Konzept zum weitwinkligen Scannen von Antennendiagrammen mit geringem Leistungshub

// Datenübertragung // Elektronik und Elektrotechnik // Informations- und Kommunikationstechnik // Nachrichtentechnik
Ref-Nr: 16684

Einleitung / Abstract

Die Erfindung betrifft eine Mobilfunk-Basisstation zur Ausbildung einer Mobilfunk-Zelle. Die Sendeeinheit weist eine Antenne mit einem Antennenelement auf, das eine elektromagnetische Welle innerhalb der Mobilfunkzelle aussenden und Antennenkeulen in unterschiedlichen Richtungen erzeugen kann. Für jede Antennenkeule wird ein Leistungsverstärkungselement verwendet, sodass die Betriebsweise im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren effizienter wird.

Abb. 1: Beamforming mit einem multimodalen Antennenarray

Hintergrund

Im zellularen Mobilfunk deckt die Basisstation einer Zelle eine bestimmte Fläche ab, in der mehrere Nutzer sein können. Herkömmliche Antennenarrays besitzen eine Vorzugsrichtung nach unten. Elektronisches Beamforming (analog, digital und hybrid) ist bekannt.

Problemstellung

Der Leistungshub der Basisstationsantenne beim Schwenken über den Winkelbereich ist groß. Dies verhindert den Einsatz von effizienten Leistungsverstärker, die einen möglichst kleinen Leistungshub aufweisen.

Lösung

Erfindungsgemäß werden multimodale Antennenelemente erzeugt, indem auf einem Antennenelement durch unterschiedliche Anschlüsse verschiedene Gruppen – sog. charakteristische Moden – angeregt werden. Dabei gibt es mehr als ein Vorzugspattern. Dadurch lässt sich bei Strahlschwenkung eine passende Elementcharakteristik auswählen. Außerdem ist bekannt, ob ein langer oder kurzer Pfad betrieben wird – entsprechend kann der Endverstärker im passenden Leistungsbereich gewählt werden – die Effizienz steigt.

Vorteile

Reduzierung des dynamischen Leistungshubs des Verstärkers Bessere Effizienz des Verstärkers Reduzierung der „Grating Lobes“ des Arrays bei großen Schwenkwinkeln

Anwendungsbereiche

Mobilfunk (5G), WiGig, allg. Basisstationsantennen mit weitwinkligem Scanbereich

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