[发明专利]双极化辐射元件和天线

说明书

本发明提供了一种双极化辐射元件(100)。该双极化辐射元件(100)包括馈电布置(101)和四个偶极子臂(103)。该馈电布置(101)包括从馈电布置(101)的周边向中心延伸并且以均匀角度间隔(104)布置形成第一角度布置的四个槽(102)。该四个偶极子臂(103)从馈电布置(101)向外延伸并以均匀角度间隔(105)布置形成第二角度布置。四个偶极子臂(103)的第二角度布置相对于四个槽(102)的第一角度布置转动(106)。

技术领域

本发明涉及一种用于天线的双极化辐射元件，即，涉及一种被配置为发射两种不同极化辐射的辐射元件。本发明还涉及一种天线，具体涉及一种多频段天线，其包括根据本发明的至少一个双极化辐射元件，并且优选地包括一个或多个其他辐射元件，更优选地包括形成大规模多输入多输出(massive multiple input multiple output，mMIMO)阵列的其他辐射元件。

背景技术

随着LTE系统的部署，网络运营商为网络增加新的频谱以增加其网络容量。为此，促使天线供应商在不增加天线尺寸的情况下开发具有更多天线端口/阵列并支持更多频段的新天线。

例如，当前LTE标准中的多输入多输出(multiple input multiple output，MIMO)要求至少在高频段中需要数量加倍的天线端口/阵列。特别地，为了开发当前LTE标准的全部性能，新天线必须在高频段中支持4x4 MIMO。另外，为了为将来的部署做好准备，在低频段中也需要MIMO支持。

与此同时，对天线与有源天线系统(active antenna system，AAS)的深度集成的需求在不断增大。实现新一代移动通信的关键技术之一是低于6GHz的mMIMO。因此，需要与mMIMO天线阵列的集成。然而，与AAS或mMIMO天线阵列的集成导致高度复杂的系统，进而影响了作为商业领域部署的基础的天线形状因数。在这种情况下，主要的限制因素之一是天线高度。降低新天线的天线高度意味着AAS或传统无源天线系统的整体部署过程的显著简化。

此外，为了便于站点获取，并满足有关站点升级的当地法规，新天线的天线宽度也应至少与传统产品相当。特别是，为了保留站点原有的机械支撑结构，具体地说，新天线的风荷载应该等同于传统产品的风荷载。

尽管需要更多的天线端口/阵列和更多的频段，但是所有上述因素导致对新天线的天线高度和宽度有非常严格的限制。此外，尽管存在这些尺寸限制，新天线的射频(radiofrequency，RF)性能也应该等同于传统产品，以便维持(或甚至改善)覆盖区域和网络性能。

具体地，当考虑包括在天线中的辐射元件的性能时，天线高度的降低自然意味着辐射元件的减少，并且将导致可以被可接受的RF性能覆盖的相对带宽的减小。因此，为了至少覆盖基站天线系统中的标准工作频段，并且为了在天线高度降低的情况下至少维持相同的RF性能，需要不同于传统技术的辐射元件的新概念。

为了满足上述4x4 MIMO的需求，特别是相同天线孔径的高频段(high frequencyband，HB)阵列的数量必须实际上加倍。为了也满足特别是关于天线宽度的上述尺寸限制，这些HB阵列应该比传统天线架构更靠近彼此放置。为此，需要尤其是低频段(lowerfrequency band，LB)辐射元件的新概念，特别是可以与紧密分布的HB阵列共存的LB辐射元件的新概念。

传统的LB辐射元件不足以满足上述要求。传统的LB辐射元件要么没有成形为使其可以用于具有非常紧密间隔的HB阵列的多频段天线架构，要么没有分别相对于天线高度和工作带宽进行优化。此外，传统的LB辐射元件和HB辐射元件均没有在其高度方面成形和优化，使其不能很好地与mMIMO阵列集成。

发明内容