CN111033894A - 适用于mimo操作的小小区天线 - Google Patents

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Abstract

一种基站天线，包括：辐射元件的第一集合，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；以及辐射元件的第二集合，被配置为生成在方位角平面中具有第二花生形天线图案的第二天线波束。方位角平面中第一花生形天线图案的纵轴从方位角平面中第二花生形天线图案的纵轴旋转大约九十度。

Description

适用于MIMO操作的小小区天线
对相关申请的交叉引用
本申请援引35U.S.C.§119要求于2017年7月18日提交的美国临时专利申请序列号No.62/533,762的优先权，该申请全部内容通过引用结合于此，就如全文阐述了一样。
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众所周知的。在典型的蜂窝通信系统中，地理地区被划分为称为“小区”的一系列区域，并且每个小区由基站服务。通常，小区可以为例如距基站2至20公里的距离内的用户提供服务，但是在城市地区通常使用更小的小区来增加容量。基站可以包括基带装备、无线电装置和天线，它们被配置为与位于整个小区内的移动订户提供双向射频(“RF”)通信。在许多情况下，小区可以被划分为多个“扇区”，并且分离的天线为扇区中的每一个提供覆盖。天线常常安装在塔架或其它升高的结构上，由每个天线生成的辐波束(“天线波束”)朝外指向，以服务于相应的扇区。通常，基站天线包括辐射元件的一个或多个相控阵列，当安装天线使用时，辐射元件被布置成一个或多个垂直列。在本文中，“垂直”是指相对于由地平线限定的平面垂直的方向。
为了增加容量，近年来，蜂窝运营商已经在部署所谓的“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，该许可和/或未许可频谱的范围比典型“宏小区”基站小得多。小小区基站可以被设计为服务于距小小区基站短距离(例如，数十或数百米)内的用户。小小区可以被用于例如向宏小区内的高流量地区提供蜂窝覆盖，这允许宏小区基站将小小区附近的大部分或全部流量卸载到小小区基站。小小区在以合理成本高效使用可用频谱以最大化网络容量的情况下在长期演进(“LTE”)蜂窝网络中特别有效。小小区基站通常采用这样的天线，该天线在方位角平面中提供完整的360度覆盖并在仰角平面中提供合适的波束宽度，以覆盖小小区的设计的地区。在许多情况下，小小区天线将被设计为在仰角平面中具有小下倾角，以减少小小区天线的天线波束向小小区之外的区域的溢出，并且还用于减少小小区天线与重叠的宏小区之间的干扰。
发明内容
根据本发明的实施例，提供了这样的基站天线，其包括辐射元件的第一线性阵列至第八线性阵列，该第一线性阵列至第八线性阵列被安装成从相应的第一背板至第八背板向外延伸。第一馈送网络耦合到辐射元件的第一线性阵列和第三线性阵列，第二馈送网络耦合到辐射元件的第二线性阵列和第四线性阵列，第三馈送网络耦合到辐射元件的第五线性阵列和第七线性阵列，并且第四馈送网络耦合到辐射元件的第六线性阵列和第八线性阵列。辐射元件的第一线性阵列大体上与辐射元件的第三线性阵列相对定位，辐射元件的第二线性阵列大体上与辐射元件的第四线性阵列相对定位，辐射元件的第五线性阵列大体上与辐射元件的第七线性阵列相对定位，并且辐射元件的第六线性阵列大体上与辐射元件的第八线性阵列相对定位。
在一些实施例中，第一背板至第八背板可以一起限定管。该管可以具有例如大体上八边形的横向横截面。
在一些实施例中，辐射元件的第一线性阵列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横截面的第一天线波束，而辐射元件的第二线性阵列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横截面的第二天线波束。同样，辐射元件的第五线性阵列和第七线性阵列可以被配置为生成在方位角平面中具有花生形横截面的第三天线波束，而辐射元件的第六线性阵列和第八线性阵列可以被配置为生成在方位角平面中具有花生形横截面的第四天线波束。
在一些实施例中，辐射元件的第一线性阵列和第三线性阵列可以被配置为生成处于第一极化的第一天线波束和处于与第一极化相反的第二极化的第二天线波束，而辐射元件的第二线性阵列和第四线性阵列被配置为生成处于第一极化的第三天线波束和处于第二极化的第四天线波束。在此类实施例中，辐射元件的第一线性阵列和第三线性阵列可以被配置为作为双输入双输出的多输入多输出(“MIMO”)天线来操作，而辐射元件的第二线性阵列和第四线性阵列可以被配置为作为双输入双输出MIMO天线来操作。
在一些实施例中，辐射元件的第一线性阵列至第八线性阵列可以被配置为在第一频带中传输和接收RF信号。
在一些实施例中，上述基站天线还可以包括辐射元件的第九线性阵列至第十二线性阵列，该第九线性阵列至第十二线性阵列被安装为从相应的第九背板至第十二背板向外延伸。这些基站天线可以包括耦合到辐射元件的第九线性阵列和第十一线性阵列的第五馈送网络，以及耦合到辐射元件的第十线性阵列和第十二线性阵列的第六馈送网络。辐射元件的第九线性阵列可以大体上与辐射元件的第十一线性阵列相对定位，而辐射元件的第十线性阵列可以大体上与辐射元件的第十二线性阵列相对定位。第一背板至第十二背板可以一起限定具有大体上十二边形横向横截面的管。辐射元件的第一线性阵列至第十二线性阵列可以被配置为在第一频带中传输和接收RF信号。
根据本发明的另外的实施例，提供了基站天线，其包括辐射元件的至少第一线性阵列至第八线性阵列，其径向安装在管状反射器组件上，作为辐射元件的四个相对的成对的线性阵列。
在一些实施例中，这些基站天线还可以包括第一端口至第四端口，并且第一线性阵列和第三线性阵列可以经由第一端口被共同馈送，第二线性阵列和第四线性阵列可以经由第二端口被共同馈送，第五线性阵列和第七线性阵列可以经由第三端口被共同馈送，并且第六线性阵列和第八线性阵列可以经由第四端口被共同馈送。
在一些实施例中，管状反射器组件在方位角平面中可以具有八边形、十二边形或十六边形横截面之一。
在一些实施例中，辐射元件的线性阵列的每个相对的对可以被配置为生成在方位角平面中具有花生形横截面的天线波束。
在一些实施例中，辐射元件的第一线性阵列至第八线性阵列中的每一个可以安装在管状反射器组件的第一背板至第八背板中的相应一个背板上，并且第一背板至第八背板中的至少一些可以包括被配置为在不同RF频带中操作的辐射元件的相应附加线性阵列。
在一些实施例中，辐射元件的每个附加线性阵列可以与辐射元件的第一线性阵列至第八线性阵列中的相应一个共线。
根据本发明的又一些另外的实施例，提供了基站天线，其包括辐射元件的第一集合，该辐射元件的第一集合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；辐射元件的第二集合，该辐射元件的第二集合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；辐射元件的第三集合，该辐射元件的第三集合被配置为生成覆盖方位角平面中的第五扇区和方位角平面中的第七扇区的第三天线波束；以及辐射元件的第四集合，该辐射元件的第四集合被配置为生成覆盖方位角平面中的第六扇区和方位角平面中的第八扇区的第四天线波束。第二扇区在第一扇区和第三扇区之间，第四扇区在第一扇区和第三扇区之间并与第二扇区相对，第六扇区在第五扇区和第七扇区之间，并且第八扇区在第五扇区和第七扇区之间并且与第六扇区相对。
在一些实施例中，辐射元件的第一集合可以包括被布置为辐射元件的第一线性阵列的辐射元件的第一子集和被布置为辐射元件的第三线性阵列的辐射元件的第三子集，其中辐射元件的第三线性阵列与辐射元件的第一线性阵列相对安装。在一些实施例中，辐射元件的第二集合可以包括被布置为辐射元件的第二线性阵列的辐射元件的第二子集和被布置为辐射元件的第四线性阵列的辐射元件的第四子集，其中辐射元件的第四线性阵列与辐射元件的第二线性阵列相对安装。
在一些实施例中，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反的方向。
在一些实施例中，辐射元件的第一集合至第四集合可以安装在管状反射器组件上，该管状反射器组件在方位角平面中具有八边形、十二边形或十六边形的横截面。
在一些实施例中，第一天线波束至第四天线波束在方位角平面中可以各自具有花生形横截面。
在一些实施例中，第一天线波束和第二天线波束可以一起在方位角平面中提供全向覆盖，并且其中第三天线波束和第四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送网络、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送网络、耦合到辐射元件的第五线性阵列和第七线性阵列的第三馈送网络，以及耦合到辐射元件的第六线性阵列和第八线性阵列的第四馈送网络。
在一些实施例中，第一馈送网络可以相对于辐射元件的第三子集异相地向辐射元件的第一子集馈送。
根据本发明的附加实施例，提供了包括辐射元件的第一集合至第四集合的基站天线，该辐射元件的第一集合至第四集合被配置为生成在方位角平面中具有相应的第一至第四花生形横截面的相应的第一天线波束至第四天线波束。方位角平面中第一天线波束的纵轴从方位角平面中第二天线波束的纵轴旋转大约九十度，并且方位角平面中第三天线波束的纵轴从方位角平面中第四天线波束的纵轴旋转大约九十度，并且方位角平面中第三天线波束的纵轴从方位角平面中第一天线波束的纵轴旋转大约四十五度。
在一些实施例中，辐射元件的第一集合可以包括被布置为辐射元件的第一线性阵列的辐射元件的第一子集和被布置为辐射元件的第三线性阵列的辐射元件的第三子集，并且辐射元件的第二集合可以包括被布置为辐射元件的第二线性阵列的辐射元件的第二子集和被布置为辐射元件的第四线性阵列的辐射元件的第四子集。
在一些实施例中，辐射元件的第三线性阵列可以与辐射元件的第一线性阵列相对安装，并且辐射元件的第四线性阵列可以与辐射元件的第二线性阵列相对安装。
在一些实施例中，辐射元件的第一线性阵列至第八线性阵列可以安装在管状反射器组件的相应的第一主表面至第八主表面上，该管状反射器组件在方位角平面中可以具有八边形、十二边形或十六边形横截面。
附图说明
图1A是图示小小区蜂窝基站的高度简化的示意图。
图1B图示了可以由图1A的小小区基站的天线生成的天线波束。
图2A是图示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个示意图。
图2C和图2D是图示图2A的小小区天线的天线波束的方位角和仰角横截面的图。
图3A和图3B分别是图2A的基站天线中包括的辐射元件中的两个辐射元件的侧视图和顶视图。
图4是图示可以包括在图2A的基站天线中的馈送网络的框图。
图5A是图示使用极化分集和垂直空间分集来实现4xMIMO能力的另一个小小区基站天线的示意图。
图5B和图5C是图示图5A的小小区天线的天线波束的方位角和仰角横截面的图。
图6A是图示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横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是图示图6A的小小区天线的天线波束的方位角横截面和仰角横截面的图。
图7是图示可以包括在图6A的基站天线中的馈送网络的框图。
图8和图9是分别将图6A的天线的性能与图2A和图5A的天线的性能相比较的图。
图10是图示根据本发明另外的实施例的多频带小小区基站天线的示意图。
图11是图示图10的多频带小小区基站的修改版本的示意图。
图12是图示根据本发明还有另外的实施例的多频带小小区基站天线的示意图。
图13A是图示根据本发明实施例的小小区基站天线的示意图，该天线形成可以在方位角平面中提供超过180度的覆盖的单个天线波束以提供具有MIMO能力的小小区覆盖。
图13B是图示当图13A的小小区天线的辐射元件被同相馈送时可以由该天线生成的天线波束的方位角横截面的图。
图13C是图示当图13A的小小区天线的辐射元件被异相180度馈送时可以由该天线生成的天线波束的方位角横截面的图。
图13D是图示当图13A的小小区天线的辐射元件被异相170度馈送时可以由该天线生成的天线波束的方位角横截面的图。
图13E是图示当图13A的小小区天线的辐射元件被异相90度馈送时可以由该天线生成的天线波束的方位角横截面的图。
图14A是图示可以被用于对辐射元件的一对线性阵列进行异相馈送的馈送网络的示意图。
图14B是图示可以被用于对辐射元件的一对线性阵列进行异相馈送的替代馈送网络的示意图。
图15是图示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中的每个频带中使用异相馈送技术以增强方位角平面中的覆盖。
图16A是图示根据本发明又一些另外的实施例的小小区基站天线的示意图。
图16B是图示如何可以将图16A的小小区基站天线的低频带辐射元件连接到四端口无线电装置的框图。
图17A和图17B是图示根据本发明附加实施例的小小区基站天线的示意图。
图18和图19是图示根据本发明又一些附加实施例的小小区基站天线的示意图。
图20A是图示根据本发明实施例的由小小区天线形成的天线波束的示意性平面图，该天线包括具有正方形横截面的管状反射器。
图20B是图示根据本发明实施例的由小小区天线形成的天线波束的示意性平面图，该天线包括具有八边形横截面的管状反射器。
图21A至图21D是图示根据本发明实施例的小小区基站天线的示意图，该天线在具有八边形横截面的管状反射器上形成。
图21E是更详细地图示如何可以对图21A的天线的线性阵列进行馈送的示意图。
图22A至图22D是图示由根据本发明实施例的小小区天线形成的天线波束的示意性平面图，该天线包括具有十二边形横截面的管状反射器。
图23是图示由根据本发明实施例的小小区天线形成的天线波束的示意性平面图，该天线包括具有十六边形横截面的管状反射器。
具体实施方式
根据本发明的实施例，提供了支持MIMO操作的小小区天线，该天线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安装在矩形管状反射器组件的四个主表面上的辐射元件的四个线性阵列。第一线性阵列和第三线性阵列可以安装在矩形管状反射器组件的相对的主表面上并且可以被共同馈送，以生成在方位角平面中具有花生形横截面的第一天线波束。第二线性阵列和第四线性阵列可以安装在矩形管状反射器组件的另两个相对的主表面上并且可以被共同馈送，以生成在方位角平面中也具有花生形横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相同的形状并且可以在方位角平面中相对于第一天线图案旋转大约九十度。花生形的第一天线图案和第二天线图案可以一起在方位角平面中形成合适的全向天线图案。
在一些实施例中，第一线性阵列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，无线电装置上的第一端口可以被用于对包括在第一线性阵列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送，并且无线电装置上的第二端口可以被用于对包括在第一线性阵列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送。类似地，无线电装置上的第三端口可以被用于对包括在第二线性阵列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送，并且无线电装置上的第四端口可以被用于对包括在第二线性阵列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送。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全部在相同频带(其可以是支持单一类型的蜂窝服务的频带或涵盖多种类型的蜂窝服务的频带)中操作的辐射元件的线性阵列的单频带天线。在其它实施例中，可以提供包括线性阵列的至少两个集合的多频带小小区天线，其中第一集合中的线性阵列包括被配置为在第一频带中传输和接收RF信号的辐射元件，并且第二集合中的线性阵列包括被配置为在不同于第一频带的第二频带中传输和接收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送，这意味着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。在其它实施例中，馈送网络可以被设计为对线性阵列中的至少一些进行异相馈送，使得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为不同于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。在一些情况下，特别是关于较低频率范围内的信号，异相馈送可以提供改善的性能(例如，更宽的双向图案，其形状可以更接近方位角平面中的全向图案)。异相馈送可以涉及向线性阵列馈入异相约180度或具有更小相位差的RF信号的子分量。在一些情况下，异相馈送会降低天线波束的最大方向性，但会增加天线方向性超过预定水平的地区，从而提供具有几乎全向形状且其中具有覆盖间隙的图案。这样的图案可以非常适合在宏小区基站的覆盖地区内的小小区基站。
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，基站正在采用具有多输入多输出(“MIMO”)能力的天线。如本领域技术人员已知的，MIMO是指一种技术，其中信号通过无线电装置的多个端口输出并且通过例如在空间上彼此分离和/或处于正交极化的多个不同的天线阵列(或子阵列)传输。可以设置通过不同端口传输的信号的振幅和相位，使得通过多个天线传输的信号将在用户设备处构建性地组合。MIMO传输技术的使用可以帮助克服多径衰落、所传输的信号从建筑物的反射等的负面影响，以提供增强的传输质量和容量。
小小区基站常常在高密度的城市环境中实现。这些环境可以具有许多建筑物，这些建筑物使这些环境成为使用MIMO传输技术的自然应用。MIMO通常在4G应用中采用，因为虽然更昂贵，但添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，那么可以进一步增强在随资本支出变化的网络容量方面使用MIMO传输技术的益处。
参考图1A，图示了小小区基站10。基站10包括可以安装在升高的结构30上的天线20。在所描绘的实施例中，结构30是小天线塔，但是将认识到的是，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延伸通过方位角平面中的整个360度圆圈，并且可以在仰角平面中具有合适的波束宽度(例如，10-30度)。天线波束可以在仰角平面中稍微向下倾斜，以降低对相邻基站的干扰。
小小区基站10还包括诸如基带单元40和无线电装置42之类的基站装备。为了简化附图，在图1A中示出了单个基带单元40和单个无线电装置42，但是将认识到的是，可以提供多于一个基带单元40和/或无线电装置42。附加地，虽然无线电装置42被示为与基带设备40在天线塔30的底部共同定位，但是将认识到的是，在其它情况下，无线电装置42可以是安装在邻近天线20的天线塔30上的远程无线电头。如本领域技术人员已知的，基带单元40可以从诸如例如回程网络(未示出)之类的另一个源接收数据，并且可以处理该数据并向无线电装置42提供数据流。无线电装置42可以生成包括在其中编码的数据的RF信号，并且可以将这些RF信号放大并递送到天线20，以经由电缆连接44进行传输。还将认识到的是，图1A的基站10通常将包括各种其它装备(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天线波束60的若干视图的合成，该天线波束可以由天线20生成。特别地，图1B包括天线波束60的立体三维视图(标记为“3D图案”)，以及其方位角和仰角图案的图。方位角图案通过在三维天线波束60的中间截取水平横截面来生成，而仰角图案通过在三维波束60的中间截取垂直横截面来生成。图1B中的三维图案在三个维度上图示了生成的天线波束的总体形状。如可以看出的，天线波束60延伸通过方位角平面中的整个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在方位角平面中(即，平行于地平线)具有高增益，但是该增益在地平线之上和之下均急剧下降。因此，天线波束60在方位角平面上是全向的，而在仰角平面上是定向的。
图2A是图示可以被用于实现图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是指可以沿着四条不同路径(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，该两个阵列中的每个阵列以两个不同的正交极化来传输信号)来传输MIMO信号的天线。
如图2A中所示，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的每个表面可以包括背板112-1、112-2、112-3。每个背板112可以包括一体的结构，或者可以包括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的一体或整体结构。应当注意的是，在本文中，当提供多个相像或类似的元件时，它们可以在附图中使用两部分的附图标记(例如，背板112-2)来标记。此类元件在本文中可以由它们的完整附图标记(例如，背板112-2)单独地指代，并且可以由它们的附图标记的第一部分(例如，背板112)共同地指代。
两个线性阵列120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被安装为相对于地平线垂直定向。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。但是，将认识到的是，线性阵列120中可以包括任何适当数量的辐射元件122。辐射元件122中的每一个可以是完全相同的。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包括安装在公共馈送板上的两个辐射元件122。在图3A至图3B中描绘了这种子阵列121的示例且非限制性实施方式。但是，将认识到的是，在其它实施例中可以使用或可以不使用子阵列121，并且可以使用任何适当的辐射元件122。还将认识到的是，不同类型的辐射元件122可以更适合不同的操作频带。
现在参考图3A和图3B，可以看到每个子阵列121可以包括安装在公共馈送板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可以包括微带印刷电路板。当从上方观察时，形成杆124-1、124-2的两个印刷电路板可以以“X”配置来布置。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，因此每个辐射元件122包括以所谓的“交叉偶极子”布置来布置的一对偶极子辐射器126。每个辐射器(偶极子)126可以部署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包括安装在馈送板128上的一对辐射元件122。馈送板128可以被配置为将提供给其的RF信号分离成两个子组件，并且将每个子组件馈送到辐射元件122中相应的一个。引向器127可以安装在辐射器126上方，以使辐射元件122的波束宽度变窄。
将认识到的是，基站天线100可以包括在图2A中未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的其它部件的天线罩160。天线罩160可以由例如挤出的塑料形成。在基站天线100被设计为在其中操作的频率范围内，天线罩160可以对RF能量基本透明。图2B是示意性地描绘这种天线罩160的基站天线100的另一个示意图。基站天线100还可以包括多个RF连接器，该多个RF连接器允许基站的相应无线电装置(未示出)连接到基站天线100。在一些实施例中，基站天线100还可以包括附加的连接器，诸如例如被用于将控制信号传输到基站天线以便例如控制线性阵列120的电子下倾的AISG连接器。
多个电路元件和其它结构可以安装在反射器组件110内。这些电路元件和其它结构可以包括例如用于线性阵列120中的一个或多个线性阵列的移相器、用于机械地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安装到另一个结构(诸如天线塔或电线杆)。
图4图示了四个馈送网络150-1至150-4的实施例，其可以被用于在基站无线电装置42和线性阵列120的辐射元件122之间传递RF信号。如图4中所示，无线电装置42是具有端口44-1至44-4的四端口设备。传输信道和接收信道的双工是在无线电装置42内部执行的，因此无线电装置42上的每个端口44都会传递已传输的RF信号和已接收的RF信号。在无线电装置42上提供四个端口44允许无线电装置42以两个不同的(正交)极化将信号馈送到基站天线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°交叉偶极子辐射元件122，因此在这里将两个极化称为-45°和+45°极化。但是，将认识到的是，可以使用任何合适类型的正交极化(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)可以将无线电装置42上的每个端口44连接到这些RF连接器152中相应的一个。
如图4中所示，无线电装置42的第一端口44-1经由第一1x3功率分离器/组合器170-1耦合到线性阵列120-1、120-3、120-5的辐射元件122的辐射器126，这些辐射器被布置为传输/接收具有-45°极化的信号。RF传输线(例如，同轴电缆)可以在连接器152和分离器/组合器170-1之间延伸。1x3分离器/组合器170-1可以将从端口44-1接收的RF信号分离为三个相等功率的子分量。分离器170-1的每个输出可以被馈送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。
无线电装置42的第二端口44-2经由第二1x3功率分离器/组合器170-2耦合到线性阵列120-1、120-3、120-5的辐射元件122的辐射器126，这些辐射器被布置为传输/接收具有+45°极化的信号。1x3分离器/组合器170-2可以将从端口44-2接收的RF信号分离为三个相等功率的子分量，这些子分量被馈送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182-1、182-3、182-5。类似地，无线电装置42的第三端口44-3经由第三1x3功率分离器/组合器170-3耦合到线性阵列120-2、120-4、120-6的辐射元件122的辐射器126，这些辐射器被布置为传输/接收具有-45°极化的信号，第三1x3功率分离器/组合器170-3将从端口44-3接收的RF信号分离为三个相等功率的子分量，这些子分量被馈送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。无线电装置42的第四端口44-4经由1x3功率分离器/组合器170-4耦合到线性阵列120-2、120-4、120-6的辐射元件122的辐射器126，这些辐射器被布置为传输/接收具有+45°极化的信号，1x3功率分离器/组合器170-4将从端口44-4接收的RF信号分离为三个相等功率的子分量，这些子分量被馈送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182-2、182-4、182-6。
如图4中所示，每个移相器180、182可以将输入到其的RF信号分离成三路(并且功率分离可以相等或不相等)，并且可以跨所分离的RF信号的三个子分量应用相位锥度，以例如对在RF信号的子分量通过辐射元件122的相应线性阵列120被传输(或接收)时形成的天线波束应用电子下倾。每个移相器180、182的三个输出中的每一个可以连接到每个线性阵列120中包括的三个馈送板128中相应的一个。如上所述，每个馈送板128接收RF信号的相应子分量、将其分离为两部分，并将每个部分馈送到安装在馈送板128上的辐射元件122中相应的一个辐射元件的辐射器126。以这种方式，无线电装置42可以被用于经由MIMO传输技术通过穿过基站天线100的四条不同路径(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，以及使用线性阵列120-2、120-4、120-6的辐射元件122的+45°辐射器126的第四路径)来传输RF信号。
因此，如上面所解释的，基站天线100可以通过穿过三个线性阵列的两个不同集合(即，线性阵列120-1、120-3、120-5和线性阵列120-2、120-4、120-6)以两个不同极化传输RF信号来实现4xMIMO。图2C和图2D是分别图示由基站天线100在方位角平面和仰角平面中生成的天线波束的图。如图2C和图2D中所示，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可以以例如辐射元件122的操作中心频率的约1个波长水平地间隔开(例如，线性阵列120-1可以与线性阵列120-2水平地间隔开约一个波长)。这可以提供水平的空间分集，从而使得由安装在每个背板112上的两个不同的线性阵列120传输的信号可以经历不同的多径衰落环境。即使沿着相同的物理路径传输信号，以不同极化被传输的RF信号也趋于经历不同量的衰落。相应地，基站天线100可以在将被高度去相关的四条路径上传输信号，从而使得能够经由MIMO的实现来提高吞吐量。
预计基站天线100可以表现出良好的性能。但是，基站天线100可以比一些应用所期望的更大且更昂贵。特别地，基站天线100总共需要六个线性阵列120，其中每个背板112上的线性阵列120分离大约一个波长或更多。这增加了基站天线100的占地面积。附加地，基站天线100包括总共三十六个辐射元件122。
图5A是图示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和图5C是图示小小区天线200的天线波束的方位角和仰角横截面的图。
如图5A中所示，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的每个表面可以包括背板212-1、212-2、212-3。每个背板212可以包括一体的结构，或者可以包括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的一体或整体结构。
与上述在线性阵列120之间使用水平分离的基站天线100相反，基站天线200使用垂直分离。特别地，如图5A中所示，线性阵列220-1、220-4安装在背板212-1上，线性阵列220-2、220-5安装在背板212-2上，并且线性阵列220-3、220-6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。背板212-1上包括虚线方框以更清楚地图示形成线性阵列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至图3B中所示的辐射元件设计来实现(但是每个辐射元件222可以安装在其自己的馈送板128上)。基站天线200还可以包括基站天线100中包括的上述各种其它元件，并对其进行相应修改，以考虑基站天线200仅包括基站天线100中包括的辐射元件一半数量的事实。
基站天线200还可以通过穿过三个线性阵列的两个不同集合(即，线性阵列220-1、220-3、220-5和线性阵列220-2、220-4、220-6)以两个不同的极化传输RF信号来实现4xMIMO。图5B图示了具有全向图案的结果所得的天线波束(方位角平面)。每个背板212上的线性阵列220垂直间隔开以提供垂直空间分集，使得由安装在每个背板212上的两个不同线性阵列220传输的RF信号可以经历不同的多径衰落环境。
如图5B中所示，基站天线200在方位角平面中生成全向天线图案。但是，因为线性阵列220仅包括如辐射元件122的线性阵列120的一半数量的辐射元件222(因此在垂直方向上仅一半长)，所以基站天线的增益将约比基站天线100的增益小3dB。因此，预计与基站100相比，基站天线200将表现不佳。附加地，如图5C中所示，基站天线200在仰角平面中具有明显更大的波束宽度，这导致与相邻基站和/或重叠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如水平分离(如基站天线100中)一样多的信号去相关，因为大多数散射RF信号的结构/障碍物都位于与基站通信的用户终端的侧面，而不是位于用户终端之上/之下。通过使基站天线200中相邻线性阵列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，可以降低但不能消除这种影响。而且，小小区环境趋于成为水平分离与垂直分离的线性阵列之间的性能差异最小的环境，从而使得垂直分离的线性阵列至少对于小小区基站天线而言是可能的。还应当注意的是，基站天线200是更简单且更便宜的设计，因为它仅采用与基站天线100一半多的辐射元件。
图6A是图示根据本发明实施例的小小区基站天线300的示意图，该天线形成两个花生形图案以提供具有MIMO能力的小小区覆盖。在本文中，花生形图案是指具有通过方位角平面的双瓣横截面的天线图案，其中两个瓣在相反的方向上远离天线延伸。图6B和图6C是图示小小区天线300的天线波束的方位角和仰角横截面的图。
如图6A中所示，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的每个表面可以包括背板312-1至312-4。每个背板312可以包括一体的结构，或者可以包括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安装在背板312中相应的一个背板上，并且当安装基站天线300以供使用时可以相对于地平线垂直地定向。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。但是，将认识到的是，线性阵列320中可以包括其它数量的辐射元件322。每个辐射元件322可以例如使用图3A至图3B中所示的辐射元件设计来实现。基站天线300还包括覆盖并保护基站天线300的辐射元件322和其它部件的天线罩360。
基站天线300还可以包括在图6A中未描绘出的多个常规部件。例如，可以在反射器组件310内安装多个电路元件和其它结构。这些电路元件和其它结构可以包括例如用于线性阵列320中的一个或多个线性阵列的移相器、用于机械地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安装到另一个结构(诸如天线塔或电线杆)。
图7图示了馈送网络350-1至350-4的实施例，其可以被用于在基站无线电装置42和基站天线300的辐射元件322之间传递RF信号。如图7中所示，无线电装置42还是具有端口44-1至44-4的四端口设备。传输信道和接收信道的双工是在无线电装置42内部执行的，因此无线电装置42上的每个端口44都会传递传输的RF信号和接收的RF信号。在无线电装置42上提供四个端口44允许无线电装置42以两个不同的(正交)极化将信号馈送到基站天线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°交叉偶极子辐射元件322，因此该两个极化将被称为-45°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)可以将无线电装置42上的每个端口44连接到这些RF连接器352中相应的一个。
如图7中所示，无线电装置42的第一端口44-1经由第一1x2功率分离器/组合器370-1耦合到线性阵列320-1、320-3的辐射元件322的辐射器126，这些辐射器被布置为传输/接收具有-45°极化的信号。RF传输线(例如，同轴电缆)可以在连接器352和分离器/组合器370-1之间延伸。1x2分离器/组合器370-1可以将从端口44-1接收的RF信号分离为两个相等功率的子分量。分离器370-1的每个输出可以被馈送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，无线电装置42的第二端口44-2经由第二1x2功率分离器/组合器370-2耦合到线性阵列320-1、320-3的辐射元件322的辐射器126，这些辐射器被布置为传输/接收具有+45°极化的信号。分离器/组合器370-2可以将从端口44-2接收的RF信号分离为相等功率的子分量，这些子分量被馈送到与相应的线性阵列320-1、320相关联的相应的移相器382-1、382-3。无线电装置42的第三端口44-3经由第三功率分离器/组合器370-3耦合到线性阵列320-2、320-4的辐射元件322的辐射器126，这些辐射器被布置为传输/接收具有-45°极化的信号，该第三功率分离器/组合器370-3将从端口44-3接收的RF信号分离为相等功率的子分量，这些子分量被馈送到分别与线性阵列320-2、320-4相关联的相应的移相器380-2、380-4。无线电装置42的第四端口44-4经由第四分离器/组合器370-4耦合到线性阵列320-2、320-4的辐射元件322的辐射器126，这些辐射器被布置为传输/接收具有+45°极化的信号，该第四分离器/组合器370-4将从端口44-4接收的RF信号分离为相等功率的子分量，这些子分量被馈送到分别与线性阵列320-2、320-4相关联的相应的移相器382-2、382-4。
如图7中所示，每个移相器380、382可以将输入到其的RF信号分离成三路(并且功率分离可以相等或不相等)，并且可以跨RF信号的三个子分量上应用相位锥度，以例如对在RF信号的子分量通过相应线性阵列320被传输(或接收)时形成的天线波束应用电子下倾。每个移相器380、382的输出中的每一个输出可以连接到每个线性阵列320中包括的三个馈送板128中相应的一个。无线电装置42因此可以通过穿过基站天线300的四条不同路径(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，以及使用线性阵列320-2、320-4的辐射元件322的+45°辐射器126的第四路径)来传输RF信号。
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线性阵列320-2和320-4生成的天线波束的定向不同。参考图6B可以最好地看到两个不同的天线图案，图6B图示了基站天线300的模拟天线图案(方位角平面)。如图6B中所示，第一线性阵列320-1和第三线性阵列320-3可以一起形成第一天线波束392-1，其在方位角平面中具有花生形横截面。同样，第二线性阵列320-1和第四线性阵列320-3可以一起形成第二天线波束392-2，其在方位角平面中具有花生形横截面。天线波束392-1、392-2可以一起在方位角平面中提供全向天线图案。图6C图示了基站天线300在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上图2D所描绘的基站天线100的仰角图案。
将认识到的是，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，在其它实施例中可以使用更简单的馈送网络。例如，图7中所示的馈送网络350包括移相器380、382，其允许对结果所得的天线波束392的仰角进行电子调节。在其它实施例中，可以完全省略远程电子下倾能力。在此类实施例中，可以用不执行任何相移的简单功率分离器/组合器代替相移器380、382。因此，将认识到的是，取决于在根据本发明实施例的天线中实现的具体能力，可以使用各种各样的不同的馈送网络。
因此，根据本发明的一些实施例，提供了基站天线，其包括安装在相应的第一背板至第四背板上方的辐射元件的第一线性阵列至第四线性阵列。这些天线包括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送网络，以及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送网络。辐射元件的第一线性阵列大体上与辐射元件的第三线性阵列相对定位，并且辐射元件的第二线性阵列大体上与辐射元件的第四线性阵列相对定位。辐射元件的第一线性阵列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横截面的第一天线波束，并且辐射元件的第二线性阵列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横截面的第二天线波束。
根据本发明的另外的实施例，提供了基站天线，其包括辐射元件的第一集合，该辐射元件的第一集合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；以及辐射元件的第二集合，该辐射元件的第二集合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，而第四扇区为在第一扇区和第三扇区之间并且与第二扇区相对。例如，这可以参考图6B看到，其中方位角平面中的横截面被示为划分为四个象限或扇区394-1至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。如可以看出的，与第四扇区394-4一样，第二扇区394-2在第一扇区394-1和第三扇区394-3之间。每个扇区394的方位角波束宽度可以近似相同。
图8和图9是将基站天线300分别与基站天线100和基站天线200的模拟性能相比较的图。
特别地，图8图示了对于从0到1范围的CDF值，使用基站天线300的小小区基站的模拟容量相比于使用基站天线100的小小区基站的模拟容量。如图8中所示，虽然性能相似，但是基站天线300针对0.5-0.7的CDF值支持更高的容量。如上所述，基站天线300仅包括基站天线100中所包括的辐射元件数量的三分之二(24对36)，因此基站天线300可以比基站天线100更小且价格便宜得多，同时支持相同或甚至更大的吞吐量。
与图8中所示的基站天线100相比，基站天线300的性能可以提高，这是因为用于基站天线300的方位角天线图案更具方向性并且因此比用于基站天线100的方位角天线图案具有更高的增益。在传输侧，由增加的天线增益提供的更高的链路预算超过了天线300所具有的益处，超出了4xMIMO传输技术相比于2xMIMO所具有的的益处。发生这种情况的原因是，4xMIMO在信噪比非常高时效果最佳，但是除非用户终端离基站非常近，否则在现实世界环境中可能难以实现这些高信噪比水平。在接收侧，由定向方位角图案给出的区分度(其限制来自其它用户终端的干扰)超过了具有四条接收路径而不是两条接收路径的分集增益。
一些运营商可以部署具有两条传输路径和四条接收路径的无线电装置，这些路径可以被用于2xMIMO传输技术和四向接收器分集。根据本发明实施例的天线可以与此类无线电装置一起使用。当无线电装置具有两条传输路径和四条接收路径时，两个传输端口可以是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天线图案392-2的线性阵列的相反的极化。这将提供良好的覆盖，同时仍提供波束重叠(且增益最低)的2xMIMO。在此类实施例中，可以依靠高增益来弥补传输路径分集的减少量。
图9图示了对于从0到1范围的CDF值，使用基站天线300的小小区基站的模拟容量相比于使用基站天线200的小小区基站的模拟容量。如图9中所示，基站天线300几乎在整个CDF值范围内都支持更高的容量。基站天线300的确包括比基站天线200更多的辐射元件(24对18)，但是如图9中所示，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，具有方位角(水平)空间分集的较长线性阵列可以提供改善的性能。结果还表明，与图2A和图5A中所示的三扇区设计相比，形成在方位角平面上具有正交花生形横截面的天线波束的天线(例如，图6A的天线)可以提供改善的性能。
虽然图6A图示了单频带基站天线，该单频带基站天线生成在方位角平面中具有正交花生形横截面的天线波束，但是将认识到的是，也可以提供多频带天线。例如，图10是根据本发明另外的实施例的多频带小小区基站天线400的一个表面的示意图。除了基站天线400在四个背板412中的每一个背板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完全相同。
如图10中所示，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的示意图中仅可见其中两个。反射器组件410的每个表面可以包括背板412。每个高频带线性阵列430被安装在背板412中相应的一个背板上。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的示意图中仅可见其中两个。低频带线性阵列420可以被安装在与高频带线性阵列430相邻的背板412中相应的一个背板上。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中所示，根据本发明另外的实施例，提供了仅在低频带中实现2xMIMO的基站天线400的修改版本(在本文中称为基站天线401)。在这个实施例中，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中被省略。在方位角图案中在背板412的边缘相交的角落处生成的相应空值的深度是频率的函数。因此，虽然在较高频带中会生成相对深的空值(导致图6B中所示的方位角平面中的花生形图案)，但在较低频带(例如，其频率可以比高频带的频率小2.5倍)中生成的空值可以浅得多。因此，在一些实施例中，仅使用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，可以在方位角平面中生成某种程度上的全向图案。相应地，在一些实施例中，基站天线401可以通过省略在背板412-2和412-4上的低频带线性阵列420而在高频带中实现4xMIMO，并且可以在低频带中仅实现2xMIMO。
图12图示了根据本发明另外的实施例的小小区基站天线500的一个背板512。基站天线500类似于以上参考图11描述的基站天线401，但是它还包括在两个附加频带中操作以提供四频带小小区基站天线的辐射元件的线性阵列的两个附加集合。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。为了简化附图，仅图示了基站天线500的四个背板512之一。
如图12中所示，背板512可以包括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)下操作。线性阵列520可以与以上讨论的线性阵列420完全相同。如上所述，在一些实施例中，天线500上可以仅包括两个线性阵列520，从而与4xMIMO相反，在最低频带中实现2xMIMO。
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完全相同。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可以包括总共四个线性阵列530，即，在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，在管状矩形反射器壳体510的四个背板512的每一个背板上有一个线性阵列540。每个线性阵列540中包括的辐射元件542的数量可以广泛地变化。在一些实施例中，单个辐射元件542可以被包括在每个线性“阵列”540中。
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壳体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的数量可以广泛变化。在一些实施例中，单个辐射元件552可以被包括在每个线性“阵列”550中。
根据本发明另外的实施例，提供了具有馈送网络的小小区基站天线，该馈送网络向其线性阵列中的至少一些线性阵列进行异相馈送。在一些情况下，这种异相馈送可以提供改善的性能，特别是关于较低频率范围(诸如低于3GHz的频率范围)中的信号，但是本发明的实施例不限于此类频率范围。
例如，图13A图示了根据本发明实施例的实现异相馈送的小小区基站天线600。天线600可以非常类似于以上参考图11描述的基站天线401。如图13A中所示，天线600包括具有四个表面和大体上矩形横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提供异相馈送的馈送网络(未示出，但是参见图14A和图14B)。特别地，就像对于上述实施例那样，RF信号从无线电装置(未示出)输出，然后被分离并馈送到两个线性阵列620-1、620-2，然后被进一步分离以馈送到其辐射元件622。但是，在图13A的实施例中，使得提供给线性阵列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的这种异相馈送可以导致在形状上可以更接近方位角平面中的全向图案而不是当线性阵列620-1、620-2的辐射元件622被同相馈送时产生的天线图案的较宽双向图案。
在一些实施例中，线性阵列620-1和620-2可以被“反相”馈送，其中馈送到线性阵列620-1的相应辐射元件622的RF信号的子分量相对于被馈送到线性阵列620-2的相应辐射元件622的RF信号的子分量的相位大约180度异相。图13B和13C图示了这种异相馈送布置可以在方位角平面中的天线波束的形状中提供的改善。特别地，图13B是图示如果线性阵列620-1、620-2被同相馈送(即，被馈送到每个线性阵列620-1、620-2的辐射元件622的RF信号的子分量的相位相同)则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横截面的图。如图13B中所示，结果所得的天线波束为十字形，具有两个主瓣(如果将图13B中的图视为钟面，那么其在图13B中在位置12:00和6:00处具有峰)；以及两个副瓣(其在图13B中在位置3:00和9:00处具有峰)。虽然未在图13B中示出，但在建模的特定示例中，天线波束的峰方向性为7.2dBi，而峰方向性发生在图13B中的12:00和6:00位置处。
图13C是图示当线性阵列620-1、620-2被反相馈送(即，被馈送到线性阵列620-1的辐射元件622的RF信号的子分量的相位相对于被馈送到线性阵列620-2的辐射元件622的RF信号的子分量的相位为大约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横截面的图。如图13C中所示，通过对天线600进行反相馈送，将图13B的天线波束的方位角图案中存在的次要峰替换为空值。附加地，在12:00和6:00位置处的主波束显著加宽。图13C的天线波束的峰方向性为4.3dBi，而峰方向性发生在图13C中的1:00、5:00、7:00和11:00附近。
小小区基站天线的性能通常由天线波束在天线覆盖地区中性能最差的部分驱动，因为这些地区往往会限制容量/覆盖。如通过比较图13B与图13C可以看出的，通过反相地馈送线性阵列620-1和620-2，天线波束的最大方向性减小，但是天线方向性超过预定水平的区域可以增加。相应地，通过对天线600的线性阵列620-1、620-2进行异相馈送，有可能增加结果所得天线波束的覆盖地区。
当异相馈送时，小小区基站天线600仍然不具有常规的全向天线图案。但是，它可以生成提供接近全向覆盖的覆盖范围的天线波束。例如，当以反相方式馈送时，可以预期天线600提供对构成方位角平面的360度的大约三分之二至四分之三的覆盖。由于小小区基站天线常常被部署为在宏小区基站的覆盖地区的小区域内提供增加的容量(并且例如可以在与宏小区基站不同的频带中操作以便避免与宏小区基站的干扰)，因此小小区基站天线的覆盖中的间隙是可以接受的，因为这些“间隙”区域内的移动用户可以由宏小区基站提供服务。
与在管状反射器组件610的另外两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的一个优点是辐射元件、馈送网络、移相器和分离器的数量可以是仅当提供两个线性阵列620-1、620-2时的一半。这可以显著降低天线的复杂性、重量和成本，并且可以允许天线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的其它两个表面上添加两个额外的线性阵列620来获得更高的性能，但是在许多情况下，尤其是在小小区基站天线600可以提供相对接近全向覆盖范围的覆盖范围的情况下，相关联的成本可能不值容量/性能的增长。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图示了天线600的线性阵列620-1、620-2被馈送大约180度异相的RF信号的情形，但是将认识到的是，本发明的实施例不限于此。例如，图13D是图示当向线性阵列620-1、620-2馈送彼此异相170度的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横截面的图。如图13D中所示，结果所得的天线图案与图13C中所示的天线图案非常相似。图13D的天线图案的峰方向性为4.5dBi，实际上比图13C的反相馈送情况稍高。而且，方位角平面中的覆盖几乎与图13C中所示的完全相同。值得注意的是，图13D的天线波束并非完全对称，但是小程度的反对称性不太可能对性能产生重大影响。
还将认识到的是，在一些情况下，异相馈送可以导致比利用同相馈送所实现的更远离全向天线波束的天线波束。例如，图13E是图示当向线性阵列620-1、620-2馈送彼此异相90度的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横截面的图。如图13E中所示，结果所得的天线图案高度不对称，并且在许多情况下将仅在较小的方位角范围内提供足够的增益。
在本发明的一些实施例中，可以提供小小区基站天线，其包括被布置为辐射元件的第一线性阵列的辐射元件的第一集合和被布置为辐射元件的第二线性阵列的辐射元件的第二集合。第二线性阵列可以与第一线性阵列相对安装并且指向与第一线性阵列不同的方向。基站天线还可以包括将辐射元件的第一集合和第二集合耦合到无线电装置的馈送网络，其中该馈送网络被配置为相对于辐射元件的第二集合对辐射元件的第一集合进行异相馈送。
如上面的图13A中所示，在一些实施例中，第一线性阵列620-1可以指向方位角平面中的第一方向，并且第二线性阵列620-2可以指向方位角平面中在方位角平面中从第一方向旋转大约180度的第二方向。在一些实施例中，可以向形成第一线性阵列620-1的辐射元件622的第一集合馈送RF信号的相应子分量，该子分量相对于作为形成第二线性阵列620-2的辐射元件622的第二集合的RF信号的相应子分量异相大约180度。但是，将认识到的是，线性阵列620-1、620-2的反相馈送(即，被馈送到相应线性阵列620-1、620-2的RF信号的子分量的相位相差180度)只是一个示例实施例。在其它实施例中，形成第一线性阵列620-1的辐射元件622的第一集合可以相对于形成第二线性阵列620-2的辐射元件622的第二集合通过135度和225度之间的任何角度被异相馈送。
在一些实施例中，辐射元件622的第一集合和第二集合各自可以被配置为在600MHz和1GHz之间的频率范围内的频率范围内操作。在一些实施例中，第一线性阵列620-1和第二线性阵列620-2可以各自包括两个辐射元件622，但是本发明的实施例不限于此。
在一些实施例中，辐射元件的第一集合620-1和第二集合620-2中的每个辐射元件622可以是双极化辐射元件622，其包括被配置为传输和接收具有第一极化的RF信号的第一辐射器626-1以及被配置为传输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626-2。在此类实施例中，一对馈送网络可以被包括在天线600中，其中第一馈送网络将第一线性阵列620-1和第二线性阵列620-2的辐射元件622的第一辐射器626-1耦合到第一无线电装置(未示出)，并且第二馈送网络将第一线性阵列620-1和第二线性阵列620-2的辐射元件622的第二辐射器626-2耦合到第二无线电装置(未示出)。第一馈送网络和第二馈送网络可以对相应的第一线性阵列620-1和第二线性阵列620-2中的辐射器进行异相馈送。
除了主瓣的尺寸扩大以使得天线波束可以提供方位角平面的大部分上的覆盖之外，第一线性阵列620-1和第二线性阵列620-2可以生成在方位角平面中具有大体上花生形横截面的天线波束。在一些实施例中，天线波束可以在至少一半的方位角平面上提供覆盖。在其它实施例中，天线波束可以提供在方位角平面的至少三分之二上的覆盖。在还有其它实施例中，天线波束可以在方位角平面的至少四分之三上提供覆盖。
可以以各种方式对天线600进行异相馈送。例如，如图14A中所示，在第一实施例中，可以使用馈送网络650对辐射元件622的第一线性阵列620-1和第二线性阵列620-2进行馈送。馈送网络可以在通往线性阵列之一(此处为线性阵列620-2)的馈送路径中包括延迟线660，该延迟线相对于馈送到另一个线性阵列620-1的RF信号注入例如180度的相移。在其它实施例中，延迟线可以被诸如例如移相器之类的其它延迟或相移元件代替。作为另一个示例，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送，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送(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被颠倒)。这种方法的一个优点是，可以在整个频率范围内维持馈送到第一线性阵列620-1和第二线性阵列620-2的RF信号之间的相位差，而当使用延迟线(诸如图14A的馈送网络)时，相移将在频带上变化。
将认识到的是，以上参考图13A-13E描述的异相馈送技术可以在其它频带中并以其它方式应用。例如，相同的技术可以与更高频带的辐射元件一起使用，但是通常频率越高，天线波束离方位角平面中的全向覆盖越远。附加地，异相馈送技术还可以被用于在天线中提供增强的覆盖，天线具有例如四个线性阵列，当两对线性阵列被配置为各自同相馈送时该四个线性阵列生成一对花生形天线图案。
例如，图15是图示根据本发明实施例的小小区基站天线700的示意图，该天线在外观上可以与图11的基站天线401完全相同。但是，基站天线700与基站天线401的不同之处在于，基站天线700的馈送网络被配置为对线性阵列720-1和720-2进行异相馈送，对线性阵列730-1和730-3进行异相馈送，并且对线性阵列730-2和730-4进行异相馈送。除了异相馈送网络之外，天线700的元件可以与天线401的相似编号的元件完全相同，这里将省略其进一步描述。
图16A至图19是图示根据本发明还有另外的实施例的小小区基站天线的示意图。特别地，图16A至图16B、图17A至图17B和图18至图19图示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，天线以尺寸可以分别与图11和图15的小小区基站天线401和基站天线700相同的天线封装支持四个低频带端口，图11和图15的小小区基站天线401和基站天线700分别在所示配置中只有两个低频带端口。
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中所示，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的每个表面可以包括背板812。相应的高频带线性阵列830安装在四个背板812-1至812-4的每一个背板上，而低频带辐射元件822仅安装在背板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图示了四端口无线电装置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中所示，无线电装置842的第一端口844-1耦合到第一分离器870-1。第一分离器870-1将从端口844-1接收的(传输路径)RF信号分离为两个子分量，这些子分量被馈送到低频带辐射元件822-1和822-3的+45°偶极子，以便生成具有+45°极化的大体上花生形的第一天线波束。类似地，无线电装置842的第二端口844-2耦合到第二分离器870-2。第二分离器870-2将从端口844-2接收的(传输路径)RF信号分离为两个子分量，这些子分量被馈送到低频带辐射元件822-1和822-3的-45°偶极子，以便生成具有-45°极化的大体上花生形的第二天线波束。无线电842的第三端口844-3耦合到第三分离器870-3。第三分离器870-3将从端口844-3接收的(传输路径)RF信号分离为两个子分量，这些子分量被馈送到低频带辐射元件822-2和822-4的+45°偶极子，以便生成具有+45°极化的大体上花生形的第二天线波束。类似地，无线电装置842的第四端口844-4耦合到第四分离器870-4。第四分离器870-4将从端口844-4接收的(传输路径)RF信号分离为两个子分量，这些子分量被馈送到低频带辐射元件822-2和822-4的-45°偶极子，以便生成具有-45°极化的大体上花生形的第二天线波束。以这种方式，可以形成总共四个发射天线波束以支持4x4 MIMO传输或其它四端口方案。
图17A示意性地图示了另一个小小区基站天线801，其类似于图16A的小小区基站天线800。小小区基站天线800与小小区基站天线801之间的主要区别在于，低频带辐射元件822-2和822-4已经分别从背板812-1和812-3移至背板812-2和812-4，并且从背板812的下部移至背板812的上部。小小区基站天线801将再次以+45°和-45°极化中的每一个极化生成两个大体上花生形的天线波束，因此将支持四端口操作。但是，由于低频带辐射元件822-2和822-4从背板812-1和812-3分别到背板812-2和812-4的重新定位，因此这些天线波束中的两个的指向方向将有所不同。小小区基站天线801可以以图16B中所示的方式连接到四端口无线电装置842。
图17B示意性地图示了另一个小小区基站天线802，其类似于图17A的小小区基站天线801。小小区基站天线801与小小区基站天线802之间的主要区别在于，低频带辐射元件822-2和822-4已经从背板812-2和812-4的上部移至其下部。与小小区基站天线801一样，小小区基站天线802将以+45°和-45°极化中的每一个极化生成两个大体上花生形的天线波束，因此将支持四端口操作。小小区基站天线802也可以以图16B所示的方式连接到四端口无线电装置842。
图18示意性地图示了另一个小小区基站天线803，其类似于图17A-17B的小小区基站天线801和802。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，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。特别地，低频带辐射元件822-2和822-4分别安装在背板812-2和812-4的下部，而低频带辐射元件822-1和822-3分别安装在背板812-2和812-4的上部。将认识到的是，在其它实施例中，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，而低频带辐射元件822-1和822-3可以分别安装在背板812-2和812-4的下部。就像小小区基站天线801和802那样，小小区基站天线803将以+45°和-45°极化中的每一个极化生成两个大体上花生形的天线波束，因此将支持四端口操作。小小区基站天线803也可以以图16B所示的方式连接到四端口无线电装置842。
图10图示了先前已经描述的另一个小小区基站天线400。小小区基站天线400类似于上述小小区基站天线800至803。小小区基站天线400与小小区基站天线800至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，可以增强低频带中的天线增益并且减小仰角波束宽度。
图19示意性地图示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对这些低频带辐射元件822进行馈送。特别地，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。这些第一阵列和第二阵列820通常由具有+45°极化的第一无线电端口和具有-45°极化的第二无线电端口共同馈送，以形成相反极化的第一天线图案和第二天线图案。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。第三阵列和第四阵列通常由具有+45°极化的第三无线端口和具有-45°极化的第四无线端口馈送，以形成相反极化的第三天线图案和第四天线图案。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之间的隔离可以是重要的性能参数。隔离的水平尤其取决于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一个或两个。可以相信，在一些情况下，垂直分离在实现隔离方面比水平分离更有效，特别是在基站天线在垂直方向上细长的情况下。因此，例如，在一些应用中，与图17A至图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，因为它物理地分离在水平方向和垂直方向上都形成不同天线波束的低频带辐射元件822。
如以上参考图13A至图14B所讨论的，可以使用异相馈送，其中使得馈送到辐射元件的不同阵列的RF信号子分量的相位彼此异相。如上所述，这种方法可以加宽天线图案。在具体实施例中，异相馈送可以被用于使花生形天线图案本质上更加全向。
上述基站天线可以生成在方位角平面中具有正交的花生形横截面的天线波束。如上所述，这些天线可以具有双极化辐射元件，因此每个天线可以包括四端口天线，该四端口天线能够生成总共四个在方位角平面中具有花生形横截面的天线波束。根据本发明另外的实施例，可以通过从具有正方形横截面的反射器切换到具有带八个、十二或十六个侧向横截面的横截面的反射器来扩展这个概念。如下面所解释的，这种方法可以提供可以在每个极化处生成四个、六个或八个在方位角平面中具有花生形横截面的天线波束的天线，以提供总共八个、十二个或十六个这样的天线波束。此类天线可以提供增强的能力，诸如例如用单个天线支持多个客户，从而使用不同的线性阵列支持不同的子频带，或者提供波束成形天线。
参考图20A，示意性地描绘了单频带小小区天线900，该单频带小小区天线900生成在方位角平面中具有花生形横截面的一对正交天线波束910-1、910-2。图20A的视图从上方俯视天线900，因此天线波束示意性地描绘了方位角平面中的天线波束形状。虽然在图20A中未描绘，但是将理解的是，天线900可以具有双极化辐射元件，使得图20A中描绘的一对正交天线波束910-1、910-2将以第二极化被复制。为了简化附图，这些附加天线波束未在图20A中示出。图20A的天线900可以具有上面讨论的图6A的天线300的设计，因此这里将省略天线900的进一步讨论。
图20B示意性地图示了生成两对在方位角平面上具有花生形横截面的正交天线波束930-1、930-2；930-3、930-4的小小区基站天线920。图20B的视图再次从上方俯视天线920，因此天线波束示意性地描绘了方位角平面中的天线波束形状。使用一对椭圆在图20B(以及图20A)中示意性地示出每个天线波束930，但是将认识到的是，每个天线波束930将具有类似于图6B中所示的方位角横截面形状，和类似于图6C中所示的仰角横截面。虽然未在图20B中描绘，但是将理解的是，天线920可以具有双极化辐射元件，使得图20B中描绘的两对正交天线波束930-1、930-2、930-3、930-4将在第二极化处被复制。
如图20B中所示，天线920可以具有八面管状反射器922，其具有八边形横向横截面。反射器922的每个侧面可以具有安装在其上的辐射元件926的线性阵列924。由于线性阵列924是垂直定向的，因此在图20B的视图中仅可见每个线性阵列的顶部辐射元件926。共同馈送反射器922的相对侧面上的线性阵列924，使得在相对侧面的每个集合上的两个线性阵列924生成在方位角平面中具有花生形横截面的天线波束930。天线920因此可以对每个极化具有四个端口，或具有总共八个端口。
天线920可以被用在各种不同的应用中。例如，在一些情况下，基站天线可以租给多个无线运营商。基站天线920可以租给两个无线运营商，其中生成天线波束930-1和930-2的线性阵列924租给第一运营商，而生成天线波束930-3和930-4的线性阵列924租给第二运营商。在其它情况下，单个运营商可以将小小区基站天线920与支持不同操作频带的线性阵列924的不同集合一起使用。例如，生成天线波束930-1和930-2的线性阵列924可以被用于传输和接收PCS频带RF信号(例如，1850-1990MHz)，而生成天线波束930-3和930-4的线性阵列924可以被用于传输和接收AWS频带RF信号(例如，1710-1755MHz和2110-2155MHz)。通过使用不同的线性阵列924(与共享线性阵列相反)来支持两个不同的频带，可以从天线920和/或无线电装置中省略双工器，并且可以改善PIM失真性能。在其它情况下，小小区基站天线920可以被用作波束成形天线，其中四个线性阵列924的两个集合或全部八个线性阵列924可以被共同馈送，并且被馈送到每个线性阵列924(及其辐射元件926)的RF信号的子分量可以被振幅和/或相位加权以自适应地改变由天线920生成的(一个或多个)天线波束930的形状，以在用户的方向上提供增强的天线增益和/或在干扰源的方向上提供降低的天线增益。天线波束形状可以在每个时隙的基础上频繁地改变。
现在将参考图21A至图23来讨论生成在方位角平面中具有花生形横截面的两对或更多对正交天线波束的小小区基站天线的示例实施例。
参考图21A，示意性地示出了小小区基站天线1000，该小小区基站天线1000可以以两个不同极化中的每一个极化生成在方位角平面中具有花生形横截面的四个天线波束。除了基站天线1000包括安装在具有八边形横截面的管状反射器上的两倍多的辐射元件的线性阵列之外，基站天线1000可以类似于上面参考图6A讨论的基站天线300，使得天线1000生成总共八个在方位角平面上具有花生形横截面的天线波束。
如图21A中所示，小小区基站天线1000包括具有八边形横向横截面的管状反射器组件1010。基站天线1000包括辐射元件1022的八个线性阵列1020(在图21A的视图中仅可见四个)。反射器组件1010的八个表面中的每一个表面可以包括背板1012。反射器1010可以包括一体的结构，或者可以包括附接在一起的多个结构。每个背板1012可以包括反射器，该反射器用作辐射元件1022的接地平面。
每个线性阵列1020安装在背板1012中相应的一个背板上，并且当安装基站天线1000以供使用时可以相对于地平线垂直地定向。在所描绘的实施例中，每个线性阵列1020包括总共五个辐射元件1022，但是可以使用其它数量的辐射元件1022。如以上所讨论的，可以对反射器1010的相对表面上的线性阵列1020进行共同馈送，使得天线1000包括四对共同馈送的线性阵列1020，它们以两个极化中的每一个极化生成四个花生形天线波束。除了上面讨论的差异之外，基站天线1000可以与以上讨论的基站天线300完全相同，因此将省略其进一步的描述。
如以上参考图20B所描述的，天线1000可以以两个不同极化中的每一个极化生成在方位角平面中具有花生形横截面的四个天线波束，从而提供可以在方位角平面中生成准全向图案的总共八个天线波束。
图21E更详细地图示了如何对天线1000的线性阵列1020进行馈送。如图21E中所示，四个端口A-D可以被用于对具有第一极化的辐射元件1022的辐射器进行馈送。特别地，在端口A处接收的信号被分离并馈送到背板1012-2和1012-4上的线性阵列1020的辐射元件1022(在图21E中，附图标记1-8与背板1012-1至1012-8对应)。同样，在端口B处接收的信号被分离并馈送到背板1012-1和1012-3上的线性阵列1020的辐射元件1022，在端口C处接收的信号被分离并馈送到背板1012-6和1012-8上的线性阵列1020的辐射元件1022，而在端口D处接收的信号被分离并馈送到背板1012-5和1012-7上的线性阵列1020的辐射元件1022。天线1000将包括四个附加端口(未示出)，其类似地对具有第二极化的辐射元件1022的辐射器进行馈送。当以这种方式馈送时，天线1000将使用背板1012-1至1012-4上的线性阵列1020(在每个极化)生成正交的第一对在方位角平面中具有花生形横截面的天线波束(即，背板1012-1和1012-3上的线性阵列1020生成该对的第一天线波束并且背板1012-2和1012-4上的线性阵列1020生成该对的第二天线波束)，并使用背板1012-5至1012-8上的线性阵列1020(在每个极化)生成正交的第二对在方位角平面中具有花生形横截面的天线波束(即，背板1012-5和1012-7上的线性阵列1020生成该对的第一天线波束并且背板1012-6和1012-8上的线性阵列1020生成该对的第二天线波束)。
基站天线1000通常将被作为在单个频带中提供服务的单频带天线操作。例如，在天线1000中使用的辐射元件可以被设计为在1.6-2.7GHz操作频带(或其部分)内传输和接收RF信号。虽然在一些应用中，线性阵列1020中的一些可以被用于在操作频带的第一子频带中传输和接收信号，而其它线性阵列1020可以被用于在操作频带的第二子频带中传输和接收信号，但是线性阵列1020通常可以各自具有相同的辐射元件1022。但是，将认识到的是，在其它实施例中，相邻的线性阵列1020可以具有不同类型的辐射元件1022(例如，阵列的一半具有针对PCS频带中的操作进行优化的辐射元件，而线性阵列1020的另一半具有针对AWS频带中的操作进行优化的辐射元件)。
根据本发明另外的实施例，可以修改基站天线1000以支持多个频带中的服务。图21B-21D图示了具有图21A的天线1000的总体设计的多频带天线的若干示例。
首先参考图21B，描绘了多频带基站天线1100。除了基站天线1100在八个背板1012中的四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1100可以与上述基站1000完全相同。
特别地，天线1100包括八边形管状反射器组件1010，其中其每个表面包括背板1012。基站天线1100包括辐射元件1022的八个高频带(例如，1-6-2.7GHz)线性阵列1020，在图21B中仅可见其中四个，以及辐射元件1122的四个低频带(例如，696-960MHz)线性阵列1120，在图21B中仅可见其中两个。相应高频带线性阵列1020安装在背板1012中的每一个背板上，而相应的低频带线性阵列1120仅在每隔一个背板1012上提供。在所描绘的实施例中，每个低频带线性阵列1120包括总共两个辐射元件1122，并且每个低频带线性阵列1120的低频带辐射元件1122与同一背板1012上的高频带线性阵列1020的高频带辐射元件1022共线。在所描绘的实施例中，给定背板1012上的所有高频带辐射元件1022位于安装在同一背板1012上的两个低频带辐射元件1122之间。在其它实施例中，不必是这种情况，并且低频带辐射元件1122中的一个或两个可以位于背板1012上的更中央位置。例如，低频带辐射元件1122可以位于高频带辐射元件1022中的一个或两个的上方和下方。
天线1100类似于图11的天线401，但是天线1100被修改为包括安装在具有八边形横向横截面的管状反射器1010上的两倍的辐射元件1022、1122的线性阵列1020、1120。此外，在天线1100中，每个背板1012上的低频带线性阵列1120和高频带线性阵列1020共线布置，而在天线401中，低频带线性阵列420和高频带线性阵列430在每个背板412上彼此侧向偏移。将认识到的是，图21B的天线1100可以使得线性阵列1020、1120以侧向偏移的方式安装在以天线401的方式包括多个线性阵列的每个背板上，和/或图11的天线401可以根据本发明另外的实施例被修改为以天线1100的方式具有共线的线性阵列。
如以上参考基站天线401所讨论的，在较低频率下，花生形天线波束的中心处的空值不太明显，因此单个花生形天线波束可以提供某种程度上准全向的天线光束。因此，基站天线1100可以在高频带中为两个客户或为两个不同的子频带实现4xMIMO，并且可以在低频带中为两个客户或为两个不同的子频带实现2xMIMO，因为低频带线性阵列1120在背板1012的一半上未提供。还将认识到的是，在其它实施例中，可以在所有八个背板1012上提供低频带线性阵列1120，使得基站天线1100可以在低频带中为两个客户或为两个不同的子频带实现4xMIMO。
图21C图示了根据本发明另外的实施例的小小区基站天线1200。基站天线1200类似于上述基站天线1100，但是代替低带线性阵列1120，基站天线1200包括辐射元件1222的线性阵列1220，辐射元件1222被设计为在3.5GHz频带和/或5.0GHz频带中传输和接收信号。在所描绘的实施例中，每个线性阵列1220包括两个辐射元件1222。与天线1100一样，在每个背板1012上提供的两个线性阵列1020、1220被布置为彼此共线。每个线性阵列1220在相应的背板1012上安装在其对应的线性阵列1020上方，但是在其它实施例中，线性阵列1020、1220的位置可以颠倒，或者辐射元件1022、1222可以交错。在还有另外的实施例中，每个背板1012上的线性阵列1020、1220可以彼此侧向偏移。
天线1200可以以两个不同极化中的每一个极化生成四个天线波束，该天线波束在方位角平面中具有花生形横截面，从而提供总共八个天线波束，其可以在方位角平面中生成准全向图案。因此，天线1200可以例如在高频带中为两个不同的运营商或在两个不同的子频带(诸如1.6-2.7GHz操作频带的PCS和AWS子频带)中实现4xMIMO。在一些实施例中，天线1200可以被配置为在3.5GHz和/或5.0GHz频带中提供相同的能力。这可以通过对相对背板1012上的3.5/5.0GHz线性阵列1220进行共同馈送以便以两个极化中的每一个极化形成在方位角平面中具有花生形横截面的四个天线波束来实现。但是，更常见地，天线1200可以被配置为使得在每个极化处线性阵列1220被划分为两组，每组四个被共同馈送的非相邻的线性阵列1220。每组四个线性阵列1220将产生准全向天线波束，并且当以这种方式配置时，天线1200可以生成用于为3.5/5.0GHz频带服务的总共四个天线波束(即，在每个极化处有两个天线波束)。这允许天线1200为两个客户或为两个不同子频带在3.5GHz和/或5.0GHz频带中实现2xMIMO。
图21D图示了根据本发明另外的实施例的小小区基站天线1300。基站天线1300基本上是图21B和图21C的基站天线1100和1200的组合。如图21D中所示，基站天线1300包括具有八边形横向横截面的管状反射器组件1010。基站天线1300包括高频带辐射元件1022的八个线性阵列1020、3.5GHz和/或5.0GHz辐射元件1222的八个线性阵列1220以及低频带辐射元件1122的四个线性阵列1120。在图21D的视图中，线性阵列1020、1120、1220的仅一半可见。每个低频带线性阵列1120仅包括单个辐射元件1122，以便在不进一步增加天线1300的高度的情况下为线性阵列1020和1220腾出空间。由于上面已经参考图21A-21C的基站天线详细描述了基站天线1300的元件和操作，因此这里将省略天线1300的进一步描述。
图21A至图21D图示了小小区基站天线的若干示例实施例，其可以生成在方位角平面中具有全向或准全向覆盖的增加数量的天线波束。将认识到的是，许多其它示例是可能的。例如，虽然图21A的以上描述指出天线1000具有高频带线性阵列1020，但是将认识到的是，在其它实施例中，辐射元件1022可以用被配置为在其它频带(诸如低频带、3.0GHz频带、5.0GHz频带或其它某个频带)中操作的辐射元件代替。同样将认识到的是，可以提供服务于其它频带组合的天线，诸如例如在每个背板上具有低频带线性阵列和3.0GHz线性阵列的天线(并排、共线或以其它方式并排安装)。因此，将认识到的是，提供图21A至图21D以大体上说明根据本发明实施例的扩展天线以对每个频带具有多于四个线性阵列的概念，但是并不意图描绘所有这样的实施例。
增加背板和线性阵列的数量以提供可以生成增加数量的在方位角平面上具有花生形横截面的天线波束的小小区基站天线的概念可以扩展超出利用图21A至图21D的天线提供的每个频带八个天线波束。
特别地，以上参考图21A至图21D描述的概念可以被扩展以提供这样的小小区基站天线：该小小区基站天线对于至少一些频带具有安装在12面管状反射器上的十二个线性阵列。图22A至图22D示意性地图示了这些小小区基站天线的四个示例实施例。图22A至图22D是天线的示意性平面图，仅示出了每个背板的单个辐射元件，类似于图20A至图20B。图22A至图22B分别是图21A至图21D的天线被扩展到12面管状反射器的实施方式。
如图22A中所示，小小区基站天线1400生成六个天线波束1410-1至1410-6，每个天线波束在方位角平面中具有花生形横截面。除了基站天线1000包括安装在具有十二边形(12面)横向横截面的管状反射器1402上的高频带辐射元件1022的十二个线性阵列1020之外，基站天线1400可以类似于上面参考图21A讨论的基站天线1000。管状反射器1402的相对面上的线性阵列1020可以被共同馈送，使得天线1400包括六对共同馈送的线性阵列1020，其以两个极化中的每一个极化生成在方位角平面中具有花生形横截面的六个天线波束1410。仅针对两个极化中的第一个极化来描绘天线波束1410，因为针对第二极化的天线波束可以与在图22A中描绘的天线波束1410基本完全相同。在所描绘的实施例中，辐射元件1022是高频带辐射元件(即，被设计为在其部分的1.6-2.7GHz范围内传输和接收RF信号的辐射元件)，但是将认识到的是，被设计用于在其它频率中操作的辐射元件可以在其它实施例中使用。除了上面讨论的差异之外，基站天线1400可以与以上讨论的基站天线1000完全相同，因此将省略其进一步描述。上面讨论的可以对天线1000进行的各种修改(例如，使用两种不同的辐射元件设计，使得相邻的线性阵列1020具有不同的辐射元件设计)也可以对天线1400进行以提供还有附加的实施例。
如图22B中所示，小小区基站天线1500生成六个正交天线波束1410-1至1410-6以及三个天线波束1510-1至1510-3，其中所有天线波束1410、1510都具有花生形横截面。除了基站天线1500包括安装在具有十二边形横向横截面的管状反射器1402上的辐射元件1022的十二个线性阵列1020和辐射元件1122的六个线性阵列1120而天线1100仅具有安装在具有八边形横向横截面的反射器1010上的辐射元件1022的八个线性阵列1020和辐射元件1122的四个线性阵列1120之外，基站天线1500可以类似于以上参考图21B讨论的基站天线1100。
如图22C中所示，小小区基站天线1600生成在方位角平面中具有花生形横截面的六个正交天线波束1410-1至1410-6，以及在方位角平面上具有大致圆形横截面并且具有一些倾角(dip)(未示出)的三个天线波束1610-1、1610-2，1610-3。除了基站天线1600包括安装在具有十二边形横向横截面的管状反射器1402上的辐射元件1022的十二个线性阵列1020和辐射元件1222的十二个线性阵列1220而天线1200仅具有安装在具有八边形横向横截面的管状反射器1010上的辐射元件1022的八个线性阵列1020和辐射元件1222的八个线性阵列1220之外，基站天线1600可以类似于以上参考图21C讨论的基站天线1200。
图22D示意性地图示了根据本发明另外的实施例的小小区基站天线1700。基站天线1700基本上是图22B和22C的基站天线1500和1600的组合。如图22D中所示，基站天线1700包括具有十二边形横向横截面的管状反射器组件1402。如图22D中所示，天线1700以两个极化中的每一个极化生成在方位角平面中具有花生形横截面的六个天线波束1410-1至1410-6和三个天线波束1510-1至1510-3，以及在方位角平面中具有大体上圆形横截面的三个天线波束1610-1至1610-3。除了基站天线1700包括安装在具有十二边形横向横截面的管状反射器1402上的辐射元件1022的十二个线性阵列1020、辐射元件1122的六个线性阵列1120和辐射元件1222的十二个线性阵列1220而天线1200仅具有安装在具有八边形横向横截面的管状反射器1010上的辐射元件1022的八个线性阵列1020、辐射元件1122的四个线性阵列1120和辐射元件1222的八个线性阵列1220之外，基站天线1700可以类似于以上参考图21D讨论的基站天线1300。
应当注意的是，在图22-B至图22D中，仅示出了线性阵列1020以简化附图，尽管这些天线中的每一个还包括线性阵列1120和线性阵列1220中的任一个或两个。
根据本发明还有另外的实施例，提供了具有16面管状反射器的基站天线。例如，图21A至图21D中所示的每个天线可以被修改为包括具有六边形横向横截面的16面管状反射器，并且包括两倍数量的线性阵列。图23示意性地图示了与图21A的天线1000对应的天线1800的设计，该天线被修改为采用具有六边形横向横截面的16侧管状反射器1802并且包括两倍数量的线性阵列。
如图23中所示，小小区基站天线1800生成八个天线波束1810-1至1810-8，每个波束在方位角平面上具有花生形横截面。虽然在附图中未示出具有两倍的线性阵列和16面管状反射器的图21B至图21D的天线的修改版本，但是可以通过以与修改图21A的天线以提供图23的天线1800相同的方式修改图21B至图21D的天线来容易地提供这些天线。
根据本发明实施例的小小区基站天线可以非常紧凑。例如，在一些实施例中，利用正方形管状反射器的天线可以装配在直径为8英寸的两英尺高的天线罩内，而利用八边形管状反射器的天线可以装配在直径为12英寸的两英尺高的天线罩内。这些天线还可以提供与常规小小区基站天线相当的性能，同时包括更少的辐射元件，并且制造起来可以更便宜。
可以以各种方式使用在具有多于四个面的管状反射器(例如，具有8、12或16个面的管状反射器)上形成的根据本发明实施例的小小区天线。例如，在一些情况下，具有管状反射器(其具有八边形横截面)的天线可以被两个不同的蜂窝运营商部署和共享。第一蜂窝运营商可以控制天线上的八个端口中的四个(例如，向四个不相邻的线性阵列馈送的端口)，而第二蜂窝运营商可以控制天线上的其它四个端口(例如，向其余的四个线性阵列馈送的端口)。以这种方式，单个基站天线可以被租用或以其它方式共享，以便为两个不同的蜂窝运营商提供在至少一些频带上支持4xMIMO的全向小小区覆盖。对于包括12面或16面管状反射器的本发明的实施例，可以由单个天线支持的蜂窝运营商的数量可以分别增加到三个或四个。
在其它情况下，单个蜂窝运营商可以使用根据本发明实施例的具有管状反射器(其具有多于四个面)的小小区天线的全部能力。例如，可以部署具有管状反射器(其具有八边形横截面)的天线，并且反射器的一些面上的高频带线性阵列可以支持高频带的第一子频带(例如，PCS子频带)，而反射器的其余面可以支持高频带的第二子频带(例如，AWS子频带)。这可以消除让双工器分离频带的需求，这可以降低成本和/或提高性能。此外，可以通过为每个子频带提供分离的线性阵列来基本上改善天线的PIM性能。对于3.5/5.0GHz频带的3.5GHz和5.0GHz子频带，可以使用相同的方法。
在还有其它情况下，当针对给定频带在根据本发明实施例的天线上提供多于四个线性阵列时，附加的线性阵列可以为天线提供作为波束成形天线来操作的能力。这可以增加天线的增益，从而允许较低的功率传输，这可以降低成本并减少对其它相邻小区的干扰。附加地，波束成形能力可以被用于降低天线在干扰源的方向上的增益。
将认识到的是，本文公开的任何小小区基站天线，具体而言包括图16A至图23的天线，都可以使用同相馈送或异相馈送来馈送。当使用异相馈送时，可以使用反相馈送或者可以使用任何其它量的相位差。
以上已经参考附图描述了本发明。本发明不限于所图示的实施例；相反，这些实施例旨在向本领域技术人员充分和完全地公开本发明。在附图中，相同的标号通篇指代相同的元件。一些元件的厚度和尺寸可能不是成比例的。
为了便于描述，可以在本文使用诸如“在...下方”、“在...之下”、“下”、“在...之上”、“上”、“顶部”、“底部”等的空间相对术语来描述一个元件或特征与另一个(或多个)元素或特征的关系，如图所示。将理解的是，空间相对术语旨在包括除了图中描绘的朝向之外还包括使用或操作中的设备的不同朝向。例如，如果附图中的设备翻转，那么被描述为“在”其它元件或特征“下方”或“下面”的元件将被定向为“在”其它元件或特征“之上”。因此，示例性术语“在...之下”可以涵盖之上和之下两种朝向。设备可以以其它方式定向(旋转90度或以其它朝向)并且可以相应地解释本文使用的空间相对描述符。
为了简洁和/或清楚起见，可能没有详细描述众所周知的功能或构造。如本文所使用的，表述“和/或”包括相关联的所列项目中的一个或多个的任何和所有组合。
应该理解的是，虽然本文可能使用术语第一、第二等来描述各种元件，但是这些元件不应该被这些术语限制。这些术语仅用于区分一个元件和另一个元件。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，而没有脱离本发明的范围。

Claims (33)

1.一种基站天线，包括：
辐射元件的第一线性阵列，被安装为从第一背板向外延伸；
辐射元件的第二线性阵列，被安装为从第二背板向外延伸；
辐射元件的第三线性阵列，被安装为从第三背板向外延伸；
辐射元件的第四线性阵列，被安装为从第四背板向外延伸；
辐射元件的第五线性阵列，被安装为从第五背板向外延伸；
辐射元件的第六线性阵列，被安装为从第六背板向外延伸；
辐射元件的第七线性阵列，被安装为从第七背板向外延伸；
辐射元件的第八线性阵列，被安装为从第八背板向外延伸；
第一馈送网络，耦合到辐射元件的第一线性阵列和第三线性阵列；
第二馈送网络，耦合到辐射元件的第二线性阵列和第四线性阵列；
第三馈送网络，耦合到辐射元件的第五线性阵列和第七线性阵列；以及
第四馈送网络，耦合到辐射元件的第六线性阵列和第八线性阵列，
其中辐射元件的第一线性阵列大体上与辐射元件的第三线性阵列相对定位，辐射元件的第二线性阵列大体上与辐射元件的第四线性阵列相对定位，辐射元件的第五线性阵列大体上与辐射元件的第七线性阵列相对定位，并且辐射元件的第六线性阵列大体上与辐射元件的第八线性阵列相对定位。
2.根据权利要求1所述的基站天线，其中所述第一背板至第八背板一起限定管。
3.根据权利要求2所述的基站天线，其中所述管具有大体上八边形的横向横截面。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的基站天线，其中所述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横截面的第一天线波束，并且所述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横截面的第二天线波束。
5.根据权利要求4所述的基站天线，其中所述辐射元件的第五线性阵列和第七线性阵列被配置为生成在方位角平面中具有花生形横截面的第三天线波束，并且所述辐射元件的第六线性阵列和第八线性阵列被配置为生成在方位角平面中具有花生形横截面的第四天线波束。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的基站天线，其中所述辐射元件的第一线性阵列和第三线性阵列被配置为生成处于第一极化的第一天线波束和处于与第一极化相反的第二极化的第二天线波束，并且所述辐射元件的第二线性阵列和第四线性阵列被配置为生成处于第一极化的第三天线波束和处于第二极化的第四天线波束，
其中所述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”)天线来操作，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MIMO天线来操作。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的基站天线，其中所述辐射元件的第一线性阵列至第八线性阵列被配置为在第一频带中传输和接收射频(“RF”)信号。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的基站天线，还包括：
辐射元件的第九线性阵列，被安装为从第九背板向外延伸；
辐射元件的第十线性阵列，被安装为从第十背板向外延伸；
辐射元件的第十一线性阵列，被安装为从第十一背板向外延伸；
辐射元件的第十二线性阵列，被安装为从第十二背板向外延伸；
第五馈送网络，耦合到辐射元件的第九线性阵列和第十一线性阵列；以及
第六馈送网络，耦合到辐射元件的第十线性阵列和第十二线性阵列，
其中辐射元件的第九线性阵列大体上与辐射元件的第十一线性阵列相对定位，并且辐射元件的第十线性阵列大体上与辐射元件的第十二线性阵列相对定位。
9.根据权利要求8所述的基站天线，其中所述第一背板至第十二背板一起限定具有大体上十二边形横向横截面的管。
10.根据权利要求9所述的基站天线，其中辐射元件的第一线性阵列至第十二线性阵列被配置为在第一频带中传输和接收射频(“RF”)信号。
11.一种基站天线，包括：
至少辐射元件的第一线性阵列至第八线性阵列，作为辐射元件的四对相对的线性阵列被径向安装在管状反射器组件上。
12.根据权利要求11所述的基站天线，还包括第一端口至第四端口，其中所述第一线性阵列和第三线性阵列经由所述第一端口被共同馈送，所述第二线性阵列和第四线性阵列经由所述第二端口被共同馈送，所述第五线性阵列和第七线性阵列经由所述第三端口被共同馈送，并且所述第六线性阵列和第八线性阵列经由所述第四端口被共同馈送。
13.根据权利要求11或12所述的基站天线，其中所述管状反射器组件在方位角平面中具有八边形、十二边形或六边形横截面之一。
14.根据权利要求11至13中的任一项所述的基站天线，其中所述辐射元件的每对相对的线性阵列被配置为生成在方位角平面中具有花生形横截面的天线波束。
15.根据权利要求11至14中的任一项所述的基站天线，其中所述辐射元件的第一线性阵列至第八线性阵列被配置为在第一射频(RF)频带中操作。
16.根据权利要求15所述的基站天线，其中所述辐射元件的第一线性阵列至第八线性阵列中的每一个线性阵列安装在所述管状反射器组件的第一背板至第八背板中的相应一个背板上，并且其中所述第一背板至第八背板中的至少一些包括被配置为在不同于所述第一RF频带的第二一RF频带中操作的辐射元件的相应附加线性阵列。
17.根据权利要求16所述的基站天线，其中辐射元件的每个附加线性阵列与所述辐射元件的第一线性阵列至第八线性阵列中的相应一个线性阵列共线。
18.根据权利要求11至17中的任一项所述的基站天线，其中所述第一线性阵列至第四线性阵列被配置为在第一射频(RF)频带的第一子频带中操作，并且所述第五线性阵列至第八线性阵列被配置为在第一RF频带的与所述第一子频带不同的第二子频带中操作。
19.一种基站天线，包括：
辐射元件的第一集合，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；
辐射元件的第二集合，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；
辐射元件的第三集合，被配置为生成覆盖方位角平面中的第五扇区和方位角平面中的第七扇区的第三天线波束；以及
辐射元件的第四集合，被配置为生成覆盖方位角平面中的第六扇区和方位角平面中的第八扇区的第四天线波束，
其中第二扇区在第一扇区和第三扇区之间，
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，
其中第六扇区在第五扇区和第七扇区之间，以及
其中第八扇区在第五扇区和第七扇区之间并且与第六扇区相对。
20.根据权利要求19所述的基站天线，其中所述辐射元件的第一集合包括：
辐射元件的第一子集，被布置为辐射元件的第一线性阵列；以及
辐射元件的第三子集，被布置为辐射元件的第三线性阵列，
其中所述辐射元件的第三线性阵列与所述辐射元件的第一线性阵列相对安装。
21.根据权利要求20所述的基站天线，其中所述辐射元件的第二集合包括：
辐射元件的第二子集，被布置为辐射元件的第二线性阵列；以及
辐射元件的第四子集，被布置为辐射元件的第四线性阵列，
其中所述辐射元件的第四线性阵列与所述辐射元件的第二线性阵列相对安装。
22.根据权利要求21所述的基站天线，其中所述辐射元件的第一线性阵列指向与所述辐射元件的第三线性阵列的指向方向相反的方向。
23.根据权利要求19至22中的任一项所述的基站天线，其中所述辐射元件的第一集合至第四集合被安装在管状反射器组件上，该管状反射器组件在方位角平面中具有八边形、十二边形或十六边形的横截面。
24.根据权利要求19至23中的任一项所述的基站天线，其中所述第一天线波束至第四天线波束在方位角平面中各自具有花生形横截面。
25.根据权利要求19至24中的任一项所述的基站天线，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，并且其中所述第三天线波束和第四天线波束一起在方位角平面中提供全向覆盖。
26.根据权利要求19至25中的任一项所述的基站天线，还包括：
第一馈送网络，耦合到辐射元件的第一线性阵列和第三线性阵列；
第二馈送网络，耦合到辐射元件的第二线性阵列和第四线性阵列；
第三馈送网络，耦合到辐射元件的第五线性阵列和第七线性阵列；以及
第四馈送网络，耦合到辐射元件的第六线性阵列和第八线性阵列。
27.根据权利要求20至26中的任一项所述的基站天线，还包括馈送网络，所述馈送网络相对于辐射元件的第三子集异相地馈送所述辐射元件的第一子集。
28.一种基站天线，包括：
辐射元件的第一集合，被配置为生成在方位角平面中具有第一花生形横截面的第一天线波束；
辐射元件的第二集合，被配置为生成在方位角平面中具有第二花生形横截面的第二天线波束；
辐射元件的第三集合，被配置为生成在方位角平面中具有第三花生形横截面的第三天线波束；以及
辐射元件的第四集合，被配置为生成在方位角平面中具有第四花生形横截面的第四天线波束，
其中方位角平面中第一天线波束的纵轴从方位角平面中第二天线波束的纵轴旋转大约九十度，并且方位角平面中第三天线波束的纵轴从方位角平面中第四天线波束的纵轴旋转大约九十度，并且方位角平面中第三天线波束的纵轴从方位角平面中第一天线波束的纵轴旋转大约四十五度。
29.根据权利要求28所述的基站天线，其中辐射元件的第一集合包括：
辐射元件的第一子集，被布置为辐射元件的第一线性阵列，以及
辐射元件的第三子集，被布置为辐射元件的第三线性阵列。
30.根据权利要求29所述的基站天线，其中辐射元件的第二集合包括：
辐射元件的第二子集，被布置为辐射元件的第二线性阵列，以及
辐射元件的第四子集，被布置为辐射元件的第四线性阵列。
31.根据权利要求30所述的基站天线，其中所述辐射元件的第三线性阵列与所述辐射元件的第一线性阵列相对安装，并且所述辐射元件的第四线性阵列与所述辐射元件的第二线性阵列相对安装。
32.根据权利要求28至31中的任一项所述的基站天线，其中所述辐射元件的第一线性阵列至第八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八主表面上。
33.根据权利要求32所述的基站天线，其中所述管状反射器组件在方位角平面中具有八边形、十二边形或十六边形横截面。
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