CN103222108A

CN103222108A - 天线装置

Info

Publication number: CN103222108A
Application number: CN2010800704052A
Authority: CN
Inventors: H.阿斯普伦; A.德纳伊德; J.梅德博
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 2010-11-29
Filing date: 2010-11-29
Publication date: 2013-07-24
Anticipated expiration: 2030-11-29
Also published as: US20160141763A1; MX2013005521A; CN103222108B; EP2647083A1; US20130257669A1; WO2012072102A1; SG189459A1; EP2647083B1; US9515386B2; US9246229B2

Abstract

提供一种天线装置，包括用于引导电磁波的至少第一伸长结构和第二伸长结构（例如，同轴电缆）。所述结构中的每个包括多个辐射元件。在形成捆扎的它们的纵向延长方向上靠着彼此安置这些结构。在捆扎内安排伸长结构以使在纵向延长方向上所述结构的径向位置是交替的。

Description

天线装置

技术领域

本发明公开了一种新颖的天线装置。

背景技术

一般而言，当在室内环境中部署无线通信系统（例如，蜂窝系统）时，传统类型的天线可能不太适合使用。在这样的环境中，使用有时改为由所谓的“泄漏电缆”（也有时被称作泄漏馈线或辐射电缆）组成。

泄漏电缆是能够传导电磁射频能量的电缆，并且它已经配备有缝隙以便使电缆辐射（即，允许一些能量从电缆“泄漏”），因此使电缆能够起到天线的作用。这样的天线（即，泄漏电缆）将因为互易性而能够同样良好地起到接收天线和传送天线的作用。由于其电缆特性，相较于传统的天线，“泄漏电缆天线”将更像是线源而不是点源，因此使得更容易获取隧道中的覆盖、铁路沿线的覆盖或当使用点源天线时发生高度“屏蔽”的地方中的覆盖。后者的示例是室内场景，例如办公室景观。

近年来，由于移动宽带使用的增长，对高的用户比特率和容量的需求已经急剧增加。为了实现更高用户比特率和频谱效率，在无线通信系统中采用类似多输入多输出（MIMO）等多天线技术。

在使用多个泄漏馈线的部署中，关于安装，捆扎它们是非常有利的。然而，关于方向性，个别电缆特性可能实质上不同。如果捆扎了多于两个电缆，则由于互耦也可能有显著的辐射效率差别。在图1中示出捆扎的并且沿着垂直于图的轴延长的两个电缆的方位天线图案。如在图中可以看出的，问题在于天线图案仅部分覆盖相同的角间隔。结果是在视线条件中特别突出的泄漏电缆的不同天线分支的功率失衡。功率失衡是例如MIMO多流传送中的问题，其导致减少的容量。

发明内容

因此本发明的目标是解决以上略述的一些问题和缺点并且提供具有泄漏电缆的天线装置，该天线装置相较于现有技术具有改进的性质。

利用根据独立权利要求的天线装置并且由根据从属权利要求的实施例来实现以上陈述的目标。

根据本发明的实施例，提供一种天线装置，包括用于引导电磁波的至少第一伸长结构和第二伸长结构。每一个结构包括多个辐射元件并且每个结构展示纵向延长方向。此外，在形成捆扎的它们的纵向延长方向上靠着彼此安置这些结构。此外，在捆扎内安排这些结构以使在纵向延长方向上所述结构的径向位置是交替的。

本发明的实施例的优点是它们提供适合于MIMO多流传送的天线装置。

实施例的又一优点是它们均衡辐射性能并且改进沿着包括多个辐射元件的伸长结构的延长的链路增益。

当结合附图来阅读下文的详细描述时，本发明的实施例的另外的优点和特征将变得明显。

附图说明

为了更好的理解，对下文的附图和本发明的优选实施例作出参考。

图1示出包含两个泄漏电缆的现有技术天线解决办法的典型的方位天线图案。

图2a描绘泄漏馈线的双绞线捆扎的实施例的第一示例并且图2b是相同示例的截面图。

图2c示出实施例的第一示例的方位天线图案。

图3a描绘四个泄漏馈线的平面捆扎的实施例的第二示例并且图3b是相同示例的截面图。

图3c示出实施例的第二示例的方位天线图案。

图4a描绘多个泄漏馈线的缆型捆扎的实施例的第三示例并且图4b是相同示例的截面图。

图5示出包括锁定装置的本发明的第四示例实施例的截面图。

图6示出本发明的实施例的第五示例的截面图。

具体实施方式

以下将参考附图来描述本发明，其中将用于引导电磁波的结构示出为同轴电缆。然而应指出的是这只是旨在增强读者对本发明的理解的示例并且不应视为限制结构的选择，例如，结构也可以包括下文中的一个或多个：

- 波导，

- 带状线装置，

- 微带装置。

此外，将利用包括两个或者更多结构或电缆的示例来描述本发明。再次，所示出的电缆的数量只是旨在增强读者对本发明的理解的示例，并且不应视为限制可在本发明的范围内使用的电缆的数量。在图中，类似参考标号指代类似元件。

在下文中描述的实施例的概念是提供天线装置，包括用于引导电磁波的至少两个伸长结构（例如同轴电缆），并且其中所述结构中的每个包括多个辐射元件。伸长结构展示纵向延长方向并且在形成捆扎的它们的纵向延长方向上靠着彼此安置。此外，在捆扎内安排结构以使在纵向延长方向上所述结构的径向位置是交替的。因此，通过周期性改变捆扎的截面中的每个结构的位点的位置，在沿着捆扎的延长的所有位置处，所有结构的出现是相等的。以此方式，对于所有结构，平均辐射图案相等。

此外，当定期互换捆扎内的结构以使所有结构以相同频度（即概率）占用捆扎的截面中的每个具体位点时，不同结构的链路增益是均衡的。此外，任何辐射效率失衡也是均衡的。天线装置也将能实现改进的MIMO信道性能（尤其是在视线条件中）。

有多种方式来实现沿着捆扎的延长的捆扎的截面中的结构位点的相等概率，在下文中详细描述这样的方法中的一些。

在下文中将参考图2a-2c、图3a-3c、图4a-4b、图5和图6进一步解释以上提及的实施例。

在图2a中示出本发明的实施例100的第一示例，并且在图2b中描绘相同示例的截面图。实施例100包括第一伸长结构110和第二伸长结构120（例如，同轴电缆），每个伸长结构包括内部导体112、122和外部导体114、124，这些外部导体114、124通过介电层116、126与相应内部导体分开。介电层的备选是介电隔离物，即介电材料的隔离物。同轴电缆110和120两者都展示纵向延长方向并且在形成捆扎的它们的纵向延长方向上靠着彼此安置。第一电缆110包括多个辐射元件118并且第二电缆120也包括多个辐射元件128。在图2a中没有示出所有的辐射元件并且没有使所有的示出的辐射元件配备有参考标号。

实施例100的辐射元件是在外部导体114、124中的贯穿穿孔的伸长的槽，并且具有使槽辐射的主延长方向。使槽辐射的主延长方向在不同类型的电缆之间不同：在同轴电缆中，如在图中所示出的，主延长方向应与电缆的主延长长度不一致。在波导、或微带、或带状线结构中，槽的主延长方向可以与结构或电缆的主延长方向一致并且仍然辐射。关于辐射元件的精确形状，应指出的是尽管在图中它们示出为伸长的槽并且在描述中以此方式提及，但是可以从外部导体中的多种不同类型的穿孔中选择辐射元件的形状，尽管优选实施例包含伸长的矩形或椭圆槽。然而应指出的是大多数穿孔形状将引起辐射效应。而且，参考用于引导电磁波的其它类型的可能结构（例如，波导或带状线和微带结构），可以指出的是应在这样的结构的导体中作出穿孔（该穿孔形成辐射元件）。然而，形成捆扎的所有伸长结构应优选包括近似相同的形状和分布的穿孔。

此外，如在图2a中示出的，电缆110、120是纽绞的，即它们在捆扎内安排以使在纵向延长方向上电缆的径向位置是交替的。因此，通过周期性改变捆扎的截面中的每个电缆110、120的位点的位置，在沿着捆扎的延长的所有位置处，电缆110和120两者的出现是相等的。本发明的实施例100的所描述的示例将典型地使两个电缆用类似特性来辐射。在图2c中示出实施例100的方位天线图案。第一电缆111的天线图案和第二电缆121的天线图案覆盖相同的角间隔，这可以在图中看出。因此，为电缆的不同天线分支平衡功率，这在视线条件中是特别有利的。

此外，实施例100可用作MIMO应用（多输出多输入）的天线。在MIMO应用中，如果应用数据流的适当的增益和/或相位加权，则可以传送两个不同的数据流D₁和D₂，在每个电缆110、120中各传送一个流，或在电缆110、120两者中都可以传送这两个流。因为两个电缆将具有非常类似的辐射图案，因此减少了MIMO信道中的功率失衡的可能性（否则这会导致减少的容量），所以实施例100非常适合于MIMO应用。

在图3a中示出本发明的实施例200的第二示例，并且在图3b中描绘相同示例的截面图。实施例200包括第一伸长结构210、第二伸长结构220、第三伸长结构230和第四伸长结构240（例如同轴电缆），每个伸长结构包括内部导体212、222、232、242和外部导体214、224、234、244，这些外部导体214、224、234、244通过介电层216、226、236、246与相应内部导体分开。介电层的备选是介电隔离物，即介电材料的隔离物。所有同轴电缆210、220、230、240展示纵向延长方向并且在形成大体上平的捆扎的它们的纵向延长方向上靠着彼此安置。每个电缆210、220、230、240分别包括多个辐射元件218、228、238、248。为了清楚的原因，在图3a中没有示出所有的辐射元件并且没有使所有的示出的辐射元件配备有参考标号。

实施例200的辐射元件也是外部导体214、224、234、244中的贯穿穿孔的伸长的槽，并且具有使槽辐射的主延长方向。优选地，所有电缆的穿孔的形状和分布近似相等。

此外，如在图3a中所示出的，在捆扎内安排电缆210、220、230、240以使在纵向延长方向上电缆210、220、230、240的径向位置是交替的。可以通过将存在于捆扎的第一侧处的至少一个电缆折叠到捆扎的第二侧来形成电缆210、220、230、240的径向位置的交替。因此，通过周期性改变捆扎的截面中的每个电缆210、220、230、240的位点的位置，在沿着捆扎的延长的所有位置处，所有电缆210、220、230、240的出现是相等的。此外，可以通过不同类型的折叠技术（例如，缠绞、编织、打褶或缠绕）来形成电缆210、220、230、240的径向位置的交替。

本发明的实施例200的所描述的示例将典型地使所有电缆用类似特性来辐射。在图3c中示出实施例200的方位天线图案。第一电缆211的天线图案、第二电缆221的天线图案、第三电缆231的天线图案和第四电缆241的天线图案覆盖相同的角间隔，这可以在图中看出。因此，为电缆的不同天线分支平衡功率，这在视线条件中是特别有利的。

此外，实施例200还可用作MIMO应用（多输出多输入）的天线。在MIMO应用中，如果应用数据流的适当的增益和/或相位加权，则可以传送高达四个不同的数据流D₁、D₂、D₃和D₄，在每个电缆210、220、230、240中各传送一个流，或可以在所有电缆210、220、230、240中传送高达四个流。因为四个电缆辐射主要在相同的角间隔内（减少了MIMO信道中的功率失衡的可能性），所以实施例200非常适合于MIMO应用。因此，改进了天线装置的容量。

采用在图3a和图3b中示出的本发明的实施例200的优点是它能实现其中允许天线装置的有限厚度的安装，例如当安装在平面（例如，墙或天花板）上时。本发明的实施例200的另一优点是它提供安排天线装置以主要在一个方向上辐射的可能性，即通过在捆扎的相同侧上放置每个外部导体214、224、234、244的辐射元件。

在图4a中示出本发明的实施例300的第三示例，并且在图4b中描绘相同示例的截面图。实施例300包括多个伸长结构310-370（例如同轴电缆），每个伸长结构包括内部导体312-372和外部导体314-374，这些外部导体314-374通过介电层316-376与相应内部导体分开。介电层的备选是介电隔离物，即介电材料的隔离物。所有同轴电缆310-370展示纵向延长方向并且在形成大体上环形捆扎的它们的纵向延长方向上靠着彼此安置。每个电缆310-370分别包括多个辐射元件。为了清楚的原因，在图4a中只示出一些电缆的辐射元件318-358中的一些。应指出的是没有使所有示出的辐射元件配备有参考标号。

在本实施例中，实施例300的辐射元件也是外部导体310-370中的贯穿穿孔的伸长的槽，并且具有使槽辐射的主延长方向。优选地，对于所有电缆，穿孔的形状和分布近似相等。

此外，如在图4a中示出的，在捆扎内安排电缆310-370以使在纵向延长方向上电缆310-370的径向位置是交替的。可以通过在芯线302周围纽绞电缆来形成电缆310-370的径向位置的交替。因此，通过周期性改变捆扎的截面中的每个电缆310-370的位点的位置，在沿着捆扎的延长的所有位置处，所有电缆310-370的出现是相等的。如果任何槽在向着芯线的方向上辐射，则芯线302可包括导电材料来避免吸收损耗。然而，在另一实施例中，芯线302可包括非导电材料。本发明的实施例300的所描述的示例的优点是当芯线包括导电材料时，当辐射元件318-378向内辐射时，可以避免吸收损耗。

在图4a和图4b中示出的实施例300也可用作MIMO应用的天线。在MIMO应用中，如果应用数据流的适当的增益和/或相位加权，则可以传送高达七个不同的数据流D₁-D₇，在每个电缆310-370中各传送一个流或可以在所有电缆310-370中传送高达七个流。因为七个电缆辐射主要在相同的角间隔内，所以实施例300高度适合于MIMO应用。

图5示出天线装置的第四实施例400的截面图，其可以应用于在图2-图4中示出的任何实施例，但此处示出其应用于图4的实施例300。为了确保天线装置300中的电缆310-370之间的适当距离和角度，通过锁定装置410将电缆310-370锁定在关于彼此的它们的位置中。即，锁定装置将电缆锁定在关于它们的纵向延长和电缆之间的距离的相对于彼此的预定位置中。可以用多个方式来设计锁定装置410，例如，在一个电缆中互相作用的突起并且在另一电缆中的互相作用的缝隙、锁定带或钩和环型紧固件。在一些实施例中，这些锁定装置假定每个电缆是由保护性非导电鞘（例如，橡胶鞘）围绕。

然而，在图5的装置中的锁定装置410不同于以上列出的那些：反而，在图5中示出的电缆310-370部分装入一块介电材料410（例如，塑料)中，介电材料410将电缆310-370锁定在适当的位置上，即，存在至少部分围绕每个电缆的非导电材料的鞘。在另一实施例中，锁定装置可包括至少部分围绕每个电缆的非导电材料的填充。

图6示出实施例500的第五示例的截面图。在本实施例中，可以用结合图4中示出的实施例300而描述的方式通过在芯线502周围纽绞电缆来形成电缆510-540的径向位置的交替。然而，在实施例500中，电缆的截面可以形成为锁定装置的一部分，以确保如在图6中示出的电缆之间的适当距离和角度。

而且，应指出的是尽管主要参考传送来在上文中描述本发明的装置，但是本发明的装置对于接收也同样很好地工作，并且因此将能够用于接收分集或MIMO接收。

本发明不限于上述的优选实施例。可使用各种备选、修改和等效。因此，以上实施例不应理解为限制本发明的范围，本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims

1.一种天线装置，所述天线装置包括用于引导电磁波的至少第一伸长结构和第二伸长结构，所述结构中的每个包括多个辐射元件，所述结构中的每个展示纵向延长方向，在形成捆扎的所述结构的纵向延长方向上靠着彼此安置所述结构，其特征在于，在所述捆扎内安排所述结构以使在所述纵向延长方向上所述结构的径向位置是交替的。

2.根据权利要求1所述的天线装置，其中所述多个辐射元件是所述伸长结构中的贯穿穿孔。

3.根据权利要求1或2所述的天线装置，包括多个伸长结构。

4.根据上述权利要求中的任一项所述的天线装置，其中所述捆扎大体上是平的。

5.根据权利要求4所述的天线装置，其中所述径向位置的所述交替是通过缠绞、编织、打褶或缠绕所述伸长结构来形成的。

6.根据权利要求4或5所述的天线装置，其中所述径向位置的所述交替是通过将所述捆扎的第一侧处的所述至少一个结构折叠到所述捆扎的第二侧来形成的。

7.根据权利要求1到3所述的天线装置，其中所述捆扎大体上是环形的。

8.根据权利要求7所述的天线装置，其中所述径向位置的所述交替是通过纽绞所述结构来形成的。

9.根据权利要求7或8所述的天线装置，其中所述径向位置的所述交替是通过在芯线周围纽绞所述结构来形成的。

10.根据权利要求9所述的天线装置，其中所述芯线是导电或非导电材料。

11.根据上述权利要求中的任一项所述的天线装置，其中所述结构是以下中的一个：同轴电缆、波导、带状线装置和微带装置。

12.根据上述权利要求中的任一项所述的天线装置，包括锁定装置，用于将所述结构锁定在关于所述结构的纵向延长和所述结构之间的距离的相对于彼此的预定位置中。

13.根据权利要求12所述的天线装置，其中所述锁定装置包括至少部分围绕所述结构中的每个的非导电材料的鞘。

14.根据权利要求12或13所述的天线装置，其中所述锁定装置包括至少部分围绕所述结构中的每个的非导电材料的填充。

15.根据权利要求12到14中的任一项所述的天线装置，其中所述锁定装置包括以下中的一个或多个：在一个结构中的互相作用的突起和在另一结构中的互相作用的缝隙、锁定带以及钩和环型紧固件。