CN104937775A - 包括偶极振子元件和维瓦尔第元件的天线组件 - Google Patents

包括偶极振子元件和维瓦尔第元件的天线组件 Download PDF

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CN104937775A CN201380070417.9A CN201380070417A CN104937775A CN 104937775 A CN104937775 A CN 104937775A CN 201380070417 A CN201380070417 A CN 201380070417A CN 104937775 A CN104937775 A CN 104937775A
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Abstract

根据各个方面的内容，示例性的实施方式公开了包括偶极振子元件和维瓦尔第元件的天线组件。在示例性的实施方式中，天线组件包括可至少在第一频率范围内工作的多个偶极振子元件和可至少在第二频率范围内工作的多个维瓦尔第元件。多个维瓦尔第元件可以相互之间交叉或者设置成十字或交叉的维瓦尔第布置。

Description

包括偶极振子元件和维瓦尔第元件的天线组件
相关申请的交叉引用
本申请要求2012年11月27日在美国提交的申请号为:13/686,053的专利申请的权利和优先权。在此将上述申请的所有公开的内容以引用的方式并入本文。
技术领域
本公开的内容涉及包括偶极振子元件和维瓦尔第元件的天线组件。
背景技术
本部分将提供与本公开相关的背景信息，但不一定是现有技术。
仅使用两个辐射元件提供一个双极化双频段的天线组件的常用方法是分别针对低频段和高频段使用单独的辐射元件。例如，第一和第二偶极振子元件可以分别用于低频段和高频段。
发明内容
本部分将提供本公开的一个整体概述，而不是将其所有范围或全部特征完整地公开。
根据各个方面的内容，示例性的实施方式公开了包括偶极振子元件和维瓦尔第元件的天线组件。在一个示例性实施方式中，天线组件大体包括可至少在第一频率范围内工作的第一辐射单元模块和可至少在不同于第一频率范围的第二频率范围内工作的第二辐射单元模块。第一辐射单元模块包括布置在偶极方块上的多个偶极振子元件。第二辐射单元模块包括以交叉维瓦尔第方式布置的多个维瓦尔第元件。
在天线组件的另外一个实施方式中，多个偶极振子元件限定了一个边界，并且至少可工作在第一频率范围内。第一和第二维瓦尔第元件位于所述多个偶极振子元件限定的所述边界内，并且可至少在不同于所述第一频率范围的第二频率范围内工作。所述第一和第二维瓦尔第元件相互之间排列形成十字形。
在天线组件的另外一个实施方式中，多个偶极振子元件布置在偶极方块上，并且可至少在第一频率范围内工作。交叉的第一和第二维瓦尔第元件位于偶极方块限定的边界内，并且可至少在第二频率范围内工作。第一和第二维瓦尔第元件包括一个或更多个被配置为改善交叉极化辐射性能的非导电区域。
进一步的适用范围从此处所提供的描述中变得明显。该概述中的描述和特定示例仅仅是旨在进行示例并且不旨在限制本公开的范围。
附图说明
此处所描述的视图仅仅是用于说明所选实施方式并且不是所有可能的实施，并且并非要限制本公开的范围。
图1是天线组件的示例性实施方式的透视图，该天线组件包括设置在偶极方块上并在低频段工作的四个偶极元件和交叉设置并在高频段工作的两个维瓦尔第元件；
图2是图1中所示的天线组件100的俯视图，其中移去了天线罩并示出了偶极振子元件和维瓦尔第元件；
图3是图1中所示的交叉设置的维瓦尔第元件的透视图；
图4是图3中所示的维瓦尔第元件在组装前并排排列的示意图，并示出了根据示例性实施方式的用于改善交叉极化的垂直切口；
图5是图1中所示的天线组件的分解示意图，并示出了根据示例性实施方式的用于组装天线组件的多个示例性部件；
图6是图5中所示的一对偶极振子元件的透视图；
图7是根据示例性实施方式的分解透视图，示出了待组装在一起的维瓦尔第元件和设置在偶极振子元件和维瓦尔第元件之间待组装的隔离器/反射器壁；
图8是根据示例性实施方式的分解透视图，示出了配置成在偶极振子元件和维瓦尔第元件上方定位并将安装在天线组件基座上的天线罩；
图9是图1中所示的天线罩的正视图和侧面图，带有只是基于示例性说明目的的根据示例性实施方式的示例性毫米尺寸；
图10A和10B是分别展示如图1中所示的天线组件的原型或FAI(新品首件检查)样品中的端口1和端口2的电压驻波比(VSWR)与以千兆赫(GHz)为单位的频率之间关系的示例性线性示意图；
图11是分别说明展示图1中所示的天线组件的相同样机的端口1和端口2之间以分贝(dB)为单位的电压隔离和相应的以千兆赫(GHz)为单位的频率之间关系的示例性线性示意图。
多个视图中对应的编号表示对应的部分。
具体实施方式
现在参照附图对具体实施方式进行详细的说明。
本文中的发明人已经意识到开发或设计一个具有可接受的辐射方向图的双极化双频段天线单元是很难的。通常，提供有双频段功能的天线单元一般不适用于双极化的应用，并且/或者不具有能接受的辐射方向图。在意识到上述的问题后，本文中的发明人寻求开发一种分别在低频段和高频段具有多个辐射元件的天线组件，其中用于各自极化的低频段和高频段的辐射元件通过双工馈电网络组合在一起。
相应地，发明人在此公开了包括低频段偶极方块和高频段交叉维瓦尔第元件的双极化多频段天线组件的示例性实施方式。在其中一个示例性的实施方式中，天线组件包括配置或设置在偶极方块上且可在第一频率范围或低频段(例如，从698兆赫至960兆赫的频率等)内工作的四个偶极振子元件。一对维瓦尔第元件定位于低频段偶极方块内。该对交叉维瓦尔第元件呈交叉或十字设置，并可在第二频率范围或高频段(例如，从1710兆赫至2700兆赫的频率等)内工作。用于各个极化的高、低频段的元件通过双工馈电网络组合在一起。具优点地，示例性的实施方式可因此提供具有独立用于低频段和高频段的辐射单元模块或组件(例如，方形的偶极振子元件模块和交叉的维瓦尔第元件模块等)的双极化双频段的天线组件，并且提供可令人满意的辐射方向图，其中用于各个极化的辐射单元模块或组件通过双工馈电网络组合在一起。
在示例性的实施方式中，维瓦尔第元件可以包括用于改善交叉极化辐射的垂直侧的切口。这些维瓦尔第元件(带有切口)与低频段的偶极方块元件一并提供了更宽频段的天线，该天线具有良好的双极化和优秀的辐射方向图的性能。
参照附图，图1示出了体现了本申请的一个或更多个方面的天线组件100的示例性的实施方式。如图1所示，该天线组件100包括可至少在第一频率范围或低频段内工作的第一辐射单元模块，和可至少在第二频率范围或高频段内工作的第二辐射单元模块。第一辐射单元模块包括安装在偶极方块上的第一，第二，第三，和第四偶极振子元件102，104，106，108。第二辐射单元模块包括以交叉维瓦尔第方式设置的第一和第二维瓦尔第元件110，112。
第一辐射单元模块及其偶极振子元件102，104，106，108可操作为利用两个线性正交极化(例如，双线性倾斜+/-45度或水平和垂直极化)在第一频率范围或低频段内发送和接收电磁辐射或信号(例如，频率从698兆赫至960兆赫的范围内等)。第二辐射单元模块及其交叉维瓦尔第元件110，112可操作为也采用两个线性正交极化(例如，双线性倾斜+/-45度或水平和垂直极化)在第二频率范围或高频段(例如，频率从1710兆赫至2700兆赫等)内发送和接收电磁辐射或信号。在该天线组件100的示例性的实施方式中，辐射元件配置为以双线性倾斜+/--45度正交极化进行辐射。在天线组件100的另一个示例性实施方式中，该辐射元件配置成以垂直和水平正交极化进行辐射。
这四个偶极振子元件102，104，106，108被定位成相互之间成直角。这四个偶极振子元件102，104，106，108布置在偶极方块上，这四个偶极振子元件102，104，106，108大体上相对于垂直线成+/-45度角来取向或排列。偶极振子元件102，104连同馈电探针103，105和馈线支架107也在图6中示出。馈电探针103，105可穿过第二或外部反射器130的开口(例如：孔，槽等)，并且穿过PCB 113的开口(例如：孔，槽等)，从而连接(例如：焊接等)馈电网络。馈线支架107可以通过使用例如乐泰胶(Loctite adhesive)等粘合剂进行固定。
交叉的维瓦尔第元件110，112布置或定位于由偶极振子元件102，104，106，108形成的偶极方块所限定的边界或占据区域之内。这一对维瓦尔第元件110，112交叉和排列呈大体上相互垂直或正交，从而使得维瓦尔第元件110，112配置成十字形(图3)。如图7所示，维瓦尔第元件110，112包括用于滑动地收纳另一个维瓦尔第元件110，112的一部分的槽或缺口115。维瓦尔第元件110，112还包括接地部分或接地端117，接地部分或接地端117被配置为穿过反射器130上的开口(例如孔，槽等)进行定位，并接着电性连接(例如，焊接等)且接地至该PCB 113的相对应的接地部分。此外，维瓦尔第元件110，112还包括印刷在它们各自PCB上的探针119。探针119被配置为穿过反射器130上的开口(例如孔，槽等)和PCB 113上的开口(例如：孔，槽等)进行定位，并电性连接(例如：焊接等)到馈电网络。每个探针119的至少一部分(例如：背面等)被接地至PCB 113。
在图1所示的实施方式中，维瓦尔第元件110，112与相应的偶极振子元件102，104，106，108水平或垂直地布置。如图1所示，维瓦尔第元件110垂直于偶极振子元件102，104并且平行于偶极振子元件106，108。维瓦尔第元件112平行于偶极振子元件102，104并且垂直于偶极振子元件106，108。
每一对彼此之间直接相对的偶极振子元件被同相馈电(例如：通过双工馈电网络等)，并且以相同线性极化进行辐射。因此，偶极振子元件102，104相互被同相馈电，并且可以以水平或垂直极化进行辐射，或者它们可以以斜+45度或-45度线性极化进行辐射。另一对偶极振子元件106，108也是互相被同相馈电，但是可以以与偶极振子元件102，104辐射的极化方向正交的其他线性极化方向进行辐射。例如，偶极振子元件102，104可以以水平极化进行辐射，而其他的偶极振子元件106，108可以以垂直极化进行辐射。在本实施例中，偶极振子元件102，104提供具有水平极化的低频段操作，而偶极振子元件106，108提供具有垂直极化的低频段操作。反过来，偶极振子元件102，104可提供具有垂直极化的低频段操作，而偶极振子元件106，108可提供具有水平极化的低频段操作。在任何一个情况下，第一辐射单元模块和它的偶极振子元件102，104，106，108可操作为以水平和垂直极化在第一频率范围内发送和接收电磁辐射或信号。
在进一步的实施例中，偶极振子元件102，104可以以+45度线性极化进行辐射。另外的偶极振子元件106，108可以以-45度线性极化进行辐射，该-45度线性极化正交于偶极振子元件102，104辐射的+45度线性极化。在本实施例中，偶极振子元件102，104提供了具有+45度线性极化的低频段操作，而偶极振子元件106，108提供了具有-45度线性极化的低频段操作。反过来，偶极振子元件102，104可提供具有-45度线性极化的低频段操作，而偶极振子元件106，108可提供具有+45度线性极化的低频段操作。在任何一个情况下，第一辐射单元模块和它的偶极元件102，104，106，108可操作为以双斜+/-45度线性正交极化在第一频率范围内发送和接收电磁辐射或信号。
参照图3和图4，交叉的维瓦尔第元件110，112具有彼此间互相正交的极化(例如：双线性倾斜+/-45度正交极化或者水平和垂直极化)。交叉的维瓦尔第元件110，112包括位于各自基板126一侧的辐射元件124。根据示例性的实施方式，辐射元件124被配置为设置有能显著地提高交叉极化性能的非导电区域128(例如切口，槽等)。维瓦尔第元件110，112(带有切口128)和低频段偶极方块元件102，104，106，108一并可以实现一个更宽频段的天线，该天线具有良好的双极化和辐射方向图的性能。
如图3所示，非导电区域或者切口128包括基板126上不含电气导电材质(例如：铜箔，铜布线等)的区域。例如，非导电区域或切口128可以包括在基板126上形成辐射元件124的导电材料被蚀刻，切割，或用其他方式移除所形成的区域。在本实施例中，非导电区域或切口128大致具有半椭圆或半椭圆形状，并且辐射元件124大致具有新月形形状。其他的实施方式可具有不同形状的非导电区域、切口和/或辐射元件。
维瓦尔第元件110，112可以以相互之间的线性正交极化进行辐射。例如，维瓦尔第元件110可以以水平极化进行辐射，而另外一个维瓦尔第元件112可以以垂直极化进行辐射。相反的，维瓦尔第元件110也可以以垂直极化进行辐射，而另外的维瓦尔第元件112可以以水平极化进行辐射。在任何一个情况下，第二辐射单元模块及其交叉的维瓦尔第元件110，112可操作为以水平和垂直极化在第二频率范围内发送和接收电磁辐射或信号。
在进一步的实施例中，维瓦尔第元件110可以以+45度线性极化进行辐射，而另外一个维瓦尔第元件112可以以-45度线性极化进行辐射。相反的，维瓦尔第元件110也可以以-45度线性极化进行辐射，而另外一个维瓦尔第元件112可以以+45度线性极化进行辐射。在任何一种情况下，第二辐射单元模块及其交叉的维瓦尔第元件110，112可操作为以双斜+/-45度线性正交极化在第二频率范围内发送和接收电磁辐射或信号。
天线组件100还包括双工馈电网络。双工馈电网络可操作为将各自极化的低频段和高频段元件进行组合。对于所示的天线组件100而言，双工馈电网络包括对应于每个端口的双工滤波器，在这个例子中双工滤波器由PCB上的微带线组成。这只是可与天线组件100配合使用的一个例子，其他类型的馈电方式也可用在其他的实施方式中。替代性的馈电网络，例如其他的微带线传输线，串行或共电馈电网络等，也可被使用。
继续参照图1，高频段的交叉的维瓦尔第元件110，112通过所述交叉的维瓦尔第元件110，112所处的隔离器或反射器114与低频段的偶极振子元件102，104，106，108相隔离。隔离器或反射器114还有助于形成波束，或者说是维瓦尔第元件110，112的波束形成器。在本实施例中，隔离器或反射器114包括形状大致呈长方形(例如正方形等)并对应于由偶极振子元件102，104，106，108限定的偶极方块的形状的四个壁116，118，120，122。各个壁116，118，120，122分别沿着或者邻近所相应的一个偶极振子元件102，104，106，108设置，从而以大体上定位于相应的偶极振子元件和交叉的维瓦尔第元件110，112之间。因此，在隔离器或反射器壁的相对的外侧和内侧上具有偶极振子元件与交叉的维瓦尔第元件，从而使所述壁隔离偶极振子元件与交叉的维瓦尔第元件，反之亦然。在本实施例中，隔离器或反射器114大体呈方形形状，从而与偶极方块的形状匹配。在其他的实施方式中，偶极振子元件模块或组件以及隔离器或反射器的形状可以不是方形的形状，例如，非正方形的长方形的形状等。
天线组件100进一步包括外部反射器130。在本实施例中，反射器130包括大致呈八角形状的八个侧壁，从而可以有助于天线组件100适配于更小，更美观的天线罩152中。侧壁大体垂直于反射器130的底壁延伸。工作中，通过降低返回的能量，反射器130有助于改进从前到后(f/b)的辐射。反射器130有助于从天线组件100的辐射元件朝着向外的方向反射和引导信号。例如，当天线组件100安装于天花板用于向下辐射时，反射器130有助于向下反射和引导信号，或者例如当天线组件100面朝上放置在表面上用于向上辐射时，反射器130有助于向上反射和引导信号。在另外的实施方式中，外部反射器可以不呈八角形形状，例如可以呈正方形，长方形等。例如，天线组件100的另外一个实施方式具有可以有助于提高性能的呈方形的反射器。
如图5和图8所示，天线组件100包括第一和第二端口132，134。端口132，134包括相应的电气连接器(图5)，其配置为可插入连接到另外的设备，用于在天线组件100和其他设备之间传输信号。本示例的配置包括使用N型连接器。也可以使用包括同轴电缆连接器，ISO标准连接器，Fakra连接器，SMA连接器，I-PEX连接器，MMCX连接器等其他类型的电气连接器。在一个实施例中，天线组件100可用作两端口室内定向天线。在进一步的实施例中，图5示出了天线组件100具有示例性的同轴电缆133，135可分别在端口132，134连接到连接器。其他的实施方式可以包括用于从/向天线组件100传送信号的不同手段。
如上所述，偶极振子元件102，104可以以极化方向正交于其他偶极振子元件106，108的极化方向(例如水平和垂直极化或双斜+/-45度线性正交极化)进行辐射。并且维瓦尔第元件110，112也可以以相互之间线性正交的极化进行辐射，例如：水平和垂直极化或双斜+/-45度线性正交极化。天线组件100可操作为在第一和第二频率范围内对端口132，134其中之一产生线性极化覆盖，天线组件100还可操作为在第一和第二频率范围内对端口132或134中的另一个产生线性极化覆盖，从而使与端口132，134相关的极化彼此相互正交。因此，天线组件100的示例性实施方式具有双极化设计(例如，双线性+/-45度天线设计)，其也可以例如通过反射器/隔离器114降低了辐射天线元件的耦合性。采用极化正交于其他辐射元件的极化的辐射天线元件还可以通过极化分集来增强MIMO(多输入，多输出)的性能。其他的实施方式可以包括多于或少于两个端口。
所示的天线组件100进一步包括底盘或基座148(广义地说，支持部件)和可拆卸地安装到底盘148上的天线罩或外壳152。天线罩152可有助于保护由天线罩152和底盘148限定的内部空间内封闭的各种天线部件。天线罩152也可为天线组件100提供美观的外形。其他的实施方式还可以包括本发明的保护范围内的与这里公开的形式(例如：形状，大小，结构等)不同的天线罩和盖子。
天线罩152可以通过机械紧固件(例如：螺丝156和O型密封圈158(图5)，其他紧固件等)安装到底盘148上。密封件159(例如：弹性密封件，3M密封剂等)可以如图1所示的围绕着底盘148的周围进行设置，从而密封底盘148和天线罩152之间的接口。另选地，天线罩152可卡扣连接到底盘148，或通过本发明范围内的其他合适的紧固方法/方式进行连接。此外，图9提供了天线罩(例如，天线罩152等)的示例性尺寸。如图9所示，天线罩可以具有82毫米(mm)的高度或厚度，295毫米(mm)的长和宽。其他的实施方式可以包括不同设计的天线罩，如不同的形状和/或不同大小。
天线组件100的各种部件可以使用多种适合的材料。例如，示例性的实施方式包括铝偶极振子元件102，104，106，108和铝反射器114和130。维瓦尔第元件110，112的基板126材质可以为FR4，FR4是一种包括具有耐火性的环氧树脂粘合剂的编织玻璃纤维布复合材料。维瓦尔第辐射元件124可以是铜(例如：印刷电路板上的铜线，铜金属化等)。底盘148(或者也可以或替代性地称之为接地平面)和天线罩152也可以使用多种材料、结构(例如：大小，形状，结构等)和制作工艺。在多个示例性实施方式中，天线罩152由注塑成型或真空热塑成型，并且底盘或接地平面148是导电性的(例如：铝材质等)，用于将辐射天线元件电气接地。另外的实施方式可以包括由其他导电材料(例如，除了铝和铜之外的其他金属等)和/或用于维瓦尔第基板的除了FR4以外的其他介电材料形成的其他一个或更多个零件。此外，其他示例性的实施方式可配置为在多于两个频带和/或不同的频带上工作。
图5到图8根据示例性实施方式示出了可用于组装天线组件100的各种示例性部件。这些示例性部件和相应的组装工艺只是基于说明的目的被提供，然而不同的实施方式可以包括不同的部件(例如：不同的紧固件和/或密封件等)，和/或不同的组装工艺。
除了上述的部件，图5进一步示出了可用到的以下其他部件。例如，机械紧固件(例如，螺丝160等)可用于将反射器130固定到底座148上。机械紧固件(例如：螺丝161等)可用于将偶极振子元件102，104，106，108安装到反射器130上。胶粘剂162可设置在PCB 113和反射器130之间，从而将PCB 113胶粘到反射器130的底部。图5还进一步示出了压铆螺母柱163，其可以通过机械紧固件，例如pem螺柱164和螺母165等，在偶极振子元件102，104，106，108和反射器130之间固定。
如图7所示，胶粘剂166(例如，四个胶带，粘着垫，粘合带，粘合片等)可沿着反射器的四个壁116，118，120，122的底部边缘部将壁粘到反射器130上。胶粘剂167(例如：两个粘着垫，粘合带，粘合片等)和机械紧固件(例如：铆钉168等)可沿着顶部边缘部将反射器的两个壁118和120相互固定，以及将反射器的两个壁116和122相互固定。在本实施例中，壁118和120由一个单独件构成，壁116和122由第二个单独件构成。同样的在本实施例中，由于壁116，118，120，122可以通过胶黏剂166和机械紧固件160安装或粘到反射器130上，隔离器/反射器114没有底面的壁。电缆连接器基座169如图5所示。
现在提供一个将天线组件的示例性实施方式组装在一起的示例性的方法说明。这个方法和各个步骤只是基于说明的目的，然而其他的实施方式还可以包括不同的组装天线的工艺，不同的工艺可以包括不同的步骤顺序，一个或更多个不同的步骤，一个或更多个其他的步骤等。
参照图5和图7，pem螺栓164先自八角形的反射器130的底面的底部插入底壁的开口或孔洞里。在将压铆螺母柱163栓紧至自反射器130的底壁向上延伸的pem螺柱164的螺纹部分之前，胶粘剂(例如：乐泰380胶等)被涂在压铆螺母柱163底部的螺纹孔内。
馈电探针103，105(图6)通过馈电线支架107安装在对应偶极振子元件上。支架107通过支架107的小开孔卡扣到馈电探针103，105。在其他实施方式中可使用开口探针端部。馈电线支架107通过胶粘剂固定。例如，可以将乐泰403胶涂敷在馈电线支架107接触馈电针103，105的部分和馈电线支架107接触偶极振子元件的部分。
偶极振子元件102，104，106，108利用机械紧固件161(例如：采用12个金属圆头自攻螺丝-公制自攻螺丝(MRT-TT)螺丝等)安装在反射器130上，机械紧固件161可以由合适的扭矩扳手(例如：75牛顿-厘米(N-cm)等)进行紧固。在这个阶段，压铆螺母柱163的头部带有螺纹的部分穿过位于偶极振子元件区域上的孔洞170(图6)延伸。然后，将六角螺母165拧紧(例如，8N-cm等)至穿过孔洞170延伸的压铆螺母柱163的螺纹部分上。将胶粘剂(例如：乐泰380胶等)涂敷在六角螺母165上，以进一步保护组装部件。因此，在以上方法步骤结束后，偶极振子元件102，104，106，108就可以安装到反射器130上。
接下来进行反射器114的组装，首先将胶粘剂167涂敷到如图5和7所示的反射器壁116，118的小凸缘的外侧。接着采用铆钉168和适当的铆接工具将壁116和122组装在一起。同样地，采用铆钉168和适当的铆接工具将壁118和120组装在一起。将胶粘剂166(例如：四个胶带，粘着垫，粘合带，粘合片等)涂敷在反射器壁116，118，120，122的底部凸缘以将壁固定到反射器130上。在本实施例中，反射器壁116，118，120，122的底部凸缘的形状与相应的施加于其上的粘合件的形状类似。优选地，使用夹具有助于保证精确或更加准确地将壁116，118，120，122相对于反射器130定位。
两个电缆连接器基座169安装在PCB 113的底部，并且围绕两个电缆连接器基座169与PCB113的底部进行焊接。胶粘剂162安装并连接至PCB 113，并用于将PCB 113安装至反射器130。在将PCB 113安装到反射器130的过程中，需要的话，可使用引导夹具。
维瓦尔第元件110，112的PCB相对于反射器130定位，从而将维瓦尔第元件接地部分或接地端117透过反射器130的开口(例如：孔洞，槽等)进行定位。接着，接地部分117电性连接(例如：焊接等)到PCB 113的对应接地部分，这样将维瓦尔第元件110，112接到PCB 113上进行接地。此外，维瓦尔第元件110，112的探针119穿过反射器130的开口(例如，孔洞，槽等)和PCB 113的开口(例如：孔洞，槽等)进行定位。接着，将探针119与馈电网络电性连接(例如：焊接等)。在本实施例中，维瓦尔第PCB可以抵住(例如：通过非铜侧等)反射器130，以保证正确的定位。在进一步的实施例中，示例性的实施方式可以包括8个接地端117。
通过以下方式将同轴电缆133，135焊接到连接器132，134：例如，从连接器处取走O型环后，采用电阻钎焊工具进行焊接，以防止在焊接过程中融化O形环。同轴电缆133，135最好是由一个专门设计的夹具来制造，以匹配基座148中的空腔的形状。将同轴电缆133，135的编织网(braid)焊接到电缆连接器基座169上。将同轴电缆133，135的中心导体焊接到PCB 113。将取走的O型环塞入或者重新放回连接器132，134处。将连接器132，134穿过基座148的孔洞拉出。然后可以拧紧螺丝160(例如：采用50N-M的扭矩等)，从而将反射器130固定到基座148上。可以将垫圈和螺母组装并拧紧到连接器132，134上(例如，用150N-cm扭矩扳手等)。当天线组件100垂直放置时，连接器132，134面朝下。
沿着天线罩152整个周围，将密封剂(例如，3M密封胶5200FC，等)涂敷在天线罩152内表面的一圈，例如从天线罩152的底部往上5毫米等。也可以将密封剂涂敷在基座148的外边缘。使用螺丝156和O型环158将天线罩152安装至基座148，螺丝156可用75N-cm扭矩等拧紧。密封剂可以在连接器面朝下的状态下水平地固化。基座148底部可以有一个或更多个标签。
图10A，10B和11提供了如图1中所示的天线组件100的原型或FAI(新品首件检查)样品经测量得到的分析结果。这些分析结果只是基于展示的目的，而不是为了限制范围。
更准确地说，图10A和10B是分别展示天线组件100的原型或FAI(新品首件检查)样品中的端口1和端口2的电压驻波比(VSWR)与以千兆赫(GHz)为单位的频率之间关系的线性示意图。图11是分别说明展示在天线组件100的相同原型的端口1和端口2之间以分贝(dB)为单位的电压隔离和相应的以千兆赫(GHz)为单位的频率之间关系的线性示意图。
大体上说，图10A，10B表示在第一频率范围或从698MHz到960MHz范围内的低频段的频率，以及在第二频率范围或从1710MHz到2700MHz范围内的高频段的频率，天线组件100具有小于2的良好的电压驻波比。如图10A所示，端口1的电压驻波比在698MHz时是1.1593，在960MHz时是1.5925，在1710MHz时是1.3646，在2700MHz时是1.5630。如图10B所示，端口2的电压驻波比在698MHz时是1.3057，在960MHz时是1.5150，在1710MHz时是1.4227，在2700MHz时是1.5427。
图11大体示出了天线组件100在从698MHz到960MHz范围内的低频段以及在1710MHz到2700MHz范围内的高频段、在端口1和端口2之间具有良好的隔离性。具体地说，端口1和端口2之间的隔离度在698MHz时是-33.510dB，在960MHz时是-35.989dB，在1710MHz时是-29.277dB，在2700MHz时是-39.025dB。
在多种频率下，还测量了同一天线组件100原型的第一和第二端口的方位平面辐射图。下表总结了第一和第二端口的结果，第一和第二端口在表中分别标记为端口1和端口2。
辐射方向图测试结果表明天线组件100对于从698MHz到960MHz的范围内的低频段具有的扩大频宽从56度到71度，对于从1710MHz到2700MHz的范围内的高频段具有的扩大频宽从48度到81度。低频段的增益(+/-5分贝(dB))是8.2dB到9.7dB，高频段的增益是5.7dB到9.5dB。在低频段，天线的前后比大于16.9，对于高频段，仅当频率为1880MHz时，前后比小于15。大体上来看，测试结果表明天线组件100有较好的扩大频宽，高增益和优秀的方向性，其在低频段698MHz到960MHz和高频段1710MHz到2700MHz范围内有较高的前后比。
如上所述，这些分析结果只是基于展示目的，而不为限制本发明范围。此处公开的天线组件100或其他天线组件的FAI样机和原型在端口1和端口2可以有其他电压驻波比值并且/或者可以具有端口1和端口2之间的其他隔离度。
在进一步的实施例中，构造并测试了天线组件100的第二个原型或FAI样机。第二个样机也有小于2的良好的电压驻波比，较好的隔离度，优秀的扩展频宽，高增益以及良好的方向性，在低频段698MHz到960MHz和高频段1710MHz到2700MHz范围内的频率具有较高的前后比。更具体地说，端口1的电压驻波比在698MHz时是1.1487，在960MHz时是1.6547，在1710MHz时是1.3517，在2700MHz时是1.6924。端口2的电压驻波比在698MHz时是1.1846，在960MHz时是1.5385，在1710MHz时是1.6558，在2700MHz时是1.3996。端口1和端口2之间的隔离度在698MHz时是-36.612dB，在960MHz时是-39.832dB，在1710MHz时是-28.034dB，在2700MHz时是-28.615dB。低频段的频段扩展从57度到71度，高频段的频段扩展从48度到78度。从698MHz到960MHz范围内的低频段的增益(+/-5分贝(dB))是8.2dB到9.7dB，从1710MHz到2700MHz范围内的高频段的增益是6.1dB到9.8dB。在低频段，天线的前后比大于16.9dB，在高频段，仅当频率为1880MHz时前后比小于15dB。
在示例性的实施方式中，天线组件可以封装在相对低外形的可安装于天花板的或者适用于桌面的套件内。在本实施例中，本公开的天线组件可以利用天花板/墙壁装配夹和/或者其他方式(例如：机械紧固件，胶粘剂，框架结构固定件等)在天花板或其他合适结构上固定和悬挂天线组件。在进一步的实施例中，本公开的天线组件可用在诸如与无线互联网服务供应商(WISP)网络，宽带无线接入(BWA)系统，无线局域网(WLAN)，蜂窝系统等有关的系统和/或网络中。在本公开的范围内，天线组件可以与这些系统和/或网络之间接收和/或发送信号。
本文提供了多个示例性实施方式，从而使得此公开将是详尽的并且将范围全面传达给本领域的那些技术人员。列举了许多具体细节，诸如具体部件、装置以及方法的实施例，以彻底理解本申请的实施方式。对于本领域中的那些技术人员应理解：无需采用具体细节；示例性实施方式可被具体化为许多不同的形式；以及不应将示例性实施方式理解为限制本申请的范围。在若干示例性实施方式中，未详细描述公知过程、公知装置结构、以及公知技术。此外，仅为了阐明之目的描述了可借助本申请的一个或更多个示例性实施方式实现的优势及改进，这些并不用于限制本申请的范围，因为在此公开的示例性实施方式可提供所有或完全不提供上述优势及改进而仍落入本申请的范围内。
本文公开的具体尺寸、具体材料及/或具体形状实质上是实施例，并不限制本申请的范围。在此公开的给定参数的特定数值以及特定数值范围(例如频率范围等)不排除可能在一个或更多个在此公开的实施例中有用的其它数值与数值范围。而且，可以设想：在此所述的具体参数的任两个特定数值可限定适于给定参数的数值范围的端点(即，给定参数的第一数值与第二数值的公开可被解读成：第一数值与第二数值之间的任一数值也可用于给定参数)。类似的，可以设想：参数的两个或多个数值范围的公开(不论这些范围是否套叠、重叠或不同)把所有可能的数值范围的组合包括在内，这些可能的数值范围的组合是指使用所公开的范围的端点所能要求保护的范围。
在此使用的术语仅是为了描述详细的示例性实施方式，并不意图进行限制。如在此使用的，单数形式“一”与“这/那”也可意图包括复数形式，除非上下文另有明确表示。术语“包含”、“包括”以及“具有”是包含性的，并因而具体说明了所述特征、要素、步骤、操作、元件及/或部件的存在，但不排除一个或更多个其它特征、要素、步骤、操作、元件、部件及/或其组合的存在或附加。不是要将在此描述的方法的步骤、过程以及操作理解成必须要求其按照所述或所示的详细顺序执行，除非该详细顺序被具体确定为执行顺序。也应理解的是，可采用附加的或另选的步骤。
当元件或层被称为“在---上”、“接合至”、“连接至”或“联接至”另一元件或层时，元件或层可能直接在----上、接合、连接或联接至其它元件或层，或者可能存在中间元件或层。与之相比，当元件被称为“直接在---上”、“直接接合至”、“直接连接至”或“直接联接至”另一元件或层时，可能不存在中间元件或层。应以相同的方式解释用于描述元件之间关系的其它单词(例如“在---之间”与“直接在---之间”、“邻接”相对于“直接邻接”等)。如在此所使用的，术语“及/或”包括关联的一个或更多个所列项中的任一个或所有组合。
术语“约”用于数值时表示：允许计算结果或测量结果在数值方面稍微欠精确(接近准确数值；近似或合理地靠近数值；差点儿)。由于某种原因，如果由“约”表示的不精确度不以此惯常意义被本领域中所理解，那么在此使用的“约”至少表示可由测量或使用这些参数的惯常方法产生的差异。例如，术语“大致”、“约”、以及“基本”在此可被用于指在制造容差范围内。不论是否由术语“约”来限定，权利要求都包含描述的量的等同范围。
尽管术语第一、第二、第三等在此可被用于描述多种元件、部件、区域、层及/或部分，但是这些元件、部件、区域、层及/或部分不应由这些术语限制。这些术语可仅用于区分一个元件、部件、区域、层或部分与其它区域、层或部分。当在此使用诸如“第一”、“第二”与其它数字术语之类的术语时并不暗示次序或顺序，除非上下文有明确表示。因此，以下论述的第一元件、部件、区域、层或部分可被称作第二元件、部件、区域、层或部分而不脱离示例性实施方式的示教。
诸如“内部”“外部”“在底下”“在下方”、“下部”“在上方”“上部”等之类的空间上相关的术语在此可用于便于描述以描述附图中所示的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。空间上相关的术语除包括附图中描绘的方位外还可意图包括在使用或操作中的装置的不同方位。例如，如果附图中的装置被翻转，那么被描述成在其它元件或特征下方或底下的元件就会定向在其它元件或特征上方。因此，实施例术语“在下方”可包括“在上方”与“在下方”两个方位。装置可以另外方式定向(旋转90度或以其它方位旋转)，应该相应地解释在此使用的空间上相关的描述语。
为了阐明与描述之目的提供了实施方式的在前描述。并不意图穷尽或限制本申请。具体实施方式的单个元件、预期的或所述的用途或特征通常不被限制于此具体实施方式，但是即便未明确示出或描述出，在适当的情况下这些元件、用途或特征是可交换的并且可被用在所选的实施方式中。也能以许多方式变更这些实施方式。这些变更不被认为脱离了本申请，并且所有这些变型理应包括在本申请的范围内。

Claims (17)

1.一种天线组件，所述天线组件包括：
可至少在第一频率范围内工作的第一辐射单元模块，所述第一辐射单元模块包括布置在偶极方块上的多个偶极振子元件；和
可至少在不同于第一频率范围的第二频率范围内工作的第二辐射单元模块，所述第二辐射单元模块包括以交叉维瓦尔第方式布置的多个维瓦尔第元件。
2.权利要求1中所述的天线组件，其中：
所述多个维瓦尔第元件中的至少一个具有一个或更多个被配置为改善交叉极化辐射的非导电区域；并且/或
所述第二辐射单元模块位于由所述偶极方块限定的边界内；和/或
所述第一辐射单元模块可操作为以两个线性正交极化在698兆赫(MHz)到960兆赫的第一频率范围内发送和接收电磁辐射或信号；和/或
所述第二辐射单元模块可操作为以两个线性正交极化在1710兆赫到2700兆赫的第二频率范围内发送和接收电磁辐射或信号。
3.权利要求1或2所述的天线组件，其中所述多个维瓦尔第元件包括第一维瓦尔第元件和相对于所述第一维瓦尔第元件布置以形成十字型的第二维瓦尔第元件，所述十字型位于由所述偶极方块限定的边界内。
4.权利要求3所述的天线组件，其中所述第一和第二维瓦尔第元件中的每一个包括被配置为改善交叉极化辐射的非导电区域。
5.权利要求1或2所述的天线组件，其中
所述多个偶极振子元件包括第一偶极振子元件、第二偶极振子元件、位于所述偶极方块上并位于所述第一偶极振子元件对面的第三偶极振子元件、位于所述偶极方块上并位于所述第二偶极振子元件对面的第四偶极振子元件；
所述第一和第三偶极振子元件被同相馈电，并且以第一极化进行辐射；
所述第二和第四偶极振子元件被同相馈电，并且以正交于所述第一极化的第二极化进行辐射；并且
所述多个维瓦尔第元件包括第一维瓦尔第元件和第二维瓦尔第元件，所述第一和第二维瓦尔第元件具有相互之间正交的极化。
6.权利要求1或2中所述的天线组件，进一步包括位于所述第一和第二辐射单元模块之间的反射器，从而使所述第一和第二辐射单元模块在所述反射器的相对的外侧和内侧，由此所述反射器可操作用于将所述多个维瓦尔第元件与所述多个偶极振子元件进行隔离。
7.权利要求6中所述的天线组件，其中：
所述多个偶极振子元件包括彼此间成直角定位并且以+/-45度对齐的四个偶极振子元件；并且
所述反射器有四个壁，所述四个壁限定了与由所述四个偶极振子元件限定的所述偶极方块的形状相对应的形状，所述四个壁中的每一个都设置在所述四个偶极振子元件中相对应的那一个和交叉的所述维瓦尔第元件之间。
8.权利要求7中所述的天线组件，进一步包括外部反射器，所述反射器的所述四个壁、所述四个偶极振子元件以及所述多个维瓦尔第元件耦接到所述外部反射器，且其中每个所述维瓦尔第元件包括：
槽，用于可滑动地收纳另一个维瓦尔第元件的一部分；
一个或更多个接地部分，其被配置为穿过所述外部反射器中的一个或更多个开口进行定位，从而与印刷电路板电性连接和接地；和
探针，其被配置为穿过所述外部反射器中的开口和所述印刷电路板中的开口进行定位，从而与馈电网络电性连接，所述探针的背面接地至所述印刷电路板。
9.一种天线组件，所述天线组件包括：
多个偶极振子元件，其限定一边界和可至少在第一频率范围内工作；和
第一和第二维瓦尔第元件，其位于由所述多个偶极振子元件限定的所述边界内，并且可至少在不同于所述第一频率范围的第二频率范围内工作，所述第一和第二维瓦尔第元件相互之间布置为形成十字型。
10.权利要求9中所述的天线组件，其中：
所述第一和第二维瓦尔第元件包括一个或更多个电气非导电区域，以用于改善交叉极化辐射；并且/或
所述多个偶极振子元件可操作为以两个线性正交极化在698兆赫兹(MHz)到960兆赫兹(MHz)的第一频率范围内发送和接收电磁辐射或信号；并且/或
所述第一和第二维瓦尔第元件可操作为以两个线性正交极化在1710兆赫兹(MHz)到2700兆赫兹(MHz)的第二频率范围内发送和接收电磁辐射或信号。
11.权利要求9或10中所述的天线组件，其中所述多个偶极振子元件布置在偶极方块上，在所述偶极方块中所述偶极振子元件以+/-45度对齐，并且相互之间成直角定位。
12.权利要求11中所述的天线组件，其中：
所述多个偶极振子元件包括第一偶极振子元件，第二偶极振子元件，位于所述偶极方块上并位于所述第一偶极振子元件对面的第三偶极振子元件、位于所述偶极方块上并位于所述第二偶极振子元件对面的第四偶极振子元件；
所述第一和第三偶极振子元件被同相馈电，并且以第一极化进行辐射；
所述第二和第四偶极振子元件被同相馈电，并且以正交于所述第一极化的第二极化进行辐射；并且
所述第一和第二维瓦尔第元件具有相互之间正交的极化。
13.权利要求9或10中所述的天线组件，进一步包括位于所述多个偶极振子元件和所述第一和第二维瓦尔第元件之间的反射器，从而使所述多个偶极振子元件相较于所述第一和第二维瓦尔第元件在所述反射器的相对侧，由此所述反射器可用于将所述第一和第二维瓦尔第元件与所述多个偶极振子元件进行隔离。
14.权利要求13中所述的天线组件，其中：
所述多个偶极振子元件包括四个偶极振子元件；并且
所述反射器具有四个壁，所述四个壁限定了与由所述四个偶极振子元件限定的边界相对应的形状，所述四个壁中的每一个都设置在所述四个偶极振子元件中相对应的那一个和所述第一和第二维瓦尔第元件之间。
15.权利要求14中所述的天线组件，还包括外部反射器，所述反射器的所述四个壁、所述多个偶极振子元件以及所述第一和第二维瓦尔第元件耦接到所述外部反射器，其中每个所述第一和第二维瓦尔第元件包括：
一个或更多个接地部分，其被配置为穿过所述外部反射器中的一个或更多个开口进行定位，从而与印刷电路板电性连接和接地；和
探针，其被配置为穿过所述外部反射器中的开口和所述印刷电路板中的开口进行定位，从而与馈电网络电性连接，所述探针的背面接地至所述印刷电路板。
16.一种天线组件，所述天线组件包括：
布置在偶极方块上的多个偶极振子元件，所述多个偶极振子元件可至少在第一频率范围内工作；和
第一和第二交叉的维瓦尔第元件，其位于由所述偶极方块限定的边界内，并且可至少在第二频率范围内工作，所述第一和第二维瓦尔第元件包括一个或更多个被配置为改善交叉极化辐射的非导电区域。
17.权利要求16中所述的天线组件，其中
所述天线组件进一步包括位于所述多个偶极振子元件和所述第一和第二维瓦尔第元件之间的反射器，从而使所述多个偶极振子元件相较于所述第一和第二维瓦尔第元件在所述反射器的相对侧，由此所述反射器可操作为将所述第一和第二维瓦尔第元件与所述多个偶极振子元件进行隔离；
所述多个偶极振子元件包括第一偶极振子元件、第二偶极振子元件、位于所述偶极方块上并位于所述第一偶极振子元件对面的第三偶极振子元件、位于所述偶极方块上并位于所述第二偶极振子元件对面的第四偶极振子元件；
所述第一和第三偶极振子元件被同相馈电，并且以第一极化进行辐射；
所述第二和第四偶极振子元件被同相馈电，并且以正交于所述第一极化的第二极化进行辐射；并且
所述第一和第二维瓦尔第元件具有相互之间正交的极化。
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