[发明专利]具有不对称偶极子辐射器的隐身式辐射元件及包括此类辐射元件的多频带基站天线

说明书

一种双极化辐射元件包括第一偶极子辐射器和第二偶极子辐射器，所述第一偶极子辐射器具有大体上沿着第一轴线延伸的第一偶极子臂和大体上沿着与所述第一轴线不同的第二轴线延伸的第二偶极子臂，所述第二偶极子辐射器具有大体上沿着所述第一轴线延伸的第三偶极子臂和大体上沿着与所述第一轴线不同的第三轴线延伸的第四偶极子臂。第一偶极子臂至第四偶极子臂中的至少一个偶极子臂可以是包括电感元件的隐身式偶极子臂，所述电感元件配置成抑制较高频带中的电流。

相关申请的交叉引用

本申请请求享有2020年3月26日提交的美国临时专利申请序列号62/994,962的优先权，该申请的全部内容通过引用并入本文中。

背景技术

本发明大体上涉及无线电通信，且更具体地涉及用于蜂窝通信系统的基站天线。

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成称作“小区”的一系列区域，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上，其中由每个天线生成的辐射束(“天线束”)向外指向从而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水平面垂直的方向。还将参考将基站天线二等分的水平平面的方位平面，以及高程平面，该平面是沿着天线的视轴指向方向延伸的，垂直于方位平面的平面。

常见基站配置是“三个扇区”配置，其中小区在方位平面中分成三个120°扇区。为每个扇区提供基站天线。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°的方位平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。三个这样的基站天线在方位平面中提供完整的360°覆盖度。通常，每个基站天线将包括辐射元件的一个或多个所谓的“线性阵列”，所述辐射元件包括布置成大体竖直延伸的列的多个辐射元件。每个辐射元件可具有大约65°的方位HPBW，使得线性阵列产生的天线束在方位平面中具有大约65°的HPBW。通过提供沿着高程平面延伸的辐射元件的相控列，可以使高程平面中的天线束的HPBW变窄为明显小于65°，其中变窄的量随着列在竖直方向上的长度而增加。

随着蜂窝流量的增长，蜂窝运营商已经在各种新的频带中添加了新的蜂窝服务。当引入这些新服务时，通常必须维护现有的“旧版”服务以支持旧版移动装置。在某些情况下，有可能使用所谓的“宽带”或“超宽带”辐射元件的线性阵列来支持新频带中的服务。然而，在其它情况下，可能需要部署辐射元件的附加线性阵列(或多列阵列)以支持新频带中的服务。由于本地分区条例和/或重量和风负载的限制，通常存在关于可在给定基站上部署的基站天线的数量的限制。因此，为了减少天线的数量，许多运营商部署所谓的“多频带”基站天线，所述“多频带”基站天线包括多个线性阵列的辐射元件，所述辐射元件以不同频带通信以支持多个不同的蜂窝服务。另外，随着第五代(5G)蜂窝服务的引入，辐射元件的多列阵列正添加到基站天线中，其可以支持波束成形和/或大规模多输入多输出(“MIMO”)5G服务。

目前感兴趣的一个多频带基站天线包括用于提供617-960MHz频带中的一些或全部服务的两个“低频带”辐射元件线性阵列，以及以例如2.5-2.7GHz频带、3.4-3.8GHz频带或5.1-5.8GHz频带中的一些或全部中操作的“高频带”辐射元件的大规模MIMO阵列。大规模MIMO阵列通常具有至少四列辐射元件，以及多达三十二列辐射元件。大多数提出的实施方式包括八列辐射元件(或八列阵列的垂直堆叠集合以获得十六或三十二列阵列)。这样的基站天线10的一个实例在图1中示意性示出。