BRPI0718719A2

BRPI0718719A2 - Sistema de antena, e, método para operar um sistema de antena

Info

Publication number: BRPI0718719A2
Application number: BRPI0718719-0A
Authority: BR
Inventors: Philip Edward Haskell; Louis David Thomas; Stephen Thomas Newbold; David Edwin Barker
Original assignee: Quintel Technology Ltd
Priority date: 2006-11-10
Filing date: 2007-11-07
Publication date: 2013-12-03
Also published as: GB0622435D0; WO2008056134A1; US20100144289A1; EP2127140A1; JP2010509824A; US8185162B2; CN101606332B; CN101606332A

Description

“SISTEMA DE ANTENA, E, MÉTODO PARA OPERAR UM SISTEMA DE ANTENA”

Esta invenção relaciona-se a um sistema de antena eletricamente inclinada com diversidade de polarização, isto é, um sistema de antena de arranjo faseado com diversidade de polarização e capacidade de inclinação elétrica. E pertinente a muitos sistemas de antena tais como aqueles usados para telecomunicações, por exemplo redes de rádio móveis celulares geralmente chamadas redes de telefone móveis. Tais redes incluem redes de telefone móveis de segunda geração (2G) implementadas por um padrão de rádio celular tal como GSM e redes de telefone móveis de terceira geração (3G) implementadas por um padrão celular tal como o Sistema de Telefone Móvel Universal (UMTS). Outros padrões de rádio celulares incluem IS95 e WCMA2000.

Operadores de redes de rádio celulares convencionais geralmente empregam suas próprias estações base, cada uma das quais está conectada a uma ou mais antenas. Em uma tal rede, as antenas são um fator primário em definir a área de cobertura desejada que é geralmente dividida em várias células sobrepostas, cada uma associada com uma antena respectiva e estação base. Cada célula contém uma estação base de local fixo que mantém comunicação de rádio com rádios móveis naquela célula. Estações base estão interconectadas entre si para propósitos de comunicação, por exemplo por linhas terrestres fixas arranjadas em uma estrutura de grade ou de malha, permitindo a rádios móveis ao longo da área de cobertura de célula se comunicarem entre si como também com a rede de telefone pública fora da rede de rádio móvel celular.

Para melhorar e otimizar desempenho de comunicações em sistemas de antena usados em redes de rádio celulares, é conhecido usar três técnicas, diversidade espacial, diversidade de polarização e inclinação elétrica variável. A primeira tal técnica, isto é, diversidade espacial, envolve usar duas antenas espaçadas à parte cada uma dando origem a um sinal recebido respectivo de um assinante remoto usando um monofone de telefone móvel: isto faz dois sinais recebidos disponíveis de um único monofone por esse meio provendo uma vantagem de comunicações.

Sinais recebidos por uma estação base sofrem flutuações rápidas em potência porque eles atravessaram ambientes de multitrajeto: isto é, réplicas de um sinal transmitido de um monofone de telefone móvel passam por múltiplos caminhos ou rotas a uma estação base receptora, e o próprio monofone está em movimento durante transmissão. Além disso, as réplicas se tomam descorrelatadas entre si. Sinais recebidos por uma estação base podem ser combinados usando, por exemplo, Combinação de Relação Máxima (MRC), que provê ganhos de desempenho significantes para um canal de ligação superior de um monofone móvel para uma estação base.

A segunda técnica para melhorar desempenho de comunicações, isto é, diversidade de polarização, pode ser obtida por meio de uma antena tendo dois conjuntos de elementos de antena, cada conjunto provendo um ângulo de sensibilidade máxima de transmissão ou recepção de sinal que é ortogonal àquele do outro conjunto. Dois sinais recebidos por uma tal antena de um único monofone móvel por rotas de multitrajeto diferentes são não correlatados pelo menos parcialmente relativo um ao outro, e conseqüentemente eles podem ser combinados para melhorar qualidade de sinal recebida.

A terceira técnica para melhorar desempenho de comunicações, isto é, inclinação elétrica variável, surge das propriedades de um arranjo faseado de elementos de antena. Tal antena forma um feixe principal em resposta à excitação em fase de seus elementos de antena ou excitação que varia pelo arranjo como uma função linear de posição de elemento na arranjo. Mudar o gradiente desta função muda a inclinação ou ângulo do feixe principal à direção de feixe principal que corresponde à excitação em fase. Isto permite ao operador de uma rede de rádio móvel celular alterar o ângulo do feixe principal à horizontal, que por sua vez ajusta a área de cobertura de chão servida pela antena e habilita interferência ser reduzida entre mensagens associadas com células diferentes: aqui uma célula é uma região com a qual uma antena se comunica, e pode haver mais de uma célula por antena.

Operadores de rede de rádio celular enfrentam demanda crescente por capacidade de tráfego, mas estão sujeitos a restrições de planejamento ou zoneamento que limitam desenvolvimento de locais novos ou adição de antenas a locais existentes. Conseqüentemente, é desejável aumentar capacidade de tráfego de antena sem adicionar antenas, por exemplo por operadores compartilhando uma antena, enquanto mantendo capacidade para diversidade de polarização e ajuste de ângulos respectivos de inclinação elétrica por usuários individuais (operadores (Europa), ou portadores (E.U.A.)), independentemente um do outro.

E um objetivo da invenção prover diversidade de polarização em um local de antena com ângulos independentes de inclinação elétrica estando disponíveis para dois operadores.

A presente invenção provê um sistema de antena incluindo:

a) uma antena polarizada dual com polarizações ajustáveis de inclinação elétrica;

b) um meio de alimentação incorporado respectivo para retransmitir sinais intermediários entre cada meio de polarização e atraso de antena, cada meio de alimentação incorporado sendo arranjado para prover a inclinação elétrica da polarização de antena associada para ser ajustável em resposta a atraso relativo de uma pluralidade de sinais intermediários e o meio de atraso provendo sinais intermediários para serem sujeitos a atrasos relativos;

c) um alimentador de sinal respectivo associado com cada polarização de antena; e d) duas estações, cada uma para pelo menos um de receber e transmitir sinais pelas polarizações de antena e alimentadores de sinal, o sistema de antena sendo arranjado tal que cada polarização de antena seja associada com um sinal de uma estação respectiva e com um sinal de diversidade de polarização da outra estação respectiva.

A invenção tem a vantagem que provê capacidade para dois operadores associados com estações respectivas (por exemplo estações base) compartilharem uma única antena e obter sinais de recepção e/ou transmissão com diversidade de polarização, cada operador tendo um ângulo respectivo de inclinação elétrica independente daquele do outro operador. Concretizações da invenção serão descritas que permitem o uso de mais de duas estações e antenas que se inclinam em resposta à diferença de fase associada com dois ou mais sinais intermediários por polarização. Além disso, as duas estações podem ter freqüências operacionais contíguas.

Onde pelo menos uma estação é usada para transmitir sinais, o meio de atraso pode incluir meio para processar o pelo menos um sinal de transmissão da estação em dois sinais intermediários com atraso relativo entre eles. Onde as estações são pelo menos para receber sinais, o meio de atraso pode incluir meio para processar uma pluralidade respectiva de sinais intermediários de cada alimentação incorporada para prover atrasos relativos independentemente variáveis entre pares de sinais para ajuste independente de inclinação elétrica de feixes de antena associados com estações diferentes.

O meio de atraso pode incorporar híbridos para combinar pares relativamente atrasados de sinais para retransmitir às estações pelos alimentadores de sinal. Pode incorporar meio de conversão de freqüência arranjado para filtrar sinais relativamente atrasados a uma freqüência reduzida. O meio de conversão de freqüência pode ser meio de oscilador local para conversão de freqüência e arranjado para habilitar filtragem de sinais relativamente atrasados a uma freqüência reduzida e implementar atraso de sinal através de deslocamento de fase de sinal de oscilador local.

As estações podem estar localizadas remotamente da antena, o meio de atraso sendo incorporado em uma montagem de inclinação de antena co-localizada com a antena e os alimentadores de sinal conectando a montagem de inclinação de antena a circuitos de estação associados com as estações. Os circuitos de estação podem ser arranjados para dividir sinais recebidos pelos alimentadores de sinal entre as estações para prover cada estação com um sinal de recepção associado com uma polarização de antena respectiva e um sinal de diversidade de polarização associado com a outra polarização de antena respectiva.

Em outro aspecto, a presente invenção provê um método de operar um sistema de antena tendo uma antena polarizada dual com polarizações ajustáveis de inclinação elétrica provendo diversidade de polarização e um meio de alimentação incorporado respectivo associado com cada polarização de antena e provendo a inclinação elétrica daquela polarização de antena para ser ajustável em resposta a atraso relativo de uma pluralidade de sinais intermediários, o método incluindo:

a) retransmitir sinais intermediários entre cada polarização de antena e prover sinais intermediários para serem sujeitos a atrasos relativos;

b) prover um alimentador de sinal respectivo associado com cada polarização de antena; e

c) usar duas estações, cada uma para pelo menos um de receber e transmitir sinais pelas polarizações de antena e alimentadores de sinal, cada polarização de antena estando associada com um sinal de uma estação respectiva e com um sinal de diversidade de polarização da outra estação respectiva.

Como foi dito, a invenção provê a vantagem que provê capacidade para dois operadores associados com estações diferentes compartilharem uma única antena e obter sinais de recepção e/ou transmissão com diversidade de polarização, cada operador tendo um ângulo independente respectivo de inclinação elétrica. Além disso, as duas estações podem ter freqüências operacionais contíguas.

Onde pelo menos uma estação é provida para transmitir sinais, os sinais intermediários podem ser feitos sujeitos a atrasos relativos processando o pelo menos um sinal de transmissão da estação em dois sinais intermediários com atraso relativo entre eles. Onde as estações são providas pelo menos para receber sinais, os sinais intermediários podem ser feitos sujeitos a atrasos relativos processando uma pluralidade respectiva de sinais intermediários de cada alimentação incorporada para prover atrasos relativos independentemente variáveis entre pares de sinais para ajuste independente de inclinação elétrica de feixes de antena associados com estações diferentes.

Os sinais intermediários podem ser feitos sujeitos a atrasos relativos por meio de híbridos para combinar pares relativamente atrasados de sinais para retransmitir às estações pelos alimentadores de sinal. Tais atrasos relativos podem ser implementados usando meio de conversão de freqüência e filtrando sinais relativamente atrasados a uma freqüência reduzida. O meio de conversão de freqüência podem ser meio de oscilador local para conversão de freqüência e arranjado para habilitar filtragem de sinais relativamente atrasados a uma freqüência reduzida e implementar atraso de sinal através de deslocamento de fase de sinal de oscilador local.

As estações podem estar localizadas remotamente da antena, os sinais intermediários sendo feitos sujeitos a atrasos relativos em uma montagem de inclinação de antena co-localizada com a antena e os alimentadores de sinal conectando a montagem de inclinação de antena a circuitos de estação associados com as estações. Os circuitos de estação podem dividir sinais recebidos pelos alimentadores de sinal entre as estações para prover cada estação com um sinal de recepção associado com uma polarização de antena respectiva e um sinal de diversidade de polarização associado com a outra polarização de antena respectiva.

A fim de que a invenção possa ser entendida mais completamente, concretizações dela serão descritas agora, só por meio de exemplo, com referência aos desenhos acompanhantes, em que:

Figura 1 mostra um sistema de antena da arte anterior para comunicações com diversidade de polarização;

Figura 2 mostra um sistema de antena da invenção para comunicações com diversidade de polarização;

Figura 3 é um diagrama de circuito da metade de uma

montagem de inclinação de antena para uso no sistema de antena da Figura 2;

Figura 4 provê gráficos ilustrando freqüências de sinal de operação do circuito da Figura 3;

Figura 5 ilustra feixes de antena e adição de estações base para

o sistema de antena da Figura 2;

Figura 6 é um diagrama de circuito de uma alternativa à meia montagem de inclinação de antena da Figura 3;

Figura 7 provê gráficos ilustrando freqüências de sinal de operação do circuito da Figura 6;

Figura 8 é um diagrama de circuito de uma alternativa

adicional à meia montagem de inclinação de antena das Figuras 3 e 6;

Figura 9 é um desenho de um circuito para controlar inclinação elétrica de feixe de antena em resposta às diferenças de fase entre três sinais;

Figura 10 é um diagrama de circuito da metade de uma

montagem de inclinação de antena provendo três sinais com diferenças de fase para controlar inclinação elétrica de feixe de antena;

Figura 11 mostra uma alternativa para o circuito da Figura 10;

Figura 12 ilustra características de filtro para bandas de freqüência contíguas;

Figura 13 mostra uma implementação da invenção para quatro estações base; e

Figura 14 é uma versão modificada do circuito da Figura 13 5 para prover três sinais com diferenças de fase para controlar inclinação elétrica de feixe de antena.

Neste relatório descritivo (distinta da nomenclatura nos E.U.A.), um "portador" significa uma freqüência de portador, isto é, um sinal de radiofreqüência para qual modulação é aplicada para propósitos de 10 telecomunicações, e "canal" é um canal de freqüência e sinônimo efetivamente com portador. Um ou mais portadores podem ser usados tanto por um único operador, ou dois ou mais operadores, um operador sendo um usuário de uma estação base provendo um serviço de comunicação de telefone móvel. Múltiplos portadores não são alocados necessariamente ao 15 mesmo sistema de rádio celular. Sinais de transmissão e recepção pareados são indicados por TX e RX respectivamente com mesmo sufixo numérico, por exemplo TXl e RXl ou TX2 e RX2. Aqui, o sufixo numérico 1 ou 2 indica uma primeira ou segunda freqüência de portador de transmissão ou recepção, e associação com primeiro ou segundo operador ou estação base. Sinais de 20 transmissão e recepção de diversidade de polarização são indicados por um sufixo D, por exemplo em TXD, RXD, TXlD, RXlD, etc. Ligação superior significa um sinal passando de um monofone de telefone móvel para uma estação base, e ligação inferior significa um sinal passando na direção inversa.

Referindo-se à Figura 1, numeral de referência 10 indica 25 geralmente um sistema de antena de arte anterior compartilhado entre dois operadores com diversidade de polarização provida por uma montagem de antena 12 com uma antena de arranjo faseado de polarização dual 14. A antena 14 é uma antena única incluindo um arranjo vertical de elementos de antena na forma de dipolos cruzados 16 e 18 com polarizações mutuamente ortogonais: isto é, os dipolos 16 e 18 têm polarizações que são +45 e -45 graus à vertical e inclinando para cima à direita (aqui polarização positiva (+)) e para cima à esquerda (aqui polarização negativa (-)), respectivamente. Dipolos de polarização positiva 16 estão conectados a uma alimentação incorporada de polarização positiva 20(+) e dipolos de polarização negativa 18 estão conectados a uma alimentação incorporada de polarização negativa 20(-). As alimentações incorporadas 20(+) e 20(-) têm duas portas de entrada/saída A(+), B(+) e A(-), B(-). Cada uma das alimentações incorporadas 20(+) e 20(-) é do tipo descrito no Pedido Internacional Publicado No. WO 2004/102739: tal alimentação incorporada processa dois sinais de entrada a suas portas e os converte em sinais de excitação para elementos de antena de uma antena de arranjo faseado; estes dois sinais de entrada são representados por vetores AeB que têm amplitude igual, mas que têm uma diferença de fase entre eles, e mudar a diferença de fase altera o ângulo de inclinação elétrica da antena.

Falando estritamente, sinais têm polarização arbitrária dentro de uma instalação de antena, isto é, antes de transmissão ou depois de recepção por uma antena, mas é conveniente etiquetar sinais e elementos de aparelho associados com polarizações porque eles estão associados com uma 20 polarização a uma antena quando transmitidos mais tarde ou quando recebidos mais cedo.

O sistema 10 tem duas estações base BSl e BS2, cada uma com uma primeira porta respectiva Pl, P2 e uma segunda porta respectiva PDl, PD2: em cada caso, a primeira porta é para transmitir e receber sinais 25 TXl, RXl ou TX2, RX2, e a segunda porta é para sinais de recepção de diversidade de polarização RXlD ou RX2D somente: isto é, não há nenhum sinal de transmissão de diversidade de polarização no sistema 10. A primeira e segunda portas Pl, P2, PDl, PD2 das estações base estão todas conectadas a uma montagem de filtro de estação base 22. Cinco alimentadores conectam a montagem de filtro de estação base 22 à montagem de antena 12, estes alimentadores sendo primeiro, segundo, terceiro e quarto alimentadores de sinal de comunicações Fl a F4 e um alimentador de sinal de calibração Fe.

A montagem de filtro de estação base 22 controla as diferenças 5 de fase entre sinais entrados às alimentações incorporadas 20(+) e 20(-), que por sua vez controlam inclinação elétrica de antena.

Cada um do primeiro a quarto alimentadores de sinal de comunicações Fl, F2, F3 ou F4 está conectado a uma porta de alimentação incorporada respectiva A(+), B(+), A(-) ou B(-) por um circuito de 10 filtro/amplificador respectivo Cl, C2, C3 ou C4 em série com um respectivo primeiro, segundo, terceiro ou quarto circuito híbrido Hl, H2, H3 ou H4. Circuito de filtro/amplificador Cl tem um filtro passa-banda Tcl em um caminho de sinal de transmissão do primeiro alimentador de sinal Fl para primeiro circuito híbrido Hl; este circuito também provê um caminho de sinal 15 de recepção do primeiro alimentador de sinal Fl para o primeiro circuito híbrido Hl consistindo em um arranjo em série de um filtro passa-banda de recepção Rela, um amplificador de baixo ruído LNA e outro filtro passa- banda de recepção Relb. Circuitos de filtro/amplificador C2, C3 e C4 são de mesma construção para circuito de filtro/amplificador Cl, e provêem 20 caminhos de sinal de transmissão e recepção semelhantes entre alimentador de sinal F2, F3 ou F4 e segundo, terceiro ou quarto circuitos híbridos H2, H3 ou H4, respectivamente.

Os quatro circuitos híbridos Hl a H4 estão conectados a um divisor/combinador SC conectado ao alimentador de sinal de calibração Fe, e 25 tem quartos terminais terminados em cargas casadas Lm. Eles são usados em um modo de calibração de operação somente: neste modo, um sinal de calibração é alimentado da montagem de filtro de estação base 22 pelo alimentador de sinal de calibração Fc e divisor a SC. Os sinais divididos resultantes são alimentados pelos circuitos híbridos Hl a H4 às portas de alimentação incorporadas A(+), B(+), A(-) e B(-), respectivamente. Sinais recebidos na antena 14 em resposta ao sinal de calibração são monitorados e usados para ajustar fase de sinal em circuitos de recepção, por exemplo para compensar comprimentos desiguais de alimentadores Fl a F4 adicionando ou 5 removendo comprimentos de cabo a cada um destes alimentadores de forma que todos tenham o mesmo comprimento elétrico.

Na operação do sistema de antena da arte anterior 10 em modo de transmissão, a montagem de filtro de estação base 22 divide um sinal de transmissão (TXl) da primeira porta Pl da primeira estação base em dois sinais (TX(+)A, TX(+)B)) para entrada aos alimentadores Fl e F2, respectivamente, isto é, dois sinais associados com +45 ou polarização de dipolo positiva; a montagem de filtro de estação base 22 insere e controla uma diferença de fase entre estes dois sinais, que passa às portas A(+) e B(+) da alimentação incorporada de polarização positiva 20(+) por alimentadores de sinal de comunicações Fl e F2, circuitos de filtro/amplificador Cl e C2 e circuitos híbridos Hl e H2, respectivamente. Conseqüentemente, as portas de polarização positiva A(+) e B(+) recebem sinais de entrada respectivamente com uma diferença de fase entre eles controlando o ângulo de inclinação elétrica do feixe de antena associado com a alimentação incorporada de polarização positiva 20(+) como descrito no Pedido Internacional No. WO 2004/102739.

Semelhantemente, a montagem de filtro de estação base 22 divide um sinal de transmissão (TX2) da primeira porta P2 da segunda estação base em dois sinais para entrada aos alimentadores F3 e F4, 25 respectivamente, isto é, dois sinais associados com -45 ou polarização de dipolo negativa; a montagem de filtro de estação base 22 insere e controla uma diferença de fase entre estes dois sinais, que passam às portas A(-) e B(-) da alimentação incorporada de polarização negativa 20(-) por alimentadores de sinal de comunicações F3 e F4, circuitos de filtro/amplificador C3 e C4 e circuitos híbridos H3 e H4, respectivamente. Conseqüentemente, as portas de polarização negativa A(-) e B(-) recebem sinais de entrada respectivamente com uma diferença de fase entre eles controlando o ângulo de inclinação elétrica do feixe de antena associado com a alimentação incorporada de 5 polarização negativa 20(-).

O sistema de antena 10 da arte anterior opera de uma maneira semelhante em modo de recepção, mas na direção inversa; isto é, sinais recebidos pela antena 14 são processados em fase pelas duas alimentações incorporadas 20(+) e 20(-), que os convertem em um par de sinais de 10 polarização positiva para saída nas portas A(+) e B(+) e um par de sinais de polarização negativa para saída nas portas A(-) e B(-). Os sinais de recepção processados emitidos de portas de alimentação incorporadas A(+), B(+), A(-) e B(-) são alimentados pelos circuitos híbridos Hl a H4 e circuitos de filtro/amplificador Cl a C4, para os alimentadores de sinal de comunicações 15 Fla F4, respectivamente. A montagem de filtro de estação base 22 insere e controla uma diferença de fase entre os sinais de recepção em primeiro e segundo alimentadores de sinal de comunicações Fle F2, e então os combina e alimenta à combinação resultante como sinal de recepção RXl à primeira porta Pl da primeira estação base. A montagem de filtro de estação base 22 20 também insere e controla outra diferença de fase entre os sinais de recepção em terceiro e quarto alimentadores de sinal de comunicações F3 e F4, e então os combina e alimenta o sinal de combinação resultante como sinal de recepção RX2 à primeira porta P2 da segunda estação base.

A montagem de filtro de estação base 22 também provê sinais 25 de recepção de diversidade de polarização RXlD e RX2D através de conexões cruzadas entre estações base e polarizações de antena: isto é, a segunda porta PlD da primeira estação base tem entrada do sinal de combinação derivado de sinais de recepção em terceiro e quarto alimentadores de sinal de comunicações F3 e F4, e a segunda porta P2D da segunda estação base tem entrada do sinal de combinação derivado de sinais de recepção em primeiro e segundo alimentadores de sinal de comunicações Fl e F2. Cada estação base BSl ou BS2 tem filtros de recepção (não mostrado) para distinguir sua freqüência de recepção RXl ou RX2 daquela da outra estação base.

O sistema de antena 10 da arte anterior provê diversidade de polarização em modo de recepção (mas não transmissão), e cada estação base BSl ou BS2 tem seu próprio ângulo independentemente controlável de inclinação elétrica desde que cada uma está associada com um par respectivo de sinais entrados a uma alimentação incorporada respectiva 20(+) ou 20(-) controlando inclinação de uma polarização de feixe de antena respectiva.

O sistema de antena de diversidade de polarização da arte anterior 10 tem várias desvantagens:

(a) O número de alimentadores requeridos para duas estações base para ter ângulos independentemente controláveis de inclinação elétrica é aumentado de dois (isto é, para o caso onde eles têm o mesmo ângulo) para quatro por antena, tanto provendo dois alimentadores adicionais ou substituindo dois alimentadores existentes com quatro novos alimentadores;

(b) Cada alimentador adicional deve ter baixa perda, e conseqüentemente tamanho e custo relativamente grandes a fim de carregar sinais de transmissão à antena;

(c) Todos os alimentadores devem estar casados em fase, e alimentadores preferivelmente têm o mesmo comprimento elétrico para evitar erros de inclinação dependentes de freqüência;

(d) desde que os alimentadores são longos, tipicamente 30 m ou mais, casamento de fase requer medição e ajuste de atraso de fase na hora de instalação incluindo para alimentadores previamente instalados que são reusados;

(e) Os alimentadores adicionais requerem rearranjo de uma montagem de mastro de suporte de antena e remoção se alimentadores existentes não forem para serem usados; e

(f) A gama de ajuste do ângulo de inclinação elétrica está limitada, para um sistema de acordo com Pedido Internacional No. WO 5 2004/102739.

Figura 2 mostra um sistema de antena 30 da invenção tendo uma montagem de antena 31 com uma antena de arranjo faseado polarizado dual 32 equivalente à antena 14 descrita com referência à Figura I. A antena 32 é do tipo tendo um ângulo de inclinação elétrica que é fixado por diferença de fase de sinal de entrada de alimentação incorporada. É uma única antena incluindo um arranjo vertical de elementos de antena na forma de dipolos cruzados 34 e 36 com polarizações mutuamente ortogonais: isto é, os dipolos 34 e 36 têm polarizações que são ortogonais entre si, a +45 e -45 graus à vertical e inclinado para cima à direita (polarização positiva (+)) e para cima à esquerda (polarização negativa (-)), respectivamente. Dipolos de polarização positiva 34 estão conectados a uma alimentação incorporada de polarização positiva 38(+) e dipolos de polarização negativa 36 estão conectados a uma alimentação incorporada de polarização negativa 38(-). As alimentações incorporadas 38(+) e 38(-) têm duas portas de entrada/saída A(+), B(+) e A(-), B(-). Cada uma das alimentações incorporadas 38(+) e 38(-) é do tipo descrito no Pedido Internacional Publicado No. WO 2004/102739: processa dois sinais de entrada a suas portas A(+), B(+) e A(-), B(-) e os converte em sinais de excitação para elementos de antena 34 ou 36, e as diferenças de fase entre os sinais de entrada controla o ângulo de inclinação elétrica da polarização de antena (+) ou (-) associada com esses elementos.

O sistema de antena 30 tem primeira e segunda estações base BS21 e BS22. A primeira estação base BS21 tem duas portas P21 e P21D: uma porta P21 é para primeiro transmitir e receber sinais (TX1/RX1), e a outra porta P21D é para primeiros sinais de recepção de diversidade de polarização (RXlD) somente. Semelhantemente, a segunda estação base BS22 tem duas portas P22 e P22D para segundos sinais de transmissão e recepção (TX2/RX2), e para segundos sinais de recepção de diversidade de polarização (RX2D), respectivamente.

As expressões "banda estreita" e "banda larga" serão usadas em relação a filtros na descrição desta e concretizações posteriores: "banda estreita" significa uma banda passante suficientemente estreita para passar só uma (por exemplo TX1) de várias freqüências de transmissão no caso de filtros de transmissão ou só uma (por exemplo RX1) de várias freqüências de recepção no caso de filtros de recepção; "banda larga" significa uma banda passante suficientemente larga para passar mais que pelo menos uma ou todas as freqüências de transmissão no caso de filtros de transmissão (TX) ou mais que pelo menos uma ou todas as freqüências de recepção no caso de filtros de recepção (RX).

Um primeiro sinal de transmissão (TXl) passa da primeira estação base BS21 por porta P21 para uma montagem de filtro de estação base 50 co-localizada com as estações base BS21 e BS22 (por exemplo no pé de um mastro de antena). Este sinal é filtrado por um filtro passa-banda de transmissão de banda estreita (TXl) 52x em uma unidade de filtro de TXl/RXl/RX12 53x; é então emitido a um primeiro alimentador F21, que o transfere a uma montagem de inclinação de antena 54, que será descrita em mais detalhe com referência à Figura 3. Aqui é dividido em dois sinais com um atraso relativo variável (isto é, controlável por operador) ou deslocamento de fase entre eles, e os dois sinais são filtrados e alimentados às duas portas de entrada/saída A(+) e B(+) da alimentação incorporada de polarização positiva 38(+), que os converte em sinais de excitação para elementos de antena de polarização positiva 34.

Semelhantemente, um segundo sinal de transmissão (TX2) passa da segunda estação base BS22 por porta P22 para a montagem de filtro de estação base 50. Este sinal é filtrado por um filtro passa-banda de transmissão de banda estreita (TX2) 52y em uma unidade de filtro TX2/RX2/RX12 53y; é então emitido a um segundo alimentador F22 que o transfere à montagem de inclinação de antena 54. Aqui, é dividido em dois 5 sinais com um atraso relativo variável, e os dois sinais são filtrados e alimentados às duas portas de entrada/saída A(-) e B(-) da alimentação incorporada de polarização negativa 38(-), que os converte em sinais de excitação para elementos de antena de polarização negativa 36.

O sistema de antena 30 opera semelhantemente em modo de 10 recepção, mas ao contrário; isto é, sinais recebidos pela antena 32 são processados em fase pelas alimentações incorporadas 38(+) e 38(-), que os convertem em um par de sinais de recepção de polarização positiva para saída nas portas A(+) e B(+) e um par de sinais de recepção de polarização negativa para saída nas portas A(-) e B(-). O par de sinais de recepção de polarização 15 positiva emitidos de portas de alimentação incorporadas A(+) e B(+) são alimentados lado esquerdo 54a da montagem de inclinação de antena 54 usando cabos de ligação casados em fase e comprimento: o lado de montagem de inclinação 54a executa operações de divisão e atraso relativo nestes sinais de recepção. Estas operações definem ângulos variáveis de inclinação elétrica 20 para sinais de recepção de diversidade de polarização e recepção, que são combinados subseqüentemente no primeiro alimentador F21 e passam à montagem de filtro de estação base 50. Semelhantemente, usando cabos de ligação casados em fase e comprimento mais uma vez, o par de sinais de recepção de polarização negativa emitidos de portas de alimentação 25 incorporadas A(-) e B(-) são alimentados ao lado direito 54b da montagem de inclinação de antena 54 para operações de divisão e atraso relativo: aqui novamente, estas operações definem ângulos variáveis de inclinação elétrica para sinais de diversidade de polarização de recepção e recepção, que são combinados subseqüentemente a um segundo alimentador F22 e passam à montagem de filtro de estação base 50.

Na montagem de filtro de estação base 50, o sinal de recepção combinado do primeiro alimentador F21 é filtrado por um filtro de recepção de banda larga 70x e dividido por um divisor 72x. O divisor 72x provê dois 5 sinais de recepção para propósitos de diversidade de polarização, estes sinais sendo amplificados por amplificadores de baixo ruído (LNAs) 74x e 76x e filtrados por filtros de banda estreita 78x e 80x com bandas passantes diferentes (freqüências RXl e RX2) antes de passar respectivamente à primeira porta de transmissão/recepção de estação base (TX1/RX1) P21 e 10 segunda porta de recepção de diversidade de polarização de estação base (RX2D) P22D.

Semelhantemente, o sinal de recepção combinado do segundo alimentador F22 é filtrado por um filtro de recepção de banda larga 70y e divido por meio de um divisor 72y. Isto provê dois sinais divididos para 15 propósitos de diversidade de polarização: depois de saída do divisor 72y, os sinais divididos são então amplificados por LNAs 74y e 76y e filtrados por filtros de banda estreita 78y e 80y com bandas passantes diferentes (freqüências RXl e RX2) antes de passar respectivamente para segunda porta de transmissão/recepção de estação base (TX2/RX2) P22 e primeira porta de 20 recepção de diversidade de polarização de estação base (RXl D) P21D.

Como será descrito depois em mais detalhe, operação da montagem de inclinação de antena 54 para variar atrasos aplicados a sinais de transmissão e recepção tem o efeito de variar o ângulo de inclinação elétrica de feixes de antena de cada polarização independentemente. Porém, os atrasos 25 estão nesta concretização acoplados de tal modo a prover todos os sinais associados com uma única estação base para ter o mesmo ângulo de inclinação elétrica: isto é, sinais TXI, RXl e RXlD associados com a primeira estação base BS21 têm o mesmo ângulo de inclinação elétrica e sinal TX2, RX2 e RX2D associado com a segunda estação base BS22 tem o mesmo ângulo de inclinação elétrica. Os ângulos de inclinação elétrica associados com as duas estações base BS21 e BS22 podem porém diferir, dependendo de como os atrasos na montagem de inclinação de antena 54 são fixados.

Filtragem específica para sinais de cada estação base é provida

pela montagem de filtro de estação base 50, que isola primeiro sinal de recepção RXl e primeiro sinal de diversidade de recepção RXlD para a primeira estação base e segundo sinal de recepção RX2 e segundo sinal de diversidade de recepção RX2D para a segunda estação base. Sinais de 10 transmissão TXl e TX2 são irradiados por polarizações de antena separadas que são ortogonais, e em conseqüência, os filtros TXl e TX2 para estes sinais podem (opcionalmente) ser equivalentes. O uso de polarizações de antena separadas para os sinais de transmissão TXl e TX2 de estações base diferentes também significa que as freqüências de portador destes sinais 15 podem ser contíguas sem dar origem a produtos de freqüência de intermodulação indesejáveis, porque sinais de freqüência contígua não são combinados nos circuitos ilustrados, mas ao invés no ar.

O sistema de antena 30 da invenção tem várias vantagens:

(a) só dois alimentadores são requeridos para uma antena de polarização dual, e os alimentadores não são requeridos serem casados em

fase ou comprimento elétrico;

(b) condutores de ligação que conectam a montagem de inclinação de antena 54 às alimentações incorporadas 38(+) e 38(-) são curtos e podem ser casados em fase ou comprimento sem requerer calibração na

instalação ou durante operação; eles também podem ser pequenos fisicamente em diâmetro porque eles não são o fator determinante em perda global entre estações base BS21 e BS22 e montagem de antena 31;

(c) o número de sinais passando entre a montagem de inclinação de antena 54 e as alimentações incorporadas 38(+) e 38(-) pode ser aumentado para prover uma gama aumentada de inclinação;

(d) a montagem de inclinação de antena 54 pode ser incorporada tanto em parte, ou completamente, na montagem de antena 31 para reduzir impacto visual global; e 5 (e) combinação de portadores de RF tendo uma distribuição de

freqüência contígua é implementada sem requerer tanto antenas separadas ou o uso de acopladores de 3dB que introduzem 50% de perda de potência.

Figura 3 mostra metade 54a da montagem de inclinação de antena 54 para uso no sistema de antena 30; isto é, o sistema 30 requer dois 10 casos (necessariamente de construção igual) da meia montagem 54a mostrada, um para cada combinação de alimentação incorporada/alimentador F21/38(+) ou F22/38(-), e estes em combinação provêem a montagem de inclinação de antena 54. Descrição será inicialmente em termos de operação de modo de transmissão da meia montagem 54a, primeiro alimentador F21 e alimentação 15 incorporada de polarização positiva 38(+).

O primeiro alimentador F21 provê à meia montagem 54a um sinal de transmissão, que é filtrado por um filtro dúplex de transmissão/recepção 100 e então dividido em dois sinais por um divisor 102. Os dois sinais de transmissão divididos são atrasados por respectivos atrasos 20 de modo de transmissão DTa e DTb de valor máximo igual. Como indicado por uma linha pontilhada 104 ligando setas, os atrasos DTa e DTb são variáveis e vinculados (acoplados) para variarem juntos; além disso, um símbolo de amplificador (triângulo) 106 na linha pontilhada 104 e marcado -1 indica que mudança de atraso implementada por atraso esquerdo DTa é igual 25 em magnitude e no sentido oposto à mudança de atraso implementada por atraso direito DTb: isto é, atraso esquerdo DTa aumenta ou reduz quando atraso direito DTb reduz ou aumenta, e vice-versa. Os dois sinais de transmissão divididos são portanto atrasados ambos em termos absolutos e também relativo um ao outro por atrasos DTa e DTb, e o atraso relativo é variável por estes atrasos vinculados. Os elementos 102 a 106, DTa e DTb ' definem um módulo de inclinação de transmissão TTMl para a freqüência de transmissão TXl da primeira estação base.

Depois de atraso DTa e DTb, os sinais de transmissão são 5 filtrados por filtros dúplex de transmissão/recepção 108 e 110, e então alimentados às duas portas A(+) e B(+) da alimentação incorporada de polarização positiva 38(+) respectivamente para conversão em sinais de excitação para cada uma dos elementos de antena de dipolo 34 dispostos para terem polarização positiva. Estas duas portas A(+) e B(+) conseqüentemente 10 recebem respectivos sinais de transmissão com a mesma freqüência TXl e atraso variável relativo entre eles: variando este atraso relativo mudando os atrasos vinculados de modo de transmissão DTa e DTb varia o ângulo de inclinação elétrica do feixe de antena de modo de transmissão de polarização positiva associado com dipolos 34 e freqüência TX1.

A outra meia montagem 54b opera da mesma maneira para

converter um sinal de transmissão a uma segunda freqüência de estação base TX2 no segundo alimentador F22 em dois sinais de transmissão filtrados e relativamente atrasados, que são alimentados para portas de alimentação incorporadas de polarização negativa A(-) e B(-) respectivamente para prover 20 sinais de excitação para elementos de antena de dipolo de polarização negativa 36. Variando o atraso relativo entre estes sinais de transmissão TX2 varia o ângulo de inclinação elétrica do feixe de antena de modo de transmissão de polarização negativa associado com dipolos 36 e freqüência TX2 da segunda estação base BS22.

As duas meia montagens 54a e 54b ambas têm atrasos de

modo de transmissão DTa e DTb, e os atrasos de modo transmissão de cada meia montagem 54a ou 54b são variáveis independentemente dos mesmos atrasos da outra meia montagem 54b ou 54a; conseqüentemente, os ângulos de inclinação elétrica dos feixes de antena de polarização positiva e negativa associados com dipolos 34 e 36 e freqüências de transmissão TXl e TX2 de primeira e segunda estações base BS21 e BS22 respectivamente são variáveis independentemente entre si.

A meia montagem 54a opera em modo de recepção como segue. Sinais recebidos do espaço livre pelos elementos de antena de dipolo de polarização positiva 34 são convertidos pela alimentação incorporada de polarização positiva 38(+) em dois sinais de recepção: estes sinais de recepção aparecem nas duas portas A(+) e B(+), depois do que eles são filtrados em filtros dúplex de transmissão/recepção 108 e 110, amplificados por LNAs 112 e 114 e divididos em dois sinais por primeiro e segundo divisores de sinal de recepção 116 e 118, respectivamente.

A meia montagem 54a tem dois pares de atrasos de modo de recepção para fixar ângulos respectivos de inclinação para a primeira freqüência de recepção (RXl) e a segunda freqüência de recepção de diversidade de polarização (RX2D): isto é, um primeiro par consiste em primeiro e segundo atrasos de modo de recepção DRa e DRb, e um segundo par consiste em terceiro e quarto atrasos de modo de recepção DRc e DRd. Esta concretização da invenção provê dois ângulos ajustáveis independentemente de inclinação elétrica para sinais de recepção (RX), para quais atrasos diferenciais respectivos são inseridos separadamente pelos quatro atrasos de modo de recepção DRa a DRd a freqüências RXl e RX2 de dois sinais de recepção.

Os sinais de saída do primeiro e segundo divisores de sinal de recepção 116 e 118 são conectados cruzados de forma que cada um deste divisores proveja sinais a um atraso em cada um dos pares de atrasos de modo de recepção. Os dois sinais divididos do primeiro divisor de sinal de recepção 116 são portanto atrasados pelo primeiro e terceiro atrasos de modo de recepção DRa e DRc, respectivamente, e estes do segundo divisor de sinal de recepção 118 são atrasados pelo segundo e quarto atrasos de modo de recepção DRb e DRd, respectivamente. Conseqüentemente, o primeiro par de atrasos de modo de recepção DRa e DRb recebe dois sinais associados com portas de alimentação incorporadas diferentes, isto é, portas de alimentação incorporadas de polarização positiva A(+) e B(+) respectivamente, e assim 5 também faz o segundo par de atrasos de modo de recepção DRc e DRd.

Os dois sinais divididos do primeiro divisor de sinal de recepção 116 são atrasados por primeiro e terceiro atrasos de modo de recepção DRa e DRc, respectivamente, e aqueles do segundo divisor de sinal de recepção 118 são atrasados por segundo e quarto atrasos de modo de 10 recepção DRb e DRd, respectivamente. Como indicado por uma linha pontilhada 120 ligando setas, o primeiro e segundo atrasos de modo de recepção DRa e DRb são variáveis e vinculados para variarem juntos; além disso, um símbolo de amplificador 122 na linha pontilhada 120 e marcado -1 indica que mudança de atraso implementada pelo primeiro atraso de modo de 15 recepção DRa é igual a e no sentido oposto à mudança de atraso implementada pelo segundo atraso de modo de recepção DRb: isto é, o primeiro atraso de modo de recepção DRa aumenta ou reduz quando o segundo atraso de modo de recepção DRb reduz ou aumenta, e vice-versa. Os dois sinais divididos associados com o primeiro par de atrasos de modo de 20 recepção DRa e DRb e com portas de alimentação incorporadas diferentes A(+) e B(+) são portanto atrasado ambos em termos absolutos e relativo um ao outro por esses atrasos: o atraso relativo é variável por aqueles atrasos vinculados e controla o ângulo de inclinação elétrica do feixe de antena de polarização positiva associado com a primeira freqüência de recepção (RXl) 25 e primeira estação base BS21. A fim de inclinar uma antena de arranjo faseado eletricamente, caminhos de sinal de um ponto comum para portas de alimentação incorporadas diferentes A(+) e B(+) diferem em comprimento de caminho: conseqüentemente, só um atraso é requerido para prover uma diferença de fase para um dado ângulo de inclinação. Na prática é conveniente implementar um tal atraso por meio de um atraso em um caminho e outro atraso em um segundo caminho.

Semelhantemente, uma linha pontilhada 124 e um símbolo de amplificador 126 nele marcado -1 indica que o terceiro atraso de modo de 5 recepção DRc provê mudança de atraso igual a e no sentido oposto àquele implementado pelo quarto atraso de modo de recepção DRd. Os dois sinais divididos associados com o segundo par de atrasos de modo de recepção DRc e DRd e com portas de alimentação incorporadas diferentes A(+) e B(+) de mesma polarização são então atrasados ambos em termos absolutos e 10 variavelmente relativo um ao outro por esses atrasos. O atraso relativo é variável por aqueles atrasos vinculados e controla o ângulo de inclinação elétrica do feixe de antena de polarização positiva associado com diversidade de polarização e a segunda freqüência de recepção (RX2D) e segunda estação base BS22.

Os dois sinais atrasados pelo primeiro par de atrasos de modo

de recepção DRa e DRb são combinados juntos por um primeiro combinador de sinal 128, e aqueles atrasados pelo segundo par de atrasos de modo de recepção DRc e DRd são combinados juntos por um segundo combinador de sinal 132. Sinais combinados emitidos do primeiro e segundo combinadores 20 de sinal 128 e 132 são alimentados às entradas superiores Hla, H2a de primeiro e segundo acopladores híbridos de quadratura (híbridos) Hl e H2, respectivamente. O primeiro híbrido Hl tem uma entrada inferior Hlb terminada em uma carga casada ML, e duas saídas Hlc e Hld conectadas a filtros passa-banda respectivos HFl e HF2, cada um com uma banda passante 25 centrada na primeira freqüência de recepção RXI. O segundo híbrido H2 tem entradas laterais H2c e H2d conectadas para receber sinais filtrados dos filtros passa-banda HFl e HF2, respectivamente. Também tem uma saída inferior H2b conectada ao filtro dúplex de transmissão/recepção 100, que provê filtragem de sinal de recepção e de qual sinais associados com portas de alimentação incorporadas diferente A(+) e B(+) de mesma polarização positiva passam para o primeiro alimentador F21. Operação dos híbridos Hl e H2 será descrita em mais detalhe mais tarde. Os elementos 116 a 132, DRa a DRd, Hl, H2 HFl e HF2 definem um módulo de inclinação de recepção RTMl para a freqüência de recepção de primeira estação base RXl e a freqüência de sinal de diversidade de recepção RX2D da segunda estação base.

A outra meia montagem 54b opera semelhantemente sobre sinais de polarização negativa: isto é, sinais recebidos do espaço livre por elementos de antena de dipolo de polarização negativa 36 são convertidos pela alimentação incorporada de polarização negativa 38(-) em dois sinais de recepção aparecendo nas portas A(-) e B(-), respectivamente. Estes sinais de recepção se tomam convertidos por meia montagem 54b em sinais combinados e filtrados, atrasados, associados com portas de alimentação incorporadas de polarização negativa A(-) e B(-), e tais sinais passam ao segundo alimentador F22. Como previamente descrito com relação aos feixes de antena de polarização positiva e meia montagem 54a, ajuste de pares vinculados de atrasos de modo de recepção DRa, DRb e DRc, DRd em meia montagem 54b provê controle de ângulos de inclinação elétrica de feixes de antena de polarização negativa independentemente: estes feixes incluem um feixe associado com a segunda freqüência de recepção (RX2) e segunda estação base BS22 e outro feixe associado com diversidade de polarização e a primeira freqüência de recepção (RXlD) e primeira estação base BS21. Para emendar Figura 3 apropriadamente para meia montagem 54b, A(+) e B(+) no topo deveria ser A(-) e B(-), e as expressões "Fixar Inclinação de TXl", "Fixar Inclinação de RXl" e "Fixar Inclinação de RX2D" deveriam ser substituídas por "Fixar Inclinação de TX2", "Fixar Inclinação de RX2 " e "Fixar RXl D Inclinação", respectivamente.

Operação dos híbridos Hl e H2 em meia montagem 54a será descrita agora em mais detalhe: estes híbridos e seus filtros passa-banda associados HFl e HF2 são usados para combinar sinais emitidos do primeiro e segundo combinadores de sinal 128 e 132 de uma maneira seletiva em freqüência para preservar propriedades dando origem a ângulos diferentes de inclinação elétrica. Pares de portas adjacentes de cada um dos híbridos Hl e H2 são marcados com numerais intervenientes 0 e 90 indicando o deslocamento de fase em graus que um sinal experimenta ao passar entre portas em um tal par relativo àquela experimentada entre um par de portas com numerai interveniente 0.

Os sinais atrasados pelo primeiro par de atrasos de modo de recepção DRa e DRb são combinados pelo primeiro combinador de sinal 128: o sinal combinado resultante é aplicado à entrada superior Hla do primeiro híbrido Hl, que o divide em dois sinais de saída aparecendo a saídas Hlc e Hld com deslocamento de fase de -90 graus e deslocamento de fase de 0o, respectivamente. Estes dois sinais de saída são filtrados pelos filtros passa- banda HFl e HF2, que impõem largura da banda e atrasos de tempo iguais e aplicado a segundas entradas laterais de híbrido H2c e H2d, respectivamente. O sinal a entrada H2c sofre deslocamento de fase de -90 graus ao passar para entrada H2a e deslocamento de fase de 0o ao passar para saída H2b; o sinal na entrada H2d sofre deslocamento de fase de 0o ao passar para entrada H2a e deslocamento de fase -90 graus ao passar para entrada H2b. Estes sinais estão portanto 180 graus fora de fase e se cancelam um ao outro fora (subtraem) na entrada H2a, mas estão em fase e somam juntos na saída H2b.

Sinais atrasados pelo segundo par de atrasos de modo de recepção DRc e DRd são combinados pelo segundo combinador de sinal 132: este sinal combinado é aplicado à entrada superior H2a do segundo híbrido H2, que o divide em dois sinais de saída aparecendo nas entradas H2c e H2d com deslocamento de fase de -90 graus e deslocamento de fase de 0o, respectivamente. Estes dois sinais de saída estão fora da banda passante dos filtros passa-banda HFl e HF2; conseqüentemente, eles são refletidos atrás em entradas H2c e H2d respectivamente, e eles se cancelam fora na entrada H2a, mas somam juntos na saída H2b como previamente descrito para sinais do primeiro híbrido Hl filtrado a HFl e FIF2 aos quais eles são adicionados. Conseqüentemente, o segundo híbrido H2 atua como um combinador de sinais atrasados a DRa a DRd, e os sinais assim combinados passam da segunda saída híbrida H2b para o filtro dúplex de TX/RX 100 para filtragem e conexão ao primeiro alimentador F21.

Figura 4 é um gráfico de amplitude contra freqüência para circuitos da Figura 3 incluindo híbridos Hl e H2 e filtros HFl e HF2. Os filtros HFl e HF2 definem uma banda passante estreita que passa só freqüências em uma gama f3 a f4 para segundas entradas híbridas H2c e H2d, enquanto freqüências fl a fl e f5 a f6 podem passar para segunda entrada híbrida H2a. Largura de banda global fl a f6 é determinada pelas características de freqüência dos híbridos Hl e H2, enquanto £2 a f3 e f4 a f5 atuam como bandas de guarda; bandas de guarda são intervalos de freqüência não usados que acomodam corte de filtro, isto é, características de atenuação de parada de banda não infinitas de filtros praticamente alcançáveis.

A freqüência de centro e largura da banda dos filtros FIFl e HF2 são escolhidas para passar sinais de recepção com a freqüência RXl da primeira estação base BS21. A freqüência de sinal de recepção RX2 da segunda estação base BS22 pode ser então localizada em qualquer lugar dentro da largura da banda global dos híbridos fl a f6 com a exclusão das bandas de guarda e banda passante de filtro coletivamente f2 a f5; isto é, RX2 pode estar em fl a f2 ou £5 a f6.

Os filtros passa-banda HFl e HF2 podem ser substituídos por filtros de parada de banda, em qual caso o primeiro híbrido Hl recebe uma entrada de banda larga e o segundo híbrido H2 agora recebe uma entrada de banda estreita. A escolha de filtros passa-banda ou de parada de banda tem consideração a tamanho e custo relativos de filtros para uma freqüência de centro de banda particular.

Figura 5 mostra um sistema de antena 150, que é geralmente da forma descrita com referência às Figuras 2 e 3, e partes equivalentes àquelas descritas anteriormente são como referenciadas. O sistema de antena 150 incorpora uma montagem de antena 31 e uma montagem de filtro de estação base 50 localizada na redondeza de duas estações base BSl e BS2 (por exemplo ao pé de um mastro de antena (não mostrado) no qual a montagem de antena 31 está montada). Também incorpora uma montagem de inclinação de antena 54 montada tanto a uma cabeça de mastro de antena em proximidade à montagem de antena 31 como ilustrado ou alternativamente dentro da própria montagem de antena 31.

A montagem de antena 31 incorpora uma antena polarizada dual 32 com dipolos ortogonais arranjados verticalmente 34 e 36 conectados à montagem de inclinação de antena 54 por alimentações incorporadas de polarização positiva e negativa 38(+) e 38(-), respectivamente. Sendo polarizada dual, a antena 32 gera dois feixes de antena que são polarizados ortogonalmente um ao outro, isto é, um feixe respectivo para cada uma das duas polarizações de antena. Cada feixe de antena tem um ângulo respectivo de inclinação elétrica controlado pela diferença de fase ou diferenças de fase entre dois ou mais sinais de entrada a sua alimentação incorporada associada 38(+) ou 38(-). Antenas com um ângulo de inclinação elétrica controlado pela diferença de fase entre dois sinais de entrada de alimentação incorporada são conhecidas do Pedido Internacional Publicado No. WO 2004/102739, de 25 de novembro de 2004. Também pode ser mostrado que o ângulo de inclinação elétrica de uma antena pode ser controlado através de uma gama aumentada de inclinação por diferenças de fase entre três ou mais sinais de entrada de alimentação incorporada, isto é, como indicado por linhas pontilhadas 152, um ou mais sinais de entrada de alimentação incorporada adicionais comparados àqueles da Figura 2.

Dipolos 34 da antena 32 produzem feixes superior e inferior de polarização positiva 154 e 156 com centros respectivos 154c e 156c mostrados pontilhados. Feixe superior 154 leva o sinal de transmissão TXl e sinal de recepção RXl para a primeira estação base BS21. Feixe inferior 156 leva o sinal de diversidade de polarização RX2D para a segunda estação base BS22. Semelhantemente, dipolos 36 da antena 32 produzem feixes superior e inferior de polarização negativa 164 e 166 com centros 164c e 166c. Feixe inferior 164 leva o sinal de transmissão TX2 e sinal de recepção RX2 para a segunda estação base BS22. Feixe superior 166 leva o sinal de diversidade de polarização RXlD para a primeira estação base BS21.

Como descrito com referência à Figura 3, ângulos de inclinação de sinais de transmissão TXl e TX2, sinais de recepção RXl e RX2 e sinais de recepção de diversidade de polarização RXlD e RX2D são todos ajustáveis independentemente por controles de ângulo de inclinação fixos indicados coletivamente em 54x na Figura 5. Isto habilita o sistema de antena 150 prover inclinação ajustável independentemente para as duas polarizações de antena. Na prática, uma estação base pode requerer seus feixes terem mesmos ângulos de inclinação: como ilustrado na Figura 5 portanto, feixes 156 e 166 provendo sinais de transmissão e recepção TXl, RXl e sinal de diversidade de polarização RXlD associado com a primeira estação base BS21 são ajustados para ter o mesmo ângulo de inclinação elétrica por meio dos controles de inclinação fixos ilustrados na Figura 3; igualmente, o mesmo ângulo de inclinação elétrica é arranjado para feixes 154 e 164 provendo sinal de diversidade de polarização RX2D e sinais de transmissão e recepção TX2, RX2 associados com a segunda estação base BS22.

Uma característica das Figuras 2 e 5 é que sinais de transmissão TXl e TX2 do primeira e segunda estações base BS21 e BS22 atravessam elementos de circuito diferentes e são irradiados de dipolos de antena diferentes (isto é, polarizações de antena diferentes). Conseqüentemente, estes sinais de transmissão de alta potência não são combinados nos circuitos do sistema de antena 30 ou 150 dos portadores de transmissão; ao invés, eles são combinados no espaço livre ("combinados no ar") depois de irradiação da antena 32 sem gerar produtos de intermodulação indesejados (IMPs) e sem incorrer perdas de potência em componentes tais como acopladores de 3dB usados para combinação de sinal de transmissão para evitar gerar IMPs.

O sistema de antena 150 pode opcionalmente incorporar estações base adicionais como indicado por uma N-ésima estação base BS[N] mostrada pontilhada. Filtros adicionais são requeridos. Se as estações base extras envolverem duas estações base tendo freqüências de sinal de transmissão contíguas, elas serão conectadas preferivelmente a polarizações de antena diferentes para reduzir perdas de combinação que caso contrário surgiriam devido à necessidade para incorporar um combinador híbrido dando perda de potência de 3dB. Aqui freqüências contíguas são aquelas que não podem ser separadas adequadamente usando filtros convencionais. Combinação de sinal é exposta no Pedido Internacional Publicado No. WO 02/082581, e Patentes US Nos. 4.211.894 e 5.229.729.

Figura 6 mostra uma forma alternativa 154a de metade 54a da montagem de inclinação de antena 54 para uso no sistema de antena 30 ou 150. É idêntico àquele descrito com referência à Figura 3, exceto que todos os elementos depois do primeiro e segundo combinadores de sinal 128 e 132 até, mas não incluindo filtro dúplex de transmissão/recepção 100, são omitidos e substituídos por um circuito de combinador 160 indicado por linhas tracejadas. Partes equivalentes àquelas descritas anteriormente são como referenciadas.

O circuito de combinador 160 recebe sinais combinados emitidos do primeiro e segundo combinadores de sinal 128 e 132, e estes sinais são alimentados a misturadores de RF respectivos Ml e M2 para translação de freqüência descendente misturando com sinais de osciladores locais respectivos FIol e FIo2. Conseqüentemente, sinal de recepção RXl é misturado a Ml e sinal de diversidade de polarização de recepção RX2D é misturado a M2: mistura é a freqüências ligeiramente diferentes de forma que sinais de freqüência de diferença produzidos pelos dois misturadores Ml e M2 estejam na mesma freqüência. Isto provê sinais de saída de misturador com a mesma freqüência suficientemente baixa para filtragem com filtros passa-banda implementados usando tecnologia de cristal piezelétrico. Os sinais de saída de misturador são filtrados por filtros passa-banda respectivos Fpel e Fpe2, cada com uma freqüência de centro de banda passante Fl, e então transladada em freqüência para cima a suas freqüências de RF anteriores misturando com os mesmos sinais de oscilador local como antes em misturadores de RF adicionais respectivos M3 e M4: estes misturadores adicionais M3 e M4 provêem sinais de saída que são combinados por um combinador de sinal 162 e sua combinação é alimentada ao filtro dúplex de transmissão/recepção 100 como na meia montagem 54a para filtragem e saída ao primeiro alimentador F21. Este alimentador portanto leva os sinais de TX e RX associados. Elementos 116 a 162 na Figura 6 definem um módulo de inclinação de canais de recepção RTM6. Os filtros passa-banda Fpel e Fpe2 são fisicamente menores e mais leves em peso do que os filtros HF1 e HF2, que são filtros passa-banda de cavidade.

Se referindo agora também à Figura 7, a operação do circuito de combinador 160 é ilustrada graficamente. No gráfico superior 170, o sinal de recepção RXl e sinal de diversidade de polarização de recepção RX2D têm larguras da banda ilustradas por linhas pontilhadas como setas, e o filtro dúplex de transmissão/recepção 100 tem uma banda passante (linha sólida) PB cobrindo ambos destes. Linhas pontilhadas GA a GD indicam características de freqüência de filtro. Como mostrado no gráfico central 172, translação de freqüência descendente converte ambos destes sinais de recepção à freqüência Fl dos filtros passa-banda Fpel e Fpe2, que estão na gama 50 MHz a 400 MHz. Fl é alta bastante para evitar freqüências de recepção indesejadas dobrarem atrás na banda passante destes filtros, e baixa bastante para ser implementada com filtros de cristal convencionais, tecnologia cerâmica ou passiva. Os filtros Fpel e Fpe2 têm uma largura de banda indicada entre setas GL e de GM centrada a GL (ou Fl), e isto é suficientemente larga para passar a largura de banda de um único sinal de recepção, isto é, RXl ou RX2D. Gráfico 174 ilustra translação de freqüência superior, que restabelece as freqüências de RP originais de sinal de recepção RXl e sinal de diversidade de polarização de recepção RX2D.

Figura 8 mostra uma forma alternativa adicional 254a de metade 54a da montagem de inclinação de antena 54 para uso no sistema de antena 30 ou 150. Partes equivalentes àquelas descritas anteriormente são como referenciadas. A meia montagem 254a difere comparada a concretizações anteriores visto que só uma das conexões de alimentação incorporada (aquela para B(+)) está associada com atrasos - as outras (A(+)) não estão. Isto é porque a fim de variar o ângulo de inclinação elétrica, deve haver um atraso variável (ou equivalentemente deslocamento de fase) entre sinais passando para ou de conexões de alimentação incorporada A(+) e B(+), mas esse atraso pode ser implementado em série só com uma destas conexões (isto é, em vez de ambas) e ainda resultar em atraso relativo variável entre sinais passando para ou de conexões A(+) e B(+).

A meia montagem 254a é idêntica àquela descrita com referência à Figura 3 com respeito a elementos de circuito e processamento para sinais de transmissão, e também com respeito a similar para sinais de recepção até as saídas de LNAs 112 e 114, depois do que circuitos e processamento diferem comparado àquele descrito anteriormente. Sinais emitidos de LNAs 112 e 114 passam como entradas para um combinador de sinal 200 e para um controlador de inclinação de canais de recepção 202, respectivamente. O combinador de sinal 200 recebe como uma segunda entrada um sinal de saída do controlador de inclinação 202, e adiciona seus dois sinais de entrada para prover um sinal de recepção combinado para entrada ao filtro dúplex de transmissão/recepção 100 para filtragem e saída ao primeiro alimentador F21 como na meia montagem 54a.

O sinal emitido de LNA 114 e entrado ao controlador inclinação de canais de recepção 202 é dividido em dois sinais por um divisor 204. Estes sinais divididos são alimentados a misturadores de RF Ml 1 e Ml2 respectivos para translação de freqüência descendente misturando com sinais de sintetizadores de freqüência de oscilador local respectivo (LO) FIoll e FIo 12, que geram sinais de LO sob o controle de um oscilador de referência comum OR. Conseqüentemente, sinal de recepção RXl é misturado a Ml 1 e sinal de diversidade de polarização de recepção RX2D é misturado a Ml2: mistura é a freqüências ligeiramente diferentes de forma que sinais de freqüência de diferença (isto é, sinais de saída de misturador) produzidos pelos dois misturadores Mll e M12 estejam na mesma freqüência. Os sinais de saída de misturador são filtrados por filtros passa-banda respectivos Fpel 1 e Fpe 12, cada um com uma freqüência de centro de banda passante Fl 1, e então transladado em freqüência para cima para suas freqüências de RF anteriores misturando com os mesmos sinais de LO como antes em misturadores de RF adicionais respectivos Ml3 e M14.

O sinal de LO empregado por misturador Ml3 é atrasado (ou deslocado em fase) relativo ao sinal de oscilador de referência por um primeiro atraso variável DRX1, e o sinal de LO empregado por misturador M14 é atrasado relativo ao sinal de oscilador de referência por um segundo atraso variável DRX2. Os misturadores adicionais Ml3 e Ml4 provêem sinais de saída transladados em freqüência para cima que são combinados por um combinador de sinal 206; a combinação destes sinais de saída gerados pelo combinador de sinal 206 provê o sinal de saída do controlador de inclinação 202, que como acima mencionado é combinado pelo combinador de sinal 200 com o sinal emitido de LNA 112 e alimentado ao filtro dúplex de transmissão/recepção 100 para filtragem e saída ao primeiro alimentador F21.

Operação do primeiro e segundo atrasos variáveis DRXl e DRX2 (como indicado por legendas "Fixar Inclinação de RX1" e "Fixar Inclinação de RX2D" em 203a e 203b) aplica atrasos de variável independentes aos sinais RXl e RX2 derivados por conexão de alimentação incorporada B(+), LNA 114 e controlador de inclinação de canais de recepção 202 comparado a sinais RXl e RX2 derivados por LNA 112 e conexão de alimentação incorporada A(+). Como previamente discutido, a diferença de fase ou atraso de tempo relativo entre sinais associados com duas portas de alimentação incorporadas A(+), B(+) de alimentação incorporada 38(+) controla o ângulo de inclinação elétrica da polarização de antena associada com elementos de antena (dipólos 34) conectados àquela alimentação. Conseqüentemente, a operação do primeiro e segundo atrasos variáveis DRXl e DRX2 controla independentemente os ângulos de inclinação elétrica associados com sinais de recepção RXl e RX2D.

A meia montagem 254a pode ser modificada substituindo a síntese de freqüência e componentes de atraso de tempo por um Sintetizador Digital Direto (DDS) tendo duas saídas, uma saída tendo uma fase controlada deslocada com respeito a outra.

Como foi dito, a invenção pode ser usada com alimentações incorporadas provendo controle de ângulo de inclinação elétrica em resposta a atraso relativo de dois ou mais sinais. Se referindo agora à Figura 9, um sistema de antena 300 é mostrado, que é arranjado para controle de ângulo de inclinação elétrica usando três sinais, dois de quais são atrasados variavelmente com respeito ao terceiro. O sistema de antena 300 incorpora componentes de enchimento de fase (não mostrados) para equalizar os deslocamentos de fase experimentados por sinais passando por ele.

O sistema 300 incorpora um controlador de inclinação elétrica 362 e uma alimentação incorporada 364, a última conectada a uma antena de arranjo faseado 366 com onze elementos de antena: estes elementos são um elemento de antena central Ec, cinco elementos de antena superiores ElU a E5U e cinco elementos de antena inferiores ElLa E5L.

Um sinal de entrada representado como um vetor V é aplicado a uma entrada 368 do controlador de inclinação 362, no qual é dividido em dois vetores de sinal cl.V e c2.V de amplitude diferente por um primeiro divisor Sl provendo relações de divisão de tensão cl e c2. O vetor de sinal c2.V é agora designado como um vetor de inclinação C, e aparece a uma saída de controlador 362c.

O vetor de sinal cl.V é ademais dividido por um segundo divisor S2 para prover primeiro e segundo vetores de sinal cl.dl.V e cl.d2.V: o primeiro vetor de sinal cl.dl.V é atrasado por um primeiro atraso variável Tl para dar um vetor de sinal que é designado agora como um vetor de inclinação A e aparece a uma saída de controlador 362a; semelhantemente, o segundo vetor de sinal cl.d2.V é atrasado por um segundo atraso variável T2 para dar um vetor de sinal designado agora como um vetor de inclinação B e aparecendo a uma saída de controlador 362b. É uma característica desta concretização da invenção que só usa dois atrasos variáveis Tl e T2 e três vetores de inclinação, concretizações posteriores usando mais de cada.

O controlador de inclinação 362 conseqüentemente provê três sinais de controle de inclinação de antena, estes sinais representando vetores de inclinação A = cl.dl.V[Tl], B = cl.d2.V[T2] e C = c2.V, onde [TI], [2] indicam atraso variável TI, T2, respectivamente. Atrasos Tl e T2 são vinculados como denotado por uma linha pontilhada 370, que contém um símbolo de amplificador 372 -1 indicando que Tl aumenta de 0 a T quando Τ2 reduz de T a O e vice-versa: aqui, T é um valor máximo pré-arranjado de atraso para ambos os atrasos variáveis vinculados Tl e T2. Operação de um controle de atraso 374 varia ambos os atrasos variáveis vinculados Tl e T2 em combinação, e muda seus atrasos respectivos por quantidades que são iguais em magnitude e opostas em sinal, um sendo um aumento e o outro uma redução: em resposta a estas mudanças de atrasos variáveis, o ângulo de inclinação elétrica do arranjo de antena 366 também muda.

Um terceiro divisor S3 com relações de divisão de tensão ele e2 divide vetor de inclinação C em sinais el.C e e2.C, ou equivalentemente cl.el.V e c2.el.V: sinal el.C é designado Cc (C central) e alimentado como um sinal de excitação ao elemento de antena central Ec (um sinal de excitação de elemento de antena resulta em radiação desse sinal do elemento de antena em espaço livre). Sinal e2.C é ademais dividido por um quarto divisor S4 com relações de divisão de tensão fl e f2; isto produz um sinal c2.e2.fl.V designado Cu (C superior), e também um sinal c2.e2.f2.V designado Cl (C inferior).

Os vetores A e Cu são usados para prover sinais de excitação a elementos de antena ElU a E5L conectados à parte superior da alimentação incorporada 364. Quinto e sexto divisores S5 e S6 com relações de divisão de tensão al, a2 e gl, g2 respectivamente dividem vetor de inclinação A em sinais al.A e a2.A, e vetor de inclinação Cu em sinais gl.Cu e g2.Cu.

Semelhantemente, os vetores B e CI são usados para prover sinais de excitação a elementos de antena ElL a E5L conectados à parte inferior da alimentação incorporada 364. Sétimo e oitavo divisores S7 e S8 com relações de divisão de tensão bl, b2 e Ha, Hb respectivamente dividem vetor de inclinação B em sinais bl.B e b2.B, e vetor de inclinação CI em sinais Ha.CI e Hb. Cl.

Um nono divisor S9 com relações de divisão de tensão il e i2 divide sinal a2.A de quinto divisor S5 em sinais il.a2.A e i2.a2.A, dos quais sinal il.a2.A é conectado e provê um sinal de excitação para terceiro elemento de antena superior E3U. Um décimo divisor SlO com relações de divisão de tensão jl e j2 divide sinal b2.B de sétimo divisor S7 em sinais jl.b2.B e j2.b2.B, dos quais sinal jl.b2.B é conectado e provê um sinal de excitação para terceiro elemento de antena inferior E3L.

A alimentação incorporada 364 incorpora seis dispositivos combinadores de vetor Ha a Hf, cada um dos quais é um híbrido de 180 graus (híbrido de soma e diferença) tendo dois terminais de entrada designados 1 e 3 e dois terminais de saída designados 2 e 4. Sinais passam de cada entrada para ambas as saídas: uma mudança de fase relativa de 180 graus aparece entre sinais passando entre o par de entrada-saída quando comparado a outro: como indicado pelo local de um caractere π em cada híbrido, isto ocorre entre entrada 1 e saída 4 em híbridos Ha e Hb, e entre entrada 3 e saída 4 em híbridos Hc a Hf. Cada um dos híbridos Ha a Hf produz dois sinais de saída que são a soma e diferença de vetor de seus sinais de entrada.

O primeiro híbrido Ha recebe sinais de entrada al.A de quinto divisor S5 e g2.Cu de sexto divisor S6: adiciona e subtrai estes sinais para prover sua diferença como entrada para o terceiro híbrido Hc e sua soma como entrada para o quinto híbrido He. Semelhantemente, o segundo híbrido Hb recebe sinais de entrada bl.B de sétimo divisor S7 e h2.CI de oitavo divisor S8: provê a diferença destes sinais como entrada para o quarto híbrido Hd e sua soma como entrada para o sexto híbrido Hf.

O terceiro híbrido Hc recebe outro sinal de entrada i2.a2.A de nono divisor S9 além daquele de primeiro híbrido Ha, e produz sinais de soma e diferença para saída como sinais de excitação para quarto e quinto elementos de antena superiores E4U e E5U, respectivamente.

O quinto híbrido He recebe outro sinal de entrada gl.Cu de sexto divisor S6 além daquele de primeiro híbrido Ha, e produz sinais de soma e diferença para saída como sinais de excitação para primeiro e segundo elementos de antena superiores ElUe E2U, respectivamente.

O quarto híbrido Hd recebe outro sinal de entrada j2.b2.B de sétimo divisor S7 além daquele de segundo híbrido Hb, e produz sinais de soma e diferença para saída como sinais de excitação para quarto e quinto elementos de antena inferiores E4L e E5L, respectivamente.

O sexto híbrido Hf recebe outro sinal de entrada hl.CI de oitavo divisor S 8 além daquele de segundo híbrido Hb, e produz sinais de soma e diferença para saída como sinais de excitação para primeiro e segundo elementos de antena inferiores ElL e E2L, respectivamente.

Primeiro, terceiro e quintos híbridos Ha, Hc e He implementam processos de combinação de vetor para gerar sinais para elementos de antena ElU, E2U, E4U e E5U, e segundo, quarto e sextos híbridos Hb, Hd e Hf implementam o mesmo para elementos de antena El L, E2L, E4L e E5L. Sinais para elementos de antena Ec, E3U e E3L são gerados por divisores sem híbridos.

Se divisão adicional e atraso variável forem incorporados no controlador de inclinação elétrica 362, e divisão e combinação de sinal adicional na alimentação incorporada 364, quatro ou mais vetores de inclinação A, B, C,... etc. podem ser empregados para controle de ângulo de inclinação elétrica, todos menos um destes vetores de inclinação sendo atrasados variavelmente com respeito ao outro vetor de inclinação.

Figura 10 mostra uma meia montagem 454a adequada para implementar metade da montagem de inclinação de antena 54 na Figura 5 quando adaptada para empregar três sinais por alimentação incorporada 38(+) ou 38(-) equivalente a vetores de sinal A, B e C na Figura 9. A meia montagem 454a é idêntica àquela descrita com referência à Figura 3 com componentes adicionados para acomodar uma terceira porta de alimentação incorporada C(+): partes equivalentes àquelas descritas anteriormente são como referenciadas e descrição se concentrará em aspectos de diferença. O sinal de transmissão deixando o filtro dúplex de transmissão/recepção 100 é dividido por um divisor 402 antes de alcançar o circuito de controle de inclinação de canal de transmissão incluindo divisor 102 e atrasos vinculados dados e DTb. O divisor 402 divide uma proporção do sinal de transmissão, que é filtrado por um filtro dúplex de transmissão/recepção adicional 404 e passa à terceira porta de alimentação incorporada C(+). Esta proporção do sinal de transmissão não passa por qualquer unidade de atraso dentro da meia montagem 454a, mas as outras proporções do sinal de transmissão produzido por divisor 102 são atrasadas variavelmente relativas a isto em DTa e DTb. Conseqüentemente, as portas de alimentação incorporadas A(+), B(+) e C(+) recebem proporções de sinal respectivas de transmissão, duas de quais são atrasadas variavelmente relativas à terceira, como requerido para controlar o ângulo de modo de transmissão de inclinação elétrica em um sistema de antena incorporando a alimentação incorporada 364 ilustrada na Figura 9.

Um sinal de recepção retorna dos dipolos de polarização positiva 34 pela terceira porta de alimentação incorporada C(+), e é filtrado em 404 antes de passar a um LNA 406 adicional. Depois de amplificação em 406, este sinal de recepção é combinado com o sinal de saída do segundo híbrido H2 por um combinador de sinal 408 adicional. O sinal de recepção resultante combinado em 408 passa ao filtro dúplex de transmissão/recepção 100 para filtragem e então para a frente para o primeiro alimentador F21. Este sinal de recepção resultante contém uma contribuição da terceira porta de alimentação incorporada C(+) que não passou por qualquer unidade de atraso dentro da meia montagem 454a. Também contém contribuições da primeira e segunda portas de alimentação incorporadas A(+) e B(+), que são atrasadas variavelmente em DRa, DRb e DRc, DRd relativo àquele da terceira porta de alimentação incorporada C(+). Conseqüentemente, o primeiro alimentador F21 recebe um sinal de recepção combinado contendo contribuições de todas as três portas de alimentação incorporadas A(+), B(+) e C(+), duas das quais são atrasadas variavelmente relativas à terceira, como requerido para controlar o ângulo de inclinação elétrica de modo de recepção em um sistema de antena incorporando a alimentação incorporada 364 ilustrada na Figura 9.

Figura 11 mostra outra meia montagem 554a adequada para

implementar metade da montagem de inclinação de antena 54 na Figura 5 quando adaptada para empregar três sinais por alimentação incorporada 38(+) ou 38(-). É equivalente à Figura 6 modificada da mesma maneira como a Figura 3 foi modificada para produzir Figura 10, e partes equivalentes àquelas descritas anteriormente são como referenciadas. Um retângulo pontilhado 500 representa elementos 116 a 162 na Figura 6 definindo o módulo de inclinação de canais de recepção RTM6. A meia montagem 554a acomoda três portas de alimentação incorporadas A(+), B(+) e C(+) da mesma maneira como aquela descrita com referência à Figura 10. Os exemplos da invenção descritos até agora são adequados

para uso com freqüências de transmissão que são separáveis por filtragem convencional ou que são para serem irradiadas de dipolos diferentes que são polarizados mutuamente ortogonalmente (por exemplo dipolos 34 e 36). Isto implica que as freqüências de transmissão são não contíguas onde elas são para serem separadas por filtros e irradiadas dos mesmos dipolos: aqui "não contígua" significa que há espaços entre bandas de freqüência de transmissão adjacentes.

Figura 12 ilustra os significados das expressões "contígua" e "não contígua" em relação a freqüências e bandas de freqüência: "não contígua" é usado para indicar freqüências de transmissão ou bandas de freqüência que podem ser separadas adequadamente por filtros convencionais, e "contígua" aquelas que não podem.

Cinco bandas de freqüência contíguas 600, 602, 604, 606 e 608 são indicadas por pares respectivos de linhas tracejadas verticais adjacentes que as delimitam. Isto corresponde às bandas de freqüência de Duplex por Divisão de Freqüência de Terceira Geração (3G FDD) alocadas no Reino Unido. A alocação de espectro total para cinco freqüências operacionais consiste em uma banda de 2110,3 MHz a 2169,7 MHz para transmissão de FDD de estações base, e uma banda de 1920,3 MHz a 1979,7 MHz para transmissão de rádios móveis. Filtros convencionais para separar freqüências operacionais nestes bandas requereriam bandas passantes 610 a 618, respectivamente. Aqui para clareza, bandas passantes 612 e 616 são indicadas por linhas tracejadas e foram deslocadas ligeiramente para baixo relativas a bandas passantes 610, 614 e 618. Este desenho ilustra o fato que filtros não são perfeitos, isto é, eles não podem ter bandas passantes com corte dentro e corte fora infinitamente íngremes, exatamente localizados. Pares adjacentes de bandas passantes tais como 610 e 612 se sobrepõem seriamente por causa de declive fmito de características de filtro: isto dá origem a dois efeitos danosos, perda de sinal aumentada na região de sobreposição e isolamento reduzido entre sinais. A razão para a perda de sinal aumentada e isolamento reduzido está associada com o uso de alimentadores levando uma combinação de sinais. A fim de combinar sinais eficientemente, a impedância elétrica por cada banda passante de filtro 610 a 618 deve ser mantida a algum valor nominal, por exemplo 50 ohms. Quando bandas passantes se sobrepõem como mostrado na Figura 9, esta impedância nominal não pode ser mantida: isto resulta em (a) perda em acoplamento de sinal para um alimentador e distorção de forma de onda de sinal, (b) uma proporção de cada sinal acoplando em filtros adjacentes e conseqüentemente em outras estações base e seus transmissores. O estágio de saída de um transmissor é não linear, e acoplamento de um sinal com uma freqüência diferente a isto resulta em produtos de intermodulação (IMPs) sendo gerados por causa deste estágio. IMPs se tornam emissões espúrias descontroladas que, se grande bastantes, podem exceder o nível permitido pelas autoridades reguladoras que vigiam comunicações deste tipo.

Se referindo agora à Figura 13, outra sistema de antena 700 da invenção incorpora quatro estações base, isto é, primeira, segunda, terceira e quarta estações base BS71, BS72, BS73 e BS74 operando a freqüências contíguas. As estações base BS71 a BS74 têm bandas de freqüência de transmissão respectivas localizadas relativas uma a outra como mostrado em 610, 612, 614 e 616 na Figura 12, e suas bandas de freqüência de recepção são semelhantemente contíguas. Conseqüentemente, as freqüências operacionais da segunda estação base são contíguas com aquelas da primeira e terceira estações base BS71 e BS73, e as freqüências operacionais da terceira estação base são contíguas com aquelas da segunda e quarta estações base BS72 e BS74; porém, a primeira e terceira estações base BS71 e BS73 têm freqüências operacionais que não são contíguas entre si, e isto também se aplica à segunda e quarta estações base BS72 e BS74. Isto também é indicado pelo agrupamento numerado ímpar ou primeira e terceira estações base BS71 e BS73 como um par esquerdo associado com um primeiro alimentador F71 na Figura 13, e numerado par ou segunda e quarta estações base BS72 e BS74 como um par direito associado com um segundo alimentador F72.

As estações base BS71 a BS74 compartilham uma montagem de antena 702 com uma antena de arranjo faseado polarizado dual 704. A antena 704 tem um ângulo de inclinação elétrica fixado por diferença de fase de sinal de entrada de alimentação incorporada como descrito anteriormente: é uma antena única incluindo um arranjo vertical de elementos de antena na forma de dipólos cruzados Dl e D2 com polarizações mutuamente ortogonais a +45 e -45 graus à vertical e inclinada para cima à direita (polarização positiva (+)) e para cima à esquerda (polarização negativa (-)), respectivamente. Dipólos de polarização positiva Dl estão conectados a uma alimentação incorporada de polarização positiva Dl(+) e dipolos de polarização negativa D2 estão conectados a uma alimentação incorporada de polarização negativa D2 (-). As alimentações incorporadas Dl(+) e D2(-) têm duas portas de entrada/saída A(+), B(+) e A(-), B(-). Cada uma das alimentações incorporadas Dl(+) e D2(-)é do tipo previamente descrito que converte dois sinais de entrada em sinais de excitação para elementos de antena Dl ou D2, e a diferença de fase entre estes sinais de entrada controla o ângulo de inclinação elétrica da polarização de antena (+) ou (-) associada com esses elementos.

Cada uma da quatro estações base BS71 a BS74 tem duas portas, uma das quais é um porta de diversidade de polarização denotada D; isto é, a primeira, segunda, terceira e quarta estações base BS71, BS72, BS73 e BS74 cada uma tem duas portas P71 e P71D, P72 e P72D, P73 e P73D, e P74 e P74D, respectivamente, de quais as portas com sufixo "D" são para sinais de recepção de diversidade de polarização. As estações base BS71 a BS74 provêem sinais de transmissão e aceitam sinais de recepção da antena 704 por uma montagem de filtro de estação base 706 e uma montagem de inclinação de antena 708 conectada por primeiro e segundo alimentadores F71 e F72.

Sinais de transmissão da primeira e terceira estações base BS71 e BS73 passam à montagem de inclinação de antena 708 como entradas para filtros dúplex de transmissão/recepção respectivos DFl e DF3, que separam caminhos de sinal de transmissão e recepção. Depois de filtragem a DFl e DF3, estes sinais são entrados a filtros passa-banda de transmissão respectivos TXl e TX3 em um filtro dúplex de transmissão/recepção de combinação CBF1, que os combina no primeiro alimentador F71 para roteamento à montagem de filtro de estação base 706. Na montagem de filtro de estação base 706, o sinal TX1/TX3 combinado é entrado a um filtro dúplex de transmissão/recepção DF(+)> que separa caminhos de sinal de transmissão e recepção e é associado com a alimentação incorporada de polarização positiva Dl(+). Depois de filtragem em DF(+), o sinal TX1/TX3 combinado é dividido a S(+) em dois sinais, que são alimentados para respectivos módulos de inclinação de transmissão TMl e TM3, cada um dos quais é mostrado como TTMl na Figura 3 e descrito com referência à meia montagem 54a. Cada módulo de inclinação de transmissão TMl ou TM3 provê dois sinais atrasados variavelmente e relativamente, que são alimentados a filtros dúplex de transmissão/recepção de combinação CFA(+) e CFB(+) associados com portas de alimentação incorporadas de polarização positiva A(+) e B(+), respectivamente. Os filtros dúplex CFA(+) e CFB(+) cada um tem filtros passa-banda separados para as freqüências de sinal de transmissão TXl e TX3, e eles cada combinam sinais de transmissão com estas freqüências para entrada a portas de alimentação incorporadas de polarização positiva A(+) e B(+), respectivamente. Primeiros sinais de transmissão de estação base com freqüência TXl e relativamente atrasados com respeito um ao outro conseqüentemente entram em portas de alimentação incorporadas de polarização positiva A(+) e B(+) respectivas; igualmente, estas portas de alimentação também recebem entrada de versões relativamente atrasadas de sinais de transmissão de terceira estação base com freqüência TX3. Além disso, o atraso relativo entre sinais de transmissão com freqüência TXl é independentemente controlável daquele entre sinais de transmissão com freqüência TX3, porque eles são controlados separadamente por módulos de inclinação de transmissão TMl e TM3. Conseqüentemente, os módulos de inclinação TMl e TM3 provêem controle independente dos ângulos de inclinação elétrica de sinais de transmissão da primeira e terceira estações base BS71 e BS73 irradiados dos dipolos de polarização positiva Dl. Sinais recebidos do espaço livre pelos dipolos de polarização

positiva Dl são processados em dois sinais de recepção pela alimentação incorporada de polarização positiva Dl(+): estes dois sinais saem das portas A(+) e B(+) e daí para os filtros dúplex de transmissão/recepção de combinação CFA(+) e CFB(+) respectivamente para filtragem. Depois de filtragem a CFA(+) e CFB(+), os sinais de recepção passam a um módulo de inclinação de recepção RMl3, que é mostrado como RTMl na Figura 3 e descrito com referência à meia montagem 54a. Como previamente descrito, o módulo de inclinação de recepção RMl 3 provê atrasos variáveis independentes (e portanto ângulos de inclinação independentemente ajustáveis) para o primeiro sinal de recepção de estação base RXl e o segundo sinal de recepção de diversidade polarização de estação base RX2D. Estes atrasos são porém compartilhados pela terceira e quarta estações base BS73 e BS74; isto é, o módulo de inclinação de recepção RMl3 provê um atraso variável e ângulo de inclinação para o sinal de recepção de terceira estação base RX3 igual àquele do sinal de recepção de primeira estação base RX1, e um atraso variável e ângulo de inclinação para o sinal de recepção de diversidade de polarização de quarta base estação RX4D igual àquele do sinal de recepção de diversidade de polarização de segunda base estação RX2D. O módulo de inclinação de recepção RMl3 provê uma saída

de sinal de recepção combinada que incorpora atrasos apropriados e que é filtrado em filtro dúplex de transmissão/recepção DF(+): este filtro combina caminhos de sinal de transmissão e recepção no primeiro alimentador F71, depois do que o sinal de recepção combinado é separado de sinais de transmissão pelo filtro dúplex de transmissão/recepção CBF1, amplificado em 720 e dividido em quatro sinais em 722. Dois dos quatro sinais divididos são filtrados em filtros dúplex DFl e DF3 e alimentados às portas de transmissão/recepção P71 e P73 da primeira e terceira estações base BS71 e BS73, respectivamente. Os outros dois dos quatro sinais divididos são alimentados à portas de recepção de diversidade de polarização P72D e P74D da segunda e quarta estações base BS72 e BS74, respectivamente.

Elementos de aparelho no lado esquerdo da Figura 13 conseqüentemente provêem ângulos controláveis independentemente de inclinação elétrica para: os sinais de transmissão TXl e TX3 para a primeira e terceira estações base BS71 e BS73,

o sinal de recepção RXl para a primeira estação base BS71 (compartilhado com RX3 - aquele da terceira estação base BS73); e

o sinal de recepção de diversidade de polarização RX2D para a segunda estação base (compartilhado com RX4D - aquele da quarta estação base BS74).

Figura 13 é simétrica com respeito à reflexão em uma linha se estendendo pelos pontos médios dos dipolos Dl e D2: o lado direito da Figura 13 opera equivalentemente ao lado esquerdo descrito acima e não será descrito. Por simetria, elementos de aparelho no lado direito da Figura 13 provê ângulos de inclinação elétrica controláveis independentemente para:

os sinais de transmissão TXl e TX2 para a segunda e quarta estações base BS72 e BS74,

o sinal de recepção RX2 para a segunda estação BS72 (compartilhado com RX4 - aquele da quarta estação base BS74); e

o sinal de recepção de diversidade de polarização RXlD de para a primeira estação base (compartilhado com RX3D - aquele da terceira estação base BS74).

O sistema de antena 700 portanto provê ângulos de inclinação elétrica controláveis independentemente em modo de transmissão para quatro estações base diferentes com freqüências contíguas, e compartilhamento de ângulos de inclinação elétrica controláveis independentemente em modo de recepção entre pares de estações base. As quatro estações base com freqüências contíguas estão em efeito separadas em dois pares de estações base com freqüências não contíguas, os pares sendo a primeira e terceira estações base BS71 e BS73 e a segunda e quarta estações base BS72 e BS74. Sinais transmitidos ou recebidos pela primeira e terceira estações base BS71 e B S73 são associados com a alimentação incorporada de polarização positiva Dl(+), e sinais transmitidos ou recebidos pela segunda e quarta estações base BS72 e BS74 são associados com a alimentação incorporada de polarização negativa D2(-). Por conseguinte, sinais com freqüências contíguas não são combinados em circuitos de sistema de antena e são isolados um do outro pelo isolamento entre dipolos ortogonais Dl e D2: isto se aplica a sinais associados com primeira e segunda estações base BS71 e BS72, ou segunda e terceira estações base BS72 e BS73, ou terceira e quarta estações base BS73 e BS74.

Se requerido, ângulos de inclinação elétrica controláveis independentemente podem ser providos para todas as quatro freqüências de recepção de sinal por uma modificação simples à Figura 13: módulos de RM13 e RM24 inclinação podem ser duplicados para prover um total de quatro tais módulos da mesma maneira como há quatro módulos de transmissão. Saídas de sinal de recepção de filtros dúplex CFA(+), CFB(+), CFA(-) e CFB(-) são divididas em dois para prover entrada aos quatro módulos de recepção, e combinadores de sinal combinam pares de saída de módulo de recepção para filtragem a filtros dúplex DF(+) e DF(-) antes de passar a alimentadores F71 e F72. Amplificadores de baixo ruído adicionais também podem ser inseridos (compare concretizações anteriores da invenção).

É para ser notado que não é requerido fasear alimentadores de

casamento F71 e F72, que levam alta potência e se estendem através de uma distância longa para cima a um mastro de antena. Casamento de fase é requerido entre condutores de ligação conectando a montagem de inclinação de antena 708 às alimentações incorporadas Dl(+) e D2(-), mas isto apresenta pouca dificuldade como eles são curtos e inexatidões devido à deriva de temperatura, etc., são muito menos significantes.

Se referindo agora à Figura 14, outro sistema de antena 800 da invenção é mostrado, que é o sistema 700 descrito com referência à Figura 13 adaptado para implementar modificações C(+), C(-), 402, 404 e 408 mostrados na Figura 10 para fazer isto satisfatório para controle de três sinais de ângulo de inclinação elétrica. Estas modificações são feitas a uma montagem de inclinação de antena ATA(+) associada com uma alimentação incorporada de polarização positiva CF(+), e uma montagem de inclinação de antena adicional ATA(-) de mesma construção é associado com uma alimentação incorporada de polarização negativa CF(-). O sistema de antena 800 tem componentes e opera substancialmente como descrito com referência às Figuras IOe 13, e não será descrito ademais.

As concretizações da invenção descritas com referência às Figuras 2 a 14 mostram que duas ou quatro estações base podem compartilhar uma única antena de arranjo faseado que se inclina em resposta à diferença de fase entre dois ou três sinais de alimentação incorporados de antena por polarização enquanto mantendo um ângulo de inclinação elétrica independentemente ajustável para sinais de transmissão e recepção. A gama de controle de ângulo de inclinação é estendida pelo uso de sinais de alimentação incorporados adicionais, isto é, três em vez de dois.

Claims

1. Sistema de antena, caracterizado pelo fato de que inclui: a) uma antena polarizada dual com polarizações ajustáveis de inclinação elétrica; b) um meio de alimentação respectivo incorporado para retransmitir sinais intermediários entre cada polarização de antena e meio de atraso, cada meio de alimentação incorporado arranjado para prover a inclinação elétrica da polarização de antena associada para ser ajustável em resposta ao atraso relativo de uma pluralidade de sinais intermediários e o meio de atraso provendo sinais intermediários para serem sujeitos a atrasos relativos; c) um alimentador de sinal respectivo associado com cada polarização de antena; e d) duas estações, cada uma para pelo menos um de sinais de recepção e transmissão pelas polarizações de antena e alimentadores de sinal, o sistema de antena sendo arranjado tal que cada polarização de antena seja associada com um sinal de uma estação respectiva e com um sinal de diversidade de polarização da outra estação respectiva.

2. Sistema de antena de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as duas estações têm freqüências operacionais contíguas.

3. Sistema de antena de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma estação é pelo menos para transmitir sinais e o meio de atraso inclui meio para processar o pelo menos um sinal de transmissão da estação em dois sinais intermediários com atraso relativo entre eles.

4. Sistema de antena de acordo com a reivindicação 1, 2 ou 3, caracterizado pelo fato de que as estações são pelo menos para receber sinais e o meio de atraso inclui meio para processar uma pluralidade respectiva de sinais intermediários de cada alimentação incorporada para prover atrasos relativos independentemente variáveis entre pares de sinais para ajuste independente de inclinação elétrica de feixes de antena associados com estações diferentes.

5. Sistema de antena de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o meio de atraso incorpora híbridos para combinar pares relativamente atrasados de sinais para retransmitir às estações pelos alimentadores de sinal.

6. Sistema de antena de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o meio de atraso incorpora meio de conversão de freqüência arranjado para filtrar sinais relativamente atrasados a uma freqüência reduzida.

7. Sistema de antena de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o meio de atraso incorpora meio de oscilador local para conversão de freqüência e arranjado para habilitar filtragem de sinais relativamente atrasados a uma freqüência reduzida e para implementar atraso de sinal através de deslocamento de fase de sinal de oscilador.

8. Sistema de antena de acordo com a reivindicação 1, 2, 3 ou 4, caracterizado pelo fato de que as estações estão localizadas remotamente da antena, o meio de atraso está incorporado em uma montagem de inclinação de antena co-localizada com a antena e os alimentadores de sinal conectam a montagem de inclinação de antena a circuitos de estação associados com as estações.

9. Sistema de antena de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que os circuitos de estação são arranjados para dividir sinais recebidos pelos alimentadores de sinal entre as estações para prover cada estação com um sinal de recepção associado com uma polarização de antena respectiva e um sinal de diversidade de polarização associado com a outra polarização de antena respectiva.

10. Método para operar um sistema de antena tendo uma antena polarizada dual com polarizações ajustáveis de inclinação elétrica provendo diversidade de polarização e um meio de alimentação incorporado respectivo associado com cada polarização de antena e provendo a inclinação elétrica daquela polarização de antena para ser ajustável em resposta a atraso relativo de uma pluralidade de sinais intermediários, caracterizado pelo fato de que inclui: a) retransmitir sinais intermediários entre cada polarização de antena e prover sinais intermediários para serem sujeitos a atrasos relativos; b) prover um alimentador de sinal respectivo associado com cada polarização de antena; e c) usar duas estações, cada uma para pelo menos um de receber e transmitir sinais pelas polarizações de antena e alimentadores de sinal, cada polarização de antena estando associada com um sinal de uma estação respectiva e com um sinal de diversidade de polarização da outra estação respectiva.

11. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que as duas estações têm freqüências operacionais contíguas.

12. Método de acordo com a reivindicação 10 ou 11, caracterizado pelo fato de que inclui prover pelo menos uma estação para transmitir sinais e em que os sinais intermediários são feitos sujeitos a atrasos relativos processando o pelo menos um sinal de transmissão da estação em dois sinais intermediários com de atraso relativo entre eles.

13. Método de acordo com a reivindicação 10, 11 ou 12, caracterizado pelo fato de que inclui prover as estações pelo menos para receber sinais e em que os sinais intermediários são feitos sujeitos a atrasos relativos processando uma pluralidade respectiva de sinais intermediários de cada alimentação incorporada para prover atrasos relativos independentemente variáveis entre pares de sinais para ajuste independente de inclinação elétrica de feixes de antena associados com estações diferentes.

14. Método de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que os sinais intermediários são feitos sujeitos a atrasos relativos por meio de híbridos para combinar pares de sinais relativamente atrasados para retransmitir às estações pelos alimentadores de sinal.

15. Método de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que os sinais intermediários são feitos sujeitos a atrasos relativos por conversão de freqüência e filtrando sinais relativamente atrasados a uma freqüência reduzida.

16. Método de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o atraso de sinal é implementado através de deslocamento de fase de sinal de oscilador local.

17. Método de acordo com a reivindicação 10, 11, 12 ou 13, caracterizado pelo fato de que as estações estão localizadas remotamente da antena, os sinais intermediários são feitos sujeitos a atrasos relativos em uma montagem de inclinação de antena co-localizada com a antena e os alimentadores de sinal conectam a montagem de inclinação de antena a circuitos de estação associados com as estações.

18. Método de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que inclui usar os circuitos de estação para dividir sinais recebidos pelos alimentadores de sinal entre as estações e prover cada estação com um sinal de recepção associado com uma polarização de antena respectiva e um sinal de diversidade de polarização associado com a outra polarização de antena respectiva.