CN117199820A - 提供用于基站天线的移相器的同步相移的ret组件 - Google Patents

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Abstract

提供适用于基站天线的RET组件,所述RET组件包括齿轮板,所述齿轮板具有在纵向向上方向上延伸的多个臂和在纵向向下方向上延伸的多个臂。所述齿轮板联接到电机和导螺杆,所述电机和导螺杆驱动所述齿轮板,所述齿轮板又旋转联接到所述齿轮板的齿轮。所述齿轮同步地旋转移相器的接帚。

Description

提供用于基站天线的移相器的同步相移的RET组件
背景技术
本发明大体上涉及无线电通信,且更具体地涉及用于蜂窝通信系统的基站天线。
蜂窝通信系统是本领域中众所周知的。在蜂窝通信系统中,一个地理区域被划分成由相应的宏小区基站提供服务的一系列区域或“小区”。每个宏小区基站可包括一个或多个基站天线,这些基站天线被配置成提供与由基站提供服务的小区内的用户的双向射频(“RF”)通信。在许多情况下,每个基站都被划分为“扇区”。在一种常见的配置中,六角形形状的小区在方位角平面中被划分成三个120°扇区,并且每个扇区由一个或多个宏小区基站天线提供服务,这些基站天线具有近似65°的方位角半功率束宽(HPBW)。所谓的小区基站可用于在小区各部分内的高流量区域中提供服务。通常,基站天线安装在塔架或其它升高的结构上,并且辐射方向图由向外指向的基站天线生成。
用于无线通信系统的基站天线用于将RF信号传输到蜂窝通信服务的固定和移动用户,并且从蜂窝通信服务的固定和移动用户接收RF信号。基站天线通常包括辐射元件(例如偶极子或交叉偶极子辐射元件)的线性阵列或二维阵列。为了改变辐射元件阵列产生的辐射方向图或“天线束”的下倾角,可以将相位锥度施加到馈送到阵列的辐射元件的RF信号的子分量。可以通过调整可调移相器上的设置来施加这样的相位锥度,所述可调移相器沿着无线电设备和基站天线的各个辐射元件之间的RF传输路径定位。
一种已知类型的移相器是机电旋转“接帚(wiper)”弧移相器,其包括主印刷电路板(PCB)和可以在主PCB上方旋转的“接帚”PCB。这样的旋转接帚弧移相器(wiper arcphase shifter)通常将在主PCB处接收的输入RF信号分为多个子分量,然后将这些子分量中的至少一些处电容耦合到接帚PCB。RF信号的这些子分量可以沿着多个弧形迹线从接帚PCB电容耦合回到主PCB,其中每个弧具有不同的半径。每个弧形迹线的每个端部可以连接到辐射元件或辐射元件的子组。通过在主PCB上方物理旋转接帚PCB,可以改变RF信号的子分量电容耦合回到主PCB的位置,由此改变RF信号的子分量在从无线电设备传递到辐射元件时横穿的路径长度。这些路径长度的变化导致RF信号的相应子分量的相位变化,并且由于弧具有不同的半径,因此沿着每个路径经历的相位变化将不同。
通常,通过向RF信号的一些子分量施加各种幅度(例如,+X°,+2X°和+3X°)的正相移并通过向RF信号的其他子分量施加相同幅度(例如,-X°,-2X°和-3X°)的负相移而施加相位锥度。因此,上述旋转接帚弧移相器可以用于将相位锥度施加到RF信号的子分量,所述RF信号通过相应辐射元件(或辐射元件的子组)传输。在授予Timofeev的美国专利号7,907,096中讨论了该变型的示例性移相器,该专利的公开内容在此全文引入。通常使用致动器移动接帚PCB,所述致动器包括经由机械连杆连接到接帚PCB的直流(DC)电机。这些致动器通常称为“RET”致动器,原因是它们用于施加远程电子下倾斜。
关于现有技术接帚移相器的实例的额外论述,参见美国专利号11,081,789,其内容在此以引用方式并入本文中,如同全文叙述一样。
发明内容
根据本发明的实施例,RET组件设置有齿轮板,所述齿轮板具有多个横向间隔的臂,所述多个横向间隔的臂提供具有齿轮齿的相应齿轮轨道,所述齿轮齿被配置成联接到馈电板的背侧上的多个横向间隔的齿轮。齿轮与所述馈电板的前侧上的接帚同时通信,从而允许同步地调整移相器(例如,移相器的接帚),以便同步地调整由辐射元件的多列阵列产生的天线束的电子倾斜角。
RET组件可以占据更少的空间和/或为基站天线的辐射元件阵列提供向下倾斜同步,特别是对于大型多输入多输出(mMIMO)天线阵列。
本发明的实施例涉及一种远程电子倾斜(RET)组件,其包括具有多个臂的齿轮板,所述多个臂在纵向方向上延伸并且横向间隔开。所述多个臂中的至少一些限定包括齿轮齿的线性齿轮轨道。所述RET组件还包括多个齿轮,所述多个齿轮中的每个齿轮可旋转地联接到所述线性齿轮轨道中的一个或两个;以及电机,所述电机联接到导螺杆,所述导螺杆联接到所述齿轮板。所述电机和所述导螺杆被配置成向上和向下驱动所述齿轮板。所述RET组件还包括多个移相器,每个移相器包括位于所述齿轮板前方的相应接帚。每个齿轮联接到所述多个移相器中的一个或多个。RET组件还包括多个辐射元件,所述多个辐射元件在所述齿轮板前方且联接到所述移相器,由此响应于所述齿轮板的平移而改变由所述辐射元件的相应子集产生的天线束的下倾角。
所述齿轮板可以是单个整体构件并且可以由介电材料形成。
所述齿轮板可以是平面的。
RET组件还可以包括在所述辐射元件与所述齿轮板之间的反射器。
所述RET组件还可以包括多个印刷电路板。所述移相器中的两个可以在所述印刷电路板中的每一个中实施。所述辐射元件可以从所述印刷电路板向前突出。
每个移相器可包括相应的接帚印刷电路板。
所述多个印刷电路板可以布置成多个列和行。
所述齿轮板可以配置有框架部分。所述多个臂可以被布置成具有从所述齿轮板的所述框架部分纵向向上延伸的第一多个臂,并且具有从所述框架部分纵向向下延伸的第二多个臂。
所述多个辐射元件可以行和列设置。所述多个臂可以设置为十六个臂。所述多个齿轮可以是十六或三十二个。所述齿轮板和所述多个齿轮可以被配置成同步地调整所述多个移相器的设置。
所述列可以被配置为堆叠在对准的第二组另一八列上方的八列,以限定十六列。
所述RET组件还可以包括多个引导构件,所述多个引导构件横向和纵向间隔开,可以布置在所述辐射元件后方,并且被配置成与所述齿轮板滑动地协作以在平移期间提供对准。所述引导构件可以由介电材料形成。
所述电机可以被布置成位于所述框架部分外部。
所述电机可以被布置成位于所述框架部分中的开口内。
所述RET组件还可以包括校准板,所述校准板位于所述齿轮板上方或下方,与所述反射器平行和/或共面。
所述多个臂中的第一臂可以配置有第一和第二横向间隔开的线性齿轮轨道以限定所述齿轮轨道中的一些。所述多个齿轮中的第一齿轮可以联接到所述第一线性齿轮轨道,并且所述多个齿轮中的第二齿轮可以联接到所述第二线性齿轮轨道。
所述多个齿轮中的单个齿轮可以联接到所述多个臂中的对应单个臂。
所述单个齿轮可以联接到可旋转驱动器齿轮,所述可旋转驱动器齿轮可以被配置成接合位于印刷电路板前方的一对相邻定位的接帚的齿轮齿。
所述多个接帚可以布置成两个纵向间隔开的行。
另外其它实施例涉及基站天线,所述基站天线包含:天线罩;多个印刷电路板,所述多个印刷电路板在所述天线罩后方;反射器,所述反射器在所述多个印刷电路板后方;安装成从所述印刷电路板向前延伸的多个辐射元件;以及在所述天线罩后方的远程电子倾斜(RET)组件。所述RET组件具有联接到由电机驱动的导螺杆的齿轮板和可旋转地联接到所述齿轮板的多个齿轮。所述齿轮板、导螺杆和电机以及所述多个齿轮位于所述反射器后面。所述基站天线还包括多个移相器,所述多个移相器在所述齿轮板的前方,其中所述多个移相器中的每一个联接到所述多个齿轮中的一个或多个。
所述齿轮板可具有框架部分。所述多个臂可以布置为从所述框架部分纵向向上延伸的第一多个臂和从所述框架部分纵向向下延伸的第二多个臂。
所述RET组件可以设置在有源天线模块中。
另外其它方面涉及调整基站天线的辐射元件的倾斜的方法。所述方法包括利用在纵向上延伸的多个臂驱动远程电子倾斜(RET)组件的齿轮板。所述多个臂可限定线性齿轮轨道。所述方法还包括响应于所述驱动而旋转联接到所述齿轮板的齿轮;响应于所述驱动和旋转而同时调整多个移相器。
可以进行所述旋转使得所有齿轮同步旋转。所述多个臂可以被布置成具有纵向向上延伸的第一多个臂并且具有纵向向下延伸的第二多个臂。
所述多个辐射元件可以多个列设置。所述齿轮板和所述多个齿轮可以被配置成同时移动所述移相器的接帚以向馈送到所述多个辐射元件中的对应辐射元件的相应RF信号的子分量赋予相位级数(phase progression),从而同时调整所述相位。
所述多个辐射元件可以从多个印刷电路板向前突出,可以布置成列。所述多个印刷电路板的每个印刷电路板可以在其上具有RF传输路径。
所述基站天线可具有可位于所述辐射元件后方和所述齿轮板前方的反射器。所述辐射元件可以联接到所述移相器。所述移相器可以直接或间接地联接到所述齿轮。
另外其它方面涉及一种基站天线,所述基站天线包括:多个馈电板,每个馈电板包括一对移相器;多列辐射元件,每列辐射元件安装成从馈电板中的相应一个向前延伸;以及远程电子倾斜(RET)组件。所述RET组件包括联接到由电机驱动的导螺杆的齿轮板和可旋转地联接到所述齿轮板的多个齿轮。所述齿轮板、导螺杆和电机以及所述多个齿轮位于所述多个馈电板的后方。所述RET组件被配置成使得其每个齿轮的旋转被配置成改变所述多个移相器中的至少一个移相器的设置。
所述齿轮板可以是单个整体构件并且可以由介电材料形成。
所述齿轮板可以是平面的。
所述基站天线还可以包括在所述馈电板与所述齿轮板之间的反射器。
每个移相器可包括位于对应馈电板前方的相应接帚印刷电路板。
所述齿轮板可以配置有框架部分和从所述齿轮板的所述框架部分纵向向上延伸的第一多个臂以及从所述框架部分纵向向下延伸的第二多个臂。
所述第一多个臂可以是八个,并且所述第二多个臂可以是八个。所述多个齿轮可以是十六或三十二个。所述齿轮板和所述多个齿轮可以被配置成同步地调整不同馈电板的移相器对的设置。
所述基站天线还可以包括多个引导构件,所述多个引导构件横向和纵向间隔开,并且布置在所述多个馈电板后方,并且被配置成与所述齿轮板滑动地协作以在平移期间提供对准。所述引导构件由介电材料形成。
所述电机可以被布置成位于所述框架部分外部。
所述电机可以被布置成位于框架部分中的开口内。
所述基站天线可包括校准板,所述校准板可位于所述齿轮板上方或下方,与所述反射器平行和/或共面。
所述齿轮板可具有多个纵向延伸的臂。所述多个臂中的第一臂可以配置有第一和第二横向间隔开的线性齿轮轨道以限定所述齿轮板的一些齿轮轨道。所述多个齿轮中的第一齿轮可以联接到所述第一线性齿轮轨道,并且所述多个齿轮中的第二齿轮可以联接到所述第二线性齿轮轨道。
所述多个齿轮中的单个齿轮可以联接到由所述齿轮板提供的多个臂中的对应单个臂。
所述多个齿轮中的单个齿轮可以联接到可旋转驱动器齿轮,所述可旋转驱动器齿轮被配置成接合所述移相器的一对相邻定位的接帚的齿轮齿。
另外其它方面涉及一种远程电子倾斜(RET)组件,其包括:具有驱动轴的电机;联接到所述驱动轴的导螺杆;螺母,所述螺母安装成在所述导螺杆上线性移动;齿轮板,所述齿轮板联接到所述螺母,使得所述螺母的线性移动产生所述齿轮板的线性移动;以及联接到所述齿轮板的多个齿轮。所述齿轮板包括多个齿轮轨道。每个齿轮轨道联接到所述多个齿轮中的相应齿轮,并且所述多个齿轮中的每个齿轮被配置成联接到至少一个移相器的接帚。
所述齿轮板可以是单个整体构件并且可以由介电材料形成。
所述齿轮板可以是平面的。
所述RET组件还可以包括在所述齿轮板前方的反射器。
所述RET组件还可以包括限定相应移相器的至少一部分的多个馈电板。所述移相器中的两个可以在所述馈电板中的每一个中实施。所述辐射元件可以从所述馈电板向前突出。
每个移相器包括联接到所述馈电板中的对应一个的相应接帚印刷电路板。
所述齿轮板可以配置有框架部分。所述多个臂可以被布置成具有从所述齿轮板的所述框架部分纵向向上延伸的第一多个臂,并且具有从所述框架部分纵向向下延伸的第二多个臂。
所述RET组件还可以包括多个引导构件,所述多个引导构件横向和纵向间隔开,并且布置成与所述齿轮板滑动地协作以在平移期间提供对准。所述引导构件可以由介电材料形成。
所述电机可以被布置成位于所述框架部分外部。
所述电机可以被布置成位于所述框架部分中的开口内。
所述RET组件还可以包括位于所述齿轮板上方或下方的校准板。
所述齿轮板可具有多个臂。所述多个臂中的第一臂可以配置有第一和第二横向间隔开的线性齿轮轨道以限定所述齿轮轨道中的一些。所述多个齿轮中的第一齿轮可以联接到所述第一线性齿轮轨道,并且所述多个齿轮中的第二齿轮联接到所述第二线性齿轮轨道。
所述多个齿轮中的单个齿轮可以联接到所述多个臂中的对应单个臂。
所述单个齿轮可以联接到可旋转驱动器齿轮,所述可旋转驱动器齿轮被配置成接合位于印刷电路板前方的一对相邻定位的接帚的齿轮齿。
应当注意,对于一个实施例描述的本公开的各个方面可以包括在其它不同实施例中,即使对于其它不同实施例不进行具体描述。换句话说,所有实施例和/或任何实施例的特征可以任何方式和/或组合组合,只要它们彼此不矛盾。
附图说明
图1是根据本发明的实施例的具有RET齿轮系统的RET组件的后部侧面透视图。
图2A是图1中所示的RET组件的前部侧面透视图。
图2B是根据本发明的实施例的图1中所示的RET组件的放大的部分前部侧视图。
图3是根据本发明的实施例的图2B中所示的RET组件的一部分的极大放大的前部侧面透视部分视图。
图4是根据本发明的实施例的具有移相器的馈电板的示意图。
图5是根据本发明的实施例的图1所示的RET齿轮系统的后部侧面透视图。
图6是根据本发明的实施例的图1中所示的RET组件的一部分的极大放大的部分截面图。
图7是根据本发明的实施例的RET组件的另一实施例的后部侧面透视图。
图8是根据本发明的实施例的RET组件的又一实施例的后部侧面透视图。
图9是图8中所示的RET组件的前部侧面透视图。
图10是图9中所示的RET组件的一部分的极大放大的前部侧面透视图。
图11是图1中所示的RET组件的侧视图。
图12A是根据本发明的RET组件的又一实施例的后部侧面透视图。
图12B是图12A中所示的RET组件的极大放大的拐角部分。
图13是图1中所示的RET组件的后部侧面透视图,其还示意性地示出了根据本发明的实施例的校准板的定制配置。
图14是根据本发明的实施例的包括RET组件的示例性有源天线单元的分解图。
图15是根据本发明的实施例的包括有源天线单元的基站天线的后部透视图,其中反射器组件至少部分地保持在无源壳体的外部。
图16是根据本发明的实施例的具有有源天线单元的基站天线的简化横向横截面图,其中反射器组件保持在基站天线内部。
图17是根据本发明的实施例的操作天线的移相器的方法的流程图。
具体实施方式
在下面的描述中,使用以下术语描述天线和其部件,这些术语假设安装基站天线以在塔上使用,其中,天线的纵向轴线沿竖直(或接近竖直)轴线延伸,并且天线的前表面安装成与塔或其它安装结构相对指向天线的覆盖区域。
随着第五代(“5G”)蜂窝技术的引入,具有有源波束成形能力的基站天线现在被常规地部署。有源波束成形是指通过辐射元件的多列阵列传输RF信号,其中通过阵列的不同辐射元件发射(或接收)的RF信号的子分量的相对振幅和相位被调整,使得由各个辐射元件形成的辐射方向图在一个或多个期望方向上建设性地组合,从而形成具有较高增益的更窄的天线束。在有源波束成形的情况下,例如,多列阵列生成的天线束的形状和指向方向可以基于时分双工(“TDD”)多址方案的逐个时隙而改变。此外,在多用户MIMO情境中,可以在相同频率资源上同时生成不同的天线束。更复杂的有源波束成形方案可以通过在数字域中应用波束向量来将不同的波束应用于不同的物理资源块,所述物理资源块是时间和频率资源的组合。具有有源波束成形能力的基站天线通常被称为有源天线。当多列阵列包括大量辐射元件列(例如,十六个或更多个)时,阵列通常被称为大规模MIMO阵列。包括辐射元件的多列阵列、RET齿轮系统和实施有源天线以及无线电设备的相关联RF电路(和可能基带电路)的模块在本文中被称为有源天线模块110(图14)。
现在将参考附图更详细地讨论本发明的实施例。
参考图1-6,示出用于基站天线1的RET组件10。基站天线包括反射器11和辐射元件40的多列阵列。辐射元件40安装在多个馈电板41f上并且从馈电板41f向前延伸。基站天线1可以包括许多其它部件(未示出),例如,包括天线罩的壳体、同轴电缆、控制器、滤波器等。
RET组件10包括RET齿轮系统15和多个移相器140。移相器140在馈电板41f上实施。在所描绘的实施例中,每个移相器实施为接帚弧移相器,并且两个移相器1401、1402在每个馈电板41f上实施。每个馈电板41f上的第一移相器1401是第一馈电网络的一部分,所述第一馈电网络馈送第一RF信号的子分量,所述第一RF信号待传输到安装在馈电板41f上的每个辐射元件40的相应第一极化辐射器,每个馈电板41f上的第二移相器1402是第二馈电网络的一部分,所述第二馈电网络馈送第二RF信号的子分量,所述第二RF信号待传输到安装在馈电板41f上的每个辐射元件40的相应第二极化辐射器。每个馈电板41f的第一部分充当包括在馈电板41f上的第一移相器1401的主PCB,并且每个馈电板41f的第二相邻部分充当包括在馈电板41f上的第二移相器1402的主PCB。一对小接帚构件140w,例如,接帚PCB(典型地但不总是安装在相应的塑料接帚支撑件上)安装成响应于对应齿轮150的旋转而在形成相应第一移相器1401和第二移相器1402的主PCB的馈电板41f的相应第一部分和第二部分前方旋转。
图4更详细地示出了馈电板41f中的一个示例性馈电板。为了清楚起见,示出示例性一个移相器140,因为本领域的技术人员众所周知,每个馈电板41f通常存在两个移相器140(一对移相器)。馈电板41f限定主移相器印刷电路板(PCB),如所属领域的技术人员众所周知的。每个移相器140具有RF传输路径140r,该RF传输路径包括输入、第一输出1421到第三输出1423、具有到达移相器140的第二输出1422的分接头端口143的第一级功分器144以及接帚140w。接帚140w可以被配置为较小的协作PCB。单个弧142设置在馈电板41f上接帚140w后方。移相器140的第一输出1421和第三输出1423在弧142的纵向相对侧上。第一输出1421通过第一第二级功分器144联接到馈电板41f上的第一和第二辐射元件40,第二输出1422通过第二第二级功分器144联接到第三和第四辐射元件40,并且第三输出1423通过第三第二级功分器144联接到第五和第六辐射元件40。虽然在所描绘的实施例中,移相器140的三个输出1421至1423中的仅两个通过接帚140w联接到其输入,但应了解,在其它实施例中,所有输出1421至1423可通过接帚140w联接到输入。
由于移相器140的第二输出1422不穿过接帚140w,输入到移相器140传递到第二输出1422的RF信号的子分量将经历固定相变(相变的幅度基于传输路径的长度、传输介质的介电常数和RF信号的频率)。相比之下,由传递到相应第一输出1421和第三输出1423的输入RF信号的两个子分量经历的相变将经历可变的相变,因为这些子分量的传输路径的长度基于接帚140w的位置而变化。特别地,当接帚140w向左旋转时,到第一输出1421和第三输出1423中的一个的传输路径的长度(因此相变的量)将增加,而到第一输出1421和第三输出1423中的另一个的传输路径的长度(因此相变的量)将减小。因此,通过旋转接帚140w,有可能向传递到三对相应辐射元件40的RF信号的三个子分量赋予相位级数,由于旋转接帚增加了施加到被传递到输出142中的第一输出的RF信号的子分量的相移,不改变施加到被传递到输出142中的第二输出的RF信号的子分量的相移,并减小施加到被传递到输出142中的第三输出的RF信号的子分量的相移。如本领域中众所周知的,此相位级数用于电子地改变由通过移相器140传输的RF信号产生的天线束的下倾角。
辐射元件40可以设置为以列和行对准的辐射元件阵列。辐射元件阵列可以设置为辐射元件40的mMIMO阵列40m。如图所示,有八列和十二行辐射元件40,但可以使用其它配置。
参考图1、图3、图5和图6,RET齿轮系统15包括大齿轮板20、电机25、导螺杆28和联接到导螺杆28的螺母30。齿轮板20提供在纵向方向上延伸的多个间隔开(线性)的齿轮轨道21。齿条20可具有在纵向方向上延伸的多个横向间隔开的臂20a,其中相邻臂由开放空间20s分隔。齿轮轨道21被布置成在臂20a的边缘中的至少一个上提供齿轮齿。至少一个齿轮150可以位于开放空间20s中。如图1所示,在开放空间20中的至少一些内部可以存在两个齿轮150,并且如图8所示,在开放空间20中的至少一些内部可以存在单个齿轮。其它布置是可能的。
臂20a中的一个或多个的至少一个纵向延伸的侧边缘20e可配置有齿轮齿22。如图5中的箭头所示,齿轮板20响应于导螺杆28的移动而向上或向下平移,由此移动臂20a,所述臂同时旋转联接到其上的齿轮150,所述齿轮继而旋转接帚140w。
齿轮板20可具有由框架体20f包围的窗20w,所述框架体融合到远离框架体20f延伸的向上和向下延伸的臂20a中。在一些实施例中,电机25、导螺杆28和螺母30可以位于窗20w内部。在其它实施例中,电机25可以位于齿轮板20’外部,例如,位于齿轮板25的侧面或上方或下方。图7示出了齿轮板20’下方的电机25。螺母30可以附接到齿轮板20的附接区段24,以便将螺母的线性移动转换成齿轮板20的线性移动。
齿轮板20的臂20a中的一个或多个可以具有一对具有齿轮齿22的纵向延伸的侧边缘20e,并且两个侧边缘20e可以接合相邻的齿轮150。在一些实施例中,两个齿轮150可以位于相邻臂20a之间。在一些实施例中,一个齿轮150可以位于最左侧20l和最右侧20r臂20a中的每一个外部。
在一些实施例中,齿轮板20可以由介电材料形成。
齿轮150和接帚140还可以由与齿轮板20的介电材料相同或不同的介电材料形成。
如图6中最佳示出,相邻臂20a之间的相应开放空间20s内部的一对150p相邻齿轮150可以被配置成使得其齿轮齿150g彼此以及与相应臂20a上的相邻齿轮齿22接合/啮合。在其它实施例中,每个相应开放空间20s内部的两个齿轮150可以彼此间隔开,使得两个齿轮150的齿轮齿不彼此接合,而是仅接合相应臂20a上的齿轮齿22。
如图5中所示,在示例性实施例中,RET齿轮系统15可以被配置成使得一个电机25以其驱动轴25s提供旋转输出以平移导螺杆28且移动齿轮板20以同时旋转32个齿轮150。图8示出了RET齿轮系统15可以被配置成使得一个电机25提供旋转输出以平移导螺杆28并且移动齿轮板20以同时旋转16个齿轮150。
在一些实施例中,齿轮板20和多个齿轮150中的一个齿轮150可以被配置成驱动不同接帚140w的两相。这可以例如通过使每个馈电板41f上的两个移相器140的两个接帚140w的外边缘上的齿轮齿接合来实现。每个齿轮150可以连接到两个接帚140w中的第一接帚,使得齿轮150的旋转引起接帚140w中的第一接帚的旋转。两个接帚140w上的啮合的齿轮齿确保接帚140w中的第一接帚的旋转引起接帚140w中的第二接帚的旋转。
辐射元件40可以是双极化的,并且每个馈电板41f可以有两个移相器140。如图2A、图2B和图9中所示,存在由六个辐射元件40的八列40c组成的两个竖直堆叠集合,以提供十六列而不使天线的宽度过大。在纵向堆叠的各对列40c之间可以有纵向延伸的间隙空间40g。
如图5所示,在齿轮板20的顶部20t上可以有八个臂20a,在底部20b上可以有八个臂20a。齿轮板20的顶部20t处的臂20a可以彼此平行并且规则地间隔开。齿轮板20的底部20b处的臂20a可以彼此平行并且规则地间隔开。臂20a的数目可以根据要驱动齿轮150和接帚140的数目而变化,但通常在齿轮板20的顶部20t和底部20b中的每一个上在2-32的范围内提供。
齿轮板20可以提供为单个整体构件,或者可以由多于一个协作构件提供。
另外,虽然优选使用单个电机25来驱动器齿轮板20,但可以使用两个(或更多)电机25来驱动两个齿轮板20(未示出)。
图8示出了一些臂20a(示出为齿轮板20’的顶部20t处的八个中的两个和齿轮板20’的底部20b处的八个中的两个)可以比其它臂更紧密。对于更紧密在一起的一对20p臂20a,一个齿轮150可以接合一对臂中的一个臂的右侧上的齿轮齿22,并且另一个齿轮150可以接合该对臂中的另一臂的左侧上的齿轮齿22。这可以减小齿轮板20’的宽度。
参考图6,每个齿轮150可以联接到至少一个移相器140。在图1-6所示的实施例中,一个齿轮150联接到对应的一个接帚140w。移相器140可具有附接到齿轮150的支柱140p,使得齿轮150旋转接帚140w,这又向穿过包括接帚140w的移相器140的RF信号的子分量赋予相位级数,从而实现由包括移相器140的馈电板41p上的辐射元件产生的天线束的电子下倾。支柱140p可替代地集成到齿轮150中,并且从齿轮150向前突出以将齿轮150联接到馈电板41f(未示出)后方的移相器140。
在图8-10所示的实施例中,一个齿轮150可以被配置成经由驱动器齿轮141旋转一对移相器140’。也就是说,一个齿轮150间接地联接到该对移相器140’并且直接联接到驱动器齿轮141。一对140wp接帚140w’可具有接合驱动器齿轮141的齿轮齿141g的齿轮齿140g的弓形子区段。在此实施例中,单个齿轮150可接合每个臂20a以接合沿着每个臂20a的单个纵向延伸侧边缘20e设置的齿轮齿22。
如上所述,在又一个实施例中,可以省略驱动器齿轮141,并且一个齿轮150可以驱动馈电板41f上的一对接帚140w中的一个。在这样的实施例中,接帚可以被设计成使得两个接帚140w上的齿轮齿140g接合,使得第一接帚的旋转驱动第二接帚的旋转。
图11示出了RET组件10可以是相对紧凑的组件,并且特别地,可以在基站天线的深度方向上非常薄。RET齿轮系统15可以被配置成在深度方向上向外突出最大距离D,其中D在5-20mm的范围内,例如在一些实施例中约8mm。另外,RET齿轮系统15可以被配置成仅在反射器11的中心部分后方延伸距离D,由此在反射器11的顶部部分11t和底部部分11b两者处在反射器11后方留下空置空间200。这些空置空间200可用于其它部件,例如校准板、滤波器等。
齿轮板20可具有矩形形状,具有一对长边和一对短边。然而,可以使用其它形状。在基站天线的壳体100h中或邻近壳体和/或有源天线模块110内部的操作位置(图15),长边可纵向延伸,短边可横向延伸。
现在转而参看图7、图8、图12A、图12B和图13,RET齿轮组件15、15’还可以包括引导构件210、220以促进线性平移。引导构件210、220可包括开放通道,在该开放通道中可滑动地接收齿轮板20的各区段。在其它实施例中,齿轮板20可以提供通道,并且引导构件210、220可以具有在其中延伸的区段(未示出)。顶部和底部引导构件210可以设置为单独构件,或者可以接合和成形为单个构件(未示出)。
如图13中所示,RET组件10还可以包括校准板250。校准板250可具有从主区段250p向下(或向上)延伸的多个指状物252。指状物252可以延伸到齿轮板20的臂20a之间的开放空间20s中。
参考图14,具有包括齿轮板20的RET齿轮系统15、15’的RET组件10可以设置在有源天线单元或模块110中。具体地说,有源天线模块通常包括辐射元件40a的多列阵列安装在其上的有源天线模块反射器11a。有源天线单元110除了RET齿轮系统15、反射器11a和辐射元件40a的多列阵列之外,还具有天线罩110r和无线电设备50。
在此实施例中,有源天线模块反射器11a可具有反射器主体11b。反射器主体11b可具有框架配置,由此前周边具有切口和/或孔口28,该切口和/或孔口的横向范围La在反射器主体11b的横向范围La的20-99%范围内。多个孔口28中的至少一些还可以具有在反射器主体11b的纵向范围Lo的10-90%范围内的纵向范围Lo。
反射器主体11b还可以包括在相邻/邻近孔口28之间横向延伸的一个或多个桥接件128。
孔口28可以位于一个或多个腔体滤波器60的前方和辐射元件阵列40a后方。腔体滤波器60可具有与反射器主体11b协作以提供反射表面从而提供反射器功能的前表面。腔体滤波器60可以是本领域的技术人员众所周知的共振腔体滤波器。无线电设备50可具有金属盖50c。
腔体滤波器60可以与无线电设备盖50c和反射器主体11b协作以限定用于辐射元件40a的反射器,从而消除在腔体滤波器60的前方如常规有源天线单元中对单独的反射器的需要。在其它实施例中,有源天线模块反射器11a可包括常规反射器,该常规反射器不包括孔口28。
参考图15,示出根据一些实施例的基站天线100。基站天线100包括无源天线组件190,该无源天线组件具有在基站天线100的顶部100t和底部100b之间以多个横向间隔开且相邻纵向延伸的列布置的辐射元件的多个内部线性阵列111。在示例性实施例中,辐射元件的线性阵列111可以有八列。
可以用具有第一和第二横向延伸的间隔开的托架113、114的托架组件112抵靠包括无源天线组件的基站天线100的壳体100h的后部100r保持有源天线单元110。壳体100h具有限定天线罩的前表面100f、侧面100s和后部100r。托架组件112还可以将具有有源天线单元110的基站天线壳体100h安装到例如杆的目标结构。
图16示出了基站天线100的另一实施例,其具有壳体100h,该基站天线包括尺寸设定成并被配置成至少部分地在其内部保持有源天线单元110的无源天线组件190。在一些实施例中,RET齿轮组件15、15’可以至少部分地保持在基站天线壳体100h内部,而不需要有源天线单元110的任何或所有部件。
基站天线100可包括低频带辐射元件的一个或多个阵列、中频带辐射元件的一个或多个阵列和高频带辐射元件的一个或多个阵列。辐射元件可以各自是双极化辐射元件。辐射元件的进一步细节可以在共同待决的WO2019/236203和WO 2020/072880中找到,其内容在此以引用的方式并入本文中,如同在本文中全文叙述一样。关于示例有源天线模块和具有无源天线组件的基站天线壳体的进一步细节,参见共同待决的美国专利申请序列号17/209,562和对应的PCT专利申请序列号PCT/US2021/023617,其内容在此以引用的方式并入本文,如同全文叙述一样。
(有源天线单元110的)线性阵列和/或无源天线组件190的线性阵列111可以设置为低频、中频或高频辐射元件。高频带辐射元件可以被配置成在3.3-4.2GHz频带或其一部分和/或在5.1-5.8GHz频带或其一部分中发射和接收信号。中频带辐射元件可以被配置成在例如1.427-2.690GHz频带或其一部分中发射和接收信号。低频带辐射元件可以被配置成在例如0.616-0.960GHz频带或其一部分中发射和接收信号。
图17是可用于调整施加到由辐射元件的多列阵列产生的天线束的电子下倾量的示例动作的流程图。所述方法可包括驱动远程电子倾斜(RET)组件的齿轮板,所述远程电子倾斜(RET)组件包括沿纵向方向延伸的多个臂。多个臂限定线性齿轮轨道(框300)。
该方法还包括响应于驱动而旋转联接到齿轮板的齿轮(框310),并且同时调整多个移相器的设置,以便响应于驱动和旋转而调整由辐射元件的多列阵列产生的多个天线束的电子下倾角(框320)。
可以进行所述旋转使得所有齿轮同步旋转。多个臂可以被布置成具有纵向延伸的第一多个臂并且具有纵向向下延伸的第二多个臂(框330)。
应当理解,可以使用其它类型的辐射元件,天线中可以包括更多或更少的线性阵列,每个阵列的辐射元件的数量可以变化,并且在其他实施例中可以使用平面阵列或交错线性阵列代替附图中所示的“直”线性阵列。
上文已经参考附图描述了本发明的实施例,在附图中示出了本发明的实施例。然而,本发明可以许多不同的形式体现,且不应解读为限制于本文陈述的实施例。而是,提供这些实施例以使得本公开将是透彻和完整的,并且这些实施例将向本领域技术人员充分传达本发明的范围。贯穿全文,相同的数字表示相同的元件。
在以上论述中,参考了通常包括在基站天线中的辐射元件的线性阵列。应了解,在本文中,术语“线性阵列”广泛地用于涵盖包括被配置成传输RF信号的子分量的辐射元件的单列的辐射元件的阵列以及被配置成传输RF信号的子分量的辐射元件的二维阵列(即,多个线性阵列)两者。还应了解,在一些情况下,辐射元件可不沿着单条线设置。例如,在一些情况下,辐射元件的线性阵列可包括从辐射元件的剩余部分对齐的线偏移的一个或多个辐射元件。可以进行辐射元件的这种“交错”以将阵列设计成具有期望的方位角波束宽度。被配置成传输RF信号的子分量的辐射元件的此交错阵列被如本文中使用的术语“线性阵列”涵盖。
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它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)。
关于数字,术语“约”意指所述数字可以变化+/-20%。
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例的目的,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它特征、操作、元件、部件和/或其分组。
上文公开的所有实施例的方面和元件可以任何方式组合和/或与其它实施例的方面或元件组合,以提供多个附加实施例。

Claims (54)

1.一种远程电子倾斜(RET)组件,其包括:
齿轮板,所述齿轮板包括多个臂,所述多个臂在纵向方向上延伸并且横向间隔开,其中所述多个臂中的至少一些限定包括齿轮齿的线性齿轮轨道;
多个齿轮,所述多个齿轮中的每个齿轮可旋转地联接到所述线性齿轮轨道中的一个或两个;
电机,所述电机联接到导螺杆,所述导螺杆联接到所述齿轮板,其中所述电机和所述导螺杆被配置成向上和向下驱动所述齿轮板;
多个移相器,每个移相器包括位于所述齿轮板前方的相应接帚,其中每个齿轮联接到所述多个移相器中的一个或多个;以及
多个辐射元件,所述多个辐射元件在所述齿轮板前方并且联接到所述移相器,由此响应于所述齿轮板的平移而改变由所述辐射元件的相应子集产生的天线束的下倾角。
2.根据权利要求1所述的RET组件,其中所述齿轮板是单个整体构件并且由介电材料形成。
3.根据权利要求2所述的RET组件,其中所述齿轮板是平面的。
4.根据权利要求1所述的RET组件,其还包括在所述辐射元件与所述齿轮板之间的反射器。
5.根据权利要求1所述的RET组件,其还包括多个印刷电路板,其中所述移相器中的两个在所述印刷电路板中的每一个中实施,并且其中所述辐射元件从所述印刷电路板向前突出。
6.根据权利要求5所述的RET组件,其中每个移相器包括相应的接帚印刷电路板。
7.根据权利要求6所述的RET组件,其中所述多个印刷电路板布置成多个列和行。
8.根据权利要求1所述的RET组件,其中所述齿轮板配置有框架部分,并且其中所述多个臂被布置成具有从所述齿轮板的所述框架部分纵向向上延伸的第一多个臂,并且具有从所述框架部分纵向向下延伸的第二多个臂。
9.根据权利要求1所述的RET组件,其中所述多个辐射元件以行和列设置,其中所述多个臂设置为十六个臂,其中所述多个齿轮是十六或三十二个,并且其中所述齿轮板和所述多个齿轮被配置成同步地调整所述多个移相器的设置。
10.根据权利要求9所述的RET组件,其中所述列包括八列,所述八列堆叠在对准的第二组另一八列上方,以限定十六列。
11.根据权利要求1所述的RET组件,其还包括多个引导构件,所述多个引导构件横向和纵向间隔开,并且布置在所述辐射元件后方,并且被配置成与所述齿轮板滑动地协作以在平移期间提供对准,其中所述引导构件由介电材料形成。
12.根据权利要求8所述的RET组件,其中所述电机被布置成位于所述框架部分外部。
13.根据权利要求8所述的RET组件,其中所述电机被布置成位于所述框架部分中的开口内。
14.根据权利要求4所述的RET组件,其还包括校准板,所述校准板位于所述齿轮板上方或下方,与所述反射器平行和/或共面。
15.根据权利要求1所述的RET组件,其中所述多个臂中的第一臂配置有第一和第二横向间隔开的线性齿轮轨道,以限定所述齿轮轨道中的一些,并且其中所述多个齿轮中的第一齿轮联接到所述第一线性齿轮轨道并且所述多个齿轮中的第二齿轮联接到所述第二线性齿轮轨道。
16.根据权利要求1所述的RET组件,其中所述多个齿轮中的单个齿轮联接到所述多个臂中的对应单个臂。
17.根据权利要求16所述的RET组件,其中所述单个齿轮联接到可旋转驱动器齿轮,所述可旋转驱动器齿轮被配置成接合位于印刷电路板前方的一对相邻定位的接帚的齿轮齿。
18.根据权利要求1所述的RET组件,其中所述多个接帚布置成两个纵向间隔开的行。
19.一种基站天线,包括:
天线罩;
多个印刷电路板,所述多个印刷电路板在所述天线罩后方;
反射器,所述反射器在所述多个印刷电路板后方;
安装成从所述印刷电路板向前延伸的多个辐射元件;
在所述天线罩后方的远程电子倾斜(RET)组件,所述RET组件包括联接到由电机驱动的导螺杆的齿轮板和可旋转地联接到所述齿轮板的多个齿轮,其中所述齿轮板、导螺杆和电机以及所述多个齿轮位于所述反射器后面;以及
多个移相器,所述多个移相器在所述齿轮板的前方,其中所述多个移相器中的每一个联接到所述多个齿轮中的一个或多个。
20.根据权利要求19所述的基站天线,其中所述齿轮板包括框架部分,并且其中所述多个臂布置为从所述框架部分纵向向上延伸的第一多个臂和从所述框架部分纵向向下延伸的第二多个臂。
21.根据权利要求19所述的基站天线,其中所述RET组件设置在有源天线模块中。
22.一种调整基站天线的辐射元件的倾斜的方法,所述方法包括:
驱动远程电子倾斜(RET)组件的齿轮板,所述齿轮板包括多个臂,所述多个臂在纵向方向上延伸,其中所述多个臂限定线性齿轮轨道;
响应于所述驱动而旋转联接到所述齿轮板的齿轮;以及
响应于所述驱动和旋转而同时调整多个移相器。
23.根据权利要求22所述的方法,其中进行所述旋转使得所有齿轮同步旋转,并且其中,所述多个臂被布置成具有纵向向上延伸的第一多个臂,并且具有纵向向下延伸的第二多个臂。
24.根据权利要求22所述的方法,其中所述多个辐射元件以多个列设置,其中所述齿轮板和所述多个齿轮被配置成同时移动所述移相器的接帚以向馈送到所述多个辐射元件中的对应辐射元件的相应RF信号的子分量赋予相位级数,从而同时调整所述相位。
25.根据权利要求22所述的方法,其中所述多个辐射元件从布置成列的多个印刷电路板向前突出,每个印刷电路板在其上包括RF传输路径。
26.根据权利要求22所述的方法,其中所述基站天线包括在所述辐射元件后方和所述齿轮板前方的反射器,并且其中所述辐射元件联接到与所述齿轮直接或间接联接的移相器。
27.一种基站天线,其包括:
多个馈电板,每个馈电板包括一对移相器;
多列辐射元件,每列辐射元件安装成从所述馈电板中的相应一个向前延伸;以及
远程电子倾斜(RET)组件,所述RET组件包括联接到由电机驱动的导螺杆的齿轮板和可旋转地联接到所述齿轮板的多个齿轮,其中所述齿轮板、导螺杆和电机以及所述多个齿轮位于所述多个馈电板的后方,
其中所述RET组件被配置成使得其每个齿轮的旋转被配置成改变所述多个移相器中的至少一个移相器的设置。
28.根据权利要求27所述的基站天线,其中所述齿轮板是单个整体构件并且由介电材料形成。
29.根据权利要求27所述的基站天线,其中所述齿轮板是平面的。
30.根据权利要求27所述的基站天线,其还包括在所述馈电板和所述齿轮板之间的反射器。
31.根据权利要求27所述的基站天线,其中每个移相器包括位于对应馈电板前方的相应接帚印刷电路板。
32.根据权利要求27所述的基站天线,其中所述齿轮板配置有框架部分和从所述齿轮板的所述框架部分纵向向上延伸的第一多个臂以及从所述框架部分纵向向下延伸的第二多个臂。
33.根据权利要求32所述的基站天线,其中所述第一多个臂是八个,并且所述第二多个臂是八个,其中所述多个齿轮是十六或三十二个,并且其中所述齿轮板和所述多个齿轮被配置成同步地调整不同馈电板的移相器对的设置。
34.根据权利要求27所述的基站天线,其还包括多个引导构件,所述多个引导构件横向和纵向间隔开,并且布置在所述多个馈电板后方,并且被配置成与所述齿轮板滑动地协作以在平移期间提供对准,其中所述引导构件由介电材料形成。
35.根据权利要求32所述的基站天线,其中所述电机被布置成位于所述框架部分外部。
36.根据权利要求32所述的基站天线,其中所述电机被布置成位于所述框架部分中的开口内。
37.根据权利要求30所述的基站天线,其还包括校准板,所述校准板位于所述齿轮板上方或下方,与所述反射器平行和/或共面。
38.根据权利要求27所述的基站天线,其中所述齿轮板包括多个纵向延伸的臂,其中所述多个臂中的第一臂配置有第一和第二横向间隔开的线性齿轮轨道,以限定所述齿轮板的一些齿轮轨道,并且其中所述多个齿轮中的第一齿轮联接到所述第一线性齿轮轨道,并且所述多个齿轮中的第二齿轮联接到所述第二线性齿轮轨道。
39.根据权利要求27所述的基站天线,其中所述多个齿轮中的单个齿轮联接到由所述齿轮板提供的多个臂中的对应单个臂。
40.根据权利要求27所述的基站天线,其中所述多个齿轮中的单个齿轮联接到可旋转驱动器齿轮,所述可旋转驱动器齿轮被配置成接合所述移相器的一对相邻定位的接帚的齿轮齿。
41.一种远程电子倾斜(RET)组件,其包括:
具有驱动轴的电机;
联接到所述驱动轴的导螺杆;
螺母,所述螺母安装成在所述导螺杆上线性移动;
齿轮板,所述齿轮板联接到所述螺母,使得所述螺母的线性移动产生所述齿轮板的线性移动;以及
联接到所述齿轮板的多个齿轮,
其中所述齿轮板包括多个齿轮轨道,其中每个齿轮轨道联接到所述多个齿轮中的相应齿轮,并且其中所述多个齿轮中的每个齿轮被配置成联接到至少一个移相器的接帚。
42.根据权利要求41所述的RET组件,其中所述齿轮板是单个整体构件并且由介电材料形成。
43.根据权利要求41所述的RET组件,其中所述齿轮板是平面的。
44.根据权利要求41所述的RET组件,其还包括在所述齿轮板前方的反射器。
45.根据权利要求43所述的RET组件,其还包括限定相应移相器的至少一部分的多个馈电板,其中所述移相器中的两个在所述馈电板中的每一个中实施,并且其中辐射元件从所述馈电板向前突出。
46.根据权利要求44所述的RET组件,其中每个移相器包括联接到所述馈电板中的对应一个的相应接帚印刷电路板。
47.根据权利要求41所述的RET组件,其中所述齿轮板配置有框架部分,并且其中所述多个臂被布置成具有从所述齿轮板的所述框架部分纵向向上延伸的第一多个臂,并且具有从所述框架部分纵向向下延伸的第二多个臂。
48.根据权利要求41所述的RET组件,其还包括多个引导构件,所述多个引导构件横向和纵向间隔开,并且布置成与所述齿轮板滑动地协作以在平移期间提供对准,其中所述引导构件由介电材料形成。
49.根据权利要求47所述的RET组件,其中所述电机被布置成位于所述框架部分外部。
50.根据权利要求47所述的RET组件,其中所述电机被布置成位于所述框架部分中的开口内。
51.根据权利要求41所述的RET组件,其还包括位于所述齿轮板上方或下方的校准板。
52.根据权利要求41所述的RET组件,其中所述齿轮板包括多个臂,其中所述多个臂中的第一臂配置有第一和第二横向间隔开的线性齿轮轨道,以限定所述齿轮轨道中的一些,并且其中所述多个齿轮中的第一齿轮联接到所述第一线性齿轮轨道,并且所述多个齿轮中的第二齿轮联接到所述第二线性齿轮轨道。
53.根据权利要求41所述的RET组件,其中所述多个齿轮中的单个齿轮联接到所述多个臂中的对应单个臂。
54.根据权利要求53所述的RET组件,其中所述单个齿轮联接到可旋转驱动器齿轮,所述可旋转驱动器齿轮被配置成接合位于印刷电路板前方的一对相邻定位的接帚的齿轮齿。
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