[发明专利]多路复用的双频带天线

说明书

本公开涉及多路复用的双频带天线。基站天线包括多个多路复用器滤波器以及包括多个子阵列的多列辐射元件阵列。每个滤波器可以具有被配置为在相应的第一和第二频带中传递RF信号的第一和第二端口，以及被耦合到多个子阵列中的相应一个子阵列的第三公共端口。这些天线还包括被耦合到多路复用器滤波器的相应子集的第一端口的第一频带端口和被耦合到多路复用器滤波器中的至少一些多路复用器滤波器的第二端口的第二频带端口。天线可以在第一频带中作为MIMO扇区天线操作，并且在第二频带中作为扇区分裂天线操作。

对相关申请的交叉引用

本申请要求2018年8月3日提交的美国临时专利申请序列号62/714,399的优先权，其全部内容以引用方式并入本文。

技术领域

本发明一般涉及无线通信并且，并且更具体地，涉及适合于在蜂窝通信系统中使用的基站天线。

背景技术

蜂窝通信系统在本领域中是公知的。在典型的蜂窝通信系统中，地理区域被划分为一系列被称为“小区”的区域，并且每个小区由基站服务。基站可以包括被配置为提供与位于整个小区中的订户的双向射频(“RF”)通信的基站天线、基带装备和无线电设备。在许多情况下，小区可以被划分为多个“扇区”，并且不同的基站天线为每个扇区提供覆盖。天线通常被安装在塔上或其他凸起结构上，由每个天线生成的辐射波束(“天线波束”)向外指向以服务相应的扇区。通常，基站天线包括辐射元件的一个或多个相控阵列，当天线被安装用于使用时，辐射元件被布置在一个或多个垂直列中。这里，“垂直”是指相对于由地平线定义的平面大致垂直的方向。这里还将参考(1)方位角平面，其是指平行于地平线定义的平面的、由基站天线平分的平面，以及(2)仰角平面，其是指垂直于方位角平面的沿着基站天线的视轴指向方向延伸的平面。

非常常见的基站配置是所谓的“三扇区”配置，其中小区在方位角平面中被划分为三个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波束典型地在方位角平面中具有约65°的半功率波束宽度(“HPBW”)，使得天线波束在整个120°扇区中提供良好的覆盖。因此，这些基站天线中的三个将提供方位角平面中的全360°覆盖。典型地，每个基站天线将包括所谓的辐射元件线性阵列，该辐射元件线性阵列包括被布置在垂直延伸的列中的多个辐射元件。每个辐射元件可具有大约65°的HPBW，使得由线性阵列生成的天线波束将为方位角平面中的120°扇区提供覆盖。通过提供沿着仰角平面延伸的一个辐射元件列，天线波束的仰角HPBW可以缩窄到显著小于65°，缩窄量随着列的长度而增加。

随着对蜂窝服务的需求不断增长，蜂窝运营商已经升级其网络，以大幅提高网络容量并支持新世代的服务。已添加的新世代的服务通常在与现有世代不同的频带中操作以避免干扰。当引入这些新服务时，典型地必须维持现有的“遗留”服务以支持遗留移动设备。因此，随着新服务被引入，必须部署新的蜂窝基站或者必须升级现有的蜂窝基站以支持新服务。为了降低成本，许多蜂窝基站支持两个、三个、四个或更多个不同类型或世代的蜂窝服务。为了减少这种基站的塔上的天线的数量，许多运营商部署在多个频带中通信的天线以支持多个不同的蜂窝服务。

从单个基站天线支持多个频带中的服务的一种方式是在天线上包括多个辐射元件线性阵列，这些线性阵列中的不同线性阵列在不同的频带中操作。另一种方法是使用所谓的“宽带”辐射元件，该“宽带”辐射元件可以在多于一个频带中发送和接收RF信号。例如，1.7-2.7GHz频率范围内有许多不同的频带，包括1695-2180MHz频带和2490-2690MHz频带。本领域中已知可以发送1.7-2.7GHz频率范围内的任何位置的信号的宽带辐射元件。双工器可以被包括在基站天线中，该双工器在发送路径中将来自低频带(此处为1695-2180MHz频带)和高频带(此处为2490-2690MHz频带)两者的信号组合以用于通过单个辐射元件阵列传输，并且在接收路径中划分出信号以向低频带无线电设备提供低频带信号并且向高频带无线电设备提供高频带信号。因此，宽带辐射元件的使用可允许单个辐射元件阵列支持多个频带中的服务。