自適應陣列天線收發裝置制造方法及圖紙

自適應陣列天線收發裝置備有頻率變換器（２４）；從各發射機（１３）的輸出中取出信號的耦合器（１５）；選擇各發射機（１３）的信號的轉換器（２１）；變換其選擇的信號頻率的頻率變換器（２２）；有選擇地輸入頻率變換器（２２）的信號并輸出到多個路徑的轉換器（２３）；轉換器（１６）；以及用于控制各轉換器并輸入接收機１４輸出的振幅和相位值以求出陣列天線各分路校正值的校正控制電路（２５）。（*該技術在2020年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及使用自適應陣列天線進行無線信號的收發的自適應陣列天線收發裝置，尤其涉及在發送和接收中相互使用不同頻率的信號的如FDD(頻分雙工)方式那樣的通信系統中，對于每個發射機和接收機分別在裝置內自動校正陣列天線的分路之間的振幅及相位差的自適應陣列天線收發裝置。另外，本專利技術涉及不使用來自遠處的信息就可分別校正含有天線和供電線等的裝置的發送部和接收部的振幅與相位的自適應陣列天線收發裝置。隨著近年來便攜電話、PHS(個人手持電話系統)等突飛猛進的移動通信的普及，必須確保在有限的頻帶中盡可能多的用戶的通信信道。為此，在移動通信中，對于多數用戶根據需要采用分配特定的信道的方法已成為主流。在以蜂窩系統、PHS等為代表的現行移動通信系統中，作為多信道訪問方式，主要采用時分多路(時分多路TDMA)方式。其中，在成為便攜電話系統的代表的GSM(全球移動通信系統)、PDC(個人數字蜂窩電信系統)等中，為了擴大通話區域，已采用了FDD方式。但是，為提高無線區間中頻率的利用率，必須降低來自相鄰蜂窩的干涉波的影響。作為降低干涉波的技術，已知有自適應陣列天線。這種技術已在例如文獻1(1980年，紐約，Jone Willy&Sons的Monzingo等人的文章“自適應陣列導論”)中公開。在自適應陣列天線中，由排列為陣列狀的多個天線單元構成了陣列天線。并且，在陣列天線的各個分路上，對于輸入的信號，對振幅和相位加權后控制陣列天線的輻射圖形。即，在干涉波方向形成陣列天線的輻射圖形的零點，從而降低干涉波的影響。將自適應陣列天線和FDD系統組合的裝置示于圖34。近年來，考慮控制的容易程度和靈活性等，在自適應陣列天線中所需要的振幅和相位的控制，一般是通過在基帶中使用DSP(個人數字處理器)等的運算器的數字信號處理來實現的。這一點已在例如文獻2(1993年8月出版的IEEE Trans．的42卷第3期第282到288頁的T.Ohgane等人的文章“在移動通信中用于高速GMSK傳輸的CMA自適應陣列的實施”)中公開了。因此，在以基帶的控制實現自適應陣列天線時，陣列天線的每個分路上必須有發射機和接收機。對于這樣的自適應陣列天線使用的發射機和接收機，理想情況是它們的振幅和相位在各個分路之間相等。但是，實際上，由于功率放大器等的高頻電路和電纜等的個體差別、設置位置的溫度特性的變化等，振幅和相位在分路之間大多不同。由于這樣的振幅和相位等的誤差影響，在自適應陣列天線的輻射圖形中，相對于理想的輻射圖形，將產生零降低和旁瓣升高的現象，從而成為自適應陣列天線原來持有的干涉波抑制特性惡化的原因。這一點記載在例如文獻3(1996年出版的J.Litva等人的文章“無線通信中的數字射束形成”)中。對于這種現象的一個例子，參考圖31和32來說明。圖31表示陣列天線的構成與方向圖，圖32表示振幅和相位誤差與零深度之間的關系。即，以將圖31所示的振幅和相位作為理想條件供給圖31所示的3單元圓形排列的陣列天線的各單元的情況為基準，各單元的振幅和相位偏離作為基準的理想條件時的輻射圖形的零深度表示在圖32中。在理想的條件下，在圖32所示的180度方向形成為零的輻射圖形，零深度也變得非常大。但是，在各單元的振幅和相位偏離作為基準的理想條件時，陣列天線的幅射圖形惡化，對應于振幅誤差和相位誤差，如圖32所示的那樣，零深度上升。因此，在采用發送頻率與接收頻率不同的FDD系統時，為使自適應陣列天線的發送的輻射圖形與接收的輻射圖形一致，校正陣列天線的每個分路之間的振幅與相位的技術是有必要的。另外，在FDD系統中應用自適應陣列天線時，由于發送和接收的頻率不同，所以在接收時求出的自適應陣列天線的各單元的加權系數在接收時不能直接應用。因此，通常，為確定自適應陣列天線發送時的加權系數，必須使用接收時某個到來方向的推斷技術來推斷所希望的信號和干涉信號的方向，并使用這些方向的信息來確定發送時的加權系數，控制輻射圖形。為此，為在FDD系統中應用自適應陣列天線，在接收時和發送時必須分別進行校正。以往，在校正每個發送機和接收機的振幅和相位時，使用在裝置內安裝的振蕩器輸出的校正用的基準信號。這種技術已在例如文獻4(微波期刊第32卷第1期第122到136頁的H.Steyscal等人的文章“雷達的數字射束形成”)中公開。這樣的已有例子的校正電路如圖33所示。使用圖33的校正電路時的校正次序如下。(1)通過作為分路器的耦合器把來自基準信號發生器的基準信號作為公共信號發送到各個分路。使用在各個分路的接收機得到的值和基準值求出各個接收機的校正值。把預定的特定分路的接收機檢出的值用作上述基準值。(2)經轉換器和衰減器(衰減器)把發射機輸出的信號發送到接收機，使用在每個分路上得到的值和基準值對每一個分路求出全部收發的校正值。這里使用的基準值是在上述(1)中求接收機的校正值時作為基準的分路的接收機得到的值。(3)從在上述(2)中求出的全部收發的校正值減去在上述(1)求出的接收機的校正值，從而求出各個發射機的校正值。如上所述，通過使用圖33的校正電路，能夠在裝置內校正陣列天線的各個分路之間的振幅和相位。但是，由于在FDD系統中發射機和接收機的頻率不同，所以，不能用接收機測定發射機輸出的信號，即使使用圖33所示的校正電路，也不能進行上述(2)的次序。因此，在使用已有的校正電路時，僅能進行接收機的校正，不能消除發射機側的振幅誤差和相位誤差。另外，已有的校正電路可以實現裝置之間的校正，不能進行天線單元之間的校正。另一方面，在校正也含有天線單元的振幅和相位的偏差的陣列天線裝置的各個分路之間的振幅和相位時，接收從遠處到來的信號，或在遠處接收陣列天線發送的信號，使用對每個分路使用移相器而使相位依次旋轉的方法。這種技術叫作單元電場向量旋轉方法，表示在例如文獻5(電子信息通信學會論文集(B)的第J-65-B卷第5期第555頁到560頁，真野，片木的文章“相控陣天線的元件振幅相位測定方法”)中。在例如移動通信中，各基地臺不一定必須規則地配置，為消除通話區域的盲區，通常根據通信量的增大而將各基地臺配置到適當確定的位置。在移動通信的各基地臺應用上述單元電場向量旋轉方法時，基地臺與基準臺必須滿足成為視場內的條件。因此，在移動通信等的環境下，最好盡可能在裝置內可以校正陣列天線的各個分路之間的振幅和相位。另外，通過在陣列天線的天線單元之間收發信號進行天線和與其連接的收發機的校正的方法表示在文獻6(1989年7月出版的IEEETrans.AP-37d,第7期第844到850頁的H.M.Aumann等人的文章“相控陣天線校準和適用人工耦合措施的方向圖預測”)中。下面，參考圖35A和35B說明文獻6的方法。在這種方法中，如圖35A所示，例如，把陣列天線的每個天線單元配置成6角形排列，同時將相鄰的天線單元排列到從基準單元(這時為#m)看為均等位置。這時，可以將從基準單元的相鄰的天線單元的單元之間相互耦合視為相同。這種條件下，如圖35B所示，通過在相鄰的天線單元和基準單元之間收發信號，便可修正收發機之間的振幅和相位差。但是，實際上陣列天線的排列是直線和圓形的情況很多，實際的排列中，使所使用的天線之間的相互耦合全部相等是困難的。另本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種配備有多個天線單元（１１）構成的陣列天線、與所述陣列天線的天線單元數目相同數目的發射機（１３）和接收機（１４）、在所述各個天線單元（１１）上分別與所述發射機（１３）和接收機（１４）連接的收發共用器（１２）、通過在所述多個接收機（１４）上對于來自各個天線單元（１１）的各個輸入信號進行振幅和相位的加權而對多個接收機（１４）的輸出進行合成以控制所述陣列天線的輻射圖形的指向性控制運算電路（２６）、同時所述接收機（１４）的接收頻率和所述發射機（１３）的發送頻率不同的自適應陣列天線收發裝置，其特征在于：設置有： 用于輸出與所述接收機的接收頻率和所述發射機的發送頻率的差值相當的頻率的信號的本機信號發生電路（２４）； 從所述多個發射機的各個輸出將信號的一部分進行分路并取出的分路器（１５）； 選擇所述多個發射機中的任何一個輸出的信號的第一轉換器（２１）； 使用所述本機信號發生電路輸出的信號變換所述第一轉換器所選擇的信號的頻率的頻率變換器（２２）； 將所輸入的所述頻率變換器輸出的信號有選擇地輸出到對應于所述多個接收機的多個路徑中的任何一個的第二轉換器（２３）； 把來自所述天線單元的接收信號和來自所述第二轉換器的信號有選擇地輸入到所述各個接收機的第三轉換器（１６）； 通過控制所述第一轉換器、第二轉換器和第三轉換器的連接狀態而輸入由所述接收機得到的振幅和相位值并求出所述陣列天線的各個分路的校正值的校正控制電路（２５）。...

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：西森健太郎，長敬三，鷹取泰司，堀俊和，
申請(專利權)人：日本電信電話株式會社，
類型：發明
國別省市：JP[日本]