CN101507143A - 具有电倾角的分集天线系统 - Google Patents

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Abstract

带电倾角的分集天线系统具有两个双极化的、倾角可调、带提供空间分集的物理分离的天线组(44A)和(44B)。各天线组(44A)或(44B)具有与独立可调电倾角的角度关联的两种极化。控制各天线组(44A)或(44B)的电倾角的角度以与另一天线组的电倾角的角度相等，以便提供共极化或反极化倾角耦合。天线系统(40)可工作在各与具有共极化或反极化倾角耦合的不同天线组(44A)和(44B)的相应极化对相关联的多个载波频率。天线倾角角度是可控制的，使得不同载波频率与独立可调的电倾角的角度相关联。本系统还可与多组相邻和非相邻载波频率配合使用。

Description

具有电倾角的分集天线系统
技术领域
本发明涉及具有电倾角的分集天线系统，即具有空间分集和电倾角能力的相控阵列天线系统。它与诸如那些用于电信、例如一般被称为移动电话网的蜂窝移动无线网络的天线系统的许多天线系统相关。此类网络包括由诸如GSM的蜂窝无线标准所实现的第二代(2G)移动电话网和由诸如通用移动电话系统(UMTS)的蜂窝标准所实现的第三代(3G)移动电话网。其它蜂窝无线标准包括IS 95和WCDMA2000。
背景技术
传统蜂窝无线网络的运营商一般使用自己的基站，每个基站连接到一个或多个天线。在此类网络中，天线是定义预期覆盖区域的主要因素，覆盖区域一般被分成多个重叠小区，每个小区与相应天线和基站关联。每个小区包含在该小区内维持与移动无线设备的无线通信的固定位置基站。为了通信，基站之间例如通过按照栅格状或网状结构布置的固定陆地线相互连接，从而允许遍及小区覆盖区域的移动无线设备相互通信以及与蜂窝移动无线网以外的公共电话网通信。
为了改善和优化用于蜂窝无线网络的天线系统的通信性能，已知使用三种技术：空间分集、极化分集和可变电倾角。第一种此类技术、即空间分集包括使用两个在空间上分开的天线，每个天线引起来自使用移动电话手持机的远程订户的相应接收信号：这使得从单个手持机可得到两个接收信号，因此提供了通信优势。
基站所接收的信号遭受了功率的快速起伏，因为它们经过了多径环境：即从移动电话手持机发射的信号的复本经由多径或多路传递到接收基站，且手持机本身在发射期间也在移动。此外，此类复本相互之间去相关。可使用例如提供从移动手持机到基站的上行链路的显著性能增进的最大比率合并(MRC)来合并基站所接收的信号。
改进通信性能的第二种技术、即极化分集可通过具有两组天线元件的天线来获得，各组天线元件提供与另一组的最大信号发射或接收灵敏度的角度正交的最大信号发射或接收灵敏度的角度。由此类天线从单个移动手持机经不同多径路线所接收的两个信号彼此之间至少部分不相关，因此它们可被合并以改善接收信号质量。
改进通信性能的第三种技术、即可变电倾角源于天线元件的相控阵列的属性。此类天线响应于其天线元件的相位激励或者跨跃阵列作为阵列中的元件位置的线性函数变化的激励而形成主波束。改变该函数的梯度将主波束的倾斜度或角度向符合相位激励中的主波束方向改变。这允许蜂窝移动无线网的运营商将主波束的角度向垂直方向改变，其又调节天线所服务的地面覆盖区域，并使与不同小区关联的消息之间的干扰能够被降低：在这里，小区是天线通信的区域，且每个天线可存在一个以上的小区。
蜂窝无线网络的运营商面临传输信息能力不断增加的需求，但是须经限制部署新站点或者对现有站点增加额外天线的规划或者分区约束。因此，在不增加天线的情况下增加天线传输信息能力是合乎需要的，例如通过运营商共享天线同时由各个用户(运营商(欧洲)、或者载波(美国))相互独立地保留各自电倾角的角度的调节和空间分集的能力。
发明内容
本发明的一个目的是用独立的电倾角的角度给两个运营商提供在天线站点的空间分集。
本发明提供一种天线系统，具有两个双极化的、倾角可调的天线，所述天线具有提供空间分集的物理分离，并且其中：
a)每个天线具有与相应独立可调的电倾角的角度相关联的极化；以及
b)每个天线具有电倾角的角度，所述电倾角的角度可控制成与另一天线的电倾角的角度相等并提供共极化倾角耦合和反极化(anti-polarisation)倾角耦合中之一。
本发明提供可与不同载波频率和不同独立可调的电倾角的角度配合使用的优势：这提供了例如实现不同蜂窝无线标准和/或增加不同运营商而不需要提供将对环境增加视觉影响的额外天线组件的能力。
所述天线系统可用于分别工作在与具有共极化倾角耦合和反极化倾角耦合中之一的一对天线极化相关联的至少一个第一载波频率，以及与具有共极化倾角耦合和反极化倾角耦合中之一的另一对天线极化相关联的至少一个第二载波频率，可控制所述天线倾角角度使所述至少一个第一载波频率以及所述至少一个第二载波频率与不同的电倾角的角度相关联。所述至少一个第一载波频率和所述至少一个第二载波频率可以分别是第一和第二组载波频率。
所述至少一个第一载波频率和所述至少一个第二载波频率可与多个运营商、多个基站和多个蜂窝标准中之一相关联。
所述天线系统可包括在基站设备与天线之间传送信号的两条馈线。它可包括三条此类馈线，这些馈线之一只用于接收信号，所述接收信号与不同天线以及不同天线极化相关联。它可包括只用于接收信号的另一(第四)馈线。
宽带滤波部件可与天线组件中的天线系统的天线共处一处(co-located)，而窄带滤波部件可与基站设备共处一处。窄带滤波部件可还或者备选地与天线共处一处。
所述天线系统可包括用于在基站设备与天线之间传送发射信号和接收信号的四条馈线：所述馈线中的两条馈线可与所述天线之一的不同极化相关联，且所述馈线中的另两条馈线与所述天线的另一天线的不同极化相关联。备选地，所述天线可被命名为第一和第二天线，所述馈线中的两条馈线用于分别与所述第一天线的第一极化和所述第二天线的第二极化相关联的第一和第二发射信号，所述馈线中的另一条馈线用于也分别与所述第一天线的第一极化和所述第二天线的第二极化相关联的接收信号，且所述馈线中的第四条馈线用于分别与所述第一天线的第二极化和所述第一天线的第二极化相关联的接收信号。
每个天线的各极化可与相应宽带滤波部件、相应馈线以及相应窄带滤波部件相关联。各宽带滤波部件可位于天线组件中并由所述相应馈线连接到与基站设备共处一处的所述相应窄带滤波部件。所述窄带滤波部件可设置成将具有邻频的信号划分成具有非邻频的信号的组。
所述天线系统可包括用于定义与不同天线关联的相似频率的信号并在发射和接收工作模式中的至少一种工作模式中提供空间分集的滤波部件。
一个天线可具有设置用于第一频率发射信号的发射的天线元件，而另一天线可具有设置用于第一频率空间分集发射信号的发射的天线元件。一个接收信号可与多个接收分集信号相关联。
另一方面，本发明提供一种操作天线系统的方法，所述天线系统具有两个双极化的、倾角可调的天线，所述天线具有提供空间分集的物理分离，所述方法包括：
a)独立调节每个天线的极化的电倾角的角度；以及
b)控制每个天线的电倾角的角度以与另一天线的电倾角的角度相等并提供共极化倾角耦合和反极化倾角耦合中之一。
本发明的方法提供能实现不同载波频率和不同独立可调的电倾角的角度的优势：这提供了例如实现不同蜂窝无线标准和/或增加不同运营商而不需要提供将对环境增加视觉影响的额外天线组件的能力。
本方法可分别以与具有共极化倾角耦合和反极化倾角耦合中之一的一对天线极化相关联的至少一个第一载波频率以及与具有共极化倾角耦合和反极化倾角耦合中之一的另一对天线极化相关联的至少一个第二载波频率来实现，可控制所述电倾角的角度使所述至少一个第一载波频率以及所述至少一个第二载波频率与不同的电倾角的角度相关联。所述至少一个第一载波频率和所述至少一个第二载波频率可以分别是第一和第二组载波频率。
所述至少一个第一载波频率和所述至少一个第二载波频率可与多个运营商、多个基站和多个蜂窝标准中之一相关联。
本方法可通过在基站设备与天线之间传送信号的两条馈线来实现。它可通过三条此类馈线来实现，所述馈线之一只用于接收信号，所述接收信号与不同天线以及不同天线极化相关联。它可通过只用于接收信号的另一(第四)馈线来实现。
宽带滤波可通过与天线组件中的天线系统的天线共处一处的滤波部件来实现，而窄带滤波部件可以与基站设备共处一处。窄带滤波可以也用或备选地用与天线共处一处的部件来实现。
本方法可通过在基站设备与天线之间传送发射和接收信号的四条馈线来实现：所述馈线中的两条馈线可与所述天线之一的不同极化相关联，且所述馈线中的另两条馈线与所述天线的另一天线的不同极化相关联。备选地，所述天线可被命名为第一和第二天线，所述馈线中的两条馈线传送分别与所述第一天线的第一极化和所述第二天线的第二极化相关联的第一和第二发射信号，所述馈线中的另一条馈线传送也分别与所述第一天线的第一极化和所述第二天线的第二极化相关联的接收信号，且所述馈线中的第四条馈线传送分别与所述第一天线的第二极化和所述第一天线的第二极化相关联的接收信号。
每个天线的各极化可与宽带滤波、相应馈线以及窄带滤波相关联。所述宽带滤波可在天线组件中实现，而所述窄带滤波可由与基站设备共处一处的部件实现。窄带滤波部件可设置成将具有邻频的信号划分成具有非邻频的信号的组。
可用滤波部件来定义与不同天线关联的相似频率的信号并在发射和接收工作模式中的至少一种工作模式中提供空间分集。
一个天线可具有设置用于第一频率发射信号的发射的天线元件，而另一天线可具有设置用于第一频率空间分集发射信号的发射的天线元件。一个接收信号可与多个接收分集信号相关联。
附图说明
为了可更充分地理解本发明，现要参考附图仅以示例的方式描述本发明的实施例，其中：
图1示出现有技术的天线系统，其中单个基站具有带空间分集的接收信号；
图2示出本发明的天线系统，其中两个基站具有带空间分集的接收信号并使用具有共极化倾角耦合的天线组件；
图3是图2的修改版本，适合都具有接收信号空间分集的四个基站；
图4示出本发明的天线系统，与图2类似但更详细示出、并给两个基站提供了独立可调节倾角角度和邻频(如下文所定义的)适合性的能力。
图5是图4的简化版本，适合与非邻频配合使用；
图6示出本发明的天线系统，其中两个基站具有独立可调节倾角角度；三条馈线被用于简化基站设备；
图7是图6的修改版本，具有减少基站处理的额外馈线；
图8是图6的修改版本，具有增加的基站滤波器和具有相似宽带滤波器的天线组件；
图9示出本发明的又一天线系统，具有在具有简化构造的天线组件外部安装的滤波器；
图10示出本发明的又一天线系统，为两个基站的发射信号和接收信号提供空间分集；
图11示出本发明的又一天线系统，为具有两个倾角角度的四个基站的接收信号提供空间分集；以及
图12示出本发明的又一天线系统，为具有两个倾角角度的八个基站对接收信号提供空间分集。
具体实施方式
在本说明书中(不同于美国的命名法)，“载波”表示载波频率，即为了电信目的而给其施加调制的无线频率信号，“信道”与载波同义。可由一个运营商或者两个或两个以上运营商使用一个或多个载波，运营商是基站的用户、提供移动电话通信服务。不一定给同一蜂窝无线系统分配多个载波。成对的发射信号和接收信号分别由具有类似数字后缀的TX和RX表示，例如TX1和RX1或者TX2和RX2。在这里，数字后缀1或者2表示第一或第二发射或接收载波频率，以及与第一或第二运营商或者基站的关联。空间分集的发射和接收信号由后缀D表示，例如TXD、RXD、TX1D、RX1D等，多个空间分集信号由紧随后缀D的数字表示，例如TX1D1、RX1D1。上行链路表示从移动电话手持机传递到基站的信号，下行链路表示以相反方向传递的信号。
参考图1，参考标号10统一表示具有通常使用的典型的、具有空间分集的现有技术的天线系统。系统10具有带第一和第二端口P和PD的基站BS：第一端口P用于发射和接收(TX/RX)信号，第二口PD只用于空间分集接收(RXD)信号。设置基站BS来经第一天线组件12A发射和接收(TX/RX)信号，并经第二天线组件12B接收由于这些组件之间的空间分离提供空间分集的其它信号(分集接收信号RXD)。天线组件12A和12B分别具有第一和第二天线组14A和14B，其中，中心到中心的间距S一般等于基站接收频率处的十到二十个波长。各个天线组14A或14B是单个天线，包括具有相互正交极化的交叉偶极(例如16A和18A)的垂直阵列：这些极化被分别设置在相对垂直方向+45和-45度，并分别向右上(本文中为正(+)极化)和向左上(本文中为负(-)极化)倾斜。
天线组件12A和12B结合天线倾角角度控制TA和TB，它们分别相互独立地提供对来自天线组14A和14B的波束的角度的控制。天线组件12A和12B必须具有相同的电倾角的角度，以便使它们能够接收从各个移动电话手持机所发射的单个信号的相应空间分集复本。
来自第一天线组14A在+45度极化用于发射的TX信号从第一基站端口P馈送到第一馈线F1：该馈线将TX信号沿天线支撑竿(未示出)传送到第一天线组件12A。在这里，TX信号传递到虚线内所示的发射/接收放大器/滤波器单元20A中：在单元20A中，TX信号被发射带通滤波器(TX)22A滤波，从22A经第一共同馈送网络24A被输出到第一天线组14A。网络24A是已知的类型：它是信号分配器的级联阵列，所述信号分配器被设置成将TX信号转换成各自馈送给相应正极化天线偶极元件(例如16A)的天线元件信号的集合。
当接收来自移动台的上行链路信号时，第一共同馈送网络22A也逆向工作。来自第一共同馈送网络22A的上行链路信号连接到单元20A，单元20A给RX和TX信号提供不同的信号路径：该单元放大RX信号以抵消因馈线F1中的损耗而导致的信号衰减。
因此，从例如16A的正极化天线偶极元件发射的或者由其接收的TX信号和RX信号被分别经TX滤波器22A和RX滤波器26A分成TX和RX路径。RX信号被低噪声放大器(LNA)27A放大，并由第二接收带通滤波器(RX)28A对其进行滤波；RX信号接着加入带通滤波器22A和馈线F1之间的TX信号路径。TX滤波器22A和RX滤波器28A在其相应的通带内对它们连接到的馈线F1呈现适当的系统阻抗、一般为50欧姆。沿第一馈线F1将RX信号中继到第一基站端口P。
负极化天线偶极元件、例如天线组14A的18A具有发射和接受信号的能力，并连接到第二共同馈送网络30A。但是，不使用这个能力，如由具有端接在匹配负载32A的端口的第二共同馈送网络30A所示。
配备了第二天线组件12B并将其与第一天线组件类似设置：用代替后缀A的后缀B来给它加类似标注，且不对其作详细描述。它只用于接收模式(TX滤波器22B因而是冗余的)。它在空间上从第一天线组件12A置换，因此接收模式工作经第二馈线F2向基站分集端口PD提供空间分集接收(RXD)信号。
在实践中，商业上可用的天线组件例如12A和12B提供有两个发射/接收放大器/滤波器单元，例如20A，每一个用于各个共同馈送24A/30A。这提供了在两个天线组极化上的发射和接收的能力，尽管如图1所示，这个能力未被充分利用。
现有技术的空间分集天线系统10具有许多缺点：
1.如果系统10被多个运营商共享，那么运营商只具有对单个电倾角的角度的访问；
2.如果系统10适合由单个运营商以多个载波频率(或无线频率(RF)信道)操作，那么该运营商将不能同时针对多种技术、例如诸如GSM和UMTS的两种不同的蜂窝无线标准优化系统；
3.如果多个用户共享天线系统，那么任意运营商的小区部署将一般不同于其它运营商的小区部署，因而将只有一个运营商能够优化小区覆盖并使小区间的相互干扰最小化；以及
4.天线系统10使用效率低下：即天线组14A和14B具有在两个相互正交的极化上发射和接收的能力，但是在每个情形中只使用一个极化。
本发明旨在使多个载波频率和/或运营商能够共享空间分集天线设施，使得：
1.独立的电倾角的角度对多个基站可用；
2.除了空间分集以外，极化分集是可用的；
3.通过使用实现空间分集接收的两个天线而增加上行链路增益：这降低了对于移动电话用户的群体的整体功耗；以及
4.其它运营商可增加到现有的空间分集天线系统而没有增加天线数量或对环境的视觉影响。
现参考图2，本发明的天线系统40以简化形式示出：为了简化示图而省略了常规项目(例如基站、滤波器、共同馈送以及用于接收信号的低噪声放大器)。系统40适合与共享空间分集天线设备的两个基站配合使用。它具有分别具有第一和第二天线组44A和44B的第一和第二天线组件42A和42B，其中中心到中心间距S在天线系统接收频率处的十到二十波长的范围内。每个天线组44A或44B包括交叉天线偶极对(例如46A和48A或46B和48B)的垂直阵列。天线组44A和44B被各自双极化：即每对偶极、例如46A和48A或46B和48B相互之间具有相互正交的几何倾斜，分别在相对垂直方向+45度和-45度引起正(+)和负(-)极化。
第一天线组44A具有两个相互正交的输入/输出端口44A(+)和44A(-)，所述端口分别连接到例如46A的正极化偶极和例如48A的负极化偶极：在这里，两个天线组端口相互正交，输入到端口之一的信号不会引起从另一端口输出显著量级的接收信号。类似地，第二天线组44B具有两个相互正交的输入/输出端口44B(+)和44B(-)，所述端口分别连接到例如46B的正极化偶极和例如48B的负极化偶极。
第一天线组件42A具有第一和第二倾角角度控制TA(+)A和TA(-)A，用于分别控制正极化和负极化天线波束的电倾角。第一倾角角度控制TA(+)A提供对来自例如46A的正极化天线偶极的天线波束的倾角角度的控制；类似地，第二倾角角度控制TA(-)A提供对来自例如48A的负极化天线偶极的天线波束的倾角角度的控制。同样地，第二天线组件42B具有倾角角度控制TA(+)B和TA(-)B，分别用于来自例如46B和48B的正极化和负极化天线偶极的电倾角角度。
天线组件42A和42B中的每个天线组件对于每个极化具有独立的电倾角的角度调节：这不是当前的可变电倾角(Variable ElectricalTilt：VET)天线设计的部分；此类设计结合每个极化的调节，但是将调节机制耦合在一起，使得两个极化根据单个控制输入而一致倾斜。在参考图2所述的本发明示例中，对各个天线组件42A或42B的各个极化单独的倾角调节可通过给每个极化提供对调节机制的独立控制访问而实现：此类控制访问可例如经螺旋调节本地实现或者使用伺服机制从天线组件42A或42B远程实现。
在该实施例中，调节第一和第二天线组件42A和42B的正极化天线波束倾角角度控制TA(+)A和TA(+)B，使得分别给来自第一和第二天线组42A和42B的正极化天线波束双方施加同一公共倾角角度：这些波束与同样倾斜的、全部设置在相对垂直方向+45度且因此相互平行的天线偶极(例如46A和46B)相关联。相似地，在该实施例中，调节第一和第二天线组件42A和42B的负极化天线波束倾角角度控制TA(-)A和TA(-)B，使得对与同样倾斜的、在相对垂直方向-45度相互平行设置的天线偶极(例如48A和48B)相关联的两个负极化天线波束获得同一公共倾角角度。但是，正负极化天线波束的倾角角度不一定相等，且一般设为互不相同：这些波束实现相应基站的发射和接收，它们根据其不同倾角角度给相应基站提供不同的地面覆盖。与公共倾角角度和公共基站关联的信号由箭头70和相邻虚线对72表示。
来自第一基站(未示出)、用于在第一倾角角度用正极化或+45度极化从第一天线组44A发射的第一发射(TX1)信号74A，由TX/RX滤波器单元53A中的发射带通滤波器(TX)52A进行滤波，从所述发射带通滤波器将它输出到正极化偶极，例如第一天线组44A的46A。由第一天线组44A用正极化在第一倾角角度所接收的第一接收(RX1)信号由TX/RX滤波器单元53A中的接收带通滤波器(RX)78A进行滤波，从所述接收带通滤波器在76A将它输出到第一基站。由例如第一天线组44A的48A的负极化偶极用负-45度极化在第二倾角角度接收另一接收(RX2D)信号：该信号在80A被输出到第二基站(未示出)，它在与其它与第二天线组44B关联的信号合并时给第二基站提供空间分集。
类似地，来自第二基站、用于在第二倾角角度用负极化或-45度极化从第二天线组44B发射的第二发射(TX2)信号74B，由TX/RX滤波器单元53B中的发射带通滤波器(TX)52B进行滤波，从所述发射带通滤波器将它输出到负极化偶极，例如第二天线组44B的48B。由第二天线组44B用负极化在第二倾角角度接收第二接收(RX2)信号76B，并由滤波器单元53B中的接收带通滤波器(RX)78B将其进行滤波，从所述接收带通滤波器将它输出到第二基站。由第二天线组44B用正-45度极化在第一倾角角度接收另一接收(RX2D)信号80B：该信号被输出到第一基站，它在与其它与第一天线组44A关联的信号结合时给第一基站提供空间分集。
与第一倾角角度关联的TX1、RX1和RX1D信号74A、76A和80B被划分到中心虚线72的左边，而与第二倾角角度关联的TX2、RX2和RX2D信号74B、76B和80A被划分到该虚线的右边。
如所述，天线组件42A和42B的正极化倾角角度被调节到相同；类似地，天线组件42A和42B的负极化倾角角度被调节到相同。信号74A(TX1)、76A(RX1)和80B(RX1D)因此与天线波束电倾角的第一公共角度关联，而信号74B(TX2)、76B(RX2)和80A(RX2D)因此与第二此类角度关联：这被称为存在于天线组件42A和42B之间的“共极化倾角耦合”。
备选地，通过把与一个天线组件42A或42B的每个((+)或(-))极化关联的相应倾角角度调节到与其它天线组件42A或42B的相应相反((-)或(+))极化关联的倾角角度相同，可实现天线组件42A和42B间的“反极化倾角耦合”(与不同极化关联的倾角角度之间的耦合/等同)。
参考图2所述的本发明实施例40具有以下优点：
(a)与现有技术的空间分集天线系统(例如，如参考图1所述的)相比，实施例40增加具有不同载波频率和不同电倾角的角度的第二发射信号，所述不同电倾角的角度独立于在现有技术中所用的第一发射信号可调——不同的频率和电倾角的角度可用于实现不同蜂窝无线标准和/或增加不同运营商：这可在不需要提供额外的天线组件的情况下获得。因此，增加第二发射信号，没有增加天线系统对环境的视觉影响且不要求来自管理(规划或划分)权威机构的同意；
(b)以较少的成本增加获得信号极化的独立调节；
(c)现有技术的天线系统可适合实现上述的优点(a)和(b)，而没有带来成本和重量的显著增加，以及允许保留现有技术的天线竿和天线支撑结构的能力；
(d)系统40使用与用于第一发射信号(TX1)的天线组44A相比不同的天线组44B增加具有不同载波频率的第二发射信号(TX2)；它不要求使用3dB混合合并器(hybrid combiner)来合并信号，其导致50％的功率损耗且是使用邻频(将在下文描述)的现有技术天线系统的特征：第二发射信号的载波频率可因此与第一发射信号的载波频率相邻，而没有这50％的功率损耗；以及
(e)系统40可实现具有共极化耦合或者反极化耦合的倾角角度，其提供一定程度自由使得能够减少在不同载波频率的信号之间所生成的互调产物。
现参考图3，示出了本发明的另一天线系统140，其是参考图2所述的修改版本：它依照请求提供由共享天线组件、两个倾角角度以及共极化或反极化倾角耦合的四个基站使用(用相应载波频率)的能力。同样在这里，为了简化示图没有示出常规项目。与先前所述的那些部分相同的部分在用数字标注的地方用前缀100做类似标注。天线系统140与先前所述的系统40相同，带有定义附加信号的滤波和分配。
天线系统140具有分别具有第一和第二双极化天线组144A和144B的第一和第二天线组件142A和142B。第一天线组144A具有正交的输入/输出端口144A(+)和144A(-)，所述端口分别连接到例如146A的正极化偶极和例如148A的负极化偶极。类似地，第二天线组144B具有正交的输入/输出端口144B(+)和144B(-)，所述端口分别连接到例如146B的正极化偶极和例如148B的负极化偶极。
第一天线组件142A具有连接到第一TX/RX滤波器单元153A的正极化偶极(例如146A)以及连接到第二TX/RX滤波器单元155B的负极化偶极(例如148A)；类似地，第二天线组件142B具有连接到第三TX/RX滤波器单元155A的正极化偶极(例如146B)以及连接到第四TX/RX滤波器单元153B的负极化偶极(例如148B)。即，与系统40一样，每个天线组件142A或142B具有由中心虚线172c的不同侧面所示的与不同倾角角度相关联的两种偶极极化。
TX/RX滤波器单元153A、155A、153B、155B包含发射(TX)和接收(RX)带通滤波器152A和178A、157A和179A、152B和178B、157B和179B的相应组合。四个基站由箭头BS1、BS2、BS3和BS4表示：它们工作在不同载波频率以分别提供发射信号174A(TX1)、175B(TX2)、175A(TX3)和174B(TX4)。发射信号174A和175B在152A和157B进行滤波，接着分别馈送到第一天线组144A的正(+45度)极化偶极(例如146A)和负(-45度)极化偶极(例如148A)。类似地，发射信号(TX3)175A和(TX4)174B在157A和152B进行滤波，接着分别馈送到第二天线组144B的正(+45度)极化偶极(例如146B)和负(-45度)极化偶极(例如148B)。
接收(RX)带通滤波器178A、179A、178B和179B分别连接到二路分配器S1、S3、S2和S4。由第一天线组144A在正(+45度)极化偶极(例如146A)所接收到的信号在178A进行滤波；这些信号接着在S1被分配以定义第一基站BS1的接收(RX1)信号176A和第三基站BS3的接收空间分集(RX3D)信号190A。类似地，由第一天线组144A在负(-45度)极化偶极(例如148A)所接收到的信号在179B进行滤波；它们接着在S2被分配以定义第二基站BS2的接收(RX2)信号192A和第四基站BS4的接收空间分集(RX4D)信号194A。
由第二天线组144B在正(+45度)极化偶极(例如146B)所接收到的信号在179A进行滤波；它们接着在S3被分配以定义第三基站BS3的接收(RX3)信号176B和第一基站BS1的接收空间分集(RX1D)信号180B。类似地，由第二天线组144B在负(-45度)极化偶极(例如148B)所接收到的信号在179B进行滤波；它们接着在S4被分配以定义第四基站BS4的接收(RX4)信号192B和第二基站BS2的接收空间分集(RX2D)信号194B。
分配器S1-S4因此给每个基站提供以接收与不同天线组但与空间分集关联的、并在接收时与相似极化(共极化倾角耦合)对应的两路相应接收信号。备选地，可改为实现反极化倾角耦合，如先前所述。
第一和第二天线组件142A和142B具有正极化天线波束倾角角度控制TA(+)A和TA(+)B：调节这些控制以便获得与天线组144A和144B的正极化天线波束相同或公共的倾角角度(a)。因此，与第一和第三基站BS1和BS3关联的信号与同一天线波束倾角角度对应，这些信号是发射信号174A(TX1)和175A(TX3)、接收信号176A(RX1)和176B(RX3)以及接收空间分集信号180B(RX1D)和190A(RX3D)。
第一和第二天线组件142A和142B同样具有负极化天线波束倾角角度控制TA(-)A和TA(-)B，调节所述控制以获得对天线组144A和144B的负极化天线波束的公共倾角角度(b)。因此，与第二和第四基站BS2和BS4关联的信号，即发射信号175B(TX2)和174B(TX4)、接收信号192A(RX2)和192B(RX4)以及接收空间分集信号194B(RX2D)和194A(RX4D)与倾角角度(b)对应。
如所述，天线系统140提供供四个基站(具有相应载波频率)使用的能力。这是因为它具有各具有相互正交的输入/输出端口对144A(+)和144A(-)、144B(+)和144B(-)的两个天线组件142A和142B。因此，给这些端口的任一端口所输入的信号与给另一端口所输入的信号有效隔离——因此不会显著影响其。总的来说，这四个端口144A(+)、144A(-)、144B(+)和144B(-)使得多达四个的RF载波频率能够共享天线系统140，而不需要使用3dB耦合器或滤波器合并器的信号合并(现有技术中众所周知的问题)。这使天线系统140还适合配合下述使用：
(a)三个基站，其中之一被设置成除了接收空间分集之外还用于发射空间分集，以及
(b)两个基站，其二者被设置成除了接收空间分集之外还用于发射空间分集。
参考图3所述的本发明实施例140具有系统40的优点，并且还具有下述优点：
(a)实施例140增加了具有不同载波频率的第三和第四发射信号，而不要求使用滤波器合并器或3dB混合合并器来合并信号；
(b)可使用滤波器合并器(但无需3dB混合合并器)来增加额外的具有不同载波频率的发射信号；以及
(c)对任意载波频率的发射空间分集的选项是可用的。
具有邻频的其它基站(或载波频率)可增加到参考图2和3所述的实施例，而不带来3dB合并器中的合并损耗(这是现有技术的邻频合并的特征)：这可通过使用在已公布的国际申请号WO 03/043127中所述的单独倾角方法而实现。
后面将描述本发明的其它实施例。在描述之前，将对与这些和先前的实施例相关的邻频和非邻频的表达给出解释。
在以多个载波频率工作的天线系统中，确保生成第一频率的发射器不接收第二频率是必须的，尤其是如果这两个频率相互靠近的话。第二信号频率对发射器输出的耦合导致在发射器的输出级产生非线性的互调产物。这些产物成为不受控制的伪发射，如果伪发射足够强则会超过管理通信的权威机构所允许的等级。按照惯例，使用滤波器来使发射器相互隔离，使得信号在没有通过大大衰减它的滤波器的情况下不能从一个发射器传播到另一发射器。为了允许以这种方式使用隔离滤波器，必须把相邻信号频率间隔足够距离以便滤波器通带不明显重叠：即信号频率必须是“非相邻的”。
此外，在宽带码分多址(WCDMA)系统中，在基站中的各个接收器在其通带中具有不想要的信号的最小值以便使其对不想要的信号的灵敏度和动态范围最大化是更可取的。因此，在基站接收器输入对信号进行滤波以将这些信号限制到该基站所希望的频带之内的频率是更可取的。
如果隔离滤波器不够，则必须提供某些其它形式的信号隔离：这就是由英国(UK)无线通信局分配给UK网络运营商使用的第三代频分复用(3G FDD)频率频带的情形。在这里，给从基站的FDD发射分配2110.3MHz至2169.7MHz的频谱，给从移动无线设备的发射分配1920.3MHz至1979.7MHz的频谱。这些所分配的频谱范围或频带被各自分成10-15MHz宽度和中心到中心间隔的子频带：因此，该宽度和中心到中心间隔小于～2GHz频率的1％。隔离滤波器对具有该间隔的相邻频率而言是不够的，因为滤波器不是十全十美的：即滤波器不具有无限尖锐的截止滤波器特性。这使得相邻的通带对严重重叠，因为滤波器特性具有有限斜坡：它带来了两个有害影响，增加了重叠区域中的信号损耗以及降低了信号之间的隔离。它导致(a)信号耦合的损耗和信号波形的失真，以及(b)各个信号的部分耦合到相邻滤波器并因而耦合到其它发射器。来自一个发射器的信号被耦合到另一发射器的输出将导致如所述的并应被严格避免的互调产物。
在现有技术中，已知两种形式的附加信号隔离：(a)使用3dB耦合器(其不幸地提供50％的功率损耗)，(b)空中合并(aircombining)。空中合并包括使用(i)多个天线或备选地(ii)具有正交输入的多元件天线。为了实现(ii)，邻频信号被分成具有非邻频的两组，把这两组馈送到具有相互正交性的不同输入，从而确保在天线内不存在邻频信号的合并；相反，当已从天线发射信号时进行合并。(a)和(b)的示例包括：(a)美国专利号5229729和美国专利号5584058，(b)(i)美国专利号5584058和(b)(ii)已公布的国际申请号WO 02/082581。
因此，在本说明书中，如果信号频率分开得足够远以便可使用常规滤波器将其完全分离，则它们被称为“非相邻”，反之称为“相邻”。
现参考图4，示出了本发明的又一天线系统240，其与参考图2所述的天线系统相同但被更详细地示出：它提供以下各项的两项的能力：载波频率、独立可调倾角角度、信道、馈线和基站，并且需要时，它还能与邻频和共极化或反极化倾角耦合配合使用。
系统240具有定义相应信道CH1和CH2的第一和第二基站BS41和BS42。第一基站BS41具有两个端口P41和P41D：一个端口P41用于第一发射和接收(TX1/RX1)信号，而另一端口P41D只用于第一空间分集接收(RX1D)信号。类似地，第二基站BS42具有用于第二发射和接收(TX2/RX2)信号以及用于第二空间分集接收(RX2D)信号的两个端口P42和P42D。
在这个或以后的实施例的描述中，对于滤波器将使用表述“窄带”和“宽带”：“窄带”表示在发射滤波器的情况下只通过多个发射频率之一(例如TX1)或者在接收滤波器的情况下只通过多个接收频率之一(例如RX1)的足够狭窄的通带；“宽带”表示在发射(TX)滤波器的情况下通过至少一个以上或所有发射频率或者在接收(RX)滤波器的情况下通过至少一个以上或所有接收频率的足够宽的通带。
第一发射(TX1)信号经端口P41从第一基站BS41传递到与基站BS41和BS42共处一处的(例如，位于天线竿底部)的基站滤波器组件250。该信号由TX1/RX12滤波器单元253A中的窄带发射带通滤波器(TX1)252A进行滤波；接着它被输出到第一馈线F41，馈线F41将其传送到第一天线组件254A。在这里，它被宽带发射滤波器(TX)256A进行滤波，并接着被输出到将它馈送到相似极化天线偶极元件(例如第一天线组244A的246A)的第一共同馈送网络243A。网络243A将该发射信号转换成一组天线元件信号，并将它们馈送到相似极化的相应偶极元件(+45度)。第一天线组244A包括相互正交极化的交叉偶极(例如246A和248A)的垂直阵列，所述极化被分别设置在相对垂直方向+45和-45度，并分别向右上和向左上倾斜，且被分别指定为正(+)极化和负(-)极化。第一共同馈送网络243A随后将该发射信号中继到例如246A的正极化偶极(+45度)以供向自由空间发射。
负极化偶极、例如第一天线组244A的248A被连接到第二共同馈送网络245A。
在相互正交极化的偶极(例如246A和248A)中由第一天线组244A所接收到的信号经共同馈送网络243A和245A传递到窄带接收滤波器258A和260A，所述滤波器具有定义分别与同一天线组244A的不同极化相关联的第一和第二接收频率(RX1和RX2)的通带。从这些滤波器输出的不同频率的接收信号被LNA 262A和264A放大，随后由信号合并器266A合并。合并器266A提供合并信号，该信号由具有通过第一和第二接收频率(RX1、RX2)的通带(RX12)的宽带接收滤波器268A进行滤波；产生的已合并且已滤波信号被输入到第一馈线F41，馈线F41将其传送到基站滤波器组件250，在那里在宽带接收滤波器270A中对其进行滤波并被分配器272A分配。分配器272A提供用于空间分集的两个接收信号，这些信号被LNA274A和276A放大，并被具有不同通带(RX1和RX2)的窄带滤波器278A和280A滤波，然后分别传递到第一基站发射和接收(TX1/RX1)端口P41和第二基站空间分集接收(RX2D)端口P42D。
类似地，第二发射(TX2)信号经端口P42从第二基站BS42传递到基站滤波器组件250。该信号由TX1/RX1滤波器单元253B中的窄带发射通带滤波器(TX2)252B进行滤波；接着它被输出到第二馈线F42，馈线F42将其传送到第二天线组件254A。在这里，它被宽带发射带通滤波器(TX)256B滤波，接着被输出到共同馈送网络245B，共同馈送网络245B将其馈送到相似极化的天线偶极元件、例如第二天线组244B的248B。网络245B将该发射信号转换成一组天线元件信号，用于第二天线组244B的相似极化偶极，第二天线组244B包括与第一天线组244A的交叉偶极的垂直阵列相同的交叉偶极的垂直阵列。随后发射信号经共同馈送网络245B传递到负极化(-45度)偶极、例如248B，以供朝自由空间发射。
在例如246B和248B的相互正交极化的偶极中由第二天线组244B所接收的信号经共同馈送网络243B和245B传递到具有定义第一和第二接收频率(RX1和RX2)的通带的窄带接收滤波器258B和260B，并因此分别传递到LNA 262B和264B：在从LNA 262B和264B输出之后，这些不同接收频率的信号被信号合并器266B合并，且被具有通过第一和第二接收频率(RX1和RX2)的通带(RX12)的宽带接收滤波器268B滤波；产生的已合并且已滤波信号被输入到第二馈线F42。第二馈线F42将已合并且已滤波信号传送到基站滤波器组件250，基站滤波器组件250在宽带接收滤波器270B中对其进行滤波并通过分配器272B将其分配。用于空间分集的两路分配信号随后被从分配器272B输出，并被LNA 274B和276B放大并被具有不同通带(RX1和RX2)的窄带滤波器278B和280B滤波，然后分别传递到第二基站发射和接收(TX2/RX2)端口P42和第一基站空间分集接收(RX1D)端口P41D。
天线组244A和244B具有正极化天线波束倾角角度控制TA(+)A和TA(+)B以及负极化天线波束倾角角度控制TA(-)A和TA(-)B。因此，需要时，它们可设置成共极化倾角耦合或者反极化倾角耦合。
各个馈线F41或F42传送单个发射信号以及天线的各种极化的相应接收信号；即第一馈线F41传送一个发射信号TX1和两个接收信号RX1与RX2D，而第二馈线F42传送一个发射信号TX2和两个接收信号RX2与RX1D。
由天线组件254A和254B以及基站滤波器组件250提供特定于各基站的信号的滤波。尤其是，基站滤波器组件250将第一基站的第一接收和接收空间分集信号RX1和RX1D与第二基站的第二接收和接收空间分集信号RX2和RX2D隔离。发射信号TX1和TX2以至少40dB的天线耦合损耗由独立天线组244A和244B发射，因此用于这些信号的TX1和TX2滤波器可(可选地)相同。对发射信号TX1和TX2使用独立天线组244A和244B，也意味着这些信号的载波频率可相邻，因为这些信号不在所示电路中合并而是在空中合并。
现参考图5，示出了本发明的又一天线系统340，其是参考图4所述的天线系统的简化版本。它与早先的实施例240相同，唯一例外是基站滤波器组件250由包含分别与第一和第二基站BS51和BS52关联的两个双工滤波器343A和343B的组合的简化等价物代替。它用于和具有可由如先前所述的常规滤波器分隔的非相邻载波频率的接收信号(其发射信号不需要是非相邻的)配合使用。需要时，可实现共极化或反极化倾角耦合。在用数字标注的地方，与先前所述那些部分相同的部分用代替200的前缀300来做类似标注。描述将针对实施例340和240间的差别的方面。
第一双工滤波器343A具有用于对来自第一基站BS51的TX1信号进行带限的窄带发射滤波器(TX1)352A：该TX1信号用于从正极化天线偶极、例如第一天线组344A的346A的发射。第一双工滤波器343A还具有两个窄带接收信号滤波器378A和380A，分别提供对第一基站BS51的在第一频率的接收信号(RX1)和对第二基站BS52的在第二频率的空间分集接收信号(RX2D)。第一频率接收信号(RX1)源自正极化天线偶极、例如第一天线组344A的346A。第二频率空间分集接收信号(RX2D)源自负极化天线偶极、例如第一天线组344A的348A。这些接收信号具有非相邻载波频率，因此可由常规滤波器378A和380A分隔，而没有与互调产物频率相关的显著问题。
类似地，第二双工滤波器343B具有用于对来自第二基站BS52的TX2信号进行带限的窄带发射滤波器(TX2)352B；该TX2信号用于从负极化天线偶极、例如第二天线组344B的348B的发射。第二双工滤波器343B还具有两个接收信号滤波器378B和380B，分别提供对第二基站BS52的在第二频率的接收信号(RX2)和对第一基站BS51的在第一频率的空间分集接收信号(RX1D)。第二频率接收信号(RX2)源自负极化天线偶极、例如第二天线组344B的348B。第一频率空间分集接收信号(RX1D)源自正极化天线偶极、例如第二天线组344B的346B。这些接收信号具有滤波器可分隔的非相邻载波频率。因此基站BS51和BS52中每个基站生成一个发射信号，并获得具有相对于彼此空间分集的两个接收信号。
与参考图4所述的实施例相比，实施例340表示简化实施例，因为它具有数量减少的滤波器。
现参考图6，示出了本发明的又一实施例440，其中具有两个基站、即第一和第二基站BS61和BS62，和三个馈线F61、F62和F63；它适合配合邻频使用，且共极化或反极化倾角耦合可用。天线系统440具有将天线组件454A和454B，大体上如参考图3和4对天线组件254A、254B、354A和354B所述。图6的天线组件454A和454B与先前的实施例240和340的天线组件相同，唯一例外是与在相应天线组444A和444B中的共同馈送对443A、445A和443B、445B相关联的接收信号不再于相应单个馈线F61和F62上合并。描述将针对与先前的实施例340和240相比的差别的方面。与先前描述的那些部分相同的数字标记部分用取代200或300的前缀400来进行类似标记。
在第一天线组444A中的第一共同馈送443A和445A分别与正负极化天线偶极、例如446A和448A相关联。同样，在第二天线组444B中的第一共同馈送443B和445B分别与正负极化天线偶极、例如446B和448B相关联。
第一天线组444A中的正极化(+)共同馈送443A与具有在第一发射(TX1)和接收(RX1)频率的通带的发射和接收滤波器456A、458A和468A以及单个LNA 462A相关联。发射和接收信号经滤波器456A、458A或468A传递来往于共同馈送443A，并经第一馈线F61传递来往于第一基站BS61。
类似地，第二天线组444B中的负极化(-)共同馈送445B与具有在第一发射(TX1)和接收(RX1)频率的通带的发射和接收滤波器456B、458B和468B以及单个LNA 462B相关联。发射和接收信号经滤波器456A、458A或468A传递来往于共同馈送445B，并经第二馈线F62传递来往于第二基站BS62。
第一天线组444A中的负极化(-)共同馈送445A与具有在第二接收(RX2)频率的通带的接收滤波器460A以及LNA 464A相关联。接收信号经滤波器460A和LNA 464A从共同馈送445A传递到合并器471，并因此传递到第三馈线F63。同样，第二天线组444B中的正极化(+)共同馈送443B与具有在第一接收(RX1)频率的通带的接收滤波器460B以及LNA 462B相关联。接收信号经滤波器460B和LNA 462B从共同馈送443B传递到合并器471，并因此传递到第三馈线F63。与不同天线组件454A和454B、不同(相互正交)偶极极化以及不同(RX1和RX2)频率关联的接收信号因此在第三馈线F63上合并。
分配器473分配从第三馈线F63所输出的合并接收信号：产生的分配信号分别被LNA 475和477放大，并分别被具有在第一和第二接收频率(RX1和RX2)的通带的接收滤波器479和481进行带限。这些滤波器的输出分别给第一和第二基站BS61和BS62提供第一和第二接收空间分集信号(RX1D和RX2D)。
实施例440由于对空间分集接收信号使用第三馈线F63而仅要求十个滤波器456A、456B等。第三馈线F63不传送功率比接收信号高很多的发射信号，因此该馈线F63与第一和第二馈线F61和F62相比可具有更小直径和更高损耗。第三馈线F63的可接受功率损耗由LNA464A和462B的增益和动态范围以及在常规天线支撑竿(未示出)上安装天线组件454A和454B的高度限定。第三馈线F63可与第一和第二馈线F61和F62中之一一起装入公共护套(未示出)内，以便模拟双馈线设置。
现参考图7，示出了本发明的又一天线系统540，其是参考图6所述的天线系统的简化版本。它适合配合邻频使用，且共极化或反极化倾角耦合可用。将不描述与先前所述的那些部分相同的、下文所述的部分，但是在用数字标注的地方对其用代替400的前缀500进行类似标注。系统540与先前的实施例440相同，唯一的例外是不包含合并器471、第三馈线F63、分配器473和接收滤波器479和481。相反由两个接收馈线F73和F74来代替它们。
在第一天线组544A中来自负极化(-)共同馈送545A的第二频率接收(RX2)信号在560A进行滤波，并在564A进行放大；它接着经第一接收馈线F73馈送到第二基站BS72作为第二频率接收空间分集(RX2D)信号。同样，经第二天线组544B中的正极化(+)共同馈送543B、滤波器558B、LNA 562B和第二接收馈线F74获得第一基站BS71的第一频率接收空间分集(RX1D)信号。
天线系统540仅使用560A等八个滤波器，这是因为使用了两条用于接收空间分集信号(RX1D和RX2D)的接收馈线F73和F74。天线系统540不要求比通常在用于安装在支撑竿上并包含LNA的典型商业可用天线组件中所安装的滤波器更多数量的滤波器。但是，商业可用天线组件中的滤波器是宽带滤波器，且倾角角度控制被耦合使得正负极化波束具有同一倾角角度。本发明对此进行了改进，引入窄带滤波以区别与正负极化关联的信号，并对倾角角度控制解耦合使得正负极化波束具有独立可调的倾角角度。为了较少对环境的视觉影响，示出了两条装入公共护套583内的接收馈线F73和F74。备选地，通过将每条接收馈线F73或F74与相应的第一或第二馈线71或72一起装入，可模拟双馈线设置。天线组件AN1和AN2具有不同滤波器频率，以便减少来自各发射载波的带外发射并还减少出现在各基站接收端口的带外接收信号。
现参考图8，示出了本发明的又一天线系统640，其为参考图7所述的天线系统的修改版本。下文所述的、与图7中示出的部分等同的用数字标注的部分用代替500的前缀600进行类似标注。系统640适合与邻频配合使用。它等同与先前的实施例540，例外的是结合在天线组件654A和654B中的所有发射和接收滤波器656A、658A、660A、656B、658B和660B是相对宽带的。作为代替，通过置于基站和馈线之间、即置于基站BS81和BS82与第一和第二馈线F81和F82以及接收馈线F83和F84之间的滤波器单元641使系统640具有频率选择性。
滤波器单元641具有分别置于基站BS81和BS82与第一和第二馈线F81和F82之间的窄带发射(TX1，TX2)和接收(RX1，RX2)滤波器的并行设置641a和641b。这些滤波器确保经第一基站端口P81通过第一发射和接收频率(TX1，RX1)信号且经第二基站端口P82通过第二发射和接收频率(TX2，RX2)信号。滤波器单元641还具有窄带接收(RX1，RX2)滤波器641c和641d，其分别定义第一和第二基站空间分集端口P81D和P82D的空间分集接收信号(RX1D，RX2D)。
天线系统640使得天线组件654A和654B能够具有包含其通带的相似宽带滤波器，使得可使天线组件设计可以标准化和简单化。定义单独频率的发射和接收信号滤波改为由位于远离天线支撑竿顶端的与基站BS81和BS82关联的滤波器单元641来实现。如有需求，可使用与对天线组件654A和654B所示的类似的电路配置的LNA结合到滤波器单元641中，但是保留对相应基站特定的滤波器频率(TX1，RX1，TX2，RX2)。
图9示出了本发明的另一天线系统700，适合与邻频配合使用同时避免了在发射和接收信号间共享的馈线。共极化或反极化倾角耦合也是可用的。天线系统700具有所有发射和接收信号均通过的天线滤波器组件702。天线滤波器组件702与包含相应交叉偶极天线组706A和706B的天线屏蔽器704A和704B分离(即，安装在所述屏蔽器之外)。第一天线组706A具有带正(+45度)极化和负(-45度)极化、分别连接到共同馈送网络712A和714A的交叉偶极，例如708A和710A。同样，第二天线组706B具有分别连接到共同馈送网络712A和714A的交叉偶极，例如708B(正极化)和710B(负极化)。
天线系统700具有第一和第二基站BS91和BS92：第一基站BS91具有用于发射和接收(TX1/RX1)信号的发射/接收端口P91以及用于接收空间分集(RX1D)信号的空间分集端口P91D；同样，第二基站BS92具有用于发射和接收(TX2/RX2)信号的发射/接收端口P92以及用于接收空间分集(RX2D)信号的空间分集端口P92D。
发射和接收信号经天线滤波器组件702、并联的第一至第四馈线F91至F94以及基站滤波器组件720的系列设置在天线屏蔽器704A和704B与基站BS91和BS92之间传递。
天线滤波器组件702包含两个发射(TX)滤波器722A和722B，所述发射滤波器是宽带的，即带宽宽到足够通过所有发射频率。它还包含四个接收(RX)滤波器724A、726A、724B和726B，所述接收滤波器都是窄带滤波器，即带宽窄到只通过第一接收(RX1)频率或第二接收(RX2)频率(如其上所示)而不是二者都通过。该组件还具有用于放大接收信号的LNA 728A、730A、728B和730B。滤波器和LNA的后缀A和B表示对于分别来往于天线组706A和706B传递的信号的使用。天线滤波器组件702还包含合并器732和734，用于合并已由相应接收滤波器对724A-724B和730A-730B进行滤波的放大信号。设置该合并使得被合并的接收信号是那些源自不同天线组和不同极化的偶极的信号：即，合并器734将源自正极化偶极(例如第一天线组706A的708A)的接收信号与源自负极化偶极(例如第二天线组706B的710B)的接收信号合并。
基站滤波器组件720包含发射和接收滤波器(TX1，RX1，TX2，RX2)7401、7421、7441、7402、7422和7442，所有所述发射和接收滤波器均是窄带的：即，这些滤波器窄到在发射滤波器7401和7402的情况下只能通过两个发射频率中之一(TX1或TX2)，或在接收滤波器7421、7441、7422和7442的情况下只能通过两个接收频率中之一(RX1或RX2)。基站滤波器组件720还包括用于已分别往第三和第四馈线F93和F94传递的接收信号的分配器736和738。分配器736和738给LNA对7391-7392和7451-7452提供输入信号，所述LNA对又分别向接收滤波器7421-7422和7441-7442提供输入信号。
发射信号(TX1，TX2)从第一和第二基站BS91和BS92传递到基站滤波器组件720，由窄带发射滤波器7401和7402进行滤波，并沿着第一和第二馈线F91和F92传递到天线滤波器组件702用于分别由宽带发射滤波器722A和722B进行滤波。然后，它们传递到天线屏蔽器704A和704B中，以用于分别从第一天线组706A的正极化偶极(例如708A)以及从第二天线组706B的负极化偶极(例如710B)的发射。
第一天线组706A的正极化偶极(例如708A)以及第二天线组706B的负极化偶极(例如710B)生成接收信号，所述接收信号分别在724A和724B进行滤波并分别在728A和728B进行放大，然后在734进行合并，并馈送到第三馈线F93。来自第三馈线F93的输出在基站滤波器组件720中的736被分配，在7391和7392被放大并在7421和7422被滤波，以提供接收信号(RX1，RX2)分别用于对第一和第二基站发射/接收端口P91和P92的输入。
类似地，第一天线组706A的负极化偶极(例如710A)以及第二天线组706B的正极化偶极(例如708B)生成接收信号，所述接收信号分别在726A和726B进行滤波并在730A和730B进行放大，然后在732进行合并，并馈送到第四馈线F94。来自第四馈线F94的输出在基站滤波器组件720中的738被分配，在7451和7452被放大并在7441和7442被滤波，以提供空间分集接收信号(RX1D，RX2D)以分别用于对第一和第二基站空间分集端口P91D和P92D的输入。
本发明的天线系统700避免了在发射信号之间以及在发射和接收信号之间共享的馈线：这显著减少了否则将在馈线中生成的互调产物的幅度。它还具有有助于设计的模块化构造：即天线屏蔽器704A和704B是相同模块(忽略细微的制造差别)，且不特定于例如由英国(UK)无线通信局许可的(参见上文)具体许可频率间隔。改为由天线滤波器组件702定义此类频率间隔(TX和RX)，且天线滤波器组件702是独立于屏蔽器704A和704B的模块。基站滤波器组件720定义在此类频率间隔内的单个用户频率(TX1，TX2)(RX1，RX2)：它是另一独立模块，但是它不需要位于天线支撑竿的顶端：相反它可与所述的基站设备共处一处。
现参考图10，示出了本发明的又一天线系统1040，其是参考图7所述的天线系统的修改版本。除了接收空间分集外它还提供发射空间分集。它适合与邻频配合使用，且共极化或反极化倾角耦合是可用的。与先前所述部分相同的、用数字标注的部分(下文所述)用代替500的前缀1000来进行类似标注。
天线系统1040与先前的实施例540等同，唯一例外是：不是仅两个(四个中)共同馈送543A和543B被连接到发射滤波器和接收滤波器，而是天线系统1040具有四个如此连接的共同馈送1043A、1045A、1043B和1045B。
天线系统1040具有第一和第二基站BS101和BS102，所述基站均具有两个发射/接收端口P101-P101D和P102-P102D，用于发射和接收信号(TX1/RX1，TX2/RX2)与发射和接收空间分集信号(TX1D/RX1D，TX2D/RX2D)。发射/接收端口P101、P101D、P102和P102D通过相应馈线F101-F104进行连接，以便在四个共同馈送1043A、1045A、1043B和1045B与基站BS101和BS102之间中继信号：该邻接性使得各基站与具有相应载波频率的两个发射信号、不同天线组1044A和1044B以及提供空间分集的不同(相互正交)偶极极化相关联；同样，各基站与具有相应载波频率的两个接收信号、不同天线组1044A和1044B以及提供空间分集的不同偶极极化相关联。因此，第一和第二基站BS101和BS102除了接收空间分集之外还均具有发射空间分集，而载波频率在基站之间不同。所有四条馈线F101-F104均传送发射和接收信号。在其它方面，构造和操作与参考图7所述的相同。
图11示出了本发明的又一天线系统1140，其基于先前所述的系统，但是具有以下改进和扩展：提供第一、第二、第三和第四基站BS111-BS114，每个基站具有接收空间分集并共享两个倾角角度。它也适合与相邻发射和接收频率配合使用，因为这些频率经不同天线组路由，且共极化或反极化倾角耦合是可用的。
按相邻的奇数编号和偶数编号对设置基站，即基站BS111和BS113彼此相邻且基站BS112和BS114彼此相邻，各个相邻对与相应公共倾角角度相关联。各基站以相应发射频率和相应接收频率工作：即，第一、第二、第三和第四基站BS111、BS112、BS113和BS114分别以第一、第二、第三和第四发射频率TX1、TX2、TX3和TX4并分别以第一、第二、第三和第四发射频率RX1、RX2、RX3和RX4工作。
天线系统1140包含具有分别与图10中所示的天线组等同的第一和第二天线组1144A和1144B的第一和第二天线组件1154A和1154B，除了所有天线组件滤波器、例如1156A和1158A现在是宽带滤波器。第一天线组1144A具有分别与共同馈送网络1143A和1145A关联的正负极化偶极(例如1108A，1110A)；同样，第二天线组1144B具有分别与共同馈送网络1143B和1145B关联的正负极化偶极(例如1108B，1110B)。共同馈送网络1143A、1145A、1143B和1145B分别连接到第一、第二、第三和第四宽带放大器/滤波器单元1160A(+)、1160A(-)、1160B(+)和1160B(-)，所述放大器/滤波器单元分别在这些网络与第一至第四馈线F111-F114之间中继信号并提供发射和接收信号的宽带滤波以及接收信号的低噪声放大。
这四条馈线F111-F114将这四个宽带放大器/滤波器单元1160A(+)、1160A(-)、1160B(+)和1160B(-)分别连接到基站滤波器组件1163中的第一、第二、第三和第四窄带放大器/滤波器单元1163/1、1163/2、1163/3和1163/4：这些窄带放大器/滤波器单元具有相似结构，但它们具有至少部分不同的滤波器通带除外。单元1163/1包含具有在第一发射频率(TX1)的通带的窄带发射滤波器Ta、具有通过第一和第三接收频率(RX1和RX3)的通带(RX13)的第一窄带接收滤波器Ra1、具有在第一接收频率(RX1)的通带的第二窄带接收滤波器Ra2、以及具有在第三接收频率(RX3)的通带的第三窄带接收滤波器Ra3。第一窄带接收滤波器Ra1可被实现为分别具有第一和第三接收频率(RX1和RX3)的通带的并行的两个滤波器。
来自第一基站BS111的第一频率(TX1)发射信号传递到第一窄带放大器/滤波器单元1163/1，在那里它由发射滤波器Ta进行滤波，接着经第一馈线F111中继到第一天线组件放大器/滤波器单元1160A(+)以供在1156(+)宽带滤波。在1156(+)滤波之后，该信号以正极化从第一天线组1144A发射。
第一天线组1144A从自由空间获得正极化接收信号，该信号传递到第一放大器/滤波器单元1160A(+)以供在1158(+)宽带滤波、在1155A(+)放大并还在1157(+)进一步宽带滤波，然后该信号被输入到第一馈线F111。该接收信号从第一馈线F111传递到第一窄带放大器/滤波器单元1163/1，以供第一接收滤波器Ra1滤波并在Sa分配成两路信号，这两路信号分别由第一和第二LNA La1和La2进行放大。从第一和第二LNA La1和La2输出的接收信号被第二和第三接收滤波器Ra2和Ra3滤波，然后被分别输出并交叉连接到第一和第三基站BS111和BS113：这给第一基站BS111提供了第一频率接收信号(RX1)并给第三基站BS113提供了第三频率空间分集接收信号(RX3D)。
以同样方式，其它窄带放大器/滤波器单元1163/2-1163/4定义其它发射信号频率(TX2、TX3和TX4)和其它接收信号频率对(RX2-RX4，RX3-RX1、RX4-RX2)。这四个窄带放大器/滤波器单元1163/1-1163/4经馈线F111-F114分别连接到宽带放大器/滤波器单元1160A(+)-1160B(-)，因此它们与不同天线组1144A和1144B和/或不同偶极极化(如图示)相关联。它们以对于不同基站BS111-BS114而不同的频率提供发射和接收信号，对于这四个基站它们提供具有空间分集的接收信号。这种设置使得第一、第二、第三和第四基站BS111、BS112、BS113和BS114分别工作在第一、第二、第三和第四发射/接收频率TX1/RX1、TX2/RX2、TX3/RX3和TX4/RX4；基站的相邻奇数编号和偶数编号对，即相邻对BS111和BS113、BS112和BS114接收来自不同天线组中的相似极化偶极的信号并向其发射信号。在这方面，第一和第三基站BS111和BS113分别与天线组1144A和1144B中的正极化偶极1108A和1108B相关联，而第二和第四基站BS112和BS114分别与那些天线组中的负极化偶极1110A和1110B相关联。
如图示，天线系统1140未示出发射信号的空间分集，因为这将不合需要地增加图示的复杂性。但是，通过增加分别以通带频率TX3、TX1、TX4和TX2进一步发射滤波的并连接在第一至第四基站分集端口P111D-P114D与第一至第四馈线F111-F114之间的四个窄带放大器/滤波器单元1163/1-1163/4，除了接收空间分集外，还可轻易获得发射空间分集。分集端口P111D-P114D则分别适合于空间分集发射/接收频率配对TX1D/RX1D、TX2D/RX2D、TX3D/RX3D和TX4D/RX4D。
天线组件1154A和1154B具有例如TA(+)的倾角角度控制，调节所述倾角角度控制使得使用发射频率TX1和TX3(即奇数编号组的频率)的第一和第三基站BS111和BS113共享如箭头θa所示的公共第一倾角角度(a)。同样，使用发射频率TX2和TX4(即偶数编号组的频率)的第二和第四基站BS112和BS114共享如箭头θb所示的公共第二倾角角度(b)。可实现共极化和反极化倾角耦合。在本发明的实施例1140中，其中通过共享与其它组的倾角角度不同的倾角角度的各个组来区分奇数编号和偶数编号组的载波频率(1、3和2、4)。
假定天线组件1154A和1154B中的宽带滤波器(例如1156(+))具有相同的通带：如果这样，则发射(TX)滤波器、例如1156A(+)必须具有宽到足够使基站BS111-BS114所使用的所有四个发射载波频率(TX1、TX2、TX3和TX4)通过的通带；类似地，宽带接收(RX)滤波器、例如1154A(+)和1157A(+)必须具有宽到足够使基站BS111-BS114所使用的所有四个发射载波频率(RX1、RX2、RX3和RX4)通过的通带。基站滤波器组件1263提供各基站接收频率间的隔离。
各宽带放大器/滤波器单元(例如1160A(+))与基站滤波器组件1163中的相应窄带放大器/滤波器单元(例如1163/1)相关联：如果天线组件1154和1154B中的宽带滤波器(例如1156(+))具有不同的通带，那么各宽带滤波器单元必须使与相应窄带放大器/滤波器单元关联的频率通过。
图12示出了本发明的又一天线系统1240，其基于先前所述的系统，但是经过了改进和扩展以使第一、第二、第三和第四基站BS111-BS114共享一个命名为(a)的倾角角度并使另四个基站(未示出)共享另一命名为(b)的倾角角度。图中的各项被标记或添加后缀(a)以表示与倾角角度(a)的关联。天线系统1240适合于与邻频和非邻频配合使用，因为否则可能在这个方面引起困难的信号分开路由；此外，共极化或反极化倾角耦合是可用的。
所示的四个基站按奇数编号和偶数编号对设置，即基站BS111和BS113彼此相邻而BS112和BS114彼此相邻，各相邻对与相应公共倾角角度相关联。各个基站工作在相应发射频率和相应接收频率：即，第一、第二、第三和第四基站BS111、BS112、BS113和BS114分别工作在第一、第二、第三和第四发射/接收频率TX1/RX1、TX2/RX2、TX3/RX3和TX4/RX4。因此奇数编号基站BS111和BS113与奇数编号频率相关联，而偶数编号基站BS112和BS114与偶数编号频率相关联。因此，依次编号为1-4的相邻频率与两组非相邻频率对应，一组为奇数编号(1和3)频率而另一组为偶数编号(2和4)频率。
天线系统1240包含如图11中所示并参考图11所述的第一和第二天线组件1154和1154B(本图中未示出)。如由箭头1241A和1241B所示，这些天线组件按与在图11中示出相连接的第一至第四馈线F111-F114相同的方式分别被连接到第一、第二、第三和第四馈线F121、F122、F123和F124。
第一和第三馈线F121和F123被连接到与由箭头θ(a)所示的倾角角度(a)关联的第一基站滤波器组件1263(a)；第二和第四馈线F122和F124被连接到与由虚线框所示的第二基站滤波器组件1263(b)：它具有与第一基站滤波器组件1263(a)类似的构造，除了它具有不同滤波器通带以及它与倾角角度(b)相关联。
来自第一基站BS121的第一频率(TX1)发射信号传递到第一基站滤波器组件1263(a)，在那里由分别结合在第一和第二发射/接收滤波器单元TRF1和TRF2中的第一和第二窄带发射滤波器TN11和TN21进行滤波；然后经第一馈线F121将其中继到第一天线组件1154A，以供如参考图11所述的处理以及以正极化从第一天线组1144A的发射。
类似地，来自第三基站BS123的第三频率(TX3)发射信号传递到第一基站滤波器组件1263(a)，以供由分别结合在第三和第二发射/接收滤波器单元TRF3和TRF2中的第三和第四窄带发射滤波器TN33和TN43进行滤波；然后经第一馈线F121将其中继到第一天线组件1154A，以供如前所述地以正极化从第一天线组1144A的发射。
第一天线组1144A从自由空间获得正极化接收信号，该信号沿着第一馈线F121传递到结合在第二发射/接收滤波器单元TRF2中的第一宽带接收滤波器RB1：在由该滤波器进行滤波之后，接收信号被第一分配器SR1分配成三路信号，以供分别由第一、第二和第三LNALRB1、LRB2和LRB3放大。从第一和第二LNA LRB1和LRB2输出的放大信号被分别具有定义第一和第三接收频率RX1和RX3的通带并且结合在第一和第三发射/接收滤波器单元TRF1和TRF3中的第一和第二窄带接收滤波器RN11和RN23滤波。被接收滤波器RN11和RN23滤波的信号分别给第一基站BS121提供第一频率(RX1)接收信号以及给第三基站BS123提供第三频率空间分集接收信号(RX3D)。窄带接收滤波器RN11和RN23以及后面将描述的其它此类滤波器中的每个具有宽到只能用于与其连接的相应基站的接收信号频率的带宽。这减少了对BS121等基站所呈现的带外干扰。
从第三LNA LRB3输出的放大信号被第二分配器SR2分配成两路信号，这两路信号被具有分别定义第二和第四接收频率RX2和RX4的通带的第三和第四窄带接收滤波器RN32和RN44滤波。被这些接收滤波器滤波的信号给第二和第四基站BS122和BS124分别提供带空间分集的第二和第四频率接收信号(RX2D和RX4D)。
类似地，来自第三基站BS122的第二频率(TX2)发射信号传递到第一基站滤波器组件1263(a)，在那里分别由结合在第四和第五发射/接收滤波器单元TRF4和TRF5中的第五和第六窄带发射滤波器TN52和TN62对其滤波；然后经第三馈线F123将其中继到第二天线组件1154B，以供如参考图11所述的处理以及以正极化从第二天线组1144B的发射。
来自第四基站BS124的第四频率(TX4)发射信号传递到第一基站滤波器组件1263(a)，以供分别由结合在第六和第五发射/接收滤波器单元TRF6和TRF5中的第七和第八窄带发射滤波器TN74和TN84进行滤波；然后经第三馈线F123将其中继到第二天线组件1154B，以供如参考图11所述的处理以及如前所述地以正极化从第二天线组1144B的发射。
第二天线组1144B从自由空间获得正极化接收信号，该信号沿着第三馈线F121传递到结合在第五发射/接收滤波器单元TRF5中的宽带接收滤波器RB2：在由该滤波器进行滤波之后，接收信号被第三分配器SR3分配成三路信号，以供分别由第四、第五和第六LNA LRB4、LRB5和LRB6放大。从第四和第五LNA LRB4和LRB5输出的放大信号被分别具有定义第二和第四接收频率RX2和RX4的通带并且结合在第四和第六发射/接收滤波器单元TRF4和TRF6中的第五和第六窄带接收滤波器RN52和RN64滤波。被接收滤波器RN52和RN64滤波的信号分别给第二基站BS122提供第二频率(RX2)接收信号以及给第四基站BS124提供第四频率空间分集接收信号(RX4D)。
从第六LNA LRB6输出的放大信号被第四分配器SR4分配成两路信号，这两路信号被具有分别定义第一和第三接收频率RX1和RX3的通带的第七和第八窄带接收滤波器RN71和RN83滤波。被这些接收滤波器滤波的信号给第一和第三基站BS121和BS123分别提供带空间分集的第一和第三频率接收信号(RX1D和RX3D)。
因此，第一基站滤波器组件1263(a)使与正极化关联的发射和接收信号经第一天线组1144A和第一馈线F121传递来往于第一和第三基站BS121和BS123，或者备选地经第二天线组1144B和第三馈线F123传递来往于第二和第四基站BS122和BS124。各基站具有相应的发射频率和相应的接收频率。在各馈线上合并的信号具有非相邻频率，因此不会出现滤波器未给出邻频的足够间隔的问题。所有四个基站BS121-BS124均与同一天线倾角角度(a)以及基站信号被从天线组1144A或1144B发射或者被所述天线组接收所用的正极化相关联。
将不再详细描述第二基站滤波器组件1263(b)，因为它与第一基站滤波器组件1263(a)等同，除了为适应其发射和接收信号频率而对滤波器通带的改变以外：它同样提供与另外四个基站(未示出)、即第五至第八基站关联的发射和接收信号的滤波和路由。但是，这些信号与负极化(与先前的正极化相对)相关联：它们经第一天线组1144A和第二馈线F122传递来往于第五和第七基站，或者备选地，经第二天线组1144B和第四馈线F124传递来往于第六和第八基站。这里同样，各个基站具有相应发射频率(TX5、TX6、TX7或TX8)和相应接收频率(RX5、RX6、RX7或RX8)，且在各馈线上合并的信号具有非相邻频率。所有四个所述另外的基站与同一天线倾角角度和极化相关联，但是现在为倾角角度(b)和负极化：因此，这些基站的信号以与基站BS121-BS124相比不同的倾角角度和不同的极化被从天线组1144A或1144B发射或者被所述天线组接收。
奇数编号基站(例如BS121、BS123)与非邻频的奇数编号频率相关联，偶数编号的频率与基站(例如BS122、BS124)有同样关系。馈线(例如F121)、天线滤波器单元(例如1160A(+))和天线组极化(参见图11)用于奇数编号频率或偶数编号频率，但是不同时用于二者。因此，由后缀数字1和2或2和3等表示的靠近的邻频在从天线144A和1144B发射之前不被合并，且不在天线或基站电路中引起合并问题。天线系统1240因此适合邻频工作。此外，这里同样，该实施例1240具有由共享与另一组的倾角角度不同的倾角角度的各个组区别的奇数编号和偶数编号组的载波频率(1、3、5、7和2、4、6、8)。
天线系统1240具有增加另外工作频率的改进能力。为了给关联的运营商和基站增加新的奇数编号的发射频率和相同编号的接收频率，将通过这些频率的又一发射/接收滤波器单元添加到基站滤波器组件1263(a)的左手侧；同样，将通过新发射频率的窄带发射滤波器添加到第二发射/接收滤波器单元TRF2。第一分配器SR1被设置成分配成四路接收信号而不是三路：如此形成的第四或额外接收信号被附加LNA放大，在所述又一发射/接收滤波器单元中并滤波并被传递到新的基站。第四分配器SR4被设置成分配成三路接收信号而不是两路，且如此形成的第三或额外接收信号在附加窄带接收滤波器中进行滤波，并被传递到新基站作为新的空间分集接收信号(RXqD，其中q是大于3的奇数)。
通过增加滤波器、分配器输出和LNA，其它偶数编号的发射和接收频率的能力可类似地在基站滤波器组件1263(a)的右手侧中提供。针对附加的奇数和偶数编号的发射和接收频率，可同样地修改另一基站滤波器组件1263(b)。
下面的表1示出了一些通过本发明可能实现的天线系统配置：它们由变量数字1-6区别，变量3具有三种版本3a、3b和3c。表中，天线组A和天线组B由按图2-13中的后缀A和B的天线组(如天线组44A和44B)的类推来命名；偶极极化是指例如46A、46B和48A的偶极的(+)和(-)极化。频率(例如TX1、RX1)及其空间分集等同频率(例如RX1D)如先前定义。IP严重程度是指互调产物的严重程度，表1中示出的配置按照IP的预期相对等级的升序从1至6分等级，其中等级6为最高严重程度。
表1 发射和接收载波频率的分配
Figure A200780030552D00431
Figure A200780030552D00441
测量表明在发射信号被反极化时多组天线组件和多天线组件生成互调产物(IP)的较低等级，因为这导致发射器之间的较高隔离。此类IP的实际等级取决于天线组件之间的空中路径耦合且还取决于通过其上安装天线组件的架(gantry)而引入的耦合。变量1、3a、4和6具有共极化倾角角度。对于接收与接收分集，变量2和5具有反极化倾角角度。变量1-6还指示增加其它发射载波频率的升级序列，除非另外由例如IP等级或极化优点的因素确定。
在UMTS系统中，TX3可以是TX1的发射分集信号，使得TX3＝TX1D。类似地，TX4可以是TX2的发射分集信号，使得TX4＝TX2D。虽然关联信号(TX、TXD、RX、RXD)具有相同倾角角度更可取，但是在由分集发射信道提供附加覆盖范围时，即使在发射信号及其关联发射分集信号没有发射到完全重叠的地理区域的地方它也不是必须的。此类技术能用小区边缘处的分集益处换取靠近天线系统站点的覆盖范围益处：这由于附加的网络设计优化自由度而较为有用，尤其对于可能服务快速运动的移动电话具有高散射的小区边缘环境、大多数分集益处来自于Rake接收机、数据信道的编码和交织的地方、以及站点高又还超过密集传输信息要求环境的地方。通常，倾角角度在2到6度范围内的调节对于优化覆盖范围并使相邻站点干扰最小化是足够的。使用在垂直平面内一般7或8度的波束宽度，即使在一个或多个分集的接收信号具有不同倾角角度的地方，也可获得接收分集增益。但是，接收信号共享倾角角度将导致信道间的依赖性，使得调节一个信道的发射角度将改变另一信道的接收覆盖范围。
表1表明一些双信道配置，但是已经以各具有传送接收信号的四个端口的天线组件描述了实施例。虽然一般而言每个天线组件将具有两个不同的倾角角度，但是垂直平面中的天线波束宽度是足够宽的，以使得与每个波束相关联的覆盖范围区域的更大部分对两个倾角角度是公共的。所以，与接收信号RX1和单个分集的接收信号RX1D关联的基站可增强为具有两个或三个分集的接收信号RX1D1、RX1D2和RX1D3以及随后进一步改善上行链路通信性能。
以共极化耦合倾角角度公开了本发明的全部实施例。通过对天线组件之一的端口交换连接并对天线组件倾角控制交换连接，可获得反极化耦合倾角角度。
本发明的实施例根据信号频率在不同用户、基站、蜂窝标准(例如GSM、UMTS)等之间区分：因此，在发射或接收时工作在多个信号频率的本发明实施例能容纳多个用户或运营商频率、多个基站或多个蜂窝无线标准或上述项的混合。与本发明相关的示例包括由使用两个不同频率或两个不同蜂窝无线标准的一个运营商以及使用此类频率或标准的不同运营商对天线系统的使用。
为了减少干扰并维持良好的接收灵敏度和选择性，在对基站的接收端口(或发射/接收端口)输入处的接收信号在相同或邻近接收信道上具有最小数量的不想要的接收信号频率是更可取的。在码分多址(CDMA)系统中或者对于在给不同系统所分配的信道之间共享的天线设施尤其如此。由于这个原因，上述实施例示出了各个接收路径中的滤波器，所述滤波器具有适合于对各基站适合的信道或系统频率的通带。
如果对避免不想要的接收信号的期望不太重要，则接收滤波器可具有更宽的带宽，因而减少滤波器的复杂度和所需滤波器的数量。
在基站滤波器组件中包含LNA是取决于馈线损耗容限和基站的所需接收信道增益输入的可选项。如果天线组件具有带足够增益和动态范围的LNA以在基站接收输入提供最佳接收信号，则基站滤波器组件中的LNA可以不是必须的。但是，在基站滤波器组件中包含LNA允许基站具有不同接收增益或等级要求。

Claims (34)

1.一种天线系统，具有两个双极化的、倾角可调的天线，所述天线具有提供空间分集的物理分离，并且其中：
a)每个天线具有与相应独立可调的电倾角的角度相关联的极化；以及
b)每个天线具有电倾角的角度，所述电倾角的角度可控制成与另一天线的电倾角的角度相等并提供共极化倾角耦合和反极化倾角耦合中之一。
2.如权利要求1所述的天线系统，用于分别工作在与具有共极化倾角耦合和反极化倾角耦合中之一的一对天线极化相关联的至少一个第一载波频率，以及与具有共极化倾角耦合和反极化倾角耦合中之一的另一对天线极化相关联的至少一个第二载波频率，可控制所述天线倾角角度使所述至少一个第一载波频率以及所述至少一个第二载波频率与不同的电倾角的角度相关联。
3.如权利要求2所述的天线系统，其中，所述至少一个第一载波频率和所述至少一个第二载波频率分别是第一和第二组载波频率。
4.如权利要求2所述的天线系统，其中，所述至少一个第一载波频率和所述至少一个第二载波频率与多个运营商、多个基站和多个蜂窝标准中之一相关联。
5.如权利要求1所述的天线系统，包括在基站设备与天线之间传送信号的两条馈线。
6.如权利要求1所述的天线系统，包括用于在基站设备与天线之间传送信号的三条馈线，所述馈线之一只用于接收信号，所述接收信号与不同天线以及不同天线极化相关联。
7如权利要求1所述的天线系统，包括用于在基站设备与天线之间传送信号的四条馈线，所述馈线中的两条馈线只用于接收信号并与不同天线以及不同天线极化相关联。
8.如权利要求7所述的天线系统，包括与天线组件中的天线共处一处的宽带滤波部件以及与基站设备共处一处的窄带滤波部件。
9.如权利要求1所述的天线系统，包括用于在基站设备与天线之间传送发射信号和接收信号的四条馈线，所述馈线中的两条馈线与所述天线之一的不同极化相关联，且所述馈线中的另两条馈线与所述天线的另一天线的不同极化相关联。
10.如权利要求9所述的天线系统，包括与天线组件中的天线共处一处的窄带滤波部件。
11.如权利要求1所述的天线系统，包括用于在基站设备与命名为第一和第二天线的天线之间传送信号的四条馈线，所述馈线中的两条馈线用于分别与所述第一天线的第一极化和所述第二天线的第二极化相关联的第一和第二发射信号，所述馈线中的另一条馈线用于也分别与所述第一天线的第一极化和所述第二天线的第二极化相关联的接收信号，且所述馈线中的第四条馈线用于分别与所述第一天线的第二极化和所述第一天线的第二极化相关联的接收信号。
12.如权利要求1所述的天线系统，其中，每个天线的各极化与相应宽带滤波部件、相应馈线以及相应窄带滤波部件相关联。
13.如权利要求12所述的天线系统，其中，各宽带滤波部件位于天线组件中并由所述相应馈线连接到与基站设备共处一处的所述相应窄带滤波部件。
14.如权利要求13所述的天线系统，其中，所述窄带滤波部件设置成将具有邻频的信号划分成具有非邻频的信号的组。
15.如权利要求1所述的天线系统，包括滤波部件，用于定义与不同天线关联的相似频率的信号并在发射和接收工作模式中的至少一种工作模式中提供空间分集。
16.如权利要求1所述的天线系统，其中，一个天线具有设置用于第一频率发射信号的发射的天线元件，而另一天线具有设置用于第一频率空间分集发射信号的发射的天线元件。
17.如权利要求1所述的天线系统，设置成使一个接收信号与多个接收分集信号相关联。
18.一种操作天线系统的方法，所述天线系统具有两个双极化的、倾角可调的天线，所述天线具有提供空间分集的物理分离，所述方法包括：
a)独立调节每个天线的极化的电倾角的角度；以及
b)控制每个天线的电倾角的角度以与另一天线的电倾角的角度相等并提供共极化倾角耦合和反极化倾角耦合中之一。
19.如权利要求18所述的方法，包括分别工作在与具有共极化倾角耦合和反极化倾角耦合中之一的一对天线极化相关联的至少一个第一载波频率，以及与具有共极化倾角耦合和反极化倾角耦合中之一的另一对天线极化相关联的至少一个第二载波频率，控制所述天线倾角角度以使所述至少一个第一载波频率以及所述至少一个第二载波频率与不同的电倾角的角度相关联。
20.如权利要求18所述的方法，其中，所述至少一个第一载波频率和所述至少一个第二载波频率分别是第一和第二组载波频率。
21.如权利要求18所述的方法，其中，所述至少一个第一载波频率和所述至少一个第二载波频率与多个运营商、多个基站和多个蜂窝标准中之一相关联。
22.如权利要求18所述的方法，包括使用两条馈线在基站设备与所述天线之间传送信号。
23.如权利要求18所述的方法，包括使用三条馈线在基站设备与所述天线之间传送信号，对接收信号只使用所述馈线之一，所述接收信号与不同天线以及不同天线极化相关联。
24.如权利要求18所述的方法，包括使用四条馈线在基站设备与所述天线之间传送信号，对接收信号只使用所述馈线中的两条馈线，所述接收信号与不同天线以及不同天线极化相关联。
25.如权利要求24所述的方法，包括用与天线组件中的天线共处一处的滤波部件进行宽带滤波，以及用与基站设备共处一处的滤波部件进行窄带滤波。
26.如权利要求18所述的方法，包括使用四条馈线在基站设备与所述天线之间传送发射和接收信号，所述馈线中的两条馈线与所述天线之一的不同极化相关联，且所述馈线中的另两条馈线与所述天线的另一天线的不同极化相关联。
27.如权利要求26所述的方法，包括用与天线组件中的天线共处一处的滤波部件进行窄带滤波。
28.如权利要求18所述的方法，包括使用四条馈线在基站设备与命名为第一和第二天线的天线之间传送信号，对分别与所述第一天线的第一极化和所述第二天线的第二极化相关联的第一和第二发射信号使用所述馈线中的两条馈线，对也分别与所述第一天线的第一极化和所述第二天线的第二极化相关联的接收信号使用所述馈线中的另一条馈线，且对分别与所述第一天线的第二极化和所述第一天线的第二极化相关联的接收信号使用所述馈线中的第四条馈线。
29.如权利要求18所述的方法，其中，每个天线的各极化与宽带滤波、相应馈线以及窄带滤波相关联。
30.如权利要求29所述的方法，其中，所述宽带滤波在天线组件中实现，且所述窄带滤波由与基站设备共处一处的部件实现。
31.如权利要求30所述的方法，包括使用窄带滤波部件将具有邻频的信号划分成具有非邻频的信号的组。
32.如权利要求18所述的方法，包括进行滤波以定义与不同天线关联的相似频率的信号并在发射和接收工作模式中的至少一种工作模式中提供空间分集。
33.如权利要求18所述的方法，其中，一个天线具有设置用于第一频率发射信号的发射的天线元件，而另一天线具有设置用于第一频率空间分集发射信号的发射的天线元件。
34.如权利要求18所述的方法，包括使一个接收信号与多个接收分集信号相关联。
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