專利名稱：用于波束形成的有源天線陣和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及在無線服務(wù)提供中使用的天線和天線系統(tǒng)，尤其是，涉及一個(gè)適合于設(shè)置在塔上或者其他的支撐結(jié)構(gòu)上用于提供無線通信服務(wù)的天線陣。
背景技術(shù)：
無線通信系統(tǒng)被廣泛地用于在實(shí)體和用戶設(shè)備之間提供語音和數(shù)據(jù)通信，諸如在二個(gè)移動(dòng)站或者單元之間，或者在移動(dòng)站和陸地有線電話用戶之間。如在圖1中舉例說明的，一個(gè)作為現(xiàn)有技術(shù)典型的通信系統(tǒng)10包括一個(gè)或多個(gè)移動(dòng)單元12，一個(gè)或多個(gè)基站14和一個(gè)電話交換局16。在一個(gè)蜂窩網(wǎng)絡(luò)之內(nèi)提供無線服務(wù)方面，單獨(dú)的地理區(qū)域或者“小區(qū)”是由一個(gè)或多個(gè)基站14服務(wù)的。作為在圖1舉例說明的典型的基站14包括一個(gè)基站控制單元18和一個(gè)天線塔(未示出)。該控制單元18包括基站電子設(shè)備，并且通常被放置在該塔底部上或者附近堅(jiān)固的外殼之內(nèi)。該控制單元18經(jīng)由陸上通信線路被連接到交換局，或者做為選擇，該信號(hào)可以經(jīng)由微波回運(yùn)天線被傳送或者回運(yùn)。一個(gè)典型的蜂窩網(wǎng)絡(luò)可以包括數(shù)以百計(jì)的基站14，數(shù)以千計(jì)的移動(dòng)單元或者單元12，以及一個(gè)或多個(gè)交換局16。
該交換局16是整個(gè)蜂窩網(wǎng)絡(luò)的中央?yún)f(xié)調(diào)單元。它典型地包括一個(gè)蜂窩處理器，一個(gè)蜂窩開關(guān)，以及提供到該公用電話交換網(wǎng)(PTSN)的接口。貫穿該蜂窩網(wǎng)絡(luò)，一個(gè)雙工無線電通信鏈路可以在該蜂窩網(wǎng)絡(luò)的用戶之間建立。
一個(gè)或多個(gè)無源天線20被支撐在該塔上，諸如在塔頂22上，并且在塔頂22周圍是定向的，以對(duì)于該小區(qū)提供期望的波束扇面。一個(gè)基站將典型地具有三個(gè)以上的RF天線和一個(gè)或多個(gè)與使用該基站的每個(gè)無線服務(wù)提供者有關(guān)的回運(yùn)天線。該無源的RF天線20被經(jīng)由多個(gè)RF同軸電纜24連接到基站控制單元18，該多個(gè)RF同軸電纜24延伸到該塔上，并且在發(fā)射(“下行鏈路”)和接收(“上行鏈路”)時(shí)間期間，提供用于在無源的RF天線20和控制單元18之間通信的該RF信號(hào)的傳輸線路。
與圖1的現(xiàn)有技術(shù)一樣的該典型的基站14需要放大要由RF天線20發(fā)射的該RF信號(hào)。對(duì)于這個(gè)目的，其已經(jīng)常規(guī)地在該塔基上或者其他的支撐結(jié)構(gòu)上，在該控制單元18內(nèi)使用一個(gè)大規(guī)模的線性功率放大器(未示出)。該線性功率放大器必須被級(jí)聯(lián)為大功率電路，以在較高的輸出功率上實(shí)現(xiàn)期望的線性度。典型地，對(duì)于上述的大功率系統(tǒng)或者放大器，在天線20上必須使用附加的大功率合成器，這對(duì)于該無源天線結(jié)構(gòu)增加了成本和復(fù)雜性。在該RF同軸電纜24中經(jīng)歷的功率損耗與通過在塔頂22上功率分配造成可能需要提高功率放大，以在無源天線20上獲得期望的功率輸出，從而降低了該基站14的總體運(yùn)行效率。經(jīng)由電纜和功率分配損耗，幾乎一半傳送給該無源天線20的該RF功率被耗損是尋常的。
延伸到該塔上的該射頻電纜24同樣存在結(jié)構(gòu)上的問題。該電纜24增加了該塔要支撐的重量，尤其是當(dāng)它們變得被冰覆蓋的時(shí)候，從而需要一個(gè)足夠大小和強(qiáng)度的塔式結(jié)構(gòu)。此外，該射頻電纜24對(duì)于該塔式結(jié)構(gòu)可能存在風(fēng)載荷問題，尤其是在大風(fēng)時(shí)。
典型的基站還具有不是特別可調(diào)節(jié)的天線。即，通常該天線將提供一個(gè)具有預(yù)先確定波束寬度、方位角和仰角的波束。近來，從一個(gè)無線服務(wù)提供者的觀點(diǎn)來看，更加希望獲得相對(duì)于來自基站的該波束的形狀和方向的靈活性。

發(fā)明內(nèi)容
因此，在一個(gè)無線通信系統(tǒng)中，需要一種對(duì)控制單元和天線之間的電纜損耗和功率分配損耗不敏感的基站和天線。
還需要一種當(dāng)在發(fā)射周期內(nèi)提供線性化的輸出時(shí)可高效地工作的基站和相關(guān)的天線。
此外希望提供應(yīng)用于上述的發(fā)布的天線，并且其可以用于形成特定的形狀和方向的波束。


伴隨的附圖被結(jié)合進(jìn)和構(gòu)成本說明書的一部分，其與在上面給出的本發(fā)明的概述一起舉例說明本發(fā)明的實(shí)施例，并且在下面給出的該實(shí)施例的詳細(xì)說明中用來解釋本發(fā)明的原理。
圖1是一個(gè)舉例說明按照現(xiàn)有技術(shù)的蜂窩式通信系統(tǒng)基本部件的簡略方框圖。
圖2是一個(gè)舉例說明按照本發(fā)明原理的蜂窩式通信系統(tǒng)基本部件的簡略方框圖。
圖3是按照本發(fā)明的一個(gè)方面供圖2的蜂窩式通信系統(tǒng)中使用的天線系統(tǒng)的簡略方框圖。
圖4是按照本發(fā)明的另一個(gè)方面供圖2的蜂窩式通信系統(tǒng)中使用的天線系統(tǒng)的簡略方框圖。
圖5是按照本發(fā)明的再一個(gè)方面供圖2的蜂窩式通信系統(tǒng)中使用的天線系統(tǒng)的簡略方框圖。
圖6A是一個(gè)按照本發(fā)明的原理供圖5的天線系統(tǒng)中使用的預(yù)失真電路的簡略方框圖。
圖6B是一個(gè)供圖6A的預(yù)失真電路中使用的互調(diào)產(chǎn)生電路的簡略方框圖。
圖7是一個(gè)按照本發(fā)明原理的平面天線陣的示意圖。
優(yōu)選實(shí)施例現(xiàn)在參考附圖，尤其是參考圖2，示出了一個(gè)按照本發(fā)明原理的無線通信系統(tǒng)30，這里與圖1的蜂窩式通信系統(tǒng)10相同的數(shù)字表示相同的部分。如在下面將更詳細(xì)描述的，無線通信系統(tǒng)30是一個(gè)具有多個(gè)M×N有源天線陣32的數(shù)字自適應(yīng)波束形成天線系統(tǒng)，該M×N有源天線陣32支撐在一個(gè)塔上，諸如在該塔頂22上，其在該塔頂22的附近是定向的，以對(duì)于限定的小區(qū)提供期望的波束扇面。如圖7所示，每個(gè)有源天線陣32包括由天線單元34構(gòu)成的陣列，其通常被以期望的結(jié)構(gòu)設(shè)置，諸如N個(gè)(標(biāo)記為1-N)垂直列或者子陣列36，以及每列M個(gè)(指定為1-M)天線單元34。該M×N個(gè)天線單元34的陣列32可以通過適當(dāng)?shù)姆椒ㄐ纬?，諸如，例如通過在適宜的襯底和接地面上提供帶狀傳輸線單元(strip line element)或者補(bǔ)丁(patch)單元。當(dāng)然，不脫離本發(fā)明的精神和范圍的該陣列32其他的結(jié)構(gòu)同樣是可允許的。如在下面所討論的，該天線單元34的陣列運(yùn)行時(shí)在一個(gè)或多個(gè)通信頻帶范圍中限定多個(gè)不同信號(hào)波束。
利用該陣列單元34，可以形成具有期望的波形和方向的一個(gè)波束或者最好是多個(gè)波束。借助于天線陣的波束形成是公知的技術(shù)。按照本發(fā)明的原理，由該有源天線陣32形成的波束對(duì)于一個(gè)期望的波形、仰角和方位角是數(shù)字自適應(yīng)的。該天線陣32最好是被驅(qū)動(dòng)去自適應(yīng)地和有選擇地操縱該波束隨心所欲地用于該小區(qū)。分別地對(duì)于每個(gè)天線單元34操縱信號(hào)允許在方位角和仰角兩者方面對(duì)波束操縱。做為選擇，波束方位角控制可能比波束仰角控制更需要，因此對(duì)于垂直列或者子陣列36(標(biāo)記為1-N)的各個(gè)信號(hào)被操縱以獲得方位角操縱。即，當(dāng)具有一個(gè)通常固定的仰角時(shí)，該獨(dú)立的列被操縱以提供可以在方位角方面操縱的波束。
進(jìn)一步參考圖2，基站40的基站控制單元38被設(shè)置在該天線塔(未示出)的基座上或附近，并且運(yùn)行時(shí)以數(shù)字基帶的形式發(fā)射信號(hào)到和從每個(gè)平面天線陣32接收信號(hào)。一個(gè)或多個(gè)傳輸線路42，諸如在一個(gè)實(shí)施例中的光纖電纜，被連接到該基站控制單元38和每個(gè)平面天線陣32，用于在其間數(shù)字基帶信號(hào)的傳送。本發(fā)明的光纖電纜42延伸到該塔上并且代替現(xiàn)有技術(shù)(圖1)的該大同軸射頻電纜24，以及顯著地降低由現(xiàn)有射頻電纜存在的費(fèi)用、重量和風(fēng)載荷關(guān)注。
現(xiàn)在參考圖3，示出按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的有源天線陣50。如在上面詳細(xì)描述的，該天線單元34可以通常以包括N個(gè)(標(biāo)記為1-N)垂直列或者子陣列36，以及每列M個(gè)(指定為1-M)天線單元34的結(jié)構(gòu)設(shè)置。每個(gè)列或者子陣列36的每個(gè)天線單元34被連接到一個(gè)M路功率分配器52。按照本發(fā)明的一個(gè)方面，一個(gè)多載波線性功率放大器(LPA)54運(yùn)行時(shí)連接到每個(gè)垂直列36的一個(gè)輸入端，以運(yùn)行時(shí)與相應(yīng)的列的天線單元34連接。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，天線單元34是執(zhí)行發(fā)送與接收功能兩者的共用天線單元。借助于該天線50，所有的天線單元34被配置為同時(shí)發(fā)射無線電信號(hào)給移動(dòng)站或者單元12(稱為“下行鏈路”)，并且從該移動(dòng)站或者單元12接收無線電信號(hào)(稱為“上行鏈路”)。雙工器56運(yùn)行時(shí)連接到每個(gè)垂直列36的輸入端，以便于同時(shí)適合于其列陣列的發(fā)送與接收功能。
該多載波線性功率放大器54被提供在該有源天線陣列50中，并且消除在現(xiàn)有技術(shù)的蜂窩基站中需要的高的放大功率，現(xiàn)有技術(shù)一般在位于該塔基座上具有大功率的放大器。通過在該塔頂22上移動(dòng)該傳輸放大路徑到天線陣50，與現(xiàn)有技術(shù)的無源天線系統(tǒng)有關(guān)的電纜損失和分解損失被降低。本發(fā)明的多載波線性功率放大器54支持多個(gè)載波頻率，并且無需破壞頻譜的發(fā)展規(guī)范，提供一個(gè)線性化的輸出給期望的輻射功率。每個(gè)多載波線性功率放大器54可以結(jié)合前饋、反饋或者任意其他適宜的線性化電路，或者作為該多載波線性功率放大器54的一部分，或者與其遠(yuǎn)離的，以降低或者消除在天線單元34的輸出端上的互調(diào)失真。在每個(gè)垂直列36的輸入端上結(jié)合多載波線性功率放大器34減輕爬上該塔遭受的信號(hào)功率損耗，因此改善了現(xiàn)有技術(shù)的無源天線系統(tǒng)天線系統(tǒng)功效。
進(jìn)一步參考圖3，并且按照本發(fā)明的另一個(gè)方面，一個(gè)低噪聲放大器(LNA)58運(yùn)行時(shí)連接到每個(gè)垂直列36的輸出端，以運(yùn)行時(shí)與該天線單元34連接。該低噪聲放大器58被提供在該有源天線陣列50中，以改善用于該系統(tǒng)的接收機(jī)噪聲指數(shù)和靈敏度。
按照本發(fā)明的又一個(gè)方面，如在圖3舉例說明的，每個(gè)平面天線陣50結(jié)合一個(gè)收發(fā)信機(jī)60，其運(yùn)行時(shí)連接到每個(gè)垂直列或者子陣列36。每個(gè)收發(fā)信機(jī)60運(yùn)行時(shí)將該控制單元38的波束形成器DSP 62的該數(shù)字基帶信號(hào)轉(zhuǎn)換為RF信號(hào)，用于在“下行鏈路”期間由天線單元34傳送。該收發(fā)信機(jī)60被進(jìn)一步運(yùn)行時(shí)在“上行鏈路”期間轉(zhuǎn)換由天線單元34接收的RF信號(hào)。每一個(gè)收發(fā)信機(jī)60被經(jīng)由多路復(fù)用器或者M(jìn)UX 64連接到光纖傳輸線路42，并且由一個(gè)適宜的本地振蕩器(LO)66驅(qū)動(dòng)。多路分解器或者DEMUX被連接到波束形成器DSP 62，并且經(jīng)由該光纖傳輸線路42進(jìn)一步被連接到該MUX64。通常，該收發(fā)信機(jī)60轉(zhuǎn)換下行鏈路信號(hào)為一種可以容易地由各種各樣的數(shù)字信號(hào)處理(DSP)技術(shù)處理的形式，諸如信道數(shù)字信號(hào)處理，包括時(shí)分技術(shù)(TDMA)和碼分技術(shù)(CDMA)。在這點(diǎn)上，該數(shù)字信號(hào)是在一個(gè)限定的數(shù)字頻帶中，其與該天線信號(hào)和一個(gè)通信頻帶有關(guān)。
現(xiàn)在參考圖4，一個(gè)按照本發(fā)明另一個(gè)方面的分布式有源天線陣70被舉例說明，這里與圖3的平面天線陣50相同的數(shù)字表示相同的單元。在這個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)天線單元34運(yùn)行時(shí)連接到一個(gè)M路功率分配器72和一個(gè)M路功率合成器74。借助于該天線70，所有的天線單元34被配置為同時(shí)發(fā)射無線電信號(hào)給該移動(dòng)站或者單元12，并且從該移動(dòng)站或者單元12接收無線電信號(hào)。一個(gè)回轉(zhuǎn)器(circulator)76運(yùn)行時(shí)連接到每個(gè)天線單元34，以便于同時(shí)實(shí)現(xiàn)發(fā)送與接收功能。在發(fā)送路徑的每個(gè)天線單元34處或其附近，提供一個(gè)多載波線性功率放大器78，其中由在每個(gè)多載波線性功率放大器78的輸出端上的濾波器80提供的適宜的濾波。在該平面天線陣70的每個(gè)天線單元34之前結(jié)合多載波線性功率放大器78抵消由于在該天線70中不完美的功率分配的插入損耗。此外，隨著每個(gè)天線單元34插入一個(gè)多載波線性功率放大器78允許在低功率電平上功率分配。該N×M個(gè)平面天線70需要N×M個(gè)多載波線性功率放大器78，每個(gè)可以是簡單和小型的，因?yàn)槊總€(gè)的總功率近似由以下給出Pouti≈PtotalN×M]]>這里Pouti是每個(gè)多載波線性功率放大器78需要的功率輸出，Ptotal是該平面天線陣70總的需要的功率輸出，以及N×M是結(jié)合進(jìn)該平面天線陣70的多載波線性功率放大器78的數(shù)目。因?yàn)樵摱噍d波線性功率放大器78沒有遭到沿該塔的電纜損失或者到每個(gè)天線單元34的分解損耗，通過現(xiàn)有技術(shù)的無源天線設(shè)計(jì)該天線陣70的功效被改善。
進(jìn)一步參考圖4，在該接收路徑的每個(gè)天線單元34上或附近，提供一個(gè)低噪聲放大器(LNA)82，其中由在每個(gè)低噪聲功率放大器82的輸入端上的濾波器84提供的適宜的濾波。該低噪聲放大器82被提供在該有源天線陣70中，以改善接收機(jī)噪聲指數(shù)和靈敏度。
圖5舉例說明一個(gè)按照本發(fā)明又一個(gè)方面的分布式有源天線陣90，在結(jié)構(gòu)方面有點(diǎn)類似于圖4的平面天線陣70，這里相同的數(shù)字表示相同的單元。在這個(gè)實(shí)施例中，如在圖4舉例說明的，連接到每個(gè)天線單元的該多載波線性功率放大器78被以多載波功率放大器(PA)92替換。天線單元34輸出的線性化由預(yù)失真電路94提供，預(yù)失真電路94的每個(gè)運(yùn)行時(shí)連接到相應(yīng)的垂直列或者子陣36的一個(gè)輸入端。如將在下面詳細(xì)描述的，該預(yù)失真電路94運(yùn)行時(shí)降低或者消除在該天線單元34的輸出端上互調(diào)失真的產(chǎn)生，以便獲得一個(gè)線性化的輸出。
現(xiàn)在參考圖6A，該預(yù)失真電路94在其輸入端96上接收來自該收發(fā)信機(jī)60的RF載波信號(hào)。沿著上部路徑98，該載波信號(hào)被在輸入端96和輸出端102之間的延遲電路100延遲。該RF載波信號(hào)能量的一部分被在該輸入端96上連接離開，用于經(jīng)由下部互調(diào)(IM)產(chǎn)生路徑104傳送。一個(gè)可調(diào)衰減器106被在互調(diào)(IM)產(chǎn)生電路108的輸入端上提供，以在被施加于該互調(diào)(IM)產(chǎn)生電路108之前調(diào)整該連接RF載波信號(hào)的電平。
該互調(diào)(IM)產(chǎn)生電路108在圖6B中舉例說明，并且包括一個(gè)90°3分貝定向連接器，其分解該RF載波信號(hào)為二個(gè)信號(hào)，它們被施加于一個(gè)RF載波信號(hào)路徑112和施加于一個(gè)互調(diào)(IM)產(chǎn)生路徑114。在該RF載波信號(hào)路徑112中，該RF載波信號(hào)被足夠的值的固定衰減器116衰減，諸如10分貝衰減器，以保證在放大器120中沒有互調(diào)成分被產(chǎn)生。該信號(hào)被進(jìn)一步由可變相位調(diào)整器118進(jìn)行相位調(diào)整。該衰減和相位調(diào)整的RF載波信號(hào)由放大器120放大，但是確實(shí)對(duì)該信號(hào)衰減，該放大器120在其輸出端上不產(chǎn)生任何的互調(diào)(IM)成分，使得該放大器120的輸出是沒有互調(diào)(IM)成分的RF載波信號(hào)。在該RF載波信號(hào)路徑112中的該RF載波信號(hào)由固定衰減器122衰減，并且施加于第二90°3分貝定向連接器124。
進(jìn)一步參考圖6B，在該互調(diào)(IM)產(chǎn)生路徑114中，該RF載波信號(hào)略微地由固定衰減器126衰減，諸如0-1dB衰減器，然后施加于一個(gè)放大器128。在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，該放大器128具有與連接到該天線單元34的多載波功率放大器92的轉(zhuǎn)換功能類似或者本質(zhì)上相同的轉(zhuǎn)換功能，從而將產(chǎn)生與在該發(fā)送路徑的末級(jí)使用的該多載波功率放大器92類似或者相同的第三、第五和第七階互調(diào)(IM)成分。該放大器128放大該RF載波信號(hào)，并且在其輸出端上產(chǎn)生互調(diào)(IM)成分。該放大的RF載波信號(hào)和互調(diào)(IM)成分然后被施加于一個(gè)可變?cè)鲆骐娐?30和一個(gè)固定衰減器132。在RF載波信號(hào)路徑112中，通過可變相位調(diào)整器118進(jìn)行的該RF載波信號(hào)的相位調(diào)整，和在該互調(diào)(IM)產(chǎn)生路徑114中，通過該可變?cè)鲆骐娐?30進(jìn)行的該RF載波信號(hào)和互調(diào)(IM)成分的增益兩者都被調(diào)整，使得該RF載波信號(hào)被在第二3分貝定向連接器124上信號(hào)的總和上除去，并且僅僅該互調(diào)(IM)成分保留在該互調(diào)(IM)產(chǎn)生路徑114中。
現(xiàn)在返回到參考圖6A，由圖6B的互調(diào)(IM)產(chǎn)生電路108產(chǎn)生的該互調(diào)(IM)成分被放大器134放大，然后在輸出端102上求和之前施加于可變?cè)鲆骐娐?36和可變相位調(diào)節(jié)器138。在上部路徑98中的該RF載波信號(hào)和在互調(diào)(IM)產(chǎn)生路徑104中的該互調(diào)(IM)成分是彼此有180°相位差，使得在輸出端102上的總和包括該RF載波信號(hào)和與該RF載波信號(hào)有180°相位差的該互調(diào)(IM)成分。
該合成的RF載波信號(hào)和不同相的互調(diào)(IM)成分在該發(fā)送路徑的最后階段被施加于連接到每個(gè)天線單元34的該多載波功率放大器92。該RF載波信號(hào)被放大，并且互調(diào)(IM)成分是通過放大產(chǎn)生的。在多載波功率放大器92的輸出端上的該合成的(IM)成分和不同相的IM成分在放大器輸出端上提供(IM)失真明顯的降低/消除。
進(jìn)一步參考圖6A，在該互調(diào)(IM)產(chǎn)生電路108的輸出端上提供一個(gè)載波消除檢測器140，以監(jiān)控在輸出端上該RF載波信號(hào)的存在。如果該RF載波信號(hào)被檢測到，該載波消除檢測器140調(diào)整該互調(diào)(IM)產(chǎn)生電路108的可變相位調(diào)節(jié)器118和該可變?cè)鲆骐娐?30，直到在互調(diào)(IM)產(chǎn)生電路108的輸出端上的該RF載波信號(hào)被消除為止。在每個(gè)多載波功率放大器(PA)92的輸出端上提供了一個(gè)互調(diào)(IM)消除檢測器142。如果互調(diào)(IM)成分被檢測到，該互調(diào)(IM)消除檢測器142調(diào)整在底部互調(diào)(IM)產(chǎn)生路徑104中的該可變?cè)鲆骐娐?36和可變相位調(diào)節(jié)器138，直到在該多載波功率放大器92的輸出端上的該互調(diào)(IM)成分被消除為止。以這種方法，該預(yù)失真電路94通過該多載波功率放大器92抑制互調(diào)(IM)成分的產(chǎn)生，使得該天線單元34的輸出被線性化。
雖然已經(jīng)通過描述各種各樣的實(shí)施例舉例說明了本發(fā)明，并且雖然已經(jīng)非常詳細(xì)地描述了這些實(shí)施例，對(duì)于上述的細(xì)節(jié)去限制或者以任何方式限制所附的權(quán)利要求的范圍均不是本申請(qǐng)人的意圖。對(duì)于那些本領(lǐng)域技術(shù)人員來說將容易顯露其他的優(yōu)點(diǎn)和修改。因此，在其更寬廣的方面中，本發(fā)明不局限于該特定的細(xì)節(jié)，典型的裝置和方法，以及示出和描述的說明性的例子。因此，不脫離申請(qǐng)人概括的發(fā)明構(gòu)思的精神或者范圍，可以根據(jù)上述的細(xì)節(jié)進(jìn)行改變。
權(quán)利要求
1.一個(gè)有源波束形成天線，包括天線單元陣列；多載波功率放大器，運(yùn)行時(shí)與天線單元陣列中的每個(gè)單元連接；該多載波功率放大器的輸出被線性化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的波束形成天線，其中該多載波功率放大器包括多載波線性功率放大器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的波束形成天線，其中這些天線單元布置成一個(gè)或多個(gè)子陣列以限定該陣列，以及其中每個(gè)多載波線性功率放大器運(yùn)行時(shí)與該子陣列的輸入端連接，以運(yùn)行時(shí)與該天線單元連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的波束形成天線，進(jìn)一步包括一個(gè)低噪聲放大器，運(yùn)行時(shí)與該天線單元陣列的每個(gè)單元連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的波束形成天線，其中這些天線單元被布置成一個(gè)或多個(gè)子陣列以限定該陣列，并且其中每個(gè)低噪聲放大器運(yùn)行時(shí)與該子陣列的輸出端連接，以運(yùn)行時(shí)與這些天線單元連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求2的波束形成天線，其中每個(gè)多載波線性功率放大器運(yùn)行時(shí)緊鄰連接該陣列的每個(gè)天線單元。
7.根據(jù)權(quán)利要求4的波束形成天線，其中每個(gè)低噪聲放大器運(yùn)行時(shí)緊鄰連接該陣列的每個(gè)天線單元。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的波束形成天線，進(jìn)一步包括一個(gè)運(yùn)行時(shí)與這些天線單元連接的雙工器，以便于同時(shí)實(shí)現(xiàn)發(fā)送與接收功能。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的波束形成天線，進(jìn)一步包括一個(gè)運(yùn)行時(shí)與這些天線單元連接的回轉(zhuǎn)器，以便于同時(shí)實(shí)現(xiàn)發(fā)送與接收功能。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的波束形成天線，進(jìn)一步包括一個(gè)與該陣列的多個(gè)天線單元的多載波功率放大器連接的預(yù)失真電路。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的波束形成天線，其中所述預(yù)失真電路具有一個(gè)類似于連接于其的多載波功率放大器的轉(zhuǎn)換功能的轉(zhuǎn)換功能。
12.一個(gè)有源波束形成天線，包括設(shè)置成一個(gè)或多個(gè)子陣列所限定的天線單元陣列；多載波功率放大器，運(yùn)行時(shí)緊鄰連接該陣列中的每一個(gè)天線單元；和運(yùn)行時(shí)與該子陣列的輸入端連接的預(yù)失真電路，以運(yùn)行時(shí)與這些天線單元連接，該預(yù)失真電路能夠抑制互調(diào)失真的產(chǎn)生。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的波束形成天線，進(jìn)一步包括一個(gè)低噪聲放大器，運(yùn)行時(shí)緊鄰連接該陣列中的每個(gè)天線單元。
14.根據(jù)權(quán)利要求12的波束形成天線，進(jìn)一步包括一個(gè)運(yùn)行時(shí)與這些天線單元連接的回轉(zhuǎn)器，以便于同時(shí)實(shí)現(xiàn)發(fā)送與接收功能。
15.根據(jù)權(quán)利要求12的波束形成天線，其中所述預(yù)失真電路具有一個(gè)類似于連接于其的多載波功率放大器的轉(zhuǎn)換功能的轉(zhuǎn)換功能。
16.一個(gè)基站，包括塔；支撐在該塔上的天線，該天線具有設(shè)置成一個(gè)或多個(gè)子陣列來進(jìn)行限定的天線單元陣列；與該塔有關(guān)的控制單元，并且運(yùn)行時(shí)以數(shù)字基帶形式發(fā)射信號(hào)到天線和從天線接收信號(hào)；收發(fā)信機(jī)，運(yùn)行時(shí)與每個(gè)子陣列連接，并且運(yùn)行時(shí)可在該天線陣和控制單元之間的數(shù)字基帶信號(hào)和RF信號(hào)之間轉(zhuǎn)換和連接在該收發(fā)信機(jī)和每個(gè)子陣列之間的預(yù)失真電路，以降低在該天線上的互調(diào)失真。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的基站，進(jìn)一步包括至少一個(gè)連接到該控制單元和該天線的光纖傳輸線路，用于在其間傳送該數(shù)字基帶信號(hào)。
18.根據(jù)權(quán)利要求16的基站，進(jìn)一步包括運(yùn)行時(shí)連接到該陣列的每個(gè)天線單元的多載波功率放大器，該多載波功率放大器的輸出被線性化。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的基站，其中該多載波功率放大器包括多個(gè)多載波線性功率放大器。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的基站，其中每個(gè)多載波線性功率放大器運(yùn)行時(shí)連接到該子陣列的輸入端，以運(yùn)行時(shí)與這些天線單元連接。
21.根據(jù)權(quán)利要求16的基站，進(jìn)一步包括低噪聲放大器，運(yùn)行時(shí)與該陣列中每個(gè)天線單元連接。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的基站，其中每個(gè)低噪聲放大器運(yùn)行時(shí)連接到該子陣列的輸出端，以運(yùn)行時(shí)與這些天線單元連接。
23.根據(jù)權(quán)利要求19的基站，其中每個(gè)多載波線性功率放大器運(yùn)行時(shí)緊鄰連接該陣列的每個(gè)天線單元。
24.根據(jù)權(quán)利要求21的基站，其中每個(gè)低噪聲放大器運(yùn)行時(shí)緊鄰連接該陣列的每個(gè)天線單元。
25.根據(jù)權(quán)利要求16的基站，進(jìn)一步包括運(yùn)行時(shí)與這些天線單元連接的雙工器，以便于同時(shí)實(shí)現(xiàn)發(fā)送與接收功能。
26.根據(jù)權(quán)利要求16的基站，進(jìn)一步包括運(yùn)行時(shí)與這些天線單元連接的回轉(zhuǎn)器，以便于同時(shí)實(shí)現(xiàn)發(fā)送與接收功能。
27.一種在具有天線單元陣列的天線上形成波束的方法，包括運(yùn)行時(shí)連接多載波功率放大器到該陣列的每個(gè)天線單元；線性化該多載波功率放大器的輸出；和將該多載波功率放大器的線性化輸出施加給該陣列的天線單元以形成一個(gè)波束。
28.根據(jù)權(quán)利要求27的方法，其中多載波功率放大器包括多個(gè)多載波線性功率放大器。
29.根據(jù)權(quán)利要求27的方法，進(jìn)一步包括步驟運(yùn)行時(shí)連接一個(gè)低噪聲放大器到該陣列的天線單元。
30.根據(jù)權(quán)利要求27的方法，進(jìn)一步包括步驟運(yùn)行時(shí)連接一個(gè)預(yù)失真電路到多載波功率放大器。
31.一種在具有天線單元陣列的天線上形成波束的方法，包括運(yùn)行時(shí)連接多載波功率放大器到該陣列的每個(gè)天線單元；運(yùn)行時(shí)連接一個(gè)預(yù)失真電路到多載波功率放大器，以線性化這些多載波功率放大器的輸出；和將多載波功率放大器的線性化輸出施加給該陣列的天線單元以形成一個(gè)波束。
32.根據(jù)權(quán)利要求31的方法，其中該多載波功率放大器包括多載波線性功率放大器。
33.根據(jù)權(quán)利要求31的方法，進(jìn)一步包括步驟運(yùn)行時(shí)連接一個(gè)低噪聲放大器到該陣列的天線單元。
全文摘要
供波束形成天線系統(tǒng)中使用的有源天線陣，該天線陣包括與每個(gè)天線單元連接的多載波功率放大器，其中該多載波功率放大器的輸出被線性化。該天線陣與位于該蜂窩式塔基座的基站控制單元以數(shù)字基帶形式通信。光纖傳輸線路連接該天線陣與該基站控制單元。多載波線性功率放大器可以被連接到天線單元，以線性化該天線單元的輸出。做為選擇，當(dāng)多載波功率放大器被使用的時(shí)候，一個(gè)預(yù)失真電路被連接到該天線單元，以線性化該天線單元的輸出。
文檔編號(hào)H01Q1/24GK1503587SQ0316023
公開日2004年6月9日 申請(qǐng)日期2003年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月30日
發(fā)明者拉塞爾·霍彭斯坦, 拉塞爾 霍彭斯坦 申請(qǐng)人:安德魯股份公司