[发明专利]具有骨架射频透镜的基站天线

说明书

一种带透镜的基站天线包括：第一阵列，所述第一阵列包括被配置成传输第一RF信号的相应子分量的多个辐射元件；第二阵列，所述第二阵列包括被配置成传输第二RF信号的相应子分量的多个辐射元件；以及骨架RF透镜，所述骨架RF透镜定位成从所述第一阵列的辐射元件中的第一个并且从所述第二阵列的辐射元件中的第一个接收电磁辐射。在一些实施例中，骨架RF透镜包括由气隙分开的多个介电材料层。

相关申请的交叉引用

本申请请求享有2019年5月9日提交的美国临时专利申请第62/845,393号的优先权，该申请的全部内容通过引用并入本文中。

技术领域

本发明大体上涉及无线电通信，并且更具体地涉及用于蜂窝通信系统和其它通信系统的带透镜的天线。

背景技术

蜂窝通信系统是本领域中众所周知的。在典型的蜂窝通信系统中，一个地理区域被划分为称作“小区”的一系列区域，并且每个小区由基站提供服务。基站可包括基带设备、无线电和基站天线，该基站天线被配置成提供与位于整个小区中的用户的双向射频(“RF”)通信。在许多情况下，小区可被划分成多个“扇区”，并且单独的基站天线提供对每个扇区的覆盖。天线通常安装在塔架或其它升高结构上，其中，由每个天线生成的辐射束(“天线束”)向外指向以为相应扇区提供服务。通常，基站天线包括辐射元件的一个或多个相控阵列，其中，当天线被安装使用时，辐射元件以一个或多个竖直列布置。本文中“竖直”是指相对于由地平线限定的平面垂直的方向。

常见的基站配置为“三扇区”配置，其中，小区在方位面中被划分成三个120°扇区，且基站包括提供对三个相应扇区的覆盖的三个基站天线。方位面是指将基站天线一分为二并且与地平线限定的平面平行的水平面。在三扇区配置中，由每个基站天线生成的天线束通常在约65°的方位面中具有半功率波束宽度(“HPBW”)，使得天线束提供对整个120°扇区的良好覆盖。通常，每个基站天线将包括通常被称为“线性阵列”的辐射元件的竖直延伸列。线性阵列中的每个辐射元件可以具有近似65°的HPBW，使得由线性阵列生成的天线束将提供对方位面中120°扇区的覆盖。在许多情况下，基站天线可以是所称的“多频带”，其包括以不同频带操作的两个或更多个辐射元件阵列。

扇区分裂是指这样一种技术，其中，基站的覆盖区域在方位面中被划分成多于三个扇区，诸如，六个、九个或甚至十二个扇区。六扇区基站将在方位面中具有六个60°扇区。将每个120°扇区分成多个较小子扇区增加了系统容量，因为每个天线束提供对更小区域的覆盖，因此可提供较高天线增益和/或允许120°扇区内的频率复用。在扇区分割应用中，单个多波束天线通常用于每个120°扇区。多波束天线在相同频带内生成两个或更多个天线束，由此将扇区分成两个或更多个较小子扇区。

用于实施多波束天线的一种技术是将以相同频带操作的辐射元件的两个或更多个线性阵列安装在以不同方位角指向的天线内，使得每个线性阵列覆盖120°扇区的预定部分，例如120°扇区的一半(对于双波束天线)或120°扇区的三分之一(对于三波束天线)。由于典型的辐射元件的方位波束宽度通常适于覆盖整个120°扇区，因此RF透镜可以安装在辐射元件的线性阵列的前方，该RF透镜使每个天线束的方位波束宽度缩小适当的量，以提供对子扇区的服务。然而，不幸的是，RF透镜的使用可能增加基站天线的大小、重量和成本，并且可能存在与使用RF透镜相关联的其它问题。

发明内容

根据本发明的实施例，提供了带透镜的基站天线，其包括：第一阵列，所述第一阵列包括被配置成传输第一RF信号的相应子分量的多个辐射元件；第二阵列，所述第二阵列包括被配置成传输第二RF信号的相应子分量的多个辐射元件；以及骨架RF透镜，所述骨架RF透镜定位成从所述第一阵列的辐射元件中的第一个并且从所述第二阵列的辐射元件中的第一个接收电磁辐射。所述骨架RF透镜包括由气隙分开的多个介电材料层。

在一些实施例中，所述多个介电材料层可包括多个间隔开的介电材料片和多个同心介电材料筒中的至少一者。