对于共享孔径阵列天线的独立方位图案制造技术

提供了具有对于不同的子频带的端口的多列天线。在一个方面，功率分配器(46a、46b)将子频带端口耦合到辐射元件(43)的列(42)。至少一个功率分配器是不等分功率分配器，以允许一个子频带的半功率波束宽度(HPBW)被配置为独立于其他子频带的HPBW。端口可以在辐射元件(43)处被双工器(48)组合。根据另一方面，多列天线具有多个第一子频带端口和多个第二子频带端口。第一子频带端口中的每一个被第一子频带馈送网络耦合到多列(62)中的一列。第二子频带端口中的每一个被包括功率分配器(66a)的第二子频带馈送网络耦合到多列(62)中的两列。不同的子频带具有相同的多列天线的不同的MIMO优化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
蜂窝基站天线典型地包含由功率分配馈送网络连接的一列或多列辐射元件。这个馈送网络包含将输入功率在辐射元件的组或辐射元件的子阵列之间分配的功率分配器。馈送网络还被设计为生成在每个辐射元件或辐射元件的子阵列处的特定相位值。这个馈送网络还可以包含移相器，其允许调整对于每一个辐射元件或辐射元件的子阵列的相位，从而调整天线图案的主波束的波束峰位置。用于移动电话和数据终端的高速数据的无线通信的一个标准被称为长期演进，通常被缩写为LTE并且被营销为4GLTE。LTE标准在不同的子频带中支持频分双工(FDD-LTE)技术和时分双工(TD-LTE)技术。例如，2490-2690MHz频带被全世界许可用于TD-LTE。在这些相同的国家中的许多国家，诸如1710-1880MHz、1850-1990MHz、1920-2170MHz和1710-2155MHz的频带可以被用于FDD-LTE的应用。在1710MHz至2690MHz的频带中操作的超宽带辐射元件是可用的。但是，鼓励在不同的子频带中使用不同的多输入多输出(MIMO)配置。很多TD-LTE网络采用了多列波束成形天线。对于TD-LTE优化的天线可以包括间隔0.5-0.65个波长的4列辐射器，并且每一列的辐射器在2490-2690MHz频带中生成约为65度到90度的额定列半功率波束宽度(HPBW)。这将导致4x1的MIMO天线。相反，在FDD-LTE应用中，鼓励使用2x1的MIMO，该MIMO使用具有额定45度-65度的HPBW和约为一个波长的列间隔的2列辐射器。由于这些涉及MIMO端口的数量和列间隔的不同的需求，4x1的MIMO和2x1的MIMO通常在不同的天线中实现。已知试图将在常见辐射元件阵列中的子频带组合。例如，2013年2月20日递交的美国专利申请序列第13/711,474号中，公开了为了允许多个更窄波段的特定于频率的馈送网络被附接到相同的辐射元件的阵列，使用宽带辐射元件，并且随后在辐射元件和其余馈送网络之间放置复用滤波器(例如，双工器、三工器)，将通过引用将该申请结合于此。这个对辐射元件的共享允许例如单独一列辐射元件生成具有对于两个不同频带独立的仰角下倾角的图案。这个概念原则上可以被扩展到具有多列辐射元件的天线。但是，在实践中，如果列的数量和列间隔对于LTE的一个子频带优化，则列的数量和列间隔将不能对于LTE的其他子频带优化。例如，对于FDD-LTE的1900MHz的子频带(以约一个波长间隔的两列)优化的设计将导致对于TD-LTE的子频带的次优的配置(以约1.3个波长间隔的两列，而期望的是以0.65个波长间隔的四列)。方位图案变化是关于超宽带天线存在的另一个问题。例如，在无线通信市场中，存在对于在1710-2170MHz和2490-2690MHz频带中生成独立图案的天线的需求。覆盖整个1710-2690MHz的辐射元件是已知的。但是，因为1710-2690MHz是42％的频带(即，频带宽是频带中点的42％)，生成例如33至45度的窄HPBW的多列阵列将在跨该频带中经历方位HPBW的42％的变化。这样的变化量对于很多应用是不能接受的。
技术实现思路
根据专利技术的一个方面，提供了一种包括至少两列辐射元件的天线。对应于第一子频带的第一端口耦合到第一功率分配器，其中该功率分配器的第一输出和第二输出被耦合到辐射元件中的两列。对应于第二子频带的第二端口耦合到第二功率分配器，其中第二功率分配器的第一输出和第二输出也被耦合到辐射元件中的两列。第一功率分配器具有第一功率分配比，并且第二功率分配器具有与第一功率分配比不同的第二功率分配比。在一个示例中，第一功率分配比是1∶2，并且第二功率分配比不是1∶2，即，第二功率分配器包括不等分功率分配器。这样允许第二子频带的半功率波束宽度(HPBW)独立于第一子频带的HPBW来配置。来自第一端口和第二端口的信号可以被双工器在辐射元件处组合。在一个示例中，辐射元件的列具有在对应于第一子频带的频率处的约一个波长的间隔，并且第一子频带具有第一半功率波束宽度。第二功率分配器被选择以使得对应于第二子频带的第二半功率波束宽度近似等于第一半功率波束宽度。在另一示例中，第一子频带具有第一半功率波束宽度，并且第二功率分配器被选择以使得对应于第二子频带的第二半功率波束宽度不等于第一半功率波束宽度。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种多列天线，包括多列辐射元件、多个第一子频带端口和多个第二子频带端口。多个第一子频带端口中的每一个被第一子频带馈送网络耦合到多列辐射元件中的一列。多个第二子频带端口中的每一个被包括功率分配器的第二子频带馈送网络耦合到多列辐射元件中的两列。第二子频带馈送网络之一的一部分和第一子频带馈送网络之一可以被双工器耦合到辐射元件的列。在一个示例中，辐射元件的列具有在第一子频带频率处的约0.5-0.65个波长的间隔。由第二子频带的辐射元件中的一个形成的一对辐射元件的列具有包括在第二子频带频率处的约一个波长的间隔的孔径。天线还可以进一步包括四列辐射元件，多个第一子频带端口包括四个2600MHz子频带端口并且多个第二子频带端口包括两个1900MHz子频带端口。在这个示例中，天线包括全部在相同的共享的四列辐射元件上操作的对于2600MHz子频带优化的4x1的MIMO阵列和对于1900MHz子频带优化的2x1的MIMO阵列。附图说明本专利技术的示意性实施例将参考下列附图在下文详细说明。图1示出了根据现有技术的对于TD-LTE优化的4x1的MIMO天线10的示例；图2示出了根据现有技术的对于FDD-LTE优化的2x1的MIMO天线20的示例；图3示出了根据现有技术的将常见辐射元件阵列中的子频带组合的天线30的示例；图4示出了根据本专利技术的第一方面的多频带天线40；图5示出了根据本专利技术的另一方面的天线50；以及图6示出了根据本专利技术的又一方面的对于TD-LTE和FDD-LTE优化的MIMO天线60的示例。具体实施方式参考图1，示出了对于TD-LTE优化的4x1的MIMO天线10的示例。天线包括4个输入端口，端口1-端口4，和间隔0.5-0.65个波长的4列辐射器12。每一列12在2490-2690MHz频带中生成约65度到90度的额定列HPBW。每一列12具有包括可调移相器14的馈送网络。每一个移相器14将输入端口与列12的独立辐射元件13a和/或两个或更多个的辐射元件的子阵列13b耦合。移相器14改变向单独的辐射元件13a和/或两个或更多个的辐射元件的子阵列13b施加的信号的相对相位确定。这个可变的相位确定允许辐射波束的角度从垂直于辐射元件的阵列被电学地改变。参考图2，示出了对于FDD-LTE优化的2x1的MIMO天线20的示例。天线包括2个输入端口，端口1和端口2，和间隔一个波长的2列辐射器22。每一列22在1710MHz-2155MHz频带中生成45度到65度的额定列HPBW。像图1中的天线一样，每一列22具有包括可调移相器14的馈送网络，该移相器将输入端口与列22的独立辐射元件23a和/或两个或更多个的辐射元件的子阵列23b耦合。由于这些涉及MIMO端口的数量和列间隔的不同要求，4x1的MIMO和2x1的MIMO通常在不同的天线中实现。参考图3，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种天线，包括a.至少第一列的辐射元件和第二列的辐射元件；b.对应于第一子频带的第一端口，该第一端口耦合到具有第一功率分配比的第一功率分配器，其中该功率分配器的第一输出和第二输出分别耦合到第一列的辐射元件和第二列的辐射元件；c.对应于第二子频带的第二端口，该第二端口耦合到第二功率分配器，第二第一功率分配器具有第二功率分配比，第二功率分配比与第一功率分配比不同；其中第二功率分配器的第一输出和第二输出分别耦合到第一列的辐射元件和第二列的辐射元件。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.05 US 62/008,2271.一种天线，包括a.至少第一列的辐射元件和第二列的辐射元件；b.对应于第一子频带的第一端口，该第一端口耦合到具有第一功率分配比的第一功率分配器，其中该功率分配器的第一输出和第二输出分别耦合到第一列的辐射元件和第二列的辐射元件；c.对应于第二子频带的第二端口，该第二端口耦合到第二功率分配器，第二第一功率分配器具有第二功率分配比，第二功率分配比与第一功率分配比不同；其中第二功率分配器的第一输出和第二输出分别耦合到第一列的辐射元件和第二列的辐射元件。2.如权利要求1所述的天线，其中来自第一端口的信号和来自第二端口的信号在辐射元件处被双工器组合。3.如权利要求1所述的天线，其中第一列的辐射元件和第二列的辐射元件具有在对应于第一子频带的频率处的约一个波长的间隔，所述第一子频带具有第一半功率波束宽度，并且其中第二功率分配器被选择以使得对应于第二子频带的第二半功率波束宽度近似等于第一半功率波束宽度。4.如权利要求1所述的天线，其中所述第一子频带具有第一半功率波束宽度，并且其中第二功率分配器被选择以使得对应于第二子频带的第二半功率波束宽度不等于第一半功率波束宽度。5.如权利要求1所述的天线，其中第一功率分配比是1∶2，并且第二功率分配比不是1∶2。6.一种天线，包括：a.多列辐射元件；b.多个第一子频带端口，所述多个第一子频带端口中的每一个被第一子频带馈送网络耦合到所述多...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡立绍，M·L·齐默曼，
申请(专利权)人：康普技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US