ES2639846T3 - Antenas de estaciones base móviles intercaladas de doble banda - Google Patents
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Abstract
Un radiador de banda baja (100) de una antena (400) de estación base móvil de doble polarización de doble banda de banda ultra ancha, comprendiendo dichas bandas dobles bandas bajas y altas, comprendiendo dicho radiador de banda baja (100): un primer dipolo de banda baja (120A, 120B) que comprende dos brazos de dipolo de banda baja (200) adaptados para dicha banda baja y para la conexión a una alimentación de antena; un segundo dipolo de banda baja (140A, 140B) que comprende dos brazos de dipolo de banda baja adicionales; estando el radiador de banda baja (100) caracterizado porque al menos un brazo de dipolo de banda baja (200) de dicho primer dipolo de banda baja comprende: al menos dos segmentos de dipolo de banda baja (210, 220, 230); y al menos un inductor de radiofrecuencia (RF) (210, 220, 230), proporcionando cada inductor un circuito abierto o una alta impedancia y separando segmentos adyacentes de dipolo de banda baja para reducir las corrientes de banda alta inducidas en dicho radiador de banda baja (100) y la consiguiente perturbación al patrón de banda alta, siendo dicho resonador resonante en o cerca de las frecuencias de dicha banda alta, en el que el primer dipolo de banda baja (120A, 120B) y el segundo dipolo de banda baja (140A, 140B) están configurados en una configuración cruzada dispuesta para definir cuatro cuadrantes y en el que los radiadores de banda alta (410, 420, 430, 440) resonantes en la banda alta están situados en los cuatro cuadrantes.
Description
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DESCRIPCION
Antenas de estaciones base moviles intercaladas de doble banda Campo tecnico
La presente invencion se refiere en general a antenas para sistemas moviles y en particular a antenas para estaciones base moviles.
Antecedentes
Los desarrollos en tecnologfa inalambrica normalmente requieren que los operadores inalambricos desplieguen nuevos equipos de antena en sus redes. De forma desfavorable, las torres se han desordenado con multiples antenas mientras que la instalacion y el mantenimiento se han vuelto mas complicados. Las antenas de las estaciones base cubren normalmente una sola banda estrecha. Esto ha dado lugar a una pletora de antenas que se instalan en un emplazamiento. Los gobiernos locales han impuesto restricciones y han dificultado la aprobacion de nuevos emplazamientos debido a la contaminacion visual de tantas antenas. Algunos disenos de antena han intentado combinar dos bandas y extender el ancho de banda, pero aun asf se requieren muchas antenas debido a la proliferacion de muchos estandares y bandas de interfaz aerea. Por ejemplo, el documento US 2003/034917 A1 describe una antena de dos frecuencias que incluye alimentadores, elementos de radiacion interna conectados a los alimentadores, elementos de radiacion exterior e inductores que se forman en los espacios entre los elementos de radiacion interior y los elementos de radiacion exterior para conectar los dos elementos de radiacion impresos en una primera superficie y sobre una segunda superficie de una placa dielectrica, respectivamente.
Compendio
Las siguientes definiciones se proporcionan como definiciones generales y no deben en modo alguno limitar el alcance de la presente invencion a esos terminos solamente, sino que se establecen para una mejor comprension de la siguiente descripcion.
A menos que se defina lo contrario, todos los terminos tecnicos y cientfficos usados en el presente documento tienen el mismo significado que es comunmente entendido por los expertos en la tecnica a los que pertenece la invencion. Para los propositos de la presente invencion, se definen a continuacion los siguientes terminos:
Los artfculos "un/uno" y "unos/unas" se usan aqrn para referirse a uno o a mas de uno (es decir, al menos a uno) del objeto gramatical del artfculo. A modo de ejemplo, "un elemento" se refiere a un elemento o mas de un elemento.
A lo largo de esta memoria descriptiva, a menos que el contexto lo exija de otro modo, se entendera que las palabras "comprender", "comprende" y "que comprende" implicaran la inclusion de una etapa o elemento o grupo de pasos o elementos, pero no la exclusion de cualquier otro paso o elemento o grupo de pasos o elementos.
A lo largo de esta memoria descriptiva, a menos que el contexto lo exija de otro modo, se entendera que las palabras "comprender", "comprende" y "que comprende" implicaran la inclusion de una etapa o elemento o grupo de pasos o elementos, pero no la exclusion de cualquier otro paso o elemento o grupo de pasos o elementos.
De acuerdo con un aspecto de la invencion, se proporciona un radiador de banda baja de una antena de estacion base movil de doble polarizacion de doble banda de bandaultra ancha. Las bandas dobles comprenden bandas bajas y altas. El radiador de banda baja comprende un dipolo que comprende dos brazos de dipolo adaptados para la banda baja y para la conexion a una alimentacion de antena. Al menos un brazo de dipolo del dipolo comprende al menos dos segmentos de dipolo y al menos un inductor de radiofrecuencia (RF). El inductor esta dispuesto entre los segmentos de dipolo. Cada inductor proporciona un circuito abierto o una alta impedancia que separa los segmentos de dipolo adyacentes para minimizar las corrientes de banda alta inducidas en el radiador de banda baja y la consiguiente perturbacion del patron de banda alta. El inductor es resonante en o cerca de las frecuencias de la banda alta.
Cada segmento de dipolo comprende un cuerpo alargado electricamente conductor; El cuerpo alargado esta en circuito abierto en un extremo y cortocircuitado en el otro extremo a un conductor central. El cuerpo alargado electricamente conductor puede ser de forma cilmdrica o tubular y el conductor central conecta las partes en cortocircuito de los segmentos de dipolo.
El inductor puede ser un inductor coaxial. Cada inductor coaxial puede comprender una parte sobresaliente del conductor central que se extiende entre segmentos de dipolo adyacentes por un hueco y cada inductor puede tener una longitud de un cuarto de longitud de onda (A / 4) o menos a frecuencias en el ancho de banda de la banda alta.
Las bandas baja y alta proporcionan cobertura de banda ancha.
El inductor puede contener elementos de circuito agrupados o ser un manguito abierto que encierra parcial o totalmente un conductor central.
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El al menos un brazo de dipolo puede comprender tres segmentos de dipolo separados por dos inductores; Los segmentos de dipolo adyacentes estan separados entre sf de manera que existe un espacio entre los segmentos de dipolo adyacentes.
El conductor central que conecta el cortocircuito puede ser un cuerpo cilmdrico alargado electricamente conductor. El conductor central puede tener un espesor adaptado para proporcionar inmunidad frente a la perturbacion del patron de radiacion de banda alta por el radiador de banda baja sobre todo el ancho de banda de banda alta.
El espacio entre cada cuerpo conductor cilmdrico y el conductor central puede ser llenado de aire, o llenado o parcialmente lleno con material dielectrico.
El cuerpo conductor y un conductor central de cada segmento de dipolo pueden tener dimensiones optimizadas de manera que el patron de radiacion de la banda alta no sea perturbado por la presencia del radiador de banda baja.
El radiador de banda baja puede adaptarse para el rango de frecuencias de 698-960 MHz.
Los dos brazos de dipolo del dipolo pueden comprender cada uno al menos dos segmentos de dipolo, y al menos un inductor dispuesto entre los segmentos de dipolo.
El dipolo puede ser un dipolo extendido y comprende ademas otro dipolo que comprende dos brazos de dipolo. Los dipolos pueden configurarse en una configuracion transversal, siendo cada brazo de dipolo resonante aproximadamente a un cuarto de longitud de onda (A / 4) y adaptado para la conexion a una alimentacion de antena. El dipolo extendido puede tener brazos de dipolo anti-resonantes, siendo cada brazo de dipolo de aproximadamente una media longitud de onda (A / 2).
De acuerdo con otro aspecto de la invencion, se proporciona una antena de estacion base movil de doble polarizacion de doble banda de banda ultra ancha. Las bandas dobles son bandas bajas y altas adecuadas para comunicaciones moviles. La antena de doble banda comprende: al menos un radiador de banda baja como se ha expuesto en un aspecto anterior de la invencion, adaptado cada uno para polarizacion doble y proporcionar areas claras en un plano de tierra de la antena de doble banda para localizar radiadores de banda alta en la antena de doble banda ; y un numero de radiadores de banda alta adaptados cada uno para polarizacion doble, estando configurados los radiadores de banda alta en al menos una matriz, intercalando los radiadores de banda baja entre los radiadores de banda alta a intervalos predeterminados.
Los radiadores de banda alta pueden adaptarse para la gama de frecuencias de 1710 a 2690 MHz.
Breve descripcion de los dibujos
A continuacion se describen, a modo de ejemplo solamente, con referencia a los dibujos adjuntos, disposiciones de radiadores de banda baja de una antena de estacion base movil de doble polarizacion de doble banda de banda ultra ancha y de dichas antenas moviles de doble banda:
La Fig. 1 es una vista simplificada de un plano superior de una parte o seccion de una antena de estacion base movil de doble banda,doble polarizacion, de banda ultra ancha, que comprende radiadores de banda alta y banda baja, en los que los radiadores de banda alta estan configurados en una o mas matrices, con las que puede practicarse, por ejemplo, un radiador de banda baja de acuerdo con una realizacion;
Las Fig. 2A y 2B son diagramas de bloques de vista lateral y de vista final que ilustran un brazo de dipolo de un radiador de banda baja para una antena de estacion base movil de doble polarizacion de doble banda de banda ultra ancha de acuerdo con una realizacion de la invencion que en este ejemplo tiene tres segmentos de dipolo intercalados con (separados por) dos inductores de radiofrecuencia (RF), comprendiendo los segmentos de dipolo un cuerpo conductor cilmdrico exterior dispuesto alrededor de un conductor central interior y estando los inductores huecos entre los segmentos de dipolo situados alrededor del conductor central;
La Fig. 3 es una vista en seccion transversal del brazo de dipolo mostrado en la Fig. 2;
La Fig. 4 es un grafico de un patron de elevacion para un radiador (es) de banda alta en el que el dipolo de banda baja horizontal se implementa utilizando un tubo de laton para los brazos de dipolo;
Fig. 5 es un grafico de un patron de elevacion para un radiador o radiadores de banda alta en el que se implementan el dipolo horizontal de banda baja utilizando tres segmentos de dipolo separados por dos inductores para los brazos de dipolo;
La Fig. 6 es un grafico de un patron de acimut para un radiador o radiadores de banda alta en los que el dipolo horizontal de banda baja se implementa utilizando un tubo de laton para los brazos dipolos; y
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La Fig. 7 es un grafico de un patron de acimut para un radiador o radiadores de banda alta en el que el dipolo de banda baja horizontal se implementa usando tres segmentos de dipolo separados por dos inductores para los brazos de dipolo.
Descripcion detallada
En lo sucesivo, se describen radiadores de banda baja de una antena de estacion base movil de doble polarizacion de doble banda de banda ultra ancha y dichas antenas de estacion base movil de doble banda. En la descripcion siguiente, se describen numerosos detalles espedficos, incluyendo anchuras de haz horizontales concretas, estandares de la interfaz de aire, formas y materiales de brazos de dipolos, materiales dielectricos y similares. Sin embargo, a partir de esta descripcion, sera evidente para los expertos en la tecnica que pueden realizarse modificaciones y / o sustituciones sin apartarse del alcance y el espmtu de la invencion. En otras circunstancias, se pueden omitir detalles espedficos para no complicar la invencion.
Tal como se utiliza en lo sucesivo, "banda baja" se refiere a una banda de frecuencias mas bajas, tal como 698 - 960 MHz, y "banda alta" se refiere a una banda de frecuencias mas alta, tal como 1710 MHz - 2690 MHz. Un "radiador de banda baja" se refiere a un radiador para una banda de frecuencia inferior, y un "radiador de banda alta" se refiere a un radiador para una banda de frecuencia mas alta. La "doble banda " comprende las bandas baja y alta referidas a lo largo de esta descripcion. Ademas, la "banda ultra ancha" con referencia a una antena implica que la antena es capaz de operar y mantener sus caractensticas deseadas sobre un ancho de banda de al menos un 30%. Las caractensticas de particular interes son la anchura y la forma del haz y la perdida de retorno, que debe mantenerse a un nivel de al menos 15 dB a lo largo de esta banda. En el presente ejemplo, la antena de doble banda ultra ancha cubre las bandas 698-960 MHz y 1710 MHz - 2690 MHz. Esto cubre casi el ancho de banda total asignado para todos los principales sistemas moviles.
Las realizaciones de la invencion se refieren en general a radiadores de banda baja de una antena de estacion base movil de doble polarizacion de doble banda y de banda ultra ancha y dichas antenas de estacion base movil de doble banda adaptadas para soportar tecnologfas de red emergentes. Estas antenas de doble polarizacion de doble banda de banda ultra ancha permiten a los operadores de sistemas moviles ("operadores inalambricos") utilizar un unico tipo de antena que cubre un gran numero de bandas, en las que previamente se requenan multiples antenas. Dichas antenas son capaces de soportar varios estandares de la interfaz aerea en casi todas las bandas de frecuencia movil asignadas y permiten a los operadores inalambricos reducir el numero de antenas en sus redes, reduciendo los costes de arrendamiento de las torres mientras que aumenta la velocidad a la capacidad del mercado. Las antenas de estacion base movil de doble polarizacion de doble banda de banda ultra ancha soportan multiples bandas de frecuencias y estandares tecnologicos. Por ejemplo, los operadores inalambricos pueden desplegar utilizando una sola antena Evolucion a Largo Plazo (LTE) para comunicaciones inalambricas en 2,6 GHz y 700 MHz, mientras que soportan la red de Acceso Multiple de Division de Codigo de Banda Ancha (W-CDMA) en 2,1 GHz. Para facilitar la descripcion, el conjunto de antenas se considera alineado verticalmente.
Las realizaciones de la invencion se refieren mas espedficamente a antenas de doble banda de banda ultra ancha con radiadores intercalados destinados al uso de estaciones base moviles y en particular a antenas destinadas a la banda de frecuencias de baja banda de 698 MHz a 960 MHz o parte de ellas y banda de alta frecuencia de 1710 MHz - 2690 MHz o parte del mismo. En un diseno intercalado, los radiadores de banda baja normalmente se localizan en una cuadncula igualmente espaciada apropiada a la frecuencia y luego los radiadores de banda baja se colocan a intervalos que son un numero entero de los intervalos de los radiadores de banda alta - a menudo dos de dichos intervalos y el radiador de banda baja ocupa los espacios entre los radiadores de banda alta. Los radiadores de banda alta son normalmente de polarizacion de doble inclinacion y los radiadores de banda baja son normalmente de doble polarizacion y pueden estar polarizados vertical y horizontalmente o polarizados en doble inclinacion.
El reto principal en el diseno de dichas antenas de doble banda de banda ultra ancha es minimizar el efecto de la dispersion de la senal en una banda por los elementos radiantes de la otra banda. Las realizaciones de la invencion pretenden minimizar el efecto del radiador de banda baja sobre la radiacion de los radiadores de banda alta. Esta dispersion afecta a las formas del haz de banda alta tanto en acimut como en cortes de elevacion y vana mucho con la frecuencia. En azimut, tfpicamente la anchura de haz, la forma del haz, la ganancia del angulo de orientacion y la relacion frontal a trasera estan afectados y vanan con la frecuencia de una manera indeseable. Debido a la periodicidad en el conjunto introducida por los radiadores de banda baja, se introduce un lobulo de rejilla (a veces denominado lobulo de cuantificacion) en el patron de elevacion en angulos correspondientes a la periodicidad. Esto tambien vana con la frecuencia y reduce la ganancia. Con las antenas de banda estrecha, los efectos de esta dispersion se pueden compensar en cierta medida de varias maneras, tales como ajustar la anchura del haz mediante la compensacion de los radiadores de banda alta en direcciones opuestas o la adicion de directores a los radiadores de banda alta. Cuando se requiere una cobertura de banda ancha, es muy diffcil corregir estos efectos.
Las realizaciones de la invencion reducen la corriente inducida en la banda alta sobre los elementos radiantes de banda baja introduciendo uno o mas inductores RF que son resonantes en o cerca de las frecuencias de la banda alta. De este modo, el uso de uno o mas inductores es ventajoso en los brazos de dipolo, como se describe a continuacion. Como se muestra en los dibujos, las bobinas de RF son bobinas coaxiales, que son huecos alrededor
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de un conductor central entre cuerpos conductores cilmdricos o tubulares. Sin embargo, los inductores pueden ser practicados de otra manera. Por ejemplo, los inductores pueden contener elementos de circuito agrupados o ser un manguito abierto que encierra parcial o totalmente el conductor central. El punto importante es que el inductor presenta un circuito abierto o una alta impedancia a traves de cada una de los huecos. Las realizaciones de la invencion son particularmente eficaces cuando se aplican a un dipolo largo de banda baja, que tiene brazos que son anti-resonantes aproximandose a la mitad de la longitud de onda (A / 2). Por ejemplo, se ha encontrado que la adicion de dos inductores de banda alta a estos elementos reduce los efectos indeseables causados por la dispersion descrita anteriormente, en particular el lobulo de la rejilla o el lobulo de cuantificacion se reduce a menos de -17 dB con relacion al haz principal en una antena de diez elementos. Quiza lo mas importante sea la reduccion en la variacion de la puntena, la mejora de la relacion delantera-trasera y la estabilidad de la anchura del haz azimutal.
Antena de estacion base movil de doble polarizacion de doble banda de Banda ultra ancha
La Fig. 1 muestra los componentes de un radiador de banda baja 100 de una antena de doble banda en la que los elementos de radiacion estan orientados para producir una polarizacion vertical y horizontal. Espedficamente, la Fig. 1 ilustra una porcion o seccion 400 de una antena de estacion base movil de doble polarizacion de doble banda de banda ultra ancha que comprende cuatro radiadores 410, 420, 430, 440 dispuestos en una matriz 2x2 con un radiador 100 de banda baja. Un unico radiador de banda baja 100 se intercala a intervalos predeterminados con estos cuatro radiadores de banda alta 410, 420, 430, 440.
En la Fig. 1, el radiador de banda baja 100 comprende un dipolo horizontal 120 y un dipolo vertical 140. En esta realizacion particular de una antena de doble banda, el dipolo vertical es un dipolo convencional 140 y el dipolo horizontal 120 es un dipolo extendido configurado en una disposicion de dipolo cruzado con alimentacion central cruzada 130. La alimentacion central 130 comprende dos placas de circuito impreso (PCB) interconectadas que tienen alimentaciones formadas en los respectivos PCB para dipolos 120, 140. La alimentacion de antena puede ser un balun, de una configuracion bien conocida por los expertos en la tecnica.
La alimentacion central 130 suspende el dipolo extendido 120 por encima de un plano de masa metalico 110, preferiblemente un cuarto de longitud de onda. Un par de elementos radiantes auxiliares 150A y 150B, tales como elementos parabolicos sintonizados o dipolos, o dipolos accionados, esta situado en paralelo con el dipolo convencional 140 en extremos opuestos del dipolo extendido 120. Los elementos parasitos sintonizados pueden ser cada uno un dipolo formado en una PCB con metalizacion formada en la PCB, un elemento inductivo formado entre los brazos de ese dipolo en la PCB. Se puede formar un elemento inductivo entre los brazos metalicos de los dipolos parasitos 150A, 150B para ajustar la fase de las corrientes en los brazos de dipolos para llevar estas corrientes a la relacion optima con la corriente en el dipolo accionado 140. Alternativamente, los elementos radiantes auxiliares pueden comprender elementos de dipolo accionados. El dipolo 140 y el par de elementos radiantes auxiliares 150 juntos producen una deseada anchura de haz mas estrecha.
El dipolo 140 es un dipolo vertical con brazos 140A, 140B de dipolo que tienen aproximadamente un cuarto de longitud de onda (A / 4), y el dipolo extendido 120 es un dipolo horizontal con brazos 120A, 120B de dipolo que son aproximadamente una media longitud de onda (A / 2) cada uno. Los elementos radiantes auxiliares 150A y 150B, junto con el dipolo 140, modifican o estrechan la anchura horizontal del haz en polarizacion vertical.
La arquitectura de antena representada en la Fig. 1 incluye el radiador de banda baja 100 de una antena de estacion base movil de doble banda de banda ultra ancha que tiene dipolos cruzados 120, 140 orientados en las direcciones vertical y horizontal situados a una altura de aproximadamente un cuarto de longitud de onda por encima del plano metalico de base 110. Esta arquitectura de antena proporciona una anchura de haz horizontal horizontalmente polarizada, deseada o predeterminada y una correspondencia de banda ancha sobre la banda de interes. El par de elementos radiantes auxiliares desplazados lateralmente (por ejemplo, dipolos parasitos) 150A, 150B junto con el dipolo accionado orientado verticalmente 140 proporciona una anchura de haz horizontal similar en polarizacion vertical. El radiador de banda baja puede utilizarse como componente en una antena de banda dual con un ancho de banda de funcionamiento superior al 30% y una anchura de haz horizontal en el intervalo de 55° a 75°. Ademas, las anchuras de haz horizontales de las dos polarizaciones ortogonales pueden estar en el intervalo de 55 grados a 75 grados. Preferiblemente, las anchuras de haz horizontales de las dos polarizaciones ortogonales pueden estar en el intervalo de 60 grados a 70 grados. Mas preferiblemente, las anchuras de haz horizontales de las dos polarizaciones ortogonales son aproximadamente de 65 grados.
El dipolo 120 tiene brazos de dipolo anti-resonancia 120A, 120B de longitud de aproximadamente A / 2 con una alimentacion acoplada capacitivamente con un ancho de banda de impedancia de 18dB > 32% y proporcionando una anchura de haz de aproximadamente 65 grados. Este es un componente de un elemento doble polarizado en una antena de banda ancha doble polar. El dipolo de onda media unico 140 con los dos elementos de radiacion auxiliar paralelos 150A, 150B proporciona la polarizacion ortogonal a la senal emitida por el dipolo extendido 120. El radiador de banda baja 100 de la antena de estacion base movil de doble banda de banda ultra ancha es adecuado para su uso en la banda movil de 698-960 MHz. Una ventaja particular de esta configuracion es que este radiador de banda baja 100 deja zonas libres o areas despejadas del plano de tierra donde los radiadores de banda alta de la
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antena de banda dual de banda ultra ancha pueden estar ubicados con una interaccion mmima entre los radiadores de banda baja y banda alta.
Los radiadores de banda baja 100 de la antena 400 como se describe irradian polarizaciones verticales y horizontales. Para las antenas de estacion base movil, se utilizan convencionalmente polarizaciones de doble inclinacion (polarizaciones lineales inclinadas a + 45° y -45° respecto a la vertical). Esto se puede conseguir alimentando los dipolos vertical y horizontal del radiador de banda baja a partir de un Idbrido de banda ancha de 180° (esto es, un acoplador de division igual) bien conocido por los expertos en la tecnica.
Los dipolos cruzados 120 y 140 definen cuatro cuadrantes, donde los radiadores de banda alta 420 y 410 estan situados en los cuadrantes inferior izquierdo e inferior derecho y los radiadores de banda alta 440 y 430 estan situados en los cuadrantes superior izquierdo y superior derecho. El radiador de banda baja 100 esta adaptado para polarizacion doble y proporciona areas claras en un plano de tierra 110 de la antena de banda dual 400 para localizar los radiadores de banda alta 410, 420, 430, 440 en la antena de banda dual 400. Los puntos suspensivos indican que una antena de estacion base puede estar formada mediante la repeticion de las partes 400 mostradas en la Fig. 1. Los radiadores de banda alta de banda ancha 440, 420 a la izquierda de la lmea central comprenden un conjunto de banda alta y aquellos radiadores de banda alta 430, 410 a la derecha de la lmea central definida por el brazo de dipolo 140A y 140B comprenden un segundo conjunto de banda alta. Juntos, los dos conjuntos se pueden usar para proporcionar capacidad MIMO en la banda alta. Cada radiador 410, 420, 430, 440 de banda alta puede adaptarse para proporcionar una anchura de haz de aproximadamente 65 grados.
Por ejemplo, cada radiador 410, 420, 430, 440 de banda alta puede comprender un par de dipolos cruzados situados cada uno en un recinto metalico cuadrado. En este caso, los dipolos cruzados estan inclinados a 45° para irradiar polarizacion inclinada. Los dipolos pueden implementarse como dipolos de lazo u otros dipolos de banda ancha. Aunque se muestran configuraciones espedficas de dipolos, se pueden implementar otros dipolos usando tubos o cilindros o como pistas metalizadas en una placa de circuito impreso, por ejemplo.
Mientras que el radiador de banda baja (dipolos cruzados con elementos radiantes auxiliares) 100 puede utilizarse para la banda de 698-960 MHz, los radiadores de banda alta 410, 420, 430, 440 pueden utilizarse para los 1,7 GHz a 2,7 GHz (1710 -2690 MHz). El radiador de banda baja 100 proporciona una anchura de haz de 65 grados con polarizacion doble (polarizaciones horizontal y vertical). Dicha polarizacion doble es necesaria para las antenas de estacion base. El dipolo convencional 140 esta conectado a una alimentacion de antena, mientras que el dipolo extendido 120 esta acoplado a la alimentacion de antena mediante un inductor en serie y un condensador. Los elementos de radiacion auxiliar de banda baja (por ejemplo, dipolos parasitos) 150 y el dipolo vertical 140 hacen que la anchura de haz horizontal del dipolo vertical 140 junto con los elementos radiantes auxiliares 150 sea la misma que la del dipolo horizontal 120. La antena 400 implementa una antena multibanda en una sola antena. Se prefieren anchuras de haz de aproximadamente 65 grados, pero pueden estar en el intervalo de 60 grados a 70 grados en una base de grado unico (por ejemplo, 60, 61 o 62 grados). Esta antena de estacion base movil de doble banda, de banda ultra ancha puede implementarse en un espacio ffsico limitado.
Radiador de banda baja
Para minimizar la interaccion entre los radiadores de banda baja y alta en una antena de estacion base movil de doble banda, de polarizacion doble, los radiadores de banda baja estan de manera deseable en forma de componentes radiantes verticales y horizontales para dejar un espacio sin obstrucciones para colocar los radiadores de banda alta. Para irradiar una polarizacion lineal de doble inclinacion usando componentes de radiador que irradian polarizaciones horizontales y verticales, se puede utilizar un Idbrido de 180° de banda ultra ancha para alimentar los componentes horizontal y vertical de un radiador de una banda de una antena de estacion base de doble polarizacion de doble banda de banda ultra ancha, , por ejemplo, la banda baja.
Las Fig. 2 y 3 ilustran un brazo de dipolo 200 de un radiador de banda baja 100 para su uso en una antena 400 de estacion base movil de doble polarizacion de doble banda de banda ultra ancha, en la que las bandas dobles comprenden bandas baja y alta. Este brazo de dipolo 200 puede usarse para implementar uno o mas de los brazos de dipolo 120A, 120B, 140a y 140B mostrados en la Fig. 1. De manera importante, el brazo de dipolo 200 utiliza uno o mas inductores de RF. El brazo de dipolo comprende, en este ejemplo, tres segmentos de dipolo 210, 220, 230 separados por dos inductores de RF (coaxiales) 240A y 240B intercalados cada uno entre segmentos de dipolo adyacentes 210, 220, 230 (de izquierda a derecha los componentes del brazo de dipolo son 210, 240A, 220, 240B, 230). Cada inductor 240A y 240B proporciona un circuito abierto o una separacion de alta impedancia de segmentos de dipolo adyacentes para minimizar las corrientes de banda alta inducidas en el radiador de banda baja 100 y la consiguiente perturbacion del patron de banda alta. El inductor 240A y 240B es resonante en o cerca de las frecuencias de la banda alta. Aunque una realizacion espedfica del brazo de dipolo con tres segmentos de dipolo 210, 220 y 230 se ilustra y describe a continuacion, las realizaciones de la invencion no estan limitadas. Por ejemplo, el brazo de dipolo 200 puede ser implementado con dos o cuatro segmentos de dipolo con respectivamente uno o tres inductores de RF. Se pueden practicar otros numeros de segmentos de dipolo e inductores de RF relacionados sin apartarse del alcance de la invencion. Como se ve mejor en la Fig. 3, que proporciona una vista en seccion transversal del brazo de dipolo 200 a lo largo de su extension longitudinal, siendo los inductores coaxiales 240A y 240B los huecos alrededor del conductor central 250 entre los segmentos de dipolo 210, 220, 230 del brazo de
dipolo 200. Cada segmento de dipolo 210 y 220 comprende un cuerpo conductor exterior cilmdrico 260 y 270, respectivamente, dispuesto alrededor de un conductor central interior 250. El segmento de dipolo de la derecha 280 esta conectado por una conexion de cortocircuito 252C al conductor central 250, pero no necesita el conductor central 250 mas alla de la conexion de cortocircuito 252C cuando el segmento de dipolo 280 se conecta a la 5 alimentacion de dipolo como un dipolo sin inductores
Como se muestra en la Fig. En la figura 1, un dipolo 120, 140 comprende dos brazos de dipolo 120A, 120B, 140A, 140B adaptados para la banda baja y para la conexion a una alimentacion de antena 130. Al menos uno de los brazos de dipolo 120A, 120B, 140A, 140B comprende al menos un inductor RF, y en la realizacion mostrada en la Fig. 3 dos inductores coaxiales que son los huecos en el tubo cilmdrico exterior cerca de 240A y 240B. Cada 10 segmento de dipolo 210 y 220 esta en circuito abierto en un extremo del cuerpo conductor cilmdrico 260 y 270 y cortocircuitado 252A y 252b, respectivamente, en el otro extremo del conductor central 250. El conductor central 250 puede comprender conductores de cortocircuito 252A, 252B, 252C con un segmento de conductor central 250 que se extiende entre los conductores de cortocircuito 252A y 252B, y un segmento de conductor central 250 que se extiende entre los conductores de cortocircuito 252B y 252C. Los componentes 252A, 250, 252B, 250, 252C pueden 15 ser un solo cuerpo conductor integrado. Cada inductor coaxial 240A y 240B tiene una porcion sobresaliente del conductor central 250 que se extiende mas alla del cuerpo conductor cilmdrico 260 y 270. Los inductores, que son inductores coaxiales, son los huecos en el conductor externo cerca de las posiciones 240A y 240B respaldados por la seccion coaxial de (aproximadamente) un cuarto de onda. Este intervalo interrumpe las corrientes de banda alta.
Como se muestra en la Fig. 3, cada cuerpo conductor cilmdrico 260, 270 y 280 tiene una longitud A y un diametro D. 20 Las partes de cortocircuito 252A, 252B, 252C tienen un espesor B. El diametro del conductor central 250 es C. La longitud total del el brazo de dipolo 200 que comprende tres segmentos de dipolo 260, 270 y 280 es de longitud E.
- Dimension
- Valor (mm) 698 - 960 MHz 1710 -2690 MHz
- A
- 30,0
- B
- 8,2
- C
- 6,0
- D
- 14,5
- E
- 111,0
El brazo de dipolo 200 puede comprender al menos dos segmentos de dipolo 210, 220. Los segmentos de dipolo adyacentes 210 y 220 por un lado y 220 y 230 por otro lado estan espaciados alrededor del conductor central 250 de 25 manera que existe un espacio entre los segmentos de dipolo adyacentes 210, 220. Las dimensiones de los componentes de los inductores coaxiales son tales que situan la resonancia del inductor coaxial 240A, 240B en la banda alta. El conductor central 250 puede ser un cuerpo conductor cilmdrico alargado. El grosor o diametro C del conductor central influye en la anchura de banda del inductor y puede adaptarse para minimizar la corriente de banda alta sobre toda la banda alta proporcionando asf inmunidad frente a la perturbacion del patron de radiacion de 30 banda alta por el radiador 100 de banda baja en todo el ancho de banda de la banda alta.
El espacio entre el cuerpo conductor cilmdrico 260, 270, 280 y el conductor central 250 puede llenarse con aire, como se representa en la Fig. 3. Alternativamente, el espacio entre el cuerpo conductor cilmdrico 260, 270, 280 y el conductor central 250 puede ser llenado o parcialmente lleno con material dielectrico.
El cuerpo conductor cilmdrico 260, 270, 280 y el conductor central 250 de cada segmento de dipolo 210, 220, 230 35 tienen dimensiones optimizadas de manera que el patron de radiacion de la banda alta no se altera en gran medida por la presencia del radiador de banda baja 100. El radiador 100 esta adaptado para el intervalo de frecuencias de 698-960 MHz.
El dipolo puede ser un dipolo extendido 120 y el radiador 100 puede comprender ademas otro dipolo 140 que comprende dos brazos de dipolo. Los dipolos 120, 140 estan configurados en una configuracion cruzada. Cada 40 brazo de dipolo es resonante aproximadamente a un cuarto de longitud de onda (A / 4) y esta adaptado para la conexion a una alimentacion de antena. El dipolo extendido 120 tiene brazos de dipolo anti-resonancia. Cada brazo de dipolo es de aproximadamente una media longitud de onda (A/ 2).
5
10
15
20
25
De acuerdo con otra realizacion de la invencion, se proporciona una antena 400 de estacion base de doble polarizacion de doble banda de banda ultra ancha que comprende al menos un radiador de banda baja 100 y un numero de radiadores de banda alta 410, 420, 430, 440. Las dobles bandas son bandas bajas y altas adecuadas para comunicaciones moviles. Cada radiador de banda baja 100 esta adaptado para polarizacion doble y proporciona areas claras en un plano de tierra 110 de la antena de doble banda 400 para localizar radiadores de banda alta 410, 420, 430, 440 en la antena de doble banda 400. Los radiadores de banda alta 410, 420, 430, 440 estan adaptados cada uno para la polarizacion doble. Los radiadores de banda alta 410, 420, 430, 440 estan configurados en al menos una matriz. El radiador de banda baja 100 se intercala entre los radiadores de banda alta 410, 420, 430, 440 en intervalos predeterminados. Los radiadores de banda alta 410, 420, 430, 440 estan adaptados para la gama de frecuencias de 1710 a 2690 MHz.
Las Fig. 4 y 6 ilustran los patrones de elevacion y azimut de superposicion para un radiador o radiadores de banda alta en un numero de frecuencias igualmente espaciadas a traves de la banda alta donde los brazos de dipolo de tubo de laton implementan el dipolo horizontal de banda baja y las Fig. 5 y 7 ilustran los patrones de elevacion y azimut correspondientes para un radiador o radiadores de banda alta en los que el dipolo horizontal de banda baja esta provisto de dos inductores. Cabe destacar el nivel reducido de los lobulos laterales asociados con la periodicidad de los elementos de banda baja donde se utilizan los inductores (Fig. 5). Los patrones azimutales son mas estables con la frecuencia con menos tendencia a ensancharse en angulos amplios.
Por lo tanto, los radiadores de banda baja de una antena de estacion base movil de doble polarizacion de doble banda de banda ultra ancha y dichas antenas de estacion base movil de doble banda descritas en la presente memoria y / o mostradas en los dibujos se presentan unicamente a modo de ejemplo y no son limitantes En cuanto al alcance de la invencion. A menos que se especifique otra cosa espedficamente, los aspectos y componentes individuales de los dbridos pueden ser modificados, o pueden haber sido sustituidos, por lo tanto, por equivalentes conocidos o sustitutos desconocidos como los que pueden desarrollarse en el futuro o que puedan ser encontrados como sustitutos aceptables en el futuro.
Claims (15)
- 5101520253035404550REIVINDICACIONES1. Un radiador de banda baja (100) de una antena (400) de estacion base movil de doble polarizacion de doble banda de banda ultra ancha, comprendiendo dichas bandas dobles bandas bajas y altas, comprendiendo dicho radiador de banda baja (100):un primer dipolo de banda baja (120A, 120B) que comprende dos brazos de dipolo de banda baja (200) adaptados para dicha banda baja y para la conexion a una alimentacion de antena;un segundo dipolo de banda baja (140A, 140B) que comprende dos brazos de dipolo de banda baja adicionales;estando el radiador de banda baja (100) caracterizado porqueal menos un brazo de dipolo de banda baja (200) de dicho primer dipolo de banda baja comprende: al menos dos segmentos de dipolo de banda baja (210, 220, 230); yal menos un inductor de radiofrecuencia (RF) (210, 220, 230), proporcionando cada inductor un circuito abierto o una alta impedancia y separando segmentos adyacentes de dipolo de banda baja para reducir las corrientes de banda alta inducidas en dicho radiador de banda baja (100) y la consiguiente perturbacion al patron de banda alta, siendo dicho resonador resonante en o cerca de las frecuencias de dicha banda alta,en el que el primer dipolo de banda baja (120A, 120B) y el segundo dipolo de banda baja (140A, 140B) estan configurados en una configuracion cruzada dispuesta para definir cuatro cuadrantes yen el que los radiadores de banda alta (410, 420, 430, 440) resonantes en la banda alta estan situados en los cuatro cuadrantes.
- 2. El radiador de banda baja (100) como se reivindica en la reivindicacion 1, en el que cada segmento de dipolo de banda baja (210, 220, 230) comprende un cuerpo alargado electricamente conductor (260, 270, 280), dicho cuerpo alargado esta en circuito abierto en un extremo y cortocircuitado en el otro extremo a un conductor central (250).
- 3. El radiador de banda baja (100) como se reivindica en la reivindicacion 2, en el que dicho conductor central (250) conecta dichas partes en cortocircuito (252A, 252B, 252C) de dichos segmentos de dipolo de banda baja (210, 220, 230).
- 4. El radiador de banda baja (100) como se reivindica en la reivindicacion 2, en el que dicho al menos un inductor (240A, 240B) es un inductor coaxial y cada inductor coaxial comprende una porcion sobresaliente del conductor central que se extiende entre segmentos de dipolo de banda baja adyacentes por un hueco, teniendo cada inductor una longitud de un cuarto de longitud de onda (A / 4) o menos a frecuencias en el ancho de banda de la banda alta.
- 5. El radiador de banda baja (100) como se reivindica en la reivindicacion 1, en el que dicho inductor (240A, 240B) contiene elementos de circuito agrupados, o es un manguito abierto que encierra parcial o totalmente un conductor central.
- 6. El radiador de banda baja (100) como se reivindica en la reivindicacion 1, en el que dicho al menos un brazo de dipolo de banda baja (200) comprende tres segmentos de dipolo de banda baja (260, 270, 280) separados por dos inductores (240A, 240B), estando separados entre sf los segmentos de dipolo adyacentes de manera que existe un espacio entre dichos segmentos de dipolo de banda baja adyacentes.
- 7. El radiador de banda baja (100) como se reivindica en la reivindicacion 3, que comprende dicho conductor central (250) que conecta dicho circuito cortocircuitado (252A, 252B) es un cuerpo electricamente conductor cilmdrico alargado, en el que dicho conductor central (250) tiene un espesor adaptado para proporcionar Inmunidad frente a la perturbacion del patron de radiacion de banda alta por dicho radiador de banda baja sobre todo el ancho de banda de banda alta.
- 8. El radiador de banda baja (100) como se reivindica en la reivindicacion 1, adaptado para el intervalo de frecuencias de 698-960 MHz.
- 9. El radiador de banda baja (100) como se reivindica en la reivindicacion 1, en el que dichos dos brazos de dipolo de banda baja (120A, 120B) de dicho primer dipolo de banda baja comprenden cada uno al menos dos segmentos de dipolo de banda baja (210, 220) ,y al menos un inductor (240A) dispuesto entre dichos segmentos de dipolo de banda baja.
- 10. El radiador de banda baja (100) segun la reivindicacion 1, en el que dicho primer dipolo de banda baja (120A, 120B) es un dipolo de banda baja extendida, cada brazo de dipolo de banda baja es resonante a aproximadamente una cuarta parte de longitud de onda (A / 4), adaptado para la conexion a dicha alimentacion de antena (130),510152025303540teniendo dicho dipolo de banda baja extendida (120A, 120B) brazos de dipolo anti-resonantes, cada brazo de dipolo de banda baja de aproximadamente una media longitud de onda (A / 2).
- 11. El radiador de banda baja (100) como se reivindica en la reivindicacion 1, en el que los brazos de dipolo de banda baja comprenden:un primer brazo de dipolo de banda baja (120A);un segundo brazo de dipolo de banda baja (120B); Y en el que el radiador de banda baja (100) comprende ademasuna lmea de alimentacion (130) acoplada a los brazos de dipolo primero y segundo de banda baja (120A, 120B); dondeel primer y segundo brazos de dipolo de banda baja (120A, 120B) comprenden ademas un conductor interior (250) y una pluralidad de conductores exteriores discontinuos (210, 220), estando la pluralidad de conductores exteriores discontinuos (210, 220) en circuito abierto len un primer extremo y cortocircuitados en un segundo extremo, en el que los conductores exteriores discontinuos comprenden ademas uno de al menos un inductor (240A) de radiofrecuencia (RF).
- 12. El radiador de banda baja (100) como se reivindica en la reivindicacion 1, que comprende ademas:un dipolo vertical (140A, 140B),en el que el primer dipolo de banda baja (120A, 120B) y el dipolo vertical (140A, 140B) estan dispuestos para producir una polarizacion vertical y una polarizacion horizontal.
- 13. El radiador de banda baja (100) como se reivindica en la reivindicacion 1, que comprende ademas:un dipolo vertical (140A, 140B), en el que al menos un brazo de dipolo (200) de dicho dipolo vertical comprende:al menos dos segmentos de dipolo de banda baja (210, 220, 230); yal menos un inductor de rediofrecuecnia (RF) (240A, 240B) dispuesto entre dichos segmenteos de dipolo de banda baja (210, 220, 230), proporcionando cada inductor un circuito abierto o una alta impedancia y separando segmentos adyacentes de dipolo de banda baja para reducir las corrientes de banda alta inducidas en dicho radiador de banda baja (100) y la consiguiente perturbacion al patron de banda alta, siendo dicho inductor resonante en o cerca de las frecuencias de dicha banda alta.
- 14. Una antena (400) de estacion base movil de doble polarizacion de doble banda de banda ultra ancha, siendo dichas bandas dobles bandas bajas y altas adecuadas para las comunicaciones moviles, estando dicha antena de doble banda caracterizada por:al menos un radiador de banda baja (100) segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, adaptado para la doble polarizacion y que proporciona areas claras en en un plano de tierra (110) de dicha antena de doble banda para localizar radiadores de banda alta en dicha antena de doble banda;ylos radiadores de banda alta (410, 420, 430, 440) adaptados cada uno para la doble polarizacion, estando dichos radiadores de banda alta configurados en al menos un conjunto, estando dichos radiadores de banda baja intercalados entre dichos radiadores de banda alta a intervalos predeterminados.
- 15. La antena (400) de estacion base movil de doble polarizacion de doble banda de banda ultra ancha segun la reivindicacion 14, en la que dichos radiadores de banda alta (410, 420, 430, 440) estan adaptados para el intervalo de frecuencias de 1710 a 2690 MHz .
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