[發明專利]用于分布式無線通信系統的螺旋天線

有效

• 申請號: 201380059580.5
• 申請日: 2013-10-25
• 公開（公告）號: CN104798254A
• 公開（公告）日: 2015-07-22
• 發明（設計）人: 康斯坦德·E·耶梅隆
• 申請（專利權）人: 3M創新有限公司
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q1/24
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 梁曉廣;關兆輝

技術領域

本發明涉及一種用于分布式無線通信系統的天線。更具體地，該天線被配置為修改的對數螺旋天線并且可以用于提供建筑物內無線(IBW)通信的網絡中。

背景技術

全球存在數億個多住戶單元(MDU)，居住了全世界人口的約三分之一。為了給數量日益增加的客戶提供所需的帶寬，需要更好的無線通信覆蓋。因此，除了新部署傳統的、大型的“宏”蜂窩站點之外，還需要擴大“微”蜂窩站點(諸如辦公樓、學校、醫院、和住宅單元之類的結構內的站點)的數量。建筑物內無線(IBW)分布式天線系統(DAS)用于提高建筑物和相關結構內的無線覆蓋。常規的DAS使用遍布在建筑物內的策略性放置的天線或漏泄同軸電纜(漏泄共軸線)來接收400MHz至6GHz頻率范圍內的射頻(RF)信號。

近年來，消費者要求移動裝置的高速率。新興的高速蜂窩和無線技術諸如3G、WiMax、WiFi、和LTE已經應允并且正在提供移動寬帶無線連通性。因此，消費者用固定電話線取代移動電話，并且期待來自無線服務提供商的無間斷覆蓋。因為現在所有移動通信的一半以上都源自建筑物內部，所以無線服務提供商計劃他們的網絡的覆蓋率和容量的方式正在快速地發生改變。在有限傳輸功率下數據速率的增加將導致蜂窩具有更小的半徑。這種趨勢將導致室內和室外的分布式天線系統(DAS)的快速發展和部署。

用于IBW系統的室內DAS的部署成本的一大部分是用來安裝和升級無線布線和硬件的勞動力。因此，存在對于低成本且容易安裝和升級結構化布線傳輸系統的需要。位于天花板下方的結構化布線系統將分送有線信號(經由企業級無源光網絡(PON))和無線信號(蜂窩、PCS、遙測技術、WiFi、公共安全)。一種這樣的系統在共同未決的美國公布2012-0293390和2012-0295486中進行描述。這種結構化布線系統的關鍵部件包括容易附接到結構化布線解決方案的寬帶天線；這些寬帶天線是直接附接到電纜或附接到遠程無線電單元。當前的IBW?DAS部署采用多根分立天線，由此每一項服務使用一個天線：一個天線用于公共安全、一個天線用于WiFi，等等。

在為不同無線網絡架構提供IBW布線(尤其是在較陳舊的建筑物和結構內)的過程中，存在物理和美學的挑戰。這些挑戰包括進入建筑物、豎井中的有限分布空間、以及用于電纜敷設和管理的空間。

在美國之外，一些國家的法律要求載體來擴大建筑物內部的無線覆蓋率。在美國，帶寬的需求和安全問題將促進IBW應用，尤其是在當今世界進入4G或以上的網絡架構時。

發明內容

根據本發明的示例性方面，一種用于無線通信的天線包括具有第一側和相背對的第二側的介電基板。具有第一修改的對數螺旋圖案的第一主臂設置在介電基板的第一側上。具有第二修改的對數螺旋圖案的第二主臂設置在介電基板的第二側上，其中第一主臂和第二主臂是由導電材料形成的。連接器耦接頭設置在修改的對數螺旋圖案的中心處，連接器耦接頭具有耦接到第一主臂的第一部分和耦接到第二主臂的第二部分。該天線是自補的。

在另一方面，該天線具有標度不變性。

在另一方面，第一主臂是由第一次級臂和第二次級臂的組合形成的，第一次級臂和第二次級臂各自具有對數螺旋圖案形狀并且各自具有相同的面積。在另外的方面，第二次級臂被取向成使得其從距第一次級臂180度的位置旋轉約112度。在另一方面，第二主臂是由第一次級臂和第二次級臂的組合形成的，第一次級臂和第二次級臂各自具有對數螺旋圖案形狀并且各自具有相同的面積，其中第二次級臂被取向成使得其從距第一次級臂180度的位置旋轉約112度。在另外的方面，第一次級臂和第二次級臂各自包括形成于其末端部分上的半圓形端蓋。

在另一方面，該天線具有從約500MHz至約10GHz擴展的帶寬。在另一方面，該天線具有從約700MHz至約6GHz擴展的帶寬。

在另一方面，連接器耦接頭包括同軸接收器和中心銷，所述同軸接收器具有能夠安裝到主臂中的一個主臂的主體安裝部分，所述中心銷被配置成用于穿過介電基板并連接到另一個主臂。

在另一方面，天線具有50歐姆的阻抗。

在另一方面，第一主臂和第二主臂基本上不重疊。

在另一方面，天線還包括用于支撐介電基板的外殼，外殼具有薄型覆蓋物。在另一方面，天線還包括能夠安裝到墻壁、天花板或其它安裝表面的支撐板。在另外的方面，支撐板的一側包括用于將天線安裝到安裝表面上的粘合背襯。

在另一方面，天線的每個主臂包括對數螺旋臂，對數螺旋臂具有：部分地由公式(1)定義的第一螺旋線