【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无线电通信系统，并且更具体地涉及在蜂窝和其他通信系统中使用的基站天线(bsa)。
技术介绍
1、大规模mimo(mmimo)波束成形天线的波束形状可以通过使用每个辐射元件的可调整射频(rf)信号相位和幅度来最佳地控制。然而，如果使用数字波束成形技术来控制信号相位和幅度，所述数字波束成形技术通常需要对mmimo天线内的每个辐射元件进行单独的无线电控制，则这种方法通常会显著增加产品成本。为降低产品成本，可将辐射元件配对；然而，这种配对会导致波束形状恶化，包括不想要的旁瓣。而且，当波束指向不同方向时，通常会出现关于最佳的所需波束形状的相位误差。图1的非大规模mimo天线10a说明了相位误差生成的一个示例，非大规模mimo天线10a中包括一对辐射元件12子组，它们响应于单个无线电信号。如图所示，该无线电信号被提供给一对常规的1至3(1个输入，3个输出)移相器14a、14b。这些移相器14a、14b被设置为向两个辐射元件子组(每个子组3个元件)提供等效相位生成。如本领域技术人员将理解的，对移相器14a、14b的等效设置将使得能够以等效的下倾角生成相应的波束。尽管如此，相位误差仍将保留在相应的波束的波前之间。
2、现在参考图2，常规的大规模mimo(mmimo)天线被图示为包括天线阵列20，天线阵列20被布置为交叉极化(+45°/-45°)偶极子辐射元件的8列×12行阵列。如阵列20的列1所示，每列被配置为具有四个辐射元件子组，这四个辐射元件子组被标识为跨越物理行1-3的sg1、跨越物理行4-6的sg2、跨越物理行
3、如图所示，配对的子组sg3、sg4(跨越八列)被配置为辐射元件的第一逻辑行，该第一逻辑行响应于以下“奇数”射频(rf)信号：trx1，trx3、trx5、...、trx15，而配对的子组sg1、sg2(跨越八列)被配置为辐射元件的第二逻辑行，该第二逻辑行响应于以下“偶数”射频(rf)信号：trx2、trx4、trx6、...、trx16。此外，配对的子组sg1、sg2和配对的子组sg3、sg4还包括-45°极化的偶极子，这些偶极子响应于rf信号trx17到trx32(未示出)，从而支持32t/32r操作。
4、而且，配对的辐射元件子组各包括对应的机械控制移相器(ps)22，其连接为如图所示。该移相器22被图示为1至1可调移相器，其在其输入端处接收rf信号(trxn)并在其输出端处产生该rf信号的相位延迟版本。基于该配置，子组sg3中的辐射元件接收提供给子组sg4的rf信号的相位延迟版本。类似地，子组sg1中的辐射元件接收提供给子组sg2的rf信号的相位延迟版本。
5、可替代地，所图示的1至1移相器22可以被用可调1至2移相器(未示出)代替，该可调1至2移相器在其输入端接收rf信号并在其第一输出端和第二输出端处产生该rf信号的两个不等相位延迟版本，该第一输出端和该第二输出端电耦合到相应的子组((sg1，sg2)，(sg3，sg4))。这些1至1移相器和1至2移相器可以利用例如弧刷型(或滑块型)调整机构，其支持对由移相器提供的相位延迟进行机械调整(例如，通过用户控制的远程电子倾斜(ret)电机)。
技术实现思路
1、根据本专利技术的一些实施例的大规模mimo(mmimo)基站天线可以被配置为包括：(i)由第一分路器和第二分路器以及第一3db 90°混合耦合器和第二3db 90°混合耦合器定义的集成电路耦合器，以及(ii)辐射元件的列。特别地，可以提供第一分路器以将第一输入信号转换为第一对降低功率的(例如，半功率)输入信号，并且可以将第二分路器配置为将第二输入信号转换为第二对降低功率的输入信号。第一3db 90°混合耦合器被配置为具有第一端口和第二端口，所述第一端口响应于第二对半功率输入信号中的第一半功率输入信号的延迟版本，所述第二端口响应于第一对半功率输入信号中的第一半功率输入信号。类似地，第二3db 90°混合耦合器被配置为具有第一端口和第二端口，所述第一端口响应于第二对半功率输入信号中的第二半功率输入信号，所述第二端口响应于第一对半功率输入信号中的第二半功率输入信号的延迟版本。辐射元件的列也可以被划分为第一辐射元件子组至第四辐射元件子组，它们响应于相应的第一馈电信号至第四馈电信号，这些馈电信号是(直接或间接地)从在第一3db混合耦合器的第三端口和第四端口处生成的对应的第一输出信号和第二输出信号、以及在第二3db混合耦合器的第三端口和第四端口处生成的第三输出信号和第四输出信号得到的。在一些实施例中，第一馈电信号和第四馈电信号可以分别是第一输出信号和第四输出信号的延迟版本，并且第二馈电信号和第三馈电信号可以被无延迟地分别提供为第二输出信号和第三输出信号。此外，每个3db混合耦合器可以被实施在表面安装封装(smp)内，该表面安装封装上具有将对应的3db混合耦合器夹在其间的第一接地平面和第二接地平面。
2、根据本专利技术的另一实施例的大规模mimo(mmimo)基站天线包括集成电路耦合器，该集成电路耦合器包括第一分路器和第二分路器以及第一混合耦合器和第二混合耦合器。根据这些实施例，第一分路器被配置为将第一输入信号in1转换为第一对降低功率的输入信号in1a、in1b，并且第二分路器被配置为将第二输入信号in2转换为第二对降低功率的输入信号in2a、in2b。第一混合耦合器具有响应于in2b的相位延迟版本in2b∠θ1的第一端口和响应于in1a的第二端口，而第二混合耦合器具有响应于in2a的第一端口和响应于in1b的延迟版本in1b∠θ2的第二端口。还提供了第一辐射元件子组至第四辐射元件子组的列，其响应于相应的第一馈电信号fs1至第四馈电信号fs4，其中fs1≈0.707(in1a–in2b∠θ1)∠β1，fs2≈0.707(in1a+in2b∠θ1)∠β2，fs3≈0.707(in1b∠θ2+in2a)∠β3，fs4≈0.707(in1b∠θ2–in2a)∠β4，并且β1、β2、β3、β4分别是馈电信号fs1、fs2、fs3、fs4的相位，而“≈”表示馈电信号幅度在10％以内等效。在这些实施例中的一些实施例中，β1和β2之间的相位差是180°，并且β3和β4之间的相位差是180°。
3、根据本专利技术的又一些实施例的大规模mimo基站天线可以包括辐射元件的列，这些辐射元件被布置为2n个辐射元件子组并且被配置为接收2n个馈电信号中的相应馈电信号，其中n是大于1的正整数。还提供了耦合器，该耦合器被配置为响应于第一射频(rf)输入信号和第二射频(rf)输入信号而在对应的2n个输出端口处生成该2n个馈电信号。根据一些实施例，耦合器包括第一180°环形耦合器(rat-race coupler)和第二180°环形耦合本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种大规模MIMO基站天线，包括：
2.根据权利要求1所述的天线，还包括第一馈电板至第四馈电板，第一辐射元件子组至第四辐射元件子组分别安装在第一馈电板至第四馈电板上。
3.根据权利要求2所述的天线，其中：(i)第一馈电信号FS1是从第一混合耦合器的第三端口得到的，(ii)第二馈电信号FS2是从第一混合耦合器的第四端口得到的，(iii)第三馈电信号FS3是从第二混合耦合器的第三端口得到的，以及(iv)第四馈电信号FS4是从第二混合耦合器的第四端口得到的。
4.根据权利要求3所述的天线，其中，第一馈电板至第四馈电板分别接收第一馈电信号FS1至第四馈电信号FS4。
5.根据权利要求3所述的天线，其中，第一馈电信号FS1是在第一混合耦合器的第三端口处产生的信号的相位延迟版本。
6.根据权利要求5所述的天线，其中，第四馈电信号FS4是在第一混合耦合器的第四端口处产生的信号的相位延迟版本。
7.一种大规模MIMO基站天线，包括：
8.根据权利要求7所述的基站天线，其中，第一馈电信号和第四馈电信号分别是第一
9.根据权利要求8所述的基站天线，其中，第二馈电信号和第三馈电信号分别等效于第二输出信号和第三输出信号。
10.根据权利要求9所述的基站天线，其中，第一90°混合耦合器被实施在表面安装封装内，所述表面安装封装上具有将第一90°混合耦合器夹在其间的第一接地平面和第二接地平面。
11.一种集成电路耦合器，包括：
12.根据权利要求11所述的耦合器，其中，第一混合耦合器是3dB混合耦合器，所述3dB混合耦合器被实施在表面安装封装内，所述表面安装封装上具有将所述3dB混合耦合器夹在其间的第一接地平面和第二接地平面。
13.根据权利要求11所述的耦合器，其中，第一分路器被配置为将第一输入信号转换为第一对半功率输入信号。
14.一种大规模MIMO基站天线，包括：
15.根据权利要求14所述的基站天线，其中，所述耦合器还包括在其中具有第一传输线段的第二环形耦合器，所述第一传输线段被配置为包括连接至第二环形耦合器的相应的第一端口和第二端口的第一对交叉指状传输线指和第二对交叉指状传输线指。
16.根据权利要求15所述的基站天线，其中，所述耦合器是S频带耦合器。
17.根据权利要求14所述的基站天线，其中，第一环形耦合器还包括：
18.根据权利要求17所述的基站天线，其中，第一环形耦合器还包括电连接至第四传输线段的第一端的第一延迟短截线，以及电连接至第四传输线段的第二端的第二延迟短截线。
19.根据权利要求18所述的基站天线，其中，第一延迟短截线和第二延迟短截线被配置为相对于第四传输线段更窄的相应的第一L形金属迹线和第二L形金属迹线。
20.根据权利要求19所述的基站天线，其中，当从平面透视图观察所述耦合器时，第一L形金属迹线和第二L形金属迹线被配置为彼此的镜像。
21.根据权利要求17所述的基站天线，其中，所述耦合器被配置为将与第一输入信号相关联的大部分功率提供给第一环形耦合器的第四端口，并且将与第二输入信号相关联的小部分功率提供给第一环形耦合器的第二端口。
22.根据权利要求21所述的基站天线，还包括具有与第一环形耦合器相同的配置的第二环形耦合器。
23.根据权利要求22所述的基站天线，
24.根据权利要求23所述的基站天线，其中，所述2N个馈电信号中的第一馈电信号和第二馈电信号分别在第一环形耦合器的第一端口和第三端口处生成；并且其中，所述2N个馈电信号中的第三馈电信号和第四馈电信号分别在第二环形耦合器的第一端口和第三端口处生成。
25.一种混合耦合器，包括：
26.根据权利要求25所述的混合耦合器，其中，当从平面透视图观察所述混合耦合器时，第一环形耦合器和第二环形耦合器被配置为彼此的镜像。
27.根据权利要求26所述的混合耦合器，
28.根据权利要求25所述的混合耦合器，其中，第一环形耦合器还包括：
29.根据权利要求28所述的混合耦合器，其中，第一环形耦合器还包括电连接至第四传输线段的第一端的第一延迟短截线，以及电连接至第四传输线段的第二端的第二延迟短截线。
...【技术特征摘要】
1.一种大规模mimo基站天线，包括：
2.根据权利要求1所述的天线，还包括第一馈电板至第四馈电板，第一辐射元件子组至第四辐射元件子组分别安装在第一馈电板至第四馈电板上。
3.根据权利要求2所述的天线，其中：(i)第一馈电信号fs1是从第一混合耦合器的第三端口得到的，(ii)第二馈电信号fs2是从第一混合耦合器的第四端口得到的，(iii)第三馈电信号fs3是从第二混合耦合器的第三端口得到的，以及(iv)第四馈电信号fs4是从第二混合耦合器的第四端口得到的。
4.根据权利要求3所述的天线，其中，第一馈电板至第四馈电板分别接收第一馈电信号fs1至第四馈电信号fs4。
5.根据权利要求3所述的天线，其中，第一馈电信号fs1是在第一混合耦合器的第三端口处产生的信号的相位延迟版本。
6.根据权利要求5所述的天线，其中，第四馈电信号fs4是在第一混合耦合器的第四端口处产生的信号的相位延迟版本。
7.一种大规模mimo基站天线，包括：
8.根据权利要求7所述的基站天线，其中，第一馈电信号和第四馈电信号分别是第一输出信号和第四输出信号的相位延迟版本。
9.根据权利要求8所述的基站天线，其中，第二馈电信号和第三馈电信号分别等效于第二输出信号和第三输出信号。
10.根据权利要求9所述的基站天线，其中，第一90°混合耦合器被实施在表面安装封装内，所述表面安装封装上具有将第一90°混合耦合器夹在其间的第一接地平面和第二接地平面。
11.一种集成电路耦合器，包括：
12.根据权利要求11所述的耦合器，其中，第一混合耦合器是3db混合耦合器，所述3db混合耦合器被实施在表面安装封装内，所述表面安装封装上具有将所述3db混合耦合器夹在其间的第一接地平面和第二接地平面。
13.根据权利要求11所述的耦合器，其中，第一分路器被配置为将第一输入信号转换为第一对半功率输入信号。
14.一种大规模mimo基站天线，包括：
15.根据权利要求14所述的基站天线，其中，所述耦合器还包括在其中具有第一传输线段的第二环形耦合器，所述第一传...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴利刚，侯晓华，B·林德马克，吕福胜，K·S·卡萨尼，K·叶杜拉，J·塔库尔，
申请(专利权)人：康普技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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