CN107690730B - 环绕天线 - Google Patents

Abstract

本公开的方面可以针对能够围绕支撑结构缠绕以提供用于通信系统的天线图案的环绕天线。这样的组件可能是美观的，并且因为天线组件允许辐射离开支撑结构，因此可以消除由于来自支撑结构的干扰而导致的散射效应。

Description

环绕天线

对相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年6月9日提交的美国临时专利申请No. 62/173,304的权益，其全部内容通过引用被整体结合于此。

背景技术

无线运营商正在使用更多的频谱带和在每个频带内越来越多的频谱以适应增加的用户流量以及部署新的无线电接入技术。已经试图使用服务大区域的宏小区基站天线来满足这些流量需求。这些宏小区基站天线通常可以部署在专用的塔或建筑物顶部。

较新的趋势涉及添加在城市区域可能尤其有用的小小区(small- cell)基站天线(“小小区天线”)。小小区天线通常安装在城市基础设施的预先存在的物体上。例如，小小区天线可以容纳在安装在支撑结构(例如，电线杆)的顶部或者偏移到支撑结构的侧面的圆柱形天线罩内。由于不动产的限制，支撑结构的顶部通常是不可用的。并且将天线偏移安装到支撑结构的侧面可能不是期望的。例如，偏移到支撑结构侧面的天线可能不美观。而且，当偏移时，天线会辐射可能与支撑结构接触的RF信号。换句话说，支撑结构可能干扰一些辐射的RF信号，从而潜在地导致散射。因此，天线的天线图案可能会受到影响，从而对天线的性能产生负面影响。

因此，期望具有能够围绕支撑结构安装的天线，在该情况下，预期的RF信号可以从支撑结构辐射出去。

发明内容

本公开的各个方面可以针对包括天线组件的基站天线。天线组件可以包括多个天线列，这些天线列被布置成被连接以形成围绕中心区域的周边。该多个天线列中的每一个天线列可以包括一个或多个辐射元件。

附图说明

当结合附图阅读时，本公开的以下具体实施方式将会被更好地理解。为了图示本公开的目的，在附图中示出了目前优选的实施例。但是应该理解的是，本公开不限于所示出的精确布置和工具。

图1A是根据本公开的方面的围绕支撑结构的环绕天线的侧面的透视图；

图1B是根据本公开的方面的环绕天线的下侧的透视图；

图2A是根据本公开的方面的环绕天线的天线列的内部的透视图；

图2B是根据本公开的方面的环绕天线的天线列的示意图；

图3A是根据本公开的方面的环绕天线的下侧的端视图的示例；

图3B是根据本公开的方面的环绕天线的下侧的端视图的另一个示例；

图3C是根据本公开的方面的环绕天线的下侧的端视图的又一个示例；

图4A和4B是根据本公开的方面的环绕天线的外部的透视图；以及图4C是其中一个铰链的放大视图；

图5A和图5B是根据本公开的方面的环绕天线的内部的透视图。

具体实施方式

以下描述中使用某些术语仅仅是为了方便起见，而不是限制性的。词语“下”、“底”，“上”和“顶”表示在附图中进行参考的方向。除非本文特别阐述，否则术语“一”、“一个”和“该”不限于一个元素，而是应该被理解为意味着“至少一个”。术语包括以上提到的词语、其派生词以及类似导入的词语。还应该理解的是，当提及本公开的部件的尺寸或特性时，本文使用的术语“约”、“大约”、“通常”、“基本上”等术语指示所描述的尺寸/特性不是严格的边界或参数，并且不排除从中功能上相似的细微变化。至少，包括数值参数的这些引用将包括使用本领域所接受的数学和工业原理(例如，舍入、测量或其它系统误差、制造公差等)将不会改变最低有效位的变化。

本公开的方面可以针对能够围绕支撑结构(例如，电线杆)缠绕以提供用于通信系统的各种天线图案的环绕天线。这样的组件可能是美观的，并且因为天线组件允许辐射离开支撑结构，因此消除了由于来自支撑结构的干扰而导致的散射效应。贯穿本文讨论的环绕天线可以采取宏小区基站天线或小小区基站天线的形式，其通常指可以包括或以其它方式称为毫微微小区、微微小区、微小区等的低功率基站天线。

图1A是根据本公开的方面的围绕支撑结构102的环绕天线100 的侧面透视图。环绕天线100可以包括一个或多个外壳104，诸如一个或多个天线罩，以密封和保护天线部件免受不利环境条件的影响。每个外壳104可以容纳包括被配置为辐射一个或多个天线图案的一个或多个辐射元件阵列(在图2A中示出)的天线列。如环绕天线100 的一个端部的透视图所示，天线列之一的端部可以包括各种部件，包括但不限于射频(RF)连接器106、下倾调节器构件108和倾斜指示器110。RF连接器106可以将天线列中的每一个天线列的辐射元件耦合到基站(未示出)。下倾调节器构件108中的每一个下倾调节器构件可以被配置为允许调节该下倾调节器构件所附连到的天线列的倾斜度。应该注意的是，天线列中的每一个的倾斜度可以诸如经由靠近环绕天线100的工作人员手动调节，或者诸如经由电机驱动系统远程调节。

倾斜指示器110中的每一个可以从环绕天线100的端部纵向延伸，并且可以提供相应天线列的倾斜程度的指示。如图所示，环绕天线 100可以经由安装支架112固定到支撑结构，安装支架112的内径可以被调节以将环绕天线固定到各种直径的支撑结构。

图2A是平放的或者例如还没有围绕支撑结构安装并且没有其相应的外壳104的天线列114、116、118中的每一个的透视端视图。如图所示，天线列114、116、118可以分别包括多个辐射元件120、 122、124，这些辐射元件120、122、124可以布置成线性阵列，该线性阵列的尺寸被设计成用于传送和/或接收期望频带中的RF信号。应该注意的是，天线列114、116、118可以包括被配置为在一个或多于一个频带中操作的相应辐射元件120、122、124。换句话说，天线列114、116、118中的每一个可以是单频带、双频带或多频带天线列。辐射元件120、122、124中的每一个可以例如包括交叉的偶极子元件，该交叉的偶极子元件可以被定向为使得偶极子元件相对于垂直方向成大约+45度和相对于垂直方向成-45度，以提供偏振分集接收。但是，应该注意的是，辐射元件中的每一个可以包括适于在无线通信网络中使用的任何类型的辐射元件，该无线通信网络被配置为用于个人通信系统(PCS)、个人通信网络(PCN)、蜂窝语音通信、专用移动无线电(SMR)服务、增强型SMR服务、无线本地环路和边远电话以及寻呼。例如，各个辐射元件120、122、124也可以是单极子元件、环形元件、槽形元件、盘旋(spirals)元件或螺旋(helices)元件、角形元件或微带贴片。还应该注意的是，每个天线列114、116、118 可以包括与本公开一致的任意数量的辐射元件。

图2B是环绕天线100的相应天线列114、116、118的多个馈送板的示意平面图。每个馈送板可以包括用于电连接可以包括一个或多个移相器的各种天线部件的微带传输线(“导电迹线”)132。例如，移相器134、136可以被配置为相移 RF信号以从天线列114的辐射元件120传送并由辐射元件120接收。类似地，移相器138、140可以被配置为相移RF信号以从天线列116 的辐射元件122传送并由辐射元件122接收；并且移相器142、144 可以被配置为相移RF信号以从天线列118的辐射元件124传送并由辐射元件124接收。

用于移相器134、136、138、140、142、144中的每一个的可旋转刮片臂没有示出，以增强第一频带移相器和第二频带移相器的固定部分的清晰度。移相器中的每一个可以包括可变的差分、弧形移相器，如在通过引用结合于此的美国专利No.7,907,096中所描述的。但是，应该注意的是，移相器134、136、138、140、142、144中的每一个可以采取符合本公开的精神的其它类型的移相器形式。

如图所示，其中一个天线列(诸如，例如天线列116)可以包括将相应天线列114、116、118的辐射元件120、122、124耦合到基站的RF连接器106。RF连接器106可以耦合到一个或多个功率分配器146，该一个或多个功率分配器146被配置为分配由基站接收到的信号并组合从天线列114、116、118中的一个或多个接收到的信号。例如，RF信号可以从天线100外部的基站被传送，并且经由连接到 RF连接器106的一个或多个内部RF电缆148，信号可以被传送到功率分配器146中的一个或多个。(一个或多个)功率分配器146可以将RF信号分成几个分开的RF信号。每个分开的RF信号可以经由一个或多个电缆148被传送到相应天线列114、116、118的辐射元件120、122、124。可替代地，RF信号可以从辐射元件120、122、124 中的一个或多个接收，并且被功率分配器146中的一个或多个接收。该一个或多个功率分配器146然后可以将每个接收到的RF信号组合，以将组合的RF信号传送给基站。功率分配器146还可以耦合到被配置为允许来自不同频带的RF信号的通信的一个或多个双工器 (未示出)。而且，应该注意的是，环绕天线100可以支持多于两个频带。在这种设计中，该一个或多个双工器可以用一个或多个三工器代替，以允许在三个或更多个不同频带中的RF信号的通信。如贯穿本文所讨论的，功率分配器可以组合从一个或多个天线列接收到的信号。因此，功率分配器可以包括一个或多个功率组合器。

天线列114、116、118之间的RF电缆148中的一个或多个的一部分可以通过导管150固定，导管150的端部可以连接到天线列114、 116、118中的每一个的一部分。天线列114、116、118中的一个或多个也可以包括隐藏电缆148的部分的一个或多个接线盒152。该一个或多个接线盒152可以从天线列114、116、118中的一个或多个的顶端来接近。虽然接线盒152被显示在天线列114、116、118中的一个的顶端处，但是应该注意的是，接线盒152可以位于符合本公开的精神的天线列114、116、118中的一个或多个上的任何地方。

本公开的方面可以包括天线部件的各种布置，其一些示例在图 3A-3C中示出。图3A是天线100的端视图，天线100包括围绕支撑结构102的周边(例如，圆周)形成的相互连接的天线列114、116、 118。除了下倾调节器108和倾斜指示器110之外，天线列116可以仅包括一对RF连接器106。此外，RF连接器、功率分配器、跨接器(jumper)或其它部件都不需要位于外部(例如，暴露于相应天线列114、116、118的外部)。相反，在这样的方面中，RF电缆 148可以经由天线列114、116、118中的两个和支撑结构102之间的一个或多个导管150在天线列114、116、118中的两个之间被传递。

本公开的另一个方面在图3B中的环绕天线100的端视图中示出。代替采用导管150用于在天线列114、116、118中的每一个之间传递 RF电缆，在这方面，环绕天线100可以采用RF跨接器154，RF跨接器154定位在天线列114、116、118中的一个或多个的外部。RF 跨接器154可以被配置为将RF电缆从天线列114、116、118中的一个连接到天线列114、116、118中的另一个。

可以通过修改功率分配网络来设想其它实现。例如，可以通过去除环绕天线100内部中的功率分配器146来实现三个独立的扇区图案。例如，如图3C所示，天线列114、116、118中的每一个可以包括一个或多个RF跨接器154以及一个或多个外部功率分配器155。虽然被示出为分开的，但是应该理解的是，该一个或多个功率分配器(例如，1:3功率分配器)155可以耦合到天线列114、116、118中的一个或多个，并且可以被配置为分配由基站接收到的信号并且组合从天线列114、116、118中的一个或多个接收到的信号。功率分配器155 和RF跨接器154可以被隐藏护罩(未示出)覆盖。

环绕天线100的其它实现可以仅包括两个天线列。在这种设计中，功率分配器(例如，1:2功率分配器)可以被配置为分配由基站接收到的信号并且组合从两个天线列接收到的信号。利用这种配置，环绕天线可以被配置为产生心形天线图案。还应该注意的是，符合本公开的精神，环绕天线100也可以包括多于三个天线列。

天线列114、116、118可以经由一个或多个铰链156物理地彼此固定，其示例在图4A和图4B中的环绕天线100外部的透视图中示出。图4C是其中一个铰链156的放大视图。天线列114、116中的每一个的横向端部可以包括可以沿着相应外壳104的纵向边缘延伸的孔。孔的尺寸可以被设计为保持铰链156的端部。因此，相应天线列 114、116、118的外壳104可以通过铰链156中的一个或多个连接，并且可以围绕铰链156的中心轴线A-A枢转。由铰链装置建立的可枢转关系可以便于环绕天线100围绕支撑结构102的安装，而不必将天线100安装在支撑结构102的顶部上。

图5A是天线列114、116、118中的两个的内部的透视图，并且图5B是其放大的透视图。导管150的远端可以固定(例如，通过紧固件、粘合剂等)到天线列114、116、118中的一个或多个的内部。导管150可以由各种类型的材料和结构制成，诸如不限于塑料、金属等。此外，导管150本质上可以是柔性的和管状的，并且可以具有各种横截面形状。

如上所述，导管150可以被配置为接纳RF电缆148的一个或多个部分。导管150可以被配置为在天线列114、116、118中的两个之间引导RF电缆148的一个或多个部分。导管150也可以防止RF电缆148暴露于降水并且防止来自降水或其它外部元素的潜在损害。

现在已经详细讨论了本公开的各种实施例；但是，本公开不应该被理解为限于这些实施例。还应该理解的是，可以在本公开的范围和精神内进行其各种修改、改编和替代实施例。

Claims (19)

1.一种天线，包括：

天线组件，所述天线组件包括多个互连的天线列，所述多个互连的天线列布置成被连接以形成围绕中心区域的周边，其中所述多个互连的天线列中的每一个包括一个或多个辐射元件；

至少一个功率分配器，被配置为分配由基站接收到的射频RF信号或者组合从所述多个互连的天线列中的至少一个天线列接收到的信号；

多个相应的外壳，分别容纳所述多个天线列，其中所述至少一个功率分配器被包围在所述多个外壳中的一个外壳内，

其中所述多个外壳中的一个外壳经由至少一个铰链连接到所述多个外壳中的另一个外壳。

2.如权利要求1所述的天线，还包括：

一个或多个RF连接器，被配置为将所述多个天线列耦合到基站。

3.如权利要求1所述的天线，其中所述多个外壳中的所述一个外壳和所述另一个外壳能够围绕所述至少一个铰链的中心轴线枢转。

4.如权利要求1所述的天线，其中所述一个或多个辐射元件中的至少一个辐射元件被配置为在第一频带中操作，并且所述一个或多个辐射元件中的至少另一个辐射元件被配置为在与第一频带不同的第二频带中操作。

5.如权利要求1所述的天线，其中所述多个天线列包括三个或更多个电互连的天线列。

6.如权利要求1所述的天线，其中所述天线组件被配置为围绕支撑结构被安装。

7.一种用于基站天线的天线组件，所述基站天线被配置为辐射一个或多个准全向天线图案，所述天线组件包括：

多个互连的天线列，被配置为以并排关系互连以形成围绕中心区域的周边，其中所述多个互连的天线列中的每个天线列包括一个或多个辐射元件；

单个功率分配器，被配置为：

分配由基站接收到的信号；以及

组合从所述互连的天线列中的两个或更多个天线列接收到的信号；以及

多个相应的外壳，被配置为包围所述多个互连的天线列，其中所述多个外壳还被配置为包围所述单个功率分配器，其中所述多个外壳中的相邻外壳被配置为通过至少一个铰链连接。

8.如权利要求7所述的天线组件，其中所述相邻外壳能够围绕所述至少一个铰链的中心轴线枢转。

9.如权利要求7所述的天线组件，其中所述天线组件包括三个或更多个天线列。

10.如权利要求7所述的天线组件，其中所述互连的天线列中的至少一个天线列包括：

被配置为在第一频带中操作的一个或多个第一频带辐射元件，以及被配置为在第二频带中操作的一个或多个第二频带辐射元件。

11.如权利要求7所述的天线组件，其中所述基站天线包括小小区天线。

12.如权利要求7所述的天线组件，其中所述天线组件被配置为围绕支撑结构被安装。

13.一种天线组件，包括：

多个互连的天线列，所述多个互连的天线列被配置为以并排关系围绕支撑结构的向上延伸的构件的向上延伸部分的周边被布置，其中所述多个互连的天线列中的每一个包括一个或多个辐射元件；

单个功率分配器，被配置为：

分配由基站接收到的信号；或者

组合从所述互连的天线列中的两个或更多个天线列接收到的信号；以及

多个相应的外壳，被配置为分别包围所述多个天线列，其中相邻外壳被配置为通过至少一个铰链连接。

14.如权利要求13所述的天线组件，其中所述单个功率分配器被定位在所述多个相应的外壳的第一外壳内部。

15.如权利要求14所述的天线组件，还包括射频RF电缆，所述射频RF电缆被配置为将来自所述单个功率分配器的信号传送到所述天线列中的每个天线列，其中所述RF电缆中的至少一个RF电缆耦合到所述天线列中由所述多个相应的外壳中的第二外壳包围的一个天线列，并且经由至少一个跨接器耦合到所述天线列中的另一个天线列。

16.如权利要求15所述的天线组件，其中所述至少一个跨接器在所述多个相应的外壳中的每个外壳的外部。

17.如权利要求13所述的天线组件，还包括RF电缆，所述RF电缆被配置为将来自所述单个功率分配器的信号传送到所述天线列中的每个天线列，其中所述RF电缆中的至少一个RF电缆被所述天线列中的两个天线列之间的柔性导管包围。

18.如权利要求17所述的天线组件，其中所述柔性导管被定位在所述支撑结构和所述多个外壳中的一个或多个外壳之间。

19.如权利要求13所述的天线组件，其中所述单个功率分配器被定位在所述多个外壳中的每个外壳的外部，并且其中所述互连的天线列中的每个天线列被配置为产生独立的扇形天线图案。

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