[发明专利]具有对辐射元件的频率相关的功率分发的天线系统

说明书

天线包括频率相关的分配器电路以及对第一输出信号进行响应的辐射元件，频率相关的分配器电路被配置为接收输入信号并生成输出信号，输出信号具有基于输入信号的频率的功率电平。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年4月6日提交的美国临时专利申请序列No.62/319111的优先权，该申请的全部内容通过引用并入本文，就像被整体阐述一样。

技术领域

本公开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多波束天线。

背景技术

无线基站在本领域中是众所周知的，并且通常包括基带装备、无线电装置和天线以及其它。天线通常被安装在塔或其它高架结构的顶部，诸如杆、屋顶、水塔等。通常，多个天线被安装在塔上，并且单独的基带单元和无线电装置连接到每个天线。每个天线为定义的覆盖区域或“扇区”提供蜂窝服务。

图1是例示了传统蜂窝基站10的简化示意图。如图1中所示，蜂窝基站10包括天线塔30和位于天线塔30的基座处的装备外壳20。多个基带单元22和无线电装置24位于装备外壳20内。每个基带单元22连接到相应的一个无线电装置24并且也与回程通信系统44进行通信。三个扇区化天线32(标记为天线32-1、32-2、32-3)位于天线塔30的顶部。三根同轴电缆34(其在图1中被捆绑在一起以呈现为单根电缆)将无线电装置24连接到相应的天线32。每根同轴电缆34的每一端可以连接到双工器(未示出)，使得每个无线电装置24的发送信号和接收信号都可以被承载在单根同轴电缆34上。在一些实现中，无线电装置24位于塔30的顶部而不是装备外壳20中，以减少信号传输损耗。

蜂窝基站典型地使用诸如相控阵天线的定向天线32来在整个定义的覆盖区域内提供增加的天线增益。典型的相控阵天线32可以被实现为安装在面板上的辐射元件的平面阵列，每个面板可能有十个辐射元件。典型地，每个辐射元件用于(1)发送从相关联的无线电装置24的发送端口接收到的射频(“RF”)信号，以及(2)从移动用户接收RF信号并将这些接收到的信号馈送到相关联的无线电装置24的接收端口。双工器典型地用于将无线电装置24连接到天线32的每个相应的辐射元件。“双工器”是指熟知类型的三端口滤波器组件，其用于将无线电装置24的发送端口和接收端口这两者连接到天线32或连接到多元件天线32的辐射元件。双工器用于将RF传输路径彼此隔离到无线电装置24的发送端口和接收端口，同时允许两个RF传输路径接入到天线32的辐射元件，并且即使发送频带和接收频带可能在一起紧密地相隔，也可以实现这一点。

为了将RF信号发送到定义的覆盖区域和从定义的覆盖区域接收RF信号，每个定向天线32典型地被安装成面向相对于诸如正北方之类的基准的特定方向(被称为“方位角”)、相对于方位角平面中的水平面倾斜特定的向下角度(被称为“仰角”或“倾斜角”)、以及相对于水平面垂直对准(被称为“滚动(roll)”)。

图2A是可以用于实现图1的定向天线32的带透镜的多波束基站天线200的透视图。图2B是带透镜的多波束基站天线200的剖视图。在美国专利公开No.2015/0091767中详细描述了带透镜的多波束基站天线200，该公开的公开内容通过引用并入本文。

参考图2A和2B，多波束基站天线200包括辐射元件210A、210B和210C的一个或多个线性阵列(本文统一使用标号210表示)。辐射元件210的这些线性阵列在本文中也被称为“线性阵列”或“阵列”。天线200还包括RF透镜230。每个线性阵列210可以具有与透镜230大约相同的长度。多波束基站天线200还可以包括次级透镜240(参见图2B)、反射器250、天线罩260、后盖270、托盘280(参见图2B)和输入/输出端口290中的一个或多个。在下面的描述中，方位角平面与RF透镜230的纵轴垂直，并且仰角平面与RF透镜230的纵轴平行。