| 主权项 |
1.一种天线系统,用以决定方位及高度的接收讯号 的抵达方向(DOA)、及于该决定方向中形成波束,该 系统包括: (a) 二天线阵列,各天线阵列包括复数天线元件; (b) 二第一级多模埠矩阵,与该二天线阵列通信,各 第一级多模埠矩阵包括复数互连混合器,用以处理 方位波束; (c) 至少一第二级多模埠矩阵,其包括复数互连混 合器,用以处理高度波束;及 (d) 一收发器,与该第二级多模埠矩阵通信,其中: (i) 该天线阵列及该第一级多模埠矩阵形成复数正 交全方向模式, (ii) 各该模式具有一特征相位组, (iii) 该模式的相位中二者用于决定方位中的抵达 方向,及 (iv) 该第二级多模埠矩阵形成一高度总和模式及 一高度差异模式,使得该接收讯号的抵达方向可依 方位被决定,且可于该接收讯号的该方向中形成波 束。 2.如申请专利范围第1项之天线系统,其中该天线阵 列系由一距离d所隔开之相同环状阵列,该距离界 定由该天线阵列所形成之至少一对高度波束之宽 度。 3.如申请专利范围第2项之天线系统,进一步包括一 方位相侦测器,与该收发器及至少一该第一级多模 埠矩阵通信,以侦测由至少一该第一级多模埠矩阵 所形成二模式之该方位相。 4.如申请专利范围第1项之天线系统,其中该正交全 方向模式包括模式0、模式2、模式+1及模式-1。 5.如申请专利范围第3项之天线系统,进一步包括一 高度振幅侦测器,其中抵达方向资讯是由该高度总 和模式除以该高度差异模式所决定。 6.如申请专利范围第2项之天线系统,其中该距离d 乃加以调整以改变该至少一对高度波束的宽度。 7.如申请专利范围第3项之天线系统,其中一波束场 型的乘法技术是用于决定一最后高度波束场型,其 中d系该二天线阵列的相位中央分离之垂直距离, 系俯角,且系介于该二天线阵列间的相位差。 8.如申请专利范围第7项之天线系统,其中一总和波 束系由该天线系统所形成,如下列方程式的函数: ,其 中系波长,Fs()系自该高度总和模式得出之阵 列因子,且H()系该二相同环状阵列其中之一之高 度场型。 9.如申请专利范围第7项之天线系统,其中一差异波 束由该天线系统所形成,如下列方程式的函数: , 其中系波长,Fd()系自高度差异模式得出之阵 列因子,且H()系该二相同环状阵列其中之一之高 度场型。 10.如申请专利范围第8项之天线系统,其中该总和 波束倾斜角度以 解出,而 中,系已知的抵达方向。 11.如申请专利范围第1项之天线系统,其中各天线 阵列具有四天线元件。 12.如申请专利范围第1项之天线系统,其中该二第 一级多模埠矩阵形成一二级层堆叠的Shelton-Butler 矩阵。 13.如申请专利范围第1项之天线系统,其中该第二 级多模埠矩阵系一二埠Butler矩阵。 14.如申请专利范围第1项之天线系统,其中该接收 讯号包括含有振幅及相位资讯的位元或脉波,其中 该振幅资讯是用来决定高度且该相位资讯是用来 决定方位。 15.如申请专利范围第1项之天线系统,其中该系统 形成控制方位及高度的传送及接收波束。 16.如申请专利范围第1项之天线系统,其中该系统 形成一单一波束,用以传送及接收来自一来源之讯 号,其中该波束具有独立的高度及方位数値。 17.如申请专利范围第1项之天线系统,其中该系统 形成用以接收讯号的波束。 18.如申请专利范围第1项之天线系统,进一步包括 复数相移器,与该第一级多模埠矩阵通信,各该相 移器形成一各自复杂电压,其中由相移器形成之该 复合电压被合并为一表示由该天线阵列所形成该 波束场型复合复杂电压。 19.一种于一天线系统中用以决定于方位及高度中 接收讯号的抵达方向及于该决定方向中形成波束 的无线通信方法,该天线系统包括(i)二天线阵列,( ii)与该二天线阵列通信之二第一级多模埠矩阵,各 第一级多模埠矩阵包括用于处理方位波束之复数 互连混合器,(iii)至少一第二级多模埠矩阵,其包括 用于处理高度波束之复数互连混合器,及(iv)一收 发器,与第二级多模埠矩阵通信,该方法包括: (a) 该天线阵列及该第一级多模埠矩阵形成复数正 交全方向模式,各模式具有一特征相位组,其中该 模式的相位其中之二系用来决定方位的抵达方向; 及 (b) 该第二级多模埠矩阵形成一高度总和模式及一 高度差异模式,使得该接收的讯号的该抵达方向的 高度可以被决定,且于该接收讯号的方向中形成波 束。 20.如申请专利范围第19项之方法,其中该天线阵列 系由一距离d所间隔分开之相同环状阵列,该距离 定义由该天线阵列所形成之至少一对高度波束的 宽度。 21.如申请专利范围第20项之方法,进一步包括(c)侦 测由至少一该第一级多模埠矩阵所形成的二模式 之方向相位。 22.如申请专利范围第21项之方法,其中该正交全方 向模式包括模式0、模式2、模式+1及模式-1。 23.如申请专利范围第21项之方法,进一步包括: (d)经由将该高度总和模式除以该高度差异模式,以 决定抵达方向资讯。 24.如申请专利范围第20项之方法,进一步包括: (c)调整该距离d,以改变该至少一对高度波束的宽 度。 25.如申请专利范围第21项之方法,进一步包括: (d)实施一波束场型乘法技术,以决定一最终高度波 束场型,其中d系该二天线阵列之相位中央分离之 垂直距离,系俯角,且系介于该二天线阵列间 之相位差。 26.如申请专利范围第25项之方法,进一步包括: (e)形成如下列方程式函数之一总和波束: ,其 中系波长,Fs()系自该高度总和模式所导出之 阵列因子,而H()系该二相同环状阵列其中之一之 高度场型。 27.如申请专利范围第25项之方法,进一步包括: (e)形成一如下列方程式函数之差异波束: , 其中系波长,Fd()系自该高度差异模式所导出 之阵列因子,而H()系该二相同环状阵列其中之一 之高度场型。 28.如申请专利范围第26项之方法,进一步包括: (i)以角度倾斜总和波束并解出,其中 中 ,是已知的抵达方向。 29.如申请专利范围第19项之方法,其中各该天线阵 列具有四天线元件。 30.如申请专利范围第19项之方法,其中该二第一级 多模埠矩阵形成一二级层堆叠的Shelton-Butler矩阵 。 31.如申请专利范围第19项之方法,其中该第二级多 模埠矩阵系一二埠Butler矩阵。 32.如申请专利范围第19项之方法,其中该接收讯号 包括含有振幅及相位资讯之位元或脉波,该方法进 一步包括: (c)使用该振幅资讯以决定该接收讯号的高度;及 (d)使用该相位资讯以决定该接收讯号的方位。 33.如申请专利范围第19项之方法,其中该系统形成 一单一波束,用以传送及接收来自一来源的讯号, 其中该波束具有独立的高度及方位値。 34.如申请专利范围第19项之方法,其中该天线系统 形成用以传送讯号的波束。 35.如申请专利范围第19项之方法,其中该天线系统 形成用以接收讯号的波束。 36.如申请专利范围第19项之方法,进一步包括: (c)形成复数与不同相位有关的复杂电压;及(d)合并 该复杂电压为一表示由该天线阵列所形成该波束 场型复合复杂电压。 图式简单说明: 第1图例示一限制波束控制为二维之传统无线通信 系统的缺点; 第2图例示一根据本发明之方位及高度的三维波束 成型的优点; 第3图显示一天线系统,包括馈送一环状阵列之 Shelton-Butler矩阵,如此形成一根据本发明实施例之 一之4埠Shelton-Butler矩阵馈送之环状阵列; 第4A至第4D图显示由第3图的环状阵列所形成之可 用的正交之全方向模式; 第4E图系显示于第4A至第4C图中之相位模式0、模式 +1及模式-1之图示; 第5图显示一典型天线系统,包括一根据本发明实 施例之一之馈送一堆叠环状阵列之二级层堆叠 Shelton-Butler矩阵; 第6图显示一典型波束成型及指向天线系统; 第7图显示第5图之典型天线系统中之堆叠环状阵 列的图示;且 第8图例示根据本发明,高度波束如何被形成。 |
