[发明专利]具有带增强型半功率束宽控制的天线阵列的蜂窝通信系统

说明书

本公开涉及具有带增强型半功率束宽控制的天线阵列的蜂窝通信系统。天线阵列包括：在其第一列中的第一多个辐射元件，所述第一多个辐射元件响应于从第一无线电得到的第一多个RF馈送信号；在其第二列中的第二多个辐射元件，所述第二多个辐射元件响应于从第二无线电得到的第二多个RF馈送信号。提供了功率分配器电路，所述功率分配器电路被配置成用与所述第一多个RF馈送信号中的第一个相关联的大多数能量驱动在第二列辐射元件的第一端处的第一个辐射元件，并用与所述第一多个RF馈送信号中的第一个相关联的非零少数能量驱动在第一列辐射元件的第一端处的第一个辐射元件。

优先权申请的引用

本申请要求2019年8月2日提交的美国临时专利申请序号62/882,052的优先权，该申请的公开内容据此也通过引用并入本文中。

技术领域

本发明涉及无线电通信和天线装置，且更具体地涉及用于蜂窝通信的基站天线阵列和操作基站天线阵列的方法。

背景技术

相控阵天线可在不物理移动其中的辐射元件的情况下创建并在不同方向上电子操纵无线电波束。如由图1A所示，在相控阵天线10中，射频(RF)馈送电流通过移相器(Φ₁-Φ₈)从发射器(TX)提供至多个间隔开的天线辐射元件，所述移相器在由间隔开的辐射元件发射的无线电波之间建立期望的相位关系。如本领域技术人员将理解的，适当建立的相位关系使得从辐射元件发射的无线电波能够组合从而增强沿期望方向(示为θ)的辐射，但抑制沿不期望方向的辐射。移相器(Φ_n)典型地由计算机控制系统(CONTROL)控制，所述计算机控制系统可改变所发射的无线电波的相位，并且由此在不同的方向上电子操纵组合波。此电子操纵可以在相控阵天线用于蜂窝通信和其它基于RF的系统时是重要的。

例如，在典型的蜂窝通信系统中，一个地理区域通常被划分成通常称为“蜂窝”的一系列区域，这些区域由相应的基站提供服务。每个基站可包括一个或多个基站天线(BSA)，这些基站天线被配置成提供与由基站服务的蜂窝内的移动用户的双向射频(“RF”)通信。在许多情况下，每个基站都被划分为“扇区”。在可能最常见的配置中，六角形形状的蜂窝被划分成三个120°扇区，每个扇区由一个或多个基站天线提供服务，这些基站天线可具有每个扇区近似65°的方位角半功率束宽(HPBW)。通常，基站天线安装在塔架或其它升高的结构上，辐射模式(亦称“天线束”)从其向外指向。基站天线通常实施为辐射元件的线性或平面相控阵列。例如，如由图1B所示，基站天线10’可包括辐射元件的并排列(RE₁₁-RE₁₈、RE₂₁-RE₂₈)，这些并排列限定一对相对紧密间隔的天线A1和A2。在此基站天线10’中，辐射元件的每一列可响应于各自的相移馈送信号，这些相移馈送信号从相应的RF馈送信号(FEED1、FEED2)和发射器(TX1、TX2)得到，并响应于计算机控制(CONTROL1、CONTROL2)而变化。

为了适应日益增长的蜂窝通信量，蜂窝运营商已经在各种新频带中增加了蜂窝服务。尽管在一些情况下，可以使用所称的“宽带”或“超宽带”辐射元件的线性阵列在多个频带中提供服务，但在其它情况下，必须使用辐射元件的不同线性阵列(或平面阵列)来支持不同频带中的服务。

随着频带数量的激增，增加扇区划分已变得更普遍(例如，将蜂窝划分成六个、九个或甚至十二个扇区)，并且部署在典型基站处的基站天线的数目已经显著增加。然而，由于局部区划条例和/或天线塔架的重量和风载荷约束等，通常关于能够部署在给定基站的基站天线的数目受到限制。为了在不进一步增加基站天线的数目的情况下提高容量，已经引入了所称的多带基站天线，其中，在单个天线中包括辐射元件的多线性阵列。一个非常普通的多带基站天线设计是RVV天线，其包括：用于在694-960MHz频带(通常称为“R带”)中的一些或全部中提供服务的“低带”辐射元件的一个线性阵列；以及用于在1695-2690MHz频带(通常称为“V带”)中的一些或全部中提供服务的“高带”辐射元件的两个线性阵列。R带和V带辐射元件的这些线性阵列通常以并排方式安装。