一種混合結(jié)構(gòu)雙頻雙波束三列相控陣天線的制作方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】-種混合結(jié)構(gòu)雙頻雙波束H列相控陣天線
[0001] 本申請(qǐng)要求2013年6月25日提交美國(guó)專(zhuān)利局、申請(qǐng)?zhí)枮?3/926,990,發(fā)明名稱(chēng)為 。一種混合結(jié)構(gòu)雙頻雙波束S列相控陣天線（Mixed Structure Dual-Band Dual-Beam Three-Column Phased Array Antenna)"的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用 結(jié)合在本申請(qǐng)中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明設(shè)及無(wú)線通信領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種混合結(jié)構(gòu)雙頻雙波束=列相控陣天線。
【背景技術(shù)】
[0003] 如今，無(wú)線蜂窩天線可W發(fā)射一個(gè)或多個(gè)波束信號(hào)。單波束天線指向天線的瞄準(zhǔn) 線方向發(fā)射單個(gè)波束信號(hào)，而雙波束天線朝著天線的機(jī)械瞄準(zhǔn)線的相對(duì)偏移角的兩個(gè)方向 發(fā)射兩個(gè)非對(duì)稱(chēng)波束信號(hào)。在固定覆蓋蜂窩網(wǎng)絡(luò)中，雙波束天線的方位角波束圖樣比單波 束天線的更窄。例如，雙波束天線可W在方位角方向發(fā)射半功率波寬化PBW)接近33度的兩 道波束，而單波束天線可W在方位角方向發(fā)射半功率波寬化PBW)接近65度的一道波束。雙 波束天線發(fā)射的兩道窄波束通常指向偏移方位角方向，例如，增減20度使得兩個(gè)波束之間 的波束禪合因數(shù)達(dá)到最小，并在S扇區(qū)網(wǎng)絡(luò)提供65度的HPBW覆蓋。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明實(shí)施例描述的一種混合結(jié)構(gòu)雙頻雙波束=列相控陣天線可W實(shí)現(xiàn)技術(shù)上 的優(yōu)勢(shì)。
[0005] 根據(jù)一實(shí)施例，提供了一種雙頻福射單元。在該實(shí)例中，所述雙頻福射單元，包括： 天線反射器、安裝在所述天線反射器上的低頻福射平板、W及處于所述低頻福射平板上的 高頻福射平板。
[0006] 根據(jù)一實(shí)施例，提供了一種雙頻天線。在該實(shí)例中，所述雙頻天線包括:多個(gè)單頻 天線振子，用于在第一頻帶上進(jìn)行福射；W及多個(gè)雙頻天線振子，用于在第一頻帶W及第二 頻帶上進(jìn)行福射。其中，所述單頻天線振子和所述雙頻天線振子排列在=列福射單元陣列。
[0007] 根據(jù)另一實(shí)施例，提供了一種3X2(3X2)方位角波束形成網(wǎng)絡(luò)(AFBN)操作方法。 在該實(shí)例中，所述方法包括:接收左側(cè)波束和右側(cè)波束;應(yīng)用第一移相到所述左側(cè)波束的副 本W(wǎng)獲取移相左側(cè)波束;應(yīng)用第二移相到所述右側(cè)波束的副本W(wǎng)獲取移相右側(cè)波束;將所 述右側(cè)波束與所述移相左側(cè)波束混合W獲取第一混合信號(hào);將所述左側(cè)波束與所述移相右 側(cè)波束混合W獲取第二混合信號(hào);將所述第一混合信號(hào)的副本與所述第二混合信號(hào)的副本 混合W獲取第=混合信號(hào)；通過(guò)天線陣列發(fā)送所述第一混合信號(hào)、所述第二混合信號(hào)和所 述第立混合信號(hào)。
[000引根據(jù)又一實(shí)施例，提供了一種裝置，所述裝置包括一種3X2(3X2)方位角波束形 成網(wǎng)絡(luò)(AFBN)結(jié)構(gòu)。在該實(shí)例中，所述3 X 2AFBN結(jié)構(gòu)用于:接收左側(cè)波束和右側(cè)波束;應(yīng)用 第一移相到所述左側(cè)波束的副本W(wǎng)獲取移相左側(cè)波束;應(yīng)用第二移相到所述右側(cè)波束的副 本W(wǎng)獲取移相右側(cè)波束。所述3 X 2AFBN結(jié)構(gòu)還用于:將所述右側(cè)波束與所述移相左側(cè)波束 混合W獲取第一混合信號(hào)；將所述左側(cè)波束與所述移相右側(cè)波束混合W獲取第二混合信 號(hào);將所述第一混合信號(hào)的副本與所述第二混合信號(hào)的副本混合W獲取第=混合信號(hào)。所 述3X2AFBN結(jié)構(gòu)還用于:通過(guò)天線陣列發(fā)送所述第一混合信號(hào)、所述第二混合信號(hào)和所述 第=混合信號(hào)。
【附圖說(shuō)明】
[0009] 為了更完整地理解本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在參考下文結(jié)合附圖進(jìn)行的描述，其中：
[0010] 圖1示出了一種常規(guī)的雙頻天線陣列的示意圖。
[0011] 圖2示出了一種常規(guī)的低頻福射單元的示意圖。
[0012] 圖3示出了一種常規(guī)的高頻福射單元的示意圖。
[0013]圖4示出了一種示例性雙頻福射單元的示意圖。
[0014]圖5示出了另一種示例性雙頻福射單元的示意圖。
[001引圖6A-6C示出了一種示例性雙波束立列天線陣列的示意圖。
[0016] 圖7示出了另一種示例性雙波束天線陣列的示意圖。
[0017] 圖8示出了一種示例性雙波束=列天線陣列形成的方位角福射圖樣的曲線圖。
[0018] 圖9示出了一種示例性雙頻福射單元的中屯、饋電裝置的示意圖。
[0019] 圖10示出了另一種示例性雙頻福射單元的中屯、饋電裝置的示意圖。
[0020] 圖11A-11B示出了另一種示例性雙頻福射單元的中屯、饋電裝置的示意圖。
[0021 ]圖12示出了一種示例性非一致方位角波束形成網(wǎng)絡(luò)的示意圖。
[0022] 圖13示出了一種示例性非平衡功率分配器電路的示意圖。
[0023] 圖14示出了一種非平衡功率分配器的示意圖。
[0024] 圖15A-1祀示出了一種示例性雙極180度微帶線功率分配器的示意圖。
[0025] 圖16A-1她示出了一種示例性雙極180度微帶線功率分配器組件的示意圖。
[0026] 圖17示出了一種示例性制造設(shè)備的框圖。
[0027] 除非另有指示，否則不同圖中的對(duì)應(yīng)標(biāo)號(hào)和符號(hào)通常指代對(duì)應(yīng)部分。繪制各圖是 為了清楚地說(shuō)明實(shí)施例的相關(guān)方面，因此未必是按比例繪制的。
【具體實(shí)施方式】
[0028] 下文將詳細(xì)論述本發(fā)明實(shí)施例的制作和使用。應(yīng)了解，本文所掲示的概念可W在 多種具體環(huán)境中實(shí)施，且所論述的具體實(shí)施例僅作為說(shuō)明而不限制權(quán)利要求書(shū)的范圍。進(jìn) 一步的，應(yīng)理解，可在不脫離由所附權(quán)利要求書(shū)界定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，對(duì)本 文做出各種改變、替代和更改。
[0029] 基站天線一般安裝在交通繁忙的大都市區(qū)域，由于在外形上更討人喜歡(例如，不 太容易被察覺(jué)），且具有易于安裝、方便服務(wù)的特點(diǎn)，小型模塊尤其受歡迎。此外，基站天線 通常使用天線振子陣列，從而增加空間選擇性(例如，通過(guò)波束形成）W及提高頻譜效率。單 波束=列天線陣列的設(shè)計(jì)概念在美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)12/175,425中有所論述，其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引 用結(jié)合在本申請(qǐng)中再現(xiàn)。然而，那些概念并不適合雙波束的應(yīng)用。相應(yīng)地，需要提供具有雙 波束功能的=列天線陣列的機(jī)制和架構(gòu)。
[0030] 本發(fā)明的各個(gè)方面提供了能夠用來(lái)構(gòu)建雙波束=列天線陣列的雙頻天線振子。更 具體地說(shuō)，所述雙頻天線振子同時(shí)包括高頻和低頻福射單元，使得其能夠在兩個(gè)頻帶上福 射信號(hào)。所述雙頻天線振子還包括諧振箱，用于將共置在一起的福射單元相互隔離，減輕帶 間變形。本發(fā)明的附加方面提供了用來(lái)構(gòu)建所述雙頻天線振子的附加特性，W及用來(lái)構(gòu)建 雙波束S列天線陣列的特性。
[0031] 圖1示出了一種常規(guī)的雙頻天線陣列100,該雙頻天線陣列100包括:天線罩110、多 個(gè)低頻福射單元120和多個(gè)高頻福射單元130。如圖所示，低頻福射單元120和高頻福射單元 放置在一個(gè)天線罩內(nèi)。值得注意的是，與高頻福射單元130相比，低頻福射單元120的排列更 為典型，用于在不同的頻帶上進(jìn)行福射。
[0032] 圖2示出了一種安裝在天線反射器210上的常規(guī)的低頻福射單元200。該低頻福射 單元200包括背腔222、印刷電路板(PCB)224和低頻福射單元226。所述背腔222用于容納有 源天線組件，所述PCB224包含使得有源天線組件可W驅(qū)動(dòng)低頻福射單元226的內(nèi)部連線。圖 3示出了一種常規(guī)的高頻福射單元300,該高頻福射單元300的結(jié)構(gòu)與所述常規(guī)的低頻福射 單元200類(lèi)似。所述常規(guī)的高頻福射單元300安裝在天線反射器310上，包含背腔332、PCB334 和低頻福射單元336,其配置和低頻福射單元200的相似組件類(lèi)似。值得注意的是，與低頻福 射單元200相比，所述高頻福射單元300在不同的頻帶上運(yùn)行。
[0033] 本發(fā)明的各個(gè)方面提供了一種在兩個(gè)不同的頻帶上運(yùn)行的雙頻福射單元。圖4示 出了一種安裝在天線反射器410上的示例性雙頻福射單元400。該雙頻福射單元400包括低 頻背腔422、PCB424、低頻福射單元426、高頻背腔432、福射箱433、PCB434和高頻福射單元 436。所述雙頻福射單元400使用低頻福射單元426發(fā)射低頻信號(hào)，使用高頻福射單元436發(fā) 射高頻信號(hào)。圖5示出了一種示例性雙頻福射單元500,該雙頻福射單元500的結(jié)構(gòu)與所述示 例性雙頻福射單元400相似。所述雙頻福射單元500安裝在天線反射器510上，包括低頻背腔 522、PCB524、低頻福射單元526、高頻背腔532、福射箱533、PCB534和高頻福射單元536。所述 高頻背腔532、所述福射箱533、所述PCB534和所述高頻福射單元536可稱(chēng)為高頻平板組件。 在一些實(shí)施例中，所述低頻福射單元526可由從縫隙中延伸出的低頻微帶饋線驅(qū)動(dòng)，所述高 頻福射單元536可由通過(guò)所述低頻福射單元526的中屯、延伸出的縫隙（例如，十字交叉口等） 饋電的同軸線進(jìn)行饋電。因此，與所述高頻福射單元536相比，所述低頻福射單元526可由不 同的饋電線驅(qū)動(dòng)。