具有方位角波束宽度稳定化的透镜基站天线制造技术

提供了一种透镜天线。该透镜天线包含在纵向方向上彼此间隔开的辐射单元的线性阵列。每个辐射单元包含第一辐射元件和布置在第一辐射元件附近的第二辐射元件。第一辐射元件或第二辐射元件中的任一个可操作以在第一频率处谐振，并且第一辐射元件和第二辐射元件的组合可操作以在与第一频率不同的第二频率处谐振。透镜被定位成接收来自辐射单元中的至少一个的电磁辐射。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有方位角波束宽度稳定化的透镜基站天线对相关申请的交叉引用本申请要求2016年11月10日提交的美国临时专利申请序列号62/420,140的优先权，其全部内容以引用方式并入本文中，如同其全部被阐述一样。
本专利技术一般涉及无线电通信，并且更具体地，涉及在蜂窝和其他通信系统中利用的透镜天线。
技术介绍
蜂窝通信系统在本领域中是公知的。在蜂窝通信系统中，地理区域被划分为被称为“小区”的一系列区域，并且每个小区由基站服务。基站可以包含被配置为提供与移动订户的双向射频(“RF”)通信的一个或多个天线，这些移动订户在地理上位于由基站服务的小区内。在许多情况下，每个基站向多个“扇区”提供服务，并且多个天线中的每一个将为扇区中的相应一个扇区提供覆盖。通常，扇区天线安装在塔或其他升起结构上，每个天线生成的(一个或多个)辐射波束向外指向以服务相应的扇区。常见的无线通信网络计划包含多列阵列，该多列阵列可以由馈电网络驱动以从单个相控阵天线产生两个或更多个波束。例如，如果使用每个天线生成两个波束的多列阵列天线，则对于六扇区配置可能仅需要三个天线。例如，在美国专利公开号2011/0205119中公开了生成多个波束的天线，该专利公开通过引并入本文。多波束天线的应用可能需要最小的图案交叉(cross-over)以覆盖扇区，同时降低干扰。不同类型的传统多波束阵列包含(1)由Butler矩阵驱动的相控阵列和(2)与柱状透镜或特殊透镜阵列组合的多列相控阵列。然而，这些方法中的每一种都可能无法提供足够的交叉，特别是在宽带天线的情况下。例如，对于在1.69-2.69GHz的频带中操作的天线，可能难以实现期望的10dB的交叉。简要参考图1，图1示出了传统多波束透镜基站天线中约3dB的交叉。期望宽带多波束基站天线中的10dB或更大的交叉。
技术实现思路
本专利技术构思的一些实施例涉及一种透镜天线，该透镜天线包括多个辐射单元的线性阵列，该多个辐射单元在纵向方向上彼此间隔开并且各自包含第一辐射元件和布置在第一辐射元件附近的第二辐射元件。第一辐射元件或第二辐射元件中的任一个可操作以在第一频率处谐振，并且第一辐射元件和第二辐射元件的组合可操作以在不同于第一频率的第二频率处谐振。透镜被定位成接收来自多个辐射单元中的至少一个的电磁辐射。离开与第一频率对应的透镜的第一电磁辐射包括第一电场口径，并且离开与第二频率对应的透镜的第二电磁辐射包括不同于第一电场口径的第二电场口径。在其他实施例中，第一电场口径相对于第二电场口径的口径比与第二频率相对于第一频率的频率比成比例地相关。在还有的其他实施例中，口径比通过在0.9和1.1之间的比例常数与频率比相关。在还有的其他实施例中，透镜包括具有透镜纵向轴线的柱状透镜。第一辐射元件包括交叉偶极子，并且第二辐射元件包括与第一辐射元件径向间隔开的交叉偶极子。在还有的其他实施例中，第一辐射元件和第二辐射元件之间的中心到中心的距离在约50mm至约90mm的范围内。在还有的其他实施例中，第一辐射元件和第二辐射元件之间的中心到中心的距离在对应于第二频率的波长的约0.3倍至对应于第二频率的波长的约0.7倍的范围内。在还有的其他实施例中，第一辐射元件和第二辐射元件之间的中心到中心的距离在对应于第二频率的波长的约0.5倍至对应于第二频率的波长的约0.6倍的范围内。在还有的其他实施例中，第一辐射元件和第二辐射元件之间的中心到中心的距离在约80mm至约90mm的范围内。在还有的其他实施例中，在1.7GHz至2.7GHz的频率范围内的天线的-12dB方位角波束宽度变化大于约2度且小于约5度。在还有的其他实施例中，在1.7GHz至2.7GHz的频率范围内的天线的-12dB方位角波束宽度变化小于12db方位角波束宽度的约8％。在还有的其他实施例中，第一电磁辐射和第二电磁辐射具有相同的相位和相同的极性。在还有的其他实施例中，第一辐射元件包括交叉偶极子，并且第二辐射元件包括与第一辐射元件径向间隔开的水平-垂直混合偶极子。在还有的其他实施例中，水平-垂直混合偶极子包括彼此径向间隔开并且在平行于透镜纵向轴线的方向上彼此间隔开的两个垂直辐射元件，以及在这两个垂直辐射元件之间的水平辐射元件。在还有的其他实施例中，第一辐射元件和第二辐射元件之间的中心到中心的距离在约90mm至约110mm的范围内。在还有的其他实施例中，第一辐射元件和第二辐射元件之间的中心到中心的距离在对应于第二频率的波长的约0.6倍至对应于第二频率的波长的约0.8倍的范围内。在还有的其他实施例中，透镜包括球面透镜阵列，该球面透镜阵列包含在第一方向上彼此相邻布置的多个球面透镜。第一辐射元件包括第一交叉偶极子，并且第二辐射元件包括第二交叉偶极子，第二交叉偶极子在与第一方向垂直的方向上与第一交叉偶极子径向间隔开。第一交叉偶极子和第二交叉偶极子与多个球面透镜中的对应一个球面透镜相邻。在还有的其他实施例中，天线还包括多个单个交叉偶极子(singlecrosseddipole)，其中多个单个交叉偶极子中的一个单个交叉偶极子与多个球面透镜中的第二球面透镜相邻。在还有的其他实施例中，多个辐射单元中的一些辐射单元在第一方向上与单个交叉偶极子中的一些单个交叉偶极子交替地布置。多个球面透镜包括与多个单偶极子和多个辐射单元中的每一个对应的球面透镜。在还有的其他实施例中，第一辐射元件与第二辐射元件以在约300mm至约360mm的范围内的距离间隔开。在还有的其他实施例中，透镜包括柱状透镜，该柱状透镜具有在第一方向上延伸的透镜纵向轴线。第一辐射元件包括第一交叉偶极子并且第二辐射元件包括第二交叉偶极子，该第二交叉偶极子在与第一方向垂直的方向上与第一交叉偶极子径向间隔开。在还有的其他实施例中，第一辐射元件包括盒式辐射器，该盒式辐射器包含以方形布置的四个偶极子。第二辐射元件包括寄生辐射器，寄生辐射器包含与盒式辐射器的周边相邻的寄生元件。在还有的其他实施例中，盒式辐射器被配置为在宽带频率范围的低端处谐振。寄生辐射器和盒式辐射器的组合被配置为在宽带频率范围的高端处谐振。在还有的其他实施例中，宽带频率范围的低端约为1.7GHz，并且宽带频率范围的高端约为2.7GHz。本专利技术构思的一些实施例涉及一种透镜天线，该透镜天线包括以线性阵列布置的多个辐射单元，该多个辐射单元中的每一个包括第一辐射元件和布置在第二辐射元件附近的第二辐射元件。第一辐射元件包括偶极子，并且第二辐射元件包括寄生辐射元件。第一辐射元件可操作以在第一频率处谐振，并且第一辐射元件和第二辐射元件的组合可操作以在不同于第一频率的第二频率处谐振。透镜被定位成接收来自多个辐射单元的电磁辐射。在另外的实施例中，离开与第一频率对应的透镜的第一电磁辐射包括第一电场口径，并且离开与第二频率对应的透镜的第二电磁辐射包括不同于第一电场口径的第二电场口径。在另外的实施例中，第一电场口径相对于第二电场口径的口径比通过在0.8和1.2之间的比例常数与第二频率和第一频率的频率比相关。应当注意，关于一个实施例描述的本专利技术的各方面可以结合在不同的实施例中，尽管没有相对于其具体描述。也就是说，所有实施例和/或任何实施例的特征可以以任何方式和/或组合进行组合。在下面阐述的说明书中详细解释了本专利技术的这些和其他目的和/或本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种透镜天线，包括：多个辐射单元的线性阵列，所述多个辐射单元在纵向方向上彼此间隔开，并且各自包含第一辐射元件和布置在所述第一辐射元件附近的第二辐射元件，其中所述第一辐射元件或所述第二辐射元件中的任一个能够操作以在第一频率处谐振，并且所述第一辐射元件和所述第二辐射元件的组合能够操作以在不同于所述第一频率的第二频率处谐振；以及透镜，被定位成接收来自所述多个辐射单元中的至少一个辐射单元的电磁辐射，其中，离开与所述第一频率对应的透镜的第一电磁辐射包括第一电场口径，并且离开与所述第二频率对应的透镜的第二电磁辐射包括不同于所述第一电场口径的第二电场口径。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.11.10 US 62/420,1401.一种透镜天线，包括：多个辐射单元的线性阵列，所述多个辐射单元在纵向方向上彼此间隔开，并且各自包含第一辐射元件和布置在所述第一辐射元件附近的第二辐射元件，其中所述第一辐射元件或所述第二辐射元件中的任一个能够操作以在第一频率处谐振，并且所述第一辐射元件和所述第二辐射元件的组合能够操作以在不同于所述第一频率的第二频率处谐振；以及透镜，被定位成接收来自所述多个辐射单元中的至少一个辐射单元的电磁辐射，其中，离开与所述第一频率对应的透镜的第一电磁辐射包括第一电场口径，并且离开与所述第二频率对应的透镜的第二电磁辐射包括不同于所述第一电场口径的第二电场口径。2.如权利要求1所述的天线，其中，所述第一电场口径相对于所述第二电场口径的口径比与所述第二频率相对于所述第一频率的频率比成比例地相关。3.如权利要求2所述的天线，其中，所述口径比通过在0.9和1.1之间的比例常数与所述频率比相关。4.如权利要求1所述的天线，其中，所述透镜包括具有透镜纵向轴线的柱状透镜，并且其中，所述第一辐射元件包括交叉偶极子，并且所述第二辐射元件包括与所述第一辐射元件径向间隔开的交叉偶极子。5.如权利要求4所述的天线，其中，所述第一辐射元件和所述第二辐射元件之间的中心到中心的距离在约50mm至约90mm的范围内。6.如权利要求4所述的天线，其中，所述第一辐射元件和所述第二辐射元件之间的中心到中心的距离在对应于所述第二频率的波长的约0.3倍至对应于所述第二频率的波长的约0.7倍的范围内。7.如权利要求4所述的天线，其中，所述第一辐射元件和所述第二辐射元件之间的中心到中心的距离在对应于所述第二频率的波长的约0.5倍至对应于所述第二频率的波长的约0.6倍的范围内。8.如权利要求4所述的天线，其中，所述第一辐射元件和所述第二辐射元件之间的中心到中心的距离在约80mm至约90mm的范围内。9.如权利要求4所述的天线，其中，在1.7GHz至2.7GHz的频率范围处的所述天线的-12dB方位角波束宽度变化大于约2度且小于约5度。10.如权利要求4所述的天线，其中，在1.7GHz至2.7GHz的频率范围内的所述天线的-12dB方位角波束宽度变化小于所述12db方位角波束宽度的约8％。11.如权利要求4所述的天线，其中，所述第一电磁辐射和所述第二电磁辐射具有相同的相位和相同的极性。12.如权利要求1所述的天线，其中，所述第一辐射元件包括交叉偶极子，并且所述第二辐射元件包括与所述第一辐射元件径向间隔开的水平-垂直混合偶极子。13.如权利要求12所述的天线，其中，所述水平-垂直混合偶极子包括：两个垂直辐射元件，所述两个垂直辐射元件彼此径向间隔开并且在平行于所述透镜纵向轴线的方向上彼此间隔开；以及水平辐射元件，位于所述两个垂直辐射元件之间。14.如权利要求12所述的天线，其中，所述第一辐射元件和所述第二辐射元件之间的中心到中心的距离在约90mm至约110mm的范围内。15.如权利要求12所述的天...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·殊施塔瑞，I·蒂莫菲弗，
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