[發明專利]含帶增強半功率波束寬度控制的天線陣列的蜂窩通信系統

有效

• 申請號: 201810242591.1
• 申請日: 2018-03-23
• 公開（公告）號: CN109119765B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發明（設計）人: 梅霞;李曰民;M·L·齊默爾曼;李海峰;單龍
• 申請（專利權）人: 康普技術有限責任公司
• 主分類號: H01Q21/00
• 分類號: H01Q21/00;H01Q23/00;H01Q3/36;H04B7/0426
• 代理公司: 中國貿促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 邊海梅

本發明公開了一種含帶增強半功率波束寬度控制的天線陣列的蜂窩通信系統。該天線陣列包括響應于相應的第一混合射頻(RF)信號和第二混合射頻信號的第一輻射元件和第二輻射元件以及功率分配器電路。功率分配器電路被配置為將第一混合RF信號和第二混合RF信號生成為在其輸入端子處接收到的第一RF輸入信號和第二RF輸入信號的功率減小組合。例如，第一混合RF信號可以被生成為第一RF輸入信號的70％?90％能量貢獻與第二RF輸入信號的0.26％?2.7％能量貢獻的組合。類似地，第二混合RF信號可以被生成為第二RF輸入信號的70％?90％能量貢獻和第一RF輸入信號的0.26％?2.7％能量貢獻。

技術領域

本發明涉及無線電通信和天線設備，并且更特別地涉及用于蜂窩通信的基站天線陣列及其操作方法。

背景技術

相控陣列天線可以在不同的方向上創建無線電波的波束和電子地使無線電波的波束轉向，而無需其中輻射元件的物理移動。如圖1A所示，在相控陣列天線10中，從發送器(TX)經由移相器(Φ₁-Φ₈)向多個空間隔開的天線輻射元件提供射頻(RF)饋送電流，其中移相器(Φ₁-Φ₈)在由空間隔開的輻射元件所發射的無線電波之間建立期望的相位關系。如本領域技術人員將理解的，恰當建立的相位關系使得從輻射元件發射的無線電波能夠組合，由此增加在期望的方向(示為θ)上的輻射，但抑制在不期望的(一個或多個)方向上的輻射。移相器(Φ_n)通常由計算機控制系統(控制)控制，其中計算機控制系統(控制)可以改變所發射的無線電波的相位，并由此在不同的方向上使組合的波電子地轉向。當相控陣列天線在蜂窩通信和其它基于RF的系統中使用時，這種電子轉向會是重要的。

例如，在典型的蜂窩通信系統中，地理區域常常被劃分成由相應基站服務的、通常被稱為“小區”的一系列區域。每個基站可以包括一個或多個基站天線(BSA)，這些基站天線(BSA)被配置為向由該基站服務的小區內的移動訂戶提供雙向射頻(“RF”)通信。在許多情況下，每個基站被劃分成“扇區”。在可能最常見的配置中，六邊形形狀的小區被劃分成三個120°扇區，并且每個扇區由一個或多個基站天線提供服務，其對于每個扇區可以具有大約為65°的方位角半功率波束寬度(HPBW)。通常，基站天線安裝在塔架或其它凸起結構上，并且輻射圖(即“天線波束”)從其向外指向。基站天線常常被實現為輻射元件的線性或平面相控陣列。例如，如圖1B所示，基站天線10'可以包括輻射元件(RE₁₁-RE₁₈，RE₂₁-RE₂₈)的并排的列，其定義一對相對緊密隔開的天線A1和A2。在這種基站天線10'中，每列輻射元件可以對相應的相移饋送信號作出響應，所述信號從對應的RF饋送信號(饋送1，饋送2)和發送器(TX1，TX2)得出并且響應于計算機控制(控制1，控制2)而變化。

為了適應日益增長的蜂窩通信量，蜂窩運營商已經在各種新的頻帶中增加了蜂窩服務。雖然在一些情況下，有可能使用所謂的“寬帶”或“超寬帶”輻射元件的線性陣列來在多個頻帶中提供服務，但在其它情況下，需要使用不同的輻射元件的線性陣列(或平面陣列)來支持不同頻帶中的服務。

隨著頻帶數量的增加，扇區化的增加變得越來越普遍(例如，將小區劃分成六個、九個或者甚至十二個扇區)，并且在典型的基站處部署的基站天線的數量顯著增加。然而，由于本地分區條例(zoning ordinance)和/或天線塔的重量以及風力載荷限制等原因，對于可以在給定基站處部署的基站天線的數量經常存在限制。為了在不進一步增加基站天線數量的情況下增加容量，已經引入了所謂的多頻帶基站天線，其中輻射元件的多個線性陣列被包括在單個天線中。一種非常常見的多頻帶基站天線設計是RVV天線，其包括用于在通常被稱為“R-頻帶”的694-960MHz頻帶中的一些或全部中提供服務的“低頻帶”輻射元件的一個線性陣列，以及用于在通常被稱為“V-頻帶”的1695-2690MHz頻帶中的一些或全部中提供服務的“高頻帶”輻射元件的兩個線性陣列。這些R-頻帶和V-頻帶輻射元件的線性陣列典型地以并排方式安裝。