CN206595395U - 有源双频带天线装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种有源双频带天线装置(100)，包括多个天线元件(4)，所述天线元件分别具有连接在其上的收发器，其中，为两个频带(B3，B7)提供两个天线组(1，2)，其中第一天线组(1)处理第一频带(B3)的发射频带和第二频带(B7)的接收频带，而第二天线组(2)处理第二频带(B7)的发射频带和第一频带(B3)的接收频带。

Description

有源双频带天线装置
技术领域
本实用新型涉及一种有源双频带天线装置，尤其是移动无线电天线。
背景技术
在移动无线电领域总是不断研发新的无线电技术，使得在无源的天线系统中越来越快地达到系统的技术边界，尤其是达到容量边界。一种解决方案是，构造由多个具有单独的发射和接收放大器的单个辐射器构成的阵列，以实现用于射束控制或者也用于MIMO运行的可控制的天线。在MIMO运行中使用多个发射和接收模块尤其在下述情况下是有利的：在发射器和接收器之间没有直接的通视(Sichtkontakt)。有源天线的使用在近些年来被视为对在移动无线电中在容量、传输、提升数据率等领域中的许多问题的解决方案。迄今为止，具有多个收发器的有源天线阵列出于下述原因尚不能大范围地实现。
多个有源部件在成本和可靠性方面是大的挑战。此外，由于可达3dB的双工滤波器的高插入衰减和放大器在0.2…2W的低功率范围中的低效率，使得有源天线阵列的整体效率很差。至今尚没有已知的用于多频带运行的解决方案，因此必须对每个发射和接收频带实现单独的有源天线阵列。这是由于通常缺少下述可能性：将用于不同频带的辐射器出于空间的原因在物理上彼此分开。根据本实用新型，在此实现了一种巧妙的可能性：借助滤波器解决方案实现对所使用的辐射器的双重利用，并且同时通过根据本实用新型的装置能够实现对所使用的滤波器尤其是关于选择性或阻带衰减方面的较低的要求，而这又使得插入衰减很低。
由于用户对数据和带宽的高需求，使得频谱拥挤，其中，互调分量对接收器的干扰比目前更强烈，也就是说，出现PIM。就是未来的移动无线电标准的紧凑的硬件也由于受限的线性度而使网络运营商面对很大问题。这在现有的分布式天线系统的情况下在2G/3G网络中也是这种情况。无源的互调PIM由于多个频率载波的寄生混合而通过传输系统内的无源部件产生，例如通过有错的连接、天线上的损坏等产生。通过使用越来越多的频带，会产生越来越多的互调分量，这些互调分量对天线和基站的接收特性产生不利的影响。通过不同频率范围和频带的增长，在这些频率范围和频带中目前同时运行天线系统，如上面已经阐述的那样，也会提高出现互调分量的危险，这些互调分量不仅落入本身要传输的频带中，而且也可能落到应经由相同的天线系统运行的其它频带中。
现在较新代的网络技术如为了LTE技术引入的MIMO技术(英语为multiple-in-multiple-out)因为须传输越来越高的数据率等而产生了关于HF特性方面的其它问题。在MIMO中使用多个结构相同的天线或天线模块，传输在频率、时间和空间三个维度中发生。优选使用相同数量的接收天线或模块进行接收。接收器因此获得关于所发射信号的空间信息，从而实现较高的系统性能。通过该技术，能够明显提高无线连接的质量和数据率。
MIMO已经在4G标准中使用并且在将来被提升到新的水平，这称为海量MIMO。在海量MIMO中也在mm波长范围内进行研究并且在应用时优选TDD(时分双工)系统。也存在下述方式：在常规频率下使用海量MIMO，即在几GHz范围内的频率下使用，在此使用具有FDD(频分双工)系统的大多数频谱。
研发越进一步发展，在降低干扰、抑制噪音、短的高频优化的领域中对问题的解决方案就越来越多。在过去几年中，提出并且测试了功能分区(Sektorisierung)的潜力。对于如城市、郊区和农村地区的所有场景，水平的功能分区实现了良好和稳定的对数据率的改进。竖直的功能分区在具有高层建筑的城市区域运转良好。功能分区的原理是已知的，因此在此不再更详细地介绍。此外，通过功能分区能够实现更高的带宽。
实用新型内容
因此本实用新型的目的是，提供一种改进的有源双频带天线装置。有源天线或天线装置被理解为这样的天线：其中天线与至少两个或更多个天线放大器相组合。
根据本实用新型提出一种有源双频带天线装置，包括多个天线元件，这些天线元件分别具有连接于其上的收发器，其中，为两个频带提供两个天线组，其中第一天线组处理第一频带的发射频带和第二频带的接收频带，而第二天线组处理第二频带的发射频带和第一频带的接收频带。
在另一实施方案中提出，天线组竖直地设置。
在另一实施方案中提出，天线组是8列X 6行的阵列。
在另一实施方案中提出，每个收发器包括双工单元，该双工单元设立用于将输入信道和输出信道相互分开。优选地，每个收发器还包括至少一个滤波器和至少一个放大器。优选的是，滤波器是FBAR(薄膜体声波谐振器Film Bulk Acoustik Resonator)或BAW滤波器或SAW滤波器。
在另一实施方案中提出，在一个收发器上连接多个互连的天线元件。
在另一实施方案中提出，频带选择为，使得在第一频带的相应的发射范围和第二频带的接收范围之间的频率间距大于20MHz或50MHz，优选为620MHz或835MHz，所述第一频带和第二频带经由双工分向滤波器在相应的辐射器上互连。
在另一实施方案中提出，天线装置包括预处理单元，所述预处理单元设立用于实施FDD海量MIMO运行。
附图说明
本实用新型的其它特征和优点从本实用新型的实施例的下面的描述、参照示出根据本实用新型的细节的附图等中给出。各个特征能够本身单独地或者以多个任意组合的方式在本实用新型的变形形式中实现。
下面借助附图详细阐述本实用新型的优选的实施方式。
图1是示出根据本实用新型的一个实施方案的、根据本实用新型的天线装置的视图；
图2是示出图1中的子系统的组合的视图。
具体实施方式
图1示出根据本实用新型的天线装置，其中根据本实用新型的一种实施方案，该天线装置包括两个天线组1和2，所述天线组分别包括两个互连的天线元件4。在此两个频带，例如B3和B7，分别交叉式地处于用于发射器TX或接收器RX的两个子系统1和2之一中，也就是说存在倒置阵列。在图1中，第一子系统1支持B3频带中的发射和B7频带中的接收，而第二子系统2支持B7频带中的发射和B3频带中的接收。每个子系统包括用于处理信号等的SDR单元3。发射信道和接收信道的分离经由双工单元5实现，附加的滤波器7和放大器6连接到该双工单元5上，以处理信号。
所描述的子系统1和子系统2合并在子系统的阵列中并且优选竖直地相结合。由此产生紧凑的系统100，如在图2中示出的那样。在图1中示出具有8个天线列和6个天线行的8X6阵列。在此，本实用新型不局限于8X6阵列，而是可以根据期望的应用来选择行-列的组合，例如2X2、3X3、4X4直至8X8的阵列。
阵列或天线阵列是互连成系统的单个天线的矩阵状布置。
所描述的体系结构的优点是，通过所提出的可能的发射器或接收器的交叉式布置能够实现在相同的频带中RX(接收器)和TX(发射器)之间的35-40dB宽的隔离，以及达到小于-150dBc的PIM值，这是对于FDD系统的先决条件。通过宽的隔离，可以使图1的示例中RX和TX之间的间距从20MHz或50MHz提高到620MHz或835MHz。对所示出的实施例选择了频带B3和B7。但是也可以选择其它频带，只要这些频带具有RX和TX之间的足够的间距。
所提出的体系结构使得滤波器设计明显更小，特别是使传输衰减明显更低。附加地，通过将两个天线组在竖直方向上无源组合能够相比于单馈天线明显减少功率放大器的数量，例如在具有6X8辐射器和双极化的两个阵列的情况下可以从192个减少到96个，如在图1中示出的那样。
如已经提及的，通过所提出的体系结构能够减小滤波器设计，也就是说不再需要大的陶瓷滤波器等，而是能够例如使用合算的和有效的FBAR、BAW或SAW滤波器(薄膜体声波谐振器或小型多路复用器)。在本示例中衰减位于约1.5dB至2dB范围内。
此外，当存在很多数据流时，优选使用内部预处理单元，这例如在8X6阵列的情况下是这样。所述预处理单元能够根据应用减少数据流、进行波束成形，并且能够实现其它功能，即预处理单元能够确保FDD海量MIMO的运行。
还可以将多个天线元件连接在一个收发器上，还有多个相互互连的天线元件也可以如此。
所提出的具有上述倒置RX/TX体系结构的有源双频带天线能够在所有应用领域中使用，例如可以根据它们以何种能量被驱动而应用于建筑内部、在城市中、在郊区或者在农村。

Claims (20)

1.一种有源双频带天线装置(100)，包括多个天线元件(4)，其中，每个所述天线元件与一个收发器连接，或者若干互连的所述天线元件与一个收发器连接，其中，分别为第一频带(B3)和第二频带(B7)提供第一天线组(1)和第二天线组(2)，其中所述第一天线组(1)处理所述第一频带(B3)的发射频带和所述第二频带(B7)的接收频带，而所述第二天线组(2)处理所述第二频带(B7)的发射频带和所述第一频带(B3)的接收频带。
2.根据权利要求1所述的天线装置(100)，其中，所述第一天线组(1)和所述第二天线组(2)竖直地设置。
3.根据权利要求1所述的天线装置(100)，其中，所述第一天线组(1)和所述第二天线组(2)竖直地设置并且是8列X6行阵列。
4.根据权利要求1所述的天线装置(100)，其中，每个所述天线元件的收发器包括双工单元(5)，所述双工单元用于将接收信道(Tx)和输出信道(Rx)相互分开。
5.根据权利要求4所述的天线装置(100)，其中，每个收发器还包括至少一个滤波器(7)和至少一个放大器(6)。
6.根据权利要求5所述的天线装置(100)，其中，所述滤波器是FBAR滤波器、即薄膜体声波谐振器滤波器或BAW滤波器、即体声波滤波器或SAW滤波器、即表面声波滤波器。
7.根据权利要求1所述的天线装置(100)，其中，所述天线装置包括预处理单元，所述预处理单元用于实施FDD、即频分双工海量MIMO、多输入多输出运行。
8.根据权利要求2所述的天线装置(100)，其中，每个所述收发器包括双工单元(5)，所述双工单元用于将接收信道(Tx)和输出信道(Rx)相互分开。
9.根据权利要求3所述的天线装置(100)，其中，每个所述收发器包括双工单元(5)，所述双工单元用于将接收信道(Tx)和输出信道(Rx) 相互分开。
10.根据权利要求8所述的天线装置(100)，其中，每个收发器还包括至少一个滤波器(7)和至少一个放大器(6)。
11.根据权利要求10所述的天线装置(100)，其中，所述滤波器是FBAR滤波器、即薄膜体声波谐振器滤波器或BAW滤波器、即体声波滤波器或SAW滤波器、即表面声波滤波器。
12.根据权利要求9所述的天线装置(100)，其中，每个收发器还包括至少一个滤波器(7)和至少一个放大器(6)。
13.根据权利要求12所述的天线装置(100)，其中，所述滤波器是FBAR滤波器、即薄膜体声波谐振器滤波器或BAW滤波器、即体声波滤波器或SAW滤波器、即表面声波滤波器。
14.根据权利要求2所述的天线装置(100)，其中，所述天线装置包括预处理单元，所述预处理单元用于实施FDD、即频分双工海量MIMO、多输入多输出运行。
15.根据权利要求3所述的天线装置(100)，其中，所述天线装置包括预处理单元，所述预处理单元用于实施FDD、即频分双工海量MIMO、多输入多输出运行。
16.根据权利要求4所述的天线装置(100)，其中，所述天线装置包括预处理单元，所述预处理单元用于实施FDD、即频分双工海量MIMO、多输入多输出运行。
17.根据权利要求5所述的天线装置(100)，其中，所述天线装置包括预处理单元，所述预处理单元用于实施FDD、即频分双工海量MIMO、多输入多输出运行。
18.根据权利要求6所述的天线装置(100)，其中，所述天线装置包括预处理单元，所述预处理单元用于实施FDD、即频分双工海量MIMO、多输入多输出运行。
19.根据权利要求8所述的天线装置(100)，其中，所述天线装置包括预处理单元，所述预处理单元用于实施FDD、即频分双工海量MIMO、多输入多输出运行。
20.根据权利要求9所述的天线装置(100)，其中，所述天线装置包括预处理单元，所述预处理单元用于实施FDD、即频分双工海量MIMO、多输入多输出运行。
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