[发明专利]用于基站天线应用的紧凑型宽带双极化辐射元件

说明书

本公开涉及用于基站天线应用的紧凑型宽带双极化辐射元件。辐射元件包括：导电贴片，具有各自沿着第一轴延伸的第一缝隙和第二缝隙以及各自沿着垂直于第一轴的第二轴延伸的第三缝隙和第四缝隙；馈送网络，包括第一馈送线至第四馈送线，每个馈送线与第一缝隙至第四缝隙中的相应一个缝隙交叉；以及导电环，至少部分地围绕导电贴片的外围并包围第一缝隙至第四缝隙中的每一个缝隙。

技术领域

本发明一般而言涉及无线电通信，并且更具体而言，涉及用于在蜂窝通信系统中使用的基站天线的辐射元件。

背景技术

蜂窝通信系统在本领域中是众所周知的。在蜂窝通信系统中，地理地区被分成称为“小区”的一系列区域，这些小区由相应的基站服务。基站可以包括一个或多个基站天线，这一个或多个基站天线被配置成为位于由基站服务的小区内的移动订户提供双向射频(“RF”)通信。基站天线常常被安装在塔上，其中由基站天线生成的辐射图案(在本文中也称为“天线波束”)指向外。许多小区被分成“扇区”。在也许是最常见的配置中，六边形的小区被分成三个120°扇区，并且每个扇区由一个或多个基站天线服务，这一个或多个基站天线生成具有大约65°的方位半功率波束宽度(HPBW)的天线波束。通常，基站天线包括多个相控天线阵列，每个相控天线阵列包括多个辐射元件，当天线被安装以供使用时，这些辐射元件被布置在一个或多个垂直列中。在本文中，“垂直”是指垂直于由地平线定义的水平平面的方向。每个天线阵列生成相应的天线波束，或者如果天线阵列是用双极化辐射元件形成的，那么生成两个天线波束。相控天线阵列包括辐射元件列(相对于单个辐射元件)，以便缩窄天线波束的垂直或“仰角”波束宽度，这既可以增加阵列的增益，又可以减少与相邻小区的干扰。

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。蜂窝运营商已经应用了各种方法来支持这些新频带中的服务，包括增加每个天线的辐射元件的线性阵列(或平面阵列)的数量。随着更多的辐射元件列被添加到典型的天线中，已经致力于减小辐射元件的尺寸，以便减少相邻的辐射元件列之间的相互作用。此外，随着被包括在天线中的辐射元件的数量增加，降低辐射元件的单位成本的优势增加。

发明内容

根据本发明的实施例，提供了辐射元件，包括：导电贴片(conductive patch)，具有各自沿着第一轴延伸的第一缝隙和第二缝隙以及各自沿着垂直于第一轴的第二轴延伸的第三缝隙和第四缝隙；馈送网络，包括第一馈送线至第四馈送线，每个馈送线与第一缝隙至第四缝隙中的相应一个缝隙交叉；以及导电环，至少部分地围绕导电贴片的外围并包围第一缝隙至第四缝隙中的每一个缝隙。

在一些实施例中，当在平面图中观察辐射元件时，导电环可以是完全围绕导电贴片的连续环。

在一些实施例中，导电环可以具有多个区段，并且每个区段可以包围第一缝隙至第四缝隙中的相应一个缝隙。

在一些实施例中，馈送网络还可以包括第一输入端、耦合到第一输入端的第一功率分配器、第二输入端以及耦合到第二输入端的第二功率分配器，并且第一馈送线和第二馈送线可以耦合到第一功率分配器的相应的第一输出端和第二输出端，并且第三馈送线和第四馈送线可以耦合到第二功率分配器的相应的第一输出端和第二输出端。

在一些实施例中，导电贴片的至少一部分可以在印刷电路板的第一金属层上实现，其中第一馈送线至第四馈送线包括在印刷电路板的第二金属层上的金属迹线，并且其中第一缝隙至第四缝隙中的每一个缝隙延伸到导电贴片的外围。

在一些实施例中，印刷电路板的第二金属层还可以包括多个金属焊盘，每个金属焊盘经由在印刷电路板的第一金属层和第二金属层之间延伸的一个或多个镀覆通孔电连接到导电贴片。

在一些实施例中，导电贴片可以包括在印刷电路板的第一金属层上实现的第一部分和在印刷电路板的不同金属层上实现的第二部分。在一些实施例中，印刷电路板的该不同金属层可以是印刷电路板的第二金属层。