[发明专利]天线结构与安装

说明书

本发明申请是申请号为“001187031”，发明名称为“天线结构与安装”的发明申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种包括天线阵列的新型天线结构，天线阵列具有可操作地耦合到天线阵列中的每个天线单元并紧靠每个天线单元的功率放大器芯片。本发明还涉及包括用于发射(Tx)和接收(Rx)操作的天线阵列的新型天线结构和系统。

背景技术

在诸如蜂窝和个人通信服务(PCS)，以及多信道多点分配系统(MMDS)和本地多点分配系统(LMDS)之类的通信设备中，通常是利用安装在天线塔或其它构件顶部的天线从使用者或用户接收和转发信号。诸如无线本地环路(WLL)，专用移动无线电(SMR)和无线局域网(WLAN)之类的其它通信系统具有用于在同样可利用各种形式的天线和收发信机的系统使用者或用户之间接收和发射通信的信号传输基础设施。

所有这些通信系统需要放大由天线发射和接收的信号。为此，至今为止在实际应用中采用常规的线性功率放大器，其中按1998年的美元计算，提供所需放大的费用通常在每瓦US $100至US $300之间。在通信系统采用天线塔或其它构件的情况下，大部分基础设施经常位于天线塔或其它构件的底部，利用相对长的同轴缆与安装在天线塔上的天线单元连接。缆中遇到的功率损耗可能需要增加一些通常设置在地面的基础设施或基站的功率放大，从而使上面通常是每单元的费用或每瓦的费用进一步增加花费。

此外，这类常规的功率放大系统一般需要相当多的附加电路以实现通信系统的线性度或线性性能。例如，在常规的线性放大器系统中，通过增加反馈送路和预失真电路可增强全系统的线性度，以便补偿放大器芯片电平的非线性度，增加放大器系统的有效线性度。随着将系统驱动到更高的功率等级，必须设计和实施相对复杂的电路，以补偿随输出功率的增加而降低的线性度。

上述许多通信系统中的基础设施(基站)的输出功率等级通常超过10瓦，并且经常高达几百瓦，这会导致相对高效的全向功率需求(EIRP)。例如，对于具有20瓦功率输出的典型基站(在地面)，传送到天线的功率减去缆损耗约为10瓦。这种情况下，有一半功率消耗在缆损耗/发热上。该系统需要级联到大功率电路的复杂线性放大元件，以便在更大的输出功率达到所需的线性度。通常，对于该大功率系统和放大器，必须使用附加的大功率组合器。

相对大的输出功率系统所需的实现整个系统的线性度的所有附加电路导致了上述每单位/瓦的费用($100和$300之间)。

发明内容

本发明提出了跨越多个天线(阵列)单元分配功率，以便在每个天线单元实现较低的功率等级和以低得多的费用等级(每单位/每瓦)使用功率放大器技术。

根据本发明的一个方面，在基础设施应用中的相对低的功率和线性区中使用功率相对低的和每瓦费用相对低的功率放大器芯片。为了使用这种功率相对低的，每瓦费用相对低的芯片，本发明提出了使用天线阵列，在天线阵列中使用一个功率相对低的放大器芯片与该阵列的每个天线单元连接，以获得所希望的该阵列的所有输出功率。

根据本发明的另一个方面，分布天线设备包括多个发射天线单元、多个接收天线单元和多个功率放大器，所述功率放大器之一可操作地与每个所述发射天线单元耦合，并且紧邻相关的发射天线单元安装，以便在功率放大器和相关天线单元之间不出现明显的功率损耗，所述功率放大器中的至少一个包括一个低噪声放大器，并内置在所述分布天线设备中，用于接收和放大来自所述接收天线单元至少之一的信号，每个所述功率放大器包括一个功率相对低的、每瓦费用相对低的线性功率放大器芯片。

因此，可以把通常用于远程和终端设备(例如手机或使用者/用户设备)应用的功率相对低的放大器芯片用于基础设施(例如基站)应用。根据本发明，消除了对用于相对大功率的系统中的线性性能的失真校正电路和其它相对昂贵的反馈送路等的需求。在其线性输出范围内利用功率相对低的芯片获得线性性能。就是说，本发明提出了避免过激励这些芯片或需要接近饱和电平的操作。以避免需要用附加的昂贵和复杂的电路补偿降低的线性度。本发明中使用的功率放大器芯片在线性范围通常具有一瓦或低于一瓦的输出功率。此外，本发明提出了在多元天线阵列的每个单元的馈送点安装这种类型的功率放大器芯片。因此，作为整体的天线系统的输出功率可以是天线阵列中使用的单元数量的倍数，同时保持线性度。