双频交织相控阵天线的制作方法
【专利说明】双频交织相控阵天线
[0001]相关申请案交叉申请
[0002]本发明要求2012年10月19日递交的发明名称为“双频交织相控阵天线和方法(Dual Band Interleaved Phased Array Antenna and Method) ” 的第 61/716，218 号美国临时申请案的在先优先权以及2013年6月10日递交的发明名称为“双频交织相控阵天线(Dual Band Interleaved Phased Array Antenna)的第 13/914，046 号美国专利申请案的在先优先权，这些在先申请的内容以引入的方式并入本文本中，如全文再现一般。
技术领域
[0003]本发明涉及一种无线通信天线和方法，以及在具体实施例中，涉及一种双频交织相控阵天线。
【背景技术】
[0004]基站天线通常安装在高流量城市区域中。因此，紧凑的天线模块比体积庞大的模块更受青睐，因为紧凑的模块从审美角度而言令人愉悦(例如，不容易观察到)以及易于安装和维护。许多基站天线部署了天线元件阵列以实现高级天线功能，例如波束成形等。因此，需要用于降低各个天线元件的剖面和降低天线元件阵列大小(例如，宽度等)的技术和架构。
【发明内容】
[0005]本发明的实施例描述了双频交织相控阵天线，从而大体上实现了技术上的优势。
[0006]根据实施例，提供了交叉偶极子天线元件的巴伦馈电偶极子。在该示例中，所述巴伦馈电偶极子包括具有下部区域和上部区域的基板，印制在所述基板的第一面上的馈线，以及印制在所述基板的所述第一面上的第一导电层。所述馈线至少部分地延伸到所述基板的所述下部区域，以及第一导电层至少部分地覆盖所述基板的所述上部区域。
[0007]根据另一实施例，提供了交叉偶极子天线元件。在该示例中，所述交叉偶极子天线元件包括第一巴伦馈电偶极子，所述第一巴伦馈电偶极子包括第一基板、从所述第一基板雕刻出的下槽，以及印制在所述第一基板上的第一馈线。所述第一馈线布设在所述下槽周围。所述交叉偶极子天线元件还包括第二巴伦馈电偶极子，所述第二巴伦馈电偶极子包括第二基板、从所述第二基板雕刻出的上槽，以及印制在所述第二基板上的第二馈线。所述第二馈线布设在所述上槽下方。所述第一馈线的最长段长于所述第二馈线的最长段，以及所述第二馈线至少比所述第一馈线多一个段。
[0008]根据又一实施例，提供了一种基站天线。在该示例中，所述基站天线包括天线反射器、挂接到所述天线反射器的交叉偶极子天线元件阵列，以及封装所述交叉偶极子天线元件阵列的天线罩。所述交叉偶极子天线元件阵列位于所述天线罩和所述天线反射器之间，以及所述交叉偶极子天线元件阵列中的至少一个交叉偶极子天线元件的最上部分匹配所述天线罩的轮廓。
[0009]根据又一实施例，提供了一种相控阵天线。在该示例中，所述相控阵天线包括低频段辐射元件阵列和高频段辐射元件阵列，所述高频段辐射元件阵列用于以比所述低频段辐射元件阵列更高的频段进行辐射。所述高频段辐射元件以比所述低频段辐射元件之间的间隔更窄的间隔相互隔开。
[0010]根据又一实施例，提供了一种相控阵天线。在该示例中，所述相控阵天线包括天线反射器，多个挂接到所述天线反射器的辐射元件，以及挂接在所述辐射元件的基座周围的周期结构。所述多个辐射元件包括低频段辐射元件阵列和高频段辐射元件阵列，所述高频段辐射元件用于以比所述低频段辐射元件更高的频率进行辐射。
[0011 ] 根据又一实施例，提供了一种相控阵天线。在该示例中，所述相控阵天线包括天线反射器，挂接到所述天线反射器的低频段辐射元件的列集，以及挂接到所述天线反射器的高频段辐射元件的列集。所述高频段辐射元件的列集与所述低频段辐射元件的列集进行交织。所述相控阵天线还包括与所述低频段辐射元件的列集垂直邻近运行的导电栅栏。
[0012]根据又一实施例，提供了一种相控阵天线。在该示例中，所述相控阵天线包括天线反射器，挂接到所述天线反射器的低频段辐射元件的列集，以及挂接到所述天线反射器的高频段辐射元件的列集。所述高频段辐射元件的列集与所述低频段辐射元件的列集进行交织。所述高频段辐射元件的集中的邻近列相互垂直偏移。
[0013]根据又一实施例，提供了交叉偶极子天线元件的巴伦馈电偶极子。在该示例中，所述巴伦馈电偶极子包括基板，印制在所述基板的一个面上的馈线，所述馈线至少部分地延伸到所述基板的所述下部区域，以及印制在所述基板的一个面的相对面上的导电层。所述导电层包括用于以导电方式连接接地层的最底端。对所述最底端进行开槽以缩小与接地层接触的表面积。
【附图说明】
[0014]为了更完整地理解本发明及其优点，现在参考下文结合附图进行的描述，其中:
[0015]图1示出了用于传送数据的无线网络的图；
[0016]图2不出了传统基站天线的图；
[0017]图3示出了实施例基站天线的图；
[0018]图4A至4E示出了传统交叉偶极子天线元件的图；
[0019]图5A至5E示出了实施例交叉偶极子天线元件的图；
[0020]图6示出了多个实施例偶极子翼形的图；
[0021]图7A至7E示出了另一实施例交叉偶极子天线元件的图；
[0022]图8示出了实施例辐射元件阵列的图；
[0023]图9A和9B示出了用于实现端口隔离的实施例方法的图；
[0024]图10示出了模拟方位天线方向图的图；
[0025]图11示出了实施例双频阵列的图；
[0026]图12示出了实施例交织阵列的图；
[0027]图13示出了实施例基站天线的图；
[0028]图14示出了实施例辐射元件配置的图；
[0029]图15示出了用于在传统偶极子配置下获取相长干涉的图；
[0030]图16示出了用于在实施例偶极子配置下获取相长干涉的图；
[0031]图17示出了使用反射系数相位的单位小区设计的图；
[0032]图18示出了相位角和频率的图；
[0033]图19示出了悬置微带线的图；
[0034]图20示出了悬置微带线的透射系数的图；以及
[0035]图21示出了实施例通信设备的方框图。
[0036]除非另有指示，否则不同图中的对应标号和符号通常指代对应部分。绘制各图是为了清楚地说明实施例的相关方面，因此未必是按比例绘制的。
【具体实施方式】
[0037]下文将详细论述对本发明实施例的实施和使用。应了解，本文所揭示的概念可以在多种具体环境中实施，且所论述的具体实施例仅作为说明而不限制权利要求书的范围。此外，应理解，可在不脱离由所附权利要求书界定的本发明的精神和范围的情况下，对本文做出各种改变、替代和更改。
[0038]本发明的各个部分涉及交叉偶极子天线元件架构，这通常包括一对巴伦馈电偶极子，其中一个天线偶极子具有上槽，另一天线偶极子具有下槽。这些槽通过使下槽滑到上槽上使得相应槽相交来允许相应偶极子相互垂直挂接。
[0039]本发明的各个方面提供用于降低交叉偶极子天线元件高度的技术，这可允许更薄的基站天线模块，以及为有源天线电路提供更大的外壳。在一项实施例中，额外的折弯/段包含在天线偶极子的馈线和/或调谐短截线中，该天线偶极子具有上槽以允许当交叉偶极子天线元件的高度缩短时保持馈线/调谐短截线的长度。确实，额外的折弯允许在不缩短馈线长度的情况下将交叉偶极子天线元件缩短多达20%。另一实施例将巴伦馈电偶极子的翼形部分匹配成与天线罩的轮廓相配，这样允许交叉偶极子天线元件适配更浅的天线罩并实现更薄的天线模块。在又一实施例中，周期结构位于辐射元件的基底以提供人工磁导体(AMC)功能。AMC功能使得反射和非反射信号之间的相长干涉在剖面间距小于1/4波长时实现，从而允许更薄的基站天线。周期结构还提供电磁带隙(EBG)功能用于辐射元件之间的改进隔离。
[0040]本发明的其它方面提供了用于实现提升的交叉偶极子天线元件性能的技术。在一项实施例中，通过在巴伦馈电偶极子的翼形部分上包含位于馈线上方的