具有表现出降低的方位角束宽和增加的隔离的共用辐射元件的天线阵列制造技术

天线阵列可包括：第一多个辐射元件，所述第一多个辐射元件响应于相应的各对第一射频信号；以及第二多个辐射元件，所述第二多个辐射元件响应于相应的各对第二射频信号。还提供了共用辐射元件，所述共用辐射元件响应于对应的一对第一射频信号和对应的一对第二射频信号。此共用辐射元件在配置上可以与所述第一多个辐射元件和所述第二多个辐射元件等同，或者相对于所述第一多个辐射元件和所述第二多个辐射元件可以具有唯一配置。所述第一多个辐射元件和所述第二多个辐射元件可以对齐作为相应的间隔开的并且共线的第一列辐射元件和第二列辐射元件，其中，所述共用辐射元件大约等距离地设置在所述第一列与第二列之间。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有表现出降低的方位角束宽和增加的隔离的共用辐射元件的天线阵列相关申请的交叉引用本申请要求2018年11月16日提交的美国临时申请序号62/768,211和2018年3月5日提交的美国临时申请序号62/638,446的优先权，每个申请的公开内容通过引用并入本文。
本专利技术涉及无线电通信，且更具体地涉及用于蜂窝通信的基站天线阵列和操作基站天线阵列的方法。
技术介绍
相控阵天线可在不物理移动其中的辐射元件的情况下创建并在不同方向上电子操纵无线电波束。如由图1A所示，在相控阵天线10中，射频(“RF”)馈电电流通过移相器(“Φ1-Φ8”)从发射器(“TX”)提供至多个间隔开的天线辐射元件，所述移相器在由间隔开的辐射元件发射的无线电波之间建立期望的相位关系。如本领域技术人员将理解的，适当建立的相位关系使得从辐射元件发射的无线电波能够组合从而增强沿期望方向(示为θ)的辐射，但抑制沿不期望方向的辐射。移相器Φn典型地由计算机控制系统(“CONTROL”)控制，所述计算机控制系统可改变所发射的无线电波的相位，并且由此在不同方向上电子操纵组合波。此电子操纵可以在相控阵天线用于蜂窝通信和其它基于RF的系统时是重要的。在大多数情况下，移相器用来在竖直或“高程(elevation)”面中向天线束施加电子下倾斜。在一些情况下，移相器可用来在水平或“方位(azimuth)”面中调节束宽或束指向方向或用来电子操纵天线束以指向各个用户。例如，在典型的蜂窝通信系统中，一个地理区域通常被划分成通常称为“蜂窝”的一系列区域，这些区域由相应的基站提供服务。每个基站可包括一个或多个基站天线，这些基站天线被配置成提供与由基站服务的蜂窝内的移动用户的双向RF通信。在许多情况下，每个基站都被划分为“扇区”。在可能最常见的配置中，六角形形状的蜂窝被划分成三个120°扇区，并且每个扇区由一个或多个基站天线提供服务，这些基站天线可具有每个扇区近似65°的方位角半功率束宽(HPBW)。通常，基站天线安装在塔架或其它升高的结构上，并且辐射模式(亦称“天线束”)从其向外指向。基站天线通常实施为辐射元件的线性或平面相控阵列。例如，如由图1B所示，基站天线10’可包括辐射元件的并排列(RE11-RE18、RE21-RE28)，这些并排列限定一对相对紧密间隔的阵列天线A1和A2。在此基站天线10’中，辐射元件的每一列可响应于各自的相移馈电信号，这些相移馈电信号从相应的RF馈电信号(FEED1、FEED2)和发射器(TX1、TX2)得到，并响应于计算机控制(CONTROL1、CONTROL2)而变化。为了适应日益增长的蜂窝通信量，蜂窝运营商已经在各种新频带中增加了蜂窝服务。尽管在一些情况下，可以使用所称的“宽带”或“超宽带”辐射元件的阵列在多个频带中提供服务，但在其它情况下，必须使用辐射元件的不同阵列来支持不同频带中的服务。随着频带数量的激增，并且随着增加扇区划分已变得更普遍(例如，将蜂窝划分成六个、九个或甚至十二个扇区)，部署在典型基站处的基站天线的数目已经显著增加。然而，由于局部区划条例和/或天线塔架的重量和风载荷约束等，在给定基站可以部署的基站天线的数目通常存在限制。为了在不进一步增加基站天线的数目的情况下提高容量，已经引入了所称的多带基站天线，其中，在单个天线中包括辐射元件的多个阵列。一个非常普通的多带基站天线设计包括：“低带”辐射元件的一个线性阵列，其用于在694-960MHz频带中的一些或全部中提供服务；以及“高带”辐射元件的两个线性阵列，其用于在1695-2690MHz频带中的一些或全部中提供服务。低带辐射元件和高带辐射元件的这些线性阵列通常以并排方式安装。对于包括低带辐射元件的两个线性阵列和高带辐射元件的两个(或四个)线性阵列的基站天线，也存在极大的兴趣。例如，如由图1C所示，天线12可包括相对低带辐射元件的两个外部列14a、14b(每列显示为五个“大”辐射元件(“X”))和相对高带辐射元件的两个内部列16a、16b(每列显示为九个“小”辐射元件(“x”))。具有图1C中所示的配置的天线可以用于包括4x4多输入多输出(“MIMO”)应用的各种应用中，或可以用作多带天线，该多带天线具有两个不同的低带(例如，700MHz低带线性阵列和800MHz低带线性阵列)和两个不同的高带(例如，1800MHz高带线性阵列和2100MHz高带线性阵列)。然而，这些天线以商业上可接受的方式实施是具有挑战性的，原因是在低带中实现65°方位角HPBW天线束通常需要至少200mm宽的低带辐射元件。但是，如由图1C所示，当低带辐射元件的两个阵列并排放置，且高带线性阵列位于其间时，可能需要宽度为约500mm的基站天线。这种大天线可能具有非常高的风载荷，可能非常重和/或可能制造起来昂贵。运营商宁愿选择具有约430mm或更小宽度的基站天线，该宽度是现有技术基站天线的典型宽度。为了实现具有更窄宽度的图1C的配置的天线，可以降低低带辐射元件的尺寸和/或可以降低低带辐射元件的线性阵列与高带辐射元件的线性阵列之间的横向间距。遗憾的是，随着辐射元件的线性阵列更紧密地排列在一起，线性阵列之间的信号耦合程度可以显著增加，并且此“寄生”耦合可导致HPBW的不期望增加。类似地，低带辐射元件的尺寸的任何减小通常将导致HPBW增加。在的名称为“Dual-PolarizedGroupAntenna”的美国专利号8,416,142中公开了一种使用多列双极化辐射元件改进HPBW天线特性的尝试。具体地，如由图1D所示，常规天线12’可具有两列双极化辐射元件14a、14b，所述两列双极化辐射元件被驱动以沿着相应的成对极化平面(P1、P2)和(P3、P4)辐射。此常规天线可修改为由图1E的天线所示，其是对图9的再现。在图1E中，馈电网络N1-N2、N3-N4响应于相应的RF输入信号RF1-RF2、RF3-RF4，所述馈电网络可用来如所示的分别沿着极化平面(P1、P2)、(P3、P4)驱动左列辐射元件和右列辐射元件(RE)，并沿着极化平面(P3、P2)、(P1、P4)驱动一对“顶部”和“底部”辐射元件。尽管进行了此修改，但仍然需要能够更高效地利用辐射元件增加HPBW的改进的天线设计。
技术实现思路
根据本专利技术的一些实施例的天线阵列可包括：第一多个辐射元件，所述第一多个辐射元件响应于相应的各对第一射频(RF)信号，所述各对第一射频信号可以(例如，通过移相器)从第一RF馈电信号得到；以及第二多个辐射元件，所述第二多个辐射元件响应于相应的各对第二RF信号，所述各对第二RF信号可以(例如，通过移相器)从第二RF馈电信号得到。还提供了共用辐射元件，所述共用辐射元件响应于对应的一对第一RF信号和对应的一对第二RF信号。此共用辐射元件在配置上可以与所述第一多个辐射元件和所述第二多个辐射元件等同，或者相对于所述第一多个辐射元件和所述第二多个辐射元件可以具有唯一配置。根据本专利技术的这些实施例中的一些实施例，所述第一多个辐射元件和所述第二多个辐射元件可以在第一方向上大致对齐作为相应的间隔开的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种天线阵列，包括：/n第一多个辐射元件，所述第一多个辐射元件响应于具有第一频率的相应的各对第一射频(“RF”)信号；/n第二多个辐射元件，所述第二多个辐射元件响应于具有第二频率的相应的各对第二RF信号；以及/n共用辐射元件，所述共用辐射元件响应于具有所述第一频率的一对第一RF信号和具有所述第二频率的一对第二RF信号。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180305 US 62/638,446;20181116 US 62/768,2111.一种天线阵列，包括：
第一多个辐射元件，所述第一多个辐射元件响应于具有第一频率的相应的各对第一射频(“RF”)信号；
第二多个辐射元件，所述第二多个辐射元件响应于具有第二频率的相应的各对第二RF信号；以及
共用辐射元件，所述共用辐射元件响应于具有所述第一频率的一对第一RF信号和具有所述第二频率的一对第二RF信号。


2.根据权利要求1所述的天线阵列，其中，所述各对第一RF信号是从对应的一对第一RF馈电信号得到的，并且所述各对第二RF信号是从对应的一对第二RF馈电信号得到的；并且其中，所述第一频率和所述第二频率是相同的。


3.根据权利要求1或2所述的天线阵列，其中，所述第一多个辐射元件和所述第二多个辐射元件在第一方向上大致对齐作为相应的间隔开的第一列辐射元件和第二列辐射元件；并且其中，如在正交于所述第一方向的第二方向上测量的，所述共用辐射元件设置在所述第一列辐射元件与所述第二列辐射元件中间。


4.根据权利要求3所述的天线阵列，其中，如在所述第二方向上测量的，所述共用辐射元件大致等距离地设置在所述间隔开的第一列辐射元件和第二列辐射元件之间。


5.根据权利要求4所述的天线阵列，其中，所述第一多个辐射元件对齐为共线的，并且所述第二多个辐射元件对齐为共线的。


6.根据权利要求1-5中任一项所述的天线阵列，其中，所述共用辐射元件在配置上与所述第一多个辐射元件和所述第二多个辐射元件中的每个辐射元件等同。


7.根据权利要求1-6中任一项所述的天线阵列，还包括：第一功率合成器，所述第一功率合成器响应于所述第一RF信号中的第一个和所述第二RF信号中的第一个；以及第二功率合成器，所述第二功率合成器响应于所述第一RF信号中的第二个和所述第二RF信号中的第二个。


8.根据权利要求7所述的天线阵列，其中，相应的第一功率合成器和第二功率合成器的第一输出和第二输出电耦合到所述共用辐射元件。


9.根据权利要求8所述的天线阵列，其中，所述第一功率合成器和所述第二功率合成器选自Wilkinson功率分配器、T型结功率分配器、3dB耦合器和不对称功率分配耦合器。


10.根据权利要求8所述的天线阵列，其中，所述共用辐射元件相对于所述第一多个辐射元件和所述第二多个辐射元件中的每个辐射元件具有唯一配置。


11.根据权利要求10所述的天线阵列，其中，所述第一功率合成器和所述第二功率合成器分别被配置为第一3dB耦合器和第二3dB耦合器。


12.根据权利要求1-11中任一项所述的天线阵列，其中，所述共用辐射元件是被配置成支持倾斜极化的环形辐射器。


13.根据权利要求7-12中任一项所述的天线阵列，其中，所述第一功率合成器和所述第二功率合成器是混合耦合器。


14.根据权利要求13所述的天线阵列，其中，所述混合耦合器被配置为分支线耦合器、定向耦合器或环形耦合器。


15.根据权利要求1-14中任一项所述的天线阵列，还包括第二共用辐射元件，所述第二共用辐射元件响应于具有所述第一频率的一对第一RF信号和具有所述第二频率的一对第二RF信号，如在所述第二方向上测量的，所述第二共用辐射元件设置在所述第一列辐射元件与所述第二列辐射元件中间。


16.根据权利要求15所述的天线阵列，其中，如在所述第一方向上测量的，所述第一共用辐射元件和所述第二共用辐射元件邻近所述第一列辐射元件和所述第二列辐射元件的相对端设置。


17.一种天线阵列，包括：
第一列辐射元件，所述第一列辐射元件响应于相应的各对相移第一射频(RF)信号，所述各对相移第一射频信号是从第一对RF馈电信号得到的；
第二列辐射元件，所述第二列辐射元件响应于相应的各对相移第二RF信号，所述各对相移第二RF信号是从第二对RF馈电信号得到的；以及
共用辐射元件，所述共用辐射元件响应于对应的一对相移第一RF信号和对应的一对相移第二RF信号，设置在所述第一列辐射元件与所述第二列辐射元件中间。


18.根据权利要求17所述的天线阵列，还包括：第一功率合成器，所述第一功率合成器具有分别响应于所述相移第一RF信号中的第一个和所述相移第二RF信号中的第一个的第一输入和第二输入，以及电耦合到所述共用辐射元件的第一端子的输出；以及第二功率合成器，所述第二功率合成器具有分别响应于所述相移第一RF信号中的第二个和所述相移第二RF信号中的第二个的第一输入和第二输入，以及电耦合到所述共用辐射元件的第二端子的输出。


19.根据权利要求18所述的天线阵列，其中，所述第一功率合成器选自Wilkinson功率分配器、T型结功率分配器、3dB耦合器和不对称功率分配耦合器。


20.根据权利要求18所述的天线阵列，其中，所述第一功率合成器和所述第二功率合成器为选自分支线耦合器、定向耦合器和环形耦合器的混合耦合器。


21.一种基站天线，包括：
第一阵列，所述第一阵列被配置成发射第一极化RF信号并且发射第二极化RF信号，所述第一极化RF信号通过第一馈电网络传递到所述第一阵列，所述第二极化RF信号通过第二馈电网络传递到所述第一阵列；
第二阵列，所述第二阵列被配置成发射第一极化RF信号并且发射第二极化RF信号，所述第一极化RF信号通过第三馈电网络传递到所述第二阵列，所述第二极化RF信号通过第四馈电网络传递到所述第二阵列；以及
共用辐射元件，所述共用辐射元件耦合到所述第一馈电网络至所述第四馈电网络，使得所述共用辐射元件是所述第一阵列的一部分并且是所述第二阵列的一部分；
其中，当所述基站天线被安装以供使用时，第一竖直轴线延伸穿过所述第一阵列的第一辐射元件的中心，第二竖直轴线延伸穿过所述第二阵列的第一辐射元件的中心，并且第三竖直轴线延伸穿过所述共用辐射元件的中心，其中，所述第三竖直轴线在所述第一竖直轴线与所述第二竖直轴线之间。


22.根据权利要求21所述的基站天线，还包括第一功率耦合器，所述第一功率耦合器具有耦合到所述第一馈电网络的第一输入、耦合到所述第二馈电网络的第二输入、以及耦合到所述共用辐射元件的第一辐射器的输出。


23.根据权利要求22所述的基站天线，其中，所述第一功率耦合器包括第一隔离路径，所述第一隔离路径耦合到第一辅助辐射元件。


24.根据权利要求23所述的基站天线，其中，所述第一功率耦合器包括第二隔离路径，所述第二隔离路径耦合到第二辅助辐射元件。


25.根据权利要求21-24中任一项所述的基站天线，还包括第二功率耦合器，所述第二功率耦合器具有耦合到所述第一馈电网络的第一输入、耦合到所述第二馈电网络的第二输入、以及耦合到所述共用辐射元件的第二辐射器的输出。


26.根据权利要求25所述的基站天线，其中，所述第二功率耦合器包括：第一隔离路径，所述第一隔离路径耦合到第三辅助辐射元件；以及第二隔离路径，所述第二隔离路径耦合到第四辅助辐射元件。


27.根据权利要求23-26中任一项所述的基站天线，其中，所述第一辐射器和所述第一辅助辐射元件被配置成以不同的极化发射射频(“RF”)能量。


28.根据权利要求24-27中任一项所述的基站天线，其中，所述第一辅助辐射元件和所述第二辅助辐射元件被配置成以不同的极化发射射频(“RF”)能量。


29.根据权利要求21-28中任一项所述的基站天线，其中，所述共用辐射元件在所述基站天线被安装以供使用时，定位在所述第一阵列的辐射元件和所述第二阵列的辐射元件的上方或下方。


30.根据权利要求21-29中任一项所述的基站天线，其中，所述共用辐射元件包括：第一辐射器，所述第一辐射器耦合到所述第一馈电网络和所述第三馈电网络两者；以及第二辐射器，所述第二辐射器耦合到所述第二馈电网络和所述第四馈电网络两者。


31.根据权利要求21-29中任一项所述的基站天线，其中，所述共用辐射元件包括耦合到所述第一馈电网络的第一辐射器、耦合到所述第二馈电网络的第二辐射器、耦合到所述第三馈电网络的第三辐射器、以及耦合到所述第四馈电网络的第四辐射器。


32.一种基站天线，包括：
第一阵列，所述第一阵列被配置成发射第一极化RF信号并且发射第二极化RF信号，所述第一极化RF信号通过第一馈电网络传递到所述第一阵列，所述第二极化RF信号通过第二馈电网络传递到所述第一阵列；
第二阵列，所述第二阵列被配置成发射第一极化RF信号并且发射第二极化RF信号，所述第一极化RF信号通过第三馈电网络传递到所述第二阵列，所述第二极化RF信号通过第四馈电网络传递到所述第二阵列；以及
共用辐射元件，所述共用辐射元件耦合到所述第一馈电网络至所述第四馈电网络，使得所述共用辐射元件是所述第一阵列的一部分并且是所述第二阵列的一部分；
其中，所述共用辐射元件具有第一输入至第四输入。


33.根据权利要求32所述的基站天线，其中，当所述基站天线被安装以供使用时，第一竖直轴线延伸穿过所述第一阵列的第一辐射元件的中心，第二竖直轴线延伸穿过所述第二阵列的第一辐射元件的中心，并且第三竖直轴线延伸穿过所述共用辐射元件的中心，其中，所述第三竖直轴线在所述第一竖直轴线与所述第二竖直轴线之间。


34.根据权利要求32或33所述的基站天线，其中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡忠浩，M·V·瓦奴斯法德拉尼，O·依斯克，M·沙巴尼，P·J·必思鲁勒斯，
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