CN116325360A - 具有支持高频带掩蔽的紧凑双极化盒形偶极子辐射元件的基站天线 - Google Patents

具有支持高频带掩蔽的紧凑双极化盒形偶极子辐射元件的基站天线 Download PDF

Info

Publication number
CN116325360A
CN116325360A CN202180066873.0A CN202180066873A CN116325360A CN 116325360 A CN116325360 A CN 116325360A CN 202180066873 A CN202180066873 A CN 202180066873A CN 116325360 A CN116325360 A CN 116325360A
Authority
CN
China
Prior art keywords
radiating
radiating element
arms
arm
feed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202180066873.0A
Other languages
English (en)
Inventor
孙斌
吴博
李曰民
P·J·必思鲁勒斯
M·V·瓦努奥斯法德拉尼
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Outdoor Wireless Network Co ltd
Original Assignee
Commscope Technologies LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Commscope Technologies LLC filed Critical Commscope Technologies LLC
Publication of CN116325360A publication Critical patent/CN116325360A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/24—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set
    • H01Q1/241—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM
    • H01Q1/246—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM specially adapted for base stations
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/52—Means for reducing coupling between antennas; Means for reducing coupling between an antenna and another structure
    • H01Q1/521—Means for reducing coupling between antennas; Means for reducing coupling between an antenna and another structure reducing the coupling between adjacent antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q15/00—Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
    • H01Q15/0006—Devices acting selectively as reflecting surface, as diffracting or as refracting device, e.g. frequency filtering or angular spatial filtering devices
    • H01Q15/0013—Devices acting selectively as reflecting surface, as diffracting or as refracting device, e.g. frequency filtering or angular spatial filtering devices said selective devices working as frequency-selective reflecting surfaces, e.g. FSS, dichroic plates, surfaces being partly transmissive and reflective
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/24—Combinations of antenna units polarised in different directions for transmitting or receiving circularly and elliptically polarised waves or waves linearly polarised in any direction
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/40—Imbricated or interleaved structures; Combined or electromagnetically coupled arrangements, e.g. comprising two or more non-connected fed radiating elements
    • H01Q5/42—Imbricated or interleaved structures; Combined or electromagnetically coupled arrangements, e.g. comprising two or more non-connected fed radiating elements using two or more imbricated arrays
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/40—Imbricated or interleaved structures; Combined or electromagnetically coupled arrangements, e.g. comprising two or more non-connected fed radiating elements
    • H01Q5/48—Combinations of two or more dipole type antennas

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

一种盒形偶极子辐射元件使用基本上共面的辐射臂的紧凑四边形排列，响应于沿该四边形排列的四个边生成的差模电流并且响应于能够在与差模电流基本上相同的平面中生成的共模电流而支持倾斜极化辐射。提供了馈电信号路由网络，该馈电信号路由网络包括位于辐射臂的部分上的馈电信号路由基板、位于基板的正面上的第一至第四信号迹线，以及位于基板的背面上的第一至第四接地平面段。这些第一至第四接地平面段电容耦合到辐射臂。信号迹线中的每个信号迹线接收对应馈电信号，并跨越一对辐射臂之间的对应空气间隙。

Description

具有支持高频带掩蔽的紧凑双极化盒形偶极子辐射元件的基 站天线
优先权申请的引用
本申请要求2020年9月30日提交的美国临时申请序列号63/085,334的优先权，该临时申请的公开内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及无线电通信和天线装置，且更具体地涉及用于蜂窝通信的双极化天线和操作双极化天线的方法。
背景技术
蜂窝通信系统是本领域中众所周知的。在典型的蜂窝通信系统中，一个地理区域通常被划分成通常称为“小区”的一系列区域，这些区域由相应的基站提供服务。每个基站可包括一个或多个基站天线(BSA)，该基站天线被配置为提供与由基站服务的小区内的移动用户的双向射频(“RF”)通信。在许多情况下，每个基站都被划分为“区段”。在可能最常见的配置中，六角形形状的小区被划分成三个120°扇区，并且每个扇区由一个或多个基站天线提供服务，这些基站天线可具有近似65°的方位角半功率束宽(HPBW)，从而为每个120°扇区提供足够的覆盖。通常，基站天线安装在塔架或其他升高的结构上，辐射方向图(亦称“天线束”)从其向外指向。基站天线通常实施为辐射元件的线性或平面相控阵列。
而且，为了适应日益增长的蜂窝通信量，蜂窝运营商已经在各种频带中增加了蜂窝服务。尽管在一些情况下，可以使用所称的“宽带”辐射元件的单个线性阵列在多个频带中提供服务，但在其他情况下，可能必须在多频带基站天线中使用辐射元件的不同线性阵列来支持附加频带中的服务。
一种常规的多频带基站天线设计包括相对“低频带”辐射元件的至少一个线性阵列，该至少一个线性阵列可用于在617-960MHz频带中的一些或全部中提供服务。此外，为了降低成本并提供更紧凑的天线，这些“低频带”辐射元件中的每个辐射元件可以被配置为包围对应的相对“高频带”辐射元件，该辐射元件用于在1695MHz-2690MHz频带中的一些或所有者中提供服务。
常规盒形偶极子辐射元件可以包括四个偶极子辐射器，该偶极子辐射器被排列成限定盒状形状。四个偶极辐射器可以在公共平面上延伸，并且可以安装在平行于公共平面延伸的反射器的前面。所称的馈电柄(feed stalk)可用于从反射器向前安装四个偶极子辐射器，并且可用于在偶极子辐射器与天线的其他部件之间传递RF信号。在这些常规盒形偶极子辐射元件中的一些偶极子辐射元件中，可以提供总共八个馈电柄(4×2),并且可以在该盒的拐角处连接到盒形偶极子辐射器。
例如，如图1A至图1B所示，用于基站天线的常规多频带辐射器10可以包括相对较高频带辐射元件10a，该相对较高频带辐射元件在相对较低频带辐射元件10b内居中，并在四个侧面上被该相对较低频带辐射元件包围，该相对较低频带辐射元件被配置为包括四个偶极子辐射器的盒形偶极子辐射元件(“盒形偶极子”)，当从前面观察时，该四个偶极子辐射器被布置成限定盒形状。如图1A所示，RF信号可以通过在“盒”的两个相对的和“激励的”拐角处的馈电柄馈送到常规盒形偶极子辐射元件10b的四个偶极子辐射器。作为响应，响应于馈送到两个激励“差模”端口的差模(DM)电流，共模(CM)电流被自动施加到盒形偶极子的两个在直径上相对的非激励拐角处的馈电柄上。并且，由于这些共模电流作为单极在这些“非激励”馈电柄上辐射，因此盒形偶极子10b的总体辐射方向图实际上是两个偶极子和两个单极子(具有“零(null)”)的组合，如图1B的简化辐射方向图所示。遗憾的是，来源于单极子工作的辐射在设计盒形偶极子辐射器时可能是非常不合需要的。例如，尽管在与盒形偶极子10b中的差模电流相同时间辐射共模电流可预期使盒形偶极子10b的方位角HPBW稍微变窄，原因是存在由单极子辐射器引起的两个零，但盒形偶极子10b的并发共极化辐射方向图可预期在辐射方向图中展示出升高的“肩部”，这指在方位角平面中主瓣外部发射的辐射。这些肩部会显著降低天线的整体性能。
现在参考图2A至图2B，示出了常规交叉极化盒形偶极子辐射元件20、20’(具有向内倾斜的馈电柄，因此具有倾斜的单极子)，该偶极子辐射元件以相对于图1A的盒形偶极子辐射元件10b类似的方式工作。因此，如图所示，盒形偶极子辐射元件20、20’的第一对在直径上相对的“差模”端口的激励可以在对应的第二对端口中感应共模(CM)电流，这引起来自一对倾斜单极子的单极子型辐射。并且，如还由图2A所示，这种单极型辐射可导致在与盒形偶极子20相关联的方位角辐射方向图中产生不期望的“肩部”(S)。
发明内容
基站天线的盒形偶极子辐射元件可以使用被配置为支持倾斜极化辐射的基本上共面的辐射臂的紧凑四边形排列来支持相对低频带的辐射。此倾斜极化辐射响应于沿所述四边形排列的四个边生成的差模电流并且响应于在与所述差模电流基本上相同的平面中生成的共模电流而出现。根据本发明的一些实施方案，所述共模电流从所述辐射臂的四边形排列的一个拐角横穿到所述辐射臂的所述四边形排列的另一个在直径上相对的拐角。此外，第一至第四辐射臂中的每一者可以被配置为四边梯形辐射臂。并且，所述辐射臂的四边形排列的所述四个最外边包括：(i)第一相对边和第二相对边，所述第一相对边和所述第二相对边以第一距离彼此间隔开，以及(ii)第三相对边和第四相对边，所述第三相对边和所述第四相对边以所述第一距离彼此间隔开。因此，当从平面视角观察时，所述辐射臂的四边形排列的所述四个最外边可以沿矩形(例如，正方形)的边布置。所述辐射臂中的每个辐射臂也可以被配置为具有彼此平行延伸的最短边和最长边，以及第一径向发散边和第二径向发散边，所述第一径向发散边和所述第二径向发散边以钝角与所述最短边的相应的第一端和第二端相交并且以锐角与所述最长边的相应的第一端和第二端相交。
辐射臂也可以被配置为使用串联电感器来提供相对高频带掩蔽，该串联电感器被集成到辐射臂的四边形排列的四个最外边中的每个最外边中。在一些情况下，每个辐射臂的四个边中的三个边也可以包括串联电感器。除此之外，这些电感器用于保持辐射臂的足够电气长度，并进一步有助于减小盒形偶极子辐射元件的整体尺寸。
根据本发明的进一步实施方案，辐射臂中的每个辐射臂的最短边具有至少一个馈电信号通孔。还提供了多根同轴电缆，该同轴电缆延伸穿过辐射臂中的馈电信号通孔中的对应一个馈电信号通孔。馈电信号路由基板也提供在辐射臂的最短边的前向表面上。在一些情况下，可以是八边形的馈电信号路由基板的中心与基本上共面的辐射臂的四边形排列的中心对准。馈电信号路由基板包括在其前向表面上的第一至第四信号迹线。第一信号迹线被配置为跨越第一辐射臂与第二辐射臂之间的空气间隙，第二信号迹线被配置为跨越第二辐射臂与第三辐射臂之间的空气间隙，第三信号迹线被配置为跨越第三辐射臂与第四辐射臂之间的空气间隙；并且第四信号迹线被配置为跨越第四辐射臂与第一辐射臂之间的空气间隙。第一至第四接地平面段也提供在馈电信号路由基板的后向表面上，该馈电信号路由基板可以被配置为双面印刷电路板(PCB)。多个第一至第四接地平面段电耦合到信号迹线中的对应信号迹线，并且电容耦合(例如，穿过空气间隙和阻焊层“电介质”(例如，树脂层))到辐射臂的最短边中的相应最短边，从而提供具有高隔离度的馈电信号路由网络。
也可以提供多根同轴电缆，该同轴电缆具有焊接到印刷电路板内的相应电镀通孔中的中心导体。特别地，所述多根同轴电缆包括具有中心导体的四根同轴电缆，所述中心导体焊接接合到所述馈电信号路由基板的前向表面上的第一至第四信号迹线中的相应者。所述辐射臂的四边形排列也可以由馈电柄支撑在反射器上方，并且所述多根同轴电缆可以延伸所述馈电柄的长度并且穿过所述辐射臂内的所述馈电信号通孔。所述馈电柄可以包括附接到相应的第一至第四辐射臂的第一至第四竖直支撑件。特别地，第一至第四竖直支撑件可以与第一至第四辐射臂中的对应一者邻接，并且可以由冲压金属形成。
根据本发明的另一实施方案，一种盒形偶极子辐射元件包括：(i)辐射臂的四边形排列，所述四边形排列被配置为响应于沿所述四边形排列的四个边生成的差模电流而支持倾斜极化辐射，以及(ii)馈电信号路由网络，所述馈电信号路由网络包括位于所述四边形排列内的第一至第四辐射臂的前向表面的部分上的馈电信号路由基板。此馈电信号路由基板包括位于其前向表面上的第一至第四信号迹线，以及位于其后向表面上的第一至第四接地平面段。第一至第四接地平面段电容耦合到第一至第四辐射臂中的相应者。第一信号迹线跨越第一辐射臂与第二辐射臂之间的空气间隙，第二信号迹线跨越第二辐射臂与第三辐射臂之间的空气间隙，第三信号迹线跨越第三辐射臂与第四辐射臂之间的空气间隙，并且第四信号迹线跨越第四辐射臂与第一辐射臂之间的空气间隙。特别地，第一信号迹线跨越第一辐射臂的径向发散边与第二辐射臂的径向发散边之间的空气间隙，所述第二辐射臂的所述径向发散边通常平行于第一辐射臂的径向发散边延伸。类似地，第二至第四信号迹线也可以跨越辐射臂的径向发散边中的对应者之间的空气间隙。
此外，可以提供第一至第四同轴馈电电缆，所述第一至第四同轴馈电电缆具有电耦合到第一至第四信号迹线中的相应者的中心导体。例如，所述中心导体可以通过所述馈电信号路由基板内的电镀通孔电耦合到所述第一信号迹线至所述第四信号迹线中的对应者。这些信号迹线中的每个信号迹线的相对端也可以通过电镀并填充的通孔电耦合到对应接地平面段，该接地平面段可以电容耦合到相应辐射臂。
根据本发明的又一实施方案，一种盒形偶极子辐射元件包括辐射臂的四边形排列，所述辐射臂的四边形排列在从平面视角观察时具有沿正方形的边布置的四个最外边，以及在所述四个最外边处终止的第一至第四对间隔开并径向发散边。馈电信号路由基板提供在所述四边形排列内的第一至第四辐射臂的前向表面的部分上。馈电信号路由基板包括位于其前向表面上的第一至第四信号迹线，所述第一至第四信号迹线跨越第一至第四对径向发散边中的相应者之间的空气间隙，所述第一至第四对径向发散边可以是与四个最外边基本上共面的。
在本发明的一些附加实施方案中，辐射臂的四边形排列由馈电柄支撑在反射器上方，所述馈电柄具有安装到所述馈电柄的多根同轴电缆。延伸穿过辐射臂的四边形排列内的开口的这些电缆具有中心导体，所述中心导体焊接接合到馈电信号路由基板内的通孔中，并且电连接到第一至第四信号迹线中的相应者。多个第一至第四信号迹线电连接到相应的第一至第四接地平面段，该第一至第四接地平面段在馈电信号路由基板的后向表面上延伸。第一至第四接地平面段跨空气间隙和可能的PCB阻焊层(例如，介电树脂)电容耦合到四边形排列内的相应的第一至第四辐射臂。
附图说明
图1A是常规盒形偶极子辐射元件的示意图，包括根据现有技术的示出了其中的模拟差模和共模电流的盒形偶极子辐射元件的局部透视图，以及盒形偶极子辐射元件的示意性前视图。。
图1B示出了具有差模(DM)的偶极子天线和具有共模(CM)的单极子天线的辐射方向图，该辐射方向图在组合在一起时提供了常规盒形偶极子天线的辐射方向图。
图2A示出了具有略微倾斜的拐角的常规金属片盒形偶极子辐射元件，以及具有由盒形偶极子的非激励的拐角上的共模电流产生的单极子辐射器引起的不合需要的肩部的模拟方位角辐射方向图。
图2B示出了具有略微倾斜的拐角的常规双铸(dicasted)盒形偶极子辐射元件，以及具有由盒形偶极子的非激励的拐角上的共模电流产生的单极子辐射器引起的不合需要的肩部的模拟方位角辐射方向图。
图3A是根据本发明的实施方案的盒形偶极子辐射元件的透视图。
图3B是根据本发明的实施方案的图3A的盒形偶极子辐射元件的俯视平面图，带有馈电信号路由基板的一部分的放大透视图(为了清楚起见省略了电路板介电层)。
图3C是根据本发明的实施方案的图3A的盒形偶极子辐射元件的后向侧的透视图。
图3D是根据本发明的实施方案的馈电信号路由基板、辐射臂和同轴馈电电缆的一部分的放大横截面图。
图4A是根据本发明的实施方案的图3B的盒形偶极子辐射元件的俯视平面图，该图示出了响应于在第一极化下用单个馈电信号(0°,180°)激励馈电端口1和2的电流流动模式。
图4B示出了与图3A的盒形偶极子辐射元件相关联的在±200°(相对于视轴)上的模拟方位角辐射方向图。
图5示意性地示出了具有根据本发明的实施方案的低频带辐射元件的线性阵列以及高频带辐射元件122的两个线性阵列120的多频带天线。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述本发明，在附图中示出了本发明的优选实施方案。然而，本发明可以许多不同形式实施，且不应解读为局限于本文陈述的实施方案；而是，提供这些实施方案使得本公开将是彻底完整的，并且将向本领域技术人员充分传达本发明的范围。相同的参考数字指全部相同的元件。
将理解尽管本文中可以使用术语第一、第二等来描述各个元件，但这些元件不应由这些术语限制。这些术语仅用以将一个元件与另一元件区分开来。例如，在不偏离本发明的范围的情况下，第一元件可称作第二元件，并且类似地，第二元件可称作第一元件。如本文所使用，术语“和/或”包括相关联所列项目中的一个或多个的任何和所有组合。
将理解，当一个元件被描述为在另一个元件“上”时，该元件可以直接在另一个元件上，或者也可以存在中间元件。相反，当一个元件被描述为“直接在”另一个元件上时，则不存在任何中间元件。还将理解，当一个元件被描述为“连接”或“耦合”到另一个元件时，该元件可以直接连接或耦合到另一个元件，或者可以存在中间元件。相反，当一个元件被描述为“直接连接”或“直接耦合”到另一个元件时，则不存在任何中间元件。用来描述元件之间的关系的其他词语应以类似方式解读(即，“在……之间”相对“直接在……之间”，“相邻”相对“直接相邻”等)。
相对术语，例如“下方”或“上方”或“上部”或“下部”或“水平”或“竖直”在本文中可以用于描述一个元件、层或区域与另一个元件、层或区域的关系，如附图中所示。要理解，这些术语旨在涵盖除附图中所描绘的取向之外装置的不同取向。
本文所使用的术语仅出于描述特定实施方案的目的，并不旨在限制本发明。如本文所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”也意图包括复数形式，除非上下文另外明确指出。还将理解，术语“包括”、“包含”和/或“具有”在本文中使用时，指存在所述的特征、操作、元件和/或部件，但不排除存在或添加一个或多个其他特征、操作、元件、部件和/或其分组。下文公开的所有实施方案的方面和元素可以以任何方式组合和/或与其他实施方案的方面或元素组合，以提供多个附加实施方案。
图3A至图3D示出了适用于基站天线的盒形偶极子辐射元件30。例如，盒形偶极子辐射元件30适合用作多频带基站天线中的低频带辐射元件，该多频带基站天线包括至少一个低频带辐射元件阵列和至少一个高频带辐射元件阵列。图5示意性地示出了多频带天线100，该多频带天线包括：低频带辐射元件112的线性阵列110，该低频带辐射元件可以被配置为盒形偶极子辐射元件30；以及两个高频带辐射元件122的线性阵列120，该高频带辐射元件相对于盒形偶极子辐射元件112在更高频带操作。所有辐射元件112、122可以从反射器130向前延伸。
盒形偶极子辐射元件30被配置为支持倾斜极化辐射，并且尤其被配置为在倾斜-45°极化和倾斜+45°极化下发射和接收RF信号。如图3A至图3D所示，盒形偶极子辐射元件30包括基本上共面的辐射臂32a-32d的紧凑四边形排列。如图4A最佳示出的，倾斜极化辐射响应于沿辐射臂32a-32d的四边形排列的四个外边生成的差模电流(A,B)并且响应于相对于反射器44在与差模电流基本上相同的平面中生成的共模电流(C)而发生，盒形偶极元件从该反射器向前延伸。这些共模电流(C)经由辐射臂32a-32d的四边形排列的径向发散边DS，从辐射臂32a-32d的四边形排列的一个拐角横穿到辐射臂32a-32d的四边形排列的另一个在直径上相对的拐角。
如图所示，第一辐射臂32a至第四辐射臂32d中的每一者可以被配置为四边形的梯形辐射臂，该梯形辐射臂具有一对径向发散边DS、具有以相应锐角与径向发散边DS相交的端部的最长最外边LS，以及具有以相应钝角与径向发散边DS相交的端部的最短最内边SS。此外，辐射臂32a-32d的四边形排列的四个最长边LS可以包括：(i)以第一距离彼此间隔开的第一和第二相对边，以及(ii)以第一距离彼此间隔开的第三和第四相对边。因此，在图示的实施方案中，当从平面视角观察时，辐射臂32a-32d的四边形排列的四个最长边LS沿矩形(例如，正方形)的边布置。
辐射臂也可以被配置为使用串联电感器34a、34b(可选)提供具有高频带掩蔽的相对低频带辐射，该串联电感器被集成到辐射臂32a-32d的四边形排列的最长边LS和发散边DS中的每一者中。除了支持高频带掩蔽之外，电感器34a、34b还用于保持辐射臂的足够电气长度，从而有助于减小盒形偶极子辐射元件30的整体尺寸。
如图3C最佳所示，辐射臂32a-32d的四边形排列的最短边中的每个最短边包括一对辐射臂通孔32e，该辐射臂通孔足够大以使得同轴“馈电信号”电缆38能够从中穿过。在图示的实施方案中，一根同轴电缆(并且特别是同轴电缆的中心导体)延伸穿过第一辐射臂32a的最短边SS中的两个孔32e中的一个孔，一根同轴电缆的中心导体延伸穿过第三辐射臂32c的最短边SS中的两个孔32e中的一个孔，并且两根同轴电缆38的相应中心导体延伸穿过第四辐射臂32d的最短边SS中的一对孔32e。
如本领域技术人员将理解的，使用具有屏蔽并高度隔离的中心导体38a的四根同轴电缆38可以支持一对交叉极化偶极馈电信号(例如，在+45°下的Feed 1(0°,180°)和在-45°下的Feed 2(0°,180°))的高效传输。虽然没有示出以避免混淆辐射元件30的后向视图，但是这些电缆38的全长竖直部分可以被固定到馈电柄40内的多个竖直支撑件40a-40d中的相应者并由该竖直支撑件机械支撑，该馈电柄安装在下层反射器44的前向表面上。有利地，每个竖直支撑件40a-40d和对应的辐射臂32a-32d可以是相同的，并且在每个竖直支撑件与对应的辐射臂之间形成90°弯曲之前由单件冲压金属形成。在本发明的替代实施方案(未示出)中，可以利用跨馈电柄40中的间隙延伸的常规空气带状线或空气微带线，而不是同轴电缆38。
图3A至图3D进一步示出了包括紧凑馈电信号路由基板36，该馈电信号路由基板被支撑在辐射臂32a-32d的四边形排列的前向表面前面的固定距离处(例如，小的空气间隙)。此支撑可以由四对具有变窄的后向突起部的介电间隔件(未示出)提供，该突起部可以匹配地容纳在辐射臂32a-32d的发散边DS内的四对支撑通孔42内，如图3C的透视图所示。这些介电间隔件也可以用来保持和加强辐射臂32a-32d之间的空气间隙。或者，可以在馈电信号路由基板36与辐射臂32a-32d之间插置介电间隔件。
如图3B最佳示出的，馈电信号路由基板36可以是正方形、八边形或其他形状的双面印刷电路板(PCB)，并且可以具有与辐射臂32a-32d的四边形排列的中心对准的中心。馈电信号路由基板36包括在下层电路板36c的前向表面上的第一至第四信号迹线36a。如图3B最佳所示，第一信号迹线36a被配置为跨越第一辐射臂32a和第二辐射臂32b的相邻发散边DS之间的间隙(即，间隔)，第二信号迹线36a被配置为跨越第二辐射臂32b和第三辐射臂32c的相邻发散边DS之间的间隙，第三信号迹线36a被配置为跨越第三辐射臂32c和第四辐射臂32d的相邻发散边DS之间的间隙；并且第四信号迹线36a被配置为跨越第四辐射臂32d和第一辐射臂32a的相邻发散边DS之间的间隙。此外，第二和第四信号迹线36a被图案化为彼此的镜像(围绕辐射元件30的中心)并且响应于第一极化(例如+45°)下的第一馈电信号(例如，Feed 1(0°,180°))，而第一和第三信号迹线36a被图案化为彼此的镜像(围绕辐射元件30的中心)并且响应于第二极化(例如-45°)下的第二馈电信号(例如，Feed 2(0°,180°))。应当注意，在一些实施方案中，Feed 1和Feed 2可以通过使RF输入信号穿过功率分配器来生成，该功率分配器将RF输入信号分成构成Feed 1和Feed 2的基本上相等幅度、相等相位的RF信号。
此外，如图3B和图3D最佳所示，第一至第四信号迹线36a中的每一者在其第一端电连接到(对应同轴电缆38的)中心导体38a，该中心导体被焊接接合到电路板36c内的电镀通孔36e中。每个同轴电缆38的外屏蔽也在阻焊层36d处终止，该阻焊层通过空气间隙33而与辐射臂32的前向表面间隔开，如图3D所示。
第一至第四接地平面段36b也提供在电路板36c的后向表面上。多个第一至第四接地平面段36b通过相应的导电通孔36f电耦合到信号迹线中的对应一个信号迹线，并且跨空气间隙33(和阻焊层，未示出)电容耦合到辐射臂中的相应一个辐射臂。包括第一至第四接地平面段36b也支持同轴电缆38的外护套的端接/焊接，这有利地消除了对在辐射臂32内的孔32e内电镀的任何要求(和费用)。
现在参考图4A至图4B，提供了电流流动模式，该电流流动模式展示了响应于沿辐射臂32a-32d的四边形排列的四个边生成的差模电流(A,B)并且响应于在与差模电流基本上相同的平面中生成的共模电流(C)而生成倾斜极化辐射。这些差模和共模电流响应于第一极化(例如，+45°)下的第一馈电信号(例如，Feed 1(0°,180°))对馈电“端口”1和2的激励，该馈电“端口”对应于图3B的第二和第四信号迹线36a。此外，如图4B(其示出了图4A的辐射元件在200°(相对于视轴)上的模拟方位角辐射方向图)所示，辐射图案内位于方位角平面(AZ)中的主瓣外部的“肩部”的相对减小展示了相对于图1A至图1B和图2A至图2B的盒形偶极子辐射元件而改善的天线性能。
在附图和说明书中，已经公开了本发明的典型优选实施方案，尽管使用了特定的术语，但是该术语仅用于一般的和描述性的意义，而不是为了限制的目的，本发明的范围在下面的权利要求中阐述。

Claims (40)

1.一种盒形偶极子辐射元件，所述辐射元件包括：
基本上共面的辐射臂的四边形排列，所述四边形排列被配置为响应于沿所述四边形排列的四个边生成的差模电流和在与所述差模电流基本上相同的平面中生成的共模电流而支持倾斜极化辐射。
2.根据权利要求1所述的辐射元件，其中所述共模电流从所述辐射臂的四边形排列的一个拐角横穿到所述辐射臂的所述四边形排列的另一个在直径上相对的拐角。
3.根据权利要求1所述的辐射元件，其中所述辐射臂中的每个辐射臂具有至少三个边。
4.根据权利要求3所述的辐射元件，其中所述辐射臂的四边形排列的四个最外边中的每个最外边包括至少一个串联电感器。
5.根据权利要求4所述的辐射元件，其中所述辐射臂的四边形排列的所述四个最外边包括：(i)第一相对边和第二相对边，所述第一相对边和所述第二相对边以第一距离彼此间隔开，以及(ii)第三相对边和第四相对边，所述第三相对边和所述第四相对边以所述第一距离彼此间隔开。
6.根据权利要求4所述的辐射元件，其中当从平面视角观察时，所述辐射臂的四边形排列的所述四个最外边沿矩形的边布置。
7.根据权利要求3所述的辐射元件，其中每个辐射臂的所述四个边中的三个边包括串联电感器。
8.根据权利要求3所述的辐射元件，其中所述辐射臂中的每个辐射臂的最短边在所述最短边中具有至少一个馈电信号通孔。
9.根据权利要求8所述的辐射元件，所述辐射元件还包括具有中心导体的多根同轴电缆，所述中心导体延伸到所述辐射臂中的所述馈电信号通孔中的对应一个馈电信号通孔中。
10.根据权利要求3所述的辐射元件，其中所述辐射臂中的每个辐射臂具有彼此平行延伸的最短边和最长边，以及第一径向发散边和第二径向发散边，所述第一径向发散边和所述第二径向发散边以钝角与所述最短边的相应的第一端和第二端相交并且以锐角与所述最长边的相应的第一端和第二端相交。
11.根据权利要求10所述的辐射元件，其中所述辐射臂中的每个辐射臂的所述最短边在所述最短边中具有至少一个馈电信号通孔。
12.根据权利要求11所述的辐射元件，所述辐射元件还包括具有中心导体的多根同轴电缆，所述中心导体延伸到所述辐射臂中的所述馈电信号通孔中的对应一个馈电信号通孔中。
13.根据权利要求11所述的辐射元件，所述辐射元件还包括位于所述辐射臂的所述最短边上的馈电信号路由基板。
14.根据权利要求13所述的辐射元件，其中所述馈电信号路由基板是八边形的。
15.根据权利要求13所述的辐射元件，其中所述馈电信号路由基板的中心与所述基本上共面的辐射臂的四边形排列的中心对准。
16.根据权利要求13所述的辐射元件，其中所述辐射臂的四边形排列包括第一辐射臂至第四辐射臂；其中所述馈电信号路由基板包括第一信号迹线至第四信号迹线；其中所述第一信号迹线跨越所述第一辐射臂与所述第二辐射臂之间的空气间隙；其中所述第二信号迹线跨越所述第二辐射臂与所述第三辐射臂之间的空气间隙；其中所述第三信号迹线跨越所述第三辐射臂与所述第四辐射臂之间的空气间隙；并且其中所述第四信号迹线跨越所述第四辐射臂与所述第一辐射臂之间的空气间隙。
17.根据权利要求16所述的辐射元件，其中所述馈电信号路由基板包括在所述馈电信号路由基板的后向表面上的第一接地平面段至第四接地平面段；并且其中所述第一接地平面段至所述第四接地平面段电容耦合到所述辐射臂的所述最短边中的相应最短边。
18.根据权利要求17所述的辐射元件，其中所述第一接地平面段至所述第四接地平面段电容耦合到所述辐射臂的所述最短边中的相应最短边。
19.根据权利要求17所述的辐射元件，其中所述馈电信号路由基板是双面印刷电路板。
20.根据权利要求19所述的辐射元件，所述辐射元件还包括具有中心导体的多根同轴电缆，所述中心导体被焊接到所述印刷电路板的电镀通孔中。
21.根据权利要求20所述的辐射元件，其中所述多根同轴电缆包括具有中心导体的四根同轴电缆，所述中心导体电连接到所述馈电信号路由基板的前向表面上的所述第一信号迹线至所述第四信号迹线中的相应者。
22.根据权利要求20所述的辐射元件，其中所述辐射臂的四边形排列由馈电柄支撑在反射器的前方；并且其中所述多根同轴电缆延伸所述馈电柄的长度并且穿过所述辐射臂内的所述馈电信号通孔。
23.根据权利要求22所述的辐射元件，其中所述馈电柄包括附接到相应的第一辐射臂至第四辐射臂的第一竖直支撑件至第四竖直支撑件。
24.根据权利要求23所述的辐射元件，其中所述第一竖直支撑件至所述第四竖直支撑件中的每一者与所述第一辐射臂至所述第四辐射臂中的对应一者邻接。
25.根据权利要求24所述的辐射元件，其中所述第一竖直支撑件和所述第一辐射臂由单件冲压金属限定。
26.一种盒形偶极子辐射元件，所述辐射元件包括：
辐射臂的四边形排列，所述四边形排列被配置为响应于沿所述四边形排列的四个边生成的差模电流而支持倾斜极化辐射；以及
馈电信号路由基板，所述馈电信号路由基板位于所述四边形排列内的第一辐射臂至第四辐射臂的前向表面的部分上，所述馈电信号路由基板包括：
第一信号迹线至第四信号迹线，所述第一信号迹线至所述第四信号迹线位于所述馈电信号路由基板的第一表面上；以及
第一接地平面段至第四接地平面段，所述第一接地平面段至所述第四接地平面段位于所述馈电信号路由基板的第二表面上，所述第一接地平面段至所述第四接地平面段电容耦合到所述第一辐射臂至所述第四辐射臂中的相应者。
27.根据权利要求26所述的辐射元件，其中所述第一信号迹线跨越所述第一辐射臂与所述第二辐射臂之间的第一间隙；其中所述第二信号迹线跨越所述第二辐射臂与所述第三辐射臂之间的第二间隙；其中所述第三信号迹线跨越所述第三辐射臂与所述第四辐射臂之间的第三间隙；并且其中所述第四信号迹线跨越所述第四辐射臂与所述第一辐射臂之间的第四间隙。
28.根据权利要求27所述的辐射元件，其中当从平面视角观察时，所述辐射臂的四边形排列的四个最外边中的每个最外边沿矩形的边布置；并且其中所述第一间隙位于所述第一辐射臂的径向发散边与所述第二辐射臂的径向发散边之间，所述第二辐射臂的所述径向发散边通常平行于所述第一辐射臂的所述径向发散边延伸。
29.根据权利要求28所述的辐射元件，其中所述辐射臂的四边形排列的所述四个最外边中的每个最外边包括相应串联电感器；并且其中所述第一辐射臂的所述径向发散边包括串联电感器。
30.根据权利要求26所述的辐射元件，所述辐射元件还包括具有中心导体的第一同轴电缆至第四同轴电缆，所述中心导体电耦合到所述第一信号迹线至所述第四信号迹线中的相应者。
31.根据权利要求30所述的辐射元件，其中所述中心导体通过所述馈电信号路由基板内的电镀通孔电耦合到所述第一信号迹线至所述第四信号迹线中的对应一者。
32.根据权利要求27所述的辐射元件，其中所述第一信号迹线的一端通过所述馈电信号路由基板内的电镀通孔电耦合到所述第二接地平面段。
33.根据权利要求13所述的辐射元件，其中所述辐射臂中的每个辐射臂是梯形辐射臂；其中所述馈电信号路由基板被支撑在所述辐射臂的所述最短边的前向表面上。
34.一种盒形偶极子辐射元件，所述辐射元件包括：
辐射臂的四边形排列，所述辐射臂的四边形排列在从平面视角观察时具有沿正方形的边布置的四个最外边，以及在所述四个最外边处终止的第一对间隔开并径向发散边至第四对间隔开并径向发散边；以及
馈电信号路由基板，所述馈电信号路由基板位于所述四边形排列内的第一辐射臂至第四辐射臂的前向表面的部分上，所述馈电信号路由基板包括位于所述馈电信号路由基板的主表面上的第一信号迹线至第四信号迹线，所述第一信号迹线至所述第四信号迹线跨越所述第一对径向发散边至所述第四对径向发散边中的相应者之间的间隙。
35.根据权利要求34所述的辐射元件，其中所述四个最外边和所述第一对径向发散边至所述第四对径向发散边是基本上共面的。
36.根据权利要求34所述的辐射元件，其中所述辐射臂的四边形排列由馈电柄支撑在反射器的前面，所述馈电柄具有安装到所述馈电柄的多根同轴电缆；其中所述多根同轴电缆延伸穿过所述辐射臂的四边形排列内的开口；并且其中所述多根同轴电缆内的中心导体被焊接接合到所述馈电信号路由基板内的通孔中。
37.根据权利要求36所述的辐射元件，其中所述中心导体电连接到所述第一信号迹线至所述第四信号迹线中的相应者。
38.根据权利要求37所述的辐射元件，所述辐射元件还包括第一接地平面段至第四接地平面段，所述第一接地平面段至所述第四接地平面段在所述馈电信号路由基板的后向表面上延伸，并且电容耦合到所述四边形排列内的相应第一辐射臂至第四辐射臂。
39.根据权利要求38所述的辐射元件，其中所述辐射臂中的每个辐射臂是梯形辐射臂。
40.根据权利要求35所述的辐射元件，其中所述四个最外边中的每个最外边和所述径向发散边中的每个径向发散边包括至少一个串联电感器。
CN202180066873.0A 2020-09-30 2021-09-16 具有支持高频带掩蔽的紧凑双极化盒形偶极子辐射元件的基站天线 Pending CN116325360A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US202063085334P 2020-09-30 2020-09-30
US63/085,334 2020-09-30
PCT/US2021/050650 WO2022072148A1 (en) 2020-09-30 2021-09-16 Base station antennas having compact dual-polarized box dipole radiating elements therein that support high band cloaking

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116325360A true CN116325360A (zh) 2023-06-23

Family

ID=80950832

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202180066873.0A Pending CN116325360A (zh) 2020-09-30 2021-09-16 具有支持高频带掩蔽的紧凑双极化盒形偶极子辐射元件的基站天线

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20230361475A1 (zh)
EP (1) EP4222812A1 (zh)
CN (1) CN116325360A (zh)
WO (1) WO2022072148A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20230163486A1 (en) * 2020-04-28 2023-05-25 Commscope Technologies Llc Base station antennas having high directivity radiating elements with balanced feed networks
CN114865311A (zh) * 2022-05-07 2022-08-05 京信通信技术(广州)有限公司 去耦辐射单元、天线装置、天线阵列与天线设备

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU730484B2 (en) * 1997-07-03 2001-03-08 Alcatel Dual polarized cross bow tie antenna with airline feed
US9490542B1 (en) * 2014-01-17 2016-11-08 Stellenbosch University Multi-mode composite antenna
CN204029994U (zh) * 2014-07-23 2014-12-17 广州桑瑞通信设备有限公司 双极化复合型振子基站天线
DE102015011426A1 (de) * 2015-09-01 2017-03-02 Kathrein-Werke Kg Dual-polarisierte Antenne
CN111725618B (zh) * 2020-06-23 2022-01-25 Oppo广东移动通信有限公司 天线组件和电子设备

Also Published As

Publication number Publication date
WO2022072148A1 (en) 2022-04-07
US20230361475A1 (en) 2023-11-09
EP4222812A1 (en) 2023-08-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11831083B2 (en) Compact wideband dual-polarized radiating elements for base station antenna applications
US11777229B2 (en) Antennas including multi-resonance cross-dipole radiating elements and related radiating elements
US11283165B2 (en) Antenna arrays having shared radiating elements that exhibit reduced azimuth beamwidth and increased isolation
US11855352B2 (en) Multi-band base station antennas having broadband decoupling radiating elements and related radiating elements
US8890750B2 (en) Symmetrical partially coupled microstrip slot feed patch antenna element
US11271327B2 (en) Cloaking antenna elements and related multi-band antennas
US20220190487A1 (en) Multiband base station antennas having wideband cloaked radiating elements and/or side-by-side arrays that each contain at least two different types of radiating elements
US11990669B2 (en) Base station antennas having arrays of radiating elements with 4 ports without usage of diplexers
KR20140069968A (ko) 이동통신 기지국 안테나
US12088017B2 (en) Radiating element, antenna assembly and base station antenna
US20210305721A1 (en) Cloaked radiating elements having asymmetric dipole radiators and multiband base station antennas including such radiating elements
US12051855B2 (en) Broadband decoupling radiating elements and base station antennas having such radiating elements
CN116325360A (zh) 具有支持高频带掩蔽的紧凑双极化盒形偶极子辐射元件的基站天线
US20240162599A1 (en) Base station antennas having f-style arrays that generate antenna beams having narrowed azimuth beamwidths
JP2020098999A (ja) アンテナ装置および無線端末
CN220710618U (zh) 盒式偶极子辐射元件和多频带天线
US20240258684A1 (en) Base station antennas having radiating elements with active and/or cloaked directors for increased directivity
US20240006777A1 (en) Cross-dipole radiating elements having frequency selective surfaces and base station antennas having such radiating elements
US20240195081A1 (en) Cross-dipole radiating elements having helix-shaped dipole arms and base station antennas having such radiating elements
WO2024158734A1 (en) Compact high directivity radiating elements having dipole arms with pairs of bent sheet metal pieces
WO2023167784A1 (en) Base station antennas having broadband decoupling radiating elements including metamaterial resonator based dipole arms
WO2024030810A1 (en) Low-cost ultra-wideband cross-dipole radiating elements and base station antennas including arrays of such radiating elements
CN117916954A (zh) 宽带解耦辐射元件和具有此类辐射元件的基站天线
CN114824742A (zh) 用于具有阻挡共模辐射寄生的内置柄滤波器的基站天线的双极化辐射元件

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
TA01 Transfer of patent application right
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20240715

Address after: U.S.A.

Applicant after: Outdoor Wireless Network Co.,Ltd.

Country or region after: U.S.A.

Address before: North Carolina, USA

Applicant before: COMMSCOPE TECHNOLOGIES LLC

Country or region before: U.S.A.