專利名稱：多頻段天線的制作方法
多頻段天線背景用于無線語音和數(shù)據(jù)通信的雙頻段天線是已知的。例如，GSM服務(wù)的公共頻段包括GSM900和GSM1800。GSM900在880_960MHz處操作。在下文中,這組頻率將被稱為“頻段I”。GSM1800在1710-1880MHZ的頻率范圍內(nèi)操作。在下文中，這組頻率將被稱為“頻段2”。
用于在這些頻段中通信的天線一般包括由饋電網(wǎng)絡(luò)連接的輻射元件的陣列。為了射頻(RF)信號的有效發(fā)送和接收，輻射元件的尺寸一般與預(yù)期的操作頻段的波長匹配。因為900MHz頻段的波長比1800MHz頻段的波長更長，一個頻段的輻射元件一般不用于其它頻段。在這方面，發(fā)展了包括用于兩個頻段的不同的輻射元件的雙頻段天線。見例如美國專利號6，295，028、美國專利號6，333，720、美國專利號7，238，101和美國專利號7，405，710，這些專利的公開通過引用被并入。在這些已知的雙頻段天線中，頻段2的輻射元件可散布在頻段I的輻射元件之間，或嵌入900MHz頻段的輻射元件內(nèi)，或嵌入和散布的組合。見例如美國專利7，283，101，

圖12 ;美國專利7，405，710，圖1，圖7。在這些已知的雙頻段天線中，輻射元件一般沿著單個軸排列。這被完成以在從單頻段轉(zhuǎn)到雙頻段時最小化天線的寬度的任何增加。天線寬度的增加可能有幾個不希望有的缺點。例如，較寬的天線可能不適合在現(xiàn)有位置上，或如果它可被物理地安裝到現(xiàn)有天線塔，天線塔可能沒有設(shè)計成適應(yīng)較寬天線的額外風(fēng)負(fù)荷。當(dāng)從單頻段天線升級到雙頻段天線時，天線塔結(jié)構(gòu)的更換是蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商寧可避免的花費。此外，分區(qū)法規(guī)會防止在一些區(qū)域中使用較大的天線。已知的雙頻段天線雖然是有用的，但不足以適應(yīng)未來的業(yè)務(wù)要求。無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)在各種全球市場中急劇增長。存在增加數(shù)量的數(shù)據(jù)服務(wù)用戶和每用戶增加的業(yè)務(wù)。這至少部分地歸因于“智能電話”例如iPhone、基于Android的設(shè)備和無線調(diào)制解調(diào)器的增加的普及性。無線數(shù)據(jù)的增加的要求超出傳統(tǒng)雙頻段無線通信網(wǎng)絡(luò)的容量。為了處理這個增加的要求，無線網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商添加新的無線頻段。例如，UMTS頻段在1920-2170MHZ處操作。這組頻率足夠接近GSM1800頻段，使得UTMS可能考慮為頻段2的一部分。此外，數(shù)字紅利頻譜包括790-862MHZ，并將被考慮為頻段I的部分。然而，可添加額外的頻段。例如，LTE2. 6在2. 5-2. 7GHz (在下文中為“頻段3”)處操作，而WiMax在3. 4-3. SGHz (在下文中為“頻段4”)處操作。為了利用頻段3和4，無線通信運(yùn)營商一般用新的多頻段天線代替現(xiàn)有的基站天線。然而，簡單地將頻段3和頻段4的額外的橫向極化輻射元件添加到常規(guī)雙頻段天線造成了某些困難。存在用于包括額外的輻射元件的有限區(qū)域，因為一個頻段的輻射元件之間的空間已經(jīng)由另一頻段的輻射元件占據(jù)。此外，頻段3和頻段4的元件可能在頻段I和頻段2的元件的操作中引入不希望有的干擾和失真。概述本發(fā)明的一個目的是提供多頻段天線，其包括頻段3和/或頻段4的容量，并具有與常規(guī)雙頻段天線可比較的尺寸，使得它可以安裝在現(xiàn)有天線塔和/或其它支持物上。多頻段天線應(yīng)能夠在彼此可適當(dāng)隔開的三個或四個頻段中操作。本發(fā)明的另一目的是對頻段3和/或頻段4提供分集接收。 在本文提供了多頻段天線。在本發(fā)明的一個實例中，多頻段天線具有縱向接地平面和安裝在接地平面上的幾組輻射元件，輻射元件可按線性陣列排列。第一組第一輻射元件可沿著接地平面的中央縱向布置。第一輻射元件可形成所需尺寸以在第一頻段例如頻段I中操作。如上所述，雖然頻段I的輻射元件一般形成所需尺寸以在大約880-960MHZ的頻率范圍中操作，但為了本發(fā)明的目的，在790-862MHZ處的數(shù)字紅利頻譜被考慮為該頻段的部分。第二組第二輻射元件也可沿著接地平面的中央縱向布置。第二輻射元件可形成所需尺寸以在第二頻段例如頻段2中操作。如上所述，雖然頻 段2的輻射元件一般形成所需尺寸以在大約1710-1880MHZ的頻率范圍中操作，但為了本發(fā)明的目的，在1920-2170MHZ處操作的UMTS頻段被考慮為該頻段的部分。第三和第四組輻射元件提供第三頻段。不是沿著接地平面的中心線布置，第三組第三輻射元件在接地平面上縱向布置在第一和第二組輻射元件的第一側(cè)上。第三輻射元件可形成所需尺寸以在第三頻段例如頻段3或頻段4處操作。第四組第四輻射元件在接地平面上縱向布置在第一和第二組輻射元件的第二側(cè)上。第四輻射元件也形成所需尺寸以在第三頻段中操作。也就是說，第三組和第四組在與彼此相同的一個或多個頻段中操作。在一個實例中，第三和第四輻射元件形成所需尺寸以在大約2. 5-2. 7GHz的頻段處操作。在另一實例中，第三和第四輻射元件形成所需尺寸以在大約3. 4-3. SGHz的頻段處操作。在一個實例中，第三和第四輻射元件是定向偶極子元件。定向偶極子元件可具有常規(guī)Yagi型配置或扭曲配置以提供圓極化。定向偶極子可在印刷電路板上被制造或由金屬片例如接地平面制造。在這些實例中，整組輻射元件可被制造為單個單元。在另一實例中，代替定向偶極子元件，第三和第四輻射元件包括+/-45度極化偶極子元件。在本實例中，縱向接地平面還可包括中央井以及第一和第二外井。第一組第一輻射元件和第二組第二輻射元件布置在中央井中。第三組第三輻射元件布置在第一外井中，而第四組第四輻射元件布置在第二外井中。這些井實現(xiàn)使用在第三和第四組輻射元件上的+/-45度極化，而不引起對第一和第二組輻射元件的過分干擾。外井可向內(nèi)成一角度以調(diào)節(jié)性能。在另一實例中，提供了四頻段天線。在本實例中，多頻段天線還包括散布在第三輻射元件之間的第五組第五輻射元件和散布在第四輻射元件之間的第六組第六輻射元件，第五輻射元件形成所需尺寸以在第四頻段處操作，第六輻射元件形成所需尺寸以在第四頻段中操作。在本實例中，第一頻段包括大約790-960MHZ，第二頻段包括大約1710_2170MHz，第三頻段包括大約2. 5-2. 7GHz,以及第四頻段包括大約3. 4-3. 8GHz。附圖的簡要說明圖I是根據(jù)本發(fā)明的第一實例的多頻段天線的透視圖。圖2a是根據(jù)本發(fā)明的實例可對輻射元件的頻段3或頻段4使用的輻射元件的陣列。圖2b是根據(jù)本發(fā)明的一個方面可用在輻射元件的陣列中的定向偶極子。圖3是根據(jù)本發(fā)明的可選實例的圓極化定向偶極子元件的圖示。圖4是具有在頻段3 (4)中的圓極化的多頻段天線的透視圖。
圖5是頻段3和頻段4的天線陣列的實例，該天線陣列根據(jù)本發(fā)明的另一實例可用在四頻段天線中。圖6是根據(jù)本發(fā)明的另一實例的多頻段天線的平面圖和端視圖。圖7是根據(jù)本發(fā)明的另一實例的多頻段天線的平面圖和端視圖。
圖8是根據(jù)本發(fā)明的另一實例的多頻段天線的平面圖和端視圖。圖9是所有元件被雙極化的多頻段天線的平面圖和端視圖。圖10是在印刷電路板上制造的頻段3 (或頻段4)的天線陣列。詳細(xì)描述根據(jù)一個實例，多頻段天線包括接地平面和多個輻射元件。接地平面可以是單個金屬片沖壓件。參考圖I的第一實例，多頻段天線10具有安裝在接地平面12上的四組輻射元件。第一組輻射元件14包括排列在大約在接地平面12的中央的縱軸上的微帶環(huán)形元件14a的第一線性陣列。微帶環(huán)形元件14a形成所需尺寸以有效地發(fā)送和/或接收在頻段I中的RF信號。在本實例中，第一組輻射元件包括低頻段元件。第二組輻射元件16包括交叉的偶極子元件16a、16b的第二線性陣列。交叉的偶極子元件16a、16b也在大約在接地平面12的中央的縱軸上排列在接地平面12的中央。交叉的偶極子元件形成所需尺寸用于在頻段2中的RF信號的發(fā)送和/或接收。交叉的偶極子元件16a可散布在環(huán)形元件之間。此外或可選地，交叉的偶極子元件16b可嵌入微帶環(huán)形元件內(nèi)。交叉的偶極子元件可被定向成使得偶極子元件與垂直線成大約+45度和與垂直線成大約-45度，以提供極化分集接收。環(huán)形元件具有兩個±45度極化，并且也可用于提供極化分集。在另一實例中，盒式偶極子元件可代替交叉的偶極子元件16a、16b。在另一實例中，盒式偶極子元件可代替微帶環(huán)形元件14a。在另一實例中，可對頻段I和頻段2使用雙極化貼片元件(如在美國專利6，295，028中的)。第三組輻射元件20可包括輻射元件20a的陣列。在一個實例中，第三輻射元件20a包括定向偶極子元件。這些通常稱為Yagi-Uda型輻射元件。第三組輻射元件20位于接地平面12的外邊緣附近。參考圖l、2a和2b，在本實例中，第三組輻射元件20和第四組輻射元件26可由金屬片制造。饋電網(wǎng)絡(luò)可包括在接地平面32的一側(cè)或兩側(cè)上的窄條帶導(dǎo)體(airstrip conductor)。見例如圖5。移相器(PCB或窄條帶)也可安裝在接地平面12上并耦合到如圖5示意性示出的窄條帶饋電線。本實例的優(yōu)點是，對于導(dǎo)向器不需要額外的支架，且第三和第四組輻射元件的成本明顯減小了。第三輻射元件20a形成所需尺寸用于發(fā)送和接收在頻段3或頻段4中的RF信號。參考圖2b，提供了根據(jù)本發(fā)明的一個方面的輻射元件的近視圖。在本實例中，第三輻射元件20a包括定向偶極子，包括從接地平面32延伸的偶極子支架30和進(jìn)一步從偶極子支架30延伸的導(dǎo)向器支架31。導(dǎo)向器支架31和偶極子支架30還包括O. 5波長巴倫(balun)槽34。偶極子36由偶極子支架30支撐。偶極子36垂直于巴倫槽34。此外，導(dǎo)向器38a、38b、38c在偶極子36之上由導(dǎo)向器支架31支撐。巴倫槽34的一端在導(dǎo)向器38a的起始部分附近，而另一端在接地平面32的起始部分附近。提供巴倫槽34使偶極子36和第一導(dǎo)向器38a之間的導(dǎo)向器支架31相對于RF信號變得不可見。窄條帶線40被提供來激勵輻射元件20a。窄條帶線40在巴倫槽34的中心附近與巴倫槽34交叉。窄條帶線40可脫離接地平面32和偶極子支架30而由塑料支架支撐以提供空氣電介質(zhì)。接地平面32、偶極子支架30、導(dǎo)向器支架31、偶極子36和導(dǎo)向器38a、38b、38c可由單件金屬片制造。在一個實例中，第三和第四組輻射元件可與接地平面12—起整體地形成。雖然其它制造技術(shù)可用于構(gòu)造輻射元件20a的定向偶極子，沖壓的金屬實例具有某些有利的方面。很多定向偶極子元件的所有部件(偶極子、導(dǎo)向器、支架、接地平面)可被制造為整體。這節(jié)約成本和組裝時間。第四組輻射元件26(見圖I)可包括沿著與第三組輻射元件20相對的接地平面12的邊緣排列的定向偶極子元件的陣列。優(yōu)選地，第四組輻射元件26被制造為與第三組輻射元件20相同。在本實例中，第四輻射元件26a是形成與第三 組輻射元件相同的尺寸的定向偶極子元件，且饋電網(wǎng)絡(luò)是等效的。例如，如果第三組輻射元件20中的輻射元件20a形成所需尺寸用于頻段3中的RF信號的發(fā)送和/或接收，則第四組輻射元件26中的第四輻射元件26a也是這樣。在可選的實例(圖10)中，第三和第四組輻射元件在印刷電路板(PCB)上被制造。饋電網(wǎng)絡(luò)在可在PCB上被制造。饋電網(wǎng)絡(luò)可包括可變的元件例如移相器，以調(diào)節(jié)天線輻射屬性，例如波束傾角。饋電網(wǎng)絡(luò)也可包括雙工器(例如，在頻段I和頻段3或4之間)。在第四組輻射元件20和第四組輻射元件26之間的距離可以在頻段3或頻段4的信號的I. 5到4波長的范圍內(nèi)，以允許關(guān)聯(lián)系數(shù)〈O. 5的空間分集和>8dB的分集增益。見例如 Compact Antenna Arrays for MIMO Application, IEEE AP-S 2001，v. 3，pp. 708-11。也見“ Encyclopedia for RF and Microwave Engineering，，，編輯 Chang, Ky, 2005 (JohnWiley&SonS，p. 332)。一般基站雙頻段天線具有大約300mm的寬度。因此優(yōu)選地，第三和第四輻射元件位于接地平面12的外邊緣附近，以實現(xiàn)頻段3的大約2. 2波長的分離。使用被分隔開2-4波長的Yagi型定向偶極子陣列，35_40dB的端口間的隔離是可實現(xiàn)的，這完全在工業(yè)規(guī)范(>25-30dB)之上且比常規(guī)偶極子有10-15dB的提高。緊湊空間分集方案的使用以前被已知的常規(guī)偶極子限制。Yagi型元件的使用和垂直極化(而不是已知的45度斜極化)允許實現(xiàn)5dB到IOdB的F/B比提高。上文給出的實例的定向偶極子布置被發(fā)現(xiàn)令人滿意地操作，而不引起對第一和第二組輻射元件(例如，頻段I和頻段2)的不希望有的水平的干擾。這歸功于頻段1、2的定向偶極子的小的電尺寸。然而，在另一實例中，隔板可被包括在頻段I和頻段2的元件與頻段3和/或頻段4的元件之間。隔板可提高F/B和輻射圖樣的對稱性。通過調(diào)節(jié)導(dǎo)向器的數(shù)量，方位向波束寬度可被調(diào)節(jié)，與頻段I、頻段2的波束寬度匹配。例如，65度波束需要3-5個導(dǎo)向器。在本實例的另一方面，使用高度定向的Yagi型元件(具有方位角為約60度和仰角為約45度的元件圖樣，這可使用5-6個導(dǎo)向器實現(xiàn))。高度定向的元件允許在元件之間的間隔的增加(高達(dá)I. 2波長)，并且與常規(guī)偶極輻射元件比較將元件的數(shù)量減少30%。這提供進(jìn)一步的成本節(jié)約。參考圖3和4，在另一實例中，第三和第四組輻射元件可包括具有圓極化的Yagi型定向元件。與圖I中的元件相同的圖4中的元件14、16采用相同的參考符號，且這些元件的討論不在這里重復(fù)。參考圖3,示出了福射元件44a。福射元件44a包括定向偶極子,包括從接地平面52延伸的偶極子支架50和進(jìn)一步從偶極子支架50延伸的導(dǎo)向器支架51。導(dǎo)向器支架51和偶極子支架50還包括O. 5波長巴倫槽54。偶極子56由偶極子支架50支撐。偶極子56垂直于巴倫槽54。此外，導(dǎo)向器58a、58b、58c、58d、58e在偶極子56之上由導(dǎo)向器支架51支撐。在本實例中，導(dǎo)向器58a、58b、58c、58d、58e不位于與輻射元件44a的偶極子56(如在已知的Yagi天線中的)相同的平面中，而是從垂直位置逐漸旋轉(zhuǎn)到水平位置。此外，導(dǎo)向器58a-58e可旋轉(zhuǎn)以實現(xiàn)第三和第四組輻射元件44、46的正交極化。例如，第三輻射元件44a可具有旋轉(zhuǎn)到右側(cè)(順時針)的導(dǎo)向器58a_58e，而第五輻射元件46a可具有旋轉(zhuǎn)到左側(cè)(逆時針)的導(dǎo)向器。對于2. 5-2. 7GHz (7%帶寬)， 左圓極化和右圓極化以<2dB的軸向比實現(xiàn)，如測試顯示的。電學(xué)上，與頻段I和頻段2的元件比較，這些元件相對小，且不影響它們。圓極化元件可被構(gòu)造為由金屬沖壓件制造的或根據(jù)本文所述的任何其它實例的元件，例如，構(gòu)造為PCB或與接地平面12成整體的單個沖壓件?？臻g分集和極化分集的組合導(dǎo)致非常低的相關(guān)性和良好的分集增益。此外，已知的是，圓極化因具有良好的建筑物內(nèi)穿透和與手持話機(jī)的較小失配。在一個實例中，每個導(dǎo)向器相對于緊接著在前面的導(dǎo)向器以角度Θ旋轉(zhuǎn)。與偶極子56相鄰的導(dǎo)向器58a相對于偶極子56以角度Θ旋轉(zhuǎn)。角度Θ可以是恒定或可變的。角度Θ可以在大約5度到25度的范圍內(nèi)。如圖3所示的一個有利的實例示出圓極化定向偶極子元件可由單個金屬片沖壓件制造。這與涉及正交耦合器和兩組正交偶極子的常規(guī)圓極化方案相反。參考圖5，組件可包括頻段3的輻射元件60和頻段4的輻射元件62。在本實例中，包括頻段3和頻段4的輻射元件60、62意味著第五組輻射元件和第六組輻射元件被提供。第三和第四組輻射元件包括定向偶極子元件，其形成所需尺寸用于頻段3的RF信號的有效發(fā)送和接收。包括第五和第六組輻射元件的輻射元件也是定向偶極子元件，并形成所需尺寸用于頻段4中的RF信號的有效發(fā)送和接收。第五組輻射元件可散布在第三組輻射元件之間，而第六組輻射元件可散布在第四組輻射元件之間。在每個頻段中的各個輻射元件的間隔可以是大約IOOmm(對頻段4是I. 2波長，而對頻段3是O. 9波長)，允許頻段4的元件放置在頻段3的元件之間。由于在高程面中的定向偶極子的窄元件圖樣，柵瓣在頻段3、4中<-10dB，波束傾角高達(dá)10°。以這種方式，實現(xiàn)了具有8個連接器/端口且只有< 300mm的寬度的低成本天線。第三、第四、第五和第六組輻射元件可包括上面描述的配置和制造技術(shù)中的任一個，例如垂直定向的定向偶極子、圓極化的定向偶極子和/或PCB輻射元件和饋電網(wǎng)絡(luò)或與接地平面12整體地制造的定向偶極子。參考圖5，示出了使用與接地平面整體地制造的定向偶極子的實例。在所示實例中，示出了頻段3的元件的微帶饋電網(wǎng)絡(luò)64，但頻段4的元件的微帶饋電網(wǎng)絡(luò)在接地平面32的相對側(cè)上且沒有被示出。雙工器可被集成以減少天線連接器的數(shù)量。參考圖10，示出了使用印刷電路板(PCB)制造技術(shù)的適合于頻段3或頻段4的一組輻射元件70的實例。PCB 72包括多個定向偶極子74，其是玻璃增強(qiáng)塑料基底上的鍍銅。還示出了布置在PCB上的輻射元件的饋電網(wǎng)絡(luò)76。上面的實例提供下面的益處。在頻段I和頻段2之間存在極化分集，而在頻段3和/或頻段4之間存在空間分集。此外，在一些實例中，在頻段3和/或頻段4中，空間分集與極化分集耦合。此外，通過提供分離的饋電網(wǎng)絡(luò)，對所有三到四個頻段實現(xiàn)在波束傾角中的獨立仰角。對所有四個頻段存在相同的(例如，65度)方位向波束寬度，且由于對頻段
3、4的Yagi型輻射體，對所有四個頻段存在可接受的前后比，而不考慮其在接地平面12的邊緣上的位置。在圖6中的多頻段天線110中示出的另一實例中，可能希望對所有頻段使用常規(guī)斜±45極化，而不使用Yagi型定向偶極子。在例如多頻段天線110的一個實例中，提供了接地平面112和多個輻射元件。接地平面112可包括中央井170和第一外井172和第二外井172。接地平面112可以是單個金屬片沖壓件，或中央井170和外井172可由壁或隔板界 定。參考圖6，示出了具有四組輻射元件的這個實施方式的一個實例。第一組輻射元件114包括排列在大約在接地平面112的中央的縱軸上的第一貼片輻射元件114a的第一線性陣列。第一貼片元件形成所需尺寸以有效地發(fā)送和/或接收頻段I中的RF信號。第二組輻射元件116包括第二貼片元件116a的第二線性陣列。第二貼片元件也在中央井170中排列在大約在接地平面112的中央的縱軸上。第二貼片元件形成所需尺寸用于頻段2中的RF信號的發(fā)送和/或接收。第二貼片元件可散布在第一貼片元件之間。在可選的實例中，第二貼片元件可嵌入第一貼片元件內(nèi)。在另一實例中，可對頻段I和2使用其它類型的雙極化輻射元件，例如微帶環(huán)形、盒式偶極子和/或交叉的偶極子。第三組輻射元件124可包括偶極子輻射元件124a的陣列，其排列成與接地平面112的縱軸成+45°角，并布置在第一外井172中。第三組輻射元件124形成所需尺寸用于頻段3或4中的RF信號的發(fā)送和/或接收。第四組輻射元件126可包括偶極子輻射元件126a的陣列，其排列成與接地平面112的縱軸成-45°角，并布置在第二外井172中。第四組輻射元件形成與第三組輻射元件的偶極子元件相同的尺寸，只是定向成使得極化對于第三組輻射元件是90°。例如，如果第三組輻射元件中的偶極子元件形成所需尺寸用于頻段3中的RF信號的發(fā)送和/或接收，則第四組輻射元件中的偶極子元件也是這樣。在本實例中，對頻段3 (或頻段4)實現(xiàn)極化分集(±45度)和空間分集(具有大約2. 2波長的間隔)，提供關(guān)聯(lián)系數(shù)的減小和分集增益的增力口。第一和第二外井172的使用實現(xiàn)以45度傾斜的常規(guī)偶極子元件的使用，而沒有不利地影響頻段I和頻段2的元件的性能。在圖6的實例中，第一外井172和第二外井172大致與中央井170平行。在圖7所示的可選的實例中，示出了多頻段天線2100。在本實例中，接地平面212形成為使得第一和第二外井272相對于中央井270向內(nèi)成一角度。在本實例中，由于邊緣效應(yīng)，夕卜井172的旋轉(zhuǎn)改進(jìn)了頻段3和頻段4的圖樣偏斜，而不使頻段3 (4)的輻射圖樣降級。特別是，井172改進(jìn)了頻段3 (4)的前后比和交叉極化比。在上述實例中，第三組輻射元件124中的輻射元件124a布置在一個縱軸上，而第四組輻射元件126中的輻射元件126a布置在另一縱軸上。在圖8所示的可選的實例中，多頻段天線310具有中央井370和外井372。第三組輻射元件324和第五組輻射元件344布置在第一外井372中，而第四組輻射元件326和第六組輻射元件346布置在第二外井372中。在本實例中，第三和第四組輻射元件324、326是頻段3的輻射元件，而第五和第六組輻射元件344、346是頻段4的輻射元件?？稍谂紭O子326、346之上使用導(dǎo)向器，用于降低它們之間的干擾。輻射元件324a可相對于輻射元件344a交錯，而輻射元件326a可相對于輻射元件346a交錯，使得它們不共享公共軸，和/或可從外井372的中心偏移。在可選的實施方式中，多頻段天線可只有頻段3或頻段4的元件，且一組輻射元件內(nèi)的輻射元件可相對于彼此偏移。這提供了波束穩(wěn)定性的進(jìn)一步提高，并使方位向波束寬度縮小到60-65°。在另一實例(未示出)中，第三組輻射元件包括布置在第一外井中的盒式偶極子元件的陣列。第三組輻射元件形成所需尺寸用于在頻段3中的RF信號的有效發(fā)送和接收。第四組輻射元件包括布置在第二外井中的盒式偶極子元件的陣列。第四組輻射元件形成所需尺寸用于在頻段4中的RF信號的有效發(fā)送和接收。在本實例中，實現(xiàn)了四頻段8端口天線?？蛇x地，第三組輻射元件和第四組輻射元件不需要是盒式偶極子元件。在一個實例中，第三組輻射元件可包括盒式偶極子元件，而第四組輻射元 件可包括交叉偶極子元件。設(shè)想了輻射元件的其它組合，包括與頻段4的偶極子交叉的頻段3的偶極子。在另一實例中，參考圖9，第三和第四組輻射元件424、426是頻段3 (或頻段4)的元件的相同的雙極化陣列。這個3頻段天線具有8個端口(對頻段I有2個端口，對頻段2有2個端口，對頻段3 (或4)有4個端口)。第三和第四組輻射元件中的輻射元件424a、426a分別位于第一和第二外井472中，并可以是+/-45極化的交叉偶極子、盒式偶極子(如圖9所示)或貼片元件。由于極化的正交和這兩個相同的陣列之間的物理分離，它們之間的非常低的關(guān)聯(lián)系數(shù)被實現(xiàn)，這有益于LTE2. 6性能以及4x2和4x4多輸出(MMO)方案的使用。此外，同一基站扇區(qū)的兩個相同的陣列的安置增加了系統(tǒng)容量和吞吐量。雖然上面描述的實例與無線通信頻段有關(guān)，但可對其它頻段和多頻段天線被需要的應(yīng)用使用所提出的解決方案。
權(quán)利要求
1.一種多頻段天線，包括 縱向接地平面； 第一組第一雙極化輻射元件，其沿著所述接地平面的中央縱向布置，所述第一輻射元件形成所需尺寸以在第一頻段中操作； 第二組第二雙極化輻射元件，其沿著所述接地平面的中央縱向布置，所述第二輻射元件形成所需尺寸以在第二頻段中操作； 第三組第三輻射元件，其在所述接地平面上縱向布置在所述第一組輻射元件和第二組輻射元件的第一側(cè)上，所述第三輻射元件形成所需尺寸以在第三頻段處操作；以及 第四組第四輻射元件，其在所述接地平面上縱向布置在所述第一組輻射元件和第二組輻射元件的第二側(cè)上，所述第四輻射元件形成所需尺寸以在所述第三頻段中操作。
2.如權(quán)利要求I所述的多頻段天線，其中所述第一頻段包括大約790-960MHZ，所述第二頻段包括大約1710-2170MHz，以及所述第三頻段包括大約2. 5-2. 7GHz。
3.如權(quán)利要求I所述的多頻段天線，其中所述第一頻段包括大約790-960MHZ，所述第二頻段包括大約1710-2170MHZ，以及所述第三頻段包括大約3. 4-3. 8GHz。
4.如權(quán)利要求I所述的多頻段天線，其中所述第三輻射元件和所述第四輻射元件包括定向偶極子元件。
5.如權(quán)利要求I所述的多頻段天線，其中所述第三輻射元件和所述第四輻射元件包括圓極化定向偶極子元件。
6.如權(quán)利要求I所述的多頻段天線，其中所述第三輻射元件和所述第四輻射元件布置在印刷電路板上。
7.如權(quán)利要求6所述的多頻段天線，其中所述印刷電路板還包括饋電網(wǎng)絡(luò)。
8.如權(quán)利要求I所述的多頻段天線，其中所述第三輻射元件的第三線性陣列和所述第四輻射元件的第四線性陣列由金屬片制造。
9.如權(quán)利要求I所述的多頻段天線，其中所述第三輻射元件和所述第四輻射元件包括接地平面、從所述接地平面延伸的偶極子支架、由所述偶極子支架支撐的偶極子、從所述偶極子支架延伸的導(dǎo)向器支架、以及從所述導(dǎo)向器支架延伸的多個導(dǎo)向器，其中所述接地平面、偶極子支架、偶極子、導(dǎo)向器支架和導(dǎo)向器由單件金屬片制造。
10.如權(quán)利要求9所述的多頻段天線，還包括至少部分地在所述偶極子支架上形成的0.5波長的巴倫槽。
11.如權(quán)利要求10所述的多頻段天線，其中所述多個導(dǎo)向器中的每個相對于緊接著在其前面的導(dǎo)向器旋轉(zhuǎn)角度e，且最下面的導(dǎo)向器相對于所述偶極子旋轉(zhuǎn)角度0。
12.如權(quán)利要求9所述的多頻段天線，其中所述第三輻射元件由單件金屬片制造以形成所述第三組輻射元件，且其中所述第四輻射元件由單件金屬片制造以形成所述第四組輻射元件。
13.如權(quán)利要求I所述的多頻段天線，其中所述第三輻射元件和所述第四輻射元件包括+/-45度極化元件。
14.如權(quán)利要求I所述的多頻段天線，其中所述縱向接地平面還包括中央井以及第一外井和第二外井，且其中第一組第一輻射元件和第二組第二輻射元件布置在所述中央井中，以及第三組第三輻射元件布置在所述第一外井中，而第四組第四輻射元件布置在所述第二外井中。
15.如權(quán)利要求14所述的多頻段天線，其中所述第三輻射元件和所述第四輻射元件包括+/-45度極化偶極子元件。
16.如權(quán)利要求I所述的多頻段天線，還包括 散布在所述第三輻射元件之間的第五組第五輻射元件，所述第五輻射元件形成所需尺寸以在第四頻段處操作；以及 散布在所述第四輻射元件之間的第六組第六輻射元件，所述第六輻射元件形成所需尺寸以在所述第四頻段中操作。
17.如權(quán)利要求16所述的多頻段天線，其中所述第一頻段包括大約790-960MHZ，所述第二頻段包括大約1710-2170MHZ，所述第三頻段包括大約2. 5-2. 7GHz，以及所述第四頻段包括大約3. 4-3. 8GHz。
18.一種多頻段天線，包括 縱向接地平面； 第一組第一輻射元件，其沿著所述接地平面的中央以線性陣列布置，所述第一輻射元件形成所需尺寸以在大約790-960MHZ的第一頻段中操作； 第二組第二輻射元件，其沿著所述接地平面的中央以線性陣列布置，所述第二輻射元件形成所需尺寸以在大約1710-2170MHZ的第二頻段中操作； 第三組第三輻射元件，其在所述接地平面上以線性陣列布置在所述第一組輻射元件和第二組輻射元件的第一側(cè)上，所述第三輻射元件是形成所需尺寸以在第三頻段處操作的定向偶極子元件；以及 第四組第四輻射元件，其在所述接地平面上以線性陣列布置在所述第一組輻射元件和第二組輻射元件的第二側(cè)上，所述第四輻射元件是形成所需尺寸以在所述第三頻段中操作的定向偶極子元件。
19.如權(quán)利要求18所述的多頻段天線，其中所述第三頻段包括大約2.5-2. 7GHz。
20.如權(quán)利要求18所述的多頻段天線，其中所述第三頻段包括大約3.4-3. SGHz0
21.如權(quán)利要求18所述的多頻段天線，還包括 散布在所述第三輻射元件之間的第五組第五輻射元件，所述第五輻射元件是形成所需尺寸以在第四頻段處操作的定向偶極子元件；以及 散布在所述第四輻射元件之間的第六組第六輻射元件，所述第六輻射元件是形成所需尺寸以在所述第四頻段中操作的定向偶極子元件，其中所述第三頻段包括大約2.5-2. 7GHz,以及所述第四頻段包括大約3. 4-3. 8GHz。
22.—種多頻段天線，包括 縱向接地平面，其具有中央井、第一外井和第二外井； 第一組第一輻射元件，其縱向布置在所述接地平面的所述中央井中，所述第一輻射元件形成所需尺寸以在大約790-960MHZ的第一頻段中操作； 第二組第二輻射元件，其縱向布置在所述接地平面的所述中央井中，所述第二輻射元件形成所需尺寸以在大約1710-2170MHZ的第二頻段中操作； 第三組第三輻射元件，其縱向布置在所述接地平面的所述第一外井中，所述第三輻射元件是形成所需尺寸以在第三頻段處操作的偶極子元件并以與所述縱向接地平面的縱軸成+45度來定向；以及 第四組第四輻射元件，其縱向布置在所述接地平面的所述第二外井中，所述第四輻射元件是形成所需尺寸以在所述第三頻段處操作的偶極子元件并以與所述縱向接地平面的縱軸成-45度來定向。
23.如權(quán)利要求22所述的多頻段天線，其中所述第三頻段包括大約2.5-2. 7GHz和3.8GHz中的一個。
24.如權(quán)利要求22所述的多頻段天線，其中所述第三組輻射元件不都布置在公共縱軸上，且所述第四組輻射元件不都布置在公共縱軸上。
25.如權(quán)利要求22所述的多頻段天線，其中所述第三輻射元件是雙極化元件，且所述第四輻射元件是雙極化元件。
26.如權(quán)利要求22所述的多頻段天線，還包括在所述第一外井中散布在所述第三輻射元件之間的第五組第五輻射元件，所述第五輻射元件形成所需尺寸以在第四頻段處操作并以與所述接地平面的縱軸成+45度來定向；以及 在所述第二外井中散布在所述第四輻射元件之間的第六組第六輻射元件，所述第六輻射元件形成所需尺寸以在所述第四頻段中操作并以與所述接地平面的縱軸成-45度來定向，其中所述第三頻段包括大約2. 5-2. 7GHz,以及所述第四頻段包括大約3. 4-3. SGHz0
全文摘要
提供了具有縱向接地平面和安裝在接地平面上的輻射元件的幾個線性陣列的多頻段天線。第一組第一輻射元件可沿著接地平面的中央縱向布置。第一輻射元件可形成所需尺寸以在第一頻段例如大約880-960MHz的頻率范圍中操作。第二組第二輻射元件也可沿著接地平面的中央縱向布置。第二輻射元件可形成所需尺寸以在第二頻段例如大約1710-2170MHz的頻率范圍中操作。第三組第三輻射元件在接地平面上縱向布置在第一和第二組輻射元件的第一側(cè)上。第三輻射元件可形成所需尺寸以在第三頻段例如大約2.5-2.7GHz和/或3.4-3.8GHz處操作。第四組第四輻射元件在接地平面上縱向布置在第一和第二組輻射元件的第二側(cè)上。第四輻射元件形成所需尺寸以在與第三輻射元件相同的頻段中操作。
文檔編號H01Q1/36GK102769174SQ201210135500
公開日2012年11月7日 申請日期2012年5月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月3日
發(fā)明者伊戈爾·E·季莫費耶夫 申請人:安德魯有限責(zé)任公司