[发明专利]具有隐蔽的单片金属偶极子的低成本高性能多频带蜂窝天线

说明书

公开了一种高性能低成本多频带天线配置，所述天线配置具有低频带偶极子，所述偶极子具有由冲压的金属片形成的偶极子臂，所述偶极子臂具有多个狭槽。所述狭槽中的一些沿所述低频带偶极子臂的纵向轴线取向，而其他狭槽正交于所述纵向轴线取向。所述狭槽的存在产生了多个电感器结构，所述电感器结构具有隐蔽的结构，所述隐蔽的结构在不抑制低频带中偶极子的性能的情况下，使所述低频带偶极子对高频带RF能量基本上是透明的。

发明背景

技术领域

本发明涉及用于无线通信的天线，并且更具体地涉及具有紧密相邻的低频带偶极子和高频带偶极子的多频带天线。

背景技术

对可以在多个频带和多个正交极化状态下工作以充分利用天线分集的蜂窝天线有相当大的需求。这个问题的一种解决方案是具有在低频带(LB)(例如，698MHz至960MHz)中以两个正交极化状态工作且在高频带(HB)(例如，1.695GHz至2.7GHz)中以两个正交极化状态工作的天线。一组典型的正交极化状态包括+/-45度。进一步要求天线具有最小的风荷载，这意味着它必须尽可能地窄以对迎面而来的风展现最小的横截面积。针对天线的另一个要求是在高频带(HB)和低频带(LB)两者中都具有快速滚降增益模式以减轻扇区间干扰。常规天线具有含有相当大的旁瓣和后瓣的增益模式。这些天线通常被安装在单个蜂窝塔上，每个天线覆盖不同的扇区，这导致它们各自的增益模式的旁瓣和后瓣重叠，从而在重叠的增益区域中造成干扰。因此，希望天线具有快速滚降增益模式，由此，超过给定的角度(例如，45°或60°)，所述天线增益模式就迅速下降，从而使安装在单个蜂窝塔上的多个扇区天线之间的重叠增益模式最小化。进一步，LB偶极子与HB偶极子之间的干扰可能污染它们各自的增益模式，因而降低天线的性能。

因为实现快速滚降增益模式的最佳方式是加宽天线的阵列面，而加宽天线阵列面会增加风荷载，所以对紧凑型阵列面和快速滚降增益模式两者的需求在目标上产生冲突。相反地，LB偶极子和HB偶极子在单个阵列面上在一起间隔排列得越近，它们遭受的干扰就越大，由此HB或LB中的发射分别由LB偶极子和HB偶极子获得，从而引起耦合和再辐射，所述再辐射污染了发射频带的增益模式。

这个问题可以利用偶极子来解决，所述偶极子被设计为“隐蔽的”，由此它们在其被设计用于的频带中进行辐射和接收，但对于由共享同一紧凑型阵列面的其他偶极子所辐射的其他频带却是透明的。

隐蔽的偶极子通常被划分成导电片段，所述导电片段通过插入的电感器和/或电容器结构耦合。导电片段具有小于RF能量的一个半波长(隐蔽的波长)的长度，针对所述半波长，感应电流得以阻止。对电感器和/或电容器结构进行调谐，使得它们在这个隐蔽波长处及以上共振，在隐蔽波长以上基本上是开路的，且在隐蔽波长以下基本上是短路的。

通常将LB偶极子隐蔽起来以防止在LB偶极子导体中出现HB感应电流。否则，由HB偶极子发射的HB能量将在LB偶极子中感应出电流，这随后会再辐射并且干扰HB增益模式。

如上面所提及的，隐蔽的偶极子结构涉及在偶极子臂内位于导电元件之间的电感器和/或电容器。这些结构可能是复杂的并且需要附加的PCB和金属层、粘合剂和辅助部件，所述辅助部件必须附接至或集成到偶极子结构中。如此，隐蔽的偶极子制造起来可能是复杂的、昂贵的且耗费时间的，并且可能引起可靠性问题。

因此，需要一种多频带天线，所述多频带天线具有最小阵列面但是具有强多频带性能(例如，具有最小干扰和快速滚降的干净增益模式)并且具有简单且易于制造的LB偶极子。

发明内容

因此，本发明涉及一种具有隐蔽的单片金属偶极子的低成本高性能的多频带蜂窝天线，所述多频带蜂窝天线消除了由于现有技术的限制和缺点而导致的一个或多个问题。