[发明专利]在频率范围内进行操作的单极化辐射器及广带天线

说明书

本发明涉及一种在频率范围内进行操作的单极化辐射器，所述辐射器包括多个有源偶极子（70），所述多个有源偶极子（70）配置成被布置为与地平面（22）相距预确定距离（d）。每个有源偶极子（70）包括具有第一电特性的第一有源元件以及具有第二电特性的第二有源元件，所述第一有源元件和所述第二有源元件在长度（L）上相等并被设置有相应的馈电点（24）。在每个有源偶极子（70）中，第一电特性与第二电特性不同，基于所述频率范围的上频率来选择每个有源元件的所述长度（L），以及每个有源偶极子（70）的所述第一有源元件（71）和/或所述第二有源元件（72）配置成被电容性耦合到相邻有源偶极子的有源元件。

技术领域

本公开涉及无线通信领域。特别地，本公开涉及包括强耦合偶极子阵列中的非对称偶极子的广带（broadband）天线。

背景技术

无线通信网络中的节点需要天线以用于网络与用户设备UE之间的通信，并且天线的数量取决于所使用的频率的数量、所使用的天线的类型以及如何实现空间分集而变化。每站点的天线的典型数量为九个，其中每扇区三个。当前典型天线是窄带的，并且被划分成两个类别：低带天线和中/高带天线。低带覆盖700-900 MHz频率范围，而中/高带覆盖1700-2600 MHz。运营商经常从建筑物房东和塔所有者租用用于天线的站点空间，并且天线的数量、天线尺寸和重量是确定租用成本的因素。更多且更大且更重的天线导致更高的租金。

用于减少站点上天线的数量的一种当前解决方案是将低带天线和中/高带天线组合成一个天线（称为多带天线）。由于产品变得相当昂贵且复杂，所以此方法具有缺点。由于许多频带将被放置在同一天线中，这要求用于倾斜的大量布线和移相器。为了实现良好性能的材料连同复杂构造实践一起导致了昂贵的产品。

偶极子天线主要被用在无线通信系统中的窄带技术中。偶极子彼此分离以确保偶极子之间的相互作用最小，并且每个偶极子阵列和极化被互连到公共输入/输出端口。此外，每个偶极子被设计成覆盖特定频带或彼此靠近的几个频带，并且通常每偶极子实现一个移相器以实现针对该偶极子阵列的垂直倾斜。通过称为远程电倾斜（RET）的外部盒来实现电倾斜。在偶极子天线配置中实现若干频带需要在同一天线孔径中的若干偶极子阵列。

在图1中可以看到具有在两个不同频率（表示为A和B）进行操作的移相器11的双极化双带偶极子天线10的说明性示意图。针对每个频率提供两个双极化天线元件12，并且所述两个双极化天线元件12被连接到天线端口13_A和13_B。取决于天线特性，各天线的天线元件的数量将不同。

如果使用宽带（wideband）无线电，窄带天线（诸如上面所描述的窄带天线）还引起附加的挑战。这导致附加的双工器，从而创建更多的站点成本，并且功耗增加。

通信当前非常珍贵，并且预计在接下来几年内支持的服务指数级增长。下一代基站被设想成能够支持所有无线商业协议。这要求在宽频率范围内的操作。

此外，预计供应先进的波束成形能力，像如专用用户波束。这是朝向实现用于商业应用的先进天线系统AAS的途径。这已生成对能够满足未来基站应用的商业宽带宽扫描角天线阵列的强烈研究兴趣。