[发明专利]由非斜极化辐射元件组成的斜交叉极化天线阵列

说明书

基站天线包括第一射频(“RF”)端口和第二射频(“RF”)端口以及包括第一辐射元件和第二辐射元件两者的第一天线阵列。第一辐射元件中的每一个包括第一辐射器，所述第一辐射器连接到第一RF端口，并被配置成以第一极化辐射；以及第二辐射器，所述第二辐射器连接到第二RF端口，并被配置成以所述第一极化辐射。所述第二辐射元件中的每一个包括第一辐射器，所述第一辐射器连接到所述第一RF端口，并被配置成以不同于所述第一极化的第二极化辐射；以及第二辐射器，所述第二辐射器连接到所述第二RF端口，并被配置成以所述第二极化辐射。

相关申请的交叉引用

本申请请求享有2019年12月11日提交的美国临时专利申请第62/946,622号的优先权，该申请的全部内容通过引用并入本文中。

背景技术

本发明大体上涉及无线电通信，并且更具体地涉及用于蜂窝通信系统中的基站天线的天线阵列。

蜂窝通信系统是本领域中众所周知的。在蜂窝通信系统中，一个地理区域被划分成由相应的基站提供服务的一系列被称为“小区”的区域。基站可以包括一个或多个基站天线，这些基站天线被配置成提供与由基站服务的小区内的移动用户的双向射频(“RF”)通信。许多小区被分为“扇区”。在可能最常见的配置中，六角形形状的小区被划分成三个120°扇区，并且每个扇区由一个或多个基站天线提供服务，这些基站天线具有近似65°的方位角半功率束宽(HPBW)。通常，基站天线安装在塔上，其中辐射方向图(本文中也称作“天线波束”)由向外指向的基站天线生成。通常，基站天线包括多个相控天线阵列，每个相控天线阵列包括多个辐射元件，当天线被安装使用时，多个辐射元件以一个或多个竖直列布置。本文中“竖直”是指垂直于由地平线限定的水平面的方向。相控天线阵列包括辐射元件的列，以便缩窄天线波束的竖直或“高程”波束宽度，这可以增加阵列的增益并减少对相邻小区的干扰。

为了增大基站的通信容量，天线阵列通常使用双极化辐射元件来实现。如本领域技术人员所知，RF信号可以各种极化传输，例如水平极化、竖直极化、斜极化、右手圆极化等。某些极化在理论上彼此“正交”，意味着以某一极化传输的RF信号不会干扰以正交极化传输的RF信号，即使两个信号在同一方向上以相同频率从相同位置传输。正交极化的实例是竖直和水平极化或彼此偏移90度的任何其它线性极化对，例如-45度和+45度的斜极化。双极化辐射元件是指具有被配置成以两个不同、通常正交的极化发射RF能量的第一辐射器和第二辐射器的辐射元件。在实践中，RF信号展现一定程度的相互作用，但通常以正交极化传输的RF信号展现对彼此的低水平的干扰。

大多数基站天线使用倾斜-45°/+45°极化辐射元件。这些辐射元件通常被实施为所谓的交叉偶极子辐射元件，其包括当安装基站天线以供使用时相对于竖直轴线以-45°的角度延伸的第一偶极子辐射器，以及相对于该竖直轴线以+45°的角度延伸的第二偶极子辐射器。每个偶极子辐射器可包括一对偶极子臂，给所述一对偶极子臂中心馈送待由偶极子辐射器传输的RF信号。还广泛使用以-45°和+45°极化传输的交叉极化贴片辐射元件。倾斜-45°/+45°极化辐射元件的第一辐射器和第二辐射器相对于竖直轴线以-45°和+45°的角度延伸。例如，图1是常规的交叉偶极子辐射元件10的前视图，所述常规交叉偶极子辐射元件包括相对于竖直轴线V以-45°的角度延伸的第一偶极子辐射器20-1和相对于竖直轴线V以+45°的角度延伸的第二偶极子辐射器20-2。这里，当提供多个类似元件时，他们可以被分配两部分附图标记，并分别由他们的完整附图标记引用(例如、偶极子辐射器20-2)，并且可以由他们的附图标记的第一部分共同引用(例如，偶极子辐射器20)。每个偶极子辐射器20-1、20-2包括由在第一馈电柄22-1和第二馈电柄22-2上形成的相应第一馈源和第二馈源中心馈送的相应偶极子臂30-1、30-2、30-3、30-4对。电流沿着偶极子臂30流动，因此电流对准相应的所需极化流动。