多扇區天線結構的制作方法
【技術領域】
[0001]各實施例涉及一種多扇區天線、多頻帶多扇區天線，以及包括它們的系統。
【背景技術】
[0002]在無線電信系統中，由無線電信系統服務的地理區域被劃分成空間上相異的區域，稱之為“小區”。小區通常被進一步劃分成多個“扇區”。例如，這些小區中的每個小區經常被劃分成三個相等面積的扇區。通常，每個小區包含使用收發機(TRX)和天線以促進用戶設備(UE)與網絡之間的無線通信的基站收發信臺(BTS)。收發機可以包括一個或多個接收機和發射機，并且可以被封裝在遠程無線電頭端(RRH)中。RRH —般包含每個都被連接到雙工濾波器的兩個或更多收發機，從而使得每個收發機能夠經由單個天線而支持同時的下行鏈路發射和上行鏈路接收。
[0003]BTS也可以被稱為無線電基站(RBS)、節點B (在3G網絡中)、或者簡單地被稱為基站(BS)。UE的示例包括如移動電話的設備、具有無線互聯網絡連接的計算機、以及其他設備。網絡能夠是任何無線通信網絡(例如，GSM、CDMA等)。
[0004]天線可以被容納在外殼中，外殼保護天線不受環境條件影響或者從公共視野隱藏天線的電子裝備。外殼可以被稱為“天線罩”。外殼經常由對無線電波透明并且抑制覆冰堆積在其表面上的材料構造而成。例如，外殼可以由玻璃纖維材料制成。
[0005]基本天線
[0006]最簡單的天線技術是單輸入單輸出(SISO)天線，它指的是其中一個天線用于發射(例如，單個“輸入”進入到傳輸信道)并且一個天線用于接收(例如，單個“輸出”離開傳輸信道)的無線通信系統。傳輸信道可以是下行鏈路信道(從BTS的(多個)發射機到UE的(多個)接收機)或者上行鏈路信道(從UE的(多個)發射機到BTS的(多個)接收機)。雖然設計相對簡單，但是SISO系統易于受到由多徑衰落效應所引起的問題的影響。
[0007]當電磁場(EM場)遇到障礙物，諸如丘陵、峽谷、建筑物和公用事業電線時將產生多徑衰落效應，這導致了 EM場散射(反射)，并且因此而采取多個路徑以到達其目的地，這導致了該多個信號路徑之間的隨機相移。當源發送遭遇散射的射頻(RF)信號時，多個RF路徑的具有各種相位的信號的重新組合引起瑞利(Rayleigh)衰落效應。當這些信號在接收天線處組合成一個信號時，因為這些信號不是同相的，所以有效的信號被衰減。當衰減嚴重時，信號可能在接收機的最小可辨別信號電平以下，并且接收機可能不能成功地接收和解碼原始信號。在無線電信系統中，這樣的多徑衰落可能引起覆蓋區域上的減小、可實現的數據速度上的減小、以及在處理信號中的錯誤的數目上的增加。
[0008]
[0009]為了避免多徑衰落效應，系統可用于通過使用多個天線結合分集技術來改善信號質量。分集技術能夠被用來組合從多個天線接收的信號，極大地減少了衰落的概率，這是因為兩個天線可能將不會經歷同時的嚴重衰落衰減。
[0010]分集技術能夠被用于從多個天線的接收和/或發射。各種術語被用來描述不同的分集技術。例如，單輸入多輸出(SMO)技術(上行鏈路或下行鏈路)指的是具有單個發射機天線(單輸入)以及利用任何數目的分離接收天線的多個接收天線(多輸出)(也稱為分集接收)的分集技術。多輸入多輸出MMO技術(上行鏈路或下行鏈路)指的是包括多個發射機天線(多重編碼的發射信號)以及多個接收天線兩者的技術。
[0011]多個接收天線可以提供兩路分集或四路分集，這取決于從這些分離天線提供的獨立的(或去相關的)信號的數目。
[0012]被用來提供分離的分集信號的多個天線中的每個天線能夠包含多個天線元件(例如，偶極元件)。在偶極天線中，多個極化的偶極元件(通常是四至十個元件)等間距地分開并且垂直堆疊以實現方向性(天線增益)，從而每個天線實際上可以是天線元件的陣列。偶極子可以被布置而使得天線是線性偶極天線(一個元件)或者雙傾斜/交叉極化的偶極天線(定位在一起的成對元件)。
[0013]圖1圖示了不同的線性偶極天線陣列的布置。
[0014]如圖1中所圖示的，在偶極天線100的線性陣列中，偶極元件都具有相同的極化。這些偶極元件可以被布置在垂直極化的偶極元件110的陣列中。可替換地，偶極元件可以被布置在水平極化的偶極元件120的陣列中。在利用偶極元件的線性陣列的天線陣列中，所有的偶極元件接收相同的極化，并且因此具有相同的衰落行為(例如，相關的衰落統計)。因此，為了實現足夠的分集(獨立的衰落統計)，在被稱為空間分集(天線的水平空間分離)的技術中，多個離散的線性偶極天線陣列間隔開一個距離。
[0015]在空間分集中，天線被間隔開足夠的水平距離，以確保每個陣列經歷的瑞利衰落將是獨立的(去相關的)。更詳細地說，因為陣列的不同的物理位置，所以被重新組合的行進經過不同路徑的信號的相位是足夠不同的，使得表觀衰落將是不同的。然而，為了確保獨立的衰落效應而在天線陣列之間所要求的最小距離大約是七到十個lambda λ (其中λ是RF信號的波長)。天線陣列之間的這個最小距離使得使用單個集成的結構(諸如天線罩)來容納兩個天線陣列是不切實際的，因為這種尺寸的結構可能在視覺上是壯觀的、沉重的，并且可能產生容易受到風荷載影響的大的表面積。因此，使用空間分集的多個天線陣列的安裝一般需要多個結構外殼(例如，分離的天線罩)，導致了當與單個外殼相比較時的增加的成本以及更復雜的安裝。
[0016]圖2Α和2Β圖示了利用空間分集的常規天線安裝。
[0017]如圖2Α中所圖示的，常規的天線結構安裝在一個蜂窩桿(cellular boom)250上，以實現空間分集。圖2B是圖2A的常規天線結構的三維視圖。在常規的天線結構中，為了實現空間分集，第一天線陣列210a和第二天線陣列210b被安裝在蜂窩桿250的表面，并且相互間隔距離D，其中距離D是足以實現這兩個天線陣列210/210b之間的足夠的空間分集的距離。所要求的分離距離D (例如，七至十個lambda λ)可能使得使用單個集成結構來容納第一天線陣列IlOa和第二天線陣列IlOb兩者是不切實際的。因此，在常規的天線結構中，為了獲得空間分集，第一天線陣列210a由第一外殼230a保護，并且第二天線陣列210b由第二外殼230b保護。
[0018]為了消除利用線性偶極天線的分集方案所要求的對于兩個天線陣列之間的間隔以及因此對于分離外殼的需求，同時仍然實現足夠的去相關，可以使用交叉極化的偶極天線。
[0019]圖3圖示了不同的各種交叉極化天線陣列的布置。
[0020]如圖3中所圖示的，在交叉極化天線300中，構成該天線陣列的元件在被稱為極化分集的方案中是正交極化的。在極化分集中，通過將兩個互補的極化天線元件配對在一起成為單個結構而實現了兩路分集。
[0021]在交叉極化天線陣列中，雙極化元件可以是雙傾斜的交叉極化天線310，其中極化元件相互傾斜地交叉(例如，+45度和-45度)。可替換地，雙極化元件的陣列可以是垂直/水平交叉極化天線320，其中極化元件在垂直地并且水平地彼此交叉。除了雙傾斜和垂直/水平的交叉極化天線之外，雙極化元件還可以被布置為提供圓極化(未示出)。圓極化可以是右旋圓極化(RHCP)或者左旋圓極化(LHCP)。交叉極化的元件堆疊中的每個極化元件具有一個端口，導致交叉極化天線陣列具有兩個端口(例如，連接)，用于一個極化的第一端口 340以及用于另一極化的第二端口 350。交叉極化天線配置提供兩路分集，而不要求空間分集中所要求的天線陣列的大的空間分離。因此，兩組天線元件可以一起被封裝在一個結構中，消除了對于多個分離的天線結構的需求。
[0022]因為僅存在兩個正交極化，所以雙極化的天線僅提供兩路分集。如果期望四路分集，則可能要求一對交叉極化天線來實現空間分集和極化分集兩者。對于實現足夠的空間分集是必要的在該對交叉極化天線之間的最小水平間距可能再次要求具有多個結構外殼的系統，以便于是實用的。
【發明內容】
[0023]至少一個示例實施例涉及一種多扇區小區站點天線。
[0024]在一個實施例中，該多扇區小區站點天線包括:第一天線，被定向為服務于第一扇區，第一天線電連接到第一收發機組；第二天線，被定向為服務于鄰近第一扇區的第二扇區，并且第二天線電連接到第一收發機組；以及單個外殼，覆蓋第一天線和第二天線兩者。
[0025]在一個實施例中，第一收發機組被集成在該單個外殼中。