[发明专利]无源中继器设备、微波网络及设计中继器设备的方法

说明书

本发明公开一种中继器设备，该中继器设备包括交替金属移相元件的周期性阵列，该阵列在至少一个轴上是周期性的、形成于电介质基底的第一表面上，其中电介质基底的相反表面具有形成于其上的接地平面，其中每个移相元件在微波频率范围内提供0°至360°的相移。中继器设备可用于微波网络。

技术领域

本发明涉及可用于微波网络的无源中继器设备，该无源中继器设备包括移相元件的周期性阵列。

背景技术

现代蜂窝网络包括称宏小区的无线信号覆盖的地理区域。在宏小区内，基站使得蜂窝用户能够连接至核心网络并与其他用户通信或访问远程服务器上的信息。由于智能电话和便携式计算机的可用性和低成本，在未来数年内，无线网络上的移动数据流量的量预计将继续增加。除了普通老式语音通信之外，移动数据流量的增加还由带宽密集型高分辨率视频应用和服务诸如视频内容站点、游戏和数据驱动。

当通过无线信道传输数据、且特别是视频时，所接收视频的质量将取决于无线信道带宽、小区中的噪声和干扰、基站和移动设备之间的距离以及移动设备的速度。当这些缺陷中的一者或多者影响无线信道时，可能出现一个或多个问题(例如，视频质量劣化、视频定格、用户想要访问的互联网页面加载失败、以及网络缓慢)。这各种问题导致用户不满和流动。

为了避免这些问题，蜂窝服务提供商正在部署小小区。小小区的物理面积比宏小区小。许多小小区可驻留在一个微小区内。小小区可部署在当前和未来代的无线网络中，以提供局部无线覆盖、改进的通信能力和服务质量。小小区可用于增强基站信号弱的位置处的无线网络质量。

小小区可安装在街面的灯柱上、建筑物的屋顶上、电话线杆上或建筑物的墙壁上。小小区需要一种建立与核心网络的连接的方法。此连接称为小小区回程。小小区回程使用若干有线或无线接入技术。有线接入技术可以是基于铜缆的，诸如DSL或DOCSIS，或基于光纤的，诸如光纤到路边或光纤到节点。

当光纤和铜缆不可用于使小小区回程时，可使用无线回程。无线回程可部署在小于6GHz(次6GHz)的频带中或部署在频率在6GHZ至100GHz范围内的微波频带中。可用于小小区回程的次6GHz频带具有窄带宽，并且可能无法实现大于1Gbps的小小区回程数据速率。

由于5G回程将需要例如大于1Gbps的较高的数据速率，已确认针对小小区回程和无线接入使用在6GHZ至100GHz频谱区域内的较高频率无线电波(迄今为止称为微波或毫米波或mmWave)。例如，60GHz左右的频谱提供高于5GHz的在全球范围内可用的免许可频谱，并且可以支持大于1Gbps的无线接入数据速率。提供10GHz轻度许可频谱的70/80GHz内的频谱(所谓的E频带)也可支持大于1Gbps的无线接入数据速率。

应当理解，在无线通信链路设计中，接收信号强度随着发射天线与接收天线之间的距离以及信号的频率而减小。这种物理现象称为自由空间路径损耗。作为对比，在所有其它值相等的情况下，60GHz链路将具有比6GHz链路弱100倍的接收信号强度。因此，微波链路需要增益大于40dBi的高增益天线，以产生波束宽度小于1度或2度的准直窄波束，以补偿自由空间路径损耗。这些类型的链路称为视线微波链路。这些链路需要仔细对准发射天线和接收天线以确保良好的信号强度。

如上所述，小小区需要与核心网络的连接。连接可通过光缆或铜缆来建立。然而在一些情况下，光纤在一些特定地点可能不可用，并且城市法令可能禁止挖沟以将光纤拉设到小小区地点。微波回程具有吸引力，因为它提供更大的带宽以适应1Gbps数据速率。然而还有，在小小区回程天线和远程基站天线之间可能无法获得清晰的视线。当小小区安装在密集的城市区域中而在小小区天线与宏站点天线之间的视线中存在高层建筑物或其它障碍物时，可能发生这种情况。

因此，需要提供一种改变窄微波波束的方向以便避免障碍物并在小小区与宏站点之间建立微波回程连接的方法。