[发明专利]具有方位面中的全向覆盖的波束赋形天线

说明书

本公开涉及一种具有方位面中的全向覆盖的波束赋形天线。基站天线包括多对RF端口，管状反射器，被安装成从管状反射器向外延伸的多列第一频带辐射元件，列围绕管状反射器的周边延伸并被分组成多个列组，其中每个列组包括至少三个列，以及多个馈送网络，其中每个馈送网络将RF端口对中的一个RF端口对连接到列组中的相应一个列组。

技术领域

本发明涉及蜂窝通信系统，并且更具体地，涉及提供方位面中的全向覆盖的基站天线。

背景技术

蜂窝通信系统在本领域中是众所周知的。在典型的蜂窝通信系统中，地理区域被划分为被称为“小区”的一系列区域，并且每个小区由基站服务。通常，小区可以服务例如距基站天线2-20公里的距离内的用户，尽管更小的小区通常被用在城市地区中以增加容量。基站可以包括被配置为提供与位于遍及小区的移动订户的双向射频(“RF”)通信的天线、无线电装置和基带装备。在许多情况下，小区可以被划分为多个“扇区”，并且分开的基站天线提供到扇区中的每个扇区的覆盖。基站天线经常被安装在塔或其他升高的结构上，其中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，其中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。本文中，“垂直”是指相对于由水平线定义的面垂直的方向。基站天线可以包括小的机械下倾(例如，1-10°)，并且因此将理解的是，列通常垂直地延伸，而并非总是精确地垂直于由水平线定义的面。

为了增加容量，近年来，蜂窝运营商已在部署比常规的“宏小区”基站提供到更小的小区的覆盖的基站。具有减小的覆盖区域的基站是指使用各种不同名称的包括小小区基站，城域小区(metrocell)基站，微微小区基站等。本文中，术语“小小区”将用于指代这些更小的基站及其相关的天线。一般而言，小小区基站是指可以在具有比典型的“宏小区”基站小得多的范围的许可和/或非许可的频谱中操作的低功率基站。小小区基站可以被设计为服务在距小小区基站短距离(例如，数十或数百米)内的订户。小小区可以用于例如提供到宏小区内的高业务量区域的蜂窝覆盖，其允许宏小区基站向小小区基站卸载小小区附近的大部分或全部业务量。小小区在长期演进(“LTE”)蜂窝网络中在以合理的成本有效地使用可用的频谱来最大化网络容量方面可以是尤其有效的。小小区基站通常采用提供方位面中的完整的360度或“全向”覆盖以及高程面中的合适的波束宽度的天线，以覆盖小小区的设计区域。

随着各种第四代(“4G”)和第五代(“5G”)蜂窝技术的引入，已部署了具有多输入多输出(“MIMO”)能力的小小区基站天线。如本领域技术人员已知的，MIMO是指将基带数据流细分为多个子流的技术，这些子流用于生成通过多个不同天线阵列传输的多个RF信号。天线阵列例如彼此空间地分开和/或处于正交极化，使得所传输的RF信号将被充分地去相关。多个RF信号在接收器处被恢复，并且被解调和解码以恢复原始数据子流，这些原始数据子流然后被重新组合。MIMO传输技术的使用可以帮助克服多径衰落的负面影响，并且在其中所传输的RF信号的反射可能增加所传输的RF信号之间的去相关水平的城市环境中尤其有效。

图1A是图示小小区基站10的一种常规实施方式的示意图。如图1A中所示，基站10包括三个基站天线20-1、20-2、20-3，这三个基站天线20-1、20-2、20-3被安装在升高的结构(例如，灯杆)上，其中每个天线20指向外。本文在附图中可以使用两部分的参考标号来标记多个相同或相似的元件。这样的元件在本文中可以通过它们的完整的参考标号(例如，天线20-2)被单独地指代，并且可以通过它们的参考标号的第一部分(例如，天线20)被集体地指代。在图1A中，省略了天线20-2的天线罩，以示意性地示出被包括在每个天线20中的辐射元件26的两个垂直延伸的列24-1、24-2。