[发明专利]天线设备、馈送电路和无线电波发送/接收方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于在诸如便携式电话、无线LAN(局域网)、WiMAX(全球微波互联接入)等的无线电系统中使用的天线设备、馈送电路和无线电波递送方法。

背景技术

在用于便携式电话等的基站中使用的天线设备包括由多个天线元件组成的天线阵列。将描述从包括多个天线元件的天线设备向终端台递送的无线电波的特性。

图1是示出天线设备的示例性配置的透视图。这里如图1中所示，13个天线元件120在与地面垂直的方向上等间隔地布置在一行中。每个天线元件120连接到馈送电路100。

图2是示出幅度分布和相位分布的示例的示图。该示图的垂直轴在左边的刻度上表示幅度，在右边的刻度上表示相位。相位的正负号在其为正时表示超前相位，在其为负时表示延迟相位。该示图的水平轴表示天线元件120的编号。编号表明天线元件的位置。

这13个天线元件120中位于中心的天线元件被给予编号“0”，在0号天线元件一侧的天线元件被依次给予带加号的编号，在0号天线元件另一侧的天线元件被依次给予带减号的编号。在线性布置的这些天线元件中位于两端的天线元件被给予编号“-6”和“+6”。以下，具有带加号编号的那侧称为加号侧，而具有带减号编号的那侧称为减号侧。

图2的曲线图中绘出的幅度和相位的值指示每个天线元件的无线电波的幅度和相位。中心天线元件处的幅度和相位分别是0，这是因为它们被用作基准。

如图2中所示，幅度分布在中心处的0号天线元件处达到最大值，并且呈现随着天线元件的编号的绝对值增大而减小的值。幅度分布揭示具有穿过0号天线元件的中心轴的偶函数特性。

如图2中所示，相位分布展现包括在中心附近的段差(step)的特性。无线电波在天线元件+1到+6处相位相等，并且连接各个相位的值产生均匀的平坦分布。-1号到-6号天线元件处的无线电波的相位也展现与带加号编号侧相似的平坦分布。相位分布呈现以0号天线元件为原点的奇函数特性。

尽管图2示出包括平坦部分的相位分布，但是相位分布可以包括倾斜部分。然而，斜坡的角度在天线元件的加号侧和减号侧相同。在该情况中，相位分布还展现奇函数特性。

接着，将描述当从天线设备递送的无线电波被合成时的辐射方向图。

图3是示出展现图2中所示的特性的无线电波的辐射方向图的示例的示图。该示图的垂直轴代表增益，而水平轴代表天线元件120的水平方向被确定为是90°时的角度。如图1中所示，从天线元件120的天空侧包括该示图的水平轴上从90°到0°的范围，而从天线元件120的地面侧包括该示图的水平轴上从90°到180°的范围。

图3中的实线代表展现图2中示出的特性的天线的辐射方向图，并且虚线代表理想特性。理想辐射方向图是余割平方曲线(cosec squarecurve)。具有图2中所示的幅度分布和相位分布的无线电波的辐射方向图形成零值填充波束(null fill beam)。日本专利文件特开2006-197530号公报(以下，称为“文件1”)例如公开了形成零值填充波束的天线的配置、幅度分布和相位分布。

另一方面，在《電磁波工学》(由安达三郎所著，并且由Colona出版公司在1983年出版，以下称为“文件2”)的第117页中公开了使辐射方向图逼近理想的辐射方向图的方法示例。

发明内容

如在图3中所示，实际的辐射方向图比理想的辐射方向图展现大的误差(波纹)。在具有图2中所示的幅度分布和相位分布的天线中，无线电波传播特性由于从理想的辐射方向图的实际偏移而变化，产生在基站区域中通信质量劣化的问题。在文件1中所公开的零值填充波束中同样有这样的问题。

一般，当试图利用包括有限数目的天线元件来实现理想的辐射方向图时，天线元件的数目越大，所获得的辐射方向图与理想的方向图之间的差异越小，并且所获得的辐射方向图将逼近理想的特性。相反，较小数目的天线元件相对于理想的方向图引起较大的误差。当理想的辐射方向图是零值填充波束时，这也适用。

为了减小辐射方向图与理想方向图之间的误差，必须尽可能地增大天线元件的数目，但是增大数目的天线元件会引起整个天线的尺寸增大这另一个问题。

另一方面，文件2中公开的方法遭受诸如大数目的天线元件、天线元件之间的间隔不同等约束，并且有设计自由度受限这样的问题。

本发明的一个示例性目的是提供在不增大天线元件的数目的情况下改进辐射方向图的特性的天线设备、馈送电路和无线电波发送/接收方法。