CN1555593A - 波导天线 - Google Patents

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���ġ�B����˹
贝文·B·琼斯
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    • H01Q19/00—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic
    • H01Q19/10—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces
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Abstract

一种用于蜂窝通信基站的波导天线(100)包括一对平行板波导(110)、耦合到所述波导(110)的垂直喇叭(120)、具有至少一个探头(132)的馈源130和用于旋转辐射波束极化平面的极化器(140)。所述波导(110)的壁构成弯曲后壁反射器，它可以具有抛物线或半抛物线的形状。探头(312)位于平行板波导(110)和垂直喇叭(120)内。馈源(130)可以具有两个探头(132)，并可移动地连接到波导(110)以调整辐射波束的斜度。

Description

波导天线
技术领域
本发明一般涉及天线，尤其涉及蜂窝通信系统的基站天线。
背景技术
通常将蜂窝基站天线实现为相控阵天线，它使用带状线或微带电路技术或电缆导线以馈送辐射单元，例如偶极或贴片。这种技术的优点是所使用的频率越高，则损耗越大。
如果希望使波束电倾斜，则需要移相器。这又不利地增加了这些天线内的复杂性和损耗。而且，随着这些天线的缝隙变大，增益也增加。然而，损耗随着天线的增大而增加，导致回路增益随着长度增加而降低。
因而，显然需要一种改进型天线，用于蜂窝通信系统内的基站。
发明内容
提供一种波导天线用于蜂窝通信基站。这个天线包括：平行板波导，波导的一个或多个部分构成弯曲的后壁反射器；一个或多个辐射单元，耦合到平行板波导以形成一个辐射波束方向图；一个馈源，具有位于平行板波导内的至少一个电磁能量源；和一个极化器，用于旋转辐射波束的极化平面。
弯曲后壁部分的形状可以近似于抛物线曲线的一部分。
弯曲后壁部分可以被成形以实现特定的天线方向图纹理或特性。
可选择地，馈源具有两个位于其中的探头形式的电磁能量源，也是也可以具有其它数量的探头。可选择地，也可以使用其它的电磁能量源，例如环形或缝隙。
馈源可移动地耦合到平行板波导以调整辐射波束的倾斜。
可以组合使用至少两个波导天线来提供双极化。每个波导天线可以具有波导的矩形部分，波导的矩形部分彼此平行地设置。包含弯曲后壁部分的天线部分可以彼此相邻地或者彼此相对。可选择地，每个波导天线具有一个波导的弯曲形状部分。
附图说明
下面参考附图来描述若干波导天线的结构。
图1A和1B是根据第一种结构在蜂窝通信中使用的波导天线的侧视图和顶视图；
图1C是图1A的可移动馈源130的侧视图；
图2是图1A和1B的天线的馈送方向图；
图3是根据第二种结构在蜂窝通信中使用的波导天线的顶视图；
图4是根据第三种结构在蜂窝通信中使用的波导天线的顶视图；
图5是根据第四种结构在蜂窝通信中使用的波导天线的顶视图；
图6是根据第五种结构在蜂窝通信中使用的波导天线的顶视图；
图7A和7B是根据第六种结构在蜂窝通信中使用的波导天线的顶视图；
具体实施方式
下面描述多个波导天线结构。这些天线实现了高增益和低损耗波导天线。这些天线结构的一般特点如下：
·用于形成具有所希望特性的波束的平行板波导区域，包括一对使用成形反射壁来支持TEM模式的导电板。平行板的间距低于二分之一波长，以便唯一的可以传播的波导模式是电场在两板之间均匀的波导模式。
·使用通常包括探头或缝隙的馈源来从焦点区域照射反射器。馈源通常将信号发射到反射壁。如果需要窄波束，则最佳的反射器形状近似于抛物线。
·蜂窝基站天线通常需要仰角平面(elevation plane)中的窄波束和方位角平面(azimuth plane)中的宽波束。因此，垂直地安装平行板波导区域的平板。将平行板区域延伸成喇叭形辐射体以构成所希望的方位角波束形状。
·天线辐射水平极化，因为这是来自平行板区域的场的方向。通常要求蜂窝基站天线辐射垂直极化或倾斜极化(具有与垂直方向45度倾斜的电矢量的线性极化)。其中需要除了水平之外的极化，将极化器放置在喇叭形辐射体之前来引起极化平面的旋转。
·如果馈源通常在垂直方向上，则通过物理地改变位置可以实现在有限角度范围上的波束控制，这是提供波束的可调整电下倾斜所需要的。如果希望，可以由马达驱动和远程控制馈源的运动。
·极化器可以包括印刷图案的间隔层，设计这些间隔层用于为传输不同极化产生不同相移。
为了为天线系统提供双极化能力，可以在如图所示的多个结构中的任一个内设置上述类型的两个波导结构。这些设置涉及“包装”的概念或互锁波导空腔以提供更小型的结构。
可预见到下述变化：
·偏移反馈反射壁以防止馈源阻塞。
·在平行板波导内使用从探头或缝隙馈送的诸如偶极或贴片的辐射单元。
·成形反射器以补偿馈源的相位特性。
·成形反射器以修改旁瓣结构，例如在损害低于主波束的旁瓣电平的情况下降低高于主波束的旁瓣电平，或者在低于主波束的方向图中填充零。
图1A和图1B图示了在蜂窝通信基站中使用的波导天线100。图2图示相应的馈送方向图。该天线包括平行板波导110、耦合到平行板波导的垂直喇叭120、具有至少一个探头132的馈源130和用于旋转辐射波束极化平面的极化器140。波导110具有弯曲的后壁反射器，该反射器可具有抛物线或半抛物线形状。可选择地，可以为了波束成形来改变弯曲波导后壁的轮廓。
探头132位于弯曲后壁反射器的焦点区域内的平行板波导110内。如图1C所示，馈源130可以具有两个探头132。馈源可移动地连接到平行板波导110，用于调整辐射波束的倾斜。
天线100使用极低损耗的平行板波导区域来形成所需要的波束。因为免除了带状线和微带电路组件，因此与现有技术相比，降低了损耗。
图7A和图7B图示一种不同的天线结构，其中反射器部分是半抛物线形状的。
图3和图5分别图示一对波导天线300和500。注意到，每个波导对310A和310B的一部分分别彼此向外或向内弯曲。可移动探头330和530位于波导310和510内。
图4和图6分别图示一对波导天线400和600。波导410和610的一部分是矩形的，具有分别在一端和另一端上平行的反射器。图6的反射器可以从波导的每个矩形部分的中心轴倾斜。
在此仅描述了若干结构。然而，鉴于所公开的内容，本领域的技术人员在不脱离本发明的范围和精神的情况下可以进行改变和修改。

Claims (15)

1.一种波导天线，用于蜂窝通信基站，所述天线包括：
平行板波导，所述波导的一个或多个部分构成弯曲的后壁反射器；
一个或多个辐射单元，耦合到平行板波导以成形一个辐射波束方向图；
一个馈源，具有位于平行板波导内的至少一个电磁能量源；和
一个极化器，用于旋转所述辐射波束的极化平面。
2.根据权利要求1的波导天线，其中所述弯曲后壁部分的形状近似于抛物线曲线的一部分。
3.根据权利要求1的波导天线，其中所述弯曲后壁部分被成形以实现特定的天线方向图形状或特性。
4.根据权利要求1的波导天线，其中所述馈源具有位于其中的用作电磁能量源的两个探头。
5.根据权利要求1的波导天线，其中所述馈源可移动地耦合到所述平行板波导以调整所述辐射波束的倾斜。
6.根据权利要求1的波导天线，其中所述馈源可移动地耦合到所述波导之一以调整所述辐射波束的倾斜。
7.根据权利要求6的波导天线，其中所述馈源的移动受马达驱动并且是远程可控的。
8.根据权利要求1的波导天线，其中所述一个或多个辐射单元包括耦合到所述平行板波导的垂直喇叭。
9.根据权利要求1至6中任一权利要求的至少两个波导天线的组合，用于提供双极化。
10.根据权利要求9的组合，其中每个波导天线具有波导的矩形部分，所述波导的矩形部分相互平行地设置。
11.根据权利要求10的组合，其中包含弯曲后壁部分的天线部分彼此相邻。
12.根据权利要求10的组合，其中包含弯曲后壁部分的天线部分端部彼此相对。
13.根据权利要求9的组合，其中每个波导天线具有波导的弯曲形状部分。
14.一种用于蜂窝通信基站的波导天线，所述天线基本上如说明书中参考附图中图1至图7中的一幅或多幅图所公开的。
15.一种用于蜂窝通信基站的具有至少两个波导天线的组合，所述组合基本上如说明书中参考附图中图1至图7中的一幅或多幅图所公开的。
CNA028181751A 2001-08-17 2002-03-28 波导天线 Pending CN1555593A (zh)

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