[发明专利]基站天线

说明书

本发明涉及基站天线，包括：包括沿所述基站天线的纵向布置的多个第一辐射元件的第一阵列；以及包括沿所述基站天线的纵向布置的多个第二辐射元件的与所述第一阵列横向相邻的第二阵列，其中，每个第二辐射元件的纵向位置与对应的第一辐射元件的纵向位置错开，其中，所述第一阵列包括第一和第二子阵列，所述第一和第二子阵列中的任一个包括一个或多个相邻的第一辐射元件，其中，所述第一和第二子阵列的结合的相位中心与所述第二阵列的子相位中心基本对齐。

技术领域

本发明涉及通信系统，更具体地，涉及用于蜂窝通信系统的基站天线。

背景技术

用于无线通信系统的基站天线用于向蜂窝通信服务的固定和移动用户发送射频(“RF”)信号，并从其接收RF信号。基站天线通常包括辐射元件、例如交叉偶极子或贴片辐射元件的线性阵列或二维阵列。为了增加系统容量，目前正在部署波束成形基站天线，其包括多个紧密间隔的、构造用于波束成形的辐射元件线性阵列(在本文中简称为“阵列”，也称为“列”)。具有这种波束成形天线的典型目标是在方位角平面中产生窄的天线波束。由不同列的辐射元件发射的RF信号合并以创建此天线波束。这增加了在期望的用户方向上传输的信号功率，并减少了干扰。

如果波束成形天线中的辐射元件的阵列紧密地间隔在一起，则可以将天线波束扫描到方位角平面中的非常宽的角度(例如，方位角扫描角度为60°)，而不会产生明显的旁瓣。然而，当阵列更紧密地间隔在一起时，相邻阵列中的辐射元件之间的相互耦合增加，这降低了基站天线的其他性能参数，例如共极化性能。为了保持波束成形天线的相邻阵列之间的紧密间隔，同时增加相邻阵列中的辐射元件之间的隔离，可能需要在基站天线的纵向上错开(stagger)相邻的阵列，这增加了在“相邻”阵列中的“相邻”辐射元件之间的物理间隔。这种错开的构造方式减少了相邻元件之间的相互耦合，从而增加了端到端的隔离。

如图1所示，基站天线包括工作在较低频段的辐射元件1和工作在较高频段的辐射元件2。多个辐射元件1沿基站天线的纵向分别被布置成阵列(也称列)11、12，多个辐射元件2沿基站天线的纵向分别被布置成阵列(也称“列”)21至24。阵列11和12在纵向是不错开的，例如虚线A所示，两个阵列中的两个辐射元件的物理中心基本对齐。在对阵列11和12馈电时，可以将阵列11和12中的辐射元件1划分为多个子阵列(也称“子集”)。在本文中，每个子阵列包括一个或多个相邻的(即位置连续的)辐射元件，在附图中表示为被一个实线方框框起的一个或多个辐射元件。阵列11和12中的每个阵列被一个移相器馈送，每个子阵列被耦接到该移相器的相应的一个输出(具体可参考图2的描述)。通常，一个子阵列包括2或3个辐射元件，由耦接到移相器的一个输出的一个馈电板来馈送。应当理解，一个子阵列可以包括其他个数的辐射元件。在图1所示的示例中，由于阵列11和12在纵向是不错开的，位置对应的子阵列的相位中心基本对齐。例如，如虚线F和I所示，阵列11的子阵列111的相位中心D与阵列12的子阵列121的相位中心E基本对齐，子阵列112的相位中心G与子阵列122的相位中心H基本对齐。

本文所称的元素A与元素B的相位中心基本对齐，是指在仰角平面上的任意一点处(即任意一个仰角处)，元素A的电磁辐射的相位与元素B的电磁辐射的相位基本一致。元素可以是单个辐射元件、辐射元件的结合、子阵列、子阵列的结合、阵列等。