[发明专利]三极子天线元件与天线阵列

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求在2011年5月2日提交的且题目为“三极子天线元件与天线阵列”的美国临时专利申请No.61/481,387的优先权，并且通过引用的方式并入本文。

背景技术

用于无线语音和/或数据通信的天线典型地包括通过一个或多个馈送网络连接的辐射元件阵列。为了射频（RF）信号的高效发送和接收，辐射元件的尺寸典型地与预定的工作频段的波长匹配。因为GSM 900频段（例如，880-960MHz）的波长比GSM 1800频段（例如，1710-1880MHz）的波长更长，所以用于一个频段的辐射元件典型地不会用于另一个频段。辐射元件同样可以被设计尺寸以在更宽的频段下工作，例如，698-960MHz的低频段以及1710-2700MHz的高频段。在这方面，已经开发出了包括用于两个频段中的每个频段的不同辐射元件的双频段天线。例如，参见美国专利No.6,295,028、美国专利No.6,333,720、美国专利No.7,238,101和美国专利No.7,405,710，这些专利的公开内容通过引用的方式并入本文。

另外，具有+/-45°的斜极化的基站天线（BSA）被广泛地用于无线通信。两个极化被用来通过极化分集接收来克服多径衰落。绝大部分BSA都具有+/-45°的斜极化。现有技术的实例可以是交叉偶极子天线元件（US 7,053,852）或者具有4至8个偶极子臂的偶极子方形（“盒式偶极子”）（US 6,339,407或US 6,313,809）。这些专利每个都通过引用的方式并入本文。+/-45°的斜极化通常是在多频段天线上所期望的。

在已知的多频段天线中，不同频段的元件的辐射元件被结合于单个面板上。例如，参见美国专利7,283,101（图12）和美国专利No.7,405,710（图1、图7）。在这些已知的双频段天线中，辐射元件典型地沿着单个轴来排列。这是为了在从单频段变为双频段天线时使天线宽度的任何增加最小化而进行的。低频段元件是最大的元件，并且典型地需要在面板天线上的最大物理空间。

虽然+/-45°的斜极化通常是所期望的，但是在使用已知的验证元件来制作紧凑的±45°极化天线方面存在困难。例如，已经知道，已知的交叉偶极子型元件具有所不期望的与位于同一天线面板上的另一频段的交叉偶极子元件的耦合。这是由于，至少部分由于偶极子的取向与面板天线的垂直轴成±45°。

辐射元件可以被进一步间隔开以降低耦合，但是这会增大多频段天线的尺寸并且产生栅瓣。面板天线尺寸的增大会具有几个所不期望的缺陷。例如，较宽的天线可能不符合现有的位置，或者如果它被物理安装于现有塔上，则该塔可能还没有被设计为用于容纳较宽天线的附加风载荷。此外，分区规定能够阻止在某些区域使用较大的天线。

本发明的一个目的是创造更紧凑的+/-45°极化天线。本发明的另一目的是降低基站天线的成本。基站天线（BSA）的尺寸及成本减小对于无线通信系统是至关重要的。

发明内容

本发明提供了一种双极化基站天线。根据一个方面，该基站天线包括具有纵向轴的反射体以及布置于反射体上的三极子元件阵列。每个三极子元件具有第一侧臂和第二侧臂。三极子元件还包括近似垂直于第一及第二侧臂的中心臂。三极子元件被定向使得侧臂或中心臂平行于反射体的纵向轴。天线还包括具有与三极子元件的第一侧臂耦接的第一信号通路以及与三极子元件的第二侧臂耦接的第二信号通路的馈送网络。在该实例中，三极子元件阵列产生与纵向轴成+45°和-45°的交叉极化的波束。

三极子元件阵列可以包括相对纵向轴向左偏移的第一组三极子元件以及相对纵向轴向右偏移的第二组三极子元件。三极子元件阵列还可以包括面朝上的元件与面朝侧面的元件的组合。

在另一种实施例中，本发明提供了一种多频段天线。由于三极子元件阵列的紧凑性质，可以包括附加的一个或多个辐射元件阵列以提供单独控制的子频段和/或多频段操作。

附图说明

图1示出了根据本发明的一个方面的基于同轴线的三极子辐射元件。

图2示出了由根据本发明的一个方面的三极子辐射元件产生的电磁场。

图3是根据本发明的一个方面的基于平面图形的三极子辐射元件的另一实例的透视图。

图4是图3的三极子辐射元件的侧视图。

图5示出了图3的三极子辐射元件的构件。

图6示出了图3的三极子辐射元件的附加构件。

图7是根据本发明的一个方面的三极子辐射元件的另一实例的透视图。

图8a示出了图7的三极子辐射元件的构件。