[发明专利]天线校准装置

说明书

本公开涉及一种天线校准装置。具体涉及一种耦合电路。该耦合电路包括第一耦合装置。第一耦合装置包括：具有第一端以接收信号的传输线和分别在传输线的两侧并与传输线耦合的两条耦合线。其中，每条耦合线的靠近传输线的第一端的一端提供信号的耦合分量。

技术领域

本公开总体上涉及天线技术领域。更具体来说，本公开涉及一种用于天线阵列的多通道校准装置。

背景技术

智能天线，又称为自适应阵列天线，在现代移动通信系统中具有广泛的应用。通过调节发送到各天线辐射元件的信号的幅度和相位特性，智能天线能够产生空间定向波束，使天线主波束对准特定的用户方向。由于充分利用波束的空间特性，智能天线在改善系统的通信距离、容量、链路质量等方面效果显著。

波束成形网络是智能天线的重要组成部分。在包含智能天线的基站中，射频收发机(TRX)发射的信号经由射频端口进入波束成形网络。在波束成形网络中，信号被分成与多个辐射元件或者多列辐射元件对应的多路。对每一路上的信号进行独立的幅度、相位和延迟特征的调整。经波束成形后的多路信号送到辐射单元中的相应辐射元件或者相应一列辐射元件。每个辐射元件或每列辐射元件产生独立的空间定向波束，经过干涉叠加使最终波束呈现很好的指向性。

为了形成所需的理想波束，从射频收发机到各个辐射元件或各列辐射元件的各个发送/接收通道需保证幅度相位特性的一致，才能使得实际得到的波束与预期通过波束成形网络的调整得到的波束吻合。而在实际设计中，由于射频模拟器件的复杂性和加工限制，很难保证多个发送/接收通道的特性完全相同。在未补偿通道差异性的情况下，智能天线的性能会极大恶化。因此，需要一种能够确定通道差异性以便对这种差异性进行补偿的校准装置。

现有的校准装置采集各个发送/接收通道上的信号的一部分能量，并将能量组合到一个校准端口输出。图1是图示校准装置20的基本结构和原理的示意图。图1中图示的校准装置20用于在天线阵列中具有八个辐射单元10的天线。每个辐射单元10可以包括一个辐射元件或者各个辐射元件的垂直布置的列。对于具有八个辐射单元10的天线，校准装置20可以包括八个信号输入端口11。每个信号输入端口11经由波束成形网络连接到相应的射频收发机(未示出)。在发射模式下，天线的每个射频收发机可以输出要被发送的RF信号的子分量。RF信号的子分量经由波束成形网络到达相应的输入端口11，由此被输入到校准装置20。在校准装置20处，该子分量通过相应的传输线13被传递到相应的输出端口12，并进入相应的辐射单元10。

为了采集从信号输入端口11到辐射单元10之间的传输线13上的信号的一部分，校准装置20可以包括八个定向耦合器22。每个定向耦合器22是一个四端口器件。校准装置20还包括级联功分器24以提供单个校准端口25。定向耦合器22和级联功分器24一起形成了辐射单元10到校准端口之间的校准网络。在例如用于发射通道的校准操作中，可以通过射频收发机发射校准测试信号。该校准测试信号传递经过波束成形网络，并在相应的输入端口11处被输入到校准装置20。校准测试信号的各个子分量的一小部分功率经由相应的定向耦合器22从其耦合端口23输出，并被传递到级联功分器24。对于具有八个辐射单元的天线，级联功分器24可以是3级级联Wilkinson功分器电路，以将耦合端口23输出的各耦合信号两两组合，并最终组合为复合校准测试信号。复合校准测试信号通过校准端口25从校准装置输出。校准端口25可以连接到校准收发机。校准收发机可以将复合测试信号与参考测试信号进行比较，由此能够检测各个发送通道的幅度/相位一致性。基于该比较，可以调整发射通道上各信号分量的幅度、相位和延迟特性，以补偿发送通道之间的幅度/相位差异，实现期望的波束图案。

在辐射单元数量较大时，现有的校准装置需要大量的耦合器和功分器，使得校准装置的尺寸往往较大，难以满足天线高度集成与小型化的要求。