用于小小区基站的低剖面高性能集成天线的制作方法
【专利说明】
【背景技术】
[0001]小小区基站通常对应于被单个外罩所罩住的单扇区独立基站。小小区基站将互联网协议回程通信链路转变成RF发送信号，并将RF接收信号转变成互联网协议回程通信链路。小小区基站通常支持多种空中接口技术，并且通过一般相对于其他基础设施装置较小的覆盖区域来实现高容量的数据吞吐量。例如，小小区的覆盖区域能够具有小于500米的范围。
【发明内容】
[0002]本发明提供了一种供小小区基站使用的天线装置，该天线装置包括:具有外部和内部的外壳，其中，该内部具有内部形状；电介质材料，该电介质材料在外壳内并且符合该外壳的内部形状；置于外壳和电介质材料之间的多个天线贴片；以及用于激发多个天线辐射器贴片中的每一个天线辐射器贴片的电场极化。外壳可以是雷达罩，它可部分起到太阳光遮挡物的作用。雷达罩可以是弧形雷达罩。多个天线贴片中的每一个均可被置于电介质材料的槽(pocket)中。多个天线贴片包括谐振和辐射贴片，其包括用于在频带内接收LTE信号的第一对元件，用于在频带内发送LTE信号的第二对元件以及用于在W1-Fi信号频带中进行操作的第三对元件。每一对元件在垂直方向和方位方向上均具有相似的交叉极化方案和相似的增益方向图。这种天线装置可被置于具有散热片的小小区基站中，其中散热片被从多个天线贴片后面移除。
【附图说明】
[0003]通过参考下面的详细说明并结合附图，本发明的上述方面以及许多伴随的优点将变得更加容易理解同时也变得更加明白。
[0004]图1是小小区基站的框图。
[0005]图2示出了在小小区基站中使用的天线装置的实施例。
[0006]图3是图2中的天线装置的实施例，其示出了基于移除外部雷达罩的天线装置的组件。
[0007]图4是图2中的天线装置的实施例，其示出了该天线装置的背面。
[0008]图5示出了与天线装置紧密配合并使用该天线装置的小小区基站外形的实施例；
[0009]图6示出了说明天线装置的使用的RF辐射方向图和方向。
【具体实施方式】
[0010]一般来说，本公开涉及用于安装在小小区基站上的天线设计。在一个方面中，所述天线设计对应于共形天线设计，这种共性天线设计适合于室外基站的传统遮阳物。小小区基站的一个方面的尺寸为高575_、宽225_、深85_。在另一方面中，所述天线设计支持多个频带和多种技术。这样的天线设计能够将带宽扩展到超过贴片天线通常可行的带宽。在又一方面中，所述天线设计提供了如下增益方向图，该增益方向图允许将小小区安装在定向扇区中从而在提供单个安装位置的同时提高频谱效率。在又一方面中，这种设计允许基站的形状因子满足独特的和所期望的美学原则，诸如时髦的弧形表面和具有吸引力和特色的高度、宽度和深度比例。
[0011]相关领域的技术人员将理解，所公开的实施例和示例是说明性的。因此，所公开的实施例和示例不应当被解释为具有限制性。另外，尽管本公开的各方面已经被标识出来并且可以一起进行描述，但是本公开不限于必须考虑到所有标识出的方面的那些实施例或者应当需要任何所描述的方面的组合的那些实施例。
[0012]图1是小小区基站(110)或“小小区”的框图。小小区基站被用于通过异构网络向移动单元(150)提供额外的数据吞吐量，其中，小小区可具有与该异构网络中的一个或多个较大的宏基站重叠的覆盖区域。此外，小小区基站可被配置成提供对用户密集区域的覆盖，这通常被称为热点。在实施例中，小小区基站可被配置成在单个单元内实现或者以其他方式支持多种无线电接入网或空中接口技术。例如，小小区可被配置成实现由基于标准的组织所发布的一种或多种空中接口标准，诸如，3GPP或3GPP2( S卩，1XRTT、EVDO, WCDMA,HSPA、LTE、LTE-A、WiMAX等等)。使用需要政府机关授权的频谱的空中接口标准和方法(例如，上述示例)通常被称为授权技术，其中，政府机关授权提供了对该频带的专用。此外，小小区还可被配置成实现由基于标准的组织发布的一种或多种另外的空中接口标准，诸如，IEEE (即，IEEE 802.11.a、b、g、n，或ac空中接口标准中的一个或多个)。诸如上面所描述的示例，使用不需要由政府机构颁发专用授权的频谱的空中接口标准通常被称为未授权技术。
[0013]说明性的小小区基站实施IP回程组件以提供到核心网的通信。IP回程组件可包含有线以太网连接(铜线或光纤)或无线回程(微波或W1-Fi)。继续参考图1，由于小型化和以谨慎和美观的方式安装基站的需求，在外壳内提供不显眼但仍提供优越性能的集成天线(155、159)是有利的。
[0014]图2示出了在小小区基站中使用的天线装置的实施例。如图2所示，天线装置(201)被安装在低剖面雷达罩中。雷达罩可以是小小区基站(110)的外观感觉上的固有部分。在此示例中，基站被安装在电极(210)上，该电极可以是电线杆或是建筑结构的一部分。此外，在此实施例中的天线雷达罩起到太阳光遮挡物的作用，以便在其被暴露在直射日光下时降低金属散热器的温度。
[0015]图3是图2中的天线装置的实施例，其示出了该天线装置的组件。更加具体地，图3示出了在外部雷达罩被移除时将看到的各种组件的配置。形状符合对设计的美学要求的弧形雷达罩以同一曲线半径覆盖电介质材料。如图3所示，在雷达罩和电介质材料空间之间的间隔物是天线辐射器贴片。说明性地，天线辐射器贴片被配置成适合于电介质材料中的薄槽，该薄槽将贴片保持在正确位置。电介质的厚度基于具体的频率和带宽而变化。然而，在这种情况下，对于700MHz频带，电介质材料约为9mm厚，而对于2100MHz频带约为4mm。这是在印刷电路材料中的孔径和辐射贴片之间的间隔。裁剪出厚度为0.5mm的薄槽以将贴片(通常为0.3_厚)保持在适当的位置。贴片自身趋向于矩形并且达到给定的周围材料的有效介电常数的辐射频率的二分之一波长的规则。导电贴片从与每个贴片的2个正交电场极化相对的一侧穿过孔径被激发。基于这种配置，每个贴片作为2个正交天线馈线的阵列元件。
[0016]根据本公开的实施例的一个方面，LTE信号的接收频带(1710-1755MHZ)排列着两个元件(310)和(311)。这在保持所期望的70度的方向波束宽度的同时在垂直方向上提供了阵列增益。70度的方向波束宽度提供了方便的波束宽度，以便于通过在单个位置上放置彼此之间在一个圆中朝向大约120度的3个基站其中来支持3个扇区。在另一方面，LTE信号的发送频带(2110-2155MHZ)排列着两个元件(320)和(321)。在又一方面，W1-Fi信号频带(处于2.4GHz和5GHz的未授权频谱)排列着元件(330)和(331)。
[0017]在本发明的另一实施例中，未授权频谱天线元件是双频元件。它们使用经改良的具有两个半圆形切槽(330、331)的贴片在2.4GHz和5GHz的未授权频带中进行谐振。注意，每一种技术在垂直方向和方位方向上均具有相似的交叉极化方案(+45度和-45度)和相似的增益方向图。这支持了为如下优点:基站中的多种空中接口技术保持相似的覆盖方向图，从而对于每一种技术可以通过尽可能少的单元并且以高效的方式