具有解耦单元的相控阵列天线制造技术

一种基站天线包括具有接地平面的面板、具有安装在面板上的相应的第一组和第二组线性布置的辐射元件的第一阵列和第二阵列、以及定位在第一阵列的第一辐射元件和第二阵列的第一辐射元件之间的解耦单元。解耦单元至少包括面对第一阵列的第一辐射元件的第一侧壁、面对第二阵列的第一辐射元件的第二侧壁以及限定在侧壁之间的区域中的内部腔体。第一侧壁和第二侧壁是导电的并且电连接到接地平面。

Phased array antenna with decoupling unit

A base station antenna includes a panel with a ground plane, a first array of radiation elements fitted on the panel, a first array of radiation elements arranged in second sets and a second array, and a decoupling unit located between the first radiation element of the first array and the first radiation element of the second array. The decoupling unit at least includes the first side wall facing the first radiation element of the first array, the second side walls of the first radiation element facing the second array, and the inner cavity in the area between the side walls. The first side wall and the second side wall are electrically conductive and are electrically connected to the ground plane.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有解耦单元的相控阵列天线
本专利技术一般而言涉及通信系统，并且更具体地涉及用于无线移动通信网络的天线。
技术介绍
考虑到网络流量需求的增加、服务覆盖范围的扩大以及部署新的系统，无线移动通信网络不断演化。蜂窝(“无线”)通信网络依赖于基站天线网络将蜂窝设备(诸如蜂窝电话)连接到无线网络。许多基站天线包括线性阵列中的多个辐射元件。例如，通过引用被结合于此的美国专利No.6,573,875公开了一种基站天线，该基站天线具有以近似垂直对齐布置的多个辐射元件。提供了馈送网络，其向每个辐射元件供给要传送的信号的子分量。天线阵列的各种属性(诸如波束仰角、波束方位角和半功率波束宽度)可以基于馈送给每个辐射元件的信号子分量的幅度和/或相位来确定。馈送给每个辐射元件的信号子分量的幅度和/或相位可以被调整，使得基站天线将根据例如波束仰角、波束方位角和半功率波束宽度展现出期望的天线覆盖图案。
技术实现思路
根据本专利技术的实施例，提供了基站天线，其包括具有接地平面的面板、具有安装在面板上的相应的第一线性布置的辐射元件和第二组线性布置的辐射元件的第一阵列和第二阵列、以及定位在第一阵列的第一辐射元件和第二阵列的第一辐射元件之间的解耦单元。解耦单元至少包括面对第一阵列的第一辐射元件的第一侧壁、面对第二阵列的第一辐射元件的第二侧壁以及限定在侧壁之间的区域中的内部腔体。第一侧壁和第二侧壁是导电的并且电连接到接地平面。在一些实施例中，第一阵列可以被配置为在第一频率范围中操作，并且第二阵列被配置为在第一频率范围中操作。在一些实施例中，基站天线还可以包括第三阵列，该第三阵列包括第三多个辐射元件，第三阵列定位在第一阵列和第二阵列之间，并且被配置为在与第一频率范围不同的第二频率范围中操作。在这样的实施例中，解耦单元可以沿着第一方向位于第一阵列的第一辐射元件和第二阵列的第一辐射元件之间，并且可以沿着与第一方向基本上垂直的第二方向位于第三阵列的第一辐射元件和第三阵列的第二辐射元件之间。第三阵列的第一辐射元件和第二辐射元件中的至少一个可以与解耦单元垂直地重叠。在一些实施例中，解耦单元可以具有大致U形的横截面。在一些实施例中，第一侧壁可以具有从第一侧壁的下边缘向外延伸的唇缘(lip)。该唇缘可以包括安装孔。在一些实施例中，第一侧壁可以包括槽形开口。在一些实施例中，解耦单元可以包括整体金属结构。在一些实施例中，第一侧壁和第二侧壁中的每一个可以包括至少一个相应的槽。在一些实施例中，解耦单元还可以包括将第一侧壁的上边缘连接到第二侧壁的上边缘的顶板。该顶板可以包括至少一个槽。在一些实施例中，解耦单元可以在第一方向上具有在第一频率范围中的第一频率的波长的0.2倍和0.35倍之间的宽度、在第二方向上具有在第一频率的波长的0.45倍和0.65倍之间的长度、以及在垂直于第一方向和第二方向两者的第三方向上具有在第一频率的波长的0.1倍和0.35倍之间的高度，其中第一阵列和第二阵列之间的耦合在没有解耦单元的情况下在第一频率处达到最大值。在一些实施例中，解耦单元在接地平面上方的高度可以小于第一阵列的第一辐射元件在接地平面上方的高度以及第二阵列的第一辐射元件在接地平面上方的高度。根据本专利技术的另外的实施例，提供了解耦单元，其被配置为减少相控阵列天线的第一线性阵列的第一辐射元件和相控阵列天线的第二线性阵列的第二辐射元件之间的交叉耦合。这些解耦单元包括第一侧壁；与第一侧壁相对的第二侧壁；将第一侧壁的上边缘连接到第二侧壁的上边缘的顶板；以及至少由第一侧壁、第二侧壁和顶板限定的内部腔体。顶板在第一侧壁和第二侧壁之间延伸的第一方向上具有在第一辐射元件的操作的频率范围中的第一频率的波长的0.2倍和0.35倍之间的宽度，顶板具有在第一频率的波长的0.45倍和0.65倍之间的长度，并且第一侧壁和第二侧壁具有在第一频率的波长的0.1倍和0.35倍之间的高度，其中第一线性阵列和第二线性阵列之间的耦合在没有解耦单元的情况下在第一频率处达到最大值。在一些实施例中，解耦单元可以具有大致U形的横截面。在一些实施例中，第一侧壁可以具有从第一侧壁的下边缘向外延伸的第一唇缘，并且第二侧壁可以具有从第二侧壁的下边缘向外延伸的第二唇缘。在一些实施例中，第一侧壁可以包括槽形开口。在一些实施例中，顶板可以包括至少一个槽。附图说明图1A是常规相控阵列基站天线的示意性前视图。图1B是图1A的常规基站天线的示意性侧视图。图2A是根据本专利技术的实施例的解耦单元的透视图。图2B是图2A的解耦单元的前视图。图3A是具有安装在其上的三个图2的解耦单元的相控阵列基站天线的前视图。图3B是图3A的相控阵列基站天线的侧视图。图3C是沿着图3A的线3C-3C取得的横截面图。图3D是图3A的相控阵列基站天线的透视图，其中具有提供天线的一小部分的放大图的插图。图4是将图1A-图1B的相控阵列天线的方位波束图案与图3A-图3D的相控阵列天线的方位波束图案进行比较的图。图5A-图5C是根据本专利技术另外的实施例的解耦单元的前视图。图6是根据本专利技术还有的另外的实施例的包括调谐槽的解耦单元的透视图。图7是根据本专利技术又一个实施例的解耦单元的透视图。图8A是包括在图3A-图3D的天线中的解耦单元之一的透视图，其示出当相邻辐射元件传送信号时解耦单元上的表面电流分布。图8B是图8A的解耦单元的透视图，其示出由表面电流产生的磁场分布。图8C和图8D是图示当在辐射元件之间提供图8A的解耦单元时(图8D)和没有在辐射元件之间提供图8A的解耦单元时(图8C)，由第一阵列的辐射元件在附近的第二阵列的辐射元件上生成的表面电流的示意性平面图。图9A是图6的解耦单元的透视图，其示出当相邻辐射元件传送信号时解耦单元上的表面电流分布。图9B是图6的解耦单元的横截面图，其示出在横向方向上的磁场分布。具体实施方式如以上所讨论的，通常使用包括多个辐射元件的相控阵列天线来实现基站天线。经常，相控阵列天线将包括多个辐射元件阵列。不同的阵列可以包括连接到不同类型的基站装备并且以不同频带操作的阵列以及连接到相同类型的基带装备并且以相同频率操作的阵列。为了减小这些相控阵列天线的大小和成本，辐射元件通常非常接近。例如，现有技术的相控阵列天线可以包括三个辐射元件阵列，其中每个阵列包括2到16个元件，其中所有三个阵列安装在相对窄的平坦面板上。在这种相控阵列天线设计中，相邻辐射元件之间的距离可以例如小至五厘米。不幸的是，当多个辐射元件阵列彼此非常接近地安装时，辐射元件之间可能发生交叉耦合。例如，如果垂直对齐的辐射元件的第一阵列和第二阵列彼此非常接近地并排安装，那么当信号通过这些阵列中的一个传送时，可能发生与其它阵列中的一个或多个阵列中的辐射元件的交叉耦合。这种交叉耦合可以例如根据波束宽度、波束偏斜和交叉极化使传送阵列的方位辐射图案失真。随着交叉耦合增加，失真量通常将增加，并且因此天线图案的失真将倾向于在交叉耦合强的频率处发生。如上所述，方位辐射图案被设计为提供期望的天线波束覆盖图案，并且因此由交叉耦合引起的对该图案的扰动可能倾向于降低基站天线的性能。因此，可能期望减少或最小化不同阵列的辐射元件之间的交叉耦合，以便改善相控阵列基站天线的辐射图案性能。根据本专利技术的实施例，提供了可以放置在相控阵列天线的不同阵列本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基站天线，包括：面板，包括接地平面；至少第一阵列和第二阵列，第一阵列包括安装在所述面板上的第一多个线性布置的辐射元件，并且第二阵列包括安装在所述面板上的第二多个线性布置的辐射元件；以及解耦单元，定位在第一阵列的第一辐射元件和第二阵列的第一辐射元件之间，其中所述解耦单元至少包括面对第一阵列的第一辐射元件的第一侧壁、面对第二阵列的第一辐射元件的第二侧壁和被限定在侧壁之间的区域中的内部腔体，并且其中第一侧壁和第二侧壁各自都是导电的并且电连接到所述接地平面。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.25 US 62/259,6561.一种基站天线，包括：面板，包括接地平面；至少第一阵列和第二阵列，第一阵列包括安装在所述面板上的第一多个线性布置的辐射元件，并且第二阵列包括安装在所述面板上的第二多个线性布置的辐射元件；以及解耦单元，定位在第一阵列的第一辐射元件和第二阵列的第一辐射元件之间，其中所述解耦单元至少包括面对第一阵列的第一辐射元件的第一侧壁、面对第二阵列的第一辐射元件的第二侧壁和被限定在侧壁之间的区域中的内部腔体，并且其中第一侧壁和第二侧壁各自都是导电的并且电连接到所述接地平面。2.如权利要求1所述的基站天线，其中第一阵列被配置为在第一频率范围中操作，并且第二阵列被配置为在所述第一频率范围中操作。3.如权利要求1所述的基站天线，还包括第三阵列，第三阵列包括第三多个辐射元件，第三阵列定位在第一阵列和第二阵列之间并且被配置为在与第一频率范围不同的第二频率范围中操作。4.如权利要求3所述的基站天线，其中所述解耦单元沿着第一方向在第一阵列的第一辐射元件和第二阵列的第一辐射元件之间，并且沿着与第一方向基本上垂直的第二方向在第三阵列的第一辐射元件和第三阵列的第二辐射元件之间。5.如权利要求4所述的基站天线，其中第三阵列的第一辐射元件和第二辐射元件中的至少一个与所述解耦单元垂直地重叠。6.如权利要求1-3中任一项所述的基站天线，其中所述解耦单元具有大致U形的横截面。7.如权利要求1-3中任一项所述的基站天线，其中第一侧壁具有从第一侧壁的下边缘向外延伸的唇缘。8.如权利要求7所述的基站天线，其中所述唇缘包括安装孔。9.如权利要求1-3中任一项所述的基站天线，其中第一侧壁包括槽形开口。10.如权利要求1-3中任一项所述的基站天线，其中所述解耦单元包括整体金属结构。11.如权利要求1-3中任一项所述的基站天线，其中第一侧壁和第二侧壁中的每一个包括至少一个相应的槽。12.如权利要求1-3中任一项所述的基站天线，其中所述解耦单元还包括将第一侧壁的上边缘连接到第二侧壁的上边缘的顶板。13.如权利要求12所述的基站天线，其中所述顶板包括至少一个槽。14.如权利要求4所述的基站天线，其中所述解耦单元在第一方向上具有第一频率范围中的第一频率的波长的0.2倍和0.35倍之间的宽度、在第二方向上具有在所述第一频率的波长的0.45倍和0.65倍之间的长度、以及在垂直于第一方向和第二方向两者的第三方向上具有在所述第一频率的波长的0.1倍和0.35倍之间的高度，其中在没有解耦单元的情况下第一阵列和第二阵列之间的耦合在所述第一频率处达到最大值。15.如权利要求1至3中任一项所述的基...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·M·S·索塔瓦，P·R·C·格里普，P·J·里沃斯治，
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