CN110546813A - 用于低轮廓电信天线的隐形布置结构 - Google Patents

用于低轮廓电信天线的隐形布置结构 Download PDF

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Abstract

一种电信天线，包括多个单元小区，每个单元小区包括在一带宽范围内发射RF能量的至少一个辐射器，该带宽范围是另一个辐射器的倍数。辐射器彼此靠近，使得在激活另一辐射器时，谐振条件可被引发到所述至少一个辐射器中。辐射器中的至少一者被分段成电容连接的辐射器元件以在激活所述辐射器中的另一者时抑制其中的谐振响应。

Description

用于低轮廓电信天线的隐形布置结构
相关申请的交叉引用
本申请要求2017年3月6日提交的题为“Cloaking Arrangement forTelecommunications Antenna”的美国临时专利申请号62/467,569的申请日期的权益和优先权。此外，本申请涉及2017年7月28日提交的题为“Low Profile TelecommunicationsAntenna”的美国非临时实用新型专利申请号15/663,266。每个申请的完整说明书通过引用完整地并入本文中。
背景技术
本发明涉及在无线通信系统中使用的天线，并且更特别地，涉及高性能/容量低轮廓的电信天线。
典型的蜂窝系统将地理区域划分成多个邻接小区，每个小区包括无线小区站点或者“基站”。小区站点在有限无线电频带内操作，并且因此，所采用的载波频率必须被高效地使用以确保系统中的充足用户容量。
存在许多方式来增加电信天线的呼叫承载容量、品质和可靠性。一种方式包括跨越较小的地理区域创建额外的小区站点。然而，将地理区域划分成更小的区域涉及为每一个小区站点购买额外的装备和不动产。
为了改善无线系统的效率和可靠性，服务供应商通常依赖于“天线分集”。分集改善了天线在自然地理结构和包括诸如高层建筑物的人造结构的景观特征周围看见预期信号的能力。分集天线阵列有助于增加覆盖范围以及克服衰减。在选择和安装天线时，天线极化是另一个重要的考虑因素。例如，极化分集将成对的天线与正交极化组合，以改善基站上行链路增益。假定辐射器为随机取向，当一个分集接收天线由于接收到弱信号而衰减时，另一个分集接收天线将接收到强信号的可能性高。大多数通信系统使用各种极化分集，包括竖直、倾斜或圆形极化。
“波束成形”是通过在需求地理扇区内提供最可用的载波频率以优化呼叫承载容量的另一种方法。用户人口统计数据经常改变，使得基部收发器站不具有足够的容量来处理局部区域内的当前需求。例如，小区内新住宅开发可能增加该特定区域内的需求。波束成形可通过在收发器当中分配流量以增加需求地理扇区中的覆盖范围来解决该问题。
以上所有方法可解释为电信服务供应商的节省。尽管这些方法中的某些方法提供了简洁的解决方案，但是仅仅由于高架结构（即，蜂窝塔和高层建筑物）上的可用空间有限，蜂窝服务的成本持续提升。当用户需求已提升时，与天线安装相关联的成本也已增加，这主要根据蜂窝塔上的“基部负载”，即，在塔的基部处产生的力矩负载。因此，蜂窝塔所有者/操作员通常根据电信天线的“帆面积”来租用空间。因此，应当了解，这在财务上有利于服务供应商来操作具有小的合理的空气动力学轮廓的电信天线以便以最低可能的成本来租用空间。
由于天线的空气动力学阻力/帆面积要求，应当了解，天线的各种内部部件（即，高频带和低频带辐射器）将必须密实地填装在天线壳体的（多个）受限区域内。内部安装的高频带和低频带辐射器的紧密靠近会影响信号扰动和干扰。这种干扰由于高频带和低频带辐射器中的每一者发射的带宽而加剧。
例如，如果与第一辐射器相关联的所发射的带宽是由第二辐射器发射的带宽的倍数，则第一辐射器可以在第二相邻辐射器中产生谐振响应。当带宽差别接近所发射的波长（λ）的四分之一（1/4）到二分之一（1/2）时，在该范围中发射的第一辐射器可以另外通过第二辐射器发射的能量被激励。该组合导致所发射的信号的部分被放大，而其它部分又被消除。因此，信噪干扰比（即，SINR）与白噪声或“干扰”的水平一起增长。
因此，在本领域中存在改善由特定电信系统供应商操作的蜂窝电话的容量（即，所服务的移动装置的数量）、可靠性和性能的持续需要。
前述背景技术描述了一些但不一定是全部的与电信天线相关的问题、缺点和缺陷。
发明内容
在第一实施例中，提供了一种天线，其包括多个交替的第一和第二单元小区，每个单元小区包括低频带和高频带辐射器。第一单元小区包括共同产生第一配置的第一多个低频带辐射器和第一多个高频带辐射器。第二单元小区包括共同产生第二配置的第二多个低频带辐射器和第二多个高频带辐射器。第一和第二配置被布置成使得交替的低频带辐射器在产生快速滚降辐射图案的方位角平面中具有对应于阵列因子的相对方位角间隔。
在第二实施例中，提供了一种包括多个单元小区的电信天线，每个单元小区包括至少一个辐射器，所述至少一个辐射器在一带宽内发射RF能量，该带宽是同一单元小区内的另一辐射器的倍数。由于辐射器在每个单元小区内紧密靠近，所以在激活另一辐射器后，谐振条件被引发到所述至少一个辐射器中。在一个实施例中，辐射器中的至少一者被分段成在激活所述辐射器中的另一者时滤波其中的不期望的谐振。
本公开的额外特征和优点在以下附图说明和具体实施方式中描述，并且将从其显而易见。
附图说明
图1描绘了大型天线系统，其包括基站、高架塔、安装到塔的一个或多个电信天线和向电信天线传送功率/数据的系统。
图2是根据本公开的一个实施例的高长宽比、高性能、低轮廓（HPLP）电信天线的部分断开透视图。
图3是根据图1的实施例的HPLP电信天线的透视图。
图4是根据图1的实施例的HPLP电信天线的平面图。
图5描绘了两个相邻小区的放大断开平面图，其示出了电信天线的低频带辐射器之间的间隔/偏移尺寸。
图6描绘了两个相邻小区的放大断开平面图，其示了出低频带偶极子之间的节距尺寸和在高频带辐射器之间的间隔/偏移尺寸。
图7描绘了两个相邻小区的放大断开平面图，其示出了在小区之间的交叉极化和低频带与高频带辐射器的交互。
图8是第一低频带偶极子杆的隔离轮廓视图。
图9是相对于第一低频带偶极子杆正交设置的第二低频带偶极子杆的隔离轮廓视图。
图10是寄生辐射器的俯视图，其操作成联结成对的第一低频带杆以形成L-形低频带辐射器。
图11是用于图8和图9中示出的第一和第二低频带偶极子杆的基部板的隔离平面图。
图12是十字形高频带辐射器的隔离平面图。
图13是对应于图12中示出的十字形高频带辐射器的高频带偶极子杆中的一者的隔离轮廓视图。
图14是对应于图12中示出的十字形高频带偶极子的第二高频带偶极子杆的隔离轮廓视图。
图15是与一对高频带辐射器连接的子阵列基部的隔离平面图。
图16是由根据本公开的高性能/容量、低轮廓（HPLP）电信天线产生的快速滚降辐射图案的方位角曲线图。
图17是交替小区的部分断开平面图，每个小区具有至少一对低频带偶极子和两对高频带偶极子，(i)第一对低频带偶极子形成面对面的L-形辐射器，(ii)第二对低频带偶极子形成背对背的L-形辐射器，(iii)每个L-形偶极子的基部分叉成一对十字形高频带偶极子，并且(iv)高频带十字形偶极子在第一小区中设置在低频带偶极子杆外侧，并且在第二小区中设置在低频带偶极子杆内侧。
图18描绘了在低频带和高频带偶极子的外侧侧向延伸以使辐射图案聚集于期望的方向的电气反射器/整流罩结构。
图19是高性能、低轮廓（HPLP）电信天线的另一个实施例的透视图，其中，第一辐射器被分段并被电连接，以滤波由于或源自与第一辐射器紧密靠近的第二辐射器相关联的信号发射的不期望的谐振。
图20是在图19中描绘的HPLP电信天线的平面图。
图21描绘了两个相邻小区的放大断开平面图，其示出了在电信天线的低频带辐射器之间的间隔/偏移尺寸以及在高频带辐射器之间的节距尺寸。
图22是L-形低频带偶极子辐射器中的一者的第一偶极子杆的隔离轮廓视图，其包括通过介电间隙分离的第一多个低频带辐射器元件和跨越介电间隙设置以电耦合辐射器元件的第二多个耦合元件。
图23是大致沿图22的线23-23截取的第一多个低频带辐射器元件的横截面视图。
图24是L-形低频带偶极子辐射器的第二偶极子杆的隔离轮廓视图，L-形低频带偶极子辐射器包括通过介电间隙分离的第一多个辐射器元件和跨介电间隙设置以电耦合辐射器元件的第二多个耦合元件。
图25是大致沿图24的线25-25截取的多个低频带辐射器元件的横截面视图。
图26是高频带辐射器的隔离平面图，高频带辐射器包括通过介电间隙分离的多个高频带辐射器元件和桥接介电间隙以电耦合辐射器元件的至少一个耦合元件。
图27是大致沿图26的线27-27截取的多个高频带辐射器元件的横截面视图。
图28描绘了用于耦合沿低频带辐射器的偶极子杆设置的辐射器元件的多个导电元件的隔离平面图。
图29描绘了用于耦合高频带辐射器元件的十字形辐射器的辐射器元件的元件的隔离平面图。
图30a和30b描绘了与诸如在图27中示出的高频带偶极子辐射器相关联的所连接的辐射器元件的电气原理图。
图31是在存在和不存在分段偶极子辐射器元件的实施方式的情况下比较高频带辐射器的频率响应的方向性（dBi）相对频率（GHz）的曲线图。
具体实施方式
本公开涉及一种高长宽比的电信天线，其具有高容量输出同时保持在相对紧凑、小/窄设计封套内。虽然天线可被视为扇区天线，即，连接到多个天线以提供三百六十度（360°）的覆盖范围，但是应当了解，天线可以被单独用于将RF能量辐射到期望的覆盖区域。此外，虽然天线的细长轴线通常将被竖直地（即，平行于竖直Y轴线）安装，但是应当了解，天线可以被安装成使得，细长轴线平行于水平线。
在图1中，在向/从基部收发器站（BTS）20发射/接收RF信号的大型天线或MAS电信系统10的背景下，示出和描述了一种高长宽比（AR）、高性能(HP)、低轮廓(LP)的电信天线。所述实施例描绘了两个(2)多扇区天线系统12和14，每个多扇区天线系统安装到高架结构，即，塔16，一个安装在另一个的顶部上。多扇区天线12、14中的每一者包括根据本文中所描述的本发明教导的三个(3)扇区天线100。
在该实施例中，功率/数据分配系统的功率分量：(i)在高规格、低重量铜电缆30上输送，(ii)在连接接口/分配箱40的第一侧（由箭头S1标识）上维持在阈值以上的第一功率水平处；并且(iii)在连接接口的第二侧（由箭头S2标记）上降低到阈值以下的第二功率水平。功率/数据分配系统的数据分量可以：(i)在传统的轻质光纤50上载送，并且(ii)穿过连接接口/分配箱40。相对于后者，光纤电缆50可以越过或绕过接口/分配箱40而不中断、断开或切断光纤电缆50。替代地，光纤电缆50可以在分配箱40中终止，并通过光纤开关转换，以将光学数据转换成适合于在同轴线电缆上载送的数据。
应当了解，各种技术可应用在功率/数据分配系统上。例如，波分多路复用（WDM）可以被用于沿共同的光纤电缆载送多个频率，即，由各个服务供应商/运行商使用的频率。这项技术还可用于跨越更大距离载送信号。另外，为了提供更大的灵活性或适应性，分路器（未示出）可以被用于对光纤信号（即，输送到到分配箱40的数据）进行分路，使得信号可以被输送/连接到许多远程无线电单元60中的一者，远程无线电单元60将数据转换成RF能量，以供被电信天线100中的每一者辐射和接收。
如在背景技术中所提到的，电信天线100中的每一者具有特性空气动力学轮廓阻力，其在塔16的基部80处产生力矩向量。电信天线100的表面面积或帆面积越大，塔负载的大小越大。因此，基站的所有者/操作员基于由天线100产生的轮廓阻力面积而非基于其它可测量的标准（诸如电信天线100重量、容量或由其消耗的电压）来计算租用率。因此，这在财务上有利于最小化由电信天线100产生的总空气动力学阻力。
在图2-4中，电信天线100包括沿天线100的长度交替的多个模块或单元小区100a-100g。更确切地说，天线100包括多个第一和第二单元小区110、120，其每一者具有组合的高频带和低频带辐射器130、132。在所述实施例中，天线100包括多达七个单元小区100a–100g，其中，在每一端处的单元小区100a、100g是相同的，并且在其之间的单元小区100b-100f从第一单元小区110中的每一者中的第一布置结构或配置连续地交替到第二单元小区120中的每一者的第二布置结构或配置。相邻小区110、120内的交替辐射器130、132配置成使得辐射器输出组合，以在天线的方位角平面中产生阵列因子。在主平面图案或甚至天线图案的讨论中，人们经常遇到的术语是“方位角平面”或者“高程平面”图案。术语方位角通常在提及“水平”或者“水平的”时使用。该阵列因子在方位角平面中产生辐射图案，其快速或更陡急地滚降，以避免、减轻或最小化在相邻扇区（即，或扇区天线）中的和来自相邻扇区（即，或扇区天线）的PIM干扰。在所述实施例中，阵列因子由采用3dB 60度的RF能量波束宽度时引起在方位角方向上的快速滚降的方位角间隔控制。
在图1-6中，第一和第二单元小区110、120中的每一者包括至少一对低频带辐射器130、132和两对高频带辐射器140、142。低频带辐射器130、132中的每一者具有大致L-形的配置，而高频带辐射器140、142中的每一者形成成对的十字形配置。在所述实施例中，低频带对应于在大约496 MHz到大约960 MHz之间的范围中的频率，而高频带对应于在1700 MHz到大约3300 MHz之间的范围中的频率。低频带和高频带辐射器130、132、140、142的布置结构从一个单元小区110到交替的相邻单元小区120是不同的。虽然低频带和高频带辐射器130、132、140、142可包括任何电气配置，但是低频带和高频带辐射器130、132、140、142优选地是偶极子。然而，高频带辐射器140、142可替代地包括贴片或其它堆叠/间隔的导电辐射器。
如在图5和图6中最佳可见，第一对低频带辐射器130包括背对背的L-形偶极子134a、134b，而第二对低频带辐射器132包括面对面的L-形偶极子辐射器136a、136b。每一个L-形低频带偶极子130、132的臂沿线138分叉成一对十字形高频带偶极子140、142。此外，关于第一单元小区110，高频带偶极子或贴片辐射器140、142被设置在L-形低频带偶极子130、132外侧，即，设置成朝向扇区天线100的外侧边缘。关于第二单元小区120，高频带辐射器140、142设置在L-形低频带偶极子130、132内侧，即，设置在其竖直杆之间。
单元小区110、120中的每一者包括至少一对L-形低频带偶极子130或132以及两对十字形高频带辐射器140、142。此外，单元小区110、120中的每一者包括总共两个(2)L-形背对背、偶极子134a、134b或两个(2)面对面低频带、偶极子136a、136b。另外，单元小区110、120中的每一者包括总共四个十字形高频带辐射器144a、144b、146a、146b。
出于建立参考框架的目的，在图2和图5中示出了笛卡尔坐标系150，其中，参考系的偏移间隔或X-尺寸对应于附图中的竖直线，节距或Y-尺寸对应于参考系的水平尺寸，并且深度或z-方向对应于页面平面外的尺寸。可在图5和图6中最佳地看到第一和第二单元小区110、120之间的方位角间隔/偏移和节距尺寸。更确切地说，在L-形低频带偶极子之间的方位角间隔/偏移或X-尺寸是4.24+2.26之间的总和或总共6.50。产生该方位角间隔的阵列因子对应于在大约6.20英寸到大约6.8英寸之间的偏移。替代地，产生该方位角间隔的阵列因子在797 MHz的平均低频带频率下对应于在大约0.40λ到大约0.48λ之间的偏移。在所述实施例中，方位角间隔对应于0.44λ的偏移。
图5和图6示出低频带和高频带辐射器130、132、140、142之间的节距间隔。从第一单元小区110到第二相邻单元小区120，低频带辐射器134a、134b、136a、136b之间的节距间隔是9.68英寸。根据波长λ的节距间隔在大约0.34λ和0.40λ之间的范围内，且在797 MHz的平均低频带频率下是0.326λ。低频带运算子134a、134b中的一者和十字形辐射器144a、144a中的一者（即，在同一单元小区内的成对高频带辐射器140、142中的一对中）之间的节距间隔是2.4英寸或在797 MHz的平均低频带频率下是大约0.162λ。
第一单元小区110中的成对的高频带辐射器140、142之间的偏移间隔是4.84英寸。这对应于2030 MHz的平均高频带频率下的大约0.83λ的偏移间隔。第二单元小区120中的成对的高频带辐射器140、142之间的偏移间隔是8.25英寸（4.84"+3.50"）。这对应于在2030MHz的平均高频带频率下的大约1.43λ的偏移间隔。单元小区110、120中的任一者中的低频带辐射器130或132（从L-形辐射器的角落测量）中的一者到高频带辐射器140、142中的一者的中心线148之间的偏移间隔在大约3.5英寸到4.1英寸之间的范围内。这对应于大约0.57λ和0.63λ的范围内或在2030 MHz的平均高频带频率下的大约0.6λ的偏移间隔。在所述实施例中，在2030 MHz的平均高频带频率下，偏移间隔是3.75英寸。
最终，电信天线100的长宽比（AR）是近似10:1。在所述实施例中，当将所有七个模块100a–100g或单元小区110、120的长度相加时，电信天线100的总长度(L)是大约64.9英寸。
图8-15描绘了包括低频带和高频带偶极子134a、134b、136a、136b、144a、144b、146a和146b中的每一者的各种元件。关于低频带偶极子130、132，包括这些元件中的一者的元件包括：(i)图8和图9中分别描绘的第一和第二低频带偶极子杆134a-1、134a-2，（ii）图10中描绘的与低频带辐射器130中的一者相关联的L-形连接器板130C，以及(iii)图11中描绘的与低频带辐射器130中的一者相关联的基部板130B。关于高频带偶极子140、142，包括这些元件中的一者的元件包括：（i）图12中描绘的高频带十字形辐射器板140X，(v)图13和图14中分别描绘的第一和第二高频带十字形杆140S-1和140S-2，以及（vi）在图15中描绘的高频带十字形基部板140B。
如上文中提到的，相邻小区110、120内的交替低频带辐射器130、132被配置成使得辐射器输出组合，以在天线的方位角平面中产生阵列因子。该阵列因子在方位角平面中产生辐射图案，其快速或更陡急地滚降，以避免、减轻或最小化来自相邻扇区（即，或扇区天线）的PIM干扰。在本文中使用的背景下，术语快速滚降辐射图案意味着方位角图案水平沿辐射图案的侧向边缘或相对于机械瞄准线以高角度陡峭地改变。
图16描绘了在基站和蜂窝塔中使用的与现有技术扇区天线产生的传统图案192相比的快速滚降辐射图案190。如上文中提到的，快速滚降图案收紧辐射能量的侧向扩散。滚降越快，提供的控制就越多，以防止跨越相邻扇区天线的干扰。在所述实施例中，阵列因子由当采用3dB、60度的RF能量波束宽度时导致在方位角方向的快速滚降图案190的方位角间隔控制。
低频带辐射器130、132还与高频带辐射器140、142间隔，以减轻消隐效应（shadowing）。更确切地说，将了解，十字形高频带辐射器限定对应于每个十字形板的俯视区域的大致多边形的区域。更确切地说，十字形限定产生大致方形区域的限界区域。在所述实施例中，L-形辐射器中的每一者的臂分叉，但是避免交越或重叠到由每个高频带辐射器的十字形板限定的俯视区域中。由于L-形辐射器的臂不侵占到十字形辐射器的俯视区域中，所以消隐效应减轻且性能改善。在所述实施例中，低频带L-形辐射器130、132中的每一者与高频带辐射器140、142间隔至少大约2.4英寸的距离，以减轻消隐效应。
图1、17和18描绘了反射器200，其聚集于滚降而不影响电信天线100的其它电气性质。反射器200安装到高长宽比天线100的边缘210，并且包括倾斜部分212，倾斜部分212相对于水平平面220（即在图21中）形成近似+/-四十五分度（+/-45ᵒ）的角度β。反射器200通过整体凸缘224加强，整体凸缘224与反射器200的倾斜部分212形成整体并从其顶点向下突出。凸缘提供足够的刚度，以防止反射器200免受高频振动和伴随噪声的影响，高频振动和伴随噪声总是将由于恶劣天气（即由于风和雨）而不可避免地出现。
图19-21描绘了高性能、低轮廓（HPLP）电信天线300的又一实施例，其中，辐射器130、132、140、142中的至少一者分段成电连接的辐射器元件，以在激活辐射器130、132、140、142中的的另一者时抑制其中的谐振响应。在该实施例中，在图19-21中示出的电信天线300包括七个(7)单元小区110、120，然而，该实施例包括在天线300的每一端处的第一单元小区110和在其之间的交替的第一和第二单元小区110、120。应当回忆起，在图2-4中描绘的电信天线100包括在每一端处的第二单元小区120和在其之间的交替的第一和第二单元小区110、120。
类似于先前的实施例，电信天线300包括多达七个(7)单元小区100a–100g，其中，在每一端处的单元小区100a、100g是相同的，并且在其之间的单元小区100b-100f从每个第一单元小区110的第一布置结构或配置连续地交替到第二单元小区120中的每一者的第二布置结构或配置。相邻小区110、120内的辐射器130、132配置成使得，辐射器输出组合，以在天线的方位角平面中产生阵列因子。该阵列因子在方位角平面中产生辐射图案，其快速或更陡急地滚降，以避免、减轻或最小化来自相邻扇区（即，或扇区天线）中的PIM干扰。
进一步地，第一和第二单元小区110、120中的每一者包括至少一对低频带辐射器130、132和两对高频带辐射器140、142。低频带辐射器130、132中的每一者具有大致L-形的配置，而高频带辐射器140、142中的每一者形成成对的十字形配置。第一单元小区110中的低频带辐射器130背对背，而第二单元小区120中的那些辐射器132面对面。L-形偶极子130、132的每一者分叉成相应的小区110、120的相邻高频带辐射器140、142。
在所述实施例中，低频带对应于在大约496 MHz到大约960 MHz之间的范围中的频率，而高频带对应于在大约1700 MHz到大约3300 MHz之间的范围中的频率。在所述实施例中，低频带对应于大约800 MHz的频率，而高频带对应于大约1910 MHz的频率。低频带和高频带辐射器130、132、140、142的布置结构从一个单元小区110到交替的相邻单元小区120是不同的。虽然低频带和高频带辐射器130、132、140、142可包括任何电气配置，但是低频带和高频带辐射器130、132、140、142优选地是偶极子。然而，高频带辐射器140、142可替代地包括贴片或其它堆叠/间隔的导电辐射器。
出于建立参考框架的目的，在图21中示出了笛卡尔坐标系150，其中，参考系的偏移间隔或X-尺寸对应于附图中的竖直线，节距或Y-尺寸对应于参考系的水平尺寸，并且深度或z-方向对应于页面平面外的尺寸。可以在图19-21中最佳地看到第一和第二单元小区110、120之间的方位角间隔/偏移和节距尺寸。更确切地说，L-形低频带偶极子之间的方位角间隔/偏移或X-尺寸是4.24+2.26之间的总和或总共6.50。如在图5和图6中描绘的和在之前描述的，该间隔/偏移对应于第一天线100的方位角间隔/偏移。
产生该方位角间隔的阵列因子对应于在大约6.20英寸到大约6.8英寸之间的偏移。替代地，产生该方位角间隔的阵列因子在797 MHz的平均低频带频率下对应于在大约0.40λ到大约0.48λ之间的偏移。在所述实施例中，方位角间隔对应于0.44λ的偏移。
图21示出了在低频带和高频带辐射器134a、134b、136a、136b、144a、144b、146a和146b之间的节距间隔。从第一单元小区110到第二相邻单元小区120，在低频带辐射器134a、134b、136a、136b之间的节距间隔是9.68英寸。根据波长的节距间隔在大约0.34λ和0.40λ之间的范围内，并且在797 MHz的平均低频带频率下是0.326λ。低频带辐射器134a、134b中的一者和十字形辐射器144a、144a中的一者（即，同一单元小区内的成对的高频带辐射器140、142中的一对中）之间的节距间隔是2.4英寸或在797 MHz的平均低频带频率下为大约0.162λ。
第一单元小区110中的成对的高频带辐射器140、142之间的偏移间隔是4.84英寸。这对应于在2030 MHz的平均高频带频率下的大约0.83λ的偏移间隔。第二单元小区120中在成对的高频带辐射器140、142之间的偏移间隔是8.25英寸（4.84"+3.50"）。这对应于在2030MHz的平均高频带频率下的大约1.43λ的偏移间隔。单元小区110、120中的任一者中的低频带辐射器130或132（从L-形辐射器的角落测量）中的一者到高频带辐射器140、142中的一者的中心线148之间的偏移间隔也在3.5英寸到4.1英寸之间的范围内。这对应于在大约0.57λ和0.63λ的范围内或在2030 MHz的平均高频带频率下的大约0.6λ的偏移间隔。在所述实施例中，在2030 MHz的平均高频带频率下，偏移间隔是3.75英寸。
在图21-25中，低频带偶极子辐射器130、132中的每一者包括正交的偶极子杆134a-1、134a-2、136a-1、136a-2。例如，背对背的偶极子辐射器130中的一者包括平行于笛卡尔坐标系150的X轴线的轴向取向的偶极子杆134a-1和平行于参考系150的Y轴线的横向取向的偶极子杆134a-2。
在图22和图23中，轴向取向的偶极子杆134a-1包括大体直角的非导电基底材料306，分段的导电辐射器元件、贴片或迹线312、314、316、318、320被印刷、附连或粘贴在基底材料306上。导电辐射器元件312、314、316、318、320中的至少一者电连接到天线100的导电接地平面。元件312、314、316、318、320中的每一者被小介电间隙分离，以防止跨越辐射器元件312、314、316、318、320的直接电流流动。在所述实施例中，低频带辐射器130包括五个(5)低频带辐射器元件312、314、316、318、320，其各自通过小的介电间隙G（即，大约0.08英寸）分离。虽然通过间隙G抑制了直接电流流动，但是元件312、314、316、318、320通过桥接每个间隙G的多个耦合元件313、315、317、319电连接。在所述实施例中，四个(4)耦合元件313、315、317、319被设置在辐射器元件312、314、316、318、320中的每一者的边缘上，但是并意图于形成沿配合接口的直接电接触。相反，建立了电容通量场，以使辐射器元件312、314、316、318、320用作一体式元件，而不会在低频带辐射器中引发谐振响应（即，以及干扰）并且减少由于谐振而产生的SINR。环氧树脂311的结合材料或薄膜可以设置在辐射器元件312、314、316、318、320和耦合元件313、315、317、319的配合接口之间，以防止跨越接口的直接电接触。
在图24和图25中，另一个低频带偶极子杆134a-2被类似地构造，并且包括粘贴、附连或印刷在非导电基底307上的四个(4)低频带辐射器元件322、324、326、328，这些元件被三个(3)介电间隙G分离。相同数量的耦合元件323、325、327桥接每个间隙G，以电容耦合低频带辐射器元件322、324、326、328。类似于另一偶极子杆134a-1，低频带辐射器元件322、324、326、328中的至少一者被电连接到天线接地。
在图26和图27中，高频带偶极子辐射器140、142包括非导电的十字形基底材料308，其具有从中心集线器350径向突出的多个星形臂340。多个高频带辐射器元件332、334被粘贴、附连或印刷到非导电的基底308上并且通过介电间隙G分离。至少一个耦合元件333桥接间隙G，以电容耦合高频带辐射器元件322、324、326、328。类似于低频带偶极子130、132，高频带偶极子杆的中心集线器350电连接到天线接地。
低频带辐射器元件312、314、316、318、320、322、324、326、328中的每一者具有对应于或小于至少λ/2的有效长度，然而，较小有效的长度可以避免更低阶谐波（即，二阶、三阶和四阶谐波）下的谐振。虽然每个辐射器元件的最佳长度额可以被确定成减轻谐振并最大化效率，但是高频带辐射器应当采用具有对应于小于大约λ/4的波长下的有效长度的辐射器元件，其中，λ是相邻低频带辐射器的操作波长。另一方面，低频带辐射器可采用具有对应于小于大约λ/7的波长的有效长度的辐射器元件，其中，λ是相邻高频带辐射器的操作波长。虽然辐射器元件312、314、316、318、320、322、324、326、328的有效长度对应于至少大约λ/7的有效波长，但是可期望甚至更小的有效长度（即，λ/9-λ/16）。
最后，图28和图29描绘了用于耦合低频带和高频带辐射器元件的导电元件313、315、317、319和333的隔离平面图。在图28中，与低频带辐射器134a-1、134a-2、136a-1、136a-2相关联的耦合元件313、315、317、319、323、325、327通过一条胶带311保持在一起，胶带311可以“卡扣”或者“粘着”在基底材料306或307上，以使耦合元件313、315、317、319、323、325、327相对于导电辐射器元件312、314、316、318、320、322、324、326、328保持在合适位置。在图29中，与高频带十字形辐射器144、146相关联的耦合元件333背衬有粘合条331，以使耦合元件333相对于导电辐射器元件332、334保持在适当位置。
图30a和30b描绘了辐射器元件332、334的电气原理图，其已通过与诸如在图37中示出的高频带偶极子辐射器140相关联的耦合元件333电容连接。在图40a中，辐射器元件332、334各自示意性地描绘为一对电感器L1和L2，而耦合元件333描绘为一对电容器C1和C2。电容连接的第一半部（1/2）形成在耦合元件333的左侧上，而电容连接的第二半部（1/2）形成在耦合元件333的右侧上。在图31中，辐射器元件332、334各自示意性描绘为电感器L1和L2，而电容器C1连接由所有元件的组合示意性地表示。电容连接包括：(i)每个辐射器元件332、334的面向上的表面，(ii)耦合元件33的与每个辐射器元件332、334的面向上的表面配准且并列的表面，（iii）辐射器元件332、334中的每一者的边缘；以及(iv)在辐射器元件332、334之间的介入间隙G。耦合元件（即耦合元件333）的边缘可以被视为整个2，并且另一1/2 t是显而易见的，从附图中可见其中的差异。
图31是在存在和不存在分段的偶极子辐射器元件的实施方式的情况下比较高频带辐射器的频率响应的方向性（dBi）相对频率（GHz）的曲线图。为了清楚起见，“方向性”指的是辐射器信号沿特定方向的强度或增益。通常，方向性越高，信号越高效或越好。在图31中，十字形高频带辐射器144a、146a、144b、146b的方向性或信号强度340的曲线图显示，在1910 Mhz下，信号强度是大约18.50 dBi。将显而易见的是，在该1910 MHz的频率下的信号方向性的强度在该谐振的点（近似2X低频带频率800 Mhz）处急剧下降。还将显而易见的是，当采用分段的电连接辐射器元件312、314、316、318、320、322、324、326、328时，信号强度恢复到大约19.50 dBi，且在1950 Mhz下又进一步恢复到大约20.00 dBi。
总之，第一和第二单元小区110、120配置成改善信号的效率、由低频带和高频带辐射器130、132、140、142施加的信号干扰的量和类型，以及由低频带和高频带辐射器130、132、140、142产生的信噪比。也就是说，通过改变低频带和高频带辐射器130、132、140、142的配置，连同放大或消除由辐射器130、132、140、142发射的RF能量，其谐振响应可以减轻。在一个实施例中，单元小区辐射器130、132中的一者（例如，低频带辐射器元件）的耦合元件313、315、317、319、323、325、327具有小于大约λ/2的长度尺寸；在另一实施例中，长度尺寸小于大约λ/4；并且，在又一实施例中，长度尺寸小于大约λ/7，其中，波长λ对应于单元小区辐射器140、142中的另一者的发射频率。在又其它实施例中，可期望抑制与更低阶谐波相关联的谐振响应。因此，间隙G的长度尺寸可以较小，并且辐射器元件312、314、316、318、320、322、324、326、328的长度尺寸可以在大约λ/9-λ/16之间的范围内。因此，相对于相同辐射器元件312、314、316、318、320、322、324、326、328的其它更低阶谐波，谐振响应被消除。
额外实施例包括上文中描述的实施例中的任一项，其中，其部件、功能或结构中的一者或多者与上述不同实施例的部件、功能或结构中的一个或多个互换、由其替代或扩充。
应当理解，本文中所描述的实施例的各种改变和修改对本领域技术人员将是显而易见的。在不脱离本公开的精神和范围的情况下并且不削弱其意图的优点的情况下，可以做出这种改变和修改。因此意图是，通过所附权利要求涵盖这种改变和修改。
尽管已经在前面的公开中公开了本公开的若干实施例，但是本领域技术人员应当理解，受益于前面的描述和相关联的附图呈现的教导，将会想到本公开所涉及的本公开的许多修改和其它实施例。因此应当理解，本公开不限于在本文中公开的上述具体实施例，并且许多修改和其它实施例旨在被包括在所附权利要求的范围内。此外，尽管在本文中以及在所附权利要求中采用了特定术语，但是其仅在一般和描述性的意义上使用，并且其目的不在于限制本公开，也不在于限制所附权利要求。

Claims (14)

1.一种电信天线，包括：
多个单元小区，每个单元小区包括在带宽范围内发射RF能量的一对辐射器，所述辐射器中的至少一者在一带宽范围内发射RF能量，所述带宽范围是另一个辐射器的倍数，使得在激活另一辐射器时，谐振条件可被引发到所述至少一个辐射器中；并且
其中，所述辐射器中的至少一者被分段，使得选择的波长被滤波，以避免在激活另一辐射器时在所述至少一个辐射器中出现不希望的谐振。
2.根据权利要求1所述的电信天线，其中，至少一个辐射器包括低频带偶极子元件，所述低频带偶极子元件具有包括多个低频带辐射器元件的偶极子杆，并且
其中，所述所述低频带辐射器元件中的每一者通过介电间隙分离，并且还包括跨越所述介电间隙设置的至少一个耦合元件，以电容耦合所述多个低频带辐射器元件。
3.根据权利要求2所述的电信天线，其中，所述低频带偶极子元件包括方位角平面中的L-形偶极子元件，其中，每个L-形偶极子元件具有沿所述天线的细长轴线轴向取向的第一偶极子杆和相对于所述第一偶极子杆正交取向的第二偶极子杆。
4.根据权利要求2所述的电信天线，其中，所述至少一个偶极子元件中的另一偶极子元件包括高频带辐射器，所述高频带辐射器具有设置在方位角平面中的一对十字形辐射器，并且
其中，每个十字形辐射器包括通过介电间隙分离的多个高频带辐射器元件和至少一个耦合元件，所述至少一个耦合元件跨越所述介电间隙设置以电容耦合所述多个高频带辐射器元件。
5.根据权利要求1所述的电信天线，其中，所述辐射器元件中的每一者具有对应于至少λ/7的长度尺寸，其中，λ是通过另一辐射器发射的RF能量的波长。
6.根据权利要求1所述的电信天线，其中，所述辐射器元件中的每一者具有对应于在大约λ/9-λ/16之间的范围内的带宽的长度尺寸，其中，λ是由另一辐射器发射的RF能量的波长。
7.根据权利要求4所述的电信天线，其中，所述多个低频带辐射器元件中的每一者具有小于λ/7的长度尺寸，
其中，所述多个高频带辐射器元件中的每一者具有小于λ/4的长度尺寸，并且
其中，λ是由所述高频带辐射器元件发射的RF能量的波长。
8.一种电信天线，包括：
多个单元小区，每个所述单元小区包括在带宽范围内发射RF能量的一对辐射器，所述辐射器中的至少一者在一带宽范围内发射，所述带宽范围是另一个辐射器的倍数，使得在激活另一辐射器时，谐振条件可被引发到所述至少一个辐射器中；
其中，所述至少一个辐射器被分段成电容连接的辐射器元件，以在激活另一辐射器时抑制所述至少一个辐射器中的谐振响应。
9.根据权利要求8所述的电信天线，其中，所述至少一个辐射器包括低频带偶极子元件，所述低频带偶极子元件具有包括多个低频带辐射器元件的偶极子杆，并且
其中，所述低频带辐射器元件中的每一者通过介电间隙分离，并且至少一个耦合元件跨越所述介电间隙设置，以电容耦合所述多个低频带辐射器元件。
10.根据权利要求9所述的电信天线，其中，所述低频带偶极子元件包括方位角平面中的L-形偶极子元件，其中，每个L-形偶极子元件具有沿所述天线的细长轴线轴向取向的第一偶极子杆和相对于所述第一偶极子杆正交取向的第二偶极子杆。
11.根据权利要求9所述的电信天线，其中，所述至少一个偶极子元件中的另一偶极子元件包括高频带辐射器，所述高频带辐射器具有设置在方位角平面中的一对十字形辐射器，并且
其中，每个十字形辐射器具有由介电间隙分离的多个高频带辐射器元件和至少一个耦合元件，所述至少一个耦合元件跨越所述介电间隙设置以电容耦合所述多个高频带辐射器元件。
12.根据权利要求9所述的电信天线，其中，所述辐射器元件中的每一者具有对应于至少λ/7的长度尺寸，其中，λ是由另一辐射器发射的RF能量的波长。
13.根据权利要求9所述的电信天线，其中，所述辐射器元件中的每一者具有对应于在大约λ/9-λ/16之间的范围内的带宽的长度尺寸，其中，λ是由另一辐射器发射的RF能量的波长。
14.根据权利要求9所述的电信天线，其中，所述多个低频带辐射器元件中的每一者具有小于λ/7的长度尺寸，
其中，所述多个高频带辐射器元件中的每一者具有小于λ/4的长度尺寸，并且
其中，λ是由所述高频带辐射器元件发射的RF能量的波长。
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