[发明专利]具有由轻质介电材料形成的透镜的多波束天线

说明书

多波束天线包括多个辐射元件和定位成接收来自辐射元件中的至少一个辐射元件的电磁辐射的透镜，透镜包括复合介电材料。复合介电材料包括发泡基底介电材料，发泡基底介电材料具有嵌入其中的高介电常数材料的颗粒，高介电常数材料的介电常数是发泡基底介电材料的介电常数的至少三倍。

相关申请

本申请要求于2016年1月16日提交的美国临时专利申请No.62/280,271的优先权和权益，该申请的公开内容以其整体结合于此。

技术领域

本发明一般而言涉及无线电通信，并且更特别地，涉及在蜂窝通信系统中使用的透镜式多波束天线。

背景技术

蜂窝通信系统在本领域中是众所周知的。在蜂窝通信系统中，地理区域被划分为称为“小区”的一系列区域，并且每个小区由基站服务。基站可以包括一个或多个天线，该一个或多个天线被配置为提供与移动订户的双向射频(“RF”)通信，移动订户在地理上位于由基站服务的小区内。在许多情况下，每个基站向多个“扇区”提供服务，并且多个天线中的每个天线将为扇区中的相应一个扇区提供覆盖。通常，扇区天线安装在塔架或其它凸起结构上，其中由每个天线产生的(一个或多个)辐射束向外定向以服务相应的扇区。

常见的无线通信网络规划涉及使用三个基站天线来服务三个六角形小区的基站。这通常被称为三扇区配置。在三扇区配置中，每个基站天线服务120°扇区。通常，65°方位半功率波束宽度(HPBW)天线为120°扇区提供覆盖。这些120°扇区中的三个提供360°覆盖。也可以采用其它扇区化(sectorization)方案。例如，也使用六个、九个和十二个扇区配置。六个扇区站点可能涉及六个定向基站天线，每个天线具有服务60°扇区的33°方位HPBW天线。在其它提出的解决方案中，可以由馈电网络驱动单个多列阵列以从单个相控阵天线(phased array antenna)产生两个或更多个波束。例如，如果使用各自生成两个波束的多列阵列天线，则对于六个扇区配置可能只需要三个天线。生成多个波束的天线例如在美国专利公开No.2011/0205119中公开，该专利通过引用被结合于此。

增加扇区的数量增加了系统容量，因为每个天线可以服务更小的区域，并且因此在整个扇区中提供更高的天线增益。但是，将覆盖区域划分为更小的扇区存在缺点，因为覆盖窄扇区的天线通常具有比覆盖更宽扇区的天线的辐射元件更多的间隔更宽的辐射元件。例如，典型的33°方位HPBW天线通常是典型的65°方位HPBW天线的两倍宽。因此，随着小区被划分为更多数量的扇区，成本、空间和塔负载要求会增加。

发明内容

作为第一方面，本发明的实施例关于一种多波束天线，多波束天线包括多个辐射元件和定位成接收来自辐射元件中的至少一个辐射元件的电磁辐射的透镜，该透镜包括复合介电材料。复合介电材料包括发泡基底介电材料，发泡基底介电材料具有嵌入其中的高介电常数材料的颗粒，高介电常数材料的介电常数是发泡基底介电材料的介电常数的至少三倍。

作为第二方面，本发明的实施例关于一种多波束天线，多波束天线包括多个辐射元件和定位成接收来自辐射元件中的至少一个辐射元件的电磁辐射的透镜，该透镜包括多个块，该多个块包含在复合介电材料的外壳内。每个块包括复合介电材料，该复合介电材料包括基底介电材料，基底介电材料具有嵌入其中的高介电常数材料的颗粒，高介电常数材料的介电常数是基底介电材料的介电常数的至少三倍。

作为第三方面，本发明的实施例关于一种制造多波束天线的方法，该方法包括：将第二介电材料的颗粒混合到处于液体形式的第一介电材料中，第二介电材料的介电常数是第一介电材料的介电常数的至少三倍；向第一介电材料添加核化剂；使用发泡剂来使第一介电材料发泡，其中第一介电材料具有混合在其中的第二介电材料的颗粒；使用发泡的第一介电材料用于多波束天线的透镜；以及将透镜安装在至少一个辐射元件的前面。

附图说明

图1A是根据本发明的实施例的适用于在制造天线的透镜中使用的复合介电材料的示意性透视图。