具有不对称偶极子辐射器的隐身式辐射元件及包括此类辐射元件的多频带基站天线制造技术

一种双极化辐射元件包括第一偶极子辐射器和第二偶极子辐射器，所述第一偶极子辐射器具有大体上沿着第一轴线延伸的第一偶极子臂和大体上沿着与所述第一轴线不同的第二轴线延伸的第二偶极子臂，所述第二偶极子辐射器具有大体上沿着所述第一轴线延伸的第三偶极子臂和大体上沿着与所述第一轴线不同的第三轴线延伸的第四偶极子臂。第一偶极子臂至第四偶极子臂中的至少一个偶极子臂可以是包括电感元件的隐身式偶极子臂，所述电感元件配置成抑制较高频带中的电流。制较高频带中的电流。制较高频带中的电流。

【技术实现步骤摘要】
具有不对称偶极子辐射器的隐身式辐射元件及包括此类辐射元件的多频带基站天线
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请请求享有2020年3月26日提交的美国临时专利申请序列号62/994,962的优先权，该申请的全部内容通过引用并入本文中。

技术介绍

[0003]本专利技术大体上涉及无线电通信，且更具体地涉及用于蜂窝通信系统的基站天线。
[0004]蜂窝通信系统是本领域中众所周知的。在典型的蜂窝通信系统中，一个地理区域被划分成称作“小区”的一系列区域，每个小区由基站提供服务。基站可包括基带设备、无线电和基站天线，该基站天线配置成提供与位于整个小区中的用户的双向射频(“RF”)通信。在许多情况下，小区可被划分成多个“扇区”，并且单独的基站天线提供对每个扇区的覆盖。天线通常安装在塔架上，其中由每个天线生成的辐射束(“天线束”)向外指向从而为相应扇区提供服务。通常，基站天线包括辐射元件的一个或多个相控阵列，其中，当天线被安装使用时，辐射元件以一个或多个竖直列布置。本文中“竖直”是指相对于由地平线限定的水平面垂直的方向。还将参考将基站天线二等分的水平平面的方位平面，以及高程平面，该平面是沿着天线的视轴指向方向延伸的，垂直于方位平面的平面。
[0005]常见基站配置是“三个扇区”配置，其中小区在方位平面中分成三个120
°
扇区。为每个扇区提供基站天线。在三扇区配置中，由每个基站天线生成的天线束通常在约65
°
的方位平面中具有半功率波束宽度(“HPBW”)，使得天线束提供对整个120
°
扇区的良好覆盖。三个这样的基站天线在方位平面中提供完整的360
°
覆盖度。通常，每个基站天线将包括辐射元件的一个或多个所谓的“线性阵列”，所述辐射元件包括布置成大体竖直延伸的列的多个辐射元件。每个辐射元件可具有大约65
°
的方位HPBW，使得线性阵列产生的天线束在方位平面中具有大约65
°
的HPBW。通过提供沿着高程平面延伸的辐射元件的相控列，可以使高程平面中的天线束的HPBW变窄为明显小于65
°
，其中变窄的量随着列在竖直方向上的长度而增加。
[0006]随着蜂窝流量的增长，蜂窝运营商已经在各种新的频带中添加了新的蜂窝服务。当引入这些新服务时，通常必须维护现有的“旧版”服务以支持旧版移动装置。在某些情况下，有可能使用所谓的“宽带”或“超宽带”辐射元件的线性阵列来支持新频带中的服务。然而，在其它情况下，可能需要部署辐射元件的附加线性阵列(或多列阵列)以支持新频带中的服务。由于本地分区条例和/或重量和风负载的限制，通常存在关于可在给定基站上部署的基站天线的数量的限制。因此，为了减少天线的数量，许多运营商部署所谓的“多频带”基站天线，所述“多频带”基站天线包括多个线性阵列的辐射元件，所述辐射元件以不同频带通信以支持多个不同的蜂窝服务。另外，随着第五代(5G)蜂窝服务的引入，辐射元件的多列阵列正添加到基站天线中，其可以支持波束成形和/或大规模多输入多输出(“MIMO”)5G服务。
[0007]目前感兴趣的一个多频带基站天线包括用于提供617
‑
960MHz频带中的一些或全
部服务的两个“低频带”辐射元件线性阵列，以及以例如2.5
‑
2.7GHz频带、3.4
‑
3.8GHz频带或5.1
‑
5.8GHz频带中的一些或全部中操作的“高频带”辐射元件的大规模MIMO阵列。大规模MIMO阵列通常具有至少四列辐射元件，以及多达三十二列辐射元件。大多数提出的实施方式包括八列辐射元件(或八列阵列的垂直堆叠集合以获得十六或三十二列阵列)。这样的基站天线10的一个实例在图1中示意性示出。
[0008]参看图1，基站天线10包括低频带辐射元件22的第一线性阵列20
‑
1和第二线性阵列20
‑
2，以及高频带辐射元件42的多列阵列40，这里以八列示出。高频带辐射元件42的多列阵列40可以是大规模MIMO高频带阵列。辐射元件22、42可安装成从反射器12向前延伸，反射器可充当辐射元件22、42的接地平面。如图1中所示，低频带线性阵列20通常延伸基站天线10的全长。多列高频带阵列40定位于低频带线性阵列20
‑
1、20
‑
2之间。注意，在本文中，类似元件可以分配两部分附图标记。这些元件可以由它们的完整参考数字(例如，低频带线性阵列20
‑
2)单独地指代，并且可以由它们的参考数字的第一部分(例如，低频带线性阵列20)共同地指代。
[0009]然而，基站天线10可能难以以商业上可接受的方式来实现，因为在低频带中实现65
°
方位HPBW天线束通常需要例如约200mm(或更大)宽的低频带辐射元件。如果大规模MIMO高频带阵列40定位于两个低频带线性阵列20
‑
1、20
‑
2之间，则基站天线10将变得比商业上可接受的更宽(具有例如大于500mm的宽度)。虽然大规模MIMO高频带阵列40可备选地定位在反射器12上的低频带阵列20
‑
1、20
‑
2上方或下方，以便减小基站天线10的宽度，但将使基站天线10的长度和成本增加到天线可能被认为商业上不可接受的程度。因此，需要改进的基站天线设计。

技术实现思路

[0010]根据本专利技术实施例，提供用于基站天线的双极化辐射元件，所述双极化辐射元件包括第一偶极子辐射器和第二偶极子辐射器。第一偶极子辐射器包括：第一偶极子臂，所述第一偶极子臂配置成具有沿第一方向延伸的平均电流方向；以及第二偶极子臂，所述第二偶极子臂配置成具有沿第二方向延伸的平均电流方向，其中所述第二方向与所述第一方向形成第一倾斜角。第二偶极子辐射器包括：第三偶极子臂，所述第三偶极子臂配置成具有沿第三方向延伸的平均电流方向；以及第四偶极子臂，所述第四偶极子臂配置成具有沿第四方向延伸的平均电流方向，其中所述第四方向与所述第三方向形成第二倾斜角。
[0011]在一些实施例中，第一倾斜角可以与第二倾斜角基本上相同。在一些实施例中，第一倾斜角和第二倾斜角可以是钝角，而在其它实施例中，第一倾斜角和第二倾斜角可以是锐角。
[0012]在一些实施例中，第一偶极子臂和第二偶极子臂中的至少一个可包括多个间隔开的导电构件，所述导电构件经由相应的电感迹线节段彼此连接。
[0013]在一些实施例中，第一偶极子臂至第四偶极子臂中的至少一个可呈导电环的形式。例如，所有第一偶极子臂至第四偶极子臂可以是导电环，其中每个导电环包括多个导电构件和多个电感迹线节段，所述电感迹线节段比导电构件更窄。
[0014]在一些实施例中，第一偶极子辐射器可配置成发射具有
‑
45
°
倾斜极化的RF辐射，且第二偶极子辐射器可配置成发射具有+45
°
倾斜极化的RF辐射本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于基站天线的双极化辐射元件，其包括：第一偶极子辐射器，所述第一偶极子辐射器包括：第一偶极子臂，所述第一偶极子臂配置成具有沿第一方向延伸的平均电流方向；以及第二偶极子臂，所述第二偶极子臂配置成具有沿第二方向延伸的平均电流方向，其中所述第二方向与所述第一方向形成第一倾斜角；第二偶极子辐射器，所述第二偶极子辐射器包括：第三偶极子臂，所述第三偶极子臂配置成具有沿第三方向延伸的平均电流方向；以及第四偶极子臂，所述第四偶极子臂配置成具有沿第四方向延伸的平均电流方向，其中所述第四方向与所述第三方向形成第二倾斜角。2.根据权利要求1所述的双极化辐射元件，其中所述第一倾斜角与所述第二倾斜角基本上相同。3.根据权利要求1所述的双极化辐射元件，其中所述第一倾斜角和所述第二倾斜角是第一钝角和第二钝角。4.根据权利要求1所述的双极化辐射元件，其中所述第一倾斜角和所述第二倾斜角是第一锐角和第二锐角。5.根据权利要求1
‑
4中任一项所述的双极化辐射元件，其中所述第一偶极子臂和所述第二偶极子臂中的至少一个偶极子臂包括多个间隔开的导电构件，所述多个间隔开的导电构件经由相应电感迹线节段彼此连接。6.根据权利要求1
‑
4中任一项所述的双极化辐射元件，其中所述第一偶极子臂至所述第四偶极子臂中的至少一个偶极子臂呈导电环的形式。7.根据权利要求6所述的双极化辐射元件，其中所述第一偶极子臂至所述第四偶极子臂的所有偶极子臂均包括导电环，其中每个导电环包括多个导电构件和多个电感迹线节段，所述电感迹线节段比所述导电构件更窄。8.根据权利要求1
‑
4中任一项所述的双极化辐射元件，其中所述第一偶极子辐射器配置成发射具有
‑
45
°
倾斜极化的RF辐射，并且所述第二偶极子辐射器配置成发射具有+45
°
倾斜极化的RF辐射。9.根据权利要求1
‑
4中任一项所述的双极化辐射元件，其中所述第一偶极子臂至所述第四偶极子臂在所述辐射元件的中心区域中相遇，并且所述第一偶极子臂从所述中心区域向上延伸，所述第三偶极子臂从所述中心区域向下延伸，并且所述第二偶极子臂和所述第四偶极子臂两者均延伸到所述中心区域的第一侧。10.一种用于基站天线的双极化辐射元件，其包括：第一偶极子辐射器，所述第一偶极子辐射器包括大体上沿着第一轴线延伸的第一偶极子臂和大体上沿着与所述第一轴线不同的第二轴线延伸的第二偶极子臂；以及第二偶极子辐射器，所述第二偶极子辐射器包括大体上沿着所述第一轴线延伸的第三偶极子臂和大体上沿着与所述第一轴线不同的第三轴线延伸的第四偶极子臂，其中所述第一偶极子臂至所述第四偶极子臂中的至少一个偶极子臂包括隐身式偶极子臂，所述隐身式偶极子臂包括配置成抑制较高频带中的电流的电感元件。11.根据权利要求10所述的双极化辐射元件，其中所述第一偶极子臂至所述第四偶极子臂中的每一个偶极子臂包括导电环。
12.根据权利要求11所述的双极化辐射元件，其中每个导电环具有第一节段和间隔开相对的第二节段，并且其中所述第一偶极子臂的第一节段与所述第三偶极子臂的第一节段基本上共线。13.根据权利要求11或12所述的双极化辐射元件，其中每个导电环具有第一节段和间隔开相对的第二节段，并且其中所述第二偶极子臂的第一节段基本上平行于所述第四偶极子臂的第一节段。14.根据权利要求10
‑
12中任一项所述的双极化辐射元件，其中所述第一偶极子臂至所述第四偶极子臂各自包括经由相应电感迹线节段彼此连接的多个间隔开的导电构件。15.根据权利要求10
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12中任一项所述的双极化辐射元件，其中所述第一偶极子臂配置成具有沿第一方向延伸的平均电流方向，并且所述第二偶极子臂配置成具有沿第二方向延伸的平均电流方向，其中所述第一方向和所述第二方向相交以限定钝角。16.根据权利要求10
‑
12中任一项所述的双极化辐射元件，其中所述第一偶极子辐射器配置成发射具有
‑
45
°
倾斜极化的RF辐射，并且所述第二偶极子辐射器配置成发射具有+45
°
倾斜极化的RF辐射。17.根据权利要求10
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12中任一项所述的双极化辐射元件，其中所述第一偶极子臂至所述第四偶极子臂在所述辐射元件的中心区域中相遇，并且所述第一偶极子臂从所述中心区域向上延伸，所述第三偶极子臂从所述中心区域向下延伸，并且所述第二偶极子臂和所述第四偶极子臂两者均延伸到所述中心区域的第一侧。18.一种用于基站天线的双极化辐射元件，其包括：馈电柄；安装在所述馈电柄上的偶极子辐射器印刷电路板，所述偶极子辐射器印刷电路板包括第一偶极子臂至第四偶极子臂，所述第一偶极子臂至所述第四偶极子臂从中心区域延伸，在所述中心区域，所述馈电柄电连接到所述偶极子辐射器印刷电路板，其中所述第一偶极子臂大体上从所述中心区域向上延伸，所述第三偶极子臂大体上从所述中心区域向下延伸，并且所述第二偶极子臂和所述第四偶极子臂两者均大体上延伸到所述中心区域的第一侧。19.根据权利要求18所述的双极化辐射元件，其中所述第一偶极子臂至所述第四偶极子臂中的每一个偶极子臂包括导电环。20.根据权利要求19所述的双极化辐射元件，其中所述第一偶极子臂和所述第三偶极子臂形成第一偶极子辐射器，并且所述第二偶极子臂和所述第四偶极子臂形成第二偶极子辐射器。21.根据权利要求20所述的双极化辐射元件，其中每个导电环具有第一节段和相对的第二节段，并且其中所述第二偶极子臂的第一节段基本上平行于所述第四偶极子臂的第一节段延伸。22.根据权利要求20所述的双极化辐射元件，其中所述第一偶极子臂的第一节段与所述第三偶极子臂的第一节段基本上共线延伸。23.根据权利要求20所述的双极化辐射元件，其中所述第一偶极子辐射器配置成...

【专利技术属性】
技术研发人员：李海峰，P，
申请(专利权)人：康普技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：