本實(shí)用新型涉及一種有源雙頻帶天線裝置，尤其是移動無線電天線。

背景技術(shù)：

在移動無線電領(lǐng)域總是不斷研發(fā)新的無線電技術(shù)，使得在無源的天線系統(tǒng)中越來越快地達(dá)到系統(tǒng)的技術(shù)邊界，尤其是達(dá)到容量邊界。一種解決方案是，構(gòu)造由多個具有單獨(dú)的發(fā)射和接收放大器的單個輻射器構(gòu)成的陣列，以實(shí)現(xiàn)用于射束控制或者也用于MIMO運(yùn)行的可控制的天線。在MIMO運(yùn)行中使用多個發(fā)射和接收模塊尤其在下述情況下是有利的：在發(fā)射器和接收器之間沒有直接的通視(Sichtkontakt)。有源天線的使用在近些年來被視為對在移動無線電中在容量、傳輸、提升數(shù)據(jù)率等領(lǐng)域中的許多問題的解決方案。迄今為止，具有多個收發(fā)器的有源天線陣列出于下述原因尚不能大范圍地實(shí)現(xiàn)。

多個有源部件在成本和可靠性方面是大的挑戰(zhàn)。此外，由于可達(dá)3dB的雙工濾波器的高插入衰減和放大器在0.2…2W的低功率范圍中的低效率，使得有源天線陣列的整體效率很差。至今尚沒有已知的用于多頻帶運(yùn)行的解決方案，因此必須對每個發(fā)射和接收頻帶實(shí)現(xiàn)單獨(dú)的有源天線陣列。這是由于通常缺少下述可能性：將用于不同頻帶的輻射器出于空間的原因在物理上彼此分開。根據(jù)本實(shí)用新型，在此實(shí)現(xiàn)了一種巧妙的可能性：借助濾波器解決方案實(shí)現(xiàn)對所使用的輻射器的雙重利用，并且同時通過根據(jù)本實(shí)用新型的裝置能夠?qū)崿F(xiàn)對所使用的濾波器尤其是關(guān)于選擇性或阻帶衰減方面的較低的要求，而這又使得插入衰減很低。

由于用戶對數(shù)據(jù)和帶寬的高需求，使得頻譜擁擠，其中，互調(diào)分量對接收器的干擾比目前更強(qiáng)烈，也就是說，出現(xiàn)PIM。就是未來的移動無線電標(biāo)準(zhǔn)的緊湊的硬件也由于受限的線性度而使網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商面對很大問題。這在現(xiàn)有的分布式天線系統(tǒng)的情況下在2G/3G網(wǎng)絡(luò)中也是這種情況。無源的互調(diào)PIM由于多個頻率載波的寄生混合而通過傳輸系統(tǒng)內(nèi)的無源部件產(chǎn)生，例如通過有錯的連接、天線上的損壞等產(chǎn)生。通過使用越來越多的頻帶，會產(chǎn)生越來越多的互調(diào)分量，這些互調(diào)分量對天線和基站的接收特性產(chǎn)生不利的影響。通過不同頻率范圍和頻帶的增長，在這些頻率范圍和頻帶中目前同時運(yùn)行天線系統(tǒng)，如上面已經(jīng)闡述的那樣，也會提高出現(xiàn)互調(diào)分量的危險(xiǎn)，這些互調(diào)分量不僅落入本身要傳輸?shù)念l帶中，而且也可能落到應(yīng)經(jīng)由相同的天線系統(tǒng)運(yùn)行的其它頻帶中。

現(xiàn)在較新代的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)如為了LTE技術(shù)引入的MIMO技術(shù)(英語為multiple-in-multiple-out)因?yàn)轫殏鬏斣絹碓礁叩臄?shù)據(jù)率等而產(chǎn)生了關(guān)于HF特性方面的其它問題。在MIMO中使用多個結(jié)構(gòu)相同的天線或天線模塊，傳輸在頻率、時間和空間三個維度中發(fā)生。優(yōu)選使用相同數(shù)量的接收天線或模塊進(jìn)行接收。接收器因此獲得關(guān)于所發(fā)射信號的空間信息，從而實(shí)現(xiàn)較高的系統(tǒng)性能。通過該技術(shù)，能夠明顯提高無線連接的質(zhì)量和數(shù)據(jù)率。

MIMO已經(jīng)在4G標(biāo)準(zhǔn)中使用并且在將來被提升到新的水平，這稱為海量MIMO。在海量MIMO中也在mm波長范圍內(nèi)進(jìn)行研究并且在應(yīng)用時優(yōu)選TDD(時分雙工)系統(tǒng)。也存在下述方式：在常規(guī)頻率下使用海量MIMO，即在幾GHz范圍內(nèi)的頻率下使用，在此使用具有FDD(頻分雙工)系統(tǒng)的大多數(shù)頻譜。

研發(fā)越進(jìn)一步發(fā)展，在降低干擾、抑制噪音、短的高頻優(yōu)化的領(lǐng)域中對問題的解決方案就越來越多。在過去幾年中，提出并且測試了功能分區(qū)(Sektorisierung)的潛力。對于如城市、郊區(qū)和農(nóng)村地區(qū)的所有場景，水平的功能分區(qū)實(shí)現(xiàn)了良好和穩(wěn)定的對數(shù)據(jù)率的改進(jìn)。豎直的功能分區(qū)在具有高層建筑的城市區(qū)域運(yùn)轉(zhuǎn)良好。功能分區(qū)的原理是已知的，因此在此不再更詳細(xì)地介紹。此外，通過功能分區(qū)能夠?qū)崿F(xiàn)更高的帶寬。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此本實(shí)用新型的目的是，提供一種改進(jìn)的有源雙頻帶天線裝置。有源天線或天線裝置被理解為這樣的天線：其中天線與至少兩個或更多個天線放大器相組合。

根據(jù)本實(shí)用新型提出一種有源雙頻帶天線裝置，包括多個天線元件，這些天線元件分別具有連接于其上的收發(fā)器，其中，為兩個頻帶提供兩個天線組，其中第一天線組處理第一頻帶的發(fā)射頻帶和第二頻帶的接收頻帶，而第二天線組處理第二頻帶的發(fā)射頻帶和第一頻帶的接收頻帶。

在另一實(shí)施方案中提出，天線組豎直地設(shè)置。

在另一實(shí)施方案中提出，天線組是8列X 6行的陣列。

在另一實(shí)施方案中提出，每個收發(fā)器包括雙工單元，該雙工單元設(shè)立用于將輸入信道和輸出信道相互分開。優(yōu)選地，每個收發(fā)器還包括至少一個濾波器和至少一個放大器。優(yōu)選的是，濾波器是FBAR(薄膜體聲波諧振器Film Bulk Acoustik Resonator)或BAW濾波器或SAW濾波器。

在另一實(shí)施方案中提出，在一個收發(fā)器上連接多個互連的天線元件。

在另一實(shí)施方案中提出，頻帶選擇為，使得在第一頻帶的相應(yīng)的發(fā)射范圍和第二頻帶的接收范圍之間的頻率間距大于20MHz或50MHz，優(yōu)選為620MHz或835MHz，所述第一頻帶和第二頻帶經(jīng)由雙工分向?yàn)V波器在相應(yīng)的輻射器上互連。

在另一實(shí)施方案中提出，天線裝置包括預(yù)處理單元，所述預(yù)處理單元設(shè)立用于實(shí)施FDD海量MIMO運(yùn)行。

附圖說明

本實(shí)用新型的其它特征和優(yōu)點(diǎn)從本實(shí)用新型的實(shí)施例的下面的描述、參照示出根據(jù)本實(shí)用新型的細(xì)節(jié)的附圖等中給出。各個特征能夠本身單獨(dú)地或者以多個任意組合的方式在本實(shí)用新型的變形形式中實(shí)現(xiàn)。

下面借助附圖詳細(xì)闡述本實(shí)用新型的優(yōu)選的實(shí)施方式。

圖1是示出根據(jù)本實(shí)用新型的一個實(shí)施方案的、根據(jù)本實(shí)用新型的天線裝置的視圖；

圖2是示出圖1中的子系統(tǒng)的組合的視圖。

具體實(shí)施方式

圖1示出根據(jù)本實(shí)用新型的天線裝置，其中根據(jù)本實(shí)用新型的一種實(shí)施方案，該天線裝置包括兩個天線組1和2，所述天線組分別包括兩個互連的天線元件4。在此兩個頻帶，例如B3和B7，分別交叉式地處于用于發(fā)射器TX或接收器RX的兩個子系統(tǒng)1和2之一中，也就是說存在倒置陣列。在圖1中，第一子系統(tǒng)1支持B3頻帶中的發(fā)射和B7頻帶中的接收，而第二子系統(tǒng)2支持B7頻帶中的發(fā)射和B3頻帶中的接收。每個子系統(tǒng)包括用于處理信號等的SDR單元3。發(fā)射信道和接收信道的分離經(jīng)由雙工單元5實(shí)現(xiàn)，附加的濾波器7和放大器6連接到該雙工單元5上，以處理信號。

所描述的子系統(tǒng)1和子系統(tǒng)2合并在子系統(tǒng)的陣列中并且優(yōu)選豎直地相結(jié)合。由此產(chǎn)生緊湊的系統(tǒng)100，如在圖2中示出的那樣。在圖1中示出具有8個天線列和6個天線行的8X6陣列。在此，本實(shí)用新型不局限于8X6陣列，而是可以根據(jù)期望的應(yīng)用來選擇行-列的組合，例如2X2、3X3、4X4直至8X8的陣列。

陣列或天線陣列是互連成系統(tǒng)的單個天線的矩陣狀布置。

所描述的體系結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是，通過所提出的可能的發(fā)射器或接收器的交叉式布置能夠?qū)崿F(xiàn)在相同的頻帶中RX(接收器)和TX(發(fā)射器)之間的35-40dB寬的隔離，以及達(dá)到小于-150dBc的PIM值，這是對于FDD系統(tǒng)的先決條件。通過寬的隔離，可以使圖1的示例中RX和TX之間的間距從20MHz或50MHz提高到620MHz或835MHz。對所示出的實(shí)施例選擇了頻帶B3和B7。但是也可以選擇其它頻帶，只要這些頻帶具有RX和TX之間的足夠的間距。

所提出的體系結(jié)構(gòu)使得濾波器設(shè)計(jì)明顯更小，特別是使傳輸衰減明顯更低。附加地，通過將兩個天線組在豎直方向上無源組合能夠相比于單饋天線明顯減少功率放大器的數(shù)量，例如在具有6X8輻射器和雙極化的兩個陣列的情況下可以從192個減少到96個，如在圖1中示出的那樣。

如已經(jīng)提及的，通過所提出的體系結(jié)構(gòu)能夠減小濾波器設(shè)計(jì)，也就是說不再需要大的陶瓷濾波器等，而是能夠例如使用合算的和有效的FBAR、BAW或SAW濾波器(薄膜體聲波諧振器或小型多路復(fù)用器)。在本示例中衰減位于約1.5dB至2dB范圍內(nèi)。

此外，當(dāng)存在很多數(shù)據(jù)流時，優(yōu)選使用內(nèi)部預(yù)處理單元，這例如在8X6陣列的情況下是這樣。所述預(yù)處理單元能夠根據(jù)應(yīng)用減少數(shù)據(jù)流、進(jìn)行波束成形，并且能夠?qū)崿F(xiàn)其它功能，即預(yù)處理單元能夠確保FDD海量MIMO的運(yùn)行。

還可以將多個天線元件連接在一個收發(fā)器上，還有多個相互互連的天線元件也可以如此。

所提出的具有上述倒置RX/TX體系結(jié)構(gòu)的有源雙頻帶天線能夠在所有應(yīng)用領(lǐng)域中使用，例如可以根據(jù)它們以何種能量被驅(qū)動而應(yīng)用于建筑內(nèi)部、在城市中、在郊區(qū)或者在農(nóng)村。