专利名称：Communication system的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及通信领域。本发明尤其涉及一种传递承载信息的信号的宽带双向 (two-way)天线设备、分布式天线系统以及这种系统的操作方法，但不限于上述方面。实施 例操作为在无频率变化的情况下发送和接收已调制到RF载波上的信号。本专利申请中的术语“宽带”指的是可应用于信号的发送和接收的给定通带内的 所有频率。
背景技术：
分布式天线系统是众所周知的。一些公知的系统使用频率下转换 (down-conversion)，以便在给定长度的传输介质上获得足够好的传输质量；其它系统具有 例如通过滤波或通过窄带放大器提供的内置频率决定(frequency determination)。分布式天线系统的现状的一个特征是在用户期望增加要被承载的服务的数量或 增加新频率范围的输入信号时，会引起附加成本。分布式天线系统的现状的一个特征是需 要专用于所承载的服务(例如对于特定服务具有窄的传输带)的放大器和其它组件。这意 味着如果安装者要提供现成的(off-the-peg)服务，则他必须备有大量不同的这类组件。 这也使维修变得困难。
发明内容
实施例的一个挑战是能够创造一种灵活的分布式天线系统。一方面，提供了一种具有各自发送天线和接收天线的宽带天线设备，所述发送天 线和接收天线被布置在单个封装中并被安排为提供相互之间的隔离，从而来自发送天线的 使用中的噪声被从发送天线隔离，由此在与发送频率相同的频率处进行接收是可能的。天线可被布置为密切的相互物理接近。天线可被分离低于最低频率的波长两倍的波长。天线可具有大体布置在天线之间以提高天线之间的电隔离的多个短截线 (stubs) ο多个短截线可包括具有约为最低发送/接收频率的波长的四分之一的尺寸的短 截线。多个短截线可包括安排为在宽带的中频带频率周围处以及最高频率周围处提供 隔离的短截线。另一方面，提供了一种分布式天线系统，该系统具有集线器、具有相关的发送天线 和相关的接收天线的至少一个远程天线设备、提供信号从集线器到发送天线的路径的上行 链路和提供信号从接收天线到集线器的路径的下行链路，其中该系统适于能够同时地传递 多个不同的通信服务。系统可被配置为能够经由单个上行链路和单个下行链路同时执行如下服务 Tetra, EGSM900、DCS1800、UMTS、WLAN 以及 WiMax。
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在另一方面中，提供了一种分布式天线系统，该系统具有集线器、具有相关的发送 天线和相关的接收天线的至少一个远程天线设备、提供信号从集线器到发送天线的路径的 上行链路和提供信号从接收天线到集线器的路径的下行链路，其中上行链路和下行链路的 每一个链路具有补偿设备，该补偿设备具有多个可选择频率增益特性，以在各个链路中提 供由频率依赖损耗补偿。发送天线和接收天线可设置在单个模块中。上行链路和下行链路的每一个链路可适于载波频率范围从130MHz和2. 7GHz之间
的信号。在一些实施例中，通过多模光纤提供上行链路和下行链路。在某些实施例中，光被注入到各根光纤中，以提供数量有限的模式，并优选去除最 低阶模式和较高阶模式。在其它实施例中，上行链路和下行链路由一根或多根单模光纤和诸如同轴电缆的 导电链路所提供。在另一方面，提供了一种分布式天线系统，该系统具有集线器、具有相关的发送天 线和相关的接收天线的至少一个远程天线设备、提供信号从集线器到发送天线的路径的上 行链路和提供信号从接收天线到集线器的路径的下行链路，其中该系统适于能够同时地传 递相同频率的发送和接收信号。系统可具有用于从下行链路提取命令信号以控制远程天线设备的滤波器。远程天线设备可包括控制设备，该控制设备连接为接收来自滤波器的信号，并具 有用于控制远程天线设备的组件的输出。系统可具有用于驱动发送天线的宽带功率放大装置，该放大装置响应于由下行链 路承载的较高和较低频率范围之间的任何频率的发送信号。系统可具有被耦合到接收天线的低噪声放大装置，该低噪声放大装置响应于由上 行链路承载的任何频率的接收信号。在又一方面，提供了一种具有输入/输出的分布式天线系统，该输入/输出被安排 为允许从一个或多个外部发送件或信号供应网络输入信号，由该系统承载并经由该系统的 天线传送给消费者，并被安排为允许提供从消费者到外部网络的返回路径，其中在所述系 统内传送的信号使用下行链路将所述输入/输出链接到天线，并且其中经由下行链路传送 的信号的频率与输入/输出处的输入/输出信号的频率相应。在再一方面中，提供了一种分布式天线系统的操作方法，该方法包括通过将预定 载波频率的电信号经由宽带链路传递到天线，响应具有该载波频率的相应信号，从天线辐 射该频率的信号。链路可适于承载跨过从170MHz向2. 7GHz延伸的频带的信号。一个实施例提供了一种分布式天线系统，其中使用了经由光纤的光学发送，其中 系统为宽带，其在于频率在系统的较高和较低界限内的任何信号将被传送。此外，具有这 些界限内的频率的不同信号可被承载。DAS系统允许双向信号传送，并且作为结果，宽带能力使得能够在进行信号发送的 频率处进行信号接收，并且同时进行这种发送。这对天线施加了限制，并且还可影响系统的 其它部分。
从而，能够经由全宽带频率范围同时发送和接收，使用了两根天线，一根用于发 送，另一根用于接收。在某些系统中，例如有源宽带分布式天线系统，在两根天线之间保持大于最低隔 离，否则作为发送信号进入接收天线的结果，系统变得不稳定并发生振荡。同样地，使用中的发送天线将发送宽带噪声，该噪声很可能包括与所承载的服务 的接收信道相同的频率。从而，从发送天线辐射的来自系统的噪声必须与接收天线隔离，否 则接收器信道将变得不敏感。可在本发明中使用的天线的实施例的目的是提供大约40dB 的隔离。另一目的是提供45dB的隔离。系统的一些示例性实施例具有大约从170MHz到2700MHz的频率范围，此范围为如 下频率范围经由该范围符合达到CE&FCC认证规格的增益(25士5dB)和必要的线性。在另一方面中，分布式天线系统具有输入/输出，该输入/输出被安排为允许从一 个或多个外部发送件或信号供应网络输入信号，由该系统承载并经由该系统的天线传送给 消费者，并被安排为允许提供从消费者到外部网络的返回路径，其中在所述系统内传送的 信号使用一根或多根光纤将所述输入/输出链接到所述天线或每个天线，并且其中经由所 述天线或每个天线传送的信号的频率与输入/输出处的输入/输出信号的频率相应。在一些实施例中没有提供频率转换。在一些实施例中，由于没有提供系统的频率 范围内的滤波，从而系统的频率范围内的任何RF信号透明地通过。一些实施例具有如下优点实施例不是带宽受限的，其在于，只要附加的/将来的 服务落入系统本身的频率范围内，则任何数量的附加服务可被DAS所承载。在一些实施例中，TDD和FDD服务都能被承载。窄带系统不能承载TDD服务，这是 因为窄带系统是基于如下事实，即，发送和接收频率不同，且在输入/输出处通过双工滤波 器结合。如一些实施例，系统的这些实施例可提供经济利益。成本不直接涉及所承载的服 务的数量。对于窄频带DAS，附加服务经常需要附加设备，从而成本随着服务的数量而增加。在天线设备的实施例中，经由全宽带频率范围能够同时发送和接收，使用了两根 天线，一根用于发送，另一根用于接收。在某些系统中，例如有源宽带分布式天线系统，在两根天线之间保持大于最低隔 离，否则作为发送信号进入接收天线的结果，系统变得不稳定并发生振荡。通过使用物理分隔开(例如Im到2m)并排列为使得每根天线的增益响应在其它 天线的方向上为零值的两根贴片天线，可达到此隔离。然而，这种方法具有一些缺点其对 于全方向天线上不起作用，而为了安装方便和更好地覆盖大的开放区域(例如房间)，全方 向天线在工业上是优选的。这需要小心的天线排列，从而对安装者的专业技术提出更高的 要求，这是商业上所不期望的。这在安装点占据了大量物理空间，并在视觉上不吸引人。隔离问题的解决方案是使用高隔离双端口宽带天线模块。实施例提供了包括两个天线的单个模块，其中天线之间的隔离作为设计的一部分 而不是作为安装的结果进行保持。单模块对工业更具吸引力，由于其仅需要安装一个模块， 从而安装更廉价且视觉上更不受到干扰。
现在将参照所附附图仅以实例的方式来描述本发明的实施例，其中图1示出分布式天线系统的一个实施例的示意图；图2示出远程单元的一个实施例；图3示出天线模块的第一实施例的透视图；以及图4示出天线模块的第二实施例的透视图。
具体实施例方式宽带DAS系统的三个重要组件为DAS内的分布组件、DAS的远程单元以及用于远 程单元的天线。1.分布组件包括具有低损耗、低失真、和上行链路方向与下行链路方向之间低 串扰的传输介质的宽带信号分布系统。2.远程单元传输介质在上行链路方向上馈送给远端设置的电子单元，然后，如 果传输介质承载光学信号，则远程单元可将光学宽带信号转换成电RF宽带信号。远程单元 提供高线性放大到足够的功率电平，以便用于经济覆盖。3.天线远程单元的电信号被馈送到发送天线。这与准许发送天线和接收天线范 围内的消费者经由(over)系统进行双向通信的接收天线相关联。在商业上和技术上可取 的安排中，发送天线和接收天线均被布置在单个、紧凑的外壳内。在分布式天线系统及这种系统的操作方法的多个实施例的下述群组(family) 中，系统对于其频率范围内的信号是完全透明的。这就是说，系统本身操作为在上行链路或 下行链路两个方向上传送落入系统通过范围内的任何类型或频率的信号。在这些实施例 中，在系统的频率范围内没有频率转换且没有滤波。一个实施例利用了如下事实多模光纤可被操作为承载直接表示已调制到频 率-距离的乘积远超出光纤本身规格的载波信号上的信号的光。为此目的，在注入到光纤 之前，实施例允许在上行链路和下行链路方向上实现一个或多个不同的服务而不需要下转 换(down-convert) 0当然，很显然，在信号控制体制(regime)对承载的信号强加约束的地方，使用对 信号透明的系统不阻止所承载的信号。换言之，使用透明的通信系统不与例如信号的承载 相冲突，其中，在信号的承载中，上行和下行链路确实具有确定的频率关系。这一群组的实施例的结构具有若干优点系统不受带宽限制。只要附加的/将来的服务落入当前频率范围内，则任何这样 的服务都能通过DAS承载。TDD和FDD服务都能被承载。窄带系统不能承载TDD服务，这是因为窄带系统是基 于如下事实，即，发送和接收频率不同，且在输入/输出处通过双工滤波器结合。经济(即成本)与所承载的服务的数量不直接成比例。采用窄带DAS，附加服务需 要附加装备，从而成本随服务的数量而增加。首先参照图1，使用用于传送信号的光纤的DAS 20的实施例具有分布系统30，该 分布系统30具有信号集线器300，连接为从例如移动电话基站301、有线互联网302、有线 LAN 303等接收信号301-3，以传送到分布式天线400 ；具有远程单元310，经由发送多模光
7纤501。集线器300还连接为接收在天线400处进入DAS 20并经由接收多模光纤502和远 程单元310而被传送到集线器300的信号305。在本实施例中，光纤501、502相互之间基本 上相同。 实施例被设计成允许例如如下服务的传送频带上行链路上行链路下行链路下行链路
(band)-较低-较高-较低-较高
TETRA380450390460
EGSM900880915925960
DCS18001710178518051880
UMTS1920198021102170
WLAN2400247024002470
WiMAX 2500 2700 2500 2700使用例如导电装置(如同轴电缆)的其它介质的实施例可具有类似的规格。实际的信号将取决于当前的传输状态-例如，如果在任何时间都没有使用移动电 话，则系统将不会承载这些信号。然而，当需要时，其有能力做这些。参照图2，分别位于集线器300处和远程单元310中的电光转换设备311、370在光 纤501、502中生成光学信号，该光学信号为3G信号的光学模拟。没有应用频率转换。光电 转换设备350、320从各光纤501、502接收光学信号，并提供光学信号的电信号模拟。电信 号再一次在没有频率转换的情况下在接收方向上被馈送到集线器300，并在发送方向上被 馈送到天线400。转换器设备311、370、350、320包括具有跨越DAS频率范围的高线性的RF和光学 放大级，从而能够在宽频范围上通过多个载波，而没有非线性导致的干涉。在这个实施例中中级链放大器(即，位于集线器和模块RF路径中)具有宽的带宽(3dB增益带宽 2. 7GHz)和较高的线性(平均50dBm的0IP2)。0IP2为理论输出电平(level)，在此电平， 二阶双调失真(two-tone distortion)乘积在功率方面等于期望的信号。当使用工厂校准的输入偏置电流而不是固定值时，线性DFB激光达到了 30dBm的0IP2。远程单元中的滤波器使2. 7GHz以上的第二阶分量衰减(即，那些来自于1. 35GHz 以上的载波信号的分量)。这允许1. 35GHz以上的放大器性能变为第三阶受限而不是第二 阶(典型地，第三阶限制允许低于第二阶6dB的回退(back-off))。功率放大器预驱动在1. 35GHz以下具有平均60dBm的0IP2。功率放大器为双晶体管高线性设计，达到70dBm的0IP2。众所周知，多模光纤由频率-长度乘积“带宽”参数所指定，通常用于过满 注入(over-filled launch，0FL)。发送可以改良的方式实现，通过使用限模注入 (restricted-mode launch)代替过满注入来改进此参数所显示出的明显的限制，旨在避免 高阶模式。以此方式，可以以比宽带参数预期更高的重复率或更长的距离承载基带数字信 号。本发明人还发现了一个延伸到可接受频率限制以上的可用性能区域，可通过激励模式 的恰当选择来访问。如果注入条件恰当，则此区域通常可以没有零区域或损耗区域。注入可为除了偏移注入、角度偏移注入以外的轴平行注入，也可以为提供了对低
8和高阶模式抑制的任何其它注入。对于某些多模光纤而言，中心注入起作用。在一种用于 mmf的安装技术中，如果有临界增益零值(null)，则将中心注入用作初始尝试，接着改为偏 移注入。在远程单元310的实施例中，于上行链路开始，有一个光学模块180，该光学模块 180由具有用于下行链路光纤501的光学连接器的光电二极管350、用于将光学信号转换成 期望的电信号的电子器件(未示出)、具有注入器(launch)以能够连接上行链路光纤502 的激光器370、以及用于激光器的必要驱动电子器件(未示出)组成。光电二极管350被耦合为从引入的光纤501接收光并在节点351处提供电输出。 电节点351处的信号直接对应于光纤501上的光的变化。电节点351形成去往远程单元的 电子器件315的输入。电子器件315具有输出连接到滤波器353的功率检测器352，该滤波 器353具有去往数字控制器355的低通输出354。滤波器353的高通输出356馈送到斜率 补偿器357，并且斜率补偿器357的输出经由开关358和可控衰减器359馈送到高线性功 率放大器360 (在操作的宽带内不进行滤波)，该放大器360具有用于驱动发送天线(未示 出)的输出361。可控衰减器359允许具有不同数量的损耗以及输出电平控制的不同光学链路长 度和类型。这用于与斜率补偿器357相关联，如下文所述，该斜率补偿器357使这些不同光 学链路的增益分布(gain profile)变平。362为另一可变衰减器，其用于改变系统灵敏度 (零衰减=高灵敏度但是更易受干扰影响，高衰减=低灵敏度但是高干扰保护)。在一些实施例中，还有允许被用于自适应干扰保护的AGC检测器(未示出)。这在 宽带系统中是有用的，在该宽带系统中，它们可为用于DAS的带内的构造中的多个上行链 路射频源，而与所连接的基站或中继器不相关。位于来自集线器的上行链路上的功率检测器352用于测量从集线器到远程单元 的光纤损耗。滤波器352允许提取和插入低频、带外、通信信道，以允许集线器和远程单元 进行通信。在本实施例的下行链路侧中，来自接收天线的输入362向可控衰减器363的输入 提供RF信号。衰减器具有被耦合到低噪声放大器365的输出节点364，并且其具有依次经 由开关366耦合到滤波器电路367的输出。滤波器电路367的输出经由适合的驱动电路 (未示出)被连接到激光器370，此处激光器370为DFB激光器。激光器370的光学输出被 连接，以将光注入下行链路光纤502。来自控制器355的信号可经由滤波器367和下行链路光纤502传递回至集线器。每根光纤运行具有绝对损耗，该损耗将随着介质和长度以及随频率的增益斜率而 改变，从而使得较高频率(例如2. 7GHz)比较低频率(例如200MHz)衰减更多。此增益斜 率可超出操作频带达到18dB。在同轴式实施例中，增益斜率可达到23dB。期望在集线器和 所有远程单元之间达到近似平坦的频率响应，否则不可能精确地控制处于不同频率和不同 远程单元处的服务的绝对和相对功率电平(因为一旦多个服务被组合，这些服务在宽带RF 系统中就不能被分离并且不能被转移电平)。因此每个互连(interconnection)都被斜率 和增益补偿，从而所有服务的相对功率电平都独立于长度和电缆类型。这是通过斜率补偿 器357和用于上行链路路径的配对斜率补偿器来完成的。在实施例中，多个补偿器的每个 补偿器均具有多个可选择的频率增益特性被编程到这些补偿器中，从而使得控制器355可选择基本上补偿相关光纤特性的特性。在设置步骤期间选择特性。在这个实例中，被连接到光纤501、502的集线器中的 信号发生器被控制以给定功率电平在期望的第一带内频率(in-band frequency)处向下行 链路光纤501提供信号，之后向功率检测器352提供。所检测的功率电平被传送到控制器 355。然后，不同的第二带内频率经由下行链路光纤501输出，相关功率被检测，以及其数值 被供应到控制器355。这将针对不同的频率而重复，以获得光纤355的频率特性的信息。本 实施例的控制器355将功率电平的信息经由上行链路光纤502发送回集线器，并做出最适 合补偿特性的选择。然后，命令信号经由下行链路光纤501发出，其被传递到控制器355，其 输出用于命令补偿器357选择相关的最适合的曲线。通过使用环回开关，集线器中的信号发生器可接着被用于以类似的方式补偿上行 链路光纤的频率特性。在其它实施例中，控制器355被编程以基于其做出的测量来设置相 关补偿器357的特性，而无需来自集线器的进一步命令。在其它实施例中，信号发生器可在 远程单元中以及集线器中提供。可选择地，信号发生器可根据需要作为调试过程的一部分 而暂时连接。在本实施例中，光纤为多模光纤，并且激光器370经由单模跳线(patch cord)被 耦合到该光纤，以向光纤502提供除了空间偏移注入光以外的同轴注入光。上行链路上的开关358与下行链路侧上的开关366共同提供环回功能，以允许将 来自集线器的信号被切换回到集线器，以便允许集线器执行RF环回测量。这是从集线器去 往远程单元再返回到集线器，以便经测量电缆/光纤对频率的损耗。下行链路路径中的可控衰减器359，以及上行链路路径中的可控衰减器363分 别允许输出功率控制和输入信号电平控制。在系统中，每个远程单元需要两个斜率补 偿器模块。在本实施例中，上行链路中的357在RU 311处提供，且下行链路中的363 在集线器中提供。它们被操作来补偿发送信道中(典型在光纤501中)的频率依赖 (frequency-dependent)损耗。典型地，天线由有源器件和无源器件组成。有源器件为天线，并具有用于信号的 导电连接。无源器件不是导电连接以允许的信号输入或输出，并在下文中称作“短截线 (stub)”。参照图3，天线模块1的第一实施例具有两根宽带印刷单极天线10、11，每根单极 天线都位于单个印刷线路板20上。PCB 20竖立为与公共(common)接地平面21正交。接 地平面具有宽度尺寸和长度尺寸，在此实施例中长度尺寸大于宽度尺寸。天线布置被安排 以提供所需隔离，典型为在系统的频率范围上跨越40dB。本实施例提供单个PCB方案，封装 为单个天线模块，其中，隔离被设计成固有的，而无需对天线进行定位。在本实施例中，天线模块远离驱动该天线模块的电子器件。在另一实施例中，其与 宽带功率发送放大器和低噪声接收放大器集成在一起，从而最小化安装的复杂性。本实施例的两根宽带印刷单极天线10、11横向地分隔开，并排列在公共平面上。 在本发明中，两根天线10、11类似普通的矩形贴片，每根天线具有限定了高度尺寸的各第 一侧，在与接地平面21垂直的方向上延伸，与天线宽度尺寸类似，还由垂直于各第一侧的 并以沿着对应于接地平面21的长度尺寸的PCB的方向延伸的各第二侧限定。在其它实施 例中，每根天线可建构为杆形、条形或贴片形。
在电学术语中，此高度尺寸典型为最低操作频率处的四分之一波长。在本实施例 中，贴片10、11的高度在物理上低于此值，这是因为贴片10、11的面积(器件的外围)，以及 事实上其与电介质临界，在这里是被接合到具有板20的约4. 5介电常数的电介质上。天线10、11被分开少于2λ。电连接经由各绝缘馈通件12、13完成。每根单极天线具有设置在附近的各对第一短截线31、32和33、34，以及位于单极 天线之间的附属短截线35、36、37。短截线接地到接地平面21，并从接地平面21延伸。每根 短截线31-37均具有至少一个一般平行于高度维度延伸的第一近部(proximal portion) 0 在本实施例中，第一短截线31-34具有大体上倒置的“L”形，具有从近部的远端大体上平行 于接地平面21的长度维度延伸的远部(distal portion)。在本实施例中，第一短截线31-4 没有与电介质为临界，并且它们相对较窄。因此，它们的接近四分之一波长的电气长度的物 理长度大于贴片的高度。第一短截线31、32和33、34成对地布置在印刷线路板20的每一 侧，纵向上位于贴片天线10、11之间并与其在接地平面21的长度维度上相距近似等于短截 线的远部的长度的量值，如此排列从而远部的端点近似对准各贴片天线10、11的边缘。在一些实施例中，包括本实施例，期望将天线模块的整体尺寸保持为尽可能的小， 这主要是因为美观的原因，但是还要保证其可用在场所的最大可能范围。然而，在尺寸小 上具有由于第一短截线31-34的高度维度的长度而导致的限制因素，并且事实上它们没 有布置在天线模块的中心轴上。近部和远部的长度约为λ/4，其中λ为最低频带(例如 850-950ΜΗζ)的波长。为了得到此长度，如上文所讨论的，器件在水平上弯折其长度的一部份。垂直/水 平比几乎可以为任意。在本实施例中，选择在容纳天线模块的天线屏蔽器的轮廓内紧贴地 适配。然而，弯折短截线器件不是不考虑其底侧，这是因为由于水平(远)部和接地平面21 之间的接近从而使水平部将电容增加到短截线。外部电容影响无源器件的整个物理长度。第一短截线31-34的位置的选择是重要的，这是由于其提高了天线之间的直接耦 合的良好消除的缘故。由于其可取决于多个效果，因此可通过反复试验而达到位置的选择。 一方面，短截线的电气长度中的任何变化将导致相位变化，相位变化依次影响无源器件的 物理位置。在描述的实施例中，第一短截线31-34在尺寸上彼此相同。可选择不同长度的短 截线，但是这将会改变它们的物理布置以达到相同的消除轮廓(cancellation profile)。示出的第一短截线均向外转折，即它们的远部朝向为远离接地平面的中心区域。 然而，可选择地，这还将会能够使一些或所有短截线向内部转折，从而远部彼此相对。每个 方向均具有不同的相位效果且需要第一短截线的不同布置。描述的实施例具有向外弯折的第一短截线31-34，其具有降低贴片天线10、11的 频率性能以及对耦合到短截线的功率给出更多控制的优点。在本实施例中，另外的短截线35-37与贴片天线10、11共面，且具有贴片本身的形 式，被配置在PCB 20上。在本实施例中，短截线31、32、33、34、35、36、37为条形然而在其 它实施例中，短截线可为任何方便的形式，例如杆形或其它横截面。在本实施例中，具有一 对相对较小的矩形短截线35、37，每根短截线位于贴片天线10、11的最近边缘之间的距离 的1/3左右，具有贴片天线10、11的高度的1/3左右的高度，并且中心矩形短截线36具有 小矩形短截线35、37的高度的两倍左右。每根短截线沿着PCB 20的长度方向的长度为贴 片天线IOUl之间的间距的1/12左右。在中频范围为1850-1950MHZ范围的本实施例中，中心矩形短截线30的高度约为第一短截线31、32、33、34的长度的一半左右，并提供间隔。 小矩形短截线35、37具有相同的功能，但用于2. 2-2. 6GHz的范围。两根贴片天线10、11凭借应用的特点和封装的约束而彼此间隔很近。在最低频率 处，天线之间的RF隔离在其最低值处。最低频率处第一短截线31、32、33、34谐振的增加提 供了天线之间的可选择的耦合路径，消除了初始耦合路径，导致天线之间的较高隔离。第一 短截线的带宽消除覆盖了频率的较低范围。在较高频带处，由于贴片天线10、11之间的电气分离增加，从而它们之间的耦合 功率降低。对于这些频带，短截线具有更小的尺寸，从而可进一步地远离贴片天线10、11。 消除电平的效果远不如第一短截线31-4的效果引人注目。然而，它们在较高频率处确实提 供了一些dB的额外的隔离。在中间范围频率处，短截线31、32、33、34作为提供某些隔离的反射器/控制器。 中心的另外短截线36趋向于在这些中间范围频率处谐振，以导致两根天线10、11之间的隔 离，并且小的附加短截线35、37也做出了一些贡献。在这些频率处，由于天线之间的电气分 离显著增加，从而隔离增加。在高端频率处，短截线35、37趋向于谐振，并且它们的效果为增加天线10、11之间 的电气分离。第一短截线31、32、33、34对整体隔离提供的了最小贡献，并且中心的附加短 截线36提供了一些隔离贡献。在本实施例中，所有的短截线和附加短截线31-37电接合到导电接地平面21。此 外，在本实施例中，每根单极天线使用两根第一短截线，但是其它的数量也是可预想到的。在本实施例中，参照图3，短截线对称地放置。然而，在其它实施例中，不对称可取 决于预期的性能条件而提供改良的结果。由于已经发现短截线的布置在天线-天线的隔离 中起到了显著的作用，从而有必要改变短截线的布置来达到预期的隔离。在描述的实施例中，双天线模块与远程单元集成，该远程单元具有被集成到双天 线模块内的用于接收信号的宽带发送功率放大器和低噪声放大器，从而最小化安装的复杂 性，并提供最佳噪声和匹配性能。在其它实施例中，天线与远程单元分离。在分布式天线系统的描述实施例中，经由多模光纤完成从集线器到远程单元的信 号传送。在本实施例中，各个激光二极管用于每根上行链路光纤和每根下行链路光纤，从而 提供多种服务。如果需要，当然能够对每个服务或不同的服务组使用不同的激光器。在其 它实施例中，使用信号转换器的其它装置来代替如双同轴电缆，一根电缆用于上行链路，一 根电缆用于下行链路。可选择地，单模光纤可被取代。使用mmf的所描述的系统实施例的结构完全可应用于单模光纤的实施例。如果省 略了光学模块180和位于集线器处的相应光学模块，则导电链路可被用于代替光纤。在一 个实施例中，需要接口模块以允许导电链路与导电链路匹配且承载所需的信号电平；然而 在其它实施例中，也能够直接耦合到导电链路(例如同轴电缆链路)。在提供同轴电缆链路 的情况下，其可用于承载被馈送到远程单元的电源。参照图4，天线模块的另一实施例100具有两根宽带印刷单极天线110、111，每根 宽带印刷单极天线被安排在单个PCB 20上，具有适合的阻扼(choke)，以提供跨越系统的 频率范围的所需隔离。本实施例提供了单个PCB解决方案，其可被封装成单个天线模块，并 且其中，隔离被设计成固有的，而无需对天线模块进行定位。
描述的实施例的两根宽带印刷单极天线被安排为在同一平面上彼此平行，并与 PCB 120的接地平面121垂直。在本实施例中，每根天线110、111为类似的贴片；然而在其 它实施例中，每根天线可被构建成杆形、条形或贴片形。两根天线均具有相同的方位；它们被安装到共电金属接地平面上，并且分离开小 于2λ。经由各绝缘馈通件112、113完成电连接。每根单极天线具有各对短截线131、132、133、134，所述各对短截线位置接近以形 成条形并在偏离其它单极天线的方向上提供更多的方向性，即提供单极天线之间的隔离。 在本实施例中，短截线131、132、133、134为基本上具有与贴片天线相同的高度的条形然 而，在其它实施例中，短截线可具有任何方便的形式，例如杆形，或其它横截面形。两根天线110、111彼此之间必须间隔很近。在最低频率处，天线之间的RF隔离在 其最低值处。在此频率处短截线131、132、133、134谐振的增加提供了天线之间的可选择的 耦合路径，消除了初始耦合路径，导致天线之间的较高隔离。短截线的带宽消除覆盖了频率 的较低范围。在中间范围频率处，由于天线110、111和短截线31、32、33、34合成的方向性，短截 线31、32、33、34作为提供某些隔离的反射器/控制器。在这些频率处，由于天线之间的电 气分离显著增加，从而隔离增加。在高端频率处，隔离主要是由于天线110、111之间的电气分离的增加短截线31、 32、33、34对天线之间的整体隔离提供了较小贡献。在本实施例中，短截线31、32、33、34被电接合到导电接地平面；此外，在本实施例 中，每根单极天线使用两根短截线，但是其它的数量也是可预想到的。已经发现，对于许多应用而言，λ/4左右的短截线长度提供了好的结果。然而，短 截线长度可以变化，而无需所有短截线都具有相同长度。在第二实施例中，短截线对称地放置。然而，在其它实施例中，不对称可取决于预 期的性能条件而提供改良的结果。由于已经发现短截线的布置在天线-天线的隔离中起到 了显著的作用，从而有必要改变短截线的布置，以达到预期的隔离。短截线作为次级辐射器 (radiators)，从而提供从短截线到短截线和从短截线到天线的次级耦合路径。这些次级路 径能够被安排来消除当短截线不存在时存在于天线之间的初级耦合路径。在第二实施例中，通过将接地平面绕自身弯折而使接地平面延长，以增加较低频 率处的隔离。在弯折的接地平面中形成空洞(hole)也是必要的，从而在每根单极天线中心 下仅存在单个接地平面。在天线模块的描述实施例中，天线模块距离驱动该天线模块的电子器件较远。在 其它实施例中，其与宽带功率发送放大器和低噪声接收放大器集成，这样最小化了安装的 复杂性。描述的多介质结构提供了增加的挠性。在又一实施例中，仅载波调制信号被多模 光纤所承载，且数字或基带信号被分离的天线馈线(例如同轴电缆)所承载。现在已经参照某些具体实例描述了本发明。本发明不限于所描述的特征。
权利要求
一种具有各自发送天线和接收天线的宽带天线设备，所述发送天线和接收天线被布置在单个封装中并被安排为提供相互之间的隔离，从而使得来自所述发送天线的使用中的噪声与所述发送天线隔离，由此能够在与发送频率相同的频率处进行接收。
2.根据权利要求1所述的天线设备，其中所述发送天线和接收天线被布置为密切的相 互物理接近。
3.根据权利要求1所述的天线设备，其中所述发送天线和接收天线被分离少于最低频 率的波长的两倍。
4.根据上述任一权利要求所述的天线设备，具有大体布置在所述发送天线和接收天线之间以提高所述发送天线和接收天线之间 的电隔离的多个短截线。
5.根据权利要求4所述的天线设备，其中，所述多个短截线包括尺寸约为最低发送/接 收频率的波长的四分之一的短截线。
6.根据权利要求4所述的天线设备，其中，所述多个短截线包括安排为在所述宽带的 中频带频率周围处以及最高频率周围处提供隔离的短截线。
7.一种分布式天线系统，该系统具有 集线器；至少一个远程天线设备，具有相关的发送天线和相关的接收天线； 上行链路，为从所述集线器到所述发送天线的信号提供路径； 下行链路，为从所述接收天线到所述集线器的信号提供路径， 其中，所述系统适于能够同时传递多个不同的通信服务。
8.根据权利要求1所述的系统，其中所述系统被配置为能够经由单个上行链路和单个 下行链路同时承载如下服务Tetra、EGSM900、DCS1800、UMTS、WLAN以及WiMax。
9.一种分布式天线系统，该系统具有 集线器；至少一个远程天线设备，具有相关的发送天线和相关的接收天线； 上行链路，为从所述集线器到所述发送天线的信号提供路径； 下行链路，为从所述接收天线到所述集线器的信号提供路径，其中，所述上行链路和所述下行链路的每一个链路均具有补偿设备，所述补偿设备具 有多个可选择的频率增益特性，以在各个所述链路中为频率依赖损耗提供补偿。
10.根据权利要求9所述的系统，其中所述发送天线和接收天线设置在单个模块中。
11.根据上述任一权利要求所述的系统，其中所述上行链路和下行链路均适于承载频 率范围介于130MHz和2. 7GHz之间的信号。
12.根据权利要求7-11中任一权利要求所述的系统，其中所述上行链路和所述下行链 路通过多模光纤被提供。
13.根据权利要求12所述的系统，其中注入到各根所述光纤中提供数量有限的模式， 优选地，其中注入到各根所述光纤中适于去除最低阶模式和较高阶模式。
14.根据权利要求7-11中任一权利要求所述的系统，其中所述上行链路和所述下行链 路由一根或多根单模光纤和诸如同轴电缆的导电链路所提供。
15.一种分布式天线系统，该系统具有 集线器；至少一个远程天线设备，具有相关的发送天线和相关的接收天线； 上行链路，为从所述集线器到所述发送天线的发送信号提供路径； 下行链路，为从所述接收天线到所述集线器的接收信号提供路径， 其中，所述系统适于能够同时传递相同频率的发送信号和接收信号。
16.根据权利要求7-15中任一权利要求所述的系统，具有滤波器，用于从所述下行链 路提取命令信号以控制所述远程天线设备。
17.根据权利要求7-16中任一权利要求所述的系统，其中所述远程天线设备包括控制 设备，该控制设备被连接以接收来自所述滤波器的信号，并具有用于控制所述远程天线设 备的组件的输出。
18.—种分布式天线系统的操作方法，该方法包括通过将预定载波频率的电信号经 由宽带链路传递到发送天线，响应具有该载波频率的相应信号，从所述发送天线辐射该频率的信号。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述链路适于承载跨越从130MHz延伸到 2. 7GHz的频带的信号。
全文摘要
文档编号H01Q1/52GK101953023SQ200980105300
公开日2011年1月19日 申请日期2009年2月12日 优先权日2008年2月14日
发明者Gears Trevor, Boz Zafer, Howe Graham Ronald, Mezzarobba Emiliano, Freeman Benedict Russell, Bell Andrew Robert 申请人:Zinwave Ltd