[發(fā)明專利]一種天線裝置以及基站

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201480006979.1
• 申請日: 2014-01-16
• 公開（公告）號: CN105009361A
• 公開（公告）日: 2015-10-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 格雷戈?duì)枴とR納特
• 申請（專利權(quán)）人: 賽爾麥克斯科技公司
• 主分類號: H01Q1/24
• 分類號: H01Q1/24;H01Q5/00
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11250
• 代理人: 吳黎

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于移動通信的天線裝置，該天線裝置包括適用于至少兩個不同的頻帶的多個發(fā)射器，該多個發(fā)射器設(shè)置在反射器之上。而且，本發(fā)明還涉及一種用于移動通信的基站，該基站包括至少一個上述類型的天線裝置。

背景技術(shù)

典型的通信天線裝置可以包括多個發(fā)射天線元件、天線饋電網(wǎng)絡(luò)和反射器。發(fā)射器通常排列成多個列，每一列發(fā)射器形成一個天線。發(fā)射器可以是單極化的或雙極化的；在后一種情形下，每個天線需要兩個饋電網(wǎng)絡(luò)，即每一極化需要一個饋電網(wǎng)絡(luò)。發(fā)射器通常在反射器之上排列為陣列，大多數(shù)情況下排列為沿豎直平面延伸的一維陣列，但也會使用二維陣列。為了簡要起見，下面僅考慮一維陣列，但這不應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為是限制了本專利的范圍。天線的發(fā)射性能受限于它的孔徑，該孔徑定義為垂直于被接收或被傳輸?shù)男盘柕挠行炀€面積。天線增益和波瓣寬度與天線孔徑和運(yùn)行頻率直接相關(guān)。例如，當(dāng)頻率加倍時，波長減半，而對于相同的孔徑，增益加倍，波瓣寬度減半。為使陣列正確運(yùn)行，發(fā)射器通常相互隔開一定距離，該距離略微小于它們運(yùn)行的波長，因而增益將會與所使用的發(fā)射器的數(shù)量成正比，而波瓣寬度將會與發(fā)射器的數(shù)量成反比。

隨著蜂窩系統(tǒng)(GSM、DCS、UMTS、LTE、WiMAX等)和不同頻帶(700MHz、800MHz、900MHz、1800MHz、1900MHz、2600MHz等)的增長，將適用于不同的蜂窩系統(tǒng)和不同頻帶的天線重組為一個多頻帶天線的做法成為有益的。通常的方案是將低頻帶天線(例如GSM?800或GSM?900)與一個或多個高頻帶天線(例如DCS?1800、PCS?1900或UMTS?2100)相組合。最近才成為可用的頻帶，例如2600MHz頻帶，也可以被包括在多頻帶天線裝置中。

低頻帶天線通常用于達(dá)成最佳的蜂窩覆蓋，其增益必須越高越好。高頻帶天線用于加入另一頻帶以增大容量，而其增益直到最近也沒有得到優(yōu)化，趨勢是使兩個頻帶保持相似的豎直波瓣寬度，其結(jié)果是，與低頻帶天線的孔徑相比較，高頻帶天線的孔徑較小，典型的情況是高頻帶天線的孔徑大約是低頻帶天線的孔徑的一半。這也允許了在并排式結(jié)構(gòu)中，例如一個堆疊在另一個之上的兩個高頻帶天線115位于一個低頻帶天線116旁邊(圖1A)。這兩個天線可以用于兩個不同的頻帶(例如PCS?1900以及UMTS?2100或LTE?2600)。所使用的另一種結(jié)構(gòu)是交錯式天線。在這種結(jié)構(gòu)中，將如WO2006/058658-A1所描述的由低頻帶發(fā)射器和高頻帶發(fā)射器組合而構(gòu)成的雙頻帶發(fā)射元件113與單頻帶的低頻帶發(fā)射器111和高頻帶發(fā)射器112一起使用(圖1B)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)的多頻帶天線裝置的缺點(diǎn)在于高頻帶天線不能利用反射器之上可用的整個豎直孔徑。隨著智能手機(jī)越來越多地被使用，蜂窩網(wǎng)絡(luò)部署的關(guān)注點(diǎn)已經(jīng)從提供語音通話轉(zhuǎn)移至提供數(shù)據(jù)傳輸。運(yùn)營商迫切需要為數(shù)據(jù)傳輸提供更大容量，這經(jīng)常與諸如LTE等新的蜂窩系統(tǒng)相結(jié)合。

諸如CDMA和LTE等的蜂窩標(biāo)準(zhǔn)被設(shè)計成更高的接收功率會產(chǎn)生更高的數(shù)據(jù)傳輸吞吐量。獲得更高的接收功率的一種方式是增大基站天線的增益，這能夠通過增大天線孔徑來實(shí)現(xiàn)。

增大高頻帶天線的孔徑的一個問題在于，隨著運(yùn)行在高頻率的發(fā)射器的數(shù)量相比于運(yùn)行在低頻率的發(fā)射器的數(shù)量的增加，傳統(tǒng)的基于狹窄柔性電纜的饋電網(wǎng)絡(luò)的損耗也會增加，因而通過增大天線孔徑獲得的額外增益的部分或全部會損耗在饋電網(wǎng)絡(luò)中。更新的諸如LTE標(biāo)準(zhǔn)等的蜂窩標(biāo)準(zhǔn)包括使用MIMO(多輸入多輸出，Multiple?Input?Multiple?Output)天線，從而通過使用多個用于接收具有低關(guān)聯(lián)度的信號的天線來增大數(shù)據(jù)吞吐量。因此，在多頻帶天線裝置中加入更多天線是有益的。

使用如WO2006/058658-A1所描述的雙頻帶偶極子的問題在于，高頻帶偶極子會影響低頻帶偶極子的性能，并且難以同時優(yōu)化低頻帶和高頻帶的性能。

如果為多頻帶天線中的低頻帶和高頻帶分別使用單獨(dú)的發(fā)射器，那么適用于不同頻帶的發(fā)射器需要緊靠彼此而運(yùn)行。它們因而會對彼此的輻射圖產(chǎn)生不利影響，或者在它們自身之間耦合無用的信號。

本發(fā)明的目的在于改進(jìn)多頻帶天線裝置的性能。