Una formación (100) de antenas de triple banda para estaciones base celulares,

funcionando dicha formación de antenas en una primera banda de frecuencia, en una segunda banda de frecuencia y en una tercera banda de frecuencia, en la cual dichas bandas de frecuencia primera y segunda están dentro de una primera gama de frecuencias entre 1.700 MHz y 2.170 MHz, y en la cual dicha tercera banda de f 5 recuencia está dentro de una segunda gama de frecuencias entre 700 MHz y 1.000 MHz;

comprendiendo dicha formación de antenas:

- un primer conjunto de elementos irradiadores (101) que funcionan en dicha primera banda de frecuencia,

- un segundo conjunto de elementos irradiadores (102) que funcionan en dicha segunda banda de frecuencia,

- un tercer conjunto de elementos irradiadores (103) que funcionan tanto en dicha tercera banda de frecuencia como en dicha primera banda de frecuencia,

- y un cuarto conjunto de elementos irradiadores (104) que funcionan tanto en dicha tercera banda de frecuencia como en dicha segunda banda de frecuencia;

en la que al menos algunos de los elementos irradiadores de dicho primer conjunto (101) están entrelazados con al menos algunos de los elementos irradiadores de dicho tercer conjunto (103), y en al menos algunos de los elementos irradiadores de dicho segundo conjunto (102) están entrelazados con al menos algunos de los elementos irradiadores de dicho cuarto conjunto (104),

caracterizada porque la combinación exclusiva de dicho primer conjunto de elementos irradiadores (101) con dicho tercer conjunto de elementos irradiadores (103) proporciona dicha primera banda de frecuencia, la combinación exclusiva de dicho segundo conjunto de elementos irradiadores (102) con dicho cuarto conjunto de elementos irradiadores (104) proporciona dicha segunda banda de frecuencia, y la combinación exclusiva de dicho tercer conjunto de elementos irradiadores (103) con dicho cuarto conjunto de elementos irradiadores (104) proporciona dicha tercera banda de frecuencia.

Formación menuda de antenas de triple banda para estaciones base celulares La presente solicitud se refiere a la solicitud de patente europea EP 05109585 registrada el 14 de octubre de 2005 y a la solicitud de patente estadounidense US60 / 727.981 registrada el 18 de octubre de 2005. Se reivindica la prioridad de esas dos solicitudes.

La presente invención se refiera a una formación de antenas para estaciones base celulares, en particular, a una formación menuda de antenas de triple banda.

Objeto de la invención La presente invención se refiere a una formación menuda de antenas de triple banda para estaciones base celulares, que proporciona un ancho reducido de la antena de la estación base y minimiza el impacto ambiental y visual de una red de antenas de estación base celular, en particular, en redes de telefonía móvil y de servicios inalámbricos. La invención se refiere a una familia novedosa de sedes menudas de estación base que son capaces de integrar múltiples servicios móviles / celulares en un sistema irradiador compacto.

Una formación de antenas de triple banda según la presente invención comprende una disposición entrelazada de pequeños elementos irradiadores para reducir significativamente el tamaño de dicha formación de antenas. Más específicamente, en una realización la formación menuda de antenas de triple banda funciona en una primera banda de frecuencia, una segunda banda de frecuencia y una tercera banda de frecuencia, en donde la razón entre dichas bandas de frecuencia primera y segunda es menos que 1, 58, o 1, 48, o 1, 38, o 1, 28 o incluso 1, 18, y en donde la razón entre dicha primera banda (o dicha segunda banda) y dicha tercera banda es más de 1, 3, o 1, 4, o 1, 5, o 1, 6 o incluso 1, 7.

Otro aspecto de la invención se refiere a un procedimiento para reducir el impacto ambiental y visual de una estación base capaz de integrar servicios de comunicación de 1ª, 2ª y 3ª generación, que comprenden las etapas de integrar tres formaciones de antenas de triple banda en un cilindro delgado de una estación base de triple banda y de tres sectores. La invención también proporciona medios para aumentar el número y densidad de los abonados de servicios inalámbricos móviles y celulares sin aumentar el número de sedes de estación base, para aumentar la velocidad del despliegue de servicios 3G sobre los existentes y para reducir el coste y las inversiones de la red resultante de servicios móviles.

Antecedentes de la invención

El Sistema Universal de Telecomunicaciones Móviles (UMTS) , también conocido como la tercera generación de sistemas de comunicaciones inalámbricos, está añadiéndose a la 1ª y 2ª generación de sistemas de comunicaciones inalámbricas (tales como, por ejemplo, GSM850, GSM900, DCS, PCS1900, CDMA o TDMA) y ha estimulado la demanda de formaciones de antenas multibanda y, en particular, de formaciones de antenas de estación base de triple banda. Tales formaciones de antenas de triple banda integran la 1ª, 2ª y 3ª generación de sistemas de comunicaciones inalámbricas.

Un típico servicio celular requiere una red de estaciones base, comprendiendo cada una de ellas varias formaciones de antenas de estación base, para proporcionar cobertura a los usuarios de dicho servicio celular. Las formaciones de antenas son la parte irradiadora de la estación base. Usualmente, la parte irradiadora de la estación base está compuesta por nueve o tres formaciones de antenas independientes que dan servicio, por ejemplo, a una parte específica de una ciudad, un pueblo, una carretera o una autopista. Dado que la parte irradiadora de la estación base se compone de varias formaciones de antenas, las dimensiones de una estación base convencional son grandes y la estación base resultante tiene un impacto visual significativamente grande.

Una posibilidad para permitir que una estación base proporcione cobertura para tres sistemas distintos de comunicación móvil es usar, por ejemplo, tres formaciones de antenas de banda única (por ejemplo, una para GSM900, otra para DCS y una tercera para UMTS) . Dado que las estaciones base habituales dividen su área de cobertura en tres sectores distintos, se requieren tres formaciones de antenas de banda única para cada uno de dichos sectores, lo que significa que la estación base de tres sectores y triple banda podría requerir hasta un total de nueve formaciones de antenas. Como alternativa, y a fin de reducir el número de formaciones de antenas para la estación base, podrían combinarse dos de las tres bandas de operación en una formación de antenas de banda dual (tal como, por ejemplo, DCS y UMTS) . En este caso, solamente dos formaciones de antenas serían necesarias en cada sector, dando como resultado un total de seis formaciones de antenas para una estación base de tres sectores y triple banda. El uso de múltiples formaciones de antenas de banda única (o una combinación de formaciones de antenas de banda única y de banda dual) en una estación base de triple banda llevará habitualmente a estructuras abultadas y mecánicamente complejas, difícilmente confundibles con el entorno de alrededor. Además, un gran número de formaciones de antenas dará probablemente como resultado una solución costosa.

Como alternativa, algunas formaciones convencionales de antenas de triple banda que se usan hoy para estaciones base hacen uso de una configuración "lado a lado", en la cual tres formaciones de antenas de banda única se disponen una junto a la otra a lo largo de la dirección definida por el ancho de las formaciones de antenas de banda única y se meten en un único recinto o cubierta dieléctrica para antena de radar.

Aunque este enfoque reduce el número de formaciones de antenas en la estación base a solamente tres (es decir, una por sector) , todavía rinde malamente en términos de minimizar el impacto visual de la estación base, ya que las dimensiones de estas formaciones de antenas, especialmente su ancho, son significativamente mayores que las dimensiones de una formación de antenas de banda única.

El documento EP-A1-1 227 545 revela formaciones de antenas multibanda entrelazadas que pueden operar simultáneamente en diversas bandas de frecuencia, gracias a la disposición física de los elementos que las constituyen, así como al comportamiento multibanda de algunos elementos situados estratégicamente en la formación.

Hoy en día, los gobiernos locales, regionales y / o nacionales y las administraciones públicas se preocupan acerca del impacto visual de las estaciones base en sus ciudades, principalmente debido al gran tamaño de las formaciones de antenas. Según los gobiernos y las administraciones públicas se empeñan en minimizar el impacto visual de la estación base de las redes de comunicaciones celulares, está tornándose más y más difícil para los operadores de red y los proveedores de servicios móviles adquirir nuevas sedes y / u obtener la licencia para establecer nuevas estaciones base en ciudades y pueblos alrededor del mundo.

El impacto visual debido al tamaño y número de formaciones de antenas en una estación base ha sido un asunto en aumento para los operadores de red y los consumidores, creando la demanda de formaciones de antenas de tamaño más pequeño para estaciones base, con las cuales reducir significativamente el impacto visual de la estación base, pero sin comprometer el nivel de prestaciones y la funcionalidad de las soluciones actuales.

El documento US-A-5 969 689 revela una formación de antenas multihaz y, más específicamente, una formación de antenas que emplea una geometría compuesta de forma cónica para efectuar un patrón de radiación omnidireccional de tamaño ajustable cuando todos los haces se solapan.

Las técnicas de reducción ajustable de inclinación inferior eléctrica para los sistemas de formaciones de antenas son muy bien conocidas en la técnica de fondo referida.

Sumario de la invención

Los inconvenientes mencionados anteriormente se superan con una formación de antenas de triple banda, según la reivindicación 1, con una estación base menuda de triple banda, según la reivindicación 12, y con el procedimiento para reducir el impacto ambiental y visual de una red de estaciones base celulares o inalámbricas, según la reivindicación 15. Realizaciones adicionales se revelan en las reivindicaciones dependientes.

La invención proporciona dispositivos y medios para minimizar el impacto visual y el coste de las redes de telecomunicación móvil, simplificando a la vez la logística... [Seguir leyendo]

1. Una formación (100) de antenas de triple banda para estaciones base celulares, funcionando dicha formación de antenas en una primera banda de frecuencia, en una segunda banda de frecuencia y en una tercera banda de frecuencia, en la cual dichas bandas de frecuencia primera y segunda están dentro de una primera gama de frecuencias entre 1.700 MHz y 2.170 MHz, y en la cual dicha tercera banda de frecuencia está dentro de una segunda gama de frecuencias entre 700 MHz y 1.000 MHz;

comprendiendo dicha formación de antenas:

- un primer conjunto de elementos irradiadores (101) que funcionan en dicha primera banda de frecuencia,

- un segundo conjunto de elementos irradiadores (102) que funcionan en dicha segunda banda de frecuencia,

- un tercer conjunto de elementos irradiadores (103) que funcionan tanto en dicha tercera banda de frecuencia como en dicha primera banda de frecuencia,

- y un cuarto conjunto de elementos irradiadores (104) que funcionan tanto en dicha tercera banda de frecuencia como en dicha segunda banda de frecuencia;

en la que al menos algunos de los elementos irradiadores de dicho primer conjunto (101) están entrelazados con al menos algunos de los elementos irradiadores de dicho tercer conjunto (103) , y en al menos algunos de los elementos irradiadores de dicho segundo conjunto (102) están entrelazados con al menos algunos de los elementos irradiadores de dicho cuarto conjunto (104) , caracterizada porque la combinación exclusiva de dicho primer conjunto de elementos irradiadores (101) con dicho tercer conjunto de elementos irradiadores (103) proporciona dicha primera banda de frecuencia, la combinación exclusiva de dicho segundo conjunto de elementos irradiadores (102) con dicho cuarto conjunto de elementos irradiadores (104) proporciona dicha segunda banda de frecuencia, y la combinación exclusiva de dicho tercer conjunto de elementos irradiadores (103) con dicho cuarto conjunto de elementos irradiadores (104) proporciona dicha tercera banda de frecuencia.

2. Una formación de antenas de triple banda según la reivindicación 1, en la cual la razón entre dicha segunda banda de frecuencia y dicha primera banda de frecuencia es menor que una razón máxima seleccionada entre el grupo de razones máximas que comprende 1, 18, 1, 28, 1, 38, 1, 48 y 1, 58;

en la que la razón entre dicha primera banda de frecuencia y dicha tercera banda de frecuencia es mayor que una razón mínima seleccionada entre el grupo de razones mínimas que comprende 1, 3, 1, 4, 1, 5, 1, 6 y 1, 7;

y en la que la razón entre dicha segunda banda de frecuencia y dicha tercera banda de frecuencia es mayor que una razón mínima seleccionada entre el grupo de razones mínimas que comprende 1, 3, 1, 4, 1, 5, 1, 6 y 1, 7.

3. Una formación de antenas de triple banda según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en la cual dicha primera banda de frecuencia y dicha segunda banda de frecuencia incluyen, cada una, dos, tres o más servicios celulares o inalámbricos y en la cual, preferiblemente, dichos servicios celulares o inalámbricos incluidos en dicha primera banda de frecuencia y / o dicha segunda banda de frecuencia comprenden al menos uno entre los servicios de GSM1800, PCS o UMTS.

4. Una formación de antenas de triple banda según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en la cual al menos algunos elementos irradiadores de la formación (100) de antenas están tanto en dicho tercer conjunto (103) como en dicho cuarto conjunto (104) .

5. Una formación de antenas de triple banda según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en la cual uno entre dicho tercer conjunto (103) o dicho cuarto conjunto (104) no comprende ningún elemento irradiador.

6. Una formación de antenas de triple banda según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en la cual los elementos irradiadores de la formación (100) de antenas están esencialmente alineados con respecto a un eje vertical y / o

en la cual la separación vertical entre dos elementos irradiadores adyacentes es preferiblemente menor que 1, 0, 9 o 0, 8 veces la longitud de onda en la mayor frecuencia de operación de la formación de antenas;

y en la cual dicha separación vertical es constante por toda la formación de antenas, o distinta para distintos pares de elementos irradiadores.

7. Una formación de antenas de triple banda según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en la cual los elementos irradiadores de dicho tercer conjunto (103) y los de dicho cuarto conjunto (104) están esencialmente sobre el eje vertical central de dicha formación (100) de antenas y / o en la cual al menos un par de elementos irradiadores adyacentes verticalmente separados pertenecen al mismo conjunto de elementos irradiadores y / o en la cual el número de elementos irradiadores en cada uno de dichos conjuntos primero, segundo, tercero y cuarto de elementos irradiadores (101, 102, 103, 104) es el mismo, o distinto para al menos dos de dichos conjuntos.

8. Una formación de antenas de triple banda según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en la cual los elementos irradiadores de dicho primer conjunto (101) y / o los elementos irradiadores de dicho segundo conjunto (102) son antenas de parche.

9. Una formación de antenas de triple banda según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en la cual los elementos irradiadores de dicho primer conjunto (101) y / o los elementos irradiadores de dicho segundo conjunto (102) son elementos irradiadores (200, 230, 260) alimentados, bien por contacto directo o bien mediante acoplamiento capacitivo, en cuatro puntos (203, 233) de alimentación, siendo dos de los cuatro puntos (203, 233) de alimentación para una polarización dada, y siendo los otros dos puntos de alimentación para otra polarización, esencialmente ortogonal a la anterior, y en donde los dos puntos (203, 233) de alimentación correspondientes a una misma polarización se combinan por medio de un divisor, de modo tal que los elementos irradiadores resultantes (200, 230, 260) presenten dos puertos de alimentación.

10. Una formación de antenas de triple banda según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en la cual los elementos irradiadores del tercer conjunto (103) y los del cuarto conjunto (104) son elementos irradiadores (300, 400, 420, 440, 460) capaces de funcionar en dos bandas de frecuencia distintas que comprenden una primera parte (301, 401, 421, 441, 461) y una segunda parte (302, 402, 422, 442, 462) ,

en la cual los elementos irradiadores (300, 400, 420, 440, 460) se excitan en ocho puntos de alimentación, excitándose la primera parte de los elementos irradiadores (301, 401, 421, 441, 461) con cuatro puntos de alimentación, y excitándose la segunda parte de los elementos irradiadores (302, 402, 422, 442, 462) independientemente con otros cuatro puntos de alimentación, y en la cual los puntos de alimentación se combinan por medio de un divisor para obtener elementos irradiadores de polarización dual de cuatro puertos.

11. Una formación de antenas de triple banda según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la cual uno o más de los elementos irradiadores de dicha formación de antenas están formados como una curva rellenadora de espacio, una curva de enumeración de casillas, una curva de dimensión de rejilla y / o una estructura multinivel.

12. Una estación base menuda de triple banda para servicios móviles / celulares que incluye una parte irradiadora, comprendiendo dicha parte irradiadora:

- dos, tres, cuatro, cinco o seis formaciones (1001, 1001', 1001") de antenas según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, estando dichas formaciones (1001, 1001', 1001") de antenas radialmente separadas de un eje central (1003) de la estructura de dicha estación base menuda de triple banda;

- una cúpula (1000) de radar esencialmente cilíndrica que aloja dichas formaciones (1001, 1001', 1001") de antenas y que está preferiblemente hecha de un material dieléctrico;

- y un soporte central alineado con respecto a dicho eje (1003) ;

en la cual dichas formaciones (1001, 1001', 1001") de antenas están montadas sobre dicho soporte central a una distancia seleccionada y son esencialmente paralelas a dicho eje central (1003) ; y en la cual cada formación (1001, 1001', 1001") de antenas está respectivamente colocada longitudinalmente dentro de un sector angular (1002, 1002', 1002") definido alrededor de dicho eje central (1003) .

13. Una estación base menuda de triple banda según la reivindicación 12, en la cual una separación angular (A) se introduce entre dichas formaciones de antenas;

y en la cual dicha parte irradiadora comprende adicionalmente una característica mecánica para guiar la dirección del eje óptico horizontal de dichas formaciones de antenas, independientemente en cada sector, y / o en la cual dicha estación base incluye adicionalmente una torre construida como una estructura modular, apilando o ensamblando secciones de construcción;

y en la cual dicha estructura modular comprende un mecanismo para introducir el plegado, doblado, retracción y / o elevación de dicha estructura modular.

14. Una estación base menuda de triple banda según la reivindicación 12 o 13, en la cual dicha parte irradiadora comprende tres formaciones (1001, 1001', 1001") de antenas que forman una estación base de tres sectores;

y en la cual el diámetro de la circunferencia de dicha cúpula (1000) de radar esencialmente cilíndrica es menor que 1, 75 veces, o 1, 65 veces, o 1, 60 veces, o 1, 55 veces, o incluso 1, 45 veces la longitud de onda en la mayor frecuencia de la 5 menor banda operativa de dichas formaciones de antenas.

15. Un procedimiento para reducir el impacto ambiental y visual de una red de estaciones base celulares o inalámbricas, que comprende las etapas de combinar una o más de las formaciones de antenas de triple banda de ancho y espesor estrechos de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11 en una cúpula de radar esencialmente cilíndrica, teniendo dicha cúpula de radar cilíndrica un diámetro menor que un diámetro máximo seleccionado entre el grupo de diámetros máximos que incluye 1, 75, 1, 70, 1, 65 y 1, 60 veces la longitud de onda en la mayor frecuencia de la menor banda de frecuencia de dicha formación de antenas.

Fig. 5 (continuación)