具有对辐射元件的频率相关的功率分发的天线系统技术方案

天线包括频率相关的分配器电路以及对第一输出信号进行响应的辐射元件，频率相关的分配器电路被配置为接收输入信号并生成输出信号，输出信号具有基于输入信号的频率的功率电平。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有对辐射元件的频率相关的功率分发的天线系统相关申请的交叉引用本申请要求于2016年4月6日提交的美国临时专利申请序列No.62/319111的优先权，该申请的全部内容通过引用并入本文，就像被整体阐述一样。
本公开一般而言涉及无线电通信，并且更特别地，涉及在蜂窝通信系统中使用的多波束天线。
技术介绍
无线基站在本领域中是众所周知的，并且通常包括基带装备、无线电装置和天线以及其它。天线通常被安装在塔或其它高架结构的顶部，诸如杆、屋顶、水塔等。通常，多个天线被安装在塔上，并且单独的基带单元和无线电装置连接到每个天线。每个天线为定义的覆盖区域或“扇区”提供蜂窝服务。图1是例示了传统蜂窝基站10的简化示意图。如图1中所示，蜂窝基站10包括天线塔30和位于天线塔30的基座处的装备外壳20。多个基带单元22和无线电装置24位于装备外壳20内。每个基带单元22连接到相应的一个无线电装置24并且也与回程通信系统44进行通信。三个扇区化天线32(标记为天线32-1、32-2、32-3)位于天线塔30的顶部。三根同轴电缆34(其在图1中被捆绑在一起以呈现为单根电缆)将无线电装置24连接到相应的天线32。每根同轴电缆34的每一端可以连接到双工器(未示出)，使得每个无线电装置24的发送信号和接收信号都可以被承载在单根同轴电缆34上。在一些实现中，无线电装置24位于塔30的顶部而不是装备外壳20中，以减少信号传输损耗。蜂窝基站典型地使用诸如相控阵天线的定向天线32来在整个定义的覆盖区域内提供增加的天线增益。典型的相控阵天线32可以被实现为安装在面板上的辐射元件的平面阵列，每个面板可能有十个辐射元件。典型地，每个辐射元件用于(1)发送从相关联的无线电装置24的发送端口接收到的射频(“RF”)信号，以及(2)从移动用户接收RF信号并将这些接收到的信号馈送到相关联的无线电装置24的接收端口。双工器典型地用于将无线电装置24连接到天线32的每个相应的辐射元件。“双工器”是指熟知类型的三端口滤波器组件，其用于将无线电装置24的发送端口和接收端口这两者连接到天线32或连接到多元件天线32的辐射元件。双工器用于将RF传输路径彼此隔离到无线电装置24的发送端口和接收端口，同时允许两个RF传输路径接入到天线32的辐射元件，并且即使发送频带和接收频带可能在一起紧密地相隔，也可以实现这一点。为了将RF信号发送到定义的覆盖区域和从定义的覆盖区域接收RF信号，每个定向天线32典型地被安装成面向相对于诸如正北方之类的基准的特定方向(被称为“方位角”)、相对于方位角平面中的水平面倾斜特定的向下角度(被称为“仰角”或“倾斜角”)、以及相对于水平面垂直对准(被称为“滚动(roll)”)。图2A是可以用于实现图1的定向天线32的带透镜的多波束基站天线200的透视图。图2B是带透镜的多波束基站天线200的剖视图。在美国专利公开No.2015/0091767中详细描述了带透镜的多波束基站天线200，该公开的公开内容通过引用并入本文。参考图2A和2B，多波束基站天线200包括辐射元件210A、210B和210C的一个或多个线性阵列(本文统一使用标号210表示)。辐射元件210的这些线性阵列在本文中也被称为“线性阵列”或“阵列”。天线200还包括RF透镜230。每个线性阵列210可以具有与透镜230大约相同的长度。多波束基站天线200还可以包括次级透镜240(参见图2B)、反射器250、天线罩260、后盖270、托盘280(参见图2B)和输入/输出端口290中的一个或多个。在下面的描述中，方位角平面与RF透镜230的纵轴垂直，并且仰角平面与RF透镜230的纵轴平行。RF透镜230用于将线性阵列210的辐射覆盖图样或“波束”聚焦在方位角方向上。例如，RF透镜230可以在方位角平面中将由每个线性阵列210输出的波束(在图2B被标记为BEAM1、BEAM2和BEAM3)的3dB波束宽度从约65°缩小至约23°。虽然天线200包括三个线性阵列210，但是也可以使用不同数量的线性阵列210。每个线性阵列210包括多个辐射元件212。每个辐射元件212可以包括例如偶极子、贴片或任何其它适当的辐射元件。每个辐射元件212可以被实现为一对交叉极化的辐射元件，其中该对中的一个辐射元件辐射具有+45°极化的RF能量，而该对中的另一个辐射元件辐射具有-45°极化的RF能量。对于图2A和图2B中描绘的3波束多波束天线200，RF透镜230缩窄每个线性阵列210的半功率波束宽度(“HPBW”)，同时使波束的增益增大例如约4-5dB。所有三个线性阵列210共享相同的RF透镜230，并且因此，每个线性阵列210以相同的方式更改其HPBW。辐射元件212的线性阵列210的纵轴可以与透镜230的纵轴平行。在其它实施例中，线性阵列210的轴可以略微倾斜(2-10°)于透镜230的轴(例如，为了更好的回波损耗或端口到端口的隔离调谐)。多波束基站天线200可以用于增加系统能力。例如，传统的65°方位角HPBW天线可以用如上所述的多波束基站天线200代替。这将增加基站10的流量处理能力，因为每个波束将具有高4-5dB的增益，并且因此可以在相同的服务质量下支持更高的数据速率。在另一个示例中，多波束基站天线200可以用于减少塔或其它安装位置处的天线数。在图2B中示意性地示出了由天线200生成的三个波束(BEAM1、BEAM2、BEAM3)。每个波束的方位角可以大致垂直于每个线性阵列210的反射器250。在所绘出的实施例中，三个波束中的每个波束的-10dB波束宽度大约为40°并且每个波束的中心分别指向-40°、0°和40°的方位角。因此，三个波束一起提供120°的覆盖范围。RF透镜230可以由介电透镜材料232形成。RF透镜230可以包括保持介电材料232的壳体，诸如中空的轻质结构。介电透镜材料232聚焦从线性阵列210辐射和由线性阵列210接收的RF能量。
技术实现思路
在本专利技术构思的一些实施例中，天线包括：频率相关的分配器电路，该频率相关的分配器电路被配置为接收输入信号并生成输出信号，输出信号具有基于输入信号的频率的功率电平；以及对第一输出信号进行响应的辐射元件。在其它实施例中，频率相关的分配器电路包括：功率分配器，该功率分配器被配置为响应于输入信号而生成第一分配输出信号和第二分配输出信号；延迟线路，该延迟线路被配置为响应于第二分配输出信号而生成相位延迟输出信号，相位延迟输出信号具有基于第二分配输出信号的频率的相位延迟；以及定向耦合器，该定向耦合器被配置为响应于相位延迟输出信号和第一分配输出信号而生成输出信号。在其它实施例中，延迟线路包括传输线，该传输线被配置为生成与第二分配输出信号的频率直接成比例的相位延迟。在其它实施例中，延迟线路包括耦合到Shiffman移相器的传输线。Shiffman移相器被配置为基本上维持与频率无关的相位延迟。在其它实施例中，延迟线路包括电感部分和电容部分。在其它实施例中，天线还包括短截线(stub)电路，该短截线电路被配置为响应于相位延迟输出信号和第一分配输出信号而生成第一耦合器输入信号和第二耦合器输入信号。定向耦合器被配置为响应于第一耦合器信号和第二耦合器信号而生成输出信号本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种天线，包括：频率相关的分配器电路，被配置为接收输入信号并生成输出信号，所述输出信号具有基于所述输入信号的频率的功率电平；以及对第一输出信号进行响应的辐射元件。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.04.06 US 62/319,1111.一种天线，包括：频率相关的分配器电路，被配置为接收输入信号并生成输出信号，所述输出信号具有基于所述输入信号的频率的功率电平；以及对第一输出信号进行响应的辐射元件。2.如权利要求1所述的天线，其中，所述频率相关的分配器电路包括：功率分配器，被配置为响应于所述输入信号而生成第一分配输出信号和第二分配输出信号；延迟线路，被配置为响应于所述第二分配输出信号而生成相位延迟输出信号，该相位延迟输出信号具有基于所述第二分配输出信号的频率的相位延迟；以及定向耦合器，被配置为响应于所述相位延迟输出信号和所述第一分配输出信号而生成所述输出信号。3.如权利要求2所述的天线，其中，所述延迟线路包括：传输线，被配置为生成与所述第二分配输出信号的频率直接成比例的相位延迟。4.如权利要求2所述的天线，其中，所述延迟线路包括：耦合到Shiffman移相器的传输线；其中，所述Shiffman移相器被配置为基本上维持与频率无关的相位延迟。5.如权利要求2所述的天线，其中，所述延迟线路包括：电感部分和电容部分。6.如权利要求2-5中任一项所述的天线，还包括：短截线电路，被配置为响应于所述相位延迟输出信号和所述第一分配输出信号而生成第一耦合器输入信号和第二耦合器输入信号；其中，所述定向耦合器被配置为响应于所述第一耦合器信号和所述第二耦合器信号而生成所述输出信号。7...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·L·齐默曼，J·C·威尔，
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