對(duì)相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求于2015年2月13日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)no.62/116,340和于2015年12月21日提交的美國(guó)非臨時(shí)專利申請(qǐng)no.14/976,383的權(quán)益，這些申請(qǐng)的內(nèi)容通過(guò)引用被整體結(jié)合于此。

背景技術(shù)：

本公開(kāi)的各個(gè)方面可以涉及基站天線，并且更具體地，涉及輻射天線元件的子陣列之間的虛設(shè)元件。

天線系統(tǒng)廣泛用于無(wú)線通信系統(tǒng)以適應(yīng)更高的數(shù)據(jù)速率并提供增加的容量。然而，可能難以在小區(qū)域中集成許多天線并同時(shí)保持天線元件之間的高水平隔離，尤其是對(duì)于多頻帶天線而言。這可能至少部分地由于輻射元件的子陣列之間的互耦的影響。例如，當(dāng)輻射元件之間幾乎沒(méi)有空間間隔時(shí)，輻射元件的子陣列之間的互耦變得更加嚴(yán)重。這種互耦可能顯著地影響系統(tǒng)性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本公開(kāi)的各個(gè)方面可以涉及用于減少輻射元件之間的互耦的裝置和方法。該裝置可以包括連接到天線的饋電網(wǎng)絡(luò)的兩個(gè)或更多個(gè)輻射元件，以及位于該兩個(gè)或更多個(gè)輻射元件之間的一個(gè)或多個(gè)虛設(shè)元件。虛設(shè)元件不連接到天線的饋電網(wǎng)絡(luò)。

附圖說(shuō)明

當(dāng)結(jié)合附圖閱讀時(shí)，將更好地理解本發(fā)明的以下詳細(xì)描述。為了說(shuō)明本發(fā)明的目的，在附圖中示出了目前優(yōu)選的實(shí)施例。然而，應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明不限于所示的精確布置和手段。

附圖中：

圖1是典型基站天線的第二頻帶輻射元件的隔離曲線；

圖2是示出典型基站天線的各個(gè)輻射元件的3db方位角波束寬度與操作頻率的曲線圖；

圖3是示出典型基站天線的各個(gè)輻射元件的方位角前后比率的曲線圖；

圖4是根據(jù)本公開(kāi)的方面的采用虛設(shè)元件的基站天線的頂透視圖；

圖5是根據(jù)本公開(kāi)的方面的圖5的基站的一部分的放大平面圖；

圖6是圖5的基站天線的天線布置的示意圖；

圖7是根據(jù)本公開(kāi)的方面的、結(jié)合圖6的天線布置的天線的第二頻帶輻射元件的隔離曲線；

圖8是示出根據(jù)本公開(kāi)的方面的、結(jié)合圖6的天線布置的天線的各個(gè)第二頻帶輻射元件的3db方位角波束寬度與操作頻率的曲線圖；以及

圖9是示出根據(jù)本公開(kāi)的方面的、結(jié)合圖6的天線布置的天線的各個(gè)第二頻帶輻射元件的方位角前后比率與操作頻率的曲線圖。

具體實(shí)施方式

在以下描述中使用某些術(shù)語(yǔ)僅僅是為了方便起見(jiàn)，而不是限制性的。單詞“下”、“底”、“上”和“頂”標(biāo)出所參考的附圖中的方向。除非本文特別說(shuō)明，否則術(shù)語(yǔ)“一”、“一個(gè)”和“該”不限于一個(gè)元素，而是應(yīng)該被理解為意味著“至少一個(gè)”。術(shù)語(yǔ)包括上述單詞、其派生詞以及類似含義的單詞。還應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)涉及本發(fā)明的部件的尺寸或特性時(shí)，本文所使用的術(shù)語(yǔ)“約”、“大約”、“通?！?、“基本上”等指示所描述的尺寸/特性不是嚴(yán)格的邊界或參數(shù)，并且不排除其功能上類似的小變化。至少，包括數(shù)值參數(shù)的這些引用將包括使用本領(lǐng)域中接受的數(shù)學(xué)和工業(yè)原理(例如，舍入、測(cè)量或其它系統(tǒng)誤差、制造公差等)將不會(huì)改變最低有效位的變化。

基站天線中的輻射元件通?？赡鼙舜司o密靠近。與這種緊密靠近相關(guān)聯(lián)的一個(gè)問(wèn)題是輻射元件的電磁場(chǎng)的相互作用。這種相互作用(也稱為互耦)可能不利地影響基站天線的性能。例如，輻射元件(或輻射元件的子陣列)的這種緊密靠近可能導(dǎo)致互耦，這可能不利地影響基站天線100的性能，包括改變基站天線的方位角波束寬度、減小基站天線的輻射波束圖案的前后比率(front-to-backratio)、和/或減小輻射元件之間的隔離。這些不利影響反映在圖1、圖2和圖3所示的繪制數(shù)據(jù)中。

例如，典型的基站天線可以包括一個(gè)或多個(gè)第一頻帶輻射元件(例如，被配置為在第一頻帶中操作)和一個(gè)或多個(gè)第二頻帶輻射元件，其中第一頻帶輻射元件彼此緊密靠近。圖1圖示在基站天線的特定頻帶中操作的第一頻帶輻射元件的隔離曲線?？梢钥闯?，在操作頻率(例如，大約1.7ghz)處，隔離值可以是大約21db，其遠(yuǎn)小于30db，如本領(lǐng)域中已知的，這被認(rèn)為是令人滿意的基站天線操作所期望的。

圖2是示出各個(gè)第一頻帶輻射元件的3db方位角波束寬度與基站天線的操作頻率的曲線圖。如本領(lǐng)域已知的，3db波束寬度可以指其中波束強(qiáng)度比波束中心中的強(qiáng)度低3db的波束的角度寬度。如圖所示，第一頻帶輻射元件中的每一個(gè)的波束寬度值的大部分遠(yuǎn)離所期望的85°的3db方位角波束寬度。

圖3是示出各個(gè)第一頻帶輻射元件的方位角前后比率的曲線圖。該比率可以指在基站天線前面的信號(hào)強(qiáng)度與在基站天線后面的信號(hào)強(qiáng)度的比率。如圖3所示，在較高的操作頻率下，該比率可以在大約24.75db至26.75db的范圍中。

如以上所討論的，天線(諸如例如，多頻帶天線)包括輻射元件和/或輻射元件的子陣列以實(shí)現(xiàn)大約85°的3db方位角波束寬度可能是有利的。然而，為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，輻射元件(或輻射元件的子陣列)可能需要被放置得彼此更靠近。不幸的是，互耦通常隨著輻射元件之間的距離減小而增加。為了減少緊密間隔的輻射元件或輻射元件子陣列之間的這種互耦，本公開(kāi)的方面可以采用位于輻射元件的子陣列之間的一個(gè)或多個(gè)虛設(shè)元件的使用。如本文所討論的，虛設(shè)元件可以指不進(jìn)行有源輻射的輻射元件。例如，虛設(shè)元件可以不連接到天線的饋電網(wǎng)絡(luò)。

圖4是天線罩被去除的基站天線400的示例的頂透視圖?；咎炀€400可以包括被配置為在第一頻帶(例如，高頻帶)中操作的一個(gè)或多個(gè)第一頻帶輻射元件402、以及被配置為在第二頻帶(例如，低頻帶)中操作的一個(gè)或多個(gè)第二輻射元件404。一個(gè)或多個(gè)虛設(shè)元件406可以散布在第一頻帶輻射元件404當(dāng)中或者位于第一頻帶輻射元件404之間。一個(gè)或多個(gè)第一輻射元件402和第二輻射元件404中的每一個(gè)可以包括一對(duì)交叉偶極子元件。交叉偶極子是一對(duì)偶極子，這對(duì)偶極子的中心是共定位的并且它們的軸線是正交的。偶極子的軸線可以被布置為使得它們與所需的極化方向(polarizationsense)平行。換句話說(shuō)，交叉偶極子中的每一個(gè)的軸線可以相對(duì)于天線陣列的垂直軸線以一定角度定位。例如，交叉偶極子可以被定向成使得偶極子元件處于大約與垂直方向成+45度以及與垂直方向成-45度，以提供極化分集接收(polarizationdiversityreception)。

雖然第一輻射元件402和第二輻射元件404以及虛設(shè)元件406中的每一個(gè)被示為交叉偶極子元件，但是應(yīng)當(dāng)注意的是，這些輻射元件可以是適于在無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)中使用的任何類型的輻射元件，其中該無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)被配置為用于個(gè)人通信系統(tǒng)(pcs)、個(gè)人通信網(wǎng)絡(luò)(pcn)、蜂窩語(yǔ)音通信、專用移動(dòng)無(wú)線電(smr)服務(wù)、增強(qiáng)型smr服務(wù)、無(wú)線本地環(huán)路和邊遠(yuǎn)電話以及尋呼。例如，各個(gè)輻射元件402、404、406也可以是單極子元件、偶極子元件、環(huán)形元件、槽形元件、盤(pán)旋元件(spiral)或螺旋元件(helice)、角形元件(horn)或微帶貼片。

圖5是基站天線400的一部分的放大平面圖，其示出了第一頻帶輻射元件402之一在第二頻帶輻射元件404的兩個(gè)子陣列410、412之間的空間布置。虛設(shè)元件406可以用于吸收或反射從可以進(jìn)行有源輻射(例如，被連接到天線400的饋電網(wǎng)絡(luò))的第一頻帶輻射元件陣列410、412中的每一個(gè)所輻射的能量。這些虛設(shè)元件406的布置(例如，在第二頻帶輻射元件子陣列410、412之間)可以有助于增加第二頻帶輻射元件子陣列410、412之間的隔離。因此，第一頻帶輻射元件402的子陣列410、412之間增加的互耦可以被顯著減少，從而提高整體天線的性能。

參考圖6，輻射元件配置600的示意圖，諸如可以被結(jié)合到基站天線400中。然而，應(yīng)當(dāng)注意的是，輻射元件配置600也可以應(yīng)用到其它類型的天線。輻射元件配置600可以包括散布在第一頻帶輻射元件子陣列410、412之間的一個(gè)或多個(gè)第二頻帶輻射元件404。然而，應(yīng)當(dāng)注意的是，第一頻帶輻射元件子陣列410、412中的每一個(gè)可以包括符合本公開(kāi)的更多或更少的輻射元件。第一頻帶可以指比第二頻帶的頻帶高的頻帶。例如，第一頻帶輻射元件402可以被配置為在1695-2700mhz的范圍中操作，并且第二頻帶輻射元件子陣列410、412中的每一個(gè)可以被配置為在698-960mhz的范圍中操作?？梢灶A(yù)期符合本公開(kāi)的精神的其它頻帶。第一頻帶輻射元件子陣列410、412和虛設(shè)元件406中的每一個(gè)之間的橫向距離可以是從多陣列天線的輻射頻率的0.4λ至0.8λ；然而，可以實(shí)現(xiàn)符合本公開(kāi)的精神的其它距離。

根據(jù)本公開(kāi)的方面，虛設(shè)元件406可以優(yōu)選地包括偶極子臂，其中該偶極子臂具有在基站天線輻射的有源頻帶頻率的0.3λ-1λ(其中“λ”表示波長(zhǎng))的范圍中的長(zhǎng)度，但是該長(zhǎng)度可以優(yōu)選地為0.5λ。然而，在符合本公開(kāi)的精神的情況下，虛設(shè)元件偶極子臂也可以具有在其它范圍中的長(zhǎng)度。虛設(shè)元件406中的每一個(gè)的極化也可以變化。例如，極化可以(例如，經(jīng)由虛設(shè)元件的每個(gè)偶極子的旋轉(zhuǎn))被旋轉(zhuǎn)。例如，極化可以反映垂直/水平放置以及+/-45°傾斜。然而，在符合本公開(kāi)的情況下，可以使用其它極化和位置。

在一些情況下，虛設(shè)元件406中的一個(gè)或多個(gè)吸收一定量的能量可能是有利的，并且在其它情況下，虛設(shè)元件406中的一個(gè)或多個(gè)反射一定量的能量可能有利的。換句話說(shuō)，虛設(shè)元件406中的一個(gè)或多個(gè)可以進(jìn)行電阻上加載或卸載，以控制吸收和反射的水平。例如，為了將天線的3db波束寬度加寬為諸如例如更靠近期望的85°，虛設(shè)元件406中的一個(gè)或多個(gè)可以被配置為例如通過(guò)增加虛設(shè)元件406中的一個(gè)或多個(gè)的腳(例如，印刷電路板的下部)上的電阻負(fù)載來(lái)從周圍的第一頻帶輻射元件410、412的子陣列吸收更多的能量?？商娲?，為了降低天線的3db波束寬度，虛設(shè)元件406中的一個(gè)或多個(gè)可以被配置為通過(guò)減少這些虛設(shè)元件406的腳上的電阻負(fù)載或在這些虛設(shè)元件406中的一個(gè)或多個(gè)上不具有電阻負(fù)載來(lái)從周圍的(例如，第一頻帶輻射元件子陣列410、412的)子陣列反射更多的能量。

應(yīng)當(dāng)注意的是，上述布置600僅僅作為非限制性示例。因此，根據(jù)本公開(kāi)的方面，輻射元件布置可以包括符合本公開(kāi)的精神的任何數(shù)量的第一頻帶輻射元件和/或第二頻帶輻射元件以及任何數(shù)量的虛設(shè)元件。此外，結(jié)合本文所討論的輻射元件布置的天線可以被配置為在更多或更少的頻帶中操作。例如，輻射元件布置可以包括包含第一頻帶輻射元件和第二頻帶輻射元件的任何組合的輻射元件和虛設(shè)元件，例如，其中布置包括在兩個(gè)有源輻射元件子陣列之間的一個(gè)虛設(shè)元件或虛設(shè)元件子陣列。

現(xiàn)在將參考圖7、圖8和圖9討論在結(jié)合以上圖6所示的輻射元件布置600的示例基站天線的測(cè)試中收集到的數(shù)據(jù)。圖7是兩個(gè)子陣列(諸如子陣列410、412)之間的隔離曲線。如可以看到的，在大約1.7ghz的操作頻率上，隔離值已經(jīng)提高到超過(guò)27db。

圖8是示出各個(gè)第一頻帶輻射元件402和第二頻帶輻射元件404的3db方位角波束寬度與操作頻率的曲線圖。如圖所示，3db波束寬度已顯著地提高，顯示出接近或超過(guò)85°的寬頻率范圍。

圖9是示出根據(jù)本公開(kāi)的方面的采用虛設(shè)元件(諸如虛設(shè)元件406)的方位角前后比率的曲線圖。如圖所示，方位角前后比率在寬的頻率范圍上有所提高。

因此，貫穿本文所討論的本公開(kāi)的方面可以用于減輕有源天線子陣列之間的互耦的問(wèn)題。因此，實(shí)現(xiàn)貫穿本文所討論的這種設(shè)計(jì)的天線可以展現(xiàn)出提高的性能。

現(xiàn)在已經(jīng)詳細(xì)討論了本公開(kāi)的各個(gè)方面；然而，本發(fā)明不應(yīng)當(dāng)被理解為限于這些實(shí)施例。還應(yīng)當(dāng)理解的是，在本公開(kāi)的范圍和精神內(nèi)可以進(jìn)行各種修改、適配和替代實(shí)施例。