的傾斜偏移，因?yàn)橥ǔＲ苿与娫捰脩舨辉诘仄骄€上。利用電纜長度可以方便地插入該附加延遲器。圖5所示的本發(fā)明的天線系統(tǒng)60具有關(guān)于經(jīng)過單元Ec的中心水平線對稱的時間延遲形式。傳遞到單元Ec的天線單元驅(qū)動信號具有的時間延遲被看作是關(guān)于分別傳遞到其它單元E1U到E5U和E1L到E5L的驅(qū)動信號的時間延遲的參考；即在到其它單元E1U到E5U以及E1L到E5L的驅(qū)動信號的時間延遲響應(yīng)于聯(lián)動的可變延遲器T1和T2的操作發(fā)生改變時，到中心單元Ec的驅(qū)動信號的時間延遲仍保持恒定。此外，在到下單元E1L到E5L的驅(qū)動信號的時間延遲減少時，到上單元E1U到E5U的驅(qū)動信號的時間延遲會增加，并且反之亦然，從相結(jié)合的單元輻射到自由空間的無線電信號具有合理近似的基本線性(如下面所定義的)的相位波前因此驅(qū)動信號時間延遲可以被設(shè)想成圍繞中心單元Ec旋轉(zhuǎn)的相位線，該線表示隨著距Ec的距離的增加時間延遲的幅度也在增加以及在Ec處(在此處的時間延遲被當(dāng)作零參考)時間延遲的符號的改變。這樣的線的等式是d=nt,其中d是單元驅(qū)動信號時間延遲，t是由T12和T2控制的可變時間延遲，n是EnU或EnL中的單元數(shù)量(即n=l到5以及-1到-5),其指示距Ec的距離，其中在天線陣列66的不同(即上或下)半中的單元具有相反的符號。從天線陣列輻射到自由空間的無線電信號將具有相位波前，如果在相鄰天線單元處的信號之間存在恒定的相差，那么該相位波前橫過該陣列上是線性的。如果在相鄰天線單元的信號之間的相差的變化不多于10%,那么這樣的相位波前在橫過陣列上是基本線性的。有可能將到任何單元E1U到E5U、Ec或E1L到E5L的驅(qū)動信號作為時間延遲的零參考；例如選擇到最下端單元E5L的驅(qū)動信號作為零參考將導(dǎo)致設(shè)想的相位線圍繞天線陣列66的下端旋轉(zhuǎn)，并且到所有其它單元E1L到E4L、Ec或E1U到E5U的驅(qū)動信號具有關(guān)于最下端單元驅(qū)動信號都為正或都為負(fù)的時間延遲。然而，將中心單元Ec作為時間延遲的零參考的選擇避免了分離器比值的實(shí)際問題隨著所選擇的時間延遲的零參考遠(yuǎn)離中心單元Ec,實(shí)施幅度錐減所需要的分離器比值在數(shù)值上增加了，并且變得更加難以獲得。因?yàn)檫@個原因，優(yōu)選地使用中心單元Ec作為時間延遲的零參考?，F(xiàn)在參考圖7，傾斜控制器62被詳細(xì)示出用相同的附圖標(biāo)記表示之前所述的部分。使用'雙窩，正交混合器來實(shí)施分離器Sl,該混合器具有一個終止在匹配負(fù)載Lm的(未使用)的端口以及不相等的輸出幅度cl(-3.04dBr)和c2(-2.98dBr),后者變成了傾斜矢量(C)。分貝比dBr是關(guān)于被分配參考電平點(diǎn)的共電饋電中的任何點(diǎn)的電平，這里分配參考電平點(diǎn)被當(dāng)做到天線共電饋電的輸入端口。輸出cl被分離器S2分離成兩個相等的幅度分離器S2由具有終止在匹配負(fù)載Lm中的未使用的端口的和差混合器實(shí)現(xiàn)，并且輸出被T1和T2延遲以分別給出具有相對電平-6.05dBr的傾斜矢量A和B。指向并遠(yuǎn)離混合器和延遲器的箭頭80表示輸入和輸出。在發(fā)射模式中匹配負(fù)載Lm沒有帶來功率損耗(忽略由非理想混合器所致的效應(yīng))，因?yàn)樗鼈兣c輸出功率不流動到的輸入端口相關(guān)聯(lián)。它們在接收模式中也沒有給定位在圖1中的天線瞄準(zhǔn)線18a或18b上的信號源帶來功率損耗(如隨后所述天線系統(tǒng)60可以:帔相反地操作為接收機(jī))。然而，它們的確在接收模式中為偏離瞄準(zhǔn)線的信號源帶來了功率損耗。圖8詳細(xì)示出了共電饋電64:用相同的附圖標(biāo)記表示之前所述的部分。分離器S3和S4由和差混合器實(shí)現(xiàn)，分離器S5到S10由'雙窩，正交混合器實(shí)現(xiàn)，并且分離器S3到S10所有都具有一個終止在匹配負(fù)載Lm中的未使用端口?；旌掀鱄1到H6由和差混合器實(shí)現(xiàn)。圖9示意性地示出了單個印刷電路板90如何可以支持兩個共電饋電64(+)和64(-)以分別實(shí)施雙極化天線的正極化和負(fù)極化用相同的附圖標(biāo)記表示之前所述的部分。由表示布局的框表示分離器S3到S10以及混合器Hl到H6的組。每個共電饋電64(+)或64(-)通常被布置為E形狀并且關(guān)于另一個以補(bǔ)償或聯(lián)鎖的形式設(shè)置。每個共電饋電64(+)或64(-)都與相應(yīng)的傾斜控制器62(未示出)相關(guān)聯(lián)。一個或多個傾斜控制器62可以與共電饋電或多個共電饋電64—起安裝在天線罩(未示出)中或者遠(yuǎn)離天線罩與一個(或多個)共電饋電分開安裝。在任一種情況下，傾斜矢量A、B和C經(jīng)由保持這些矢量之間的相位關(guān)系的連接在傾斜控制器62和其相關(guān)聯(lián)的共電饋電64之間傳送?？商鎿Q地，如果不是這種情況，則傾斜控制器62或共電饋電64必須包括對由這些連接引入的任何相位誤差偏離的補(bǔ)償。根據(jù)圖9的天線組件可以在由相控陣天線的特定天線罩所施加的尺寸約束中實(shí)施；此外，它表示出從共電饋電64(+)和64(-)出來的導(dǎo)線基本上以到按常規(guī)方式布置的天線單元E1U到E5U、Ec以及E1L到E5L的連接所需的非常有利的方式分布。這導(dǎo)致從共電饋電64連接到天線單元的電纜總長度被減少，從而帶來減少的損耗?，F(xiàn)在參考圖10，本發(fā)明的又一個天線系統(tǒng)100具有天線陣列101，其具有十二個天線單元F1U到F6U以及F1L到F6L:該天線系統(tǒng)使用第一、第二和第三可變延遲器Ta、Tb和Td以及一個固定延遲器Tc,它們被定位在連接到共電饋電104的傾斜控制器102中。第一和第二可變延遲器Ta和Tb每個都提供從0到2T的可變延遲，第三可變延遲器Td提供從2T到0的可變延遲，固定延遲器Tc提供延遲T。相位統(tǒng)調(diào)組件(未示出)被定位在共電饋電104中以平衡信號傳送到天線單元F1U到F6U以及F1L到F6L所經(jīng)歷的相移。第一、第二和第三可變延遲器Ta、Tb和Td被聯(lián)動，如虛線106所表示的，其包含-1放大器符號108,它表示在第三可變延遲器Td減少時第一和第二可變延遲器Ta和Tb增加，并且反之亦然響應(yīng)于設(shè)置傾斜控制110，這些聯(lián)動延遲器的變化會改變天線電傾斜。在112處輸入信號矢量V被第一分離器Sll分離成兩個信號sl.V和s2.V。信號sl.V被第二可變延遲器Tb延遲然后被第二分離器S12分離成兩個信號gl.sl.V和g2.sl.V,其中信號gl.sl.V凈皮標(biāo)示為傾斜矢量B。信號g2.sl.V進(jìn)一步被第一可變延遲器Ta延遲，然后被標(biāo)示為傾斜矢量A。來自第一分離器Sll的信號s2.V被固定延遲器Tc延遲然后被第三分離器S13分離成信號hl.s2.V和h2.s2.V,其中信號hl.s2.V被標(biāo)示為傾斜矢量C。信號h2.s2.V進(jìn)一步被第三可變延遲器Td延遲，然后被標(biāo)示為傾斜矢量D。因此給出傾斜矢量A=g2.s1.V[Ta+Tb，B=g1.s1.V|Jb],C=h1s2.V[Tc],D=h2s2.V[Tc+Td.其中如前面那樣，[...]指延遲了方括號中的內(nèi)容。共電饋電104關(guān)于被示為虛線的水平中心線112對稱，即其具有與天線單元F1U到F6U相關(guān)聯(lián)的上半部分104U以及與天線單元F1L到F6L相關(guān)聯(lián)的下半部分104L,該下半部分104L是上半部分104U的鏡像。傾斜矢量A和B^皮連接到上半部分104U,其為上天線單元F1U到F6U生成電壓或信號矢量。傾斜矢量C和D被連接到下半部分104L，其為下天線單元F1L到F6L生成電壓或信號矢量。共電饋電104分離傾斜矢量A、B、C和D并且形成與A和D成比例的信號矢量，與B和A、B和C成比例的組合、與C和B、C和D成比例的組合(thecorporatefeed104splitstiltvectorsA,B,CandDandformssignalvectorsproportionaltoAandD,andcombinationofproportionsofBwithAandCandCwithBandD):這通過4吏用分離器S14到S19以及混合器H7到H10來實(shí)行，這與參考圖5所述的信號矢量的生成相似，所以將不作進(jìn)一步的描述。圖11是共電饋電104生成的天線單元驅(qū)動信號或矢量的矢量圖。信號矢量產(chǎn)生抑制天線旁瓣的幅度錐減和基本線性的相位錐減它們在不損害因相位損壞而引起的其射束形狀以及由此增益的情況下傾斜天線陣列射束16。用于天線單元F1U到F6U以及F1L到F6L的信號矢量或電壓凈皮給出<formula>formulaseeoriginaldocumentpage26</formula>現(xiàn)在參考圖12,本發(fā)明的天線系統(tǒng)120的又一個實(shí)施例合并了天線陣列121和連接到共電饋電124的傾斜控制器122。天線陣列121具有十三個天線單元，即中心單元Gc、六個上單元G1U到G6U和六個下單元G1L到G6L:它使用了四個可變延遲器即第一、第二、第三和第四可變延遲器TA、TB、TC和TD:這些延遲器被定位在傾斜控制器122中，并且提供相等的最大延遲值。系統(tǒng)120合并了相位統(tǒng)調(diào)組件(未示出)以平衡信號經(jīng)由不同的路線從輸入端126傳送到天線單元Gc、G1U到G6U和G1L到G6L所經(jīng)歷的相移。第一、第二、第三和第四可變延遲器TA、TB、TD和TE被聯(lián)動，如虛線128所表示的，其包含-1放大器符號130,它表示在第三和第四可變延遲器TD和TE減少時第一和第二可變延遲器TA和TB會增加，并且反之亦然響應(yīng)于設(shè)置傾斜控制132,這些聯(lián)動延遲器的變化會改變天線電傾斜。分離器Sv將輸入信號矢量V分離成三個信號，其中一個被標(biāo)示成傾斜矢量C。其它兩個信號被分別饋送到笫二和第三可變延遲器TB和TD:這些延遲器的每一個輸出信號再次被分離成兩個信號以提供被標(biāo)示為傾斜矢量B和D的信號和輸入到各自鄰近的第一和笫四可變延遲器TA和TE的信號，其接著提供被標(biāo)示為傾斜矢量A和E的信號。因此，傾斜矢量A和E經(jīng)由兩個可變延遲器傳送，傾斜矢量B和D經(jīng)由一個可變延遲器傳送，而傾斜矢量C不經(jīng)由延遲器傳送。因此傾斜矢量C在傾斜控制器122中沒有被延遲；傾斜矢量A和E分別經(jīng)歷了傾斜矢量B和D兩倍的延遲，在傾斜矢量D和E的延遲減少時傾斜矢量A和B的延遲會增加，并且反之亦然。共電饋電124具有兩路和三路分離器Sa到Se以及四個和差混合器Hab、Hbc、Hcd和Hde:這些分離器和混合器對傾斜矢量A到E執(zhí)行分離、相加和相減操作以生成天線單元驅(qū)動信號，該驅(qū)動信號的信號相位在橫過天線單元Gc、G1U到G6U和GIL到G6L的陣列121上改變以適用于相控陣射束轉(zhuǎn)向。這與前所述的用于實(shí)施例60和100的操作模式類似，所以僅簡單地進(jìn)行討論。中心天線單元Gd妻收/人輸入端126經(jīng)由兩個三路分離器Sv和Sc，但不經(jīng)由可變延遲器或混合器而傳送到其的信號。兩個(上和下)天線單元G2U和G2L接收已經(jīng)由一個可變延遲器TB或TD以及一個三路分離器Sb或Sd,但不經(jīng)由混合器而傳送的相應(yīng)信號。又兩個(上和下)天線單元G5U和G5L接收已經(jīng)由兩個可變延遲器TA、TB或TD、TE以及一個兩路分離器Sa或Se，但不經(jīng)由混合器而傳送的相應(yīng)信號。八個其它(上和下)天線單元G2U和G2L接收由混合器Hab、Hbc、Hcd和Hde通過將所有五個傾斜矢量A到E分別在分離器Sa到Se處進(jìn)行分離之后對其進(jìn)行相加和相減操作而生成的相應(yīng)信號，即天線單元GIU、G3U、G4U、G6U、G1L、G3L、G4L和G6L:在這些天線單元中，天線單元G4U、G6U、G4L和G6L分別接收每個信號是經(jīng)歷在TB或TD處的一個可變延遲器(傾斜矢量B或D的部分)以及在TA和TB或TD和TE處的兩個可變延遲器(傾斜矢量A或E的部分)的兩個信號的組合(和或差)的信號；天線單元G1U、G3U、G1L和G3L接收每個信號是單個延遲的傾斜矢量B或D的部分與未延遲的傾斜矢量C的部分的組合的信號。圖13提供了得到天線單元驅(qū)動信號的矢量生成的矢量圖示。它用于具有天線陣列的天線系統(tǒng)(未示出)，該天線陣列具有十九個天線單元，即一個中心單元、九個上單元和九個下單元。這等同于天線系統(tǒng)120添加了兩個另外的可變延遲器(即總共六個)以及提供七個具有延遲3T、2T、3T、0、-T、-2T和-3T(T可變)的傾斜矢量和六個附加的天線單元驅(qū)動信號的附加分離器和混合器。矢量圖13A和13B示出了表示這兩個圖中的相同的水平未延遲傾斜矢量的相位和幅度的水平粗徑向箭頭132A和132B,該矢量是到中心天線單元(等同于圖12中的單元Ec)的驅(qū)動信號的矢量。六個其它的粗徑向箭頭134A到138A以及134B到138B表示六個延遲傾殺牛矢量的相位和幅度，即每個圖中的三個這樣的矢量表示分別到三個上天線單元和三個下天線單元的驅(qū)動信號。在每個圖中十二個其它徑向箭頭140A到150A以及140B到150B表示通過在混合器中處理為傾斜矢量的和差而獲得的六個其它傾斜矢量的相位和幅度。在每個圖中的三個弓形彎曲箭頭152A、152B表示分別由可變延遲器引入的延遲或相移。經(jīng)過信號矢量箭頭132A到150A、132B到150B的末端的虛曲線154A和154B表示幅度錐減(天線單元之間的幅度變化以獲得期望的射束形狀)。參考與圖13有關(guān)的圖12所描述的天線系統(tǒng)120,任何天線單元的信號矢量僅包括或者一個傾斜矢量或者在所圖示的電路中位置鄰近的兩個傾斜矢量；因此，在共電饋電124的構(gòu)造中，有可能減少電路徑跡長度并避免電^各徑跡交叉。天線系統(tǒng)120尤其可以^皮i殳計成對于-18dB的最大旁瓣電平獲得IO度傾斜范圍。天線系統(tǒng)120的矢量圖可以通過刪除圖13中的矢量138A、148A、150A、152A、138B、148B、150B和152B來獲得。現(xiàn)在將參考圖14討論本發(fā)明的原理，圖14示出了本發(fā)明的具有RF端口202的天線系統(tǒng)200的扭無括性框圖，該RF端口202凈皮連接到傾斜控制器204，其自身經(jīng)由共電饋電206連接到天線陣列208。前面提到的本發(fā)明的實(shí)施例被描述為操作在發(fā)射模式，輸入信號矢量V被經(jīng)過分離、延遲以及再組合以生成用于發(fā)射輻射到自由空間中的天線單元驅(qū)動信號。本發(fā)明的天線系統(tǒng)200和其它實(shí)施例可以被操作在發(fā)射或接收模式中。在發(fā)射模式中，RF端口202是輸入端口，用于將信號V輸入到傾斜控制器204。在接收模式中，RF端口202是輸出端口，用于將信號V從傾斜控制器204輸出，這與通過天線陣列208從自由空間以由傾斜控制器204中的可變延遲設(shè)置所規(guī)定的特定傾斜角來接收信號相對應(yīng)(類似于以前的實(shí)施例)。傾斜控制器具有設(shè)置天線陣列208的傾斜角的第二輸入端210。在發(fā)射一莫式中，傾斜控制器204的輸出由傾斜矢量(A、B、C、D等)的集合組成，如箭頭212下面所表示的箭頭214被示為虛線以表示本發(fā)明可以生成同所需要的一樣多的傾斜矢量。傾斜矢量A、B等等被連接到共電饋電206,其生成作為單個傾斜矢量的部分(portion)或傾斜矢量的矢量組合的天線單元驅(qū)動信號矢量，如本發(fā)明前面的實(shí)施例所述。矢量組合可以通過單級矢量加法或通過兩級或更多級矢量加法來形成。矢量和是矢量內(nèi)插而矢量差是矢量外推。因此，對于單級矢量加法以及兩個傾斜矢量A和B來說，根據(jù)矢量差D1來形成外推的單元矢量等式l:_并且根據(jù)矢量和Sl形成內(nèi)插的單元矢量等式2:_A=^/(l-(a,)"A+",.B使用兩級矢量加法(例如使用等式2中的S)的共電饋電可以從第二級矢量差生成進(jìn)一步外推的矢量等式3:_D2-fl2.A-^(l-(02)2)S！并且從矢量和生成進(jìn)一步內(nèi)插的矢量等式4:_本發(fā)明使用至少三個傾斜矢量，例如圖5中的傾斜矢量A、B和C。如果使用了N個傾斜矢量，那么這需要(N-l)個可變延遲器(例如對于三個傾斜矢量需要兩個可變延遲器)，因?yàn)閮A斜矢量中的一個可以被看作是其它(N-l)個傾斜矢量的時間參考。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage29</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage30</column></row><table>表2示出了對于使用三個傾斜矢量A、B和C、兩個可變延遲器以及單級矢量加法的實(shí)施例(例如參考圖5所述)便于實(shí)施的共電饋電拓樸。從單個傾斜矢量直接得到的每個天線單元驅(qū)動信號或矢量保持幅度恒定，并且具有其傳送經(jīng)過(如果有的話)的可變延遲器所引入的相移或者如果其沒有傳送經(jīng)過可變延遲器的話則具有輸入信號V的相位。除了可變延遲器之外，這忽略了組件(例如混合器)中的信號延遲。如在上述實(shí)施例中，在每個傾斜矢量被直接應(yīng)用于相應(yīng)的天線單元以及傾斜矢量的結(jié)合被應(yīng)用于其它天線單元時，具有非零電傾斜角的相控陣天線的整體相位和幅度精度最大。因此，本發(fā)明的天線系統(tǒng)的優(yōu)選實(shí)施例具有7、11、15或19個天線單元?？梢杂脝渭壥噶考臃▉韺?shí)施本發(fā)明天線的天線系統(tǒng)。然而，如果這樣的話，分離器和混合器比值可能會超過10dB,這為電路板設(shè)計帶來了實(shí)施困難(不合實(shí)際的窄徑跡)。例如對于饋送最外面的天線單元(例如圖10中的F6U、F6L)的設(shè)備就可能發(fā)生這種情況，其中需要相對低的天線信號幅度來實(shí)施幅度錐減以達(dá)到抑制旁瓣的目的。因此，優(yōu)選地可以使用兩級矢量加法來將分離器和混合器參數(shù)約束到小于1OdB。表3天線單元的數(shù)量(Ne)A和C的外推器傾斜矢量AA和C的內(nèi)插器中心傾斜矢量CB和C的內(nèi)插器傾斜矢量BB和C的外推器1231202113121211641301416602020617411314176021206表3示出了三個傾斜矢量、兩個時間延遲設(shè)備和兩級矢量加法的便利的天線拓樸?？梢缘玫脚c由在表1和表2中的量表示的那些相似的結(jié)構(gòu)以用于使用多于三個傾斜矢量的天線系統(tǒng)。用輸入矢量V,傾斜矢量A、B、C、D(等)可以被定義為等式5:A=aaV(ang,e(G)等式6:B=abV(a"gte(Cw))等式7:C=cicV(angr/e(Gc伊))等式8:D=adV(a拳(G,))D-V其中^是由傾斜控制器204設(shè)置的輸入角，并且^和(G^)分別是傾斜矢量X的幅度和相角，其中X是A、B、C或D。A是X的相位和輸入角p之間的杠桿比率(gearingratio)。X的相位以^的Gx倍變化。如下所示，矢量加法產(chǎn)生具有基本平的相位波前的信號。考慮第一引理等式9:F(v4，jS)=gsin(4+S)+/isin(Z-B)等式10:5)-gsin爿cos5+gcos爿sinjB+/jsinJcos5-/zcos爿sin5等式11:F(爿，5)=+A)sin爿cosJ5+(g—/z)cos爿sin5等式12:F(a5)=[{(g+Zz)cos5}2+{(g-/z)sin到2,sin^+tanllg+Wcos"等式13:(g2+/2+2g/z(cos"j5-sin"5)戶sin4+tan一isin5、g+A)cos丑等式14:(g2+2g/icos2^2sintan丑還考慮第二引理以給出小e的近似等式15:如果傾斜控制器204生成兩個分別具有幅度Vm和Vn的相鄰傾存牛矢量M和N，那么帶入Li~~—以及A-G=l，等式16:KM=F,sin欲+A,"+f)=「sinf紐++尋.2乂、2乂等式17:Fwsin奴+^<爐)f一二|=o;,'ysin欣+么—丑其中，Vm、Vn由分離器比值、和輸入電壓V確定，^是Vm和Vn之間的相差，并且^是Vm和Vn的相位中心和輸入電壓V之間的相差。操作在輸出M和N上的矢量代數(shù)式生成在第i個天線單元(i)處的電壓，其是在m和n處的電壓矢量和。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage33</formula>根據(jù)引理1得到等式20:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage33</formula>通過傾斜控制器204中的可變延遲器(未示出)的適合耦合和共同相位(輸入信號V的相位)的偏移，可以被設(shè)置成<formula>formulaseeoriginaldocumentpage33</formula>其中，如在等式5到8中一樣A是信號j(j二m或n)的相位相對于輸入^的杠桿比率G。并且因此等式22:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage33</formula>使用第二引理等式23:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage33</formula>因此，由具有相對于輸入信號^角的兩個相鄰傾斜矢量M和N的矢量和驅(qū)動的單元i的相位近似為等式24:1Xa,,,-，"為了得到隨著輸入p的改變而旋轉(zhuǎn)的平的相位波前，需要下式:等式26:其中^是從天線陣列中心到笫i個天線單元的距離并且K是常數(shù)。通過將傾斜矢量的杠桿比率選擇成整數(shù)上升比(在傾斜控制器中很容易實(shí)現(xiàn))，可以滿足傾斜矢量的標(biāo)準(zhǔn)，并且通過選擇將單元i連接到傾殺牛矢量M和N的比率k、&,可以實(shí)現(xiàn)每個單元的標(biāo)準(zhǔn)。隨著^的增加這產(chǎn)生了用于傾斜相控陣天線的基本平的相位波前；它還在共電饋電206僅組合相鄰的傾斜矢量時提供最佳的相位波前線性度。只要p很小，相位波前就非常平的(引理2)。此外，如參考圖7、8和9所述，允許傾斜控制器204和共電饋電206實(shí)施為沒有徑跡交叉的平面電路形式?，F(xiàn)在參照圖15,所示的本發(fā)明的天線系統(tǒng)300適用于操作在發(fā)射才莫式和接收模式兩者。在本發(fā)明的實(shí)施例中，兩個單獨(dú)的傾斜控制器(即發(fā)射傾斜控制器302T和接收傾斜控制器302R)被分別用于發(fā)射和接收信號。發(fā)射和接收信號在傾斜控制器302T和302R與共同共電饋電304之間經(jīng)由與傾斜矢量信號A、B和C等相關(guān)聯(lián)的雙工(即發(fā)射/接收)濾波器單元306A、306B、306C等進(jìn)行傳送。這些濾波器單元將傳送到右邊的發(fā)射信號和傳送到左邊的接收信號分開它們將發(fā)射信號從發(fā)射傾斜控制器302T路由到共電饋電304,并且將接收信號從共電饋電304路由到接收傾斜控制器302R。被示為虛線的線308和雙工濾波器單元306X表示在任何情況下可以根據(jù)要求使用多個濾波器單元306A、306B、306C和傾斜矢量信號。共電饋電304將天線單元驅(qū)動信號提供給處于發(fā)射模式的天線陣列310的天線單元(用三角形表示)，并且在接收模式中共電饋電304從天線陣列310獲得天線單元從自由空間接收的信號。天線系統(tǒng)300實(shí)現(xiàn)用于-18dB最大旁瓣電平的IO度電傾斜范圍。嚴(yán)格來說，傾斜矢量信號a、b和c等被定義用來控制處于發(fā)射模式的發(fā)射機(jī)而不是處于接收模式的接收機(jī)，因?yàn)樗鼈儽幻枋鰹樵趥魉偷?，,,乂共電饋電之前在傾斜控制器中從單個輸入信號V通過分離和延遲操作而產(chǎn)生。在接收模式中，天線陣列(例如310)的天線單元從自由空間接收信號，并且這些被接收的信號以相反的方向從天線單元傳送到共電饋電。然而，在之前描述的本發(fā)明的實(shí)施例中，每個傾斜控制器和共電饋電的組件以與發(fā)射模式類似但相反的方式操作為處于接收模式的接收機(jī)即分離器變成信號組合器并且和差混合器交換它們的輸入和輸出。因此，天線單元接收的信號變成由共電饋電64、104、124或304組合成合成信號矢量A、B和C等?，F(xiàn)在這些合成信號矢量被方便地指定為中間傾斜信號而不是傾斜控制信號(事實(shí)上中間傾斜信號和傾斜控制信號二者都是中間信號)它們傳送到傾斜控制器62、102、122或302R以進(jìn)行可變延遲并且在例如現(xiàn)在作為組合器的圖5中的分離器Sl和S2處組合。這控制處于接收模式的天線陣列的電傾斜角，并且產(chǎn)生用于該角的單個輸出信號V。如在前面的實(shí)施例所描述的發(fā)射和接收傾斜控制器302T和302R二者都具有可變延遲(未示出)；在發(fā)射傾斜控制器302T中的延遲與接收傾斜控制器302R中的延遲可以分開并且獨(dú)立變化?？刂破?02T和302R二者控制天線陣列的電傾斜角，一個在發(fā)射^f莫式中而另一個在接收模式中。因此，本發(fā)明的天線系統(tǒng)300提供了在發(fā)射和接收操作模式中分開的可獨(dú)立變化的傾斜角?？商鎿Q地，傾斜控制器302T或302R中的一個可以用于第一對發(fā)射和接收信號(TX1、RX1)，而另一個傾斜控制器用于第二對發(fā)射和接收信號(TX2、RX2)。在這種情況下，雙工濾波器單元306A、306B、306C等被帶組合濾波器代替。在另一個可替換的實(shí)施例中，多個傾斜控制器302T和302R可以用于不同頻率的多個發(fā)射信號(TX1、TX2、...)或不同頻率的多個接收信號(RX1、RX2、...)。在這種情況下，雙工濾波器單元306A、306B、306C等可以被隔離不同發(fā)射或接收頻率的帶通濾波器代替。本發(fā)明的實(shí)施例提供了可電傾斜的天線，該天線(a)對于相控陣天線中的Ne個天線單元，其具有兩個到(Ne-2)個可變延遲器，而現(xiàn)有技術(shù)中使用一個或(Ne-1)個可變延遲器；(b)可以被設(shè)計成具有用于給定天線單元數(shù)量、傾斜范圍和旁瓣電平的最小總計時間延遲；(c)可以被設(shè)計成具有相同最大延遲值的可變延遲器；(d)在其電傾斜范圍內(nèi)保持相位錐減的良好線性度；(e)具有用于給定旁瓣電平的容易獲得的增益；(f)具有在其電傾斜范圍上基本保持恒定的增益；(g)可以被設(shè)計成用于任何數(shù)量的天線單元；可以被設(shè)計成具有無損共電饋電；(i)可以被設(shè)計成在微帶或三層板(tri-plate)中沒有電路交叉；以及(j)具有足夠少的可變延遲器以允許在許多載波頻率或運(yùn)營商之間共用天線，其中每個具有單獨(dú)的傾斜角。在圖16中將現(xiàn)有技術(shù)的延遲應(yīng)用與本發(fā)明的延遲應(yīng)用進(jìn)行比較，其中與用于電傾斜的天線陣列中的天線單元的數(shù)量相對地繪出了延遲需求。此處，總時間延遲需求(坐標(biāo)，Zr)是由所有相移器引入的總延遲以便于最大地傾斜天線陣列；例如，如果四單元天線陣列需要移相器引入(0、T、2T和3T)的延遲，那么最大傾斜天線陣列所需的總延遲是6T。本發(fā)明提供了具有多于單個可變延遲器(參見WO2004/102739和圖4)但是比天線單元至少少了兩個可變延遲器(與圖2和圖3中的現(xiàn)有技術(shù)相比少了一個)的一套天線系統(tǒng)。就此而論，本發(fā)明的范圍是由雙向箭頭400表示的區(qū)域，現(xiàn)有技術(shù)WO2004/102739用水平線400表示，圖2和圖3用雙向箭頭404指出。因此，就延遲要求來說，本發(fā)明比參考圖2和圖3描述的現(xiàn)有技占優(yōu)勢，并且就可獲得的電傾斜范圍和射束形狀來說，本發(fā)明比WO2004/102739的現(xiàn)有技術(shù)占優(yōu)勢，代價是與其他現(xiàn)有技術(shù)相比具有較少的附加延長器。在上述本發(fā)明的所有實(shí)施例中，分離器比值可以被調(diào)節(jié)以配置信號幅度來為天線射束成形實(shí)施幅度錐減。通常使用的幅度錐減功能包括(a)對基礎(chǔ)(pedestal)幅度錐減進(jìn)行余弦平方，用于低旁瓣電平；(b)多爾夫-切比雪夫幅度錐減，用于來自相等旁瓣電平的最大增益，以及(c)專用的幅度錐減，用于例如同等地面照明或零轉(zhuǎn)向。上述的本發(fā)明實(shí)施例具有以線性方式控制的具有整數(shù)(通常為一)關(guān)系的可變延遲器(例如，圖12中的TA、TB、TD、TE)。這些延遲器可以由任何特定控制關(guān)系設(shè)置，以使從輸入信號矢量V獲得的傾斜矢量(例如A到D)以下列形式的關(guān)系給出等式22:乂=o:。g豐(G》歸等式23:等式24:等式25:Z)=o^(a"gZe(F(GW)其中a。、afc、A和c^是傾斜矢量A、B、C和D的幅度放縮因子，G。、Gfc、G。和(^是傾斜矢量A、B、C和D的角度放縮因子，并且p是天線所請求的傾斜角。這允許對天線射束形狀進(jìn)行控制以提供例如傾斜范圍內(nèi)的旁瓣電平控制、增益控制以及零填充和零轉(zhuǎn)向。對天線射束形狀的進(jìn)一步控制可以通過作為電傾斜角的函數(shù)調(diào)節(jié)傾斜控制器和共電饋電(參見本發(fā)明上面的實(shí)施例)中的分離器比值來獲得。分離器的分離比的動態(tài)控制可以用耦合到混合組合器的時間延遲設(shè)備來實(shí)施，如在WO/2004/088790中所述。傾斜控制器可以本地地安裝到天線陣列，例如安裝到傾斜控制器、共電饋電和天線陣列所位于的天線罩中；可替換地它可以遠(yuǎn)離天線陣列定位，即或者靠近使用天線陣列的基站或者作為調(diào)制功能的部分集成在基站中。權(quán)利要求1.一種可操作成處于發(fā)射模式的發(fā)射機(jī)的具有電傾斜控制的相控陣天線系統(tǒng)，并且合并了a)天線單元陣列；b)傾斜控制裝置，用于將輸入信號分離成至少第一、第二和第三中間信號，以使得所述至少第一和第二中間信號中的每一個能夠相對于所述第三中間信號進(jìn)行可變延遲；c)共電饋電裝置，用于處理所述中間信號以生成天線單元的驅(qū)動信號，所述驅(qū)動信號至少部分包括所述中間信號的矢量組合；以及d)相對定相，用于響應(yīng)于所述至少第一和第二中間信號相對于所述第三中間信號的可變延遲來使所述傾斜控制裝置和所述共電饋電裝置結(jié)合施加的驅(qū)動信號適用于相控陣射束轉(zhuǎn)向。2.—種可操作成處于接收模式的接收機(jī)的具有電傾斜控制的相控陣天線系統(tǒng)，并且合并了a)天線單元陣列；b)共電饋電裝置，用于處理來自天線單元的接收信號以生成至少部分包括所接收信號的矢量組合的至少第一、第二和第三中間信號；c)傾斜控制裝置，用于通過相對于所述第三中間信號可變延遲所述至少第一和第二中間信號以及將所延遲的中間信號與所述第三中間信號相組合以提供輸出信號來將所述中間信號轉(zhuǎn)換成輸出信號；以及d)相對定相，用于響應(yīng)于所述至少第一和第二中間信號相對于所述笫三中間信號的可變延遲來使所述共電饋電裝置和所述傾斜控制裝置結(jié)合施加的中間信號適用于相控陣射束轉(zhuǎn)向。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的相控陣天線系統(tǒng)，其中所述傾斜控制裝置包括相應(yīng)的可變延遲裝置，用于相對于所述第三中間信號來可變延遲所述至少第一和第二中間信號中的每一個，所述可變延遲裝置被設(shè)置成提供以相同速率變化并且一個延遲增加而另一個延遲減少的延遲。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的相控陣天線系統(tǒng)，其中所述可變延遲裝置:被設(shè)置成應(yīng)用彼此幅度相等的相應(yīng)延遲。5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的相控陣天線系統(tǒng)，其中所述共電饋電裝置被設(shè)置成組合附近位置中的信號以避免電路交叉。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相控陣天線系統(tǒng)，其中所述共電饋電裝置被設(shè)置成組合附近位置中的中間信號以生成天線單元的驅(qū)動信號并且避免電路交叉。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相控陣天線系統(tǒng)，其中所述傾斜控制裝置和所述共電饋電裝置被設(shè)置成提供具有橫過陣列基本線性的相位波前的天線單元的驅(qū)動信號。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相控陣天線系統(tǒng)，其中所述傾斜控制裝置和所述共電饋電裝置被設(shè)置成提供具有抑制旁瓣的幅度錐減以及傾斜所述陣列的射束而不損害射束形狀的基本線性相位錐減的天線單元的驅(qū)動信號。9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的相控陣天線系統(tǒng)，其中所述傾斜控制裝置是第一傾斜控制裝置，并且所述系統(tǒng)包括至少一個其它傾斜控制裝置和濾波裝置以隔離不同頻率的信號的發(fā)射和/或接收，并且提供與每個傾斜控制裝置相關(guān)聯(lián)的相應(yīng)獨(dú)立電傾斜角。10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的相控陣天線系統(tǒng)，其中所述傾斜控制裝置和所述共電饋電裝置包括分離裝置，以實(shí)施諸如余弦、余割或多爾夫-切比雪夫幅度錐減的幅度錐減。11.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的相控陣天線系統(tǒng)，其中所述傾斜控制裝置僅包括兩個可變延遲裝置以相對于所述第三中間信號僅可變延遲第一和第二中間信號。12.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的相控陣天線系統(tǒng)，其中所述傾斜控制裝置僅包括四個可變延遲裝置以相對于所述第三中間信號僅可變延遲第一、第二、第四和第五中間信號。13.根據(jù)權(quán)利要求1或2所迷的相控陣天線系統(tǒng)，其中所述天線單元的陣列具有七個、十一個、十五個或十九個天線單元。14.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的相控陣天線系統(tǒng)，其中所述傾斜控制裝置和共電饋電裝置包括分離裝置和混合組合裝置，以分離并組合信號并且該分離裝置和混合組合裝置實(shí)現(xiàn)為雙窩正交混合器以及和差混合器。15.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的相控陣天線系統(tǒng)，其中一些所述驅(qū)動信號是單獨(dú)的中間信號的部分而其它驅(qū)動信號是兩個中間信號的部分的矢量和或矢量差。16.—種操作具有電傾斜控制的相控陣天線系統(tǒng)作為處于發(fā)射模式的發(fā)射機(jī)的方法，該天線系統(tǒng)合并了具有天線單元陣列的天線，并且該方法具有以下步驟a)將輸入信號分離成至少笫一、第二和第三中間信號；b)相對于所述笫三中間信號可變延遲所述至少第一和第二中間信c)處理所述中間信號以生成天線單元的驅(qū)動信號，所述驅(qū)動信號至少部分包括所述中間信號的矢量組合；以及d)響應(yīng)于所述至少第一和第二中間信號相對于所述第三中間信號的可變延遲來相對定相所述驅(qū)動信號以適用于相控陣射束轉(zhuǎn)向。17.—種操作具有電傾斜控制的相控陣天線系統(tǒng)作為處于接收^t式的接收機(jī)的方法，該天線系統(tǒng)合并了具有天線單元陣列的天線，并且該方法具有以下步驟a)處理來自所述天線單元的接收信號，以生成至少部分包括所接收信號的矢量組合的至少第一、第二和第三中間信號；b)通過相對于所述第三中間信號可變延遲所述至少第一和第二中間信號并且將所延遲的中間信號與所述第三中間信號組合以提供輸出信號來將所述中間信號轉(zhuǎn)換成輸出信號；以及c)響應(yīng)于所述至少第一和第二中間信號相對于所述第三中間信號的可變延遲來相對定相所述中間信號以用于相控陣射束轉(zhuǎn)向。18.根據(jù)權(quán)利要求16或17所述的操作相控陣天線系統(tǒng)的方法，包括用以相同的速率變化并且一個延遲增加而另一個延遲減少的延遲相對于所述第三中間信號來可變延遲所述至少第一和第二中間信號的每一個的步驟。19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的操作相控陣天線系統(tǒng)的方法，其中所述可變延遲的步驟應(yīng)用幅度彼此相等的相應(yīng)延遲。20.根據(jù)權(quán)利要求16、17、18或19所述的操作相控陣天線系統(tǒng)的方法，包括組合附近位置中的信號以避免電路交叉。21.根據(jù)權(quán)利要求16所述的操作相控陣天線系統(tǒng)的方法，包括組合附近位置中的中間信號以生成天線單元的驅(qū)動信號并避免電路交叉。22.根據(jù)權(quán)利要求16所述的操作相控陣天線系統(tǒng)的方法，包括提供具有橫過陣列的基本線性的相位波前的天線單元的驅(qū)動信號。23.根據(jù)權(quán)利要求16所述的操作相控陣天線系統(tǒng)的方法，包括提供具有抑制旁瓣的幅度錐減以及傾斜所述陣列的射束而不損害射束形狀的基本線性相位錐減的天線單元的驅(qū)動信號。24.根據(jù)權(quán)利要求16或17所述的操作相控陣天線系統(tǒng)的方法，包括隔離不同頻率的信號的發(fā)射和/或接收并且提供與不同傾斜控制相關(guān)聯(lián)的獨(dú)立電傾斜角。25.根據(jù)權(quán)利要求16或17所述的操作相控陣天線系統(tǒng)的方法，包括信號分離以實(shí)施諸如余弦、余割或多爾夫-切比雪夫幅度錐減的幅度錐減。26.根據(jù)權(quán)利要求16或17所述的操作相控陣天線系統(tǒng)的方法，包括相對于所述第三中間信號僅可變延遲第一和第二中間信號。27.根據(jù)權(quán)利要求16或17所述的操作相控陣天線系統(tǒng)的方法，包括相對于所述第三中間信號僅可變延遲第一、第二、第四和第五中間信號。28.根據(jù)權(quán)利要求16或17所述的操作相控陣天線系統(tǒng)的方法，其中所述天線單元的陣列具有七個、十一個、十五個或十九個天線單元。29.根據(jù)權(quán)利要求16或17所述的操作相控陣天線系統(tǒng)的方法，包括用雙窩正交混合器以及和差混合器來分離和組合信號。30.根據(jù)權(quán)利要求16或17所述的操作相控陣天線系統(tǒng)的方法，其中一些所述驅(qū)動信號是單獨(dú)的中間信號的部分而其它驅(qū)動信號是兩個中間信號的部分的矢量和或矢量差。全文摘要一種具有電傾斜控制的相控陣天線系統(tǒng)，其合并了用于將輸入信號分離成三個中間信號的傾斜控制器(62)，所述三個中間信號的兩個相對于第三個中間信號被可變延遲器T1和T2延遲。共電饋電(64)包含分離器S2到S10和混合器H1到H6，用于處理中間信號以產(chǎn)生天線陣列(66)的單元的驅(qū)動信號；該驅(qū)動信號是中間信號的部分和矢量組合。響應(yīng)于兩個中間信號相對于第三中間信號的可變延遲，傾斜控制器(62)和共電饋電(64)結(jié)合施加相對定相到驅(qū)動信號以適用于相控陣射束轉(zhuǎn)向。文檔編號H01Q21/22GK101578737SQ200780049659公開日2009年11月11日申請日期2007年11月7日優(yōu)先權(quán)日2006年11月10日發(fā)明者L·D·托馬斯,P·E·哈斯克爾申請人:昆特爾科技有限公司