[發明專利]用于雙頻帶蜂窩基站天線的超寬帶180度混合電路

有效

• 申請號: 201310756230.6
• 申請日: 2013-12-06
• 公開（公告）號: CN103872464B
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發明（設計）人: B·B·瓊斯
• 申請（專利權）人: 康普技術有限責任公司
• 主分類號: H01Q23/00
• 分類號: H01Q23/00;H01P5/18
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所11038
• 代理人: 宋超

相關申請

本申請是美國專利申請號61/734469的繼續申請且要求其優先權，其公開內容通過引用并入本文。

技術領域

本發明總體涉及用于蜂窩系統的天線，并且尤其涉及用于蜂窩基站的天線。

背景技術

無線技術的發展通常需要無線運營商在它們的網絡中部署新的天線設備。不利地，具有多個天線的塔已經變得混亂，同時安裝和維護也變得更復雜?；咎炀€通常覆蓋單個窄頻帶。這導致過多的天線安裝在一站點。因為如此多天線的視覺污染，地方政府強加限制了，并且使得獲得新站點的批準變得困難。一些天線設計已經試圖結合兩個頻帶和擴展的帶寬，但由于增加許多空中接口標準和頻帶，仍需要許多的天線。

蜂窩基站天線通常輻射傾斜成+/-45度到垂直的雙傾斜極化。然而，在雙頻帶雙極化天線中，其中與低頻帶和高頻帶相關聯的輻射單元必須被散布的，需要使得一個頻帶(通常是高頻帶)的輻射器傾斜從而這些輻射器輻射雙傾斜極化，并且使得第二個頻帶(通常是低頻帶)的輻射器被布置為輻射垂直和水平極化。這避免了一個頻帶的輻射元件被另一個頻帶的輻射元件阻礙。

盡管一個頻帶的輻射器可以被對準以輻射垂直和水平極化，通常兩個頻帶都輻射雙傾斜極化。需要平均拆分的180°混合電路去實現這種變換。

平均拆分的180°混合耦合器或連接器(后面簡化為“混合電路”)可理解為四端口定向耦合器，其被設計用于3dB功率拆分(如，平均功率拆分)。比如，環形波導(rat-race)耦合器是這樣的180°混合電路。180°混合電路具有兩個輸入和兩個輸出端口。一個輸入端口通常稱為總和輸入(標為∑)，而另一個輸入端口通常稱為差值輸入(標為Δ)。輸入到180°混合電路的∑輸入端口的信號產生兩個同相的在輸出端口拆分的信號。然而，如果信號輸入到Δ輸入端口，180°混合電路產生在輸出端口拆分的信號，一個同相，而另一個相位差180°。環形波導180°混合電路具有四個端口，相鄰的端口被一段金屬軌道(如，微帶或帶狀線)或波導隔開。四個端口之間的三個段(端口1到端口2、端口2到端口3、端口3到端口4)隔開1/4波長(λ/4)。第一個端口和最后一個端口(端口1到端口4)隔開3/4波長(3λ/4)的段。不利地，這樣的180°混合耦合器是窄帶的，僅在一個頻率上給出正確的相位。

發明內容

下面的定義被作為一般生的定義提供，并且應當不以任何方式限制本發明的范圍到僅僅這些術語，而是為了更好地理解下面的描述而被陳述。

除非另有定義，本發明使用的所有技術和科學術語具有本領域普通技術人員通常所理解的相同意思。為了本發明的目的，下列術語定義如下：

冠詞“一”和“一個”在這里被用來指該冠詞的語法對象的一個或多于一個(即：至少一個)。通過例子，“一個元件”指一個元件或多于一個元件。

整個說明書中，除非上下文另有要求，詞語“包括”和“包含”將被理解為意味著包括所述步驟或元件或者一組步驟或元件，但不排除任何其它步驟或元件或一組步驟或元件。

根據本發明的一個方面，提供了一種用于饋電超寬帶雙頻雙極化蜂窩基站天線的一個頻帶的輻射器的180°混合電路。所述雙頻帶包含低和高頻帶。該180°混合電路包括：絕緣材料構成的基板、平行配置為接地面的一對金屬板，以及第一、第二和第三金屬化層。所述基板設置在所述金屬板之間。第一和第二金屬化層包括在基板的相對的外表面上實現的多個金屬軌道，以鏡像配置來直接相互重疊。第一和第二金屬化層被短接在一起以保持金屬軌道處在相同電位。所述金屬板和所述第一和第二金屬化層形成第一帶狀線電路，其實現具有附加的短路分流短截線的匹配的分路器。金屬板用作第一帶狀線電路的接地。在一端提供總和輸入端口，而在相對端提供兩個輸出端口。匹配的分路器的分支變窄以在提供兩個輸出端口的輸出軌道之間提供間隙。第三金屬化層包括設置在基板內的多個金屬軌道，其設置在第一和第二金屬化層之間以提供中心導體。所述第一和第二金屬化層形成接地，而第三金屬化層形成第二帶狀線電路的有源導體。第三金屬化層的金屬軌道包括多個不同寬度的四分之一長度的變換器。在第二帶狀線電路的一端以及在第一帶狀線電路的短路分流短截線的短路點處提供差值輸入端口。以金屬軌道的形式的第三金屬化層的部分延伸跨過第一帶狀線電路的間隙。由于第二帶狀線電路的接地的中斷，由第二帶狀線電路從第二帶狀線電路的輸入端口在輸出端口施加差值信號。

優化軌道的部分的寬度，以便當所述輸出端口終止時，總和與差值輸入在所需的帶寬上最佳地匹配。