[发明专利]具有改进的辐射方向图的天线

说明书

技术领域

本发明涉及用于通信系统的天线设备，该天线设备包括具有第一辐射方向图的第一天线和具有第二辐射方向图的第二天线。

背景技术

在无线通信系统中，中心基站给被称作小区的特定地理区域中的用户提供服务。对于广域覆盖的基站，基站的一个或多个天线通常在俯仰(elevation)上具有窄波束宽度以得到最大的天线增益。

在一个或多个基站天线的主波束外的俯仰角处且接近基站的用户将必须依靠天线的旁瓣进行覆盖。其中一些用户将必然位于基站天线辐射方向图具有所谓的“零点”的俯仰方向上，更确切地说，如果没有采取措施对这些零点进行填充，那么基站天线辐射方向图具有非常低的增益或者根本没有增益。

所谓的“零点填充”被用于改善位于这样的位置处的用户状况，即，在该位置处，如果不改善用户状况那么他们将位于基站天线辐射方向图中具有零点的俯仰方向上。

如果没有零点填充，那么将存在完全失去用户连接的风险，或者对于宽带服务，将存在得到显著降低的比特率的风险，特别是如果用户是静止的并且存在从环境中传播的小角度。

传统的零点填充解决方案是在俯仰上对一个或多个基站天线通常包含的天线子阵列进行幅度衰减(tapering)和/或相位衰减。这得到了期望的零点填充，但是，这导致了朝向它期望覆盖的区域即小区边缘的峰值增益损失。

发明内容

如上所述，因此需要这样的天线设计，即，它将得到上述的期望的零点填充功能，而不会导致期望天线辐射方向图覆盖的区域的边缘处的覆盖变差。

本发明提出这种需要是因为它为电信系统提供了包含具有第一辐射方向图的第一天线和具有第二辐射方向图的第二天线的天线设备，通过该天线设备，这两种天线在天线设备的垂直平面中具有不同的覆盖范围。

在本发明的天线设备中，第一天线和第二天线被用于分集，并且第一天线和第二天线之间的垂直覆盖范围中的差别是至少使两个辐射方向图的垂直方向上的第一零点彼此不重合。

因此，因为天线设备包含两种天线，并且至少它们的第一零点彼此不重合，因此零点填充的问题可通过本发明的方式被解决，而不会存在以前使用的方法的缺点。

在本发明的一个示例中，使用的分集是接收分集，而在另一个实施例中，使用的分集是发射分集。

在本发明的不同实施例中，第一天线和第二天线可具有这样的辐射方向图，即，其在天线设备的水平面中是相同的或者其在天线设备的水平面中是彼此不同的。

上述垂直覆盖范围中的差别可通过这样的方式得到，即，第一天线和第二天线被设置以使它们彼此水平地分离，并且第一天线的辐射方向图被设置在相对于天线设备的第一垂直角处，而第二天线的辐射方向图被设置在相对于天线设备的第二垂直角处，第一垂直角和第二垂直角是彼此不同的。

通过天线相对于设备的机械角(mechanical angle)的差别或者通过使用如相移器等电气装置以将波束倾斜引入所述天线中的至少一个天线的波束中，可得到垂直角的差别。

第一天线和第二天线具有相应的第一极化和第二极化，它们可以是相同的，也可以是彼此不同的。

可通过很多种方式实现这样的期望效果，即，两种天线具有不同的零点(至少第一零点)，这将在下面进行更详细地阐述。

附图说明

下面将参考附图对本发明进行更详细地描述，其中：

图1示出了以前已知的天线的辐射方向图，及

图2a和图2b示出了根据本发明的天线的相应的第一实施例和第二实施例，及

图3示出了通过图2b的天线得到的辐射方向图，及

图4示出了根据本发明的天线的第三实施例，及

图5示出了通过图4的天线得到的辐射方向图，及

图6示出了根据本发明的天线的第四实施例，及

图7示出了根据图6的天线得到的辐射方向图，及

图8是示出了本发明的方法的步骤的流程图。

具体实施方式

图1示出了在无线电基站中使用的传统已知的天线的俯仰上的典型的辐射方向图。图1中指定的图以dB为单位示出了相对辐射功率，其是已经被电动地倾斜到-9度的天线波束的俯仰角的函数。如图所示，辐射方向图包括大量的“深沟”或零点，更确切地说，辐射方向图具有低的增益或者完全没有增益处的俯仰角。一个这样的零点通过箭头被指示，所述点被标明为“0”。

将了解到，如果具有图1的辐射方向图的天线被用于蜂窝电话系统的无线电基站中，那么在该系统中位于对应于零点的位置处的用户可能存在信号强度方面的问题。