DE202015009937U1

DE202015009937U1 - Mehrbandstrahler-Arrays mit eliminierten Resonanzen

Info

Publication number: DE202015009937U1
Application number: DE202015009937.8U
Authority: DE
Original assignee: Commscope Technologies LLC
Current assignee: Outdoor Wireless Networks Claremont Us LLC
Priority date: 2014-04-11
Filing date: 2015-04-10
Publication date: 2021-10-28
Anticipated expiration: 2025-04-11
Also published as: EP3130036A1; EP3130036B8; CN106104914B; US11011841B2; ES1291234Y; US11688945B2; US20180048065A1; US20190372225A1; EP3130036B1; US20210234275A1; CN106104914A; US9819084B2; US10403978B2; CN109672015A; CN109672015B; WO2015157622A1; EP3883055A1; ES1291234U; US20150295313A1

Abstract

Mehrbandantenne, umfassend:
eine Spalte von Niedrigbanddipolelementen (16), die in einem unteren Betriebsfrequenzband arbeiten; und
eine Spalte von Hochbanddipolelementen (118), die in einem oberen Betriebsfrequenzband arbeiten, wobei jedes Hochbanddipolelement eine Hochbandeinspeiseplatte und einen Dipol mit einem ersten Dipolarm und einem zweiten Dipolarm umfasst;
wobei für jedes Hochbanddipolelement eine Länge der Kombination aus der Hochbandeinspeiseplatte und dem ersten Dipolarm ein Viertel einer Wellenlänge des unteren Betriebsfrequenzbandes überschreitet und eine Gleichtaktresonanz derart abstimmt, dass sie außerhalb des unteren Betriebsfrequenzbands liegt.

Description

Verwandte Anmeldungen
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der einstweiligen US-Patentanmeldung Nr. 61/978,791 , eingereicht am 11. April 2014 mit dem Titel „Method Of Eliminating Resonances In Multiband Radiating Arrays“, die hierin durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen wird.
Hintergrund
Es sind Mehrbandantennen zur drahtlosen Sprach- und Datenkommunikation bekannt. Beispielsweise umfassen gemeinsame Frequenzbänder für GSM-Dienste GSM900 und GSM1800. Ein Niedrigfrequenzband in einer Mehrbandantenne kann ein GSM900-Band umfassen, das bei 880 bis 960 MHz arbeitet. Das Niedrigband kann auch ein Digitale-Dividende-Spektrum umfassen, das bei 790 bis 862 MHz arbeitet. Ferner kann das Niedrigband auch das 700-MHz-Spektrum bei 698 bis 793MHz abdecken.
Ein Hochband einer Mehrbandantenne kann ein GSM1800-Band umfassen, das im Frequenzbereich von 1710 bis 1880 MHZ arbeitet. Ein Hochband kann beispielsweise auch das UMTS-Band umfassen, das im Frequenzbereich von 1920 bis 2170 MHz arbeitet. Weitere Bänder können LTE2.6, das bei 2,5 bis 2,7 GHz arbeitet, und WiMax, das bei 3,4 bis 3,8 GHz arbeitet, umfassen.
Wenn ein Dipolelement als Strahlerelement verwendet wird, ist es üblich, den Dipol derart zu entwerfen, dass seine erste Resonanzfrequenz in dem gewünschten Frequenzband liegt. Um dies zu erreichen, weisen die Dipolarme ungefähr eine Viertelwellenlänge und die zwei Dipolarme zusammen ungefähr die Hälfte der Wellenlänge des gewünschten Bandes auf. Diese sind allgemein als „Halbwellen“-Dipole bekannt. Halbwellendipole sind ziemlich niederohmig, typischerweise im Bereich von 73 bis 75 Ω.
Bei Mehrbandantennen können die Strahlungsdiagramme für ein niedrigeres Frequenzband jedoch durch Resonanzen verzerrt werden, die bei Strahlerelementen entstehen, die für das Abstrahlen in einem höheren Frequenzband ausgelegt sind, das typischerweise in der Frequenz 2- bis 3-mal höher ist. Das GSM1800-Band weist beispielsweise ungefähr zweimal die Frequenz des GSM900-Bands auf.
Es gibt zwei Verzerrungsarten, die typischerweise auftreten: Gleichtaktresonanz und Gegentaktresonanz. Gleichtaktresonanz (CM-Resonanz) tritt auf, wenn die gesamte Hochbandstrahlerstruktur resoniert, als ob sie ein Viertelwellenmonopol wäre. Da die vertikale Struktur des Strahlers (die „Einspeiseplatte“) bei der Hochbandfrequenz oft eine Viertelwellenlänge lang ist und die Dipolarme bei der Hochbandfrequenz auch eine Viertelwellenlänge lang sind, ist diese Gesamtstruktur bei der Hochbandfrequenz ungefähr eine halbe Wellenlänge lang. Wenn das Hochband ungefähr die doppelte Frequenz des Niedrigbandes beträgt wird die gesamte Hochbandstruktur ungefähr eine Viertelwellenlänge einer Niedrigbandfrequenz lang sein, da die Wellenlänge umgekehrt proportional zur Frequenz ist,. Gegentakt tritt auf, wenn jede Hälfte der Dipolstruktur oder zwei Hälften von orthogonal polarisierten Hochfrequenzstrahlerelementen gegeneinander resonieren.
Ein bekannter Ansatz zum Reduzieren der CM-Resonanz besteht darin, die Abmessungen des Hochbandstrahlers derart anzupassen, dass die CM-Resonanz entweder über oder unter den Niedrigbandbetriebsbereich bewegt wird. Ein vorgeschlagenes Verfahren zum Neuabstimmen der CM-Resonanz ist das Verwenden eins „Grabens“. Siehe z. B. US-Patentanmeldung 14/479,102 , deren Offenbarung durch Bezugnahme aufgenommen wird. In den Reflektor wird um den vertikalen Abschnitt des Strahlerelements (die „Einspeiseplatte“) ein Loch geschnitten. Eine leitende Wanne wird in das Loch eingeführt und die Einspeiseplatte bis zur Unterseite der Wanne verlängert. Dies verlängert die Einspeiseplatte, was die CM-Resonanz tiefer und außerhalb des Bandes verschiebt, während gleichzeitig die Dipolarme ungefähr eine Viertelwellenlänge über dem Reflektor gehalten werden. Diese Herangehensweise ist jedoch mit zusätzlicher Komplexität und Herstellungskosten verbunden.
Kurzdarstellung der Erfindung
Diese Offenbarung umfasst alternative Strukturen zum Neuabstimmen der CM-Frequenz aus dem Niedrigband heraus. Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung eines hochohmigen Dipols als Strahlerelement für das Hochbandelement einer Mehrbandantenne. Im Gegensatz zu einem Halbwellendipol ist ein hochohmiges Element derart gestaltet, dass seine zweite Resonanzfrequenz im gewünschten Frequenzband liegt. Die Impedanz eines in seiner zweiten Resonanzfrequenz arbeitenden Dipols beträgt typischerweise ungefähr 400 Ω - 600 Ω. Bei einem solchen hochohmigen Dipol sind die Dipolarme derart dimensioniert, dass die zwei Dipolarme zusammen ungefähr drei Viertel einer Wellenlänge der gewünschten Frequenz überspannen. Bei einem weiteren Aspekt koppeln die Dipolarme des hochohmigen Dipols kapazitiv mit den Einspeiseleitungen an den vertikalen Schäften.
Ein Mehrbandstrahler-Array gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine vertikale Spalte von Niedrigbanddipolelementen und eine vertikale Spalte von Hochbanddipolelementen. Die Niedrigbanddipolelemente arbeiten in einem unteren bzw. niedrigeren Betriebsfrequenzband. Die Hochbanddipolelemente arbeiten in einem oberen bzw. höheren Frequenzband und die Hochbanddipolelemente weisen Dipolarme auf, die sich zu ungefähr drei Vierteln einer Wellenlänge der Mittelpunktfrequenz des oberen Betriebsfrequenzbandes kombinieren. Die Hochbandstrahlerelemente bzw. Strahlerelemente für höhere Bänder werden über einem Reflektor durch Hochbandeinspeiseplatten getragen. Eine Kombination der Hochbandeinspeiseplatten und Hochbanddipolarme resoniert im unteren Betriebsfrequenzband nicht.
Solche Hochbanddipolarme resonieren bei einer zweiten Resonanzfrequenz im oberen Betriebsfrequenzband und nicht bei einer ersten Resonanzfrequenz wie einem Halbwellendipol. Das untere Betriebsfrequenzband kann ungefähr 790 MHz bis 960 MHz betragen. Das obere Betriebsfrequenzband kann ungefähr 1710 MHz bis 2170 MHz oder bei Ultrabreitbandanwendungen ungefähr 1710 MHz bis 2700 MHz betragen. Die vorliegende Erfindung kann am vorteilhaftesten sein, wenn das obere Betriebsfrequenzband ungefähr zweimal das untere Betriebsfrequenzband beträgt.
Bei einem Aspekt der Erfindung sind die Dipolarme der Hochbandstrahlerelemente mit den Einspeiseleitungen an den Hochbandeinspeiseplatten kapazitiv gekoppelt sind. Beispielsweise umfasst die Hochbandeinspeiseplatte ein Symmetrierglied und ein Paar Einspeiseleitungen, wobei jede Einspeiseleitung mit einem induktiven Abschnitt kapazitiv gekoppelt ist und jeder induktive Abschnitt mit einem Dipolarm kapazitiv gekoppelt ist. Dies trennt die Dipole bei Niedrigbandfrequenzen von den Schäften, sodass sie nicht als Monopol resonieren.
Bei einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst ein Strahlerelement einen ersten und einen zweiten Dipolarm, die von einer Einspeiseplatte getragen werden. Jeder Dipolarm weist eine kapazitive Kopplungsfläche auf. Die Einspeiseplatte umfasst ein Symmetrierglied und eine erste und eine zweite CLC-Anpassungsschaltung, die mit dem Symmetrierglied gekoppelt sind. Die erste Anpassungsschaltung ist mit dem ersten Dipolarm kapazitiv gekoppelt und die zweite Anpassungsschaltung ist mit dem zweiten Dipolarm kapazitiv gekoppelt. Die erste und die zweite Anpassungsschaltung umfassen jeweils eine CLC-Anpassungsschaltung, die in Reihe geschaltet einen mit dem Symmetrierglied gekoppelten Schaft, ein erstes kapazitives Element, einen Induktor und ein zweites kapazitives Element aufweist, wobei das zweite kapazitive Element mit einem Dipolarm gekoppelt ist. Die kapazitiven Elemente können derart gewählt werden, dass sie außerhalb des Bandes induzierte Ströme blockieren.
Die Kondensatoren der CLC-Anpassungsschaltungen können von verschiedenen Komponenten geteilt werden. Beispielsweise können das erste kapazitive Element und ein Bereich des Schafts die parallelen Platten eines Kondensators bilden und das Einspeiseplatten-PCB-Substrat kann das Dielektrikum eines Kondensators bereitstellen. Das zweite kapazitive Element kann mit einer kapazitiven Kopplungsfläche des Dipolarms kombiniert werden, um den zweiten Kondensator bereitzustellen.
Figurenliste

1 zeigt schematisch eine herkömmliche Zweibandantenne 10.
2a zeigt schematisch ein erstes Beispiel einer Zweibandantenne gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung.
2b veranschaulicht schematisch ein zweites Beispiel einer Zweibandantenne gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung.
3 ist eine grafische Darstellung von Gleichtakt- und Gegentaktantworten der Zweibandantenne aus dem Stand der Technik von 1.
4 ist eine grafische Darstellung von Gleichtakt- und Gegentaktantworten einer Zweibandantenne gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung, wie er in 2b veranschaulicht ist.
5 ist ein Diagramm von Gleichtakt- und Gegentaktantworten einer Kreuzdipolzweibandantenne gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung, wie er in 2b veranschaulicht ist.
6 ist ein hochohmiger Dipol mit kapazitiv gekoppelten Dipolarmen gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung.
7 ist ein schematisches Diagramm des hochohmigen Dipolstrahlerelements mit einer kapazitiv gekoppelten Anpassungsschaltung gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung.
8a-8c veranschaulichen Strahlerelementeinspeiseplatten gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung.
9a-9c veranschaulichen Strahlerelementeinspeiseplatten gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung.
10 veranschaulicht die Einspeiseplatten für die in einem Array angeordneten hochohmigen Strahlerelemente.
11 veranschaulicht eine Draufsicht einer ersten Konfiguration einer Zweibandantenne gemäß der vorliegenden Erfindung.
12 veranschaulicht eine Draufsicht einer zweiten Konfiguration einer Zweibandantenne gemäß der vorliegenden Erfindung.
13 veranschaulicht eine Draufsicht einer dritten Konfiguration einer Zweibandantenne gemäß der vorliegenden Erfindung.
14 veranschaulicht eine Draufsicht einer vierten Konfiguration einer Zweibandantenne gemäß der vorliegenden Erfindung.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung
1 zeigt schematisch eine herkömmliche Zweibandantenne 10. Die Zweibandantenne 10 umfasst einen Reflektor 12, ein herkömmliches Hochbandstrahlerelement 14 und ein herkömmliches Niedrigbandstrahlerelement 16. Derartige Mehrbandstrahler-Arrays weisen üblicherweise vertikale Spalten von Hochband- und Niedrigbandelementen auf, die in Intervallen von ungefähr einer halben Wellenlänge bis zu einer Wellenlänge beabstandet sind. Das Hochbandstrahlerelement 14 umfasst einen Halbwellendipol und umfasst einen ersten und einen zweiten Dipolarm 18 und eine Einspeiseplatte 20. Jeder Dipolarm 18 ist ungefähr eine Viertelwellenlänge im Mittelpunkt der Hochbandbetriebsfrequenz lang. Zusätzlich ist die Einspeiseplatte 20 ungefähr eine Viertelwellenlänge der Hochbandbetriebsfrequenz lang.
Das Niedrigbandstrahlerelement 16 umfasst ebenfalls einen Halbwellendipol und umfasst einen ersten und einen zweiten Dipolarm 22 und eine Einspeiseplatte 24. Jeder Dipolarm 22 ist ungefähr eine Viertelwellenlänge der Niedrigbandbetriebsfrequenz lang. Zusätzlich ist die Einspeiseplatte 24 ungefähr eine Viertelwellenlänge der Niedrigbandbetriebsfrequenz lang.
In diesem Beispiel beträgt die kombinierte Struktur der Einspeiseplatte 20 (ein Viertel Wellenlänge) und des Dipolarms 18 (ein Viertel Wellenlänge) ungefähr eine halbe Wellenlänge der Hochbandfrequenz. Da die Hochbandfrequenz ungefähr zweimal die Niedrigbandfrequenz beträgt und die Wellenlänge umgekehrt proportional zur Frequenz ist, bedeutet dies, dass die kombinierte Struktur bei der Niedrigbandbetriebsfrequenz ebenfalls ungefähr eine Viertelwellenlänge beträgt. Wie in 3 veranschaulicht, tritt bei solchen herkömmlichen Halbwellendipolen die CM-Resonanz (m1) in dem kritischen Bereich von 700 bis 1000 MHz auf, wo sich das GSM900-Band und das Digitale-Dividende-Band befinden.
2a zeigt schematisch eine Zweibandantenne 110 gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung. Die Zweibandantenne 110a umfasst einen Reflektor 12, ein Hochbandstrahlerelement 114a und ein herkömmliches Niedrigbandstrahlerelement 16. Das Niedrigbandelement 16 ist das gleiche wie in 1, dessen Beschreibung durch Bezugnahme aufgenommen wird.
Das Hochbandstrahlerelement 114a umfasst einen hochohmigen Dipol und umfasst einen ersten und einen zweiten Dipolarm 118 und eine Einspeiseplatte 20a. Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Dipolarme 118 des Hochbandstrahlers 114a derart dimensioniert, dass die Gesamtlänge der Dipolarme 118 ungefähr drei Viertel der Wellenlänge der mittleren Frequenz des Hochbandes beträgt. Im Breitbandbetrieb kann die Länge der Dipole im Bereich von 0,6 Wellenlängen bis 0,9 Wellenlängen eines beliebigen Signals im Hochband liegen. Zusätzlich ist die Einspeiseplatte 20a ungefähr eine Viertelwellenlänge der Hochbandbetriebsfrequenz lang, was das Strahlerelement 114a in der gewünschten Höhe von dem Reflektor 12 hält. Bei einer weiteren Ausführungsform kann ein Antiresonanz-Vollwellenlängendipol als das hochohmige Strahlerelement 114a verwendet werden.
Bei den vorstehend offenbarten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung überschreitet die Kombination aus der Einspeiseplatte 20a und dem hochohmigem Dipolarm 118 eine Viertelwellenlänge der Niedrigbandfrequenzen. Das Verlängern der Kombination aus Einspeiseplatte und Dipolarm verlängert den Monopol und stimmt die CM-Frequenz nach unten und aus dem Niedrigband heraus ab.
Bei einem anderen Beispiel kann ein Einstellen der CM-Frequenz nach oben und aus dem Niedrigband heraus erwünscht sein. Dieses Beispiel umfasst bevorzugt kapazitiv gekoppelte Dipolarme an den hochohmigen Hochbanddipolarmen 118. 6 veranschaulicht ein Beispiel eines hochohmigen Dipols 114b, bei dem die Dipolarme 118 mit den Einspeiseleitungen 124 an den Einspeiseplatten 120 kapazitiv gekoppelt sind. Die Einspeiseplatten 120 umfassen ein Gabelsymmetrierglied 122, um ein RF-Eingangssignal von unsymmetrisch in symmetrisch umzuwandeln. Die Einspeiseleitungen 124 leiten die symmetrischen Signale zu den Strahlern weiter. Die kapazitiven Bereiche 130 auf einer PCB koppeln mit den Dipolen 118. Die induktiven Leiterbahnen 132 koppeln die Einspeiseleitungen 124 mit den kapazitiven Bereichen 130. Siehe z.B. die US-Anmeldung Nr. 13/827,190 , die durch Bezugnahme aufgenommen wird. Die kapazitiven Bereiche 130 agieren bei Niedrigbandfrequenzen als ein offener Schwingkreis (engl. „open circuit“).
Dementsprechend arbeiten, wie in 2b veranschaulicht, der Dipolarm 118 und die Einspeiseplatte 20b bei Niedrigbandfrequenzen von Interesse nicht mehr als Monopol. Jede Struktur ist unabhängig kleiner als eine 1/4-Wellenlänge bei Niedrigbandfrequenzen. Daher wird die CM-Resonanz nach oben und aus dem Niedrigband herausbewegt.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Einspeiseplattenanpassungsschaltung bereitzustellen, um Gleichtaktresonanzen auszusondern. Aus den vorstehend genannten Gründen ist eine kapazitive Kopplung wünschenswert, es muss jedoch ein induktiver Abschnitt eingeschlossen werden, um die Einspeiseplatte nach dem Hinzufügen der Kapazität neu abzustimmen. Wenn die Induktorabschnitte 132 mit den Einspeiseleitungen 124 verbunden sind, neigen die mit den Einspeiseleitungen 124 gekoppelten Induktorabschnitte 132 jedoch dazu, die Gesamtlänge des Monopols zu verlängern, den dieser Hochbandstrahler bildet. Dies kann eine unerwünschte Gleichtaktresonanz im Niedrigband erzeugen.
Zusätzliche Beispiele, die in den 7, 8a bis 8c und 9a bis 9c veranschaulicht sind, verbessern die LC-Anpassungsschaltung, indem sie einen zusätzlichen Kondensatorabschnitt in dem Anpassungsabschnitt hinzufügen (unter Verwendung eines CLC-Anpassungsabschnitts anstelle eines LC-Anpassungsabschnitts). Unter Bezugnahme auf die 8a bis 8c sind drei Metallisierungsschichten einer Einspeiseplatte 120a veranschaulicht. Eine erste äußere Schicht ist in 8a, eine innere Schicht in 8b und eine zweite äußere Schicht in 8c veranschaulicht. Die erste und die zweite äußere Schicht (8a, 8c) implementieren die Einspeiseleitungen 124. Die innere Schicht (8b) implementiert das Gabelsymmetrierglied 122, die ersten Kondensatorabschnitte 134, die induktiven Elemente 132 und die zweiten Kondensatorabschnitte 130. Die ersten Kondensatorabschnitte 134 koppeln kapazitiv mit den Einspeiseleitungen 124, anstatt die induktiven Elemente 132 mit den Einspeiseleitungen 124 direkt zu verbinden. Die zweiten Kondensatorabschnitte 130 sind dem Kondensator von der in 6 veranschaulichten LC-Anpassungsschaltung ähnlich.
Der erste Kondensatorabschnitt 134 wird eingebracht, um bei Hochbandfrequenzen, bei denen der Dipol arbeiten soll, von den Einspeiseleitungen 124 zu den Induktorabschnitten 132 kapazitiv zu koppeln und dabei zu unterstützen, einige der Niedrigbandströme daran zu hindern, zu den Induktorabschnitten 132 zu gelangen. Dies unterstützt dabei, die effektive Länge des Monopols, den der Hochbandstrahler in dem Niedrigfrequenzband bildet, zu reduzieren und verschiebt daher die Gleichtaktresonanzfrequenz nach oben, sodass sie oben außerhalb des gewünschten Niedrigbandfrequenzbereichs. 4 veranschaulicht beispielsweise, dass die CM-Resonanz (m1) signifikant höher verschoben wird, indem das Standard-Halbwellenlängen-Strahlerelement 14 durch ein hochohmiges Strahlerelement 114 ersetzt wird. Zusätzlich zu einfach polarisierten Dipolstrahlerelementen kann die vorliegende Erfindung auch mit Kreuzdipolstrahlerelementen betrieben werden. 5 veranschaulicht, dass die CM-Resonanz aus dem Niedrigbandfrequenzbereich heraus verschoben wird, wenn ein hochohmiger Kreuzdipol verwendet wird.
Unter Bezugnahme auf die 9a bis 9c ist ein weiteres Beispiel einer Einspeiseplatte 120b veranschaulicht, die eine CLC-Anpassungsschaltung implementiert. In diesem Beispiel sind die ersten Kondensatoren 134, die induktiven Abschnitte 132 und die zweiten Kondensatoren 130 auf den ersten und zweiten äußeren Schichten implementiert (entsprechend 9a, 9c). Das Gabelsymmetrierglied 122 ist auf der ersten äußeren Schicht implementiert (9a). Die Einspeiseabschnitte 124 sind auf einer inneren Schicht implementiert (9c).
Während die 8a bis 8c und 9a bis 9c mehrere Metallisierungsschichten für maximale Symmetrie der CLC-Anpassungsschaltung veranschaulichen, ist es denkbar, dass die Einspeiseplatten auf nicht laminierten PCBs mit nur zwei Metallisierungsschichten implementiert werden können, wie beispielsweise eine PCB mit Metallisierungsschichten auf einer Seite, wie es in 9a veranschaulicht ist, und auf einer anderen Seite, wie es in 9b veranschaulicht ist.
10 ist eine Veranschaulichung von zwei Kreuzdipolstrahlereinspeiseplatten 140a, 140b, die auf einer Rückwandplatine 142 angebracht sind, die ein Einspeisenetzwerk 144 umfasst. Die Einspeiseplatten-PCBs 140a, 140b sind konfiguriert, über Schlitze in den Leiterplatten zusammengefügt zu werden, als ein Mittel zum Bilden der Träger für die Strahler. Es gibt auch andere Mittel zum Anordnen der Einspeiseplatten 140a, 140b zum Einspeisen eines Kreuzdipols. Die Einspeiseplatten 140a, 140b sind ferner derart angeordnet, dass Strahlerarme (nicht gezeigt) ±45° zu einer Längsachse der Rückwandplatine betragen würden.
Das Antennen-Array 110 gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist in 11 in einer Draufsicht veranschaulicht. Die Niedrigbandstrahlerelemente 16 umfassen herkömmliche Kreuzdipolelemente, die in einer vertikalen Spalte auf dem Reflektor 12 angeordnet sind. Die Hochbandelemente 114 umfassen hochohmige Kreuzdipolelemente und sind in einer zweiten und dritten vertikalen Spalte angeordnet. Bevorzugt weisen die Hochbandelemente CLC-gekoppelte Dipole auf, wie es in 7 veranschaulicht ist.
Das Antennen-Array 210 von 12 ist dem Antennen-Array 110 von 11 ähnlich, sie weist jedoch nur eine Spalte von Hochbandstrahlerelementen 114 auf. Es gibt doppelt so viele Hochbandelemente 114 wie Niedrigbandelemente 16. Die Antenne 310 von 13 ist der Antenne 210 ähnlich, aber die Hochbandelemente sind enger beabstandet und es gibt mehr als doppelt so viele Hochbandelemente 114 wie Niedrigbandelemente 16. 14 veranschaulicht eine weitere Konfiguration von Strahlerelementen in der Antenne 410. In dieser Konfiguration ist ein Array von Hochbandelementen in Reihe mit einem Array von Niedrigbandelementen 16 angeordnet und damit durchsetzt.
Die hierin beschriebenen und/oder in den Zeichnungen gezeigten Basisstationsantennensysteme sind nur beispielhaft dargestellt und beschränken den Umfang der Erfindung nicht. Sofern nicht ausdrücklich anders angegeben, können einzelne Aspekte und Komponenten der Antennen und des Einspeisenetzwerks modifiziert werden oder können durch bekannte Äquivalente ersetzt oder noch unbekannten Ersatz ersetzt werden, wie sie in der Zukunft entwickelt werden können oder wie sie sich in der Zukunft als akzeptabler Ersatz erweisen können, ohne vom Sinn der Erfindung abzuweichen.
Einige wichtige Merkmale der Erfindung werden in den folgenden Aspekten beschrieben:

Aspekt 1. Mehrbandstrahler-Array, umfassend:
1. a) mindestens eine vertikale Spalte von Niedrigbanddipolelementen mit einem unteren Betriebsfrequenzband;
2. b) mindestens eine vertikale Spalte von Hochbanddipolelementen, die ein oberes Betriebsfrequenzband mit einer Mittelpunktfrequenz aufweisen, wobei die Hochbanddipolelemente Dipolarme aufweisen, die sich kombinieren, sodass sie ungefähr drei Viertel einer Wellenlänge der Mittelpunktfrequenz des oberen Betriebsfrequenzbandes sind, wobei die Hochbandstrahlerelemente ungefähr ein Viertel einer Wellenlänge des oberen Betriebsfrequenzbandes über einem planaren Reflektor durch Hochbandeinspeiseplatten getragen werden; wobei eine Kombination der Hochbandeinspeiseplatten und der Hochbanddipolarme im unteren Betriebsfrequenzband nicht resonieren.
Aspekt 2. Mehrbandstrahler-Array nach Aspekt 1, wobei die Hochbanddipolelemente eine Impedanz von ungefähr 400 Ω bis 600 Ω in dem oberen Betriebsfrequenzband aufweisen.
Aspekt 3. Mehrbandstrahler-Array nach Aspekt 1, wobei das untere Betriebsfrequenzband ungefähr 694 MHz bis 960 MHz beträgt.
Aspekt 4. Mehrbandstrahler-Array nach Aspekt 1, wobei das untere Betriebsfrequenzband ungefähr 790 Mhz bis 960 MHz und das obere Betriebsfrequenzband ungefähr 1710 Mhz bis 2170 MHz beträgt.
Aspekt 5. Mehrbandstrahler-Array nach Aspekt 1, wobei das obere Betriebsfrequenzband ungefähr 1710 MHz bis 2170 MHz beträgt.
Aspekt 6. Mehrbandstrahler-Array nach Aspekt 1, wobei das obere Betriebsfrequenzband ungefähr 1710 MHz bis 2700 MHz beträgt.
Aspekt 7. Mehrbandstrahler-Array nach Aspekt 1, wobei das obere Betriebsfrequenzband ungefähr zweimal das obere Betriebsfrequenzband beträgt.
Aspekt 8. Mehrbandstrahler-Array nach Aspekt 1, wobei die Dipolarme der Hochbandstrahlerelemente mit den Einspeiseleitungen an den Hochbandeinspeiseplatten kapazitiv gekoppelt sind.
Aspekt 9. Mehrbandstrahler-Array nach Aspekt 1, wobei die Hochbandeinspeiseplatte ein Symmetrierglied und ein Paar Einspeiseleitungen umfasst, wobei jede Einspeiseleitung mit einem induktiven Abschnitt kapazitiv gekoppelt ist und jeder induktive Abschnitt mit einem Dipolarm kapazitiv gekoppelt ist.
Aspekt 10. Mehrbandstrahler-Array, umfassend:
1. a) mindestens eine vertikale Spalte von Niedrigbanddipolelementen mit einem unteren Betriebsfrequenzband;
2. b) mindestens eine vertikale Spalte von Hochbanddipolelementen, die ein oberes Betriebsfrequenzband mit einer Mittelpunktfrequenz aufweisen, wobei die Hochbanddipolelemente Dipolarme aufweisen, die sich kombinieren, sodass sie ungefähr drei Viertel einer Wellenlänge der Mittelpunktfrequenz des oberen Betriebsfrequenzbandes sind, wobei die Hochbandstrahlerelemente über einem planaren Reflektor durch Hochbandeinspeiseplatten getragen werden; wobei die Hochbandeinspeiseplatte ein Symmetrierglied und ein Paar Einspeiseleitungen umfasst, wobei jede Einspeiseleitung mit einem induktiven Abschnitt kapazitiv gekoppelt ist und jeder induktive Abschnitt mit einem Hochbanddipolarm kapazitiv gekoppelt ist.
Aspekt 11. Mehrbandstrahler-Array nach Aspekt 9, wobei das obere Betriebsfrequenzband ungefähr zweimal das obere Betriebsfrequenzband beträgt.
Aspekt 12. Strahlerelement, umfassend:
1. a. einen ersten und einen zweiten Dipolarm, wobei jeder Dipolarm eine kapazitive Kopplungsfläche aufweist; und
2. b. eine Einspeiseplatte mit einem Symmetrierglied und eine erste und eine zweite Anpassungsschaltung, die mit dem Symmetrierglied gekoppelt sind, wobei die erste Anpassungsschaltung mit dem ersten Dipolarm gekoppelt ist und die zweite Anpassungsschaltung mit dem zweiten Dipolarm gekoppelt ist, wobei die erste und die zweite Anpassungsschaltung jeweils in Reihe geschaltet umfassen:
  1. 1. einen Schaft, der mit dem Symmetrierglied gekoppelt ist,
  2. 2. ein erstes kapazitives Element;
  3. 3. einen Induktor; und
  4. 4. ein zweites kapazitives Element, wobei das zweite kapazitive Element mit einem Dipolarm gekoppelt ist;
Aspekt 13. Strahlerelement nach Aspekt 11, wobei das erste kapazitive Element und ein Bereich des Schafts parallele Platten eines Kondensators umfassen und das Einspeiseplattensubstrat ein Dielektrikum eines Kondensators umfasst.
Aspekt 14. Strahlerelement nach Aspekt 11, wobei sich das zweite kapazitive Element und der kapazitive Dipolarmkopplungsbereich kombinieren, um einen Kondensator zu bilden, der Bandströme blockiert.
Aspekt 15. Strahlerelement nach Aspekt 11, wobei das Strahlerelement ferner ein Kreuzdipolstrahlerelement umfasst.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 61/978791 [0001]
US 14479102 [0007]
US 13827190 [0020]

Claims

Mehrbandantenne, umfassend: eine Spalte von Niedrigbanddipolelementen (16), die in einem unteren Betriebsfrequenzband arbeiten; und eine Spalte von Hochbanddipolelementen (118), die in einem oberen Betriebsfrequenzband arbeiten, wobei jedes Hochbanddipolelement eine Hochbandeinspeiseplatte und einen Dipol mit einem ersten Dipolarm und einem zweiten Dipolarm umfasst; wobei für jedes Hochbanddipolelement eine Länge der Kombination aus der Hochbandeinspeiseplatte und dem ersten Dipolarm ein Viertel einer Wellenlänge des unteren Betriebsfrequenzbandes überschreitet und eine Gleichtaktresonanz derart abstimmt, dass sie außerhalb des unteren Betriebsfrequenzbands liegt.
Mehrbandantenne, umfassend: eine Spalte von Niedrigbanddipolelementen (16), die in einem unteren Betriebsfrequenzband arbeiten; und eine Spalte von Hochbanddipolelementen (118), die in einem oberen Betriebsfrequenzband arbeiten, wobei jedes Hochbanddipolelement eine Hochbandeinspeiseplatte und einen Dipol mit einem ersten Dipolarm und einem zweiten Dipolarm umfasst; wobei der Dipol ein hochohmiger Dipol mit einer ersten Resonanzfrequenz und einer zweiten Resonanzfrequenz ist, wobei sich die zweite Resonanzfrequenz innerhalb des oberen Betriebsfrequenzbandes befindet; und wobei eine Kombination der Hochbandeinspeiseplatte und des ersten oder zweiten Dipolarms im unteren Betriebsfrequenzband nicht resoniert.
Mehrbandantenne nach Anspruch 2, wobei sich die erste Resonanzfrequenz nicht in dem oberen Betriebsfrequenzband befindet.
Mehrbandantenne nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der erste und der zweite Dipolarm eine Gesamtlänge aufweisen, die zwischen 0,6 Wellenlängen bis 0,9 Wellenlängen einer Frequenz in dem oberen Betriebsfrequenzband liegt.
Mehrbandantenne, umfassend: eine Spalte von Niedrigbanddipolelementen (16), die in einem unteren Betriebsfrequenzband arbeiten; und eine Spalte von Hochbanddipolelementen (118), die in einem oberen Betriebsfrequenzband arbeiten, wobei jedes Hochbanddipolelement eine Hochbandeinspeiseplatte und einen Dipol mit einem ersten Dipolarm und einem zweiten Dipolarm umfasst; wobei jeder Dipol eine Gesamtlänge aufweist, die zwischen 0,6 Wellenlängen und 0,9 Wellenlängen eines gegebenen Signals in dem oberen Betriebsfrequenzband liegt.
Mehrbandantenne nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das obere Betriebsfrequenzband ungefähr 1710 MHz bis 2700 MHz beträgt.
Mehrbandantenne nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Gleichtaktresonanz derart abgestimmt ist, dass sie unter dem unteren Betriebsfrequenzband liegt.
Mehrbandantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Gleichtaktresonanz derart abgestimmt ist, dass sie über dem unteren Betriebsfrequenzband liegt.
Mehrbandantenne nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei jede Hochbandeinspeiseplatte eine Höhe von ungefähr einem Viertel einer Wellenlänge des oberen Betriebsfrequenzbandes aufweist.
Mehrbandantenne nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der erste und der zweite Dipolarm jedes Dipols mit Einspeiseleitungen auf einer entsprechenden Hochbandeinspeiseplatte kapazitiv gekoppelt sind.
Mehrbandantenne nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine Kombination des ersten Dipolarms und der Hochbandeinspeiseplatte im unteren Betriebsfrequenzband nicht resoniert.
Mehrbandantenne nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei jedes Niedrigbanddipolelement ein Kreuzdipolstrahlerelement umfasst und jedes Hochbanddipolelement ein Kreuzdipolstrahlerelement umfasst.
Mehrbandantenne nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Dipol ein hochohmiger Dipol ist.
Mehrbandantenne nach Anspruch 13, wobei der Dipol ein hochohmiger Dipol mit einer zweiten Resonanzfrequenz ist, die sich innerhalb des oberen Betriebsfrequenzbandes befindet.
Mehrbandantenne nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Dipole der Hochbanddipolelemente eine erste Resonanzfrequenz und eine zweite Resonanzfrequenz aufweisen, die erste Resonanzfrequenz eine Frequenz ist, bei welcher der Dipol als Halbwellendipol wirkt, und die zweite Resonanzfrequenz eine Frequenz ist, bei welcher der Dipol als hochohmiger Dipol wirkt, der eine höhere Impedanz aufweist als der Halbwellendipol; und wobei die Dipole in der zweiten Resonanzfrequenz arbeiten und sich die zweite Resonanzfrequenz innerhalb des oberen Betriebsfrequenzbandes befindet.
Mehrbandantenne nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei für jedes Hochbanddipolelement eine Länge der Kombination aus der Hochbandeinspeiseplatte und dem ersten Dipolarm ein Viertel einer Wellenlänge des unteren Betriebsfrequenzbandes überschreitet und eine Gleichtaktresonanz derart abstimmt, dass sie außerhalb des unteren Betriebsfrequenzbands liegt.
Mehrbandantenne nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Dipol eine erste Resonanzfrequenz und eine zweite Resonanzfrequenz aufweist, wobei sich die zweite Resonanzfrequenz innerhalb des oberen Betriebsfrequenzbandes befindet und sich die erste Resonanzfrequenz nicht innerhalb des oberen Betriebsfrequenzbandes befindet, und wobei eine Kombination aus der Hochbandeinspeiseplatte und dem ersten oder zweiten Dipolarm in dem unteren Betriebsfrequenzband nicht resoniert.