CN111869004A - 利用振幅加权和相位加权的线性叠加来支持具有高视轴覆盖的高有效全向辐射功率（eirp）的基站天线 - Google Patents

Abstract

一种基站天线(BSA)系统包括射频(RF)发生器和天线，所述射频发生器中具有多个功率放大电路，所述天线包括多列辐射元件。这些辐射元件通过RF信号路由电耦合到天线的对应的多个端口，所述多个端口接收对应的多个RF输入信号。这些RF输入信号具有支持天线同时生成三个间隔开的RF射束的相应振幅和相位，并且是从多个功率放大电路生成的相应RF信号导出的。RF输入信号包括：(i)由具有振幅和相位加权的不等组合的、具有等效频率的至少两个线性叠加的RF信号定义的第一RF输入信号，以及(ii)由具有振幅和相位加权的不等组合的、具有等效频率的至少两个线性叠加的RF信号定义的第二RF输入信号。

Description

利用振幅加权和相位加权的线性叠加来支持具有高视轴覆盖 的高有效全向辐射功率(EIRP)的基站天线

优先权申请的引用

本申请要求2018年3月22日提交的美国临时专利申请序列号62/646,402的优先权，该申请的公开内容据此以引用方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及无线电通信和天线装置，且更具体地涉及用于蜂窝通信的基站天线阵列和操作基站天线阵列的方法。

背景技术

无线通信系统常常使用相控阵辐射元件以电子方式在变化的方向上引导无线电波束而无需物理地移动其中的辐射元件。如图1A所示，在相控阵天线10中，射频(“RF”)馈电电流通过功率分配器网络从发射机(TX)提供给多个间隔开的天线辐射元件，该功率分配器网络将RF馈电电流划分成多个子分量。每个辐射元件可以将RF馈电电流的相应子分量发射到自由空间中。还如图1A所示，可以任选地在功率分配器与辐射元件之间提供移相器(Φ₁-Φ₈)，其可以用于在间隔开的辐射元件发射的无线电波之间建立期望的相位关系。移相器可以用来例如在竖直或“高程(elevation)”面中向天线射束施加电子下倾角。移相器(Φ_n)可以是固定移相器(例如，实现为具有变化长度的传输线)或者可以是可以由计算机控制系统(CONTROL)控制的可调移相器。在任一种情况下，都可以使用移相器设置相应辐射元件发射的无线电波的相对相位，以便以期望方式改变辐射图案的形状。当在蜂窝通信和其他基于RF的系统中使用相控阵天线时，提供具有期望形状的辐射图案可能非常重要。

例如，在典型的蜂窝通信系统中，一个地理区域通常被划分成通常称为“小区”的一系列区域，这些区域由相应的基站提供服务。每个基站可包括一个或多个基站天线(BSA)，这些基站天线被配置成提供与由基站服务的小区内的移动用户的双向RF通信。在许多情况下，每个基站都被划分为“扇区”。在最常见的配置中，将六边形的小区划分成三个120°扇区。每个扇区由一个或多个基站天线服务，并且每个天线可以具有大约65°的方位角半功率波束宽度(HPBW)，以便在整个120°扇区上提供良好的覆盖，如图1B的归一化单射束图所示。通常，基站天线安装在塔架或其它升高的结构上，辐射图案(亦称“天线束”)从其向外指向。如上所述，基站天线常常被实现为辐射元件的线性相控阵列(其中很多基站天线包括多个独立的线性阵列)，并且在一些情况下，基站天线包括辐射元件的平面阵列。

为了适应日益增长的蜂窝通信量，蜂窝运营商已经在各种新频带中增加了蜂窝服务。尽管在一些情况下，可以使用所称的“宽带”或“超宽带”辐射元件的线性阵列在多个频带中提供服务，但在其它情况下，必须使用辐射元件的不同线性阵列(或平面阵列)来支持不同频带中的服务。

发明内容

根据本发明的实施方案的一种基站天线包括通过RF信号路由电耦合到天线的对应的多个端口的多列辐射元件，所述多个端口在活动时接收对应的多个RF输入信号，所述多个RF输入信号具有支持天线同时生成三个间隔开的RF射束的相应振幅和相位。多个端口包括被配置为接收多个RF输入信号中的第一RF输入信号的至少第一端口。多个RF输入信号中的该第一RF输入信号包括具有振幅和相位加权的不等组合的、具有等效频率的至少两个线性叠加的RF信号。

根据本发明的一些实施方案，多列辐射元件包括八(8)列辐射元件。并且，三个间隔开的RF射束包括一对RF射束和中央RF射束，该一对RF射束相对于与天线的视轴对准的平面彼此为镜像，该中央RF射束在一对RF射束之间延伸。在本发明的这些实施方案的一些中，多个RF信号的相应振幅足以在全部多列辐射元件之间产生低于20％的加权损耗。此外，多个端口可以包括被配置为接收多个RF输入信号中的第二RF输入信号的至少第二端口，该第二RF输入信号包括具有振幅和相位加权的不等组合的、具有等效频率的至少两个线性叠加的RF信号。第一端口和第二端口可以分别电耦合到第三列辐射元件和第六列辐射元件。

在本发明的其他实施方案中，与多个RF输入信号中的第一RF输入信号相关联的振幅和相位加权的组合匹配与多个RF输入信号中的第二RF输入信号相关联的振幅和相位加权的组合。多个RF输入信号中的第一RF输入信号可以包括相位相差大约180°的相等幅值的两个线性叠加的RF信号。

根据本发明的额外实施方案，辐射元件是双极化辐射元件，并且，多列辐射元件通过相应的RF信号路由电耦合到天线的对应端口。该RF信号路由可以至少包括具有输入的第一多输出移相器，该输入被配置为接收与多个RF输入信号中的第一RF输入信号相关联的至少两个线性叠加的RF信号。该天线还可以包括双工器，该双工器具有用于接收具有不等频率的相应RF信号的第一输入和第二输入，以及移相器，该移相器具有：(i)电耦合到双工器的双工输出的输入，和(ii)电耦合到多列辐射元件的第一列辐射元件中的多个辐射元件的多个输出。多列辐射元件中的辐射元件可以是双频带双极化辐射元件，其成对地电耦合到移相器的多个输出。

根据本发明的额外实施方案，提供了一种基站天线系统，该基站天线系统具有射频(RF)发生器和天线，该射频发生器中具有多个功率放大电路，该天线包括多列辐射元件，所述多列辐射元件通过RF信号路由电耦合到天线的对应的多个端口，所述多个端口接收对应的多个RF输入信号。这些RF输入信号具有相应的振幅和相位，该振幅和相位支持天线同时生成三个间隔开的RF射束，并且这些RF输入信号是从多个功率放大电路生成的相应RF信号导出的。多个RF输入信号包括：(i)包括具有振幅和相位加权的不等组合的、具有等效频率的至少两个线性叠加的RF信号的第一RF输入信号，以及(ii)包括具有振幅和相位加权的不等组合的、具有等效频率的至少两个线性叠加的RF信号的第二RF输入信号。在本发明的这些实施方案的一些中，与第一RF输入信号相关联的振幅和相位加权的组合匹配与第二RF输入信号相关联的振幅和相位加权的组合。第一RF输入信号可以包括相位相差大约180°，但具有相同幅值的两个线性叠加的RF信号。

根据本发明的其他实施方案，该天线可以包括八列辐射元件，并且，该信号路由可以被配置为将第一RF输入信号和第二RF输入信号路由到天线的第四列和第五列中的辐射元件。这些第一RF输入信号和第二RF输入信号中的每个可以包括具有振幅和相位加权的不等组合的、具有等效频率的三个线性叠加的RF信号。

根据本发明的另一实施方案，提供了一种基站天线，该基站天线具有第一列双频带辐射元件到第八列双频带辐射元件，以及第一双工器到第八双工器，其中每个双工器具有电耦合到天线的相应端口对的第一输入和第二输入。还提供了第一移相器到第八移相器，其中每个移相器具有电耦合到双工器的相应一个双工器的输出的输入，以及电耦合到多列双频带辐射元件的相应一列双频带辐射元件中的双频带辐射元件的多个输出。多列双频带辐射元件中的双频带辐射元件成对地电耦合到相应移相器的多个输出的相应输出。每个双工器可以是梳形传输线滤波器(comb-line filter)。

根据本发明的另一实施方案，提供了一种基站天线系统，其包括多列辐射元件以及射频(RF)发生器，该射频发生器通过RF信号路由电耦合到多列辐射元件。RF发生器包括第一功率放大线性叠加电路，该第一功率放大线性叠加电路被配置为生成至少两个振幅加权和相位加权的RF传输信号，RF传输信号被组合，由此利用对第一多个振幅加权和相位加权的RF传输信号进行编码的第一RF信号驱动与多列辐射元件的第一列辐射元件相关联的RF信号路由的一部分。在本发明的这些实施方案的一些中，第一功率放大线性叠加电路可以被配置为生成三个振幅加权和相位加权的RF传输信号。第一RF信号可以对这三个振幅加权和相位加权的RF传输信号进行编码。

附图说明

图1A为根据现有技术的相控阵天线的框图。

图1B是具有大约65°的方位角半功率波束宽度(HPBW)的单辐射天线射束的归一化图，所述单辐射天线射束可以与两个其他等效射束一起用于覆盖三个120°扇区，如图所示。

图2是两个38°辐射天线射束的归一化图，其表明没有足够的覆盖，特别是对于覆盖三(3)个120°扇区的棋盘格形图案布置在视轴(例如，0°)处。

图3A是根据本发明的实施方案的基站天线系统的功能框图，该基站天线系统利用多列双工双极化辐射元件、宽带RF收发机(TX/RX)和支持振幅加权和相位加权的线性叠加的功率放大器电路。

图3B、3C和3D分别是由8列基站天线生成的第一天线射束到第三天线射束的模拟二维曲线图，以及示出了施加到通过每列基站天线发射的RF信号以便生成第一天线射束到第三天线射束的振幅权重和相位权重的曲线图。

图3E是根据本发明的实施方案的三个天线射束的归一化图，对于利用振幅加权和相位加权的线性叠加的八列基站天线而言，所述三个天线射束共同表现出更高的交叉(+/-20°)，以用于在相应的120°扇区上实现更好的覆盖。

图3F是示出了根据本发明的实施方案的成对的辐射元件的“长”阵列的框图，可以对所述成对的辐射元件馈送来自多个无线电(即，两个频带)的信号，由此实现增益的显著改善(在高程面中)，而由双工器插入损耗导致的偏移相对最小。

图3G是根据本发明的实施方案的八(8)列双频带基站天线的框图。

图4是根据本发明的实施方案的用于基站天线的多频带RF发射机的框图，所述基站天线中具有功率放大线性叠加(PALS)电路以支持多射束生成。

具体实施方式

根据本发明的实施方案，提供了包括多列辐射元件的基站天线，所述多列辐射元件可以被配置为在方位角平面中生成三个间隔开的射束。三个天线射束例如可以为蜂窝基站的120°扇区(在方位角平面中)提供覆盖。可以通过向多列辐射元件中的至少一些列辐射元件馈送具有被施加的不同振幅和/或相位权重的、具有等效频率的至少两个线性叠加的RF信号来生成天线射束。

在一些实施方案中，基站天线可以具有八列辐射元件。可以选择振幅和相位权重，从而可以将加权损耗保持很低，因此天线可以保持高的有效全向辐射功率(EIRP)水平。例如，在一些实施方案中，加权损耗可以低于20％。在其他实施方案中，加权损耗可以低于10％。实际上，在一些实施方案中，加权损耗可以几乎为零或至少接近零。这里，“加权损耗”是指在形成多个天线射束时由于施加到不同列的辐射元件的振幅削减而导致的EIRP减小。

在一些实施方案中，辐射元件可以是支持在至少两个不同频带中工作的宽带辐射元件。可以为每列辐射元件提供双工器，该双工器将该列的辐射元件连接到在不同频带中发射的一对无线电端口。通过使用双工器和宽带辐射元件，可以使用更长的列来使高程射束宽度变窄，由此改善天线的增益，并且因此改善可支持的EIRP水平。

现在参考图3A，示出了根据本发明的实施方案的基站天线(BSA)系统100，其包括多频带无线电设备40、双工器和移相器组件(PSA)阵列50，以及天线70，该天线包含辐射元件72的多列阵列(例如，8列阵列)，辐射元件是例如双极化(例如，+45°，-45°)宽带辐射元件。如图所示，多频带无线电设备40可以是具有数字控件42的双极化宽带RF收发器(Tx/Rx)，以及控制收发器42的操作的控制处理器44。如图所示，在发射(Tx)侧，收发器42被耦合到功率放大器46并利用要发射的RF信号(例如，双频带RF信号)驱动该功率放大器。而且在接收机(Rx)侧，收发器42接收由低噪声放大器LNA 48输出的RF信号。如下文更充分描述的，功率放大器46可以被体现为具有可编程振幅和/或相位加权的数字控制的功率放大线性叠加电路，可编程振幅和/或相位加权在功率放大器有利地以全功率或接近全功率运行时支持增强的三射束生成和低的有效全向辐射功率(EIRP)损耗。

如图3A进一步所示，可以将功率放大线性叠加电路生成的射频输出信号提供给双工器的阵列(以支持多频带工作)和驱动天线70的移相器组件50的阵列。在本发明的一些实施方案中，双工器可以被配置为具有高Q因子(例如，大约1800)和相对较小尺度(例如，81×41×20mm)的梳形传输线滤波器。有利地，小尺寸的双工器可以更容易地集成在天线辐射元件的相对窄间隔列之间。为天线阵列70中包括的每列辐射元件提供的移相器组件50可以将要由该列发射的RF信号划分成多个子分量，每个子分量可以被馈送到辐射元件中的相应一个辐射元件(或馈送到辐射元件的共同馈送的子阵列)，并可以类似地组合在每个辐射元件(或子阵列)处接收的RF信号并将组合信号传递到双频带无线电设备40。每个移相器组件50也可以被配置为向传递到相应辐射元件(或子阵列)的RF信号的子分量施加相位削减，以便例如实现天线射束的电子下倾角。应当理解，在一些实施方案中，移相器组件50可以简单地包括功率分配器/组合器，其不对RF信号的子分量进行任何相对相移。

现在参考图3B-3E和表1-2，可以将图3A中所示的功率放大器46有利地操作为功率放大线性叠加(PALS)电路(具有可编程振幅和/或相位加权)，由此在天线70中提供增强的三射束生成(EIRP损耗低)，如图3E所示。具体地讲，图3B-3D的模拟二维曲线图和表1的条目图示了根据本发明的实施方案的PALS电路的振幅和/或相位加权的操作。在此实施方案中，PALS电路可以提供功率放大器输出信号的受控三路划分，以及三路划分信号的独立相移(如果需要)，并且然后(根据线性叠加原理)组合三路划分信号。在组合之后，经由双工器和移相器组件(PSA)阵列50将多个“组合”信号提供给天线70中的辐射元件72，由此产生与对应频带相关联的三个独立射束。

因此，如图3B和表1所示，可以由天线70基于图示的每列振幅和相位权重来生成具有图示特性的第一射束(BEAM 1，-40°)，所述权重是由与可编程功率放大器46相关联的PALS电路实现的。类似地，如图3C和表1所示，可以基于图示的每列振幅和相位权重生成第二射束(BEAM 2，+40°)，该第二射束是第一射束的镜像(大约0°)。接下来，如图3D和表1所示，可以基于图示的每列振幅和相位权重生成第三射束(BEAM 3，0°)，该第三射束关于0°对称并且优选地在视轴处具有峰值振幅。表1的条目进一步示出了，可以使用与天线的列1和4-5相关联的辐射元件进行与“左”BEAM 1相关联的振幅削减(>0.25)，并且可以使用与列4-5和8相关联的辐射元件进行与“右”BEAM 2相关联的振幅削减。此外，可以使用与列3和6相关联的辐射元件进行与“中央”BEAM 3相关联的振幅削减，其中，针对BEAM 3示出了0.75的削减。

表1

接下来，应用图3B-3C所示的相同模拟方法，但将表2的振幅和相位权重代入PALS电路，获得图3E的“复合”射束图案，该“复合”射束图案具有：(i)视轴处的高覆盖(BEAM 3)，(ii)侧射束(BEAM 1、2)在+/-20°处的改善覆盖，以及(iii)在+/-60°处(与相邻120°扇区)的较低交叉，这与图1B的65°图案密切匹配并且解决了与图2的两射束图案相关联的视轴覆盖损失问题。

此外，如表2中的振幅/功率分布所示，图3E的射束允许对对应的八(8)个天线端口(但其中两个端口具有两个信号振幅增加)进行100％的rms功率使用，这使通常由在低于全功率下运行功率放大器导致的EIRP损耗最小化。优选地，在以第一频率同时生成三个间隔开的RF射束期间，以低于20％的加权损耗操作PALS电路。

表2的条目进一步示出了，可以使用与天线的列3相关联的辐射元件进行与“左”BEAM 1相关联的一侧振幅削减，并可以使用与列6相关联的辐射元件进行与“右”BEAM 2相关联的一侧振幅削减。相反，可以使用与列3和6相关联的辐射元件进行与“中央”BEAM 3相关联的双侧振幅削减，其中，示出了0.7的削减。

表2

接下来，如图3F的双工器和移相器组件50’所示，可以用具有成对的辐射元件72’的2×长度的宽带天线替代多个相对短的单频带天线(未示出)，以便实现天线方向性和增益的显著增大，以及增大的EIRP。于是，通过使用二输入双工器来实现两个频带(RF1、RF2)的频域复用，如图所示，可以用每列具有十四(14)个成对的辐射元件的单个多频带天线替代每列具有七(7)个辐射元件的两个单频带天线阵列。尽管在图示的实施方案中，辐射元件72’是成对布置的，但将认识到其他布置也是可能的。例如，可以使用具有十四个输出(与图3F中所示的七个输出相反)的移相器组件(PSA)，在这种情况下，全部十四个辐射元件都可以接收RF信号的不同子分量。在其它情况下，可以将辐射元件分组成具有一个、两个、三个或甚至更多辐射元件的子阵列的任意组合。还应理解，在其他实施方案中，可以用功率分配器/组合器替代移相器组件。

图3G是根据本发明的实施方案的8列双频带基站天线(BSA)110的框图。如图所示，天线110包括八列十四(14)个双频带、交叉极化的辐射元件(RE)，它们分别耦合到多频带RF信号路由112_1到112_8。多频带RF信号路由112_1到112_8可以包括例如联合馈送网络或移相器组件，其将馈送到每列的RF信号划分成多个子分量，所述多个子分量被传递到辐射元件RE，并且其还可以任选地调节子分量的相对振幅和/或相位。如图所示，RF信号路由的每个“频带”都经由2到1双工器114(2个双工器/列)电耦合到双向端口(例如，32个端口)中的对应端口，双工器可以被配置为梳形传输线滤波器。

现在参考图4，多频带RF传输系统200的框图被示出为包含具有PALS电路46a的第一阵列的第一无线电发射机202a(BAND1)和具有PALS电路46b的第二阵列的第二无线电发射机202b(BAND2)。如图所示，此RF传输系统200还被示出为包括双工器的阵列和与其耦合的移相器组件50”的阵列，所述双工器的阵列用于支持向八(8)列宽带天线阵列(例如，参见图3F)的双频带信号传输。应当理解，图4是示出了可以由多频带RF传输系统200执行的操作类型的功能框图，并且不旨在以任何方式限制执行此类操作的电路的实施方式。

与第一无线电发射机202a和第二无线电发射机202b相关联的PALS电路1-8被示出为具有等同设计，其中每个PALS电路包含：(i)功率放大器PA(例如，5瓦)，(ii)具有三个输出的低损耗可编程功率分配器PPD，(iii)连接到相应PPD输出的三个可编程移相器PPS1、PPS2、PPS3，以及(iv)用于支持来自PPS1-PPS3的三个输出信号的线性叠加的功率组合器PC。可以对移相器PPS1-PPS3进行编程以实现期望的相位加权。可以对PPD提供的振幅加权进行编程，从而以全功率或接近全功率连续操作功率放大器PA，由此使振幅削减导致的EIRP损耗(即，“加权损耗”)最小化，同时在天线中实现期望的3射束图案，例如，如图3E所示。

上面已参考附图描述了本发明，附图中示出了优选实施方案。然而，本发明可以许多不同形式实施，且不应理解为局限于上文陈述的实施方案；相反，提供这些实施方案使得本公开将是彻底完整的，并且将向本领域技术人员充分传达本发明的范围。相同的参考数字指全部相同的元件。

将理解尽管术语第一、第二、第三等可在本文中用来描述各个元件、部件、区域、层和/或扇区，但这些元件、部件、区域、层和/或扇区不应由这些术语限制。这些术语仅用来区分一个元件、部件、区域、层或区段与另一区域、层或区段。因此，在不偏离本发明的教导的情况下，下文讨论的第一元件、部件、区域、层或区段可称作第二元件、部件、区域、层或区段。

本文中使用的术语仅出于描述具体实施方案的目的，并且不旨在限制本发明。如本文中所使用，除非上下文另外明确指示，否则单数形式“一(a)”、“一个(an)”和“所述”也旨在包括复数形式。还将理解，术语“包括”、“包含”、“具有”及其变型在本说明书中使用时，指存在所述的特征、步骤、操作、元件和/或部件，但不排除存在或添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件和/或其分组。相反，术语“由……组成”在本说明书中使用时，指所述特征、步骤、操作、元件和/或部件，且排除附加特征、步骤、操作、元件和/或部件。

除非另外定义，否则本文中使用的所有术语(包括科技术语)具有与本发明所属领域的技术人员通常所理解的相同含义。还将理解，诸如在通用词典中定义的术语应当解释为具有与在相关领域的上下文中的含义一致的含义，并且不应以理想化或过度正式的含义解释，除非在本文中明确地如此定义。

在附图和说明书中，已经公开了本发明的典型的优选实施方案，尽管使用特定术语，但这些术语仅在一般性和描述性意义上使用，并且不是出于限制目的使用，本发明的范围在以下权利要求书中陈述。

Claims (25)

1.一种基站天线，包括：

多列辐射元件，所述多列辐射元件通过RF信号路由电耦合到所述天线的对应的多个端口，所述多个端口在活动时接收对应的多个RF输入信号，所述多个RF输入信号具有支持所述天线同时生成三个间隔开的RF射束的相应振幅和相位，所述多个端口包括被配置为接收所述多个RF输入信号中的第一RF输入信号的至少第一端口，所述第一RF输入信号包括具有振幅和相位加权的不等组合的、具有等效频率的至少两个线性叠加的RF信号。

2.根据权利要求1所述的天线，其中，所述多列辐射元件包括八(8)列辐射元件；并且其中，所述三个间隔开的RF射束包括一对RF射束和中央RF射束，所述一对RF射束相对于与所述天线的视轴对准的平面彼此为镜像，所述中央RF射束在所述一对RF射束之间延伸。

3.根据权利要求2所述的天线，其中，所述多个RF信号的相应振幅足以在全部所述多列辐射元件之间产生低于20％的加权损耗。

4.根据权利要求1到3的任一项所述的天线，其中，所述多个端口包括被配置为接收所述多个RF输入信号中的第二RF输入信号的至少第二端口，所述第二RF输入信号包括具有振幅和相位加权的不等组合的至少两个线性叠加的RF信号。

5.根据权利要求2所述的天线，其中，所述多个端口包括被配置为接收所述多个RF输入信号中的第二RF输入信号的至少第二端口，所述第二RF输入信号包括具有振幅和相位加权的不等组合的、具有等效频率的至少两个线性叠加的RF信号；并且其中，所述第一端口和所述第二端口分别电耦合到第三列辐射元件和第六列辐射元件。

6.根据权利要求5所述的天线，其中，与所述多个RF输入信号中的第一RF输入信号相关联的振幅和相位加权的组合匹配与所述多个RF输入信号中的第二RF输入信号相关联的振幅和相位加权的组合。

7.根据权利要求6所述的天线，其中，所述多个RF输入信号中的第一RF输入信号包括相位相差大约180°的两个线性叠加的RF信号。

8.根据权利要求7所述的天线，其中，所述两个线性叠加的RF信号具有相同幅值。

9.根据权利要求1到8的任一项所述的天线，其中，所述辐射元件是双极化辐射元件；并且其中，所述多列辐射元件通过相应的RF信号路由电耦合到所述天线的对应端口。

10.根据权利要求9所述的天线，其中，所述RF信号路由至少包括第一多输出移相器，所述第一多输出移相器具有被配置为接收与所述多个RF输入信号中的第一RF输入信号相关联的至少两个线性叠加的RF信号的输入。

11.根据权利要求1到10的任一项所述的天线，还包括：

具有第一输入和第二输入的双工器，所述第一输入和所述第二输入用于接收具有不等频率的相应RF信号；以及

具有输入和多个输出的移相器，所述输入电耦合到所述双工器的双工输出，所述多个输出电耦合到所述多列辐射元件的第一列辐射元件中的多个辐射元件。

12.根据权利要求11所述的天线，其中，所述多列辐射元件中的辐射元件是双频带辐射元件，所述双频带辐射元件成对地电耦合到所述移相器的多个输出。

13.根据权利要求12所述的天线，其中，所述辐射元件是双频带双极化辐射元件。

14.一种基站天线系统，包括：

射频(RF)发生器，所述射频(RF)发生器中具有多个功率放大电路；以及

天线，所述天线包括通过RF信号路由电耦合到所述天线的对应的多个端口的多列辐射元件，所述多个端口接收对应的多个RF输入信号，所述多个RF输入信号具有支持所述天线同时生成三个间隔开的RF射束的相应振幅和相位并且是从所述多个功率放大电路生成的相应RF信号导出的，所述多个RF输入信号包括：(i)第一RF输入信号，所述第一RF输入信号包括具有振幅和相位加权的不等组合的、具有等效频率的至少两个线性叠加的RF信号，以及(ii)第二RF输入信号，所述第二RF输入信号包括具有振幅和相位加权的不等组合的、具有等效频率的至少两个线性叠加的RF信号。

15.根据权利要求14所述的天线系统，其中，与所述第一RF输入信号相关联的振幅和相位加权的组合匹配与所述第二RF输入信号相关联的振幅和相位加权的组合。

16.根据权利要求15所述的天线系统，其中，所述第一RF输入信号包括相位相差大约180°的两个线性叠加的RF信号。

17.根据权利要求16所述的天线系统，其中，所述两个线性叠加的RF信号具有相同幅值。

18.根据权利要求15所述的天线系统，其中，所述天线包括八列辐射元件；并且其中，所述信号路由被配置为将所述第一RF输入信号和所述第二RF输入信号路由到所述天线的第三列和第六列中的辐射元件。

19.根据权利要求15所述的天线系统，其中，所述天线包括八列辐射元件；并且其中，所述信号路由被配置为将所述第一RF输入信号和所述第二RF输入信号路由到所述天线的第四列和第五列中的辐射元件。

20.根据权利要求19所述的天线系统，其中，所述第一RF输入信号和所述第二RF输入信号中的每个分别包括具有振幅和相位加权的不等组合的、具有等效频率的三个线性叠加的RF信号。

21.一种基站天线，包括：

第一列双频带辐射元件到第八列双频带辐射元件；

第一双工器到第八双工器，每个双工器具有电耦合到所述天线的相应端口对的第一输入和第二输入；以及

第一移相器到第八移相器，每个移相器具有电耦合到所述双工器的相应一个双工器的输出的输入，以及电耦合到多列双频带辐射元件的相应一列双频带辐射元件中的双频带辐射元件的多个输出。

22.根据权利要求21所述的天线，其中，所述多列双频带辐射元件中的双频带辐射元件成对地电耦合到相应移相器的多个输出的相应输出。

23.根据权利要求21到22的任一项所述的天线，其中，每个双工器包括梳形传输线滤波器。

24.一种基站天线系统，包括：

多列辐射元件；以及

通过RF信号路由电耦合到所述多列辐射元件的射频(RF)发生器，所述RF发生器包括第一功率放大线性叠加电路，所述第一功率放大线性叠加电路被配置为生成至少两个振幅加权和相位加权的RF传输信号，所述RF传输信号被组合，由此利用对第一多个振幅加权和相位加权的RF传输信号进行编码的第一RF信号驱动与所述多列辐射元件的第一列辐射元件相关联的RF信号路由的一部分。

25.根据权利要求24所述的天线系统，其中，所述第一功率放大线性叠加电路被配置为生成三个振幅加权和相位加权的RF传输信号；并且其中，所述第一RF信号对所述三个振幅加权和相位加权的RF传输信号进行编码。

Images