[發明專利]多頻段天線

有效

• 申請號: 201210135500.7
• 申請日: 2012-05-03
• 公開（公告）號: CN102769174A
• 公開（公告）日: 2012-11-07
• 發明（設計）人: 伊戈爾·E·季莫費耶夫
• 申請（專利權）人: 安德魯有限責任公司
• 主分類號: H01Q1/36
• 分類號: H01Q1/36;H01Q1/48;H01Q21/30
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 周靖;鄭霞

背景

用于無線語音和數據通信的雙頻段天線是已知的。例如，GSM服務的公共頻段包括GSM900和GSM1800。GSM900在880-960MHz處操作。在下文中，這組頻率將被稱為“頻段1”。GSM1800在1710-1880MHz的頻率范圍內操作。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絡連接的輻射元件的陣列。為了射頻（RF）信號的有效發送和接收，輻射元件的尺寸一般與預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1的輻射元件之間，或嵌入900MHz頻段的輻射元件內，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有位置上，或如果它可被物理地安裝到現有天線塔，天線塔可能沒有設計成適應較寬天線的額外風負荷。當從單頻段天線升級到雙頻段天線時，天線塔結構的更換是蜂窩通信網絡運營商寧可避免的花費。此外，分區法規會防止在一些區域中使用較大的天線。

已知的雙頻段天線雖然是有用的，但不足以適應未來的業務要求。無線數據業務在各種全球市場中急劇增長。存在增加數量的數據服務用戶和每用戶增加的業務。這至少部分地歸因于“智能電話”例如iPhone、基于Android的設備和無線調制解調器的增加的普及性。無線數據的增加的要求超出傳統雙頻段無線通信網絡的容量。

為了處理這個增加的要求，無線網絡運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，數字紅利頻譜包括790-862MHz，并將被考慮為頻段1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3.4-3.8GHz（在下文中為“頻段4”）處操作。為了利用頻段3和4，無線通信運營商一般用新的多頻段天線代替現有的基站天線。

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域，因為一個頻段的輻射元件之間的空間已經由另一頻段的輻射元件占據。此外，頻段3和頻段4的元件可能在頻段1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，并具有與常規雙頻段天線可比較的尺寸，使得它可以安裝在現有天線塔和/或其它支持物上。多頻段天線應能夠在彼此可適當隔開的三個或四個頻段中操作。本發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1中操作。如上所述，雖然頻段1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，但為了本發明的目的，在790-862MHz處的數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，但為了本發明的目的，在1920-2170MHz處操作的UMTS頻段被考慮為該頻段的部分。