[发明专利]具有方位角波束宽度稳定化的透镜基站天线

说明书

提供了一种透镜天线。该透镜天线包含在纵向方向上彼此间隔开的辐射单元的线性阵列。每个辐射单元包含第一辐射元件和布置在第一辐射元件附近的第二辐射元件。第一辐射元件或第二辐射元件中的任一个可操作以在第一频率处谐振，并且第一辐射元件和第二辐射元件的组合可操作以在与第一频率不同的第二频率处谐振。透镜被定位成接收来自辐射单元中的至少一个的电磁辐射。

对相关申请的交叉引用

本申请要求2016年11月10日提交的美国临时专利申请序列号62/420,140的优先权，其全部内容以引用方式并入本文中，如同其全部被阐述一样。

技术领域

本发明一般涉及无线电通信，并且更具体地，涉及在蜂窝和其他通信系统中利用的透镜天线。

背景技术

蜂窝通信系统在本领域中是公知的。在蜂窝通信系统中，地理区域被划分为被称为“小区”的一系列区域，并且每个小区由基站服务。基站可以包含被配置为提供与移动订户的双向射频(“RF”)通信的一个或多个天线，这些移动订户在地理上位于由基站服务的小区内。在许多情况下，每个基站向多个“扇区”提供服务，并且多个天线中的每一个将为扇区中的相应一个扇区提供覆盖。通常，扇区天线安装在塔或其他升起结构上，每个天线生成的(一个或多个)辐射波束向外指向以服务相应的扇区。

常见的无线通信网络计划包含多列阵列，该多列阵列可以由馈电网络驱动以从单个相控阵天线产生两个或更多个波束。例如，如果使用每个天线生成两个波束的多列阵列天线，则对于六扇区配置可能仅需要三个天线。例如，在美国专利公开号2011/0205119中公开了生成多个波束的天线，该专利公开通过引并入本文。

多波束天线的应用可能需要最小的图案交叉(cross-over)以覆盖扇区，同时降低干扰。不同类型的传统多波束阵列包含(1)由Butler矩阵驱动的相控阵列和(2)与柱状透镜或特殊透镜阵列组合的多列相控阵列。然而，这些方法中的每一种都可能无法提供足够的交叉，特别是在宽带天线的情况下。例如，对于在1.69-2.69GHz的频带中操作的天线，可能难以实现期望的10dB的交叉。简要参考图1，图1示出了传统多波束透镜基站天线中约3dB的交叉。期望宽带多波束基站天线中的10dB或更大的交叉。

发明内容

本发明构思的一些实施例涉及一种透镜天线，该透镜天线包括多个辐射单元的线性阵列，该多个辐射单元在纵向方向上彼此间隔开并且各自包含第一辐射元件和布置在第一辐射元件附近的第二辐射元件。第一辐射元件或第二辐射元件中的任一个可操作以在第一频率处谐振，并且第一辐射元件和第二辐射元件的组合可操作以在不同于第一频率的第二频率处谐振。透镜被定位成接收来自多个辐射单元中的至少一个的电磁辐射。离开与第一频率对应的透镜的第一电磁辐射包括第一电场口径，并且离开与第二频率对应的透镜的第二电磁辐射包括不同于第一电场口径的第二电场口径。

在其他实施例中，第一电场口径相对于第二电场口径的口径比与第二频率相对于第一频率的频率比成比例地相关。

在还有的其他实施例中，口径比通过在0.9和1.1之间的比例常数与频率比相关。

在还有的其他实施例中，透镜包括具有透镜纵向轴线的柱状透镜。第一辐射元件包括交叉偶极子，并且第二辐射元件包括与第一辐射元件径向间隔开的交叉偶极子。

在还有的其他实施例中，第一辐射元件和第二辐射元件之间的中心到中心的距离在约50mm至约90mm的范围内。

在还有的其他实施例中，第一辐射元件和第二辐射元件之间的中心到中心的距离在对应于第二频率的波长的约0.3倍至对应于第二频率的波长的约0.7倍的范围内。

在还有的其他实施例中，第一辐射元件和第二辐射元件之间的中心到中心的距离在对应于第二频率的波长的约0.5倍至对应于第二频率的波长的约0.6倍的范围内。