[发明专利]超紧凑超宽带双极化基站天线

说明书

本发明涉及一种辐射元件，该辐射元件包括支撑结构、布置在支撑结构上的第一偶极子以及布置在支撑结构上的至少一个电闭合环，其中，该环围绕第一偶极子并且与第一偶极子电隔离，其中，第一偶极子的谐振频率高于辐射元件的工作带宽的中心频率。

技术领域

本发明涉及一种辐射元件，并且更具体地，涉及适用于基站的天线的辐射元件，例如，超紧凑超宽带双极化基站天线。

背景技术

超宽带基站天线系统通常工作于690-960MHz(“低频带(Low Band)”-LB)和1.7-2.7GHz(“高频带(High Band)”-HB)频谱范围内，该频谱范围包括了大多数蜂窝网络目前使用的频带。随着对天线和射频设备的深度集成的需求日益增长，例如，有源天线系统(Active Antenna Systems，AAS)，要求设计超紧凑超宽带多阵列基站天线架构的新方法，天线的关键性能指标(key performance indicator，KPI)不能打折扣。对于这些架构，多个LB阵列和HB阵列的共存是一个关键的技术点。众所周知，当尝试减少整体几何天线的尺寸(紧凑型设计)并保持RF KPI时，这就变得更具挑战性。在许多其它技术设计策略中，关键点之一是LB和HB阵列的辐射元件的设计。理想情况下，它们应该彼此电气不可见。从这个角度来看，辐射元件的物理尺寸是主要因素之一。

WO2008/017386 A1描述了一种具体用于移动无线电基站的天线装置。该天线装置包括具有耦合表面的反射器框架，该耦合表面与接地层电容耦合。

WO2006/059937 A1描述了一种具有屏蔽反馈装置的双频带天线。

发明内容

本发明旨在提供一种辐射元件，该辐射元件克服了上述提到的现有技术中的一个或多个问题。

本发明的第一方面提供了一种辐射元件，该辐射元件包括支撑结构、布置在支撑结构上的第一偶极子以及布置在支撑结构上的至少一个电闭合环，其中，该环围绕第一偶极子并且与第一偶极子电隔离，其中，第一偶极子的谐振频率高于辐射元件的工作带宽的中心频率。偶极子和环可以被布置成从俯视视角看时偶极子和环是同轴的(并且互相并不重叠)。

辐射元件的设计使得辐射元件应用于超紧凑超宽带天线中时，其整体尺寸减小。具体地，由于辐射元件的工作带宽低于第一偶极子的谐振频率，因此，相对于传统偶极子天线的设计，偶极子的长度实际上减小了。

在第一方面的辐射元件的第一种实现方式中，环是浮置的。也就是说，浮置的环并没有电连接到地面或辐射元件的任何其它电部分。因此，浮置的环可以充当第一偶极子的电镜(electrical mirror)。

根据第一方面的任意一种实现方式的辐射元件，在第二种实现方式中，第一偶极子的谐振频率高于辐射元件的工作带宽的上限。因此，偶极子的电长度定义了现有技术中辐射元件的尺寸的下限，对于给定的辐射元件的工作带宽，可以减小偶极子的电长度。

根据第一方面的任意一种实现方式的辐射元件，在第三种实现方式中，第一偶极子被布置在第一水平层，并且环被布置在第二水平层，其中，第一水平层和第二水平层之间的垂直距离小于第一偶极子的电长度的5％。本文所用的术语“水平”和“垂直”仅旨在描述元件彼此的相对位置。然而，这些术语并不是旨在描述辐射元件相对于地球表面的方向。天线元件可以朝向相对于地球表面的任何方向。第一水平层相对于第二水平层的相对位置小于偶极子的电长度的5％，或者优选地，小于偶极子的电长度的2％，以使得环可以有效地充当电镜，以减小给定工作带宽的辐射元件的总尺寸。此外，两个水平层之间的垂直距离甚至可以为零，以使得环和第一偶极子被布置在同一层。