CN108432050A - 集成双工器和组合器 - Google Patents

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Abstract

公开了一种电信系统中的集成双工器和组合器，诸如交叉极化天线系统。集成双工器和组合器可以导致发射滤波器的使用数量减少。发射滤波器可以通过在两个接收信号路径之间提供隔离的传输网络与两个接收滤波器耦合，同时，向两个双工发射信号路径提供发射器功率的功率分配。传输网络包括在两个接收滤波器的输入端之间耦合的第一λ/4传输线和第二λ/4传输线。第三λ/4传输线将第一λ/4传输线和第二λ/4传输线与发射滤波器的输出端耦合。两个接收滤波器可以具有相同的通带，而发射滤波器可以具有不同的通带。

Description

集成双工器和组合器
相关申请的交叉引用
本申请要求于2016年1月11日提交的序列号为14/992,828、发明名称为“集成双工器和组合器”的美国非临时专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。
背景技术
无线或蜂窝通信的电信系统通常具有向终端用户设备(user equipment，UE)发射并从终端用户设备(UE)接收射频(radio frequency，RF)信号的天线或天线元件阵列。复杂电路用于向天线元件阵列提供电信号，使得适当的RF信号被辐射到选择的UE。例如，发射器、功率放大器、混合耦合器、组合器、双工器、滤波器和/或分配网络电路可以用于辐射来自天线的RF信号。类似地，复杂电路可以用于将接收到的RF信号转换为具有信息的电信号。
在诸如长期演进(Long Term Evolution，LTE)的交叉极化天线系统中，天线被设计成分别以+45°和-45°极化发射两个交叉极化的RF波束。此外，对于两个极化光束中的每一个，将这两个极化设置为相同的下倾角，例如8°。其它具有可调节倾角的交叉极化天线系统通常可以为多输入多输出(multiple-input multiple-output，MIMO)或波束成形提供多样化的功能，诸如多样化的俯仰角(versatile elevation)或三维覆盖。
在不影响信号质量和可靠性的情况下减少交叉极化天线系统中使用的电路的数量可以显著降低系统的制造成本。类似地，减少电路的使用数量可以减少在系统中测试和/或诊断错误所需的时间。
发明内容
在一个实施例中，本技术涉及电信系统中的集成双工器和组合器，诸如交叉极化天线系统。集成双工器和组合器可以导致发射滤波器的使用数量减少。发射滤波器可以通过在两个接收信号路径之间提供隔离的传输网络与两个接收滤波器耦合，同时，向两个双工发射信号路径提供发射器功率的功率分配。传输网络包括在两个接收滤波器的输入端之间耦合的第一四分之一波长(λ/4)传输线和第二四分之一波长(λ/4)传输线。第三λ/4传输线将第一λ/4传输线和第二λ/4传输线与发射滤波器的输出端耦合。两个接收滤波器可以具有相同的通带，而发射滤波器可以具有用于FDD(频分双工)实施例系统的不同的通带。
一方面，本技术涉及一种由电路执行的用于天线元件阵列的方法。所述方法包括：第一接收滤波器对经由第一信号路径从天线元件阵列接收的第一接收信号进行滤波；第二接收滤波器对经由第二信号路径从天线元件阵列接收的第二接收信号进行滤波；发射器发射发射信号；发射滤波器对经由第三信号路径接收的所述发射信号进行滤波；所述发射滤波器响应于所述发射信号输出经滤波的发射信号；将所述经滤波的发射信号的第一部分经由传输网络从所述发射滤波器向所述天线元件阵列传送；以及将所述经滤波的发射信号的第二部分经由所述传输网络从所述发射滤波器向所述天线元件阵列传送，所述传输网络具有第一λ/4传输线和第二λ/4传输线以及第三λ/4线，其中，所述第一λ/4传输线和所述第二λ/4传输线耦合在所述第一信号路径和所述第二信号路径之间，所述第三λ/4传输线与所述发射滤波器和所述第一λ/4传输线以及所述第二λ/4传输线耦合。
根据一种实现方式，将所述经滤波的发射信号的第一部分向所述天线元件阵列传送包括将所述经滤波的发射信号的第一部分经由所述第三λ/4传输线、所述第一λ/4传输线以及所述第一信号路径传送；以及将所述经滤波的发射信号的第二部分向所述天线元件阵列传送包括将所述经滤波的发射信号的第二部分经由所述第三λ/4传输线、所述第二λ/4传输线以及所述第二信号路径传送。
根据一种实现方式，所述第一λ/4传输线具有第一阻抗，所述第二λ/4传输线具有第二阻抗，其中，所述第二阻抗与所述第一阻抗相同。
根据一种实现方式，所述第一接收滤波器和所述第二接收滤波器具有第一通带，所述发射滤波器具有不同于所述第一通带的第二通带。
根据一种实现方式，所述第一接收滤波器和所述第二接收滤波器具有相同的通带。
根据一种实现方式，所述方法还包括放大器放大所述发射信号；以及混合耦合器引入所述发射信号和另一传入信号的混合。
根据一种实现方式，所述天线元件阵列包括在单列天线或多列天线中。
另一方面，本技术涉及一种天线装置，包括：第一接收滤波器，具有用以经由第一信号路径从多个第一天线元件接收第一接收信号的输入端；第二接收滤波器，具有用以经由第二信号路径从多个第二天线元件接收第二接收信号的输入端；第一λ/4传输线，耦合在所述第一接收滤波器的输入端和第三λ/4传输线之间；第二λ/4传输线，耦合在所述第二接收滤波器的输入端和所述第三λ/4传输线之间；以及发射滤波器，具有用以接收发射信号的输入端，所述发射滤波器具有与所述第三λ/4传输线耦合的用以将经滤波的发射信号经由所述第三λ/4传输线、所述第一λ/4传输线、所述第二λ/4传输线、所述第一信号路径以及所述第二信号路径向所述多个第一天线元件和所述多个第二天线元件输出的输出端。
根据一种实现方式，所述多个第一天线元件和所述多个第二天线元件包括在单列交叉极化天线或多列交叉极化天线中。
根据一种实现方式，所述天线装置还包括第一分配网络，耦合在所述多个第一天线元件和所述第一信号路径之间；第二分配网络，耦合在所述多个第二天线元件和所述第二信号路径之间；发射器，用以输出所述发射信号；集成电路处理器，与所述发射器耦合用以预编码所述发射信号；放大器，与所述发射器耦合用以放大所述发射信号；以及混合耦合器，与所述放大器耦合用以引入所述发射信号和另一传入信号之间的混合。
另一方面，本技术涉及一种装置，包括多个天线元件；第一分配网络，与所述多个天线元件耦合；第二分配网络，与所述多个天线元件耦合；第三分配网络，与所述多个天线元件耦合；第四分配网络，与所述多个天线元件耦合；第一混合耦合器，与所述第一分配网络和所述第二分配网络耦合；第二混合耦合器，与所述第三分配网络和所述第四分配网络耦合；第三混合耦合器，与所述第一混合耦合器和所述第二混合耦合器耦合；第一接收滤波器，具有用以经由第一信号路径从所述第一混合耦合器接收第一接收信号的输入端；第二接收滤波器，具有用以经由第二信号路径从所述第二混合耦合器接收第二接收信号的输入端；第三接收滤波器，具有用以经由第三信号路径从所述第三混合耦合器接收第三接收信号的输入端；第四接收滤波器，具有用以经由第四信号路径从所述第三混合耦合器接收第四接收信号的输入端；第一发射滤波器，用以将第一经滤波的发射信号向所述第三混合耦合器输出；以及第二发射滤波器，用以将第二经滤波的发射信号向所述第三混合耦合器输出。
根据一种实现方式，所述第一发射滤波器和所述第三接收滤波器经由单信号路径与所述第三混合耦合器耦合。所述第二发射滤波器和所述第四接收滤波器经由单信号路径与所述第三耦合器耦合。
根据一种实现方式，所述第三信号路径可以包括双工部分。
根据一种实现方式，所述第一接收滤波器、所述第二接收滤波器、所述第三接收滤波器和所述第四接收滤波器以及所述第一发射滤波器和所述第二发射滤波器包括在印刷电路板上。
根据一种实现方式，所述第一接收滤波器、所述第二接收滤波器、所述第三接收滤波器和所述第四接收滤波器以及所述第一发射滤波器和所述第二发射滤波器被外壳包围。
本发明内容是为了以简化的形式介绍以下将在具体实施例部分中进一步描述的概念选择。本发明内容并不旨在确定要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用作确定所要求保护的主题的范围的辅助手段。要求保护的主题不限于对背景技术中提到的任一或全部缺点进行解决的实施方式。
附图说明
图1是示出了根据本技术实施例的2T4R(两个发射器四个接收器)交叉极化天线系统的图。
图2是示出了根据本技术实施例的图1系统的交叉极化天线系统的电路的图。
图3是示出了根据本技术实施例的图1的交叉极化天线系统的覆盖区域的图。
图4示出了根据本技术实施例的两个发射器(2T)预编码码本值以及对应的用户数据波束的表格。
图5是示出了根据本技术实施例的具有集成双工器和组合器的2T4R交叉极化天线系统的电路的图。
图6是示出了根据本技术实施例的集成双工器和组合器的图。
图7A是示出了根据本技术实施例的在具有至少两列天线元件的交叉极化天线系统中的集成双工器和组合器的图。
图7B示出了表示图7A中所示系统的每个端口的混合耦合器的示例性配置的表格。
图8是示出了使用根据本技术实施例的交叉极化天线系统中的多个混合耦合器和集成双工器以及组合器的表。
图9是示出了根据本技术实施例的交叉极化天线系统中的电路的操作方法的流程图。
除非另外指明，否则不同附图中的相应数字和符号通常指相应部分。对附图进行绘制以清楚地示出实施例的相关方面，并且并不一定按比例进行绘制。
具体实施方式
粗略描述的本技术涉及电信系统中的集成双工器和组合器，诸如交叉极化天线系统。集成双工器和组合器可以导致发射滤波器的使用数量减少。发射滤波器可以通过在两个接收信号路径之间提供隔离的传输网络与两个接收滤波器耦合，同时，向两个双工发射信号路径提供发射器功率的功率分配。传输网络包括在两个接收滤波器的输入端之间耦合的第一和第二四分之一波长(λ/4)传输线。第三λ/4传输线将第一和第二λ/4传输线与发射滤波器的输出端耦合。两个接收滤波器可以具有相同的通带，而发射滤波器可以具有用于FDD(频分双工)实施例系统的不同的通带。使用两个接收器和对应的接收滤波器可以增加上行链路上的多样性，这可以导致上行链路性能的提升。
应该理解的是，本发明可以以许多不同的形式来实施，并且不应该被解释为限定于本文阐述的实施例。相反，提供这些实施例是为了使本公开内容透彻和完整，以及将本发明充分传达给本领域技术人员。实际上，本发明旨在涵盖这些实施例的替换、修改以及等同物，这些实施例包括在由所附权利要求书所限定的本发明的范围和精神内。此外，在本发明的以下详细描述中，阐述了许多具体细节以便提供对本发明的透彻理解。然而，本领域的普通技术人员将清楚，本发明可以在没有这些具体细节的情况下实施。
此外，如本文所使用的，术语“大约”意思是指定值或参数可以在给定应用的可接受容差内变化。
图1示出了可以用于LTE的交叉极化天线系统100，其通常被称为两个发射器四个接收器(2T4R)系统。交叉极化天线系统100的设置采用±45°的交叉极化天线102。在一个实施例中，天线102包括多个用以，例如，向UE 101辐射RF信号并从UE101接收RF信号的天线元件102a-n。在一个实施例中，天线元件包括至少一个金属导体。在一个实施例中，电信号被提供给天线102以辐射无线电波。类似地，天线102接收导致电信号的无线电波。在一个实施例中，诸如图2所示的用于操作天线102的电子组件和/或电路位于基站收发台(basetransceiver station，BTS)103(也称为“基站”)中。在可选实施例中，用于操作天线102的组件或电路远离天线102的物理位置进行定位。在一个实施例中，BTS 103包括双工器/组合器(DUP/CMB)103a，其操作与如图2所示以及本文描述的DUP/CMB 230a-b类似。除了其它优点之外，DUP/CMB 103a能够减少本文所描述的发射滤波器。
本文提供了实施例系统与方法以提供具有不同下倾角的交叉极化天线，所述不同下倾角支持MIMO或波束成形的全方位功能。为了支持恰当的MIMO操作，在实施例中，系统100的多个天线应该具有相同的覆盖范围。通过使天线102的两个极化设置为不同的下倾角，例如8°和14°，来提供俯仰角维度中的MIMO操作或波束成形功能。
交叉极化天线系统100的实施例允许两个极化存在不同下倾角，在本文也称为交叉极化(XP)用户特定倾斜(user specific，UST)天线。短语“用户特定”意指数据波束的下倾与服务不同的用户或用户组相一致，并且下倾角可以根据用户(或UE)的位置来设置。具体地，交叉极化天线102的列中的天线元件102a-n的两个组或集合的向下倾斜设置为不同的角度，诸如本实例中的8°和14°。在一个实施例中，这通过，例如，LTE中的标准预编码MIMO方法实现了俯仰角方向上的波束控制能力。
本文描述的实施例呈现在LTE系统的上下文中。然而，所提供的实施例可以扩展到诸如高速分组接入(High Speed Packet Access，HSPA)的任何合适的蜂窝系统，或者诸如无线局域网(Wireless LocalAreaNetwork，WLAN)或Wi-Fi(电气和电子工程师协会(IEEE)的802.11x)的其它合适的无线系统。
图2示出了用于图1的交叉极化天线系统100的电路200。在一个实施例中，交叉极化天线系统100中的天线102与两个RF发射器(TX)220a-b耦合。处理器260可以将所编码的用户数据和信号提供给TX 220a-b。在一个实施例中，处理器260还可以经由本文中详细示出的接收信号路径和接收滤波器从天线102接收所编码的用户数据和信号。例如，处理器260可以接收经滤波的接收信号R0-R3。每个TX 220a-b经由对应的功率放大器(PA)240a-b和集成双工器/组合器(DUP/CMB)230a-b与天线102中具有不同倾角的两个极化的其中一个耦合。
在本文中详细描述的一个实施例中，DUP/CMB 230a-b中的一个或者多个可以代替复制器和组合器电路的功能，这可以导致发射滤波器减少以及制造电路200的成本降低。此外，电路200可能由于所使用的电路部件的减少从而更容易排除故障并进行测试以及由于复制器和组合器的消除从而更可靠。DUP/CMB 230a-b中的一个或多个在实施例中包括与第一和第二λ/4传输线耦合的两个接收滤波器以及与单个发射滤波器耦合的另一个(或第三)λ/4传输线，而不使用复制器和组合器电路。此外，使用两个接收器和对应的接收滤波器可以增加上行链路上的多样性，这可以导致上行链路性能的提升。
TX 220a-b经由相应的PA240a-b和对应的DUP/CMB 230a-b与天线102中两个极化中的每个耦合。另外，如图所示，3dB混合耦合器250(90°或180°混合耦合器，称为“混合耦合器”或“混合器(此处混合器指的是混合耦合器)”)位于两个PA240a-b和两个DUP/CMB230a-b之间。在一个实施例中，混合耦合器250在两个传入信号之间引入90°或180°的相位差和/或混频(mixing)。混合耦合器250用于对驱动(处理器260)两个发射器TX 220a-b的两个基带端口的覆盖范围进行均衡。在一个实施例中，这也实现了交叉极化天线中的多组天线元件之间的功率共享，使得两个PA 240a-b的全部功率可以针对一个实施例中的任一组天线元件。
在实施例中，处理器260可以是具有一个或多个内核的集成数字电路处理器、数字信号处理器、基带电路、现场可编程门阵列、逻辑电路和/或用以向天线102输出并从天线102接收信号的等同物。在实施例中，处理器260可以包括用以输出和接收信号的一个或者多个端口。在一个实施例中，处理器260可以包括用以接收滤波接收信号R0-R3的接收电路。在实施例中，处理器260可以包括用以向信号提供用户数据、预编码和UST编码以及解码经过滤的接收信号的电路和/或软件组件。在一个实施例中，软件组件包括机器可读(可执行)指令(或代码)，其可以存储在处理器260可访问的易失性或非易失性存储器中，诸如集成电路存储器。
在实施例中，信号路径(本文中描述和/或附图中示出的)可以包括，但不限于导线、迹线、传输线、轨道、衬垫、层、引线、金属、印刷电路板或组件的一部分、导电材料、以及其它可以传送或携带电信号、光脉冲和/或频率的材料中的一种或多种。在实施例中，信号路径可以形成一个或多个几何形状，诸如一条线或多条连接的线。
图3示出了图1的交叉极化天线系统100的覆盖区域300的实施例。覆盖区域300表示具有不同下倾角，例如，低光束区域8°、高光束区域14°，的小区布局的实例。
图4示出了可以使用图1的交叉极化天线系统100的系统实现的2T预编码码本值和对应的用户数据波束的表格400。表400示出了不同的预编码矩阵指示符(PrecodingMatrix Indicator，PMI)对应于具有不同下倾角和其它特性的波束。
UE 101中的接收器处理通过选择出提供最佳吞吐量的天线波束而将最佳PMI发送给BTS 103。然而，在一个实施例中，当UE 101接收器可以将其数据波束的影响考虑到网络的其余部分并且反馈出提供最佳整体网络吞吐量的PMI时，在一个实施例中，整体网络边缘性能可以显著提高，例如，提高约大于30％。在一个实施例中，这可以通过UE 101接收器将PMI依赖偏移量添加至其对所有PMI码字的可达到吞吐量的计算来完成。这修改了来自UE101的PMI反馈，并且在本文中称为智能PMI选择。
图5是示出了根据实施例的具有集成双工器和组合器的交叉极化天线系统的电路500的图，诸如图1所示的交叉极化天线系统100。图5和图6示出了集成DUP/CMB 504a-b的结构和操作。电路500类似于图2中所示的电路200的操作。与图2所示的处理器260、TX 220a-b以及PA 240a-b类似，处理器508的端口0和1向TX 507a-b和PA 506a-b输出发射信号。PA550a-b的输出发射信号被输入给混合耦合器505(90度或180度混合耦合器)，其将两个发射信号输出给信号路径526和514。
DUP/CMB 504a-b经由信号路径526和514接收发射信号TX0和TX1。在一个实施例中，DUP/CMB 504a-b通过TX滤波器对相应发射信号进行滤波(如图6所示)并且经由信号路径521-22和511-12将经滤波的发射信号输出给分配网络(DN)502a-b和503a-b。
在实施例中，DN 502a-b和503a-b包括用以调整天线501下倾量的移相器。在一个实施例中，一个或多个DN502a-b和503a-b可以包括将接收器与具有特定极化的一组天线元件连接的V网络。在可选实施例中，一个或多个DN 502a-b和503a-b可以包括将接收器与每个极化的一半天线元件连接的网络。在又一个实施例中，DN 502a-b被组合成单个DN。类似地，DN 503a-b可以被组合成单个DN。在实施例中，一个或多个DN 502a-b和503a-b包括巴特勒矩阵网络。
在一个实施例中，天线501是单列交叉极化天线，其操作类似于图1所示的天线102。如图1和图2所示，天线501向UE辐射RF信号并从UE接收RF信号。在一个实施例中，天线501包括多个天线元件，其被划分或分组用以作为单独的天线部分进行操作。例如，一个天线部分可以向一个或多个UE辐射第一波束具有，而另一个天线部分向一个或多个UE辐射第二波束。
天线501经由信号路径530a和531a与DN 502a和503a耦合。类似地，天线501经由信号路径530b和531b与DN 502b和503b耦合。
类似地，来自天线501的接收信号经由信号路径530a-b和531a-b、DN 502a-b和503a-b以及信号路径511-12和521-22被提供给DUP/CMB 504a-b。在实施例中，如本文中所述并且如图6所示，经滤波的接收信号R0、R1、R2以及R3然后从DUP/CMB 504a-b输出。在一个实施例中，DUP/CMB 504a-b中的单独的接收滤波器用于经滤波的接收信号R0、R1、R2以及R3。在一个实施例中，经滤波的接收信号R0、R1、R2以及R3经由信号路径525、524、515以及513输入给处理器508的一个或多个端口。
在一个实施例中，处理器508包括对经滤波的接收信号R0、R1、R2以及R3进行解码的解码软件组件和/或电路。在一个实施例中，处理器508还包括用以将经滤波的接收信号R0、R1、R2以及R3中的用户数据经由有线或无线连接传送到的预定目的地的传送和接口软件组件和/或电路，诸如远程服务器。在一个实施例中，用户数据至少部分由因特网传送。
图6示出了一个实施例中的如图5所示的集成DUP/CMB 504a。在一个实施例中，集成DUP/CMB 504b具有类似于DUP/CMB 504a的结构和操作。在一个实施例中，DUP/CMB 504a消除了对来自可以在图5中使用的两个双工器的附加发射TX滤波器进行使用的需求。在一个实施例中，DUP/CMB 504a包括单个TX滤波器622和两个接收(RX)滤波器620-21。DUP/CMB504a至少不同于典型的三工器，因为典型的三工器可以使用三个具有不同通带频率的滤波器。
在一个实施例中，TX滤波器622被设计为使得其在接收频率下的输入阻抗是支持信号路径521-22上的双工动作时在RX滤波器620-21之间提供隔离的短路。λ/4传输线(图6中所示的610和611)将TX滤波器622的输入端的短路转换为RX滤波器620和621输入端的开路，从而使得RX滤波器620-21通常能够工作。RX滤波器620-21可以被设计为在发射频率下具有非常大的输入阻抗(优选无限大)，使得TX滤波器622通常能够工作。然而，典型的滤波器存在远离通带的开路。此时，λ/4传输线(612)可以用于将开路转换成如图6所示的短路。
具体地，DUP/CMB 504b包括两个RX滤波器620和621以及TX滤波器622。在一个实施例中，RX滤波器620和621允许大约相同频率范围的信号通过并且衰减或者拒绝不在预定频率范围(通带)中的其它输入信号。在一个实施例中，TX滤波器622具有不同于RX滤波器620和621的通带。传输网络用于向RX滤波器620和621并从RX滤波器620和621传送信号以及向TX滤波器622并从TX滤波器622传送信号。在一个实施例中，接收信号经由传输网络中的信号路径521和522被提供给相应的RX滤波器620和621的输入端，而诸如R0和R1信号等经滤波的接收信号经由传输网络中的信号路径525和524被输出。发射信号TX0经由传输路径网络中的信号路径526被传送给TX滤波器622，而经滤波的发射信号经由λ/4传送线路612、611和610以及信号路径521和522从TX滤波器622向天线输出。在一个实施例中，第一和第二λ/4传输线610和611耦合在RX滤波器620与621的输入端之间，而第三λ/4传输线612耦合在TX滤波器622的输出端与第一和第二λ/4传输线路610和611之间。在一个实施例中，λ/4传输线路610、611以及612实现了两个接收信号路径(信号路径521和522)之间的隔离，同时，对从TX滤波器622到两个双工信号路径(信号路径521和522)的经滤波的发射信号提供发射功率的功率分配。在一个实施例中，从TX滤波器622到信号路径521和522的经滤波的发射信号的功率分配是均匀的，因为λ/4传输线610、611以及612的阻抗大约相同。在一个实施例中，λ/4传输线610、611以及612中的每个具有大约50欧姆的阻抗。
图7A示出了在具有至少两列天线元件的双列交叉极化系统700中的集成双工器和组合器。在一个实施例中，双列交叉极化系统700包括两个单列天线501和701，其中，每列中的两个极化具有不同下倾角。对于每列，两个交叉极化天线(±45°)的下倾角设置为不同的角度，例如，8°和14°。
处理器708操作类似于处理器508，并且从端口0和1输出发射信号TX0和TX1。处理器708还从端口3和4输出发射信号TX2和TX3。在一个实施例中，处理器708经由信号路径524、525、515、513、725、724、715以及713在处理器708的一个或多个端口上接收经滤波的接收信号R0、R1、R2、R3、R4、R5、R6以及R7。
在实施例中，双列交叉极化系统700可以扩展为任一数量的合适列(例如，4列或8列)。两列之间的间隔可以是工作波长的一半(λ/2)到全波长(λ)。在一个实施例中，双列交叉极化系统700实现了使用4个(或更多)发射器的三维(three-dimensional，3D)波束成形能力。图7B所示的表750为每个端口(对应于图7A中的4个发射分支中的每一个)提供了混合耦合器(混合耦合器505或705)的示例性配置。
在一个实施例中，图7A的左侧和图7A的右侧的操作类似于如图5和图6中所示的以及本文中所描述的电路。具体地，单列天线501和单列天线701与图5和图6所示的类似电路连接。在一个实施例中，单列天线701可以包括天线元件的第一天线部分或组以及第二天线部分。TX 707a-b和PA 706a-b的操作类似于TX 507a-b和PA 506a-b。混合耦合器705(90°或180°混合耦合器)操作类似于混合耦合器505。信号路径726和714向DUP/CMB 704a-b输出发射信号类似于信号路径526和514。DUP/CMB 704a-b操作类似于DUP/CMB 504a-b。DN 702a-b和703a-b以及信号路径721-22、711-12、730a-b和731a-b操作类似于DN 502a-b和503a-b以及信号路径521-22、511-12、530a-b以及531a-b。信号路径725、724、713和715传送经滤波的接收信号R4、R5、R6和R7类似于信号路径525、524、513和515传送经滤波的接收信号R0、R1、R2和R3。在一个实施例中，经滤波的接收信号被传送给具有相应接收电路的处理器708。
对于诸如高层建筑物中的具有显著俯仰角分布的用户分布的实施例，可以使用具有不同下倾角的两列天线元件来将扇区(sector)分成两个俯仰角覆盖区域，其在本文中称为垂直分区，从而提供分区增益。双列交叉极化系统700还可以通过更好的多用户MIMO(multi-user-MIMO，MU-MIMO)性能来改善小区吞吐量。在一个实施例中，用户可以通过不仅考虑其自身的性能而且还考虑整个网络的性能来智能地反馈PMI选择。
图8示出了在交叉极化天线系统800中使用多个混合耦合器和集成双工器和组合器。在一个实施例中，混合耦合器810-12耦合在信号路径521-22和511-12与电路组件830之间。在一个实施例中，接收器滤波器820a-b和821a-b以及发射滤波器822a-b操作类似于先前描述的接收滤波器620和621以及发射滤波器622，并且设置在电路组件830中。具体地，单个发射滤波器822a在信号路径824上输出经滤波的发射信号，并且两个接收滤波器820a和821a从信号路径820和824输出两个经滤波的接收信号R0和R1。在一个实施例中，信号路径824包括信号路径的一部分，该信号路径可以是双工的或用于在不同时间携带发射信号和接收信号。类似地，单个发射滤波器822b在信号路径825上输出经滤波的发射信号，并且两个接收滤波器820b和821b从信号路径825和823输出两个经滤波的接收信号R2和R3。在一个实施例中，信号路径825包括信号路径的一部分，该信号路径可以是双工的或用于在不同时间携带发射信号和接收信号的。
在实施例中，电路组件830被外壳包围或包括在印刷电路板上。电路组件830包括与处理器508的端口0和1耦合的PA506a-b和TX 507a-b。在一个实施例中，经滤波的接收信号R0、R1、R2和R3经由相应的信号路径输入给处理器508。
混合耦合器810与电路组件830耦合，具体地，通过信号路径820与接收滤波器820a耦合，通过信号路径821与混合耦合器812耦合。混合耦合器812通过信号路径824和825与电路组件830耦合，具体地，与发射滤波器822a-b和接收滤波器821a-b耦合。混合耦合器811与电路组件830耦合，具体地，通过信号路径823与接收滤波器820b耦合，通过信号路径822与混合耦合器812耦合。混合耦合器810经由信号路径530a-b、DN 502a-b以及信号路径521-22与单列天线501耦合。混合耦合器811经由信号路径531a-b、DN 503a-b以及信号路径511-12与单列天线501耦合。
图9示出了天线系统中的电路的操作方法900，诸如根据一个实施例的交叉极化天线系统。在一个实施例中，方法900描述了在具有天线元件阵列的天线系统中的一个或多个电路的操作方法。在一个实施例中，天线元件阵列可以包括在一个或多个单列天线中。在实施例中，至少图2中示出的电路用于执行方法900的至少一部分。方法900通过对逻辑块901所示的第一接收信号进行滤波来启动。在一个实施例中，图6中所示的RX滤波器620通过在信号路径521上接收第一接收信号来执行该滤波功能的至少一部分。然后，逻辑块902示出了对第二接收信号进行滤波。在一个实施例中，图6所示的RX滤波器621通过在信号路径522上接收第二接收信号来执行该功能的至少一部分。逻辑块903示出由发射器对发射信号进行发射。在一个实施例中，图5所示的TX 507a执行该功能的至少一部分。逻辑块904示出了通过诸如图5和图6所示的发射TX滤波器622等发射滤波器来对发射信号进行滤波。在一个实施例中，可以经由信号路径526接收发射信号并且可以输出经滤波的发射信号。逻辑块905和906示出了经由传输网络将经滤波的发射信号的第一和第二部分从发射滤波器向天线元件阵列传送。在一个实施例中，传输网络可以包括λ/4传输线610、611和612以及信号路径521和522。在一个实施例中，传输网络将经滤波的传输信号的功率分成两个双工信号路径。
附图中的流程图和框图示出了根据本公开各个方面的系统(包括电路)与方法的可能的实现方式的架构、功能以及操作。就这一点而言，流程图或框图(或者顺序图中的箭头)中的每个方框可以表示用于实现指定的逻辑功能的系统组件或电路的操作。还应该注意的是，在一些可选实现方式中，方框中表示的功能可以不按照附图中指出的顺序发生。例如，根据所涉及的功能，连续示出的两个方框(或箭头)实际上可以基本上同时执行，或者方框(或箭头)有时可以以相反的顺序执行。还应该注意，框图或箭头和/或流程图中的每个方框以及框图或箭头和/或流程图中的方框的组合可以通过基于专用硬件的系统来实现，这些系统执行指定的功能或行为或专用硬件和计算机指令的组合。
本公开的说明书已经出于说明性和描述性目的进行了呈现，但是并不旨在穷举或者限于所公开形式中的公开内容。在不脱离本公开的范围和精神的情况下，许多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。为了最佳地解释本公开的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本公开，该公开具有适合于所预期的特定使用的各种修改，对本文公开的这些方面进行选择和描述。
尽管已经用特定于结构特征和/或方法动作的语言描述了主题，但是应该理解，所附权利要求书中限定的主题并不一定限于上述的具体特征或动作。相反，上述的具体特征和行为被公开为实施权利要求的示例形式。

Claims (21)

1.一种由电路执行的用于天线元件阵列的方法，所述方法包括：
第一接收滤波器对经由第一信号路径从天线元件阵列接收的第一接收信号进行滤波；
第二接收滤波器对经由第二信号路径从天线元件阵列接收的第二接收信号进行滤波；
发射器发射发射信号；
发射滤波器对经由第三信号路径接收的所述发射信号进行滤波；
所述发射滤波器响应于所述发射信号输出经滤波的发射信号；
将所述经滤波的发射信号的第一部分经由传输网络从所述发射滤波器向所述天线元件阵列传送；以及
将所述经滤波的发射信号的第二部分经由所述传输网络从所述发射滤波器向所述天线元件阵列传送，所述传输网络具有第一λ/4传输线和第二λ/4传输线以及第三λ/4线，其中，所述第一λ/4传输线和所述第二λ/4传输线耦合在所述第一信号路径和所述第二信号路径之间，所述第三λ/4传输线与所述发射滤波器和所述第一λ/4传输线以及所述第二λ/4传输线耦合。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述经滤波的发射信号的第一部分向所述天线元件阵列传送包括将所述经滤波的发射信号的第一部分经由所述第三λ/4传输线、所述第一λ/4传输线以及所述第一信号路径传送；以及
其中，将所述经滤波的发射信号的第二部分向所述天线元件阵列传送包括将所述经滤波的发射信号的第二部分经由所述第三λ/4传输线、所述第二λ/4传输线以及所述第二信号路径传送。
3.根据权利要求1和2中任一项所述的方法，其中，所述第一λ/4传输线具有第一阻抗，所述第二λ/4传输线具有第二阻抗，其中，所述第二阻抗与所述第一阻抗相同。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述第一接收滤波器和所述第二接收滤波器具有第一通带，所述发射滤波器具有不同于所述第一通带的第二通带。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，所述第一接收滤波器和所述第二接收滤波器具有相同的通带。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，包括：
放大器放大所述发射信号；以及
混合耦合器引入所述发射信号和另一传入信号的混合。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，所述天线元件阵列包括在单列天线或多列天线中。
8.一种天线装置，包括：
第一接收滤波器，具有用以经由第一信号路径从多个第一天线元件接收第一接收信号的输入端；
第二接收滤波器，具有用以经由第二信号路径从多个第二天线元件接收第二接收信号的输入端；
第一λ/4传输线，耦合在所述第一接收滤波器的输入端和第三λ/4传输线之间；
第二λ/4传输线，耦合在所述第二接收滤波器的输入端和所述第三λ/4传输线之间；
发射滤波器，具有用以接收发射信号的输入端，所述发射滤波器具有与所述第三λ/4传输线耦合的用以将经滤波的发射信号经由所述第三λ/4传输线、所述第一λ/4传输线、所述第二λ/4传输线、所述第一信号路径以及所述第二信号路径向所述多个第一天线元件和所述多个第二天线元件输出的输出端。
9.根据权利要求8所述的天线装置，其中，所述多个第一天线元件和所述多个第二天线元件包括在单列交叉极化天线或多列交叉极化天线中。
10.根据权利要求8和9中任一项所述的天线装置，还包括：
第一分配网络，耦合在所述多个第一天线元件和所述第一信号路径之间；
第二分配网络，耦合在所述多个第二天线元件和所述第二信号路径之间；
发射器，用以输出所述发射信号；
集成电路处理器，与所述发射器耦合用以预编码所述发射信号；
放大器，与所述发射器耦合用以放大所述发射信号；以及
混合耦合器，与所述放大器耦合用以引入所述发射信号和另一传入信号之间的混合。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的天线装置，其中，所述经滤波的发射信号经由所述第三λ/4传输线、所述第一λ/4传输线以及所述第一信号路径传送给所述多个第一天线元件；以及
其中，所述经滤波的发射信号经由所述第三λ/4传输线、所述第二λ/4传输线以及所述第二信号路径传送给所述多个第二天线元件。
12.根据权利要求8至11中任一项所述的天线装置，其中，所述第一λ/4传输线具有第一阻抗，所述第二λ/4传输线具有第二阻抗，其中，所述第二阻抗与所述第一阻抗相同。
13.根据权利要求8至12中任一项所述的天线装置，其中，所述第一接收滤波器和所述第二接收滤波器具有第一通带，所述发射滤波器具有不同于所述第一通带的第二通带。
14.一种装置，包括：
多个天线元件；
第一分配网络，与所述多个天线元件耦合；
第二分配网络，与所述多个天线元件耦合；
第三分配网络，与所述多个天线元件耦合；
第四分配网络，与所述多个天线元件耦合；
第一混合耦合器，与所述第一分配网络和所述第二分配网络耦合；
第二混合耦合器，与所述第三分配网络和所述第四分配网络耦合；
第三混合耦合器，与所述第一混合耦合器和所述第二混合耦合器耦合；
第一接收滤波器，具有用以经由第一信号路径从所述第一混合耦合器接收第一接收信号的输入端；
第二接收滤波器，具有用以经由第二信号路径从所述第二混合耦合器接收第二接收信号的输入端；
第三接收滤波器，具有用以经由第三信号路径从所述第三混合耦合器接收第三接收信号的输入端；
第四接收滤波器，具有用以经由第四信号路径从所述第三混合耦合器接收第四接收信号的输入端；
第一发射滤波器，用以将第一经滤波的发射信号向所述第三混合耦合器输出；以及
第二发射滤波器，用以将第二经滤波的发射信号向所述第三混合耦合器输出。
15.根据权利要求14所述的装置，其中，所述第一发射滤波器和所述第三接收滤波器经由单信号路径与所述第三混合耦合器耦合。
16.根据权利要求14和15中任一项所述的装置，其中，所述第二发射滤波器和所述第四接收滤波器经由单信号路径与所述第三耦合器耦合。
17.根据权利要求14至16中任一项所述的装置，其中，所述第三信号路径可以包括双工部分。
18.根据权利要求14至17中任一项所述的装置，其中，所述第一接收滤波器、所述第二接收滤波器、所述第三接收滤波器和所述第四接收滤波器以及所述第一发射滤波器和所述第二发射滤波器包括在印刷电路板上。
19.根据权利要求14至18中任一项所述的装置，其中，所述第一接收滤波器、所述第二接收滤波器、所述第三接收滤波器和所述第四接收滤波器以及所述第一发射滤波器和所述第二发射滤波器被外壳包围。
20.根据权利要求14至19中任一项所述的装置，其中，所述第一接收滤波器和所述第二接收滤波器具有第一通带，所述发射滤波器具有不同于所述第一通带的第二通带。
21.根据权利要求14至20中任一项所述的装置，其中，所述多个天线元件包括在单列天线或多列天线中。
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