[发明专利]具有宽带辐射元件的多波束基站天线

说明书

一种双波束基站天线包括具有第一频带辐射元件的多个列的第一阵列，该第一阵列被配置为形成在三扇区基站的整个第一子扇区中提供覆盖的第一天线波束。第一阵列中的第一列中的辐射元件具有第一方位视轴指向方向，并且第一阵列中的第二列中的辐射元件具有第二方位视轴指向方向，该第二方位视轴指向方向从该第一方位视轴指向方向偏移至少10°。第一阵列中的第二列中的第二辐射元件电气地转向。

技术领域

本发明一般而言涉及无线电通信，并且更具体地，涉及在蜂窝和其它通信系统中利用的多波束基站天线。

背景技术

蜂窝通信系统在本领域中是众所周知的。在典型的蜂窝通信系统中，地理区域被划分为地区，这些地区被称为“小区”，并且每个小区由基站服务。基站可以包括基带装备、无线电装置和基站天线，其被配置为向位于整个小区内的用户提供双向射频(“RF”)通信。在许多情况下，小区可以被划分为多个“扇区”，并且分开的基站天线为每个扇区提供覆盖。天线常常安装在塔或其它升高的结构上，其中由每个天线生成的辐射波束(“天线波束”)朝外指向，以服务于相应的扇区。通常，基站天线包括辐射元件的一个或多个相控阵列，当天线被安装以供使用时，辐射元件被布置在一个或多个竖直列中。在本文中，“竖直”是指相对于由水平线限定的平面垂直的方向。

常见的基站配置是“三扇区”配置，在该“三扇区”配置中，小区在方位平面中被划分为三个120°扇区，并且基站包括三个基站天线，这三个基站天线为三个相应扇区提供覆盖。方位平面是指将基站天线一分为二并且与由水平线限定的平面平行的水平面。在三扇区配置中，由每个基站天线生成的天线波束通常在方位平面中具有大约65°的半功率波束宽度(“HPBW”)，从而天线波束在整个120°扇区中提供良好的覆盖。通常，每个基站天线将包括辐射元件的通常被称为“线性阵列”的竖直延伸的列。线性阵列中的每个辐射元件可以具有大致65°的HPBW，从而由线性阵列生成的天线波束将在方位平面中提供对120°扇区的覆盖。在许多情况下，基站天线可以是所谓的“多频带”天线，其包括辐射元件的在不同频带中操作的不同阵列。

扇区拆分是指一种技术，其中将针对基站的覆盖区域在方位平面中划分为多于三个扇区，诸如六个、九个或甚至十二个扇区。六扇区基站在方位平面中将有六个60°扇区。将每个120°扇区拆分为两个子扇区增加了系统容量，因为每个天线波束都对更小的区域提供覆盖，并且因此可以提供更高的天线增益和/或允许120°扇区内的频率重用。在六扇区的扇区拆分应用中，单个双波束天线通常被用于每个120°扇区。双波束天线生成分开的天线波束，这些分开的波束各自在方位平面中具有减小的尺寸(通常是正常扇区天线波束尺寸的大约一半)并且各自对于至少一个频带在方位平面中不同的方向(通常为从天线的视轴指向方向的大约-30°和30°)中指向，从而将扇区拆分成两个较小的子扇区。

发明内容

根据本发明的实施例，提供了被配置为将三扇区基站的扇区拆分为第一子扇区和第二子扇区的双波束基站天线。这些天线包括第一阵列，该第一阵列具有第一频带辐射元件的多个列。第一阵列被配置为形成在整个第一子扇区中提供覆盖的第一天线波束。第一阵列中的第一列中的辐射元件具有第一方位视轴指向方向，并且第一阵列中的第二列中的辐射元件具有第二方位视轴指向方向，该第二方位视轴指向方向从该第一方位视轴指向方向偏移至少10°。第一阵列的第二列中的第二辐射元件电气地转向。

在一些实施例中，天线还可以包括第二阵列，该第二阵列具有第一频带辐射元件的多个列，第二阵列被配置为形成在整个第二子扇区中提供覆盖的第二天线波束。在此类实施例中，天线还可以包括第二频带辐射元件的列，该列被配置为生成具有大约为第一天线波束的方位半功率波束宽度的两倍的方位半功率波束宽度的第三天线波束。

在一些实施例中，天线还可以包括第一频带辐射元件的附加列，该附加列被配置为生成具有大约为第一天线波束的方位半功率波束宽度的两倍的方位半功率波束宽度的第四天线波束。