[发明专利]利用振幅加权和相位加权的线性叠加来支持具有高视轴覆盖的高有效全向辐射功率(EIRP)的基站天线

说明书

一种基站天线(BSA)系统包括射频(RF)发生器和天线，所述射频发生器中具有多个功率放大电路，所述天线包括多列辐射元件。这些辐射元件通过RF信号路由电耦合到天线的对应的多个端口，所述多个端口接收对应的多个RF输入信号。这些RF输入信号具有支持天线同时生成三个间隔开的RF射束的相应振幅和相位，并且是从多个功率放大电路生成的相应RF信号导出的。RF输入信号包括：(i)由具有振幅和相位加权的不等组合的、具有等效频率的至少两个线性叠加的RF信号定义的第一RF输入信号，以及(ii)由具有振幅和相位加权的不等组合的、具有等效频率的至少两个线性叠加的RF信号定义的第二RF输入信号。

优先权申请的引用

本申请要求2018年3月22日提交的美国临时专利申请序列号62/646,402的优先权，该申请的公开内容据此以引用方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及无线电通信和天线装置，且更具体地涉及用于蜂窝通信的基站天线阵列和操作基站天线阵列的方法。

背景技术

无线通信系统常常使用相控阵辐射元件以电子方式在变化的方向上引导无线电波束而无需物理地移动其中的辐射元件。如图1A所示，在相控阵天线10中，射频(“RF”)馈电电流通过功率分配器网络从发射机(TX)提供给多个间隔开的天线辐射元件，该功率分配器网络将RF馈电电流划分成多个子分量。每个辐射元件可以将RF馈电电流的相应子分量发射到自由空间中。还如图1A所示，可以任选地在功率分配器与辐射元件之间提供移相器(Φ₁-Φ₈)，其可以用于在间隔开的辐射元件发射的无线电波之间建立期望的相位关系。移相器可以用来例如在竖直或“高程(elevation)”面中向天线射束施加电子下倾角。移相器(Φ_n)可以是固定移相器(例如，实现为具有变化长度的传输线)或者可以是可以由计算机控制系统(CONTROL)控制的可调移相器。在任一种情况下，都可以使用移相器设置相应辐射元件发射的无线电波的相对相位，以便以期望方式改变辐射图案的形状。当在蜂窝通信和其他基于RF的系统中使用相控阵天线时，提供具有期望形状的辐射图案可能非常重要。

例如，在典型的蜂窝通信系统中，一个地理区域通常被划分成通常称为“小区”的一系列区域，这些区域由相应的基站提供服务。每个基站可包括一个或多个基站天线(BSA)，这些基站天线被配置成提供与由基站服务的小区内的移动用户的双向RF通信。在许多情况下，每个基站都被划分为“扇区”。在最常见的配置中，将六边形的小区划分成三个120°扇区。每个扇区由一个或多个基站天线服务，并且每个天线可以具有大约65°的方位角半功率波束宽度(HPBW)，以便在整个120°扇区上提供良好的覆盖，如图1B的归一化单射束图所示。通常，基站天线安装在塔架或其它升高的结构上，辐射图案(亦称“天线束”)从其向外指向。如上所述，基站天线常常被实现为辐射元件的线性相控阵列(其中很多基站天线包括多个独立的线性阵列)，并且在一些情况下，基站天线包括辐射元件的平面阵列。

为了适应日益增长的蜂窝通信量，蜂窝运营商已经在各种新频带中增加了蜂窝服务。尽管在一些情况下，可以使用所称的“宽带”或“超宽带”辐射元件的线性阵列在多个频带中提供服务，但在其它情况下，必须使用辐射元件的不同线性阵列(或平面阵列)来支持不同频带中的服务。

发明内容

根据本发明的实施方案的一种基站天线包括通过RF信号路由电耦合到天线的对应的多个端口的多列辐射元件，所述多个端口在活动时接收对应的多个RF输入信号，所述多个RF输入信号具有支持天线同时生成三个间隔开的RF射束的相应振幅和相位。多个端口包括被配置为接收多个RF输入信号中的第一RF输入信号的至少第一端口。多个RF输入信号中的该第一RF输入信号包括具有振幅和相位加权的不等组合的、具有等效频率的至少两个线性叠加的RF信号。