小型小区波束形成天线制造技术

本发明专利技术涉及小型小区波束形成天线。一种小型小区蜂窝基站包括八端口无线电设备和八端口基站天线，所述基站天线具有双极化辐射元件的四个线性阵列。每个线性阵列具有不同的方位角视轴瞄准方向，并且每个双极化辐射元件包括第一和第二辐射器，所述第一和第二辐射器具有相应的定向辐射方向图。无线电设备配置成确定第一组幅度权重和相位权重并将其应用到通过天线的八个端口接收的RF信号，以及确定第二组幅度权重和相位权重并将其应用到由无线电设备输出到天线的八个端口的RF信号。本发明专利技术还涉及小型小区基站、基站天线和操作基站天线的方法。

【技术实现步骤摘要】
小型小区波束形成天线相关申请的交叉引用本申请要求提交于2017年8月17日的美国专利申请序列No.15/679,450和提交于2017年6月14日的美国临时申请No.62/519,370的优先权，其每一个的全部内容据此以引用方式并入本文以用于所有目的。
本专利技术涉及蜂窝通信系统，并且更具体地，涉及用于小型小区基站的基站天线。
技术介绍
在本领域中，蜂窝通信系统是众所周知的。在典型的蜂窝通信系统中，地理区域被划分为一系列区域，其被称为“小区”，并且每个小区由“宏小区”基站服务。例如，每个小区可以具有1-50km2量级的面积，其中小区大小取决于地形和人口密度等。基站可以包括基带设备、无线电设备和天线，其配置成提供与位于整个小区中的固定和移动订户(“用户”)的双向射频(“RF”)通信。基站天线通常安装在塔架或其它升高的结构上，其中由每个天线产生的辐射波束(“天线波束”)向外指向以服务整个小区或其一部分(“扇区”)。通常，基站天线包括辐射元件的一个或多个相控阵列，其中当天线安装以供使用时，辐射元件布置成一个或多个竖向列。在本文中，“竖向”是指相对于由地平线限定的平面大致垂直的方向。为了增加容量，蜂窝运营商已经部署了所谓的“小型小区”基站。小型小区基站是指可以在许可和/或未许可频谱中操作的较低功率基站，其比典型的宏小区基站服务小得多的区域。这里，术语“小型小区”广义地用来表示与传统宏小区基站相比服务更小的区域的基站，并且因此术语“小型小区”涵盖小型小区、微小区、微微小区(picocell)和服务于小地理区域的其它基站。例如，可以使用小型小区基站来向宏小区内的高通信量区域提供蜂窝覆盖，这允许宏小区基站将小型小区附近的大部分或全部通信量卸载到小型小区基站。在长期演进(“LTE”)蜂窝网络中有效地使用可用频谱从而以合理的成本最大化网络容量方面，小型小区基站可以是特别有效的。图1是传统小型小区基站10的示意图。基站10包括天线20，其可以安装在升高的结构30上。在所描绘的实施例中，结构30是小型天线塔，但是可以理解，可以使用各种不同的安装位置，包括例如电线杆、建筑物和水塔等。通常，小型小区基站的天线20设计成在方位角平面中具有全向天线方向图，这意味着由天线20产生的天线波束可以在方位角平面中延伸通过完整的360度圆，并且可以在仰角平面中具有合适的波束宽度(例如，10-30度)。天线波束可以在仰角平面中稍微向下倾斜(其可以是物理或电子向下倾斜)以将小型小区基站天线的天线波束的溢出减小到小型小区外部的区域，并且还用于减少小型小区基站与覆盖的宏小区基站之间的干扰。小型小区基站10还包括基站设备，诸如一个或多个基带单元40和无线电设备42。尽管无线电设备42示出为在天线塔30的底部处与基带设备40位于同一位置，但是可以理解，在其它情况下，无线电设备42可以是安装在天线塔30上与天线20相邻的远程无线电头。如本领域技术人员已知的，基带单元40可以从另一个源(诸如，例如回程网络(未示出))接收数据，并且可以处理该数据并向无线电设备42提供数据流。无线电设备42可以产生RF信号(其包括编码在其中的数据)，并且可以放大这些RF信号并且传递这些RF信号到天线20以经由电缆连接44进行传输。还应理解的是，图1的小型小区基站10通常可以包括各种其它设备(未示出)，诸如，例如电力供应、备用电池、电力总线和控制器等。
技术实现思路
根据本专利技术的实施例，提供了小型小区基站，其包括基站天线，所述基站天线具有第一至第八端口和双极化辐射元件的第一至第四线性阵列，其中当安装所述基站天线以供使用时，所述第一至第四线性阵列中的至少两个具有不同的方位角视轴瞄准方向，并且其中每个双极化辐射元件包括第一和第二辐射器，所述第一和第二辐射器具有相应的定向辐射方向图。小型小区基站还包括具有第一至第八无线电端口的无线电设备，所述第一至第八无线电端口连接至所述基站天线的相应的第一至第八端口。所述无线电设备配置成确定第一组幅度权重和相位权重并将其应用到从所述基站天线的相应的第一至第八端口接收的RF信号，以及确定第二组幅度权重和相位权重并将其应用到由所述无线电设备输出到所述基站天线的第一至第八端口的RF信号。在一些实施例中，第一和第二组幅度权重和相位权重中的幅度权重和相位权重可以逐时隙地确定。在一些实施例中，第二组幅度权重和相位权重中的幅度权重和相位权重可以是第一组幅度权重和相位权重中的相应的幅度权重和相位权重的复共轭。在一些实施例中，第一线性阵列的方位角视轴瞄准方向可以分别与第二至第四线性阵列的方位角视轴瞄准方向偏移大约90度、大约180度和大约270度。在一些实施例中，基站还可以包括馈送网络，其将所述第一至第四线性阵列中的每一个的所有第一辐射器分别连接至第一至第四无线电端口，并且将所述第一至第四线性阵列中的每一个的所有第二辐射器分别连接至第五至第八无线电端口。在一些实施例中，基站天线可以配置成作为多输入多输出天线进行发射，其使用第一辐射器以发射第一数据流，并使用第二辐射器以同时发射不同于第一数据流的第二数据流。在此种实施例中，第一和第二数据流可以是发射给用户的复合数据流的一部分。在一些实施例中，基站天线还可以包括第一至第四背板，其一起限定管状反射器组件。管状反射器组件可以例如在方位角平面中具有大致矩形的截面。在一些实施例中，基站天线还可以包括第九端口和连接至第九端口的校准元件，其中基站天线的第九端口连接至第九无线电端口。在一些实施例中，第一线性阵列可以指向第一方向，以及第三线性阵列可以指向与第一方向基本相反的第三方向。在此种实施例中，第二线性阵列可以指向第二方向，以及第四线性阵列可以指向与第二方向基本相反的第四方向。在一些实施例中，第一方向可以与第二方向角度地偏移大约90度。在其它实施例中，第一方向可以与第二方向相同。根据本专利技术的其它实施例，提供了基站天线，其包括第一至第八端口和多个辐射元件，所述多个辐射元件布置成辐射元件的第一至第四线性阵列，每个辐射元件具有小于120度的半功率方位角波束宽度并且包括以第一极化辐射的第一辐射器和以第二极化辐射的第二辐射器，第二极化与第一极化正交，其中第一线性阵列的辐射元件安装成具有第一方位角视轴瞄准方向，第二线性阵列的辐射元件安装成具有第二方位角视轴瞄准方向，第三线性阵列的辐射元件安装成具有第三方位角视轴瞄准方向，以及第四线性阵列的辐射元件安装成具有第四方位角视轴瞄准方向，其中第一至第四方位角视轴瞄准方向中的至少两个彼此不同。这些基站天线还包括馈送网络，其将第一线性阵列的每个第一极化辐射器连接至第一端口，将第一线性阵列的每个第二极化辐射器连接至第二端口，将第二线性阵列的每个第一极化辐射器连接至第三端口，将第二线性阵列的每个第二极化辐射器连接至第四端口，将第三线性阵列的每个第一极化辐射器连接至第五端口，将第三线性阵列的每个第二极化辐射器连接至第六端口，将第四线性阵列的每个第一极化辐射器连接至第七端口，以及将第四线性阵列的每个第二极化辐射器连接至第八端口。在一些实施例中，第一至第四方位角视轴瞄准方向可以彼此相差至少50度。在示例性实施例中，第一至第四方位角视轴瞄准方向可以分别为大约0度、90度、180度和270度。基站天线可以与八端口波本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种小型小区基站，其包括：基站天线，所述基站天线具有第一至第八端口和双极化辐射元件的第一至第四线性阵列，其中当安装所述基站天线以供使用时，所述第一至第四线性阵列中的至少两个具有不同的方位角视轴瞄准方向，并且其中每个双极化辐射元件包括第一和第二辐射器，所述第一和第二辐射器具有相应的定向辐射方向图；以及无线电设备，所述无线电设备具有第一至第八无线电端口，所述第一至第八无线电端口连接至所述基站天线的相应的第一至第八端口；其中所述无线电设备配置成确定第一组幅度权重和相位权重并将其应用到从所述基站天线的相应的第一至第八端口接收的射频(“RF”)信号，以及确定第二组幅度权重和相位权重并将其应用到由所述无线电设备输出到所述基站天线的第一至第八端口的RF信号。

【技术特征摘要】
2017.06.14 US 62/519,370;2017.08.17 US 15/679,4501.一种小型小区基站，其包括：基站天线，所述基站天线具有第一至第八端口和双极化辐射元件的第一至第四线性阵列，其中当安装所述基站天线以供使用时，所述第一至第四线性阵列中的至少两个具有不同的方位角视轴瞄准方向，并且其中每个双极化辐射元件包括第一和第二辐射器，所述第一和第二辐射器具有相应的定向辐射方向图；以及无线电设备，所述无线电设备具有第一至第八无线电端口，所述第一至第八无线电端口连接至所述基站天线的相应的第一至第八端口；其中所述无线电设备配置成确定第一组幅度权重和相位权重并将其应用到从所述基站天线的相应的第一至第八端口接收的射频(“RF”)信号，以及确定第二组幅度权重和相位权重并将其应用到由所述无线电设备输出到所述基站天线的第一至第八端口的RF信号。2.根据权利要求1所述的小型小区基站，其中第一组幅度权重和相位权重中的幅度权重和相位权重以及第二组幅度权重和相位权重中的幅度权重和相位权重各自逐时隙地确定。3.根据权利要求2所述的小型小区基站，其中第二组幅度权重和相位权重中的幅度权重和相位权重是第一组幅度权重和相位权重中的相应的幅度权重和相位权重的复共轭。4.根据权利要求1所述的小型小区基站，其中第一线性阵列的方位角视轴瞄准方向分别与第二至第四线性阵列的方位角视轴瞄准方向偏移大约90度、大约180度和大约270度。5.根据权利要求1所述的小型小区基站，其还包括馈送网络，所述馈送网络将所述第一至第四线性阵列中的每一个的所有第一辐射器分别连接至第一至第四无线电端口，并且将所述第一至第四线性阵列中的每一个的所有第二辐射器分别连接至第五至第八无线电端口。6.根据权利要求1所述的小型小区基站，其中所述基站天线配置成作为多输入多输出天线进行发射，其使用所述双极化辐射元件的第一辐射器以发射第一数据流，并使用所述双极化辐射元件的第二辐射器以同时发射第二数据流，所述第二数据流不同于所述第一数据流。7.根据权利要求6所述的小型小区基站，其中所述第一数据流和所述第二数据流是发射给用户的复合数据流的一部分。8.根据权利要求1所述的小型小区基站，其中所述基站天线还包括第一至第四背板，所述第一至第四背板一起限定管状反射器组件。9.根据权利要求8所述的小型小区基站，其中所述管状反射器组件在方位角平面中具有大致矩形的截面。10.根据权利要求1所述的小型小区基站，所述基站天线还包括第九端口和校准元件，所述校准元件连接至所述第九端口，并且所述无线电设备还包括第九无线电端口，其中所述基站天线的所述第九端口连接至所述第九无线电端口。11.根据权利要求1所述的小型小区基站，其中第一线性阵列指向第一方向，以及第三线性阵列指向第三方向，所述第三方向与所述第一方向基本相反。12.根据权利要求11所述的小型小区基站，其中第二线性阵列指向第二方向，以及第四线性阵列指向第四方向，所述第四方向与所述第二方向基本相反。13.根据权利要求12所述的小型小区基站，其中所述第一方向与所述第二方向角度地偏移大约90度。14.根据权利要求12所述的小型小区基站，其中所述第一方向与所述第二方向相同。15.一种基站天线，其包括：第一至第八端口；多个辐射元件，所述多个辐射元件布置成辐射元件的第一至第四线性阵列，每个辐射元件具有小于120度的半功率方位角波束宽度并且包括以第一极化辐射的第一辐射器和以第二极化辐射的第二辐射器，所述第二极化与所述第一极化正交，其中第一线性阵列的辐射元件安装成具有第一方位角视轴瞄准方向，第二线性阵列的辐射元件安装成具有第二方位角视轴瞄准方向，第三线性阵列的辐射元件安装成具有第三方位角视轴瞄准方向，以及第四线性阵列的辐射元件安装成具有第四方位角视轴瞄准方向，其中第一至第四方位角视轴瞄准方向中的至少两个彼此不同；以及馈送网络，所述馈送网络将所述第一线性阵列的每个第一极化辐射器连接至第一端口，将所述第一线性阵列的每个第二极化辐射器连接至第二端口，将所述第二线性阵列的每个第一极化辐射器连接至第三端口，将所述第二线性阵列的每个第二极化...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·L·齐默尔曼，
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