[發明專利]具有由輕質介電材料形成的透鏡和相關介電材料的天線

有效

• 申請號: 201780014059.8
• 申請日: 2017-03-21
• 公開（公告）號: CN108701894B
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: M·蓋拉;S·L·邁卡艾里斯;I·蒂莫菲弗
• 申請（專利權）人: 康普技術有限責任公司
• 主分類號: H01Q1/24
• 分類號: H01Q1/24;H01Q15/10;H01Q21/24;H01Q19/10;H01Q25/00
• 代理公司: 中國貿促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 鄒丹

提供了透鏡式天線，其包括多個輻射元件和定位成接收來自輻射元件中的至少一個輻射元件的電磁輻射的透鏡，透鏡包括復合介電材料。復合介電材料包括與惰性粘結劑混合的可膨脹的氣體填充的微球、諸如發泡微球的介電載體材料以及混合在一起的導電材料的顆粒。

相關申請的交叉引用

本發明的申請根據35U.S.C.§119要求于2016年3月25日提交的美國臨時專利申請序列No.62/313,406的優先權，其全部內容通過引用被結合于此。

技術領域

本發明一般而言涉及無線電通信，并且更特別地，涉及在蜂窩和其它通信系統中使用的透鏡式天線。

背景技術

蜂窩通信系統在本領域中是眾所周知的。在蜂窩通信系統中，地理區域被劃分為稱為“小區”的一系列區域，并且每個小區由基站服務。基站可以包括一個或多個天線，該一個或多個天線被配置為提供與移動訂戶的雙向射頻(“RF”)通信，移動訂戶在地理上位于由基站服務的小區內。在許多情況下，每個基站向多個“扇區”提供服務，并且多個天線中的每個天線將為扇區中的相應一個扇區提供覆蓋。通常，扇形天線安裝在塔架或其它凸起結構上，其中由每個天線產生的(一個或多個)輻射波束向外定向以服務相應的扇區。

常見的無線通信網絡規劃涉及使用三個基站天線來服務三個六角形小區的基站。這通常被稱為三扇區配置。在三扇區配置中，每個基站天線服務120°扇區。通常，65°方位半功率波束寬度(HPBW)天線為120°扇區提供覆蓋。這些120°扇區中的三個提供360°覆蓋。也可以采用其它分區方案。例如，也使用六個、九個和十二個扇區配置。六個扇區站點可能涉及六個定向基站天線，每個天線具有服務60°扇區的33°方位HPBW天線。在其它提出的解決方案中，可以由饋電網絡驅動單個多列陣列以從單個相控陣天線產生兩個或更多個波束。例如，如果使用各自生成兩個波束的多列陣列天線，則對于六個扇區配置可能只需要三個天線。生成多個波束的天線例如在美國專利公開No.2011/0205119中公開，該專利通過引用被結合于此。

增加扇區的數量增加了系統容量，這是因為每個天線可以服務更小的區域并因此在整個扇區中提供更高的天線增益，并且因為頻帶可以重用于每個扇區。但是，將覆蓋區域劃分為更小的扇區存在缺點，因為覆蓋窄扇區的天線通常具有更多比覆蓋更寬扇區的天線的輻射元件的間隔更寬的輻射元件。例如，典型的33°方位HPBW天線通常是典型的65°方位HPBW天線的兩倍寬。因此，隨著小區被劃分為更多數量的扇區，成本、空間和塔負載要求會增加。

透鏡可以用在蜂窩和其它通信系統中以聚焦天線波束，這對于增加由蜂窩基站服務的扇區的數量會是有用的，并且在用于在感興趣的區域上聚焦天線波束的其它通信系統中會是有用的。但是，透鏡可能增加天線的成本、重量和/或復雜性，并且因此在許多天線應用中可能不是商業上實用的解決方案。

發明內容

根據本發明的實施例，提供了包括多個輻射元件和透鏡的天線，透鏡定位成接收來自輻射元件中的至少一個輻射元件的電磁輻射。透鏡包括多個復合介電材料塊，其中復合介電材料塊中的至少一些塊包括第一基礎介電材料片材和第二基礎介電材料片材，其間具有第一金屬片，其中第一金屬片的厚度小于第一基礎介電材料片材的厚度的10％。

在一些實施例中，第一金屬片中的至少一些可以具有小于50微米的厚度。在一些實施例中，第一金屬片中的至少一些可以包括鋁箔。在一些實施例中，第一金屬片中的至少一些的長度可以在相應的第一金屬片的寬度的50％之內。

在一些實施例中，第一介電材料片材中的至少一些可以包括在加熱時體積膨脹的發泡(foamed)材料。

在一些實施例中，復合介電材料塊中的至少一些塊可以各自還包括在第二介電材料片材上的第三介電材料片材和在第二介電材料片材和第三介電材料片材之間的第二金屬片。

在一些實施例中，透鏡可以包括球面透鏡，并且天線可以包括用于蜂窩通信系統的基站天線。