CN110402499A - 适于mimo操作的小小区天线 - Google Patents

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Abstract

基站天线包括第一组辐射元件和第二组辐射元件，第一组辐射元件被配置为生成在方位角平面中具有第一花生形天线图案的第一天线波束，第二组辐射元件被配置为生成在该方位角平面中具有第二花生形天线图案的第二天线波束。方位角平面中的第一花生形天线图案的纵轴相对于方位角平面中的第二花生形天线图案的纵轴旋转大约90度。

Description

适于MIMO操作的小小区天线
对相关申请的交叉引用
本申请根据35U.S.C.§119要求2017年2月3日提交的美国临时专利申请第62/454,429号、2017年2月7日提交的美国临时专利申请第62/455,954号，以及2017年4月18日提交的美国临时专利申请第62/486,897号的优先权，其每一个的全部内容以引用方式并入本文，如同其被整体阐述一样。
技术领域
本发明涉及蜂窝通信系统并且，更具体地，涉及用于小小区蜂窝基站的基站天线。
背景技术
蜂窝通信系统在本领域中是公知的。在典型的蜂窝通信系统中，地理区域被划分为一系列被称为“小区”的区域，并且每个小区由基站服务。通常，小区可以服务于例如离基站2-20公里的距离内的用户，尽管较小的小区通常被用于城市区域中以增加容量。基站可以包括被配置为提供与位于整个小区中的固定或移动订户(“用户”)的双向射频(“RF”)通信的基带设备、无线电设备和天线。在许多情况下，小区可以被划分为多个“扇区”，并且不同的基站天线为每个扇区提供覆盖。天线通常被安装在塔上或其他凸起结构上，由每个天线生成的辐射波束(“天线波束”)向外指向以服务相应的扇区。通常，基站天线包括辐射元件的一个或多个相控阵列，当天线被安装用于使用时，辐射元件被布置在一个或多个垂直列中。这里，“垂直”是指相对于由水平线定义的平面垂直的方向。
为了增加容量，近年来蜂窝运营商已经部署了所谓的“小小区”蜂窝基站。小小区基站是指可以在许可和/或未许可频谱中操作的低功率基站，其具有比典型的“宏小区”基站小得多的范围。小小区基站可以被设计为服务于离小小区基站短距离(例如，数十或数百米)内的用户。例如，可以使用小小区来向宏小区内的高业务区域提供蜂窝覆盖，这允许宏小区基站将小小区附近的大部分或全部业务卸载到小小区基站。在有效地使用可用频谱以合理的成本最大化网络容量中，小小区在长期演进(“LTE”)蜂窝网络中可能特别有效。小小区基站通常采用在方位角平面中提供全360度覆盖并且在仰角平面中提供适合的波束宽度以覆盖小小区的设计区域的天线。在许多情况下，小小区天线将被设计成在仰角平面中具有小的下倾角，以减少小小区天线的天线波束到小小区外部的区域的溢出，并且还用于减少小小区和上覆(overlaid)的宏小区之间的干扰。
发明内容
依据本发明的实施例，提供了基站天线，该基站天线包括：被安装在第一背板的前面的辐射元件的第一线性阵列；被安装在第二背板的前面的辐射元件的第二线性阵列；被安装在第三背板的前面的辐射元件的第三线性阵列；被安装在第四背板的前面的辐射元件的第四线性阵列；被耦合到辐射元件的第一和第三线性阵列的第一馈电网络；以及被耦合到辐射元件的第二和第四线性阵列的第二馈电网络。辐射元件的第一线性阵列被定位成与辐射元件的第三线性阵列大致相对，并且辐射元件的第二线性阵列被定位成与辐射元件的第四线性阵列大致相对。
在一些实施例中，第一至第四背板可一起限定管(tube)。在一些实施例中，管可以具有大致矩形的截面。
在一些实施例中，第一馈电网络可以相对于辐射元件的第三线性阵列的辐射元件向辐射元件的第一线性阵列中的辐射元件异相地(out of phase)馈电。
在一些实施例中，辐射元件的第一和第三线性阵列可以被配置为生成在方位角平面中具有花生形截面的第一天线波束，并且辐射元件的第二和第四线性阵列可以被配置为生成在方位角平面中具有花生形截面的第二天线波束。在这样的实施例中，第一和第二天线波束可以一起在方位角平面中提供全向覆盖。
在一些实施例中，每个辐射元件可以包括交叉极化辐射元件，该交叉极化辐射元件具有被配置为以第一极化发送和接收RF信号的第一辐射器以及被配置为以与第一极化正交的第二极化发送和接收RF信号第二辐射器，并且基站天线还可包括被耦合到辐射元件的第一和第三线性阵列的第三馈电网络以及被耦合到辐射元件的第二和第四线性阵列的第四馈电网络。第一和第二馈电网络可以被连接到第一辐射器，并且第三和第四馈电网络可以连接到第二辐射器。在这样的实施例中，辐射元件的第一和第三线性阵列可以被配置为生成具有第一极化的第一天线波束和具有与第一极化相对的第二极化的第二天线波束，并且辐射元件的第二和第四线性阵列可以被配置为生成具有第一极化的第三天线波束和具有第二极化的第四天线波束。在这些实施例中，辐射元件的第一和第三线性阵列可以被配置为作为双输入双输出MIMO天线操作，并且辐射元件的第二和第四线性阵列可以被配置为作为双输入双输出MIMO天线操作。
在一些实施例中，基站天线还可包括被安装在第一背板的前面的辐射元件的第五线性阵列；被安装在第三背板的前面的辐射元件的第六线性阵列；以及被耦合到辐射元件的第五和第六线性阵列的第三馈电网络。辐射元件的第一到第四线性阵列可以被配置为在第一频带中发送和接收RF信号，并且辐射元件的第五和第六线性阵列可以被配置为在与第一频带不同的第二频带中发送和接收RF信号。在一些实施例中，基站天线还可包括被安装在第二背板的前面的辐射元件的第七线性阵列；被安装在第四背板的前面的辐射元件的第八线性阵列；以及被耦合到辐射元件的第七和第八线性阵列的第四馈电网络，并且辐射元件的第七和第八线性阵列可以被配置为在第二频带中发送和接收RF信号。在其他实施例中，第二和第四背板可以不包括被配置为在第二频带中发送和接收信号的辐射元件的线性阵列。
依据本发明的进一步实施例，提供了基站天线，该基站天线包括第一组辐射元件以及第二组辐射元件，第一组辐射元件被配置为生成覆盖方位角平面中的第一扇区和方位角平面中的第三扇区的第一天线波束，第二组辐射元件被配置为生成覆盖方位角平面中的第二扇区和方位角平面中的第四扇区的第二天线波束，其中第二扇区在第一扇区和第三扇区之间。
在一些实施例中，第四扇区可以在第一扇区和第三扇区之间，并且可以与第二扇区相对。
在一些实施例中，第一组辐射元件可包括第一辐射元件子集以及第三辐射元件子集，第一辐射元件子集被布置为辐射元件的第一线性阵列，第三辐射元件子集被布置为辐射元件的第三线性阵列，并且辐射元件的第三线性阵列可以被与辐射元件的第一线性阵列相对地安装。
在一些实施例中，第二组辐射元件可包括第二辐射元件子集以及第四辐射元件子集，第二辐射元件子集被布置为辐射元件的第二线性阵列，第四辐射元件子集被布置为辐射元件的第四线性阵列，其中辐射元件的第四线性阵列被与辐射元件的第二线性辐射元件阵列相对地安装。在这样的实施例中，辐射元件的第一线性阵列可以指向与辐射元件的第三线性阵列的指向方向相对的方向。
在一些实施例中，辐射元件的第一至第四线性阵列可以被安装在管状反射器组件的相应的第一至第四主表面上。管状反射器组件可以在方位角平面中具有例如矩形截面。
在一些实施例中，第一和第二天线波束可以各自在方位角平面中具有花生形截面。
在一些实施例中，基站天线还可以包括被耦合到辐射元件的第一和第三线性阵列的第一馈电网络，以及被耦合到辐射元件第二和第四线性阵列的第二馈电网络。
在一些实施例中，第一和第二天线波束可以一起在方位角平面中提供全向覆盖。
在一些实施例中，基站天线还可以包括馈电网络，该馈电网络相对于第三辐射元件子集向第一辐射元件子集异相地馈电。
依据本发明的进一步实施例，提供了基站天线，该基站天线包括第一组辐射元件以及第二组辐射元件，第一组辐射元件被配置为生成在方位角平面中具有第一花生形截面的第一天线波束，第二组辐射元件被配置为生成在方位角平面中具有第二花生形截面的第二天线波束，其中第一天线波束在方位角平面中的纵轴相对于第二天线波束在方位角平面中的纵轴旋转大约90度。
在一些实施例中，第一组辐射元件可包括第一辐射元件子集以及第三辐射元件子集，第一辐射元件子集被布置为辐射元件的第一线性阵列，第三辐射元件子集被布置为辐射元件的第三线性阵列。第二组辐射元件可包括第二辐射元件子集以及第四辐射元件子集，第二辐射元件子集被布置为辐射元件的第二线性阵列，第四辐射元件子集被布置为辐射元件的第四线性阵列。
在一些实施例中，辐射元件的第三线性阵列可以被与辐射元件的第一线性阵列相对地安装，并且辐射元件的第四线性阵列可以被与辐射元件的第二线性阵列相对地安装。
在一些实施例中，辐射元件的第一至第四线性阵列可以被安装在管状反射器组件的相应的第一至第四主表面上。在一些实施例中，管状反射器组件可以在方位角平面中具有矩形截面。
在一些实施例中，基站天线还可包括：被耦合到辐射元件的第一和第三线性阵列的第一馈电网络，以及被耦合到辐射元件的第二和第四线性阵列的第二馈电网络。
在一些实施例中，第一和第二天线波束可以一起在方位角平面中提供全向覆盖。
根据本发明的又进一步的实施例，提供了基站天线，该基站天线包括：第一组辐射元件，其被布置为辐射元件的第一线性阵列；第二组辐射元件，其被布置为辐射元件的第二线性阵列，第二线性阵列被与第一线性阵列相对地安装并指向与第一线性阵列不同的方向；以及馈电网络，其将第一和第二组辐射元件耦合到无线电设备，其中馈电网络被配置为相对于第二组辐射元件向第一组辐射元件异相地馈电。
在一些实施例中，第一线性阵列可以指向方位角平面中的第一方向，并且第二线性阵列可以指向方位角平面中的第二方向，该第二方向在方位角平面中相对于第一方向旋转大约180度。
在一些实施例中，第一组辐射元件可以相对于第二组辐射元件被大约180度地异相地馈电。
在一些实施例中，第一组辐射元件可以相对于第二组辐射元件在135度和225度之间被异相地馈电。
在一些实施例中，第一和第二组辐射元件可以被配置为在600MHz和1GHz之间的频率范围内的频带中操作。
在一些实施例中，第一和第二组辐射元件可各自包括两个辐射元件。
在一些实施例中，第一和第二组辐射元件中的每个辐射元件可以是双极化辐射元件，该双极化辐射元件包括配置为发送和接收具有第一极化的RF信号的第一辐射器和被配置为发送和接收具有与第一极化相反的第二极化的RF信号的第二辐射器，并且馈电网络可以是第一馈电网络，并且无线电设备是第一无线电设备，并且第一馈电网络可以将第一和第二组辐射元件的第一辐射器耦合到第一无线电设备。在这样的实施例中，基站天线还可包括第二馈电网络，该第二馈电网络将第一和第二组辐射元件的第二辐射器耦合到第二无线电设备，其中第二馈电网络被配置为相对于第二组辐射元件的第二辐射器向第一组辐射元件的第二辐射器异相地馈电。
在一些实施例中，第一和第二线性阵列可以被配置为生成在方位角平面中具有花生形截面的第一天线波束。
依据本发明的附加的实施例，提供了基站天线，该基站天线包括被安装在第一背板的前面的第一组辐射元件和被安装在第二背板的前面的第二组辐射元件，其中第一和第二背板面向不同的方向，并且第一和第二组辐射元件经由第一馈电网络被耦合到无线电设备的第一端口。
在一些实施例中，基站天线还可包括被安装在第三背板的前面的第三组辐射元件和被安装在第四背板的前面的第四组辐射元件，并且第三和第四背板可以面向不同的方向，并且可以经由第二馈电网络被耦合到无线电设备的第二端口。
在一些实施例中，第一、第二、第三和第四组辐射元件中的每一个可包括单个辐射元件。
在一些实施例中，第一组辐射元件可以被定位成与第二组辐射元件大致相对。
在一些实施例中，第三组辐射元件可以被定位成与第四组辐射元件大致相对，并且第一至第四背板可以限定矩形管。
在一些实施例中，第三和第四组辐射元件可以与第一和第二组辐射元件垂直地分离。
在一些实施例中，第一和第二组辐射元件可以配置为生成在方位角平面中具有第一花生形截面的第一天线波束。
在一些实施例中，基站天线还可包括被安装在第一背板的前面的第三组辐射元件和被安装在第二背板的前面的第四组辐射元件，并且第三和第四组辐射元件可以经由第二馈电网络被耦合到无线电设备的第二端口，并且第三和第四组辐射元件可以配置为生成在方位角平面中具有第二花生形截面的第二天线波束。
在一些实施例中，第一和第二组辐射元件可以包括相应的第一和第二组低频带辐射元件，并且基站天线还可以包括被安装在第一背板的前面的高频带辐射元件的第一线性阵列；被安装在第二背板的前面的高频带辐射元件的第二线性阵列；被安装在第三背板的前面的高频带辐射元件的第三线性阵列；被安装在第四背板的前面的高频带辐射元件的第四线性阵列；被耦合到高频带辐射元件的第一和第三线性阵列的第一馈电网络；以及被耦合到高频带辐射元件的第二和第四线性阵列的第二馈电网络。
在一些实施例中，第一至第四背板可以一起限定矩形管。
在一些实施例中，高频带辐射元件的第一和第三线性阵列可以被配置为生成在方位角平面中具有花生形截面的第一天线波束，并且高频带辐射元件的第二和第四线性阵列可以被配置为生成在方位角平面中具有花生形截面的第二天线波束。
附图说明
图1A是示出了小小区蜂窝基站的高度简化的示意图。
图1B示出了可以由图1A的小小区基站的天线生成的天线波束。
图2A是示出了使用极化分集和水平空间分集来实现4xMIMO能力的小小区基站天线的示意图。
图2B是图2A的小小区基站的另一示意视图。
图2C和2D是示出了图2A的小小区天线的天线波束的方位角和仰角截面的曲线图。
图3A和3B分别是被包括在图2A的基站天线中的两个辐射元件的正视图和侧视图。
图4是示出了可以被包括在图2A的基站天线中的馈电网络的框图。
图5A是示出了使用极化分集和垂直空间分集来实现4xMIMO能力的另一小小区基站天线的示意图。
图5B和5C是示出了图5A的小小区天线的天线波束的方位角和仰角截面的曲线图。
图6A是示出了根据本发明实施例的小小区基站天线的示意图，该天线形成在方位角平面中具有花生形截面的天线波束，以提供具有MIMO能力的小小区覆盖。
图6B和6C是示出了图6A的小小区天线的天线波束的方位角和仰角截面的曲线图。
图7是示出了可以被包括在图6A的基站天线中的馈电网络的框图。
图8和9分别是将图6A的天线性能与图2A和图5A的天线性能进行比较的曲线图
图10是示出了根据本发明进一步实施例的多频带小小区基站天线的示意图。
图11是示出了图10的多频带小小区基站的修改版本的示意图。
图12是示出了根据本发明进一步实施例的多频带小小区基站天线的示意图。
图13A是示出了根据本发明实施例的小小区基站天线的示意图，该天线形成单个天线波束，其可在方位角平面中提供超过180度的覆盖以提供具有MIMO能力的小小区覆盖。
图13B是示出了当其辐射元件被同相馈电时可由图13A的小小区天线生成的天线波束的方位角截面的曲线图。
图13C是示出了当其辐射元件被180度地异相馈电时可由图13A的小小区天线生成的天线波束的方位角截面的曲线图。
图13D是示出了当其辐射元件被170度异相馈电时可由图13A的小小区天线生成的天线波束的方位角截面的曲线图。
图13E是示出了当其辐射元件被90度异相馈电时可由图13A的小小区天线生成的天线波束的方位角截面的曲线图。
图14A是示出了可以被用于向辐射元件的一对线性阵列异相地馈电的馈电网络的示意图。
图14B是示出了可以被用于向辐射元件的一对线性阵列异相地馈电的可替代的馈电网络的示意图。
图15是示出了根据本发明实施例的双频带小小区基站天线的示意图，该天线在两个操作频带的每一个中使用异相馈电技术以增强方位角平面中的覆盖。
图16A是示出了根据本发明又进一步实施例的小小区基站天线的示意图。
图16B是示出了图16A的小小区基站天线的低频带辐射元件如何可以被连接到四端口无线电设备的框图。
图17A和17B是示出了根据本发明的附加的实施例的小小区基站天线的示意图。
图18和19是示出了根据本发明的又一附加的实施例的小小区基站天线的示意图。
具体实施方式
依据本发明的实施例，提供了可以支持MIMO操作的小小区天线，其可以比常规的小小区天线更简单且更便宜。在一些实施例中，小小区天线可以包括被安装在矩形管状反射器组件的四个主面上的辐射元件的四个线性阵列。第一和第三线性阵列可以被安装在矩形管状反射器组件的相对的主面上，并且可以被共同馈电以生成在方位角平面中具有花生形截面的第一天线波束。第二和第四线性阵列可以被安装在矩形管状反射器组件的另外两个相对的主面上，并且可以被共同馈电以生成在方位角平面中也具有花生形截面的第二天线波束。第二天线图案可以具有与第一天线图案基本相同的形状，并且可以相对于方位角平面中的第一天线图案旋转大约90度。花生形的第一和第二天线波束一起可以在方位角平面中形成适合的全向天线波束。
在一些实施例中，第一至第四线性阵列中的辐射元件可以包括双极化辐射元件，诸如，例如倾斜-45°/+45°交叉偶极子辐射元件。当使用双极化辐射元件时，无线电设备上的第一端口可以被用于对被包括在第一和第三线性阵列的辐射元件中的具有第一极化的辐射器进行共同馈电，并且无线电设备上的第二端口可以被用于对被包括在第一和第三线性阵列的辐射元件中的具有第二极化的辐射器进行共同馈电。类似地，无线电设备上的第三端口可以被用于对被包括在第二和第四线性阵列的辐射元件中的具有第一极化的辐射器进行共同馈电，并且无线电设备上的第四端口可以被用于对被包括在第二和第四线性阵列的辐射元件中的具有第二极化的辐射器进行共同馈电。上述小小区天线可以被用于4xMIMO传输。
在一些实施例中，小小区天线可以包括具有辐射元件的线性阵列的单频带天线，这些辐射元件的线性阵列全部在相同的频带中操作(其可以是支持单类型的蜂窝服务的频带或者包含多种类型的蜂窝服务的频带)。在其他实施例中，可以提供包括至少两组线性阵列的多频带小小区天线，其中第一组中的线性阵列包括被配置为在第一频带中发送和接收RF信号的辐射元件，并且第二组中的线性阵列包括被配置为在与第一频带不同的第二频带中发送和接收RF信号的辐射元件。
在一些实施例中，小小区基站天线的线性阵列可以被同相馈电，这意味着被提供给第一线性阵列的辐射元件的RF信号的子分量的相位与被提供给第二线性阵列的辐射元件的RF信号的子分量的相位相同。在其他实施例中，馈电网络可以被设计成向至少一些线性阵列异相地馈电，使得被提供给第一线性阵列的辐射元件的RF信号的子分量的相位不同于被提供给第二线性阵列的辐射元件的RF信号的子分量的相位。在某些情况下，异相馈电可以提供改进的性能(例如，在形状上可以更接近方位角平面中的全向图案的更宽的双向图案)，特别是对于较低频率范围中的信号。异相馈电可以涉及向线性阵列馈电大约180度异相的或具有较小相位差的RF信号的子分量。在一些情况下，异相馈电可以减小天线波束的最大方向性，但是增加天线方向性超过预定水平的区域，从而提供具有略微全方向形状且其中具有覆盖间隙的图案。这样的模式可能非常适合于在宏小区基站的覆盖区域内的小小区基站。
现在将参考附图更详细地讨论本发明的示例实施例。
随着各种第四代(“4G”)和第五代(“5G”)蜂窝技术的引入，基站正采用具有多输入多输出(“MIMO”)能力的天线。如本领域技术人员所知，MIMO是指信号通过无线电设备的多个端口被输出并通过例如在空间上彼此分离和/或正交极化的多个不同的天线阵列(或子阵列)被发送的技术。可以设置通过不同端口发送的信号的幅度和相位，使得通过多个天线阵列发送的信号将在用户设备处建设性地组合。MIMO传输技术的使用可以帮助克服多径衰落的、发送信号从建筑物的反射等负面影响，以提供增强的传输质量和容量。
小小区基站通常在高密度城市环境中实现。这些环境可能具有许多建筑物，这使得这些环境成为使用MIMO传输技术的自然应用。MIMO通常在4G应用中被采用，因为虽然更昂贵，但增加的容量通常证明增加的成本是合理的。如果可以降低具有MIMO能力的基站天线的成本，则就网络容量(其是资本费用的函数)而言，使用MIMO传输技术的益处可以被进一步增加。
参考图1A，示出了小小区基站10。基站10包括可以被安装在凸起结构30上的天线20。在所描绘的实施例中，结构30是小天线塔，但是应当理解，可以使用各种各样的安装位置，包括例如，电线杆、建筑物、水塔等。天线20可以在方位角平面中具有全向天线图案，这意味着由天线20生成的天线波束可以在方位角平面中延伸通过整个360度圆，并且可以在仰角平面中具有适合的波束宽度(例如，10-30度)。天线波束可以在仰角平面中被略微向下倾斜，以减少与相邻基站的干扰。
小小区基站10还包括基站装备，诸如基带单元40和无线电设备42。图1A中示出了单个基带单元40和单个无线电设备42以简化附图，但是应当理解，可以提供不止一个基带单元40和/或无线电设备42。另外，虽然无线电设备42被示出为与基带设备40共同定位在天线塔30的底部处，但是应当理解，在其他情况下，无线电设备42可以是被安装在天线塔30上的邻近天线20的远程无线电设备头。如本领域技术人员所知，基带单元40可以从另一个源(诸如，例如回程网络(未示出))接收数据，并且可以处理该数据并向无线电设备42提供数据流。无线电设备42可以生成包括在其中编码的数据的RF信号，并且可以放大这些RF信号并经由电缆连接44将这些RF信号递送到天线20，以用于进行传输。还应该理解，图1A的基站10将通常包括各种其他装备(未示出)诸如，例如电源、备用电池、电源总线、天线接口信号组(“AISG”)控制器等。
图1B是在方位角平面中具有全向图案的可由天线20生成的天线波束60的若干视图的复合。具体而言，图1B包括天线波束60的透视三维视图(被标记为“3D图案”)以及其方位角和仰角图案的图。方位角图案是通过穿过三维天线波束60的中间取水平截面而生成的，并且仰角图案是通过穿过三维波束60的中间取垂直截面而生成的。图1B中的三维图案示出了在三维中的生成的天线波束的一般形状。可以看出，天线波束60在方位角平面中延伸整个360度，并且天线波束60可以在方位角平面中的所有方向上具有几乎恒定的增益。在仰角平面中，天线波束60在方位角平面(即，与水平线平行)中具有高增益，但增益在水平线上方和下方都显著下降。因此，天线波束60在方位角平面中是全向的并且在仰角平面中是方向性的。
图2A是示出了可以被用于实现图1A的天线20的小小区基站天线100的示意图。小小区基站天线100被配置为使用极化和水平空间分集来提供4xMIMO能力。4xMIMO是指可以沿着四个不同路径发送MIMO信号的天线(例如，通过四个空间分离的阵列，或通过两个空间分离的阵列，其中每个阵列以两个不同的正交极化发送信号)。
如图2A所示，小小区基站天线100包括管状三角形反射器组件110。基站天线100还包括辐射元件122的六个线性阵列120-1至120-6。三角形反射器组件110的每个面可包括背板112-1、112-2、112-3。每个背板112-1、112-2、112-3可以包括单一结构或者可以包括被附接在一起的多个结构。每个背板112可以包括例如反射器，该反射器用作被安装在其上的线性阵列120的辐射元件122的接地平面。在一些实施例中，背板112-1、112-2、112-3可以包括用作所有三个背板112-1、112-2、112-3的单一或单片结构。应当注意，当在这里提供多个相同或相似的元件时，可以使用两部分参考数字(例如，背板112-2)在附图中标记它们。这样的元件在这里可以由它们的全部参考数字(例如，背板112-2)被单独地指代，并且可以由它们的参考数字的第一部分(例如，背板112)被共同地指代。
两个线性阵列120被安装在每个背板112上。当安装基站天线100以供使用时，每个线性阵列120被安装为相对于水平线垂直定向。在所描绘的实施例中，每个线性阵列120包括总共六个辐射元件122。然而，应当理解，线性阵列120中可以包括任何适当数量的辐射元件122。每个辐射元件122可以是等同的。辐射元件122可以从相应的背板112向前延伸(参见图2B)。
在示例实施例中，每个线性阵列120可以被实现为辐射元件122的三个子阵列121，其中每个子阵列121包括被安装在公共馈电板上的两个辐射元件122。在图3A-3B中描绘了这样的子阵列121的示例和非限制性实现方案。然而，应当理解，子阵列121可以被用于或可以不被用于其他实施例中，并且可以使用任何适当的辐射元件122。还应当理解，对于不同的操作频带，不同类型的辐射元件122可能更适合。
现在参考图3A和3B，可以看出每个子阵列121可以包括被安装在公共馈电板128上的一对辐射元件122。每个辐射元件122可以包括一对杆124-1、124-2和一对辐射器126-1、126-2。每个杆124可包括微带印刷电路板。当从馈电板128上方观察时，形成杆124-1、124-2的两个印刷电路板可以被布置成“X”状配置。每个辐射器126可以包括例如偶极子。在所描绘的实施例中，基站天线100是双极化天线，并且因此每个辐射元件122包括以所谓的“交叉偶极”布置被布置的一对偶极子辐射器126。每个辐射器(偶极子)126可以被置在基本垂直于其对应的杆124的纵轴的平面中。在所描绘的实施例中，每个子阵列121包括被安装在馈电板128上的一对辐射元件122。馈电板128可以被配置为将被提供给该馈电板128的RF信号分成两个子分量并将每个子分量馈电到辐射元件122中的相应一个。导向器127可以被安装在辐射器126上方以缩窄辐射元件122的波束宽度。
应当理解，基站天线100可以包括图2A中未被描绘出的多个常规部件。例如，基站天线100可以包括覆盖并保护辐射元件122和基站天线100的其他部件的天线罩160。天线罩160可以由例如挤压塑料形成。天线罩160可以在基站天线100被设计为操作的频率范围内对RF能量基本透明。图2B是示意性地描绘这样的天线罩160的基站天线100的另一示意图。基站天线100还可包括允许基站的相应无线电设备(未示出)被连接到基站天线100的多个RF连接器。在一些实施例中，基站天线100还可以包括附加连接器(诸如，例如，被用于将控制信号发送到基站天线以例如控制线性阵列120的电子下倾的AISG连接器。)
多个电路元件和其他结构可以被安装在反射器组件110内。这些电路元件和其他结构可以包括例如用于线性阵列120中的一个或多个的移相器、用于机械调节移相器的远程电子倾斜(RET)致动器、一个或多个控制器、电缆连接、RF传输线等。还可以提供安装支架(未示出)，用于将基站天线100安装到诸如天线塔或电线杆的另一个结构。
图4示出了四个馈电网络150-1到150-4的实施例，这些馈电网络可以被用于在基站无线电设备42和图2A-2B的天线100的线性阵列120的辐射元件122之间传递RF信号。如图4所示，无线电设备42是具有端口44-1至44-4的四端口设备。发送和接收信道的双工是在无线电设备42内部被执行的，因此无线电设备42上的每个端口44都传递发送和接收的RF信号二者。在无线电设备42上提供四个端口44允许无线电设备42以两个不同(正交)极化将信号馈电到基站天线100的线性阵列120的不同子集。由于基站天线100具有倾斜-45°/+45°的交叉偶极子辐射元件122，因此在这里将两个极化称为-45°极化和+45°极化。然而，应当理解，可以使用任何适合的类型的正交极化(例如，水平/垂直，右旋圆/左旋圆等)。可以在基站天线100上提供四个连接器152，并且电缆46(例如，同轴电缆)可以将无线电设备42上的每个端口44连接到这些RF连接器152中的相应一个。
如图4所示，无线电设备42的第一端口44-1经由第一1×3功率分路器/合路器170-1被耦合到线性阵列120-1、120-3、120-5的辐射元件122的被布置为发送/接收具有-45°极化的信号的辐射器126。RF传输线(例如，同轴电缆)可以在连接器152和分路器/合路器170-1之间延伸。1×3分路器/合路器170-1可以将从端口44-1接收的RF信号分成三个相等功率的子分量。分路器170-1的每个输出可以被馈电到与相应的线性阵列120-1、120-3、120-5相关联的相应的移相器180-1、180-3、180-5。
无线电设备42的第二端口44-2经由第二1×3功率分路器/合路器170-2被耦合到线性阵列120-1、120-3、120-5的辐射元件122的被布置为发送/接收具有+45°极化的信号的辐射器126。1×3分路器/合路器170-2可以将从端口44-2接收的RF信号分成三个相等功率的子分量，该三个相等功率的子分量可以被馈电到与相应的线性阵列120-1、120-3、120-5相关联的相应的移相器180-1、180-3、180-5。类似的，无线电设备42的第三端口44-3经由第三1×3功率分路器/合路器170-3被耦合到线性阵列120-2、120-4、120-6的辐射元件122的被布置为发送/接收具有-45°极化的信号的辐射器126，该1×3功率分路器/合路器170-3可以将从端口44-3接收的RF信号分成三个相等功率的子分量，该三个相等功率的子分量可以被馈电到与相应的线性阵列120-2、120-4、120-6相关联的相应的移相器180-2、180-4、180-6。无线电设备42的第四端口44-4经由第四1×3功率分路器/合路器170-4被耦合到线性阵列120-2、120-4、120-6的辐射元件122的被布置为发送/接收具有+45°极化的信号的辐射器126，该1×3功率分路器/合路器170-4可以将从端口44-4接收的RF信号分成三个相等功率的子分量，该三个相等功率的子分量可以被馈电到与相应的线性阵列120-2、120-4、120-6相关联的相应的移相器180-2、180-4、180-6。
如图4所示，每个移相器180、182可以将输入至该移相器的RF信号分裂为三路(并且功率分裂可以相等或不相等)并且可以跨分裂的RF信号的三个子分量应用相位锥度(phase taper)，以例如将电子下倾应用到当通过辐射元件122的相应的线性阵列120发送(或接收)RF信号的子分量时形成的天线波束。每个移相器180、182的三个输出中的每一个可以被连接到被包括在每个线性阵列120中的三个馈电板128中的相应一个。如上所述，每个馈电板128接收RF信号的相应子分量，将其分成两部分，并将每个部分馈电到被安装在馈电板128上的相应一个辐射元件122的辐射器126。以此方式，无线电设备42可以被用于经由MIMO传输技术通过基站天线100的四个不同路径发送RF信号，即使用线性阵列120-1、120-3、120-5的辐射元件122的-45°辐射器126的第一路径，使用线性阵列120-1、120-3、120-5的辐射元件122的+45°辐射器126的第二路径，使用线性阵列120-2、120-4、120-6的辐射元件122的-45°辐射器126的第三路径和使用线性阵列120-2、120-4、120-6的辐射元件122的+45°辐射器126的第四路径。
因此，如上所述，基站天线100可以通过经由不同的两组三线性阵列(即线性阵列120-1、120-3、120-5和线性阵列120-2、120-4、120-6)以两个不同的极化发送RF信号来实现4xMIMO。图2C和2D是分别示出了在方位角平面和仰角平面中由基站天线100生成的天线波束的曲线图。如图2C和2D所示，天线波束在方位角平面中具有全向形状并且具有相对窄的仰角波束宽度。每个背板112上的线性阵列120可以水平间隔开例如辐射元件122的中心操作频率的大约1个波长(例如，线性阵列120-1可以与线性阵列120水平间隔开约为1个波长)。这可以提供水平空间分集，使得由被安装在每个背板112上的两个不同线性阵列120发送的信号可以经历不同的多径衰落环境。即使在沿相同物理路径发送信号时，以不同极化发送的RF信号也倾向于经历不同量的衰落。因此，基站天线100可以在将被高度去相关的四条路径上发送信号，使得能够经由MIMO的实现来提高吞吐量。
预期基站天线100可以表现出良好的性能。然而，基站天线100可能比某些应用所期望的更大且更昂贵。具体而言，基站天线100需要总共六个线性阵列120，每个背板112上的线性阵列120被分开大约一个波长或更多。这增加了基站天线100的占用面积。另外，基站天线100包括总共三十六个辐射元件122。
图5A是示出了使用极化分集和垂直空间分集来实现4xMIMO能力的小小区基站天线200的示意图。图5B和5C是示出了小小区天线200的天线波束的方位角截面和仰角截面的曲线图。
如图5A所示，小小区基站天线200包括三角形管状反射器组件210。基站天线200还包括辐射元件122的六个线性阵列220-1至220-6。反射器组件210的每个面可包括背板212-1、212-2、212-3。每个背板212可以包括单一结构或者可以包括被附接在一起的多个结构。每个背板212可以包括例如反射器，该反射器用作线性阵列220的辐射元件222的接地平面。在一些实施例中，背板212-1、212-2、212-3可以包括用作所有三个背板212的单一或单片结构。
与上述在线性阵列120之间使用水平分离的基站天线100相比，基站天线200使用垂直分离。具体而言，如图5A所示，线性阵列220-1、220-4被安装在背板212-1上，线性阵列220-2、220-5被安装在背板212-2上，并且线性阵列220-3、220-6被安装在背板212-3上，其中每个线性阵列220包括三个辐射元件222，并且每个背板212上的两个线性阵列220垂直堆叠。虚线框被包括在背板212-1上，以更清楚地示出形成线性阵列220-1和220-4的辐射元件222。每个辐射元件222可以例如使用图3A-3B中所示的辐射元件设计来实现(尽管每个辐射元件222可以被安装在其自己的馈电板128上)。基站天线200还可以包括上面描述的包括在基站天线100中的各种其他元件，根据考虑到基站天线200仅包括基站天线100中所包括的辐射元件数量的一半的事实对这些其他元件进行修改。
基站天线200还可以通过不同的两组三线性阵列(即线性阵列220-1、220-3、220-5和线性阵列220-2、220-4、220-6)以两个不同的极化发送RF信号来实现4xMIMO。图5B示出了具有全向图案的所得到的天线波束(方位角平面)。每个背板212上的线性阵列220被垂直间隔开以提供垂直空间分集，使得由被安装在每个背板212上的两个不同线性阵列220发送的RF信号可以经历不同的多径衰落环境。
如图5B所示，基站天线200在方位角平面中生成全向天线图案。然而，因为线性阵列220仅包括辐射元件122的线性阵列120的数量的一半的辐射元件122(并且因此在垂直方向上仅为一半长)，所以基站天线的增益将比基站天线100的增益小约3dB。因此，与基站100相比，预计基站天线200将表现不佳。另外，如图5C所示，基站天线200在仰角平面中具有显著更大的波束宽度，这导致与相邻基站和/或上覆的宏小区的干扰水平增加。此外，在大多数情况下，线性阵列之间的垂直分离不会导致像(如在基站天线100中的)水平分离导致那样多的信号去相关，这是因为散射RF信号的大多数结构/障碍物位于与基站通信的用户终端的侧面，而不是位于用户终端的上方/下方。通过使基站天线200中的相邻线性阵列220之间的垂直分离大于基站天线100中的线性阵列120之间的水平分离，可以减小但不消除该影响。此外，小小区环境倾向于是水平分离和垂直分离的线性阵列之间的性能差异最小的环境，使得垂直分离的线性阵列至少对于小小区基站天线是可能的。还应注意，基站天线200是更简单和更便宜的设计，因为它仅采用了基站天线100的辐射元件的数量的一半的辐射元件。
图6A是示出了根据本发明实施例的小小区基站天线300的示意图，该小小区基站天线300形成两个花生形图案以提供具有MIMO能力的小小区覆盖。这里，花生形图案是指具有穿过方位角平面的双瓣截面的天线图案，其中两个瓣沿相反方向远离天线延伸。图6B和6C是示出了小小区天线300的天线波束的方位角截面和仰角截面的曲线图。
如图6A所示，小小区基站天线300包括矩形管状反射器组件310。基站天线300包括辐射元件322的总共四个线性阵列320-1至320-4。反射器组件310的每个面可包括背板312-1到312-4。每个背板312可以包括单一结构或者可以包括被附接在一起的多个结构。每个背板312可以包括例如反射器，该反射器用作被安装在其上的线性阵列320的辐射元件322的接地平面。
每个线性阵列320被安装在背板312中的相应一个背板上，并且当安装基站天线300以供使用时，可以相对于水平线垂直定向。在所描绘的实施例中，每个线性阵列320包括总共六个辐射元件322。然而，应当理解，线性阵列320中可以包括其他数量的辐射元件322。每个辐射元件322可以例如使用图3A-3B中所示的辐射元件设计来实现。基站天线300还包括覆盖并保护辐射元件322和基站天线300的其他部件的天线罩360。
基站天线300还可以包括图6A中未示出的多个常规组件。例如，多个电路元件和其他结构可以被安装在反射器组件310内。这些电路元件和其他结构可以包括例如用于线性阵列320中的一个或多个的移相器、用于机械调节移相器的远程电子倾斜(RET)致动器、一个或多个控制器、电缆连接、RF传输线等。还可以提供安装支架(未示出)，用于将基站天线300安装到诸如天线塔或电线杆的另一个结构
图7示出了四个馈电网络350-1到350-4的实施例，这些馈电网络可以被用于在基站无线电设备42和基站天线300的辐射元件322之间传递RF信号。如图7所示，无线电设备42又是具有端口44-1至44-4的四端口设备。发送信道和接收信道的双工是在无线电设备42内部被执行的，因此无线电设备42上的每个端口44都传递发送和接收的RF信号二者。在无线电设备42上提供四个端口44允许无线电设备42以两个不同(正交)的极化将信号馈电到基站天线300的线性阵列320的两个不同子集。由于基站天线300具有倾斜-45°/+45°的交叉偶极子辐射元件322，因此将两个极化称为-45°极化和+45°极化。可以在基站天线300上提供四个连接器352，并且电缆46(例如，同轴电缆)可以将无线电设备42上的每个端口44连接到这些RF连接器352中的相应一个。
如图7所示，无线电设备42的第一端口44-1经由第一1x2功率分路器/合路器370-1被耦合到线性阵列320-1、320-3的辐射元件322的被布置为发送/接收具有-45°极化的信号的的辐射器126。RF传输线(例如，同轴电缆)可以在连接器352和分路器/合路器370-1之间延伸。1×2分路器/合路器370-1可以将从端口44-1接收的RF信号分成两个相等功率的子分量。分路器370-1的每个输出可以被馈电到与相应的线性阵列320-1、320-3相关联的相应的移相器380-1、380-3。类似地，无线电设备42的第二端口44-2经由第二1x2功率分路器/合路器370-2被耦合到线性阵列320-1、320-3的辐射元件322的被布置为发送/接收具有+45°极化的信号的辐射器126。分路器/合路器370-2可以将从端口44-2接收的RF信号分成两个相等功率的子分量，该两个相等功率的子分量可以被馈电到与相应的线性阵列320-1、320-3相关联的相应的移相器382-1、382-3。无线电设备42的第三端口44-3经由第三1x2功率分路器/合路器370-3被耦合到线性阵列320-2、320-4的辐射元件322的被布置为发送/接收具有-45°极化的信号的辐射器126，分路器/合路器370-3将从端口44-3接收的RF信号分成两个相等功率的子分量，该两个相等功率的子分量可以被馈电到分别与线性阵列320-2、320-4相关联的相应的移相器380-2、380-4。无线电设备42的第四端口44-4经由第四1x2功率分路器/合路器370-4被耦合到线性阵列320-2、320-4的辐射元件322的被布置为发送/接收具有+45°极化的信号的辐射器126，分路器/合路器370-4将从端口44-4接收的RF信号分成两个相等功率的子分量，该两个相等功率的子分量可以被馈电到分别与线性阵列320-2、320-4相关联的相应的移相器382-2、382-4。
如图7所示，每个移相器380、382可以将输入至该移相器的RF信号分裂成三路(并且功率分裂可以相等或不相等)并且可以跨RF信号的三个子分量应用相位锥度，以例如将电子下倾应用到当通过相应的线性阵列320发送(或接收)RF信号的子分量时形成的天线波束。每个移相器380、382的输出中的每一个可以被连接到被包括在每个线性阵列320中的三个馈电板128中的相应一个。无线电设备42可以因此通过基站天线300经由四个不同路径发送RF信号，即，使用线性阵列320-1、320-3的辐射元件322的-45°辐射器126的第一路径，使用线性阵列320-1、320-3的辐射元件322的+45°辐射器126的第二路径，使用线性阵列320-2、320-4的辐射元件322的-45°辐射器126的第三路径，和使用线性阵列320-2、320-4的辐射元件322的+45°辐射器126的第四路径。
与上述基站天线100和200不同，基站天线300创建两个不同的天线图案，因为由线性阵列320-1和320-3生成的天线波束的定向与由线性阵列320-2和320-4生成的天线波束不同。参考图6B可以最好地看到这两个不同的天线图案，图6B示出了用于基站天线300的模拟天线图案(方位角平面)。如图6B所示，第一和第三线性阵列320-1、320-3可以一起形成在方位角平面中具有花生形截面的第一天线波束392-1。同样，第二和第四线性阵列320-1、320-3可以一起形成在方位角平面中具有花生形截面的第二天线波束392-2。天线波束392-1、392-2一起可以在方位角平面中提供全向天线图案。图6C示出了用于基站天线300的仰角方位角平面中的模拟天线图案。可以看出，仰角图案可以类似于如上面图2D所描绘的基站天线100的仰角图案。
应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以对上述天线进行许多修改。作为一个示例，在其他实施例中可以使用更简单的馈电网络。例如，图7中所示的馈电网络350包括允许电子地调整所得的天线波束392的仰角的移相器380、382。在其他实施例中，可以完全省略远程电子下倾能力。在这样的实施例中，可以用不执行任何相移的简单功率分路器/合路器代替移相器380、382。因此，应当理解，取决于本发明实施例的天线中实现的具体能力，可以使用各种不同的馈电网络。
因此，依据本发明的一些实施例，提供了基站天线，该基站天线包括被安装在相应的第一至第四背板的前面的辐射元件的第一至第四线性阵列。这些天线包括被耦合到辐射元件的第一和第三线性阵列的第一馈电网络和被耦合到辐射元件的第二和第四线性阵列的第二馈电网络。辐射元件的第一线性阵列被定位成与辐射元件的第三线性阵列大致相对，并且辐射元件的第二线性阵列被定位成与辐射元件的第四线性阵列大致相对。辐射元件的第一和第三线性阵列可以被配置为生成在方位角平面中具有花生形截面的第一天线波束，并且辐射元件的第二和第四线性阵列可以被配置为生成在方位角平面中具有花生形截面的第二天线波束。当使用双极化辐射元件时，天线可以生成在方位角平面中具有花生形截面的两个附加的天线波束。
依据本发明的进一步实施例，提供了基站天线，该基站天线包括第一组辐射元件以及第二组辐射元件，第一组辐射元件被配置为生成覆盖方位角平面中的第一扇区和方位角平面中的第三扇区的第一天线波束，第二组辐射元件被配置为生成覆盖方位角平面中的第二扇区和方位角平面中的第四扇区的第二天线波束，其中第二扇区位于第一扇区和第三扇区之间，并且第四扇区位于第一扇区和第三扇区之间并且与第二扇区相对。这可以例如参考图6B被看出，其中方位角平面中的截面被示出为分成四个象限或扇区394-1到394-4。第一天线波束392-1覆盖第一扇区394-1和第三扇区394-3，而第二天线波束392-2覆盖第二扇区394-2和第四扇区394-4。可以看出，第二扇区394-2在第一扇区394-1和第三扇区394-3之间，第四扇区394-4也是如此。每个扇区394的方位波束宽度可以大致相同。
图8和9分别是将基站天线300的模拟性能与基站天线100和200进行比较的曲线图。
具体而言，图8示出了对于范围从0到1的CDF值使用基站天线300的小小区基站的模拟容量相对使用基站天线100的小小区基站的模拟容量。如图8所示，虽然性能相似，但对于0.5-0.7的CDF值，基站天线300支持更高容量。如上所述，基站天线300仅包括基站天线100中包括的辐射元件的数量的三分之二(24对36)，并且因此基站天线300可以比基站天线100更小并且显著更便宜，同时支持相同甚至更大的吞吐量。
图8中所示的基站天线300与基站天线100相比的改进性能可能发生，这是因为用于基站天线300的方位天线方向图案更具有方向性，并且因此具有比用于基站天线100的方位天线图案更高的增益。在发送侧，由增加的天线增益提供的较高链路预算超过了4xMIMO传输技术超过2xMIMO的益处。这可能是因为4xMIMO在信噪比确实很高时工作得最好，但是这些高信噪比水平在现实世界环境中很难达到，除非用户终端非常靠近基站。在接收侧，由定向方位图案(其限制来自其他用户终端的干扰)给出的区分超过了具有四个接收路径而不是两个接收路径的分集增益。
一些运营商可以部署具有可以被用于2xMIMO传输技术和四路接收机分集的两个发送路径和四个接收路径的无线电设备。根据本发明实施例的天线可以被与这样的无线电设备一起使用。当无线电设备具有两个发送路径和四个接收路径时，两个发送端口可以是来自形成第一花生形天线图案392-1的线性阵列的一个极化，以及来自形成第二花生形图案392-2的线性阵列的相反极化。这将提供良好的覆盖，同时仍然提供其中波束重叠(并且增益最低)的2xMIMO。在这样的实施例中，可以依赖高增益来弥补传输路径分集的减少量。
图9示出了对于范围从0到1的CDF值使用基站天线300的小小区基站的模拟容量相对使用基站天线200的小小区基站的模拟容量。如图9所示，基站天线300对于几乎整个CDF值范围都支持更高的容量。基站天线300确实包括比基站天线200更多的辐射元件(24对18)，但是如图9所示，这导致容量的显著增加。
图8和图9的建模结果表明，与具有仰角(垂直)空间分集和较低增益的堆叠线性阵列相比，具有方位(水平)空间分集的较长线性阵列可以提供改进的性能。结果还表明，与图2A和5A中所示的三扇区设计相比，形成在方位角平面中具有正交花生形截面的天线波束的天线(例如，图6A的天线)可以提供改进的性能。
虽然图6A示出了生成在方位角平面中具有正交花生形截面的天线波束的单频带基站天线，但是应当理解，也可以提供多频带天线。例如，图10是根据本发明的进一步实施例的多频带小小区基站天线400的一个面的示意图。除了基站天线400在四个背板412中的每一个上包括辐射元件的第二线性阵列以提供多频带能力之外，基站天线400可以与上述基站300等同。
如图10所示，天线400包括矩形管状反射器组件410。基站天线400包括辐射元件432的四个高频带(例如，2.0GHz)线性阵列430，在图10的示意图中只有其中的两个是可见的。反射器组件410的每个面可以包括背板412。每个高频带线性阵列430被安装在背板412中的相应一个上。在所描绘的实施例中，每个高频带线性阵列430包括总共五个辐射元件432。
基站天线400还包括辐射元件422的四个低频带(例如，800MHz)线性阵列420，在图10的示意图中只有其中的两个是可见的。低频带线性阵列420可以被安装在背板412中的相应一个上，与高频带线性阵列430相邻。在所描绘的实施例中，每个低频带线性阵列420包括总共两个辐射元件422。
在上述实施例中，基站天线400的所有四个背板412具有相同的设计。如图11所示，依据本发明的进一步实施例，提供了基站天线400的修改版本(这里被称为基站天线401)，其仅在低频带中实现2xMIMO。在该实施例中，低频带辐射器422仅被包括在背板412-1和412-3上，并且从背板412-2和412-4中省略。在方位图案中在背板412的边缘相交的拐角处生成的相应零点的深度是频率的函数。因此，虽然可以在较高频带中生成相对深的零点(这导致图6B中所示的方位角平面中的花生形图案)，但是在较低频带(其可以是例如在比高频带的频率低2.5倍的频率处)中生成的零点可能要浅得多。因此，在一些实施例中，可以仅使用被安装在管状矩形反射器组件410的相对侧上的一对线性阵列420就在方位角平面中生成稍微全向的图案。因此，在一些实施例中，基站天线401可以在高频带中实现4xMIMO，并且可以通过省略背板412-2和412-4上的低频带线性阵列420来在低频带中仅实现2xMIMO。
图12示出了根据本发明的进一步实施例的小小区基站天线500的一个背板512。基站天线500类似于上面参考图11描述的基站天线401，但是它还包括辐射元件的附加的两组的线性阵列，其在两个附加的频带中操作以提供四频带小小区基站天线。四个频带可以是例如800MHz频带、2.0GHz频带、3.5GHz频带和5.0GHz频带。仅示出了基站天线500的四个背板512中的一个以简化附图。
如图12所示，背板512可包括被安装在其上的总共四个线性阵列520、530、540、550。线性阵列520包括两个辐射元件522，并且可以在最低操作频带(例如，800MHz频带)中操作。线性阵列520可以与上面讨论的线性阵列420等同。如上所述，在一些实施例中，在天线500上(在相对的背板512上)可以仅包括两个线性阵列520，使得在最低频带中实现2xMIMO而不是4xMIMO。
线性阵列530包括总共五个辐射元件532，并且可以与上面讨论的线性阵列430等同。线性阵列530可以在第二最低操作频带(例如，2GHz频带)中操作。在一些实施例中，基站天线500可包括总共四个线性阵列530，即，管状矩形反射器壳体510的四个背板512中的每一个背板上有一个线性阵列530。
线性阵列540包括总共六个辐射元件542。线性阵列540可以在第二最高操作频带(例如，3.5GHz频带)中操作。在一些实施例中，基站天线500可以包括总共四个线性阵列540，即，管状矩形反射器壳体510的四个背板512中的每一个背板上有一个线性阵列。每个线性阵列540中包括的辐射元件542的数量可以差异很大。在一些实施例中，每个线性“阵列”540可以包括单个辐射元件542。
线性阵列550包括总共七个辐射元件552。线性阵列550可以在最高操作频带(例如，5.5GHz频带)中操作。在一些实施例中，基站天线500可以包括总共两个线性阵列550，其可以被安装在管状矩形反射器510的相对的背板(例如，背板512-1和512-3，或背板512-2和512-4)上。每个线性阵列550中包括的辐射元件552的数量可以差异很大。在一些实施例中，在每个线性“阵列”550中可以包括单个辐射元件552。
根据本发明的进一步实施例，提供了小小区基站天线，该小小区基站天线具有向其线性阵列中的至少一些线性阵列异相地馈电的馈电网络。这样的异相馈电可以在某些情况下提供改进的性能，特别是相对于诸如低于3GHz的频率范围的较低频率范围中的信号，尽管本发明的实施例不限于这样的频率范围。
例如，图13A示出了根据本发明实施例的小小区基站天线600，其实现异相馈电。天线600可以与上面参考图11描述的基站天线401非常相似。如图13A所示，天线600包括具有四个面和大致矩形的截面的矩形管状反射器组件610。天线600还包括辐射元件622的两个低频带(例如，800MHz)线性阵列620-1、620-2。线性阵列620可以面向外地被安装在管状反射器组件610的相对表面上。在所描绘的实施例中，每个低频带线性阵列620包括两个低频带辐射元件622。基站天线600不包括任何高频带线性阵列。基站天线600可以在低频带中实现2xMIMO。
与图11的小小区基站天线401相比，图13A的小小区基站天线600包括向两个线性阵列620-1、620-2提供异相馈电的馈电网络(未示出，但参见图14A和14B)。具体而言，与上述实施例一样，RF信号从无线电设备(未示出)输出，然后被分裂并被馈电到两个线性阵列620-1、620-2，然后被进一步分裂以便被馈电到其辐射元件622。然而，在图13A的实施例中，使得被提供给线性阵列620-1的辐射元件622的RF信号的子分量的相位不同于被提供给线性阵列620-2的辐射元件622的RF信号的子分量的相位。已经发现，线性阵列620-1、620-2的这样的异相馈电可以导致更宽的双向图案，与当线性阵列620-1、620-2的辐射元件622被同相馈电时导致的天线图案相比，该图案可以在形状上更接近方位角平面中的全向图案。
在一些实施例中，线性阵列620-1和620-2可以被“反相”地馈电，其中被馈电到线性阵列620-1的相应辐射元件622的RF信号的子分量的相位相对于被馈电到线性阵列620-2的相应辐射元件622的RF信号的子分量大约180度异相。图13B和13C示出了该异相馈电布置可以在方位角平面中提供的天线波束形状的改进。具体而言，图13B是示出了如果线性阵列620-1、620-2被同相馈电(即，被馈电到每个线性阵列620-1、620-2的辐射元件622的RF信号的子分量的相位是相同的)将由小小区基站天线600生成的天线波束的方位角平面中的截面的曲线图。如图13B所示，得到的天线波束是具有两个主瓣(如果图13B中的图被视为时钟面，则两个主瓣在图13B中的位置12:00和6:00处具有峰值)和两个副瓣(两个副瓣在图13B中的位置3:00和9:00处具有峰值)的十字形。尽管未在图13B中示出，但在建模的特定示例中，天线波束的峰值方向性是7.2dBi，峰值方向性发生在图13B中的12:00和6:00位置。
图13C是示出了当线性阵列620-1、620-2被反相馈电(即，被馈电到线性阵列620-1的辐射元件622的RF信号的子分量的相位相对于被馈电到线性阵列620-2的相应辐射元件622的RF信号的子分量大约180度异相)时由小小区基站天线600生成的天线波束的方位角平面中的截面的曲线图。如图13C所示，通过向天线600反相馈电，图13B的天线波束的方位图案中存在的次峰值被替换为零。此外，12:00和6:00位置处的主波束被大幅扩宽。图13C的天线波束的峰值方向性为4.3dBi，峰值方向性出现在图13C中的1:00、5:00、7:00和11:00位置附近。
小小区基站天线的性能通常由天线波束的在天线的覆盖区域中具有最差性能的部分驱动，因为这些区域倾向于限制容量/覆盖。通过比较图13B和13C可以看出，通过向线性阵列620-1、620-2反相馈电，天线波束的最大方向性减小，但天线方向性超过预定水平的区域可能会增加。因此，通过向天线600的线性阵列620-1、620-2异相地馈电，可以增加所得天线波束的覆盖区域。
当被异相地馈电时，小小区基站天线600仍然不具有常规的全向天线图案。然而，它可以生成提供接近全向覆盖的天线波束。例如，当被反相地馈电时，可以预期天线600提供对构成方位角平面的360度的可能三分之二到四分之三的覆盖。由于小小区基站天线经常被部署以在宏小区基站的覆盖区域的小区域内提供增加的容量(并且可以例如在与宏小区基站不同的频带中操作以避免与宏小区基站的干扰)，所以小小区基站天线的覆盖中的间隙可以是可接受的，因为这些“间隙”区域内的移动用户可以由宏小区基站服务。
与在管状反射器组件610的另外两个面中的每一个面上包括辐射元件的附加线性阵列620的类似天线相比，小小区基站天线600的一个优点是，当仅提供两个线性阵列620-1、620-2时，辐射元件、馈电网络、移相器和分路器的数量可以减少一半。这可以显著地降低天线的复杂性、重量和成本，并且可以允许天线的整体尺寸的小幅减小。虽然可以通过在矩形管状反射器组件610的另外两个面上增加两个额外的线性阵列620来获得改进的性能，但是在许多情况下相关联的成本可能不值得增加的容量/性能，特别是如果小小区基站天线600可以提供相对接近全向覆盖的覆盖的情况下。在小小区基站天线位于宏小区基站的覆盖区域内的情况下尤其如此。
虽然图13C示出了向天线600的线性阵列620-1、620-2馈电大约180度异相的RF信号的场景，但是应当理解，本发明的实施例不限于此。例如，图13D是示出了当向线性阵列620-1、620-2馈电相对于彼此170度异相的RF信号时由小小区基站天线600生成的天线波束的方位角平面中的截面的曲线图。如图13D所示，得到的天线图案与图13C所示的天线图案非常相似。图13D的天线图案的峰值方向性是4.5dBi，其实际上略高于图13C的反相馈电情况。而且，方位角平面中的覆盖几乎与图13C中所示的等同。值得注意的是，图13D的天线波束不是完全对称的，尽管小程度的反对称性不太可能对性能有显著影响。
还应当理解，在某些情况下，在某些情况下，异相馈电可能导致天线波束比使用同相馈电更远离全向天线波束。例如，图13E是示出当向线性阵列620-1、620-2馈电相对于彼此90度异相的RF信号时由小小区基站天线600生成的天线波束的方位角平面中的截面的曲线图。如图13E所示，得到的天线图案是高度不对称的，并且在许多情况下仅在小范围的方位角上提供足够的增益。
在本发明的一些实施例中，可以提供小小区基站天线，该小小区基站天线包括被布置为辐射元件的第一线性阵列的第一组辐射元件和被布置为辐射元件的第二线性阵列的第二组辐射元件。第二线性阵列可以被与第一线性阵列相对地安装，并且可以指向与第一线性阵列不同的方向。基站天线还可以包括将第一和第二组辐射元件耦合到无线电设备的馈电网络，其中馈电网络被配置为相对于第二组辐射元件向第一组辐射元件异相地馈电。
如上面图13A所示，在一些实施例中，第一线性阵列620-1可指向方位角平面中的第一方向，并且第二线性阵列620-2可指向方位角平面中的第二方向，该第二方向在方位角平面中相对于第一方向旋转大约180度。在一些实施例中，可以向形成第一线性阵列620-1的第一组辐射元件622馈电相对于被馈电至形成第二线性阵列620-2的第二组辐射元件622的RF信号的子分量大约180度异相的RF信号的相应子分量。然而，应当理解，线性阵列620-1、620-2的这种反相馈电(即，被馈电到相应线性阵列620-1、620-2的RF信号的子分量的相位的180度差)仅是一个示例实施例。在其他实施例中，形成第一线性阵列620-1的第一组辐射元件622可以相对于形成第二线性阵列620-2的第二组辐射元件622被在135度和225度之间的任何位置异相地馈电。应当理解，异相馈电是与被应用到被馈电到各个辐射元件(或辐射元件的子阵列)的信号以便将电子下倾应用到天线波束的任何相移是分离的并且不同的。
在一些实施例中，第一和第二组辐射元件622每个可以配置为在600MHz和1GHz之间的频率范围内的频带中操作。在一些实施例中，第一和第二线性阵列620-1、620-2每个可以包括两个辐射元件622，尽管本发明的实施例不限于此。
在一些实施例中，第一和第二组辐射元件620-1、620-2中的每个辐射元件622可以是双极化辐射元件622，其包括被配置为和接收具有第一极化的RF信号的第一辐射器626-1和被配置为发送和接收具有与第一极化相对的第二极化的RF信号的第二辐射器626-2。在这样的实施例中，一对馈电网络可以被包括在天线600中，其中第一馈电网络将第一和第二线性阵列620-1、620-2的辐射元件622的第一辐射器626-1耦合到无线电设备的第一端口(未示出)，并且第二馈电网络将第一和第二线性阵列620-1、620-2的辐射元件622的第二辐射器626-2耦合到无线电设备的第二端口(未示出)。第一和第二馈电网络可以对相应的第一和第二线性阵列620-1、620-2中的辐射器异相地馈电。
第一和第二线性阵列620-1、620-2可以生成天线波束，该天线波束在方位角平面中具有大致花生形的截面，除了主波瓣在尺寸上扩大以使得天线波束可以在方位角平面的大部分上提供覆盖。在一些实施例中，天线波束可以在方位角平面的至少一半上提供覆盖。在其他实施例中，天线波束可以在方位角平面的至少三分之二上提供覆盖。在其他实施例中，天线波束可以在方位角平面的至少四分之三上提供覆盖。
天线600可以以各种方式被异相地馈电。例如，如图14A所示，在第一实施例中，馈电网络650可以被用于向辐射元件622的第一和第二线性阵列620-1、620-2馈电。馈电网络在到一个线性阵列(这里是线性阵列620-2)的馈电路径中可包括延迟线660，该延迟线660注入例如相对于被馈电到另一个线性阵列620-1的RF信号的180度的相移。在其他实施例中，延迟线可以用其他延迟或相移元件代替，诸如例如移相器。作为另一示例，如图14B中示意性所示，第一线性阵列620-1中的辐射元件622可以由具有第一极性的传输线馈电，并且第二线性阵列620-2中的辐射元件622可以由具有第二极性的传输线馈电(换句话说，对于两个线性阵列620，传输线的正路径和负路径的连接是相反的)。该方法的一个优点是被馈电到第一和第二线性阵列620-1、620-2的RF信号之间的相位差可以在整个频率范围上被保持，而当使用延迟线(诸如图14A的馈电网络)时，相移跨频带将会变化。
应当理解，可以在其他频带以及以其他方式应用上面参考图13A-13E描述的异相馈电技术。例如，相同的技术可以被用于更高频带的辐射元件，尽管通常频率越高，在方位角平面中天线波束将越远离全向覆盖。另外，异相馈电技术还可以被用于在如下的天线中提供增强的覆盖，该天线具有例如四个线性阵列，该四个线性阵列被配置为当两对线性阵列各自被同相馈电时生成一对花生形天线图案。
例如，图15是示出了根据本发明实施例的小小区基站天线700的示意图，该小小区基站天线700可以在外部看起来与图11的基站天线401等同。然而，基站天线700与基站天线401的不同之处在于基站天线700的馈电网络被配置为向线性阵列720-1和720-2异相馈电，向线性阵列730-1和730-3异相馈电，以及向线性阵列730-2和730-4异相馈电。除了异相馈电网络之外，天线700的元件可以与天线401的类似编号的元件等同，这里将省略其进一步的描述。
图16A-19是示出了根据本发明又进一步实施例的小小区基站天线的示意图。具体而言，图16A-16B、17A-17B和18-19示出了具有用于低频带的四个端口的附加小小区基站天线。在每种情况下，天线支持具有天线封装的四个低频带端口，该天线封装的尺寸可以分别与例如图11和15的小小区基站天线401和700相同，小小区基站天线401和700每个在所示配置中仅具有两个低频带端口。
首先参考图16A，示意性地示出了类似于图11的小小区基站天线401的小小区基站天线800。如图16A所示，小小区基站天线800包括矩形管状反射器组件810，该矩形管状反射器组件810具有被安装在其上的辐射元件832的四个高频带(例如，2.0GHz)线性阵列830和辐射元件822的四个低频带(例如，800MHz)线性阵列820。反射器组件810的每个面可以包括背板812。相应的高频带线性阵列830被安装在四个背板812-1至812-4中的每一个上，而低频带辐射元件822仅被安装在背板812-1和812-3上。每个高频带线性阵列830包括总共五个辐射元件832，而每个低频带线性阵列820包括单个辐射元件822。
图16B示出了四端口无线电设备842与小小区基站天线800的低频带辐射元件822之间的连接。如图16B所示，无线电设备842的第一端口844-1被耦合到第一分路器870-1。第一分路器870-1将从端口844-1接收的(发送路径)RF信号分成两个子分量，该两个子分量被馈电到低频带辐射元件822-1和822-3的+45°偶极子，以便生成具有+45°极化的第一大致花生形天线光束。类似地，无线电设备842的第二端口844-2被耦合到第二分路器870-2。第二分路器870-2将从端口844-2接收的(发送路径)RF信号分成两个子分量，该两个子分量被馈电到低频带辐射元件822-1和822-3的-45°偶极子，以便生成具有-45°极化的第二大致花生形天线光束。无线电设备842的第三端口844-3被耦合到第三分路器870-3。第三分路器870-3将从端口844-3接收的(发送路径)RF信号分成两个子分量，该两个子分量被馈电到低频带辐射元件822-2和822-4的+45°偶极子，以便生成具有+45°极化的第三大致花生形天线光束。类似地，无线电设备842的第四端口844-4被耦合到第四分路器870-4。第四分路器870-4将从端口844-4接收的(发送路径)RF信号分成两个子分量，该两个子分量被馈电到低频带辐射元件822-2和822-4的-45°偶极子，以便生成具有-45°极化的第四大致花生形天线光束。以此方式，可以形成总共四个发送天线波束以支持4xMIMO传输或其他四端口方案。
图17A示意性地示出了类似于图16A的小小区基站天线800的另一个小小区基站天线801。小小区基站天线800和小小区基站天线801之间的主要区别在于低频带辐射元件822-1到822-4已分别从背板812-1和812-3移动到背板812-2和812-4，并从背板812的下部移动到其上部。小小区基站天线801将再次以+45°和-45°极化中的每种极化创建两个大致花生形的天线波束，并且因此将支持四端口操作。然而，由于低频带辐射元件822-2和822-4分别从背板812-1和812-3重新定位到背板812-2和812-4，这些天线波束中的两个天线波束的指向方向将不同了。小小区基站天线801可以以图16B所示的方式被连接到四端口无线电设备842。
图17B示意性地示出了类似于图17A的小小区基站天线801的另一小小区基站天线802。小小区基站天线801和小小区基站天线802之间的主要区别在于低频带辐射元件822-2和822-4已从背板812-2和812-4的上部移动到下部。与小小区基站天线801一样，小小区基站天线802将以+45°和-45°极化中的每种极化创建两个大致花生形的天线波束，并且因此将支持四端口操作。小小区基站天线802也可以以图16B所示的方式被连接到四端口无线电设备842。
图18示意性地示出了类似于图17A-17B的小小区基站天线801和802的另一个小小区基站天线803。小小区基站天线803与小小区基站天线801和802之间的主要区别在于被安装在背板812-2和812-4上的低频带辐射元件822-2和822-4与被安装在背板812-1和812-3上的低频带辐射元件822-1和822-3垂直分离。具体而言，低频带辐射元件822-2和822-4分别被安装在背板812-2和812-4的下部，而低频带辐射元件822-1和822-3分别被安装在背板812-2和812-4的上部。应当理解，在其他实施例中，低频带辐射元件822-2和822-4可以分别安装在背板812-2和812-4的上部，并且低频带辐射元件822-1和822-3可以分别被安装在背板812-2和812-4的下部。与小小区基站天线801和802一样，小小区基站天线803将以+45°和-45°极化中的每种极化创建两个大致花生形的天线波束，并且因此将支持四端口操作。小小区基站天线803也可以以图16B所示的方式被连接到四端口无线电设备842。
图10示出了先前已经描述的小小区基站天线400。小小区基站天线400类似于上述小小区基站天线800-803。小小区基站天线400与小小区基站天线800-803的不同之处在于，小小区基站天线400每个低频带线性阵列820包括两个低频带辐射元件822而不是一个低频带辐射元件822。通过为每个线性阵列820提供两个低频带辐射元件822，可以提高低频带中的天线增益，并降低仰角波束宽度。
图19示意性地示出了根据本发明实施例的另一个小小区基站天线804。小小区基站天线804将低频带辐射元件822安装在与图10的小小区基站天线400相同的位置，但是使用不同的方法来馈电这些低频带辐射元件822。具体而言，低频带辐射元件822-1和822-4形成第一阵列并且低频带辐射元件822-5和822-8形成第二阵列。这些第一和第二阵列820通常由具有+45°极化的第一无线电设备端口和具有-45°极化的第二无线电设备端口馈电，以形成第一和第二相反极化的天线图案。低频带辐射元件822-3和822-6形成第三阵列，并且低频带辐射元件822-7和822-2形成第四阵列。第三和第四阵列通常由具有+45°极化的第三无线电设备端口和具有-45°极化的第四无线电设备端口馈电，以形成第三和第四相反极化的天线图案。这些天线波束将具有准全向图案形状。
在一些情况下，形成不同天线波束的低频带辐射元件822之间的隔离可能是重要的性能参数。除其他之外，隔离水平将取决于被用于形成不同天线波束的低频带辐射元件822之间的物理分离。在上述实施例中，可以看出可以使用水平分离和垂直分离中的任一个或两者。据信，在一些情况下，垂直分离在实现隔离方面可能比水平分离更有效，特别是在基站天线在垂直方向上伸长的情况下。因此，例如，在一些应用中，与图17A-17B的小小区基站天线802和803相比，图16A的小小区基站天线800可以表现出增强的隔离。图18的小小区基站天线804可以表现出甚至更好的隔离，因为它在水平方向和垂直方向二者上都物理地分离形成不同天线波束的低频带辐射元件822。
如上面参考图13A-14B所讨论的，可以使用异相馈电，其中被馈电到辐射元件的不同阵列的RF信号的子分量的相位被置为彼此异相。如上所述，该方法可以拓宽天线图案。在具体实施例中，可以使用异相馈电来使花生形天线图案本质上更加全向。
应当理解，可以使用同相馈电或异相馈电来对这里公开的任何小小区基站天线进行馈电，具体地包括图16A-19的天线。当使用异相馈电时，可以使用反相馈电或者可以使用任何其他量的相位差。
上面已经参考附图描述了本发明。本发明不限于所示实施例；相反，这些实施例旨在向本领域技术人员完全和完整地公开本发明。在附图中，相同的标号始终表示相同的元件。一些元件的厚度和尺寸可能未按比例绘制。
这里可以使用空间相对术语，诸如“在......下方(under)”、“在......之下(below)”、“下部”、“在......上(over)”、“上部”、“顶部”、“底部”等，以便于描述以进行描述一个元件或特征与另一个元件(多个)或特征(多个)的关系或特征，如图中所示。应当理解，除了图中所描绘的定向之外，空间相对术语旨在包括使用或操作中的设备的不同定向。例如，如果图中的设备被翻转，则被描述为在其他元件或特征“下方(under)”或“之下(beneath)”的元件将被“定向”在其他元件或特征之上(over)。因此，示例性术语“在......之下(under)”可以包括上方(over)和下方(under)的定向。设备可以以其他方式定向(旋转90度或在其他方向)，并且相应地解释这里使用的空间相对描述符。
为了简洁和/或清楚起见，可能未详细描述众所周知的功能或构造。如这里所使用的，“和/或”的表示包括一个或多个相关联的所列项目的任何和所有组合。
应当理解，尽管这里可以使用术语第一、第二等来描述各种元件，但是这些元件不应受这些术语的限制。这些术语仅被用于区分一个元件与另一个元件。例如，第一元件可以被称为第二元件，并且类似地，第二元件可以被称为第一元件，而不脱离本发明的范围。

Claims (49)

1.一种基站天线，包括：
被安装在第一背板的前面的辐射元件的第一线性阵列；
被安装在第二背板的前面的辐射元件的第二线性阵列；
被安装在第三背板的前面的辐射元件的第三线性阵列；
被安装在第四背板的前面的辐射元件的第四线性阵列；
被耦合到辐射元件的第一线性阵列和第三线性阵列的第一馈电网络；以及
被耦合到辐射元件的第二线性阵列和第四线性阵列的第二馈电网络，
其中，辐射元件的第一线性阵列被定位成与辐射元件的第三线性阵列大致相对，并且辐射元件的第二线性阵列被定位成与辐射元件的第四线性阵列大致相对。
2.如权利要求1所述的基站天线，其中，第一背板至第四背板一起限定管。
3.如权利要求1或2所述的基站天线，其中，辐射元件的第一线性阵列和第三线性阵列被配置为生成第一天线波束，所述第一天线波束在方位角平面中具有花生形截面，并且辐射元件的第二线性阵列和第四线性阵列被配置为生成第二天线波束，所述第二天线波束在方位角平面中具有花生形截面。
4.如权利要求3所述的基站天线，其中，所述第一天线波束和第二天线波束一起在方位角平面中提供全向覆盖。
5.如权利要求1-4中任一项所述的基站天线，其中，每个辐射元件包括交叉极化辐射元件，所述交叉极化辐射元件具有被配置为以第一极化发送和接收射频(“RF”)信号的第一辐射器，以及被配置为以与第一极化正交的第二极化发送和接收RF信号的第二辐射器，所述基站天线还包括：
被耦合到辐射元件的第一线性阵列和第三线性阵列的第三馈电网络；以及
被耦合到辐射元件的第二线性阵列和第四线性阵列的第四馈电网络，
其中，第一馈电网络和第二馈电网络被连接到第一辐射器，并且第三馈电网络和第四馈电网络被连接到第二辐射器。
6.如权利要求5所述的基站天线，其中，辐射元件的第一线性阵列和第三线性阵列被配置为以第一极化生成第一天线波束和并且以与所述第一极化相对的第二极化生成第二天线波束，并且辐射元件的第二线性阵列和第四线性阵列被配置为以第一极化生成第三天线波束并且以第二极化生成第四天线波束，
其中，辐射元件的第一线性阵列和第三线性阵列被配置为作为双输入双输出的多输入多输出(“MIMO”)天线操作，并且辐射元件的第二线性阵列和第四线性阵列被配置为作为双输入双输出的MIMO天线操作。
7.如权利要求1-6中任一项所述的基站天线，还包括：
被安装在第一背板的前面的辐射元件的第五线性阵列；
被安装在第三背板的前面的辐射元件的第六线性阵列；以及
被耦合到辐射元件的第五线性阵列和第六线性阵列的第三馈电网络；
其中，辐射元件的第一线性阵列至第四线性阵列被配置为在第一频带中发送和接收射频(“RF”)信号，并且辐射元件的第五线性阵列和第六线性阵列被配置为在不同于第一频带的第二频带中发送和接收RF信号。
8.如权利要求7所述的基站天线，还包括：
被安装在第二背板的前面的辐射元件的第七线性阵列；
被安装在第四背板的前面的辐射元件的第八线性阵列；以及
被耦合到辐射元件的第七线性阵列和第八线性阵列的第四馈电网络；
其中，辐射元件的第七线性阵列至第八线性阵列被配置为在第二频带中发送和接收RF信号。
9.如权利要求7所述的基站天线，其中，第二背板和第四背板不包括被配置为在第二频带中发送和接收信号的辐射元件的线性阵列。
10.一种基站天线，包括：
第一组辐射元件，被配置为生成覆盖方位角平面中的第一扇区和方位角平面中的第三扇区的第一天线波束；
第二组辐射元件，被配置为生成覆盖方位角平面中的第二扇区和方位角平面中的第四扇区的第二天线波束，
其中，第二扇区在第一扇区和第三扇区之间。
11.如权利要求10所述的基站天线，其中，第四扇区在第一扇区和第三扇区之间，并且与第二扇区相对。
12.如权利要求10或11所述的基站天线，其中，第一组辐射元件包括：
第一辐射元件子集，被布置为辐射元件的第一线性阵列，以及
第三辐射元件子集，被布置为辐射元件的第三线性阵列，
其中，辐射元件的第三线性阵列被与辐射元件的第一线性阵列相对地安装。
13.如权利要求10-12中任一项所述的基站天线，其中，第二组辐射元件包括：
第二辐射元件子集，被布置为辐射元件的第二线性阵列，以及
第四辐射元件子集，被布置为辐射元件的第四线性阵列，
其中，辐射元件的第四线性阵列被与辐射元件的第二线性阵列相对地安装。
14.如权利要求10-13中任一项所述的基站天线，其中，辐射元件的第一线性阵列指向与辐射元件的第三线性阵列的指向方向相反的方向。
15.如权利要求10-14中任一项所述的基站天线，其中，辐射元件的第一线性阵列至第四线性阵列被安装在管状反射器组件的相应的第一主表面至第四主表面上。
16.如权利要求15所述的基站天线，其中，管状反射器组件在方位角平面中具有矩形截面。
17.如权利要求10-16中任一项所述的基站天线，其中，第一天线波束和第二天线波束各自在方位角平面中具有花生形截面。
18.如权利要求10-17中任一项所述的基站天线，还包括：
被耦合到辐射元件的第一线性阵列和第三线性阵列的第一馈电网络；以及
被耦合到辐射元件的第二线性阵列和第四线性阵列的第二馈电网络。
19.如权利要求10-18中任一项所述的基站天线，其中，第一天线波束和第二天线波束一起在方位角平面中提供全向覆盖。
20.一种基站天线，包括：
第一组辐射元件，被配置为生成在方位角平面中具有第一花生形截面的第一天线波束；
第二组辐射元件，被配置为生成在方位角平面中具有第二花生形截面的第二天线波束，
其中，第一天线波束在方位角平面中的纵轴相对于第二天线波束在方位角平面中的纵轴旋转大约90度。
21.如权利要求20所述的基站天线，其中，第一组辐射元件包括：
第一辐射元件子集，被布置为辐射元件的第一线性阵列，以及
第三辐射元件子集，被布置为辐射元件的第三线性阵列。
22.如权利要求20或21所述的基站天线，其中，第二组辐射元件包括：
第二辐射元件子集，被布置为辐射元件的第二线性阵列，以及
第四辐射元件子集，被布置为辐射元件的第四线性阵列。
23.如权利要求22所述的基站天线，其中，辐射元件的第三线性阵列被与辐射元件的第一线性阵列相对地安装，并且辐射元件的第四线性阵列被与辐射元件的第二线性阵列相对地安装。
24.如权利要求20-23中任一项所述的基站天线，其中，辐射元件的第一线性阵列至第四线性阵列被安装在管状反射器组件的相应的第一主表面至第四主表面上。
25.如权利要求24所述的基站天线，其中，管状反射器组件在方位角平面中具有矩形截面。
26.如权利要求22-25中任一项所述的基站天线，还包括：
被耦合到辐射元件的第一线性阵列和第三线性阵列的第一馈电网络；以及
被耦合到辐射元件的第二线性阵列和第四线性阵列的第二馈电网络。
27.根据权利要求20-26中任一项所述的基站天线，其中，第一天线波束和第二天线波束一起在方位角平面中提供全向覆盖。
28.如权利要求2所述的基站天线，其中，管具有大致矩形的截面。
29.如权利要求1-9中任一项所述的基站天线，其中，第一馈电网络相对于辐射元件的第三线性阵列的辐射元件向辐射元件的第一线性阵列的辐射元件异相地馈电。
30.如权利要求12-19中任一项所述的基站天线，还包括馈电网络，该馈电网络相对于第三辐射元件子集向第一辐射元件子集异相地馈电。
31.一种基站天线，包括：
第一组辐射元件，被布置为辐射元件的第一线性阵列；
第二组辐射元件，被布置为辐射元件的第二线性阵列，第二线性阵列被与第一线性阵列相对地安装，并与第一线性阵列指向不同的方向；以及
馈电网络，将第一组辐射元件和第二组辐射元件耦合到无线电设备的端口，其中，馈电网络被配置为相对于第二组辐射元件向第一组辐射元件异相地馈电。
32.如权利要求31所述的基站天线，其中，第一线性阵列指向方位角平面中的第一方向，并且第二线性阵列指向方位角平面中的第二方向，该第二方向在方位角平面中相对于第一方向旋转大约180度。
33.如权利要求31或32所述的基站天线，其中，第一组辐射元件相对于第二组辐射元件被大约180度地异相地馈电。
34.如权利要求31-33中任一项所述的基站天线，其中，第一组辐射元件相对于第二组辐射元件在135度和225度之间被异相地馈电。
35.如权利要求31-34中任一项所述的基站天线，其中，第一组辐射元件和第二组辐射元件被配置为在600MHz和1GHz之间的频率范围内的频带中操作。
36.如权利要求31-35中任一项所述的基站天线，其中，第一组辐射元件和第二组辐射元件各自包括两个辐射元件。
37.如权利要求31-36中任一项所述的基站天线，其中，第一组辐射元件和第二组辐射元件中的每个辐射元件是双极化辐射元件，所述双极化辐射元件包括被配置为发送和接收具有第一极化的RF信号的第一辐射器以及被配置为发送和接收具有与所述第一极化相反的第二极化的RF信号的第二辐射器，并且其中，馈电网络是第一馈电网络，并且无线电设备的所述端口是无线电设备的第一端口，并且第一馈电网络将第一组辐射元件和第二组辐射元件的第一辐射器耦合到无线电设备的第一端口，所述基站天线还包括：
第二馈电网络，将第一组辐射元件和第二组辐射元件的第二辐射器耦合到无线电设备的第二端口，其中，第二馈电网络被配置为相对于第二组辐射元件的第二辐射器向第一组辐射元件的第二辐射器异相地馈电。
38.如权利要求31-37中任一项所述的基站天线，其中，第一线性阵列和第二线性阵列被配置为生成在方位角平面中具有花生形截面的第一天线波束。
39.一种基站天线，包括：
被安装在第一背板的前面的第一组辐射元件；
被安装在第二背板的前面的第二组辐射元件，
其中，第一背板和第二背板面向不同的方向，以及
其中，第一组辐射元件和第二组辐射元件经由第一馈电网络被耦合到无线电设备的第一端口。
40.如权利要求39所述的基站天线，还包括：
被安装在第三背板的前面的第三组辐射元件；
被安装在第四背板的前面的第四组辐射元件，
其中，第三背板和第四背板面向不同的方向，以及
其中，第三组辐射元件和第四组辐射元件经由第二馈电网络被耦合到无线电设备的第二端口。
41.如权利要求39或40所述的基站天线，其中，第一组辐射元件、第二组辐射元件、第三组辐射元件和第四组辐射元件中的每一者包括单个辐射元件。
42.如权利要求39-41中任一项所述的基站天线，其中，第一组辐射元件被定位成与所述第二组辐射元件大致相对。
43.如权利要求39-42中任一项所述的基站天线，其中，第三组辐射元件被定位成与所述第四组辐射元件大致相对，并且第一背板至第四背板限定矩形管。
44.如权利要求39-43中任一项所述的基站天线，其中，第三组辐射元件和第四组辐射元件与第一组辐射元件和第二组辐射元件垂直分离。
45.如权利要求39-44中任一项所述的基站天线，其中，第一组辐射元件和第二组辐射元件被配置为生成在方位角平面中具有第一花生形截面的第一天线波束。
46.如权利要求39-45中任一项所述的基站天线，还包括：
被安装在第一背板的前面的第三组辐射元件；以及
被安装在第二背板的前面的第四组辐射元件；
其中，第三组辐射元件和第四组辐射元件经由第二馈电网络被耦合到无线电设备的第二端口，以及
其中，第三组辐射元件和第四组辐射元件被配置为生成在方位角平面中具有第二花生形截面的第二天线波束。
47.如权利要求39-46中任一项所述的基站天线，其中，第一组辐射元件和第二组辐射元件包括相应的第一组低频带辐射元件和第二组低频带辐射元件，所述基站天线还包括：
被安装在第一背板的前面的高频带辐射元件的第一线性阵列；
被安装在第二背板的前面的高频带辐射元件的第二线性阵列；
被安装在第三背板的前面的高频带辐射元件的第三线性阵列；
被安装在第四背板的前面的高频带辐射元件的第四线性阵列；
被耦合到高频带辐射元件的第一线性阵列和第三线性阵列的第一馈电网络；以及
被耦合到高频带辐射元件的第二线性阵列和第四线性阵列的第二馈电网络。
48.如权利要求39-47中任一项所述的基站天线，其中，第一背板至第四背板一起限定矩形管。
49.如权利要求39-48中任一项所述的基站天线，其中，高频带辐射元件的第一线性阵列和第三线性阵列被配置为生成在方位角平面中具有花生形截面的第一天线波束，并且高频带辐射元件的第二线性阵列和第四线性阵列被配置为生成在方位角平面中具有花生形截面的第二天线波束。
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