用于多频带操作的天线装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本公开的实施例大体上涉及无线电基站天线和无线电基站。更具体地，本文的实施例涉及用于频分双工FDD系统中的多频带操作的天线装置。
【背景技术】
[0002]当今，移动通信系统中的天线装置用于发送和接收射频(RF)信号。通常天线装置专用于单频带或有时专用于两个或更多个频带。具有单频带的天线装置已经运作了很长时间，并且一般包括以垂直行布置的多个天线元件。如果运营商想要添加另一频带，则可以在第一天线装置旁添加第二天线装置。然而，使用单频带天线来覆盖多于单一频带在实现中需要很大空间，因为每个天线装置将具有其自身的天线元件调谐到其特定频率。还存在以下潜在问题:两个不同频带造成来自不同天线装置的RF信号之间的干扰。
[0003]现有技术中用于解决该问题的一种方式是:使用以列交替或交织布置的两种不同类型的天线元件。一种类型的天线元件可以被配置为在一个频带处操作，而另一类型的天线元件可以被配置为在另一频带处操作。在这种解决方案中，由于组成天线的部分之间的较近距离，频带可以相互耦合。然而，当频带具有较大分隔时，这不是主要问题。另一方面，较大分隔使天线更笨重。取代提供较大分隔，还能够使用具有高Q值的滤波器。这种滤波器一般需要空间，并且可以是昂贵和沉重的。
[0004]当设计宽带天线时的另一问题是:需要0.5 λ的天线间隔以避免栅瓣，其中λ是发射机Tx信号的波长。如果使用了宽带发射机和天线元件，则不能以简单的方式遵从该规则。例如，如果想要覆盖从IGHz到2GHz的频率，这将意味着载波跨度的波长在15cm和30cm之间。传统地，设计天线阵列使得使用中心频率来确定元件间隔。这将具有以下效果:使宽带天线的端频率遭受恶化的性能。
[0005]美国专利N0.6，211，841公开了用不同的方案来解决以上问题的天线装置。该天线装置包括位于两个平行列中的第一天线元件，所述第一天线元件操作在较低频带。此外，存在第二天线元件，第二天线元件交替地位于两个相邻列中并在较高频带中操作。第二天线元件的两个列中的一个列提供在与第一天线元件的列中的一个列相同的列中，而另一列位于第一天线元件的两个平行列之间。通过使列分开并平行放置，能够实现相互相对靠近的频带之间的低耦合，因为天线元件是交织的。每个天线元件被配置为在特定频带处接收和发送。该美国专利关注在公共缝隙(aperture)中配置天线元件，使得尺寸保持最小。
[0006]W02007/011295公开了在至少两个频带中发送和接收RF信号的天线装置。各组天线元件以交织布置提供，并沿着直线放置以形成单列。高频带天线与低频带缝隙交织，其中每个缝隙中的天线元件调谐到相应频率，即每个元件专用于特定频带。
[0007]在现有技术中，还存在在FDD系统中用于同时接收和发送信号的多频带操作的天线。FDD系统的优点是以更佳方式利用带宽，因为其可以用于同时进行接收和发送。通常地，相同天线用于接收和发送，因此一般需要双工滤波器，以避免在接收机侧的来自发送信号的干扰。例如，在第三代合作伙伴计划(3GPP)TS 36.104版本11.2.0表5.5-1中规定频带17使用704-716MHz作为上行链路(UL)频带并使用734_746MHz作为下行链路(DL)频带。因此，对于该特定频带，使用30MHz的双工间隙。因为接收信号可以比发送信号小10dBJn果不使用双工滤波器，则接收信号将被来自发射机的发射掩盖。双工滤波器应当保护接收机频带不受来自发射机的带外发射的干扰。通常，如果存在来自发射机的高输出，这需要具有陡峭边缘和在阻带中的高衰减的滤波器，这需要大的且笨重的空腔滤波器。使用FDD并适于IGHz以下频率的无线电基站天线的一般滤波器尺寸可以例如是35cm x 30cm x 17cm并且重量大约是5.5kg。如果需要许多滤波器(例如在多频带或宽带天线系统的情况下)，总天线装置的物理尺寸将变得较大或非常大。在多频带天线的情况下，还能够针对每个所支持的频带使用分离的缝隙，以最小化频带之间的干扰。这种解决方案将必然导致甚至更大和更笨重的天线解决方案。
【发明内容】
[0008]鉴于以上内容，期望利用宽带天线装置的改进方式。本发明的发明人已经认识到:当设计具有多于一个天线元件的宽带天线(每一个天线元件具有不同的天线元件间隔以避免栅瓣，如上所述)时，能够使用被配置为在宽带天线的频带的较低部分中进行波束成形的天线元件，以在宽带天线的较高频带中接收信号。类似的另一方式是能够使用被配置为在宽带天线的频带的较高部分中进行波束成形的天线元件，以在宽带天线的较低频带中接收信号。
[0009]因此，本公开的实施例的总体目的是降低FDD系统中用于多频带操作的天线装置的尺寸。
[0010]根据本发明的一个方面，这是通过可连接到收发机以同时发送RF信号的天线装置来实现。天线装置包括至少两组天线元件，其中第一组天线元件具有第一天线元件间隔，并且第二组天线元件具有第二天线元件间隔。第一组天线元件的接口单元连接到收发机，以发送具有第一频率的RF信号并接收具有第二频率的RF信号，并且第二组天线元件的接口单元连接到收发机，以发送具有第二频率的RF信号并接收具有第一频率的RF信号。
[0011 ] 根据本发明的实施例，天线装置还可以包括第三组天线元件。第三组天线元件具有第三天线元件间隔，并且第三组天线元件的接口单元连接到收发机，以发送具有第三频率的RF信号并接收具有第一频率或第二频率的RF信号。
[0012]根据天线装置的其他实施例，每一组天线元件可以在分离的缝隙中提供。
[0013]根据本发明的另一方面，实现包括收发机的无线电基站，收发机连接到根据本发明的实施例的天线装置。
【附图说明】
[0014]从参考附图的各种实施例的以下描述中，本公开的实施例的这些和其他方面、特征和优点将是显而易见并被阐述清楚，在附图中:
[0015]图1是示出了上行链路载波和下行链路载波之间的示例性频带间隔和用于保护接收信号的滤波器特性的示意图；
[0016]图2是示出了具有双工的示例性FDD天线的示意图；
[0017]图3是示出了具有两个频带的天线装置的示例性实施例的示意图；
[0018]图4是示出了具有三个频带的天线装置的示例性实施例的示意图；
[0019]图5是示出了用于不同频带的天线装置和收发机之间的示例性连接的框图；
[0020]图6是示出了根据示例性实施例的上行链路载波和下行链路载波之间的示例性频带间隔和用于保护接收信号的滤波器特性的示意图；以及
[0021]图7是示出了连接到天线装置的无线电基站的示意图。
【具体实施方式】
[0022]现在参考附图在下文中更充分地描述本发明，其中示出了本发明的特定示例性实施例。然而，本发明可以以很多不同形式实现，并且本发明不应被解释为限制于本文所阐述的实施例；当然，通过示例的方式提供这些实施例，使得本公开是周密的和完全的，并会充分地向本领域技术人员传达本公开的范围。在整个说明书中，类似的标号指代类似的元件。
[0023]在将更详尽描述本发明的不同实施例之前，将结合图1和图2描述用在FDD系统中的典型天线装置。
[0024]图1示出了通常在FDD系统中UL载波和DL载波之间的间隔。在FDD系统中，基站同时进行接收和发送。通常地，使用相同天线来进行接收和发送，因此需要双工滤波器来保护接收机不受发送信号的干扰。如图1中所描绘，因为Tx信号比Rx信号强得多，这些双工滤波器需要具有非常陡峭的坡度和阻带中良好的衰减。Rx信号可以比Tx信号小100dB，因此如果不使用双工滤波器，则Rx信号将被由来自发射机的发射掩盖。如上所述，具有这些特性的滤波器需要大且笨重的空腔滤波器，并可以具有大约15-30dm3的体积的典型滤波器尺寸和大约5-7kg重量。图2示意性地示出了双工滤波器如何用于分离Tx载波和Rx载波。
[0025]现在转到图3，描述本发明的实施例。图3中的天线装置12包括第一组天线元件14和第二组天线元件16。每组天线元件14、16分别包括接口单元18、20。每一个接口单元18、20连接到收发机10。如示意性地示出，针对第二组天线元件16的天线元件间隔大于针对第一组天线元件的天线元件间隔。因此，第一组天线元件14被配置为更适于发送高频带频率，而第二组天线元件被配置为更适于发送低频带频率。因此，通