[發明專利]天線結構與安裝

無效

• 申請號: 00118703.1
• 申請日: 2000-04-26
• 公開（公告）號: CN1273443A
• 公開（公告）日: 2000-11-15
• 發明（設計）人: M·D·賈德;T·D·蒙特;D·G·杰克遜;G·A·馬卡
• 申請（專利權）人: 安德魯公司
• 主分類號: H01Q23/00
• 分類號: H01Q23/00;H01Q21/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 張志醒

本發明涉及一種包括天線陣列的新型天線結構，天線陣列具有可操作地耦合到天線陣列中的每個天線單元并緊靠每個天線單元的功率放大器芯片。本發明還涉及包括用于發射(Tx)和接收(Rx)操作的天線陣列的新型天線結構和系統。

在諸如蜂窩和個人通信服務(PCS)，以及多信道多點分配系統(MMDS)和本地多點分配系統(LMDS)之類的通信設備中，通常是利用安裝在天線塔或其它構件頂部的天線從使用者或用戶接收和轉發信號。諸如無線本地環路(WLL)，專用移動無線電(SMR)和無線局域網(WLAN)之類的其它通信系統具有用于在同樣可利用各種形式的天線和收發信機的系統使用者或用戶之間接收和發射通信的信號傳輸基礎設施。

所有這些通信系統需要放大由天線發射和接收的信號。為此，至今為止在實際應用中采用常規的線性功率放大器，其中按1998年的美元計算，提供所需放大的費用通常在每瓦US$100至US$300之間。在通信系統采用天線塔或其它構件的情況下，大部分基礎設施經常位于天線塔或其它構件的底部，利用相對長的同軸纜與安裝在天線塔上的天線單元連接。纜中遇到的功率損耗可能需要增加一些通常設置在地面的基礎設施或基站的功率放大，從而使上面通常是每單元的費用或每瓦的費用進一步增加花費。

此外，這類常規的功率放大系統一般需要相當多的附加電路以實現通信系統的線性度或線性性能。例如，在常規的線性放大器系統中，通過增加反饋送路和預失真電路可增強全系統的線性度，以便補償放大器芯片電平的非線性度，增加放大器系統的有效線性度。隨著將系統驅動到更高的功率等級，必須設計和實施相對復雜的電路，以補償隨輸出功率的增加而降低的線性度。

上述許多通信系統中的基礎設施(基站)的輸出功率等級通常超過10瓦，并且經常高達幾百瓦，這會導致相對高效的全向功率需求(EIRP)。例如，對于具有20瓦功率輸出的典型基站(在地面)，傳送到天線的功率減去纜損耗約為10瓦。這種情況下，有一半功率消耗在纜損耗/發熱上。該系統需要級聯到大功率電路的復雜線性放大元件，以便在更大的輸出功率達到所需的線性度。通常，對于該大功率系統和放大器，必須使用附加的大功率組合器。

相對大的輸出功率系統所需的實現整個系統的線性度的所有附加電路導致了上述每單位/瓦的費用($100和$300之間)。

本發明提出了跨越多個天線(陣列)單元分配功率，以便在每個天線單元實現較低的功率等級和以低得多的費用等級(每單位/每瓦)使用功率放大器技術。

根據本發明的一個方面，在基礎設施應用中的相對低的功率和線性區中使用功率相對低的和每瓦費用相對低的功率放大器芯片。為了使用這種功率相對低的，每瓦費用相對低的芯片，本發明提出了使用天線陣列，在天線陣列中使用一個功率相對低的放大器芯片與該陣列的每個天線單元連接，以獲得所希望的該陣列的所有輸出功率。

根據本發明的另一個方面，分布天線設備包括多個發射天線單元、多個接收天線單元和多個功率放大器，所述功率放大器之一可操作地與每個所述發射天線單元耦合，并且緊鄰相關的發射天線單元安裝，以便在功率放大器和相關天線單元之間不出現明顯的功率損耗，所述功率放大器中的至少一個包括一個低噪聲放大器，并內置在所述分布天線設備中，用于接收和放大來自所述接收天線單元至少之一的信號，每個所述功率放大器包括一個功率相對低的、每瓦費用相對低的線性功率放大器芯片。

因此，可以把通常用于遠程和終端設備(例如手機或使用者/用戶設備)應用的功率相對低的放大器芯片用于基礎設施(例如基站)應用。根據本發明，消除了對用于相對大功率的系統中的線性性能的失真校正電路和其它相對昂貴的反饋送路等的需求。在其線性輸出范圍內利用功率相對低的芯片獲得線性性能。就是說，本發明提出了避免過激勵這些芯片或需要接近飽和電平的操作。以避免需要用附加的昂貴和復雜的電路補償降低的線性度。本發明中使用的功率放大器芯片在線性范圍通常具有一瓦或低于一瓦的輸出功率。此外，本發明提出了在多元天線陣列的每個單元的饋送點安裝這種類型的功率放大器芯片。因此，作為整體的天線系統的輸出功率可以是天線陣列中使用的單元數量的倍數，同時保持線性度。