ES2851334T3 - Elemento de radiación de antena y antena multibanda - Google Patents
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Abstract
Un módulo de radiación configurado para generar una polarización dual que comprende: un reflector (5) y cuatro elementos de radiación (11, 12, 13, 14) combinados simétricamente en cuatro direcciones, en el que cada uno de los cuatro elementos de radiación (11, 12, 13, 14) incluye un brazo de radiación en forma de copa (110, 120, 130, 140) y un soporte (112, 122, 132) configurado para soportar y fijar el brazo de radiación en forma de copa (110, 120, 130, 140) en el reflector (5), en el que los brazos de radiación en forma de copa (110, 120, 130, 140) de los cuatro elementos de radiación (11, 12, 13, 14) se combinan entre sí para generar la polarización dual del módulo de radiación, en el que cada brazo de radiación en forma de copa (110, 120, 130, 140) de los cuatro elementos de radiación (11, 12, 13, 14) incluye una superficie inferior adyacente al reflector (5) y una superficie lateral que encierra completamente la superficie inferior, en el que cada uno de los brazos de radiación en forma de copa (110, 120, 130, 140) es una copa de forma cuadrada, y se caracteriza porque la forma de copa de cada uno de los brazos de radiación en forma de copa (110, 120, 130, 140) es una forma de copa escalonada en la que una porción superior (110a) es más ancha que una porción inferior (110b).
Description
DESCRIPCIÓN
Elemento de radiación de antena y antena multibanda
Campo técnico
La presente invención se refiere a una tecnología de antena adecuada para ser utilizada en una estación base de comunicaciones móviles (PCS, Celular, IMT-2000, etc.) o en un medio de retransmisión y, en particular, a un elemento de radiación de antena adecuado para implementar una antena de doble polarización y una antena multibanda que utilice la misma.
Técnica anterior
En la actualidad, de acuerdo con la universalización de las comunicaciones móviles y la activación de la comunicación de datos de banda ancha inalámbrica, se utilizan varias bandas de frecuencias como bandas de frecuencias disponibles para garantizar suficientemente una banda de frecuencias que es insuficiente. Las bandas de frecuencias utilizadas principalmente son una banda de baja frecuencia (698-960MHz) y una banda de alta frecuencia (1,71-2,17GHz o 2,3-2,7GHz). Además, la tecnología entrada múltiple salida múltiple (MIMO) basada en una antena multibanda es una tecnología esencial para aumentar la velocidad de transmisión de datos y se está aplicando a los sistemas recientes de redes de comunicaciones móviles, como la evolución a largo plazo (LTE) y la WiMAX móvil.
Sin embargo, instalar una pluralidad de antenas para soportar MIMO en las diversas bandas de frecuencia causa limitaciones en cuanto al espacio de la torre en la que se instala una antena en el entorno exterior real, así como un aumento de los costes de instalación. Por lo tanto, se requiere necesariamente una antena multibanda, como una antena de doble banda o una antena de triple banda. La antena multibanda tiene una estructura en la que se inserta una antena de banda de alta frecuencia en el mismo espacio que el utilizado para instalar una antena de banda de baja frecuencia, reduciendo al máximo el efecto de interferencia entre elementos, de manera que se pueda diseñar con la máxima eficiencia una zona de antena, especialmente, el ancho de la antena. Un ejemplo de una antena multibanda de ese tipo es la solicitud anterior, del presente solicitante, de la Publicación de Patentes de Coreana No.
10-2010-0033888 (Titulada: "Antena de doble banda y doble polarización para una estación base de comunicaciones móviles", inventores: Youngchan MOON, Ohseok CHOI, Publicada: descrito en el 31 de marzo de 2010).
En general, una antena multibanda, como se describe en la Publicación de Patente Coreana NO. 10- 2010-0033888 , tiene una estructura en la que los primeros módulos de radiación de una banda de baja frecuencia y los segundos y/o terceros módulos de radiación de una banda de alta frecuencia se colocan correctamente en al menos un reflector erigido en la dirección longitudinal. Por ejemplo, los primeros módulos de radiación pueden estar dispuestos verticalmente en una fila, y los segundos y/o terceros módulos de radiación pueden estar dispuestos verticalmente en los lados izquierdo y derecho de los primeros elementos de radiación en una fila, respectivamente. En ese momento, en general, cada uno de los primeros módulos de radiación, los segundos módulos de radiación y los terceros módulos de radiación se combinan en cuatro direcciones de cuatro elementos de radiación y, en general, se disponen con un ángulo de 45 y -45 grados con respecto a la verticalidad (u horizontalidad), generando así dos ondas linealmente polarizadas que son ortogonales.
El documento JP 2002043838, por ejemplo, revela una antena que comprende un conductor de tierra, una primera antena dipolo rómbica provista en la parte superior del conductor de tierra, un primer conducto de alimentación para alimentar la antena dipolo, una segunda antena dipolo de forma rómbica provista en la parte superior de la antena dipolo, que tiene una frecuencia de resonancia superior a la de la primera antena dipolo y utiliza la primera antena dipolo como conductor de tierra, y un segundo conducto de alimentación para alimentar las segundas antenas dipolo.
El documento US 2006/114168 A1 revela una antena, en la que se proporcionan dos o más elementos de antena dipolo y se disponen delante de un reflector, que transmiten y reciben en dos bandas de frecuencia diferentes. La distancia entre la estructura del elemento de antena, los elementos de antena o la parte superior del elemento de antena de al menos un dipolo para la banda de frecuencias más alta está a una distancia del plano del reflector que corresponde al menos al 75% y como máximo al 150% de la distancia entre la estructura del elemento de antena. El documento US 2004/140942 A1 revela una antena en la que cuatro dispositivos de elementos de antena tiene cada uno una estructura conductora entre sus extremos opuestos, los extremos de los elementos de antena de dos dispositivos de elementos de antena adyacentes que están en cada caso adyacentes entre sí están en cada caso aislados entre sí a efectos de radiofrecuencia, los extremos de los elementos de antena de dos dispositivos de elementos de antena adyacentes que están en cada caso situados adyacentes entre sí por pares forman puntos de alimentación, y los dispositivos de elementos de antena están alimentados al menos aproximadamente en fase y aproximadamente simétricamente entre los respectivos puntos de alimentación opuestos.
El documento DE 102007 060083 A1 revela un conjunto de antena de multibanda y multihueco con dos grupos proporcionados por emisores o módulos emisores. Los emisores están formados para transmitir o recibir en una banda de frecuencia común. Los emisores son operados o suministrados en una banda de frecuencia común con
una posición de fase definida. Los emisores adicionales están dispuestos de tal manera que no todos los emisores afiliados e interconectados eléctricamente se encuentran en los grupos en los mismos huecos.
Mientras tanto, recientemente, como elemento de radiación y módulo de radiación que tiene una característica de banda ancha, se ha proporcionado un elemento de radiación que incluye una banda en la que alrededor del 45 por ciento de la banda es un ancho de banda fraccionario. El elemento de radiación, por ejemplo, puede tener una característica de funcionamiento de las bandas de 1710-2690 MHz. En caso de implementar la antena multibanda utilizando un elemento de radiación de banda ancha, un problema de interferencia entre los elementos de cada banda está seriamente en aumento, por lo tanto, este problema causa una dificultad insuperable a la hora de diseñar eficientemente una antena multibanda.
Descripción detallada de la invención
Problema técnico
Por consiguiente, un aspecto de la presente invención es proporcionar un elemento de radiación de antena y una antena multibanda que tenga una estructura más optimizada, la conveniencia del diseño de la antena al permitir la optimización del tamaño de la misma, y una característica más estable.
Otro aspecto de la presente invención es proporcionar un elemento de radiación de antena y una antena multibanda, que puede reducir la interferencia entre los elementos de radiación, hacer más estrecho el ancho de la antena, e implementar fácilmente una antena multibanda dentro de un ancho limitado.
Solución técnica
Los objetos anteriores son resueltos por la materia reivindicada de acuerdo con la reivindicación independiente. Las realizaciones preferentes se revelan en las reivindicaciones 2 - 4.
Efectos ventajosos
Como se ha descrito anteriormente, un elemento de radiación y una antena multibanda según la presente invención pueden tener una estructura más optimizada, una conveniencia del diseño de la antena al permitir la optimización del tamaño de la misma, y una característica más estable. En particular, el elemento de radiación y la antena multibanda pueden reducir la interferencia entre los elementos de radiación, hacer más estrecho el ancho de la antena y facilitar la implementación de una antena multibanda dentro de un ancho limitado.
Breve descripción de los dibujos
La FIG. 1 es una estructura plana de un elemento de radiación de antena y una antena multibanda de acuerdo con una realización de la presente invención;
La FIG. 2 es una vista lateral de FIG. 1;
La FIG. 3 es una vista en perspectiva de un elemento de radiación de los primeros módulos de radiación de la FIG. 1;
La FIG. 4 es una vista de sección de la parte A-A' del primer módulo de radiación de la FIG. 1;
La FIG. 5 es un diagrama esquemático que indica el estado de generación de una onda polarizada X por el primer módulo de radiación de la FIG. 1; y
Las FIG. 6A y FIG. 6B son vistas de estructura plana de una antena multibanda según otras realizaciones de la presente invención.
Modo de llevar a cabo la invención
En lo que sigue, una realización ejemplar según la presente invención será descrita en detalle con referencia a los dibujos adjuntos.
La FIG. 1 es una vista de estructura plana de un elemento de radiación de antena y una antena multibanda según una realización de la presente invención, la FIG. 2 es una vista lateral de la FIG. 1, la FIG. 3 es una vista en perspectiva de un elemento de radiación (por ejemplo, un tercer elemento de radiación) del primer módulo de radiación de la FIG. 1, la FIG. 4 es una vista de sección de la parte A-A' del primer módulo de radiación de la FIG. 1, y la FIG. 5 es un diagrama esquemático que indica un estado de generación de una onda polarizada X del primer módulo de radiación de la FIG. 1. Las FIG. 1 a FIG. 5 ilustran, a modo de ejemplo, una antena multimodo con una estructura en la que un primer módulo de radiación 10: 11, 12, 13 y 14 está instalado en un reflector 5 y cuatro segundos módulos de radiación 20-1,20-2, 20-3 y 20-4 están instalados en el primer módulo de radiación 10.
Con referencia a las FIG. 1 a FIG. 5, una antena multimodal según una realización de la presente invención incluye básicamente un primer módulo de radiación 10 para una primera banda de frecuencias (por ejemplo, las bandas de 698-960MHz) que se instala en un reflector 5 que funciona como un plano de tierra. El primer módulo de radiación 10 está configurado combinando simétricamente los primeros a los cuartos elementos de radiación 11, 12, 13 y 14 en cuatro direcciones en un plano completo, cada uno de los primeros a los cuartos elementos de radiación 11, 12,
13 y 14 está configurado para incluir brazos de radiación en forma de copa 110, 120, 130, etc. y soporta 112, 122, 132, etc. para soportar los brazos de radiación. Los elementos de radiación del primero al cuarto 11, 12, 13 y 14 pueden tener todos la misma estructura, sólo que en diferentes direcciones y posiciones de una disposición.
Más específicamente, los brazos de radiación 110: 110a y 110b del primer elemento de radiación 11 pueden tener una forma de copa escalonada en la que una porción superior 110a es ancha y una porción inferior 110b es estrecha y una forma de copa general puede ser un cuadrado. El soporte 112 para soportar los primeros elementos de radiación 11 que se instala para estar separados entre sí en el reflector 5 está configurado para fijarse en el reflector 5 extendiéndose integralmente con un brazo de radiación 110 en una posición correspondiente al lado central en una zona de instalación de todo el primer módulo de radiación 10. En este momento, el soporte 112 puede fijarse al reflector 5 por medio de una soldadura o un acoplamiento de tornillo.
Los brazos de radiación 120, 130, etc. del segundo al cuarto elemento de radiación 12, 13 y 14 y los soportes 122, 132, etc. están configurados de manera similar. Por ejemplo, los brazos de radiación 11, 12, 13 y 14 del primero al cuarto forman secuencialmente una estructura parcial que corresponde a la parte superior derecha, la parte inferior derecha, la parte inferior izquierda y la parte superior izquierda, respectivamente, en una forma completa del primer módulo de radiación 10.
Mientras tanto, como se ilustra más claramente en la FIG. 4, en relación con una estructura de alimentación del primer módulo de radiación 10 configurado de esta manera, se instala una primera línea de alimentación 31 con una estructura de línea de cinta para ser soportada por los soportes 112 y 132 del primer y tercer elemento de radiación 11 y 13 para transferir una señal con los brazos de radiación 110 y 130 del primer y tercer elemento de radiación 11 y 13 de forma acoplada sin contacto y se instala una segunda línea de alimentación 32 para ser soportada por el soporte 122, etc. del segundo y cuarto elementos de radiación 12 y 14 para transferir una señal de manera acoplada sin contacto con los brazos de radiación 120, etc. del segundo y cuarto elementos de radiación 12 y 14. Como cada soporte 112, 122, 132, etc. funciona eléctricamente como terminal de tierra para la línea de la banda, la longitud de cada soporte está diseñada de acuerdo con A/4 de longitud de onda de una señal de proceso correspondiente para estar en estado abierto (un estado de tierra).
En este caso, en un eje longitudinal central de cada soporte se forma un plano paralelo opuesto a las líneas de cinta de la primera y segunda línea de alimentación 31 y 32 y configurado para mantener una distancia predeterminada 112, 122, 132, etc., y los separadores 41, 42, 43 y 44, que tienen una estructura adecuada para soportar el correspondiente conducto de alimentación y mantener un espacio entre el conducto de alimentación correspondiente y el soporte correspondiente que debe espaciarse de manera constante, pueden instalarse en una posición predeterminada entre el plano paralelo de cada soporte 112, 122, 132, etc. y las líneas de cinta de los primeros y segundos conductos de alimentación 31 y 32.
Puesto que se proporciona la estructura de alimentación, como se describe en la FIG. 5, el brazo de radiación 110 del primer elemento de radiación 11 y el brazo de radiación 130 del tercer elemento de radiación 13 forman una onda polarizada de 45 grados en comparación con un eje vertical, los brazos de radiación 120, etc. del segundo y cuarto elementos de radiación 12 y 14 forman una onda polarizada de -45 grados, en una onda polarizada en forma de 'X' de todo un primer módulo de radiación 10.
Como se ha descrito anteriormente, en el primer módulo de radiación 10 configurado por del primero al cuarto 11-14 elemento de radiación, según una realización de la presente invención, se instalan respectivamente en cada uno de los brazos de radiación 110, 120, 130, etc. del primero al cuarto 11-14 elemento de radiación los segundos módulos de radiación 20-1, 20-2, 20-3 y 20-4 para generar una onda polarizada X para una primera banda de frecuencias (por ejemplo, una banda ancha de 1710-2690 MHz). Cada uno de los segundos módulos de radiación 20-1, 20-2, 20-3 y 20-4 puede aplicarse adoptando de forma intacta elementos de radiación convencionales provistos en diversas estructuras, como los de tipo dipolo.
En la FIG. 3, por ejemplo, se describe un ejemplo de instalación del segundo módulo de radiación 20-3 en la parte central de la superficie inferior del brazo de radiación en forma de copa 130 del segundo elemento de radiación 13. En este momento, se describe que el correspondiente segundo módulo de radiación a ser instalado 20-3 se fija e instala por medio de un acoplamiento de tornillo y similares en la superficie inferior del brazo de radiación 130. También se forma una pluralidad de agujeros roscados 134 para instalar una línea de alimentación del segundo módulo de radiación 20-3.
En este momento, es una característica muy importante que cada uno de los brazos de radiación 110, 120, 130, etc. del primero al cuarto elemento de radiación 11-14 tiene una forma de copa. Más específicamente, principalmente, se proporciona un plano de tierra suficiente en los segundos módulos de radiación 20-1,20-2, 20-3, y 20-4 en los que una superficie inferior de una gran área en forma de copa está instalada en una parte superior. A fin de reducir el tamaño total de una antena, cuando es posible considerar la posibilidad de laminar e instalar el segundo módulo de radiación en una parte superior del primer módulo de radiación, un problema de aplicación real es que no se puede proporcionar una característica de tierra suficiente al segundo módulo de radiación. La simetría del plano del suelo del elemento de radiación es un factor muy importante en una característica del patrón de radiación, la presente
invención resuelve tal problema a través de cada elemento de radiación en forma de copa del primer módulo de radiación, como se ha descrito anteriormente.
Además, los lados en forma de copa de cada uno de los brazos de radiación 110, 120, 130, etc. del primero al cuarto 11-14 elemento de radiación sirven para eliminar (o reducir) un efecto del primer módulo de radiación 10 con respecto a los segundos módulos de radiación 20-1, 20-2, 20-3 y 20-4 que están instalados en cada uno de los brazos de radiación 110, 120, 130, etc., por lo que ayuda a estabilizar la radiación característica de los segundos módulos de radiación 20-1,20-2, 20-3 y 20-4 y a hacer simétrico el ancho del haz de un patrón de radiación.
Además, cada uno de los brazos de radiación 110, 120, 130, etc. del primero al cuarto 11-14 elemento de radiación puede tener una forma simple pero, en la presente realización, cada uno de los brazos de radiación 110, 120, 130, etc. del primero al cuarto 11-14 elemento de radiación tiene una forma de copa escalonada en la que las porciones superiores 110a, 120a, 130a, etc. son anchas y las inferiores 110b, 120b y 130b son estrechas. Como se aplica para formar un patrón de radiación optimizado según una característica de radiación del primer módulo de radiación 10 y el segundo módulo de radiación 20, por ejemplo, las porciones inferiores en forma de copa 110b, 120b, 130b, etc. están diseñadas considerando un espacio con el segundo módulo de radiación 20 para optimizar una característica de radiación de los segundos módulos de radiación 20-1, 20-2, 20-3 y 20-4 que están instalados en el interior, las porciones superiores en forma de copa 110a, 120a, 130a, etc. están diseñadas considerando un espacio con (un brazo de radiación de) otro primer módulo de radiación que está instalado alrededor.
Así pues, es posible tener una estructura en la que el segundo módulo de radiación 20 se lamina al primer módulo de radiación 10 de la presente invención, en cuanto a la estructura laminada, los elementos de radiación del primer módulo de radiación que se encuentra en una banda de frecuencia relativamente más baja funcionan como un elemento de radiación de la primera banda de frecuencia y un suelo del segundo módulo de radiación al mismo tiempo. Es decir, los elementos de radiación del primer módulo de radiación funcionan como un reflector del segundo módulo de radiación.
Al tener la configuración como se ha descrito anteriormente, es posible reducir la interacción entre bandas, lo cual es un problema en la técnica anterior.
Las FIG. 6A y FIG. 6B son vistas de la estructura plana de una antena multibanda de acuerdo con otras realizaciones de la presente invención. En primer lugar, con referencia a una estructura ilustrada en la FIG. 6A, la FIG. 6B ilustra que una estructura en la que los primeros módulos de radiación 10-1, 10-2, 10-3, 10-4, 10-5, etc., sobre los que se lamina una pluralidad de los segundos módulos de radiación, que pueden tener la misma estructura que la ilustrada en la FIG. 1 a la FIG. 5, se colocan verticalmente en el reflector 5 con un espacio adecuado entre los mismos. En este caso, el espacio entre los primeros módulos de radiación se configura adecuadamente considerando generalmente una radiación característica del primer módulo de radiación pertinente y una radiación característica del segundo módulo de radiación.
Con referencia a una estructura ilustrada en la FIG. 6B, la FIG. 6B ilustra que una estructura en la que los primeros módulos de radiación 10-1, 10-2, 10-3, 10-4, 10-5, etc. sobre los que se lamina una pluralidad de los segundos módulos de radiación, que pueden tener la misma estructura que la estructura ilustrada en la FIG. 1 a la FIG. 5, se colocan verticalmente en el reflector 5 con un espacio adecuado entre los mismos. Además, la FIG. 6B ilustra que una estructura en la que los segundos módulos de radiación 20-5, 20-6, 20-7, 20-8, 20-9, y 20-10 que se instalan directamente en el reflector 5 se instalan adicionalmente entre al menos una parte de los primeros módulos de radiación 10-1, 10-2, 10-3, 10-4, y 10-5. Por supuesto, en este caso, un espacio entre los primeros módulos de radiación se configura adecuadamente considerando una radiación completa característica de los primeros módulos de radiación y los segundos módulos de radiación.
Se puede realizar un elemento de radiación de antena de acuerdo con una realización de la presente invención como se ha descrito anteriormente y una configuración y operación de antena multibanda utilizando la misma. Mientras tanto, realizaciones específicas según la presente invención han sido descritas anteriormente, pero varias modificaciones pueden ser realizadas sin apartarse del alcance de la presente invención como se define en las reivindicaciones adjuntas.
Por ejemplo, la descripción anterior muestra que una pluralidad de los primeros módulos de radiación según una realización de la presente invención se coloca verticalmente en un reflector en una fila, sin embargo, una pluralidad de los primeros módulos de radiación puede colocarse verticalmente en dos o más filas en otra realización de la presente invención. Por supuesto, en este caso, el segundo módulo de radiación puede ser instalado para ser laminado sobre todos, o al menos una parte de, los primeros módulos de radiación.
Además, en la descripción anterior se describe el ejemplo en el que el segundo módulo de radiación siempre se lamina al primer módulo de radiación, pero como se indica en el número de referencia 10-6 de la FIG. 6A y en el número de referencia 10-5 de la FIG. 6B, es posible instalar por separado el primer módulo de radiación sin laminar el segundo módulo de radiación.
Claims (4)
1. Un módulo de radiación configurado para generar una polarización dual que comprende:
un reflector (5) y
cuatro elementos de radiación (11, 12, 13, 14) combinados simétricamente en cuatro direcciones, en el que cada uno de los cuatro elementos de radiación (11, 12, 13, 14) incluye un brazo de radiación en forma de copa (110, 120, 130, 140) y un soporte (112, 122, 132) configurado para soportar y fijar el brazo de radiación en forma de copa (110, 120, 130, 140) en el reflector (5), en el que
los brazos de radiación en forma de copa (110, 120, 130, 140) de los cuatro elementos de radiación (11, 12, 13, 14) se combinan entre sí para generar la polarización dual del módulo de radiación, en el que cada brazo de radiación en forma de copa (110, 120, 130, 140) de los cuatro elementos de radiación (11, 12, 13, 14) incluye una superficie inferior adyacente al reflector (5) y una superficie lateral que encierra completamente la superficie inferior, en el que cada uno de los brazos de radiación en forma de copa (110, 120, 130, 140) es una copa de forma cuadrada, y se caracteriza porque la forma de copa de cada uno de los brazos de radiación en forma de copa (110, 120, 130, 140) es una forma de copa escalonada en la que una porción superior (110a) es más ancha que una porción inferior (110b).
2. Una antena multibanda que comprende:
un primer módulo de radiación (10) según la reivindicación 1 configurado para generar una polarización dual de una primera banda de frecuencias,
una pluralidad de segundos módulos de radiación (20-1, 20-2, 20-3, 20-4) configurados para generar una polarización dual de una segunda banda de frecuencias, instalados para ser laminados en el primer módulo de radiación,
en el que la pluralidad de los segundos módulos de radiación (20-1, 20-2, 20-3, 20-4) se instalan respectivamente en cada brazo de radiación (110, 120, 130, 140) de los primeros a los cuartos elementos de radiación (11, 12, 13, 14) del primer módulo de radiación (10),
en el que una superficie inferior de la forma de copa de cada brazo de radiación (110, 120, 130, 140) de los elementos de radiación primero a cuarto (11, 12, 13, 14) del primer módulo de radiación (10) está diseñada para tener un área predeterminada para proporcionar un segundo plano de tierra a cada uno de la pluralidad de los segundos módulos de radiación (20-1,20-2, 20-3, 20-4),
en el que los brazos de radiación (110, 130) del primer y tercer elemento de radiación (11, 13) del primer módulo de radiación (10) se combinan entre sí para estar dispuestos para generar una primera onda polarizada de la polarización dual del primer módulo de radiación, y los brazos de radiación (120, 140) del segundo y cuarto elemento de radiación (12, 14) del primer módulo de radiación (10) están dispuestos para combinarse entre sí para generar una segunda onda polarizada de la polarización dual del primer módulo de radiación.
3. La antena multibanda de la reivindicación 2, en la que una pluralidad de los primeros módulos de radiación (10) laminados con una pluralidad de los segundos módulos de radiación (20-1, 20-2, 20-3, 20-4) se colocan verticalmente en el reflector (5).
4. La antena multibanda de la reivindicación 3, en la que un tercer módulo de radiación para una segunda banda de frecuencias se instala adicionalmente en el reflector (5) entre la pluralidad de los primeros módulos de radiación colocados (10).
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