對相關申請的交叉引用

本申請要求于2015年2月13日提交的美國臨時專利申請no.62/116,340和于2015年12月21日提交的美國非臨時專利申請no.14/976,383的權益，這些申請的內容通過引用被整體結合于此。

背景技術：

本公開的各個方面可以涉及基站天線，并且更具體地，涉及輻射天線元件的子陣列之間的虛設元件。

天線系統(tǒng)廣泛用于無線通信系統(tǒng)以適應更高的數據速率并提供增加的容量。然而，可能難以在小區(qū)域中集成許多天線并同時保持天線元件之間的高水平隔離，尤其是對于多頻帶天線而言。這可能至少部分地由于輻射元件的子陣列之間的互耦的影響。例如，當輻射元件之間幾乎沒有空間間隔時，輻射元件的子陣列之間的互耦變得更加嚴重。這種互耦可能顯著地影響系統(tǒng)性能。

技術實現要素：

本公開的各個方面可以涉及用于減少輻射元件之間的互耦的裝置和方法。該裝置可以包括連接到天線的饋電網絡的兩個或更多個輻射元件，以及位于該兩個或更多個輻射元件之間的一個或多個虛設元件。虛設元件不連接到天線的饋電網絡。

附圖說明

當結合附圖閱讀時，將更好地理解本發(fā)明的以下詳細描述。為了說明本發(fā)明的目的，在附圖中示出了目前優(yōu)選的實施例。然而，應當理解的是，本發(fā)明不限于所示的精確布置和手段。

附圖中：

圖1是典型基站天線的第二頻帶輻射元件的隔離曲線；

圖2是示出典型基站天線的各個輻射元件的3db方位角波束寬度與操作頻率的曲線圖；

圖3是示出典型基站天線的各個輻射元件的方位角前后比率的曲線圖；

圖4是根據本公開的方面的采用虛設元件的基站天線的頂透視圖；

圖5是根據本公開的方面的圖5的基站的一部分的放大平面圖；

圖6是圖5的基站天線的天線布置的示意圖；

圖7是根據本公開的方面的、結合圖6的天線布置的天線的第二頻帶輻射元件的隔離曲線；

圖8是示出根據本公開的方面的、結合圖6的天線布置的天線的各個第二頻帶輻射元件的3db方位角波束寬度與操作頻率的曲線圖；以及

圖9是示出根據本公開的方面的、結合圖6的天線布置的天線的各個第二頻帶輻射元件的方位角前后比率與操作頻率的曲線圖。

具體實施方式

在以下描述中使用某些術語僅僅是為了方便起見，而不是限制性的。單詞“下”、“底”、“上”和“頂”標出所參考的附圖中的方向。除非本文特別說明，否則術語“一”、“一個”和“該”不限于一個元素，而是應該被理解為意味著“至少一個”。術語包括上述單詞、其派生詞以及類似含義的單詞。還應當理解的是，當涉及本發(fā)明的部件的尺寸或特性時，本文所使用的術語“約”、“大約”、“通常”、“基本上”等指示所描述的尺寸/特性不是嚴格的邊界或參數，并且不排除其功能上類似的小變化。至少，包括數值參數的這些引用將包括使用本領域中接受的數學和工業(yè)原理(例如，舍入、測量或其它系統(tǒng)誤差、制造公差等)將不會改變最低有效位的變化。

基站天線中的輻射元件通?？赡鼙舜司o密靠近。與這種緊密靠近相關聯的一個問題是輻射元件的電磁場的相互作用。這種相互作用(也稱為互耦)可能不利地影響基站天線的性能。例如，輻射元件(或輻射元件的子陣列)的這種緊密靠近可能導致互耦，這可能不利地影響基站天線100的性能，包括改變基站天線的方位角波束寬度、減小基站天線的輻射波束圖案的前后比率(front-to-backratio)、和/或減小輻射元件之間的隔離。這些不利影響反映在圖1、圖2和圖3所示的繪制數據中。

例如，典型的基站天線可以包括一個或多個第一頻帶輻射元件(例如，被配置為在第一頻帶中操作)和一個或多個第二頻帶輻射元件，其中第一頻帶輻射元件彼此緊密靠近。圖1圖示在基站天線的特定頻帶中操作的第一頻帶輻射元件的隔離曲線。可以看出，在操作頻率(例如，大約1.7ghz)處，隔離值可以是大約21db，其遠小于30db，如本領域中已知的，這被認為是令人滿意的基站天線操作所期望的。

圖2是示出各個第一頻帶輻射元件的3db方位角波束寬度與基站天線的操作頻率的曲線圖。如本領域已知的，3db波束寬度可以指其中波束強度比波束中心中的強度低3db的波束的角度寬度。如圖所示，第一頻帶輻射元件中的每一個的波束寬度值的大部分遠離所期望的85°的3db方位角波束寬度。

圖3是示出各個第一頻帶輻射元件的方位角前后比率的曲線圖。該比率可以指在基站天線前面的信號強度與在基站天線后面的信號強度的比率。如圖3所示，在較高的操作頻率下，該比率可以在大約24.75db至26.75db的范圍中。

如以上所討論的，天線(諸如例如，多頻帶天線)包括輻射元件和/或輻射元件的子陣列以實現大約85°的3db方位角波束寬度可能是有利的。然而，為了實現這一點，輻射元件(或輻射元件的子陣列)可能需要被放置得彼此更靠近。不幸的是，互耦通常隨著輻射元件之間的距離減小而增加。為了減少緊密間隔的輻射元件或輻射元件子陣列之間的這種互耦，本公開的方面可以采用位于輻射元件的子陣列之間的一個或多個虛設元件的使用。如本文所討論的，虛設元件可以指不進行有源輻射的輻射元件。例如，虛設元件可以不連接到天線的饋電網絡。

圖4是天線罩被去除的基站天線400的示例的頂透視圖?；咎炀€400可以包括被配置為在第一頻帶(例如，高頻帶)中操作的一個或多個第一頻帶輻射元件402、以及被配置為在第二頻帶(例如，低頻帶)中操作的一個或多個第二輻射元件404。一個或多個虛設元件406可以散布在第一頻帶輻射元件404當中或者位于第一頻帶輻射元件404之間。一個或多個第一輻射元件402和第二輻射元件404中的每一個可以包括一對交叉偶極子元件。交叉偶極子是一對偶極子，這對偶極子的中心是共定位的并且它們的軸線是正交的。偶極子的軸線可以被布置為使得它們與所需的極化方向(polarizationsense)平行。換句話說，交叉偶極子中的每一個的軸線可以相對于天線陣列的垂直軸線以一定角度定位。例如，交叉偶極子可以被定向成使得偶極子元件處于大約與垂直方向成+45度以及與垂直方向成-45度，以提供極化分集接收(polarizationdiversityreception)。

雖然第一輻射元件402和第二輻射元件404以及虛設元件406中的每一個被示為交叉偶極子元件，但是應當注意的是，這些輻射元件可以是適于在無線通信網絡中使用的任何類型的輻射元件，其中該無線通信網絡被配置為用于個人通信系統(tǒng)(pcs)、個人通信網絡(pcn)、蜂窩語音通信、專用移動無線電(smr)服務、增強型smr服務、無線本地環(huán)路和邊遠電話以及尋呼。例如，各個輻射元件402、404、406也可以是單極子元件、偶極子元件、環(huán)形元件、槽形元件、盤旋元件(spiral)或螺旋元件(helice)、角形元件(horn)或微帶貼片。

圖5是基站天線400的一部分的放大平面圖，其示出了第一頻帶輻射元件402之一在第二頻帶輻射元件404的兩個子陣列410、412之間的空間布置。虛設元件406可以用于吸收或反射從可以進行有源輻射(例如，被連接到天線400的饋電網絡)的第一頻帶輻射元件陣列410、412中的每一個所輻射的能量。這些虛設元件406的布置(例如，在第二頻帶輻射元件子陣列410、412之間)可以有助于增加第二頻帶輻射元件子陣列410、412之間的隔離。因此，第一頻帶輻射元件402的子陣列410、412之間增加的互耦可以被顯著減少，從而提高整體天線的性能。

參考圖6，輻射元件配置600的示意圖，諸如可以被結合到基站天線400中。然而，應當注意的是，輻射元件配置600也可以應用到其它類型的天線。輻射元件配置600可以包括散布在第一頻帶輻射元件子陣列410、412之間的一個或多個第二頻帶輻射元件404。然而，應當注意的是，第一頻帶輻射元件子陣列410、412中的每一個可以包括符合本公開的更多或更少的輻射元件。第一頻帶可以指比第二頻帶的頻帶高的頻帶。例如，第一頻帶輻射元件402可以被配置為在1695-2700mhz的范圍中操作，并且第二頻帶輻射元件子陣列410、412中的每一個可以被配置為在698-960mhz的范圍中操作?？梢灶A期符合本公開的精神的其它頻帶。第一頻帶輻射元件子陣列410、412和虛設元件406中的每一個之間的橫向距離可以是從多陣列天線的輻射頻率的0.4λ至0.8λ；然而，可以實現符合本公開的精神的其它距離。

根據本公開的方面，虛設元件406可以優(yōu)選地包括偶極子臂，其中該偶極子臂具有在基站天線輻射的有源頻帶頻率的0.3λ-1λ(其中“λ”表示波長)的范圍中的長度，但是該長度可以優(yōu)選地為0.5λ。然而，在符合本公開的精神的情況下，虛設元件偶極子臂也可以具有在其它范圍中的長度。虛設元件406中的每一個的極化也可以變化。例如，極化可以(例如，經由虛設元件的每個偶極子的旋轉)被旋轉。例如，極化可以反映垂直/水平放置以及+/-45°傾斜。然而，在符合本公開的情況下，可以使用其它極化和位置。

在一些情況下，虛設元件406中的一個或多個吸收一定量的能量可能是有利的，并且在其它情況下，虛設元件406中的一個或多個反射一定量的能量可能有利的。換句話說，虛設元件406中的一個或多個可以進行電阻上加載或卸載，以控制吸收和反射的水平。例如，為了將天線的3db波束寬度加寬為諸如例如更靠近期望的85°，虛設元件406中的一個或多個可以被配置為例如通過增加虛設元件406中的一個或多個的腳(例如，印刷電路板的下部)上的電阻負載來從周圍的第一頻帶輻射元件410、412的子陣列吸收更多的能量?？商娲兀瑸榱私档吞炀€的3db波束寬度，虛設元件406中的一個或多個可以被配置為通過減少這些虛設元件406的腳上的電阻負載或在這些虛設元件406中的一個或多個上不具有電阻負載來從周圍的(例如，第一頻帶輻射元件子陣列410、412的)子陣列反射更多的能量。

應當注意的是，上述布置600僅僅作為非限制性示例。因此，根據本公開的方面，輻射元件布置可以包括符合本公開的精神的任何數量的第一頻帶輻射元件和/或第二頻帶輻射元件以及任何數量的虛設元件。此外，結合本文所討論的輻射元件布置的天線可以被配置為在更多或更少的頻帶中操作。例如，輻射元件布置可以包括包含第一頻帶輻射元件和第二頻帶輻射元件的任何組合的輻射元件和虛設元件，例如，其中布置包括在兩個有源輻射元件子陣列之間的一個虛設元件或虛設元件子陣列。

現在將參考圖7、圖8和圖9討論在結合以上圖6所示的輻射元件布置600的示例基站天線的測試中收集到的數據。圖7是兩個子陣列(諸如子陣列410、412)之間的隔離曲線。如可以看到的，在大約1.7ghz的操作頻率上，隔離值已經提高到超過27db。

圖8是示出各個第一頻帶輻射元件402和第二頻帶輻射元件404的3db方位角波束寬度與操作頻率的曲線圖。如圖所示，3db波束寬度已顯著地提高，顯示出接近或超過85°的寬頻率范圍。

圖9是示出根據本公開的方面的采用虛設元件(諸如虛設元件406)的方位角前后比率的曲線圖。如圖所示，方位角前后比率在寬的頻率范圍上有所提高。

因此，貫穿本文所討論的本公開的方面可以用于減輕有源天線子陣列之間的互耦的問題。因此，實現貫穿本文所討論的這種設計的天線可以展現出提高的性能。

現在已經詳細討論了本公開的各個方面；然而，本發(fā)明不應當被理解為限于這些實施例。還應當理解的是，在本公開的范圍和精神內可以進行各種修改、適配和替代實施例。