[发明专利]对于共享孔径阵列天线的独立方位图案

说明书

本公开涉及对于共享孔径阵列天线的独立方位图案。提供了具有对于不同的子频带的端口的多列天线。在一个方面，功率分配器将子频带端口耦合到辐射元件的列。至少一个功率分配器是不等分功率分配器，以允许一个子频带的HPBW被配置为独立于其他子频带的HPBW。端口可以在辐射元件处被双工器组合。根据另一方面，多列天线具有多个第一子频带端口和多个第二子频带端口。第一子频带端口中的每一个被第一子频带馈送网络耦合到多列中的一列。第二子频带端口中的每一个被包括功率分配器的第二子频带馈送网络耦合到多列中的两列。不同的子频带具有相同的多列天线的不同的MIMO优化。

本申请是申请日为2015年2月28日、题为“对于共享孔径阵列天线的独立方位图案”的发明专利申请201580030919.8的分案申请。

背景技术

蜂窝基站天线典型地包含由功率分配馈送网络连接的一列或多列辐射元件。这个馈送网络包含将输入功率在辐射元件的组或辐射元件的子阵列之间分配的功率分配器。馈送网络还被设计为生成在每个辐射元件或辐射元件的子阵列处的特定相位值。这个馈送网络还可以包含移相器，其允许调整对于每一个辐射元件或辐射元件的子阵列的相位，从而调整天线图案的主波束的波束峰位置。

用于移动电话和数据终端的高速数据的无线通信的一个标准被称为长期演进，通常被缩写为LTE并且被营销为4G LTE。LTE标准在不同的子频带中支持频分双工(FDD-LTE)技术和时分双工(TD-LTE)技术。例如，2490-2690MHz频带被全世界许可用于TD-LTE。在这些相同的国家中的许多国家，诸如1710-1880MHz、1850-1990MHz、1920-2170MHz和1710-2155MHz的频带可以被用于FDD-LTE的应用。

在1710MHz至2690MHz的频带中操作的超宽带辐射元件是可用的。但是，鼓励在不同的子频带中使用不同的多输入多输出(MIMO)配置。很多TD-LTE网络采用了多列波束成形天线。对于TD-LTE优化的天线可以包括间隔0.5-0.65个波长的4列辐射器，并且每一列的辐射器在2490-2690MHz频带中生成约为65度到90度的额定列半功率波束宽度(HPBW)。这将导致4x1的MIMO天线。相反，在FDD-LTE应用中，鼓励使用2x1的MIMO，该MIMO使用具有额定45度-65度的HPBW和约为一个波长的列间隔的2列辐射器。由于这些涉及MIMO端口的数量和列间隔的不同的需求，4x1的MIMO和2x1的MIMO通常在不同的天线中实现。

已知试图将在常见辐射元件阵列中的子频带组合。例如，2013年2月20日递交的美国专利申请序列第13/711,474号中，公开了为了允许多个更窄波段的特定于频率的馈送网络被附接到相同的辐射元件的阵列，使用宽带辐射元件，并且随后在辐射元件和其余馈送网络之间放置复用滤波器(例如，双工器、三工器)，将通过引用将该申请结合于此。这个对辐射元件的共享允许例如单独一列辐射元件生成具有对于两个不同频带独立的仰角下倾角的图案。这个概念原则上可以被扩展到具有多列辐射元件的天线。但是，在实践中，如果列的数量和列间隔对于LTE的一个子频带优化，则列的数量和列间隔将不能对于LTE的其他子频带优化。例如，对于FDD-LTE的1900MHz的子频带(以约一个波长间隔的两列)优化的设计将导致对于TD-LTE的子频带的次优的配置(以约1.3个波长间隔的两列，而期望的是以0.65个波长间隔的四列)。

方位图案变化是关于超宽带天线存在的另一个问题。例如，在无线通信市场中，存在对于在1710-2170MHz和2490-2690MHz频带中生成独立图案的天线的需求。覆盖整个1710-2690MHz的辐射元件是已知的。但是，因为1710-2690MHz是42％的频带(即，频带宽是频带中点的42％)，生成例如33至45度的窄HPBW的多列阵列将在跨该频带中经历方位HPBW的42％的变化。这样的变化量对于很多应用是不能接受的。

发明内容