CN113454922A - 不使用双工器的带有4个端口具有辐射元件阵列的基站天线 - Google Patents

Abstract

基站天线包括第一至第四射频(“RF”)端口，联接到第一RF端口和第二RF端口的多个第一合成器，联接到第三RF端口和第四RF端口的多个第二合成器，以及包括多个辐射元件的阵列，所述多个辐射元件具有第一至第四辐射器，其中每个辐射元件的第一辐射器和第二辐射器联接到所述第一合成器中的相应合成器，并且每个辐射元件的第三辐射器和第四辐射器联接到第二合成器中的相应合成器。

Description

不使用双工器的带有4个端口具有辐射元件阵列的基站天线

相关申请的交叉引用

本申请要求享有2020年1月27日提交的美国临时专利申请序列号62/966,312和2019年2月19日提交的美国临时专利申请序列号62/807,315的优先权。

技术领域

本发明涉及无线电通信，且更具体地涉及用于蜂窝通信的基站天线。

背景技术

蜂窝通信系统是本领域中众所周知的。在典型的蜂窝通信系统中，一个地理区域被划分成称作“小区”的一系列区域，每个小区由基站提供服务。基站可包括基带设备、无线电和基站天线，该基站天线配置成提供与位于整个小区中的用户的双向射频(“RF”)通信。在许多情况下，小区可被划分成多个“扇区”，并且单独的基站天线提供对每个扇区的覆盖。天线通常安装在塔架上，其中由每个天线生成的辐射束(“天线束”)向外指向从而为相应扇区提供服务。通常，基站天线包括辐射元件的一个或多个相控阵列，其中，当天线被安装使用时，辐射元件以一个或多个竖直列布置。本文中“竖直”是指垂直于由地平线限定的平面的方向。还将参考将基站天线二等分的与由地平线限定的平面平行的平面的方位平面，以及高程平面，该高程平面是沿着天线的视轴指向方向延伸的垂直于方位平面的平面。

非常常见的基站配置是所称的“三扇区”配置，其中小区在方位平面中分成三个120°扇区。为每个扇区提供基站天线。在三扇区配置中，由每个基站天线生成的天线束通常在约65°的方位面中具有半功率波束宽度(“HPBW”)，使得天线束提供对整个120°扇区的良好覆盖。三个这样的基站天线因此将在方位平面中提供完整的360°覆盖。通常，每个基站天线将包括辐射元件的所谓的线性阵列，所述辐射元件的线性阵列包括布置成竖直延伸的列的多个辐射元件。每个辐射元件可以具有约65°的HPBW。通过提供沿着高程平面延伸的辐射元件的列，可以使天线束的高程HPBW变窄为明显小于65°，其中变窄的量随着列在竖直方向上的长度而增加。

随着对蜂窝服务需求的增加，蜂窝运营商已经升级了网络，以增加容量和支持新一代的服务。当引入这些新服务时，通常必须维护现有的“旧版”服务以支持旧版移动装置。因此，随着新服务的推出，必须部署新的蜂窝基站或必须升级现有蜂窝基站以支持新服务。为了降低成本，许多蜂窝基站支持两个、三个、四个或更多个不同类型或代次的蜂窝服务。然而，由于本地分区条例和/或重量和风负载的限制，通常存在关于可在给定基站上部署的基站天线的数量的限制。为了减少天线的数量，许多运营商部署以多个频带通信以支持多个不同的蜂窝服务的天线。

人们对包括“低频带”辐射元件的两个线性阵列的基站天线非常感兴趣，所述线性阵列用于支持617-960MHz频带中的一些或全部中的服务。这些天线通常还包括“高频带”辐射元件的两个线性阵列，用于提供1695-2690MHz频带中的一些或全部中的服务。低频带辐射元件和高频带辐射元件的这些线性阵列通常以并排方式安装。图1是常规基站天线10的示意性前视图，其包括两列12-1、12-2低频带辐射元件16和两列22-1、22-2高频带辐射元件26。每个辐射元件在图1(和本文的其它附图)中描绘为大或小“X”，以示出辐射元件是双极化交叉偶极子辐射元件。低频带辐射元件16的每一列12-1、12-2形成低频带辐射元件16的相应线性阵列14-1、14-2，高频带辐射元件26的每一列22-1、22-2形成高频带辐射元件26的相应线性阵列24-1、24-2。这里应当指出，在提供多个相像或相似元件时，可以在附图中使用两部分参考标记(例如，线性阵列14-1、14-2)来标记它们。本文此类元件可以由其全部参考数字(例如，线性阵列14-2)单独地引用，可以由其参考数字的第一部分(例如，线性阵列14)共同地引用。

具有图1中所示的配置的天线可以用于包括4x4多输入多输出(“MIMO”)应用的各种应用中，或可以用作多频带天线，该多频带天线支持在两个不同的低频带范围(例如，700MHz低频带线性阵列14-1和800MHz低频带线性阵列14-2)和两个不同的高频带范围(例如，1800MHz高频带线性阵列24-1和2100MHz高频带线性阵列24-2)中的蜂窝服务。然而，这些天线以商业上可接受的方式实施是具有挑战性的，原因是在低频带中实现65°方位角HPBW天线束通常需要至少200mm宽的低频带辐射元件16。因此，如由图1所示，当低频带辐射元件16的两个阵列14-1、14-2并排放置，且高频带辐射元件26的线性阵列24-1、24-2位于其间时，可能需要宽度为约500mm的基站天线10。这种大天线可能具有高的风载荷，可能非常重和/或可能制造起来昂贵。蜂窝操作员更喜欢宽度为约430mm或更小的基站天线。

为了缩小图1的基站天线10的宽度，可以减小低频带辐射元件16的尺寸和/或低频带辐射元件16的线性阵列14-1、14-2之间的横向间隔。遗憾的是，随着低频带辐射元件16的线性阵列14-1、14-2移动得更靠近，线性阵列14-1、14-2之间的信号耦合程度可以显著增加，并且此“寄生”耦合可导致方位波束宽度的不期望增加。类似地，低频带辐射元件16的尺寸的任何减小通常引起方位波束宽度的相应增加。

已建议用于缩小包括低频带辐射元件16的两个线性阵列14-1、14-2的基站天线的宽度的各种技术。图2A-2C是三根基站天线的示意图，所述三根基站天线各自包括低频带辐射元件的两个阵列，其中每个天线使用不同的技术来缩小低频带线性阵列的方位波束宽度，这允许使用较小的低频带辐射元件，以便减小这些天线的宽度。这些天线中的低频带阵列包括双极化交叉偶极子辐射元件，所述双极化交叉偶极子辐射元件包括第一偶极子辐射器和第二偶极子辐射器，所述第一偶极子辐射器和第二偶极子辐射器以正交(倾斜-45°/+45°)极化发射/接收信号。图2A-2C中描绘的基站天线还可以包括位于低频带辐射元件的两个阵列之间的高频带辐射元件的两个线性阵列(这些高频带线性阵列可以与图1中描绘的高频带线性阵列24-2、24-2相同)。然而，在图2A-2C中省去高频带辐射元件的线性阵列以便简化绘图。

首先参考图2A，描绘了常规基站天线30，其包括低频带辐射元件36的第一列32-1和第二列32-2。基站天线30可以与图1的基站天线10相同，除了将两个附加的低频带辐射元件36添加到天线30中，并且辐射元件36以不同方式分组以形成两个阵列34-1、34-2。为了帮助突出显示每个阵列34-1、34-2中有哪些低频带辐射元件36，已围绕每个阵列绘制多边形。如图2A中所示，低频带辐射元件36的第一阵列34-1和第二阵列34-2是所谓的“L形”阵列34-1、34-2。具体地说，第一阵列34-1包括左侧列32-1中的五个底部辐射元件36以及右侧列32-2中的底部辐射元件36，而第二阵列34-2包括右侧列32-2中的五个顶部辐射元件36以及左侧列32-1中的顶部辐射元件36。因此，第一阵列34-1具有倒置L形状，第二阵列34-2具有L形状。由于每个阵列34-1、34-2包括分别位于相对列32-2、32-1中的辐射元件36，因此每个阵列34-1、34-2的水平孔径增加，方位波束宽度同等地减小。然而，这种设计的一个缺点是，它需要向每一列32-1、32-2添加额外的辐射元件36，这增加了天线30的长度和成本，而不提供高程波束宽度的任何减小和/或天线30的增益的任何可观增加。

图2B是另一常规基站天线40的示意性前视图，其增大水平孔径，而不需要在每个列中添加额外的辐射元件。如图2B中所示，基站天线40包括低频带辐射元件46的两个列42-1、42-2。辐射元件46形成第一和第二所称的“Y形”阵列44-1、44-2(注意，每个阵列44是实际上不具有“Y形”的一个辐射元件)。基站天线40可以与图1的基站天线10相同，不同之处在于每列42-1、42-2中的底部辐射元件46交换成为由相对列42-1、42-2中的辐射元件46的其余部分形成的阵列44的一部分。由于每个阵列44-1、44-2包括位于相对列42-1、42-2中的辐射元件46，因此每个阵列44-1、44-2的水平孔径增加，方位波束宽度同等地减小。此外，基站天线40包括与基站天线10相同数目的辐射元件46，并且因此不会遭受与基站天线30相关联的成本和尺寸缺点。然而，基站天线40的设计的一个缺点是每个阵列44-1、44-2中的底部两个辐射元件46之间的物理距离增加(因为物理距离沿着对角线而不是简单地是两个辐射元件46之间的竖直距离)，并且这导致由第一阵列44-1和第二阵列44-2形成的所得辐射方向图中的离轴光栅瓣。这些光栅瓣降低天线40的增益，并且还可以导致对相邻基站的干扰。

图2C是另一常规基站天线50的示意性前视图，其具有水平孔径增大的低频带阵列。基站天线50在授予

的第8,416,142号美国专利中公开。如图2C中所示，基站天线50包括第一列52-1和第二列52-2双极化交叉偶极子低频带辐射元件56。左手列52-1中的辐射元件56是第一阵列54-1的一部分，右手列52-2中的辐射元件56是第二阵列54-2的一部分。天线50还包括第一居中定位的辐射元件58-1和第二居中定位的辐射元件58-2，其在设计上可以与辐射元件56相同。每个居中定位的辐射元件58-1、58-2的一个偶极子辐射器是第一阵列54-1的一部分，并且每个居中定位的辐射元件58-1、58-2的另一个偶极子辐射器是第二阵列54-2的一部分。因此，第一阵列54-1包括用于每个极化的六个偶极子辐射器(即，第一列52-1中的辐射元件中包括的每个极化的五个偶极子辐射器、中心定位的辐射元件58-1的+45°偶极子辐射器和中心定位的辐射元件58-2的-45°偶极子辐射器)。同样，第二阵列54-2包括用于每个极化的六个偶极子辐射器(即，第二列52-2中的辐射元件中包括的每个极化的五个偶极子辐射器、居中定位的辐射元件58-1的-45°偶极子辐射器和居中定位的辐射元件58-2的+45°偶极子辐射器)。居中的定位的辐射元件58-1、58-2通过增加每个阵列54-1、54-2的水平孔径来缩小方位波束宽度。这可以允许减小个别辐射元件56、58的大小，并且因此可以允许减小天线50的总宽度。

附图说明

图1是包括低频带辐射元件的两个线性阵列和高频带辐射元件的两个线性阵列的常规基站天线的示意性前视图。

图2A-2C是若干常规基站天线的示意性前视图，所述常规基站天线具有双极化交叉偶极子辐射元件阵列，所述双极化交叉偶极子辐射元件具有使方位波束宽度变窄的增大的水平孔径。

图3A是根据本发明实施例的基站天线的示意性前视图，其包括可用于代替辐射元件的两个常规线性阵列的共用辐射元件的阵列。

图3B是图3A的基站天线的示意图，说明天线的馈电网络。

图4A是根据本发明实施例的可以用在基站天线中的共用盒式偶极子辐射元件的示意性透视图。

图4B为图4A的共用盒式偶极子辐射元件的前视图，其示出了给共用盒式偶极子馈电以生成两个倾斜+45°极化天线束和两个倾斜-45°极化天线束的方法。

图5A是示意图，示出了可用于用四个独立RF信号为图4A的共用盒式偶极子辐射元件馈电的环形耦合器(rat race coupler)的电路设计。

图5B是示意图，示出了可用于用四个独立RF信号为图4A的共用盒式偶极子辐射元件馈电的修改支线耦合器的电路设计。

图5C是示意图，示出了可用于用四个独立RF信号为图4A的共用盒式偶极子辐射元件馈电的Wilkinson式四端口合成器的电路设计。

图6A-6C为根据本发明实施例可以用在基站天线中的附加共用偶极子辐射元件的示意图。

图7A-7C为根据本发明实施例可以用在基站天线中的其它共用辐射元件的各个视图。

图8A是适合用于四扇区基站的根据本发明实施例的基站天线的示意性前视图。

图8B和图8C是示意图，示出了图8A的基站天线的两个可能的馈电网络。

图9是根据本发明实施例的基站天线的示意性前视图，其可以代替具有辐射元件的四个线性阵列的常规基站天线使用。

图10A是本发明实施例的基站天线的示意性前视图，其包括常规的低频带辐射元件的两个阵列和共用高频带辐射元件的两个阵列。

图10B是本发明实施例的基站天线的示意性前视图，其包括共用低频带辐射元件的一个阵列和共用高频带辐射元件的两个阵列。

图11A和图11B是根据本发明实施例的带透镜的多波束天线的透视图，其包括共用辐射元件的两个阵列。

图12是根据本发明实施例的包括共用辐射元件的交错阵列的基站天线的示意性前视图。

图13A-13K是示出根据本发明的另外实施例的基站天线的示意性框图。

图14A是根据本发明的另外实施例的包括辐射元件的共用线性阵列的基站天线的示意性前视图。

图14B是图14A的基站天线的馈电网络的框图。

图14C是图14A-14B的基站天线的共用线性阵列的盒式偶极子辐射元件中的一个的放大前视图。

图14D是示意图，其示出了图14A-14B的基站天线的共用线性阵列中的每个盒式偶极子辐射元件的辐射单元的相位中心。

图15是图14A的基站天线的修改版本的示意图，其包括修改的馈电网络。

图16A是根据本发明实施例的对数周期偶极子盒式偶极子辐射元件的透视图，其可用于实施根据本发明实施例的共用线性阵列中包括的盒式偶极子辐射元件。

图16B和图16C分别是图16A的对数周期偶极子盒式偶极子辐射元件中包括的对数周期偶极子辐射器中的一个的俯视图和仰视图。

图17是盒型式辐射元件的示意性前视图，其中左侧辐射器和右侧辐射器朝向辐射元件的中心嵌入。

图18是根据本发明的另外实施例的基站天线的馈电网络和线性阵列的框图。

具体实施方式

根据本发明的实施例，提供基站天线，其包括共用辐射元件的一个或多个线性阵列，所述阵列可用于替换较宽的常规天线，同时提供相当的功能。根据本发明的实施例的天线中包括的共用辐射元件可以包括例如具有四个偶极子辐射器的盒式偶极子辐射元件，所述四个偶极子辐射器布置成形成正方形、矩形或大体圆形形状，或其变体。相应的第一四端口合成器可用于对每个盒式偶极子辐射元件的第一和第二相邻偶极子辐射器馈电，并且相应的第二四端口合成器可用于对每个盒式偶极子辐射元件的第三偶极子辐射器和第四偶极子辐射器馈电。每个第一四端口合成器可以联接到天线的第一RF端口和第二RF端口，并且每个第二四端口合成器可以联接到天线的第三RF端口和第四RF端口。

常规的辐射元件线性阵列通常将两个RF端口联接到双极化辐射元件的线性阵列(因此需要两个线性阵列的双极化辐射元件以支持四个RF端口)或通过双工器将四个RF端口联接到宽频带双极化辐射元件的单个线性阵列。根据本发明的实施例的基站天线可以使用辐射元件的线性阵列数目的一半，或者通过使用相同数目的线性阵列而不需要任何双工器来提供与常规天线相同的功能。根据本发明的实施例的基站天线也可以用于多波束天线和/或波束成形天线中。由于在一些配置中，根据本发明的实施例的基站天线可以使用单个线性阵列来提供与常规天线中需要两个线性阵列的相同功能，所以根据本发明实施例的基站天线可以具有减小的宽度、减小的重量和/或减小的制造成本。

在一些实施例中，提供了包括第一到第四RF端口和辐射元件的线性阵列的基站天线，其中线性阵列中的每个辐射元件包括第一到第四辐射器。这些天线还包括多个第一合成器和多个第二合成器。每一个辐射元件的第一辐射器和第二辐射器经由第一合成器中的相应一个联接到第一到第四RF端口中的两个，每一个辐射元件的第三和第四辐射器经由第二合成器中的相应一个联接到第一到第四RF端口中的两个。

在其它实施例中，提供包括被布置成形成辐射元件的线性阵列的多个辐射元件的基站天线，其中阵列中的每个辐射元件响应于第一到第四RF信号。

在另外其它实施例中，提供包括第一到第四RF端口和多个辐射元件的基站天线，所述多个辐射元件各自包括第一辐射器、第二辐射器、第三辐射器和第四辐射器。这些天线还包括：第一合成器，其具有联接到第一RF端口的第一输入；第二输入，其联接到第二RF端口；第一输出，其联接到辐射元件中的第一个的第一辐射器；以及第二输出，其联接到辐射元件中的第一个的第二辐射器。天线还可包括第二合成器，所述第二合成器具有联接到第三RF端口的第一输入；联接到第四RF端口的第二输入；第一输出，其联接到辐射元件中的第一个的第三辐射器；和第二输出，其联接到辐射元件中的第一个的第四辐射器。

根据本发明的另外实施例，提供具有共用盒式偶极子辐射元件的线性阵列的基站天线，其中每个盒式偶极子辐射元件包括第一偶极子辐射器单元和第二偶极子辐射器单元。每个偶极子辐射器单元可包括第一偶极子辐射器和第二偶极子辐射器。第一偶极子辐射器和第二偶极子辐射器可以布置在线性阵列中的每个盒式偶极子辐射元件中的相同位置。然而，线性阵列中的盒式偶极子辐射元件中的一些与盒式辐射元件中的其它元件不同地馈电。例如，天线的第一RF端口可以联接到盒式偶极子辐射元件中的一些的第一偶极子辐射器单元，但可以联接到盒式偶极子辐射元件中的其它的第二偶极子辐射器单元。申请人已发现，此技术可以改善线性阵列的共极化和交叉极化区分性能，和/或可以缩小由线性阵列生成的天线束的方位波束宽度。

当共用盒式偶极子辐射元件用于支持基站天线的四个RF端口时(不使用双工器)，每个盒式偶极子辐射元件的左侧偶极子辐射器以及顶部偶极子辐射器和底部偶极子辐射器中的一个一起形成相应的第一偶极子辐射器单元，每个盒式偶极子辐射元件的右侧偶极子辐射器以及顶部偶极子辐射器和底部偶极子辐射器中的另一个一起形成相应的第二偶极子辐射器单元。因为每个盒式偶极子辐射元件的左侧偶极子辐射器和右侧偶极子辐射器彼此水平间隔开，所以第一和第二偶极子辐射器单元的相应相位中心也彼此水平地间隔开。同样，由于每个盒式偶极子辐射元件的顶部偶极子辐射器和底部偶极子辐射器彼此竖直地间隔开，因此第一和第二偶极子辐射器单元的相应相位中心也彼此竖直地间隔开。如果基站天线的第一RF端口和第二RF端口联接到每个盒式偶极子辐射元件的第一偶极子辐射器单元，则线性阵列将不平衡，因为每个第一偶极子辐射器单元在其一侧上将仅具有第二偶极子辐射器单元，并且因为每个第二偶极子辐射器单元在其一侧上将仅具有第一偶极子辐射器。这种不平衡可能导致线性阵列的共极化性能下降和/或交叉极化区分性能下降。例如，通过将第一RF端口和第二RF端口联接到线性阵列中的盒式偶极子辐射元件的约一半的第一偶极子辐射器单元和线性阵列中的剩余盒式偶极子辐射元件的第二偶极子辐射器单元，可以恢复平衡。因此，根据本发明的实施例的线性阵列可以展现良好的共极化和交叉极化性能。

另外，通过将盒式偶极子辐射元件中的一些与盒式偶极子辐射元件中的其它不同地馈电，由共用线性阵列生成的天线束的方位波束宽度可能潜在地变窄。可以实现这种变窄，因为用于盒式偶极子辐射元件的第一偶极子辐射器单元和第二偶极子辐射器单元的相应相位中心可以彼此水平地偏移。因此，如果线性阵列中的盒式偶极子辐射元件中的一些的第一偶极子辐射器单元联接到第一对RF端口，而线性阵列中的盒式偶极子辐射元件中的其它的第二偶极子辐射器单元联接到第一对RF端口，则阵列可以使所有盒式偶极子辐射元件对准竖直轴线，阵列可有效地看起来是交错阵列。此外，如果需要方位波束宽度的额外变窄，则可以将物理交错(如本申请的图12所示)添加到阵列中(使得辐射元件不再沿着竖直轴线对准)。

在一些实施例中，用于上述共用线性阵列的盒式偶极子辐射元件的馈电网络可以被配置成将第一RF源联接到盒式偶极子辐射元件中的第一个的左侧偶极子辐射器，并且将第一RF源联接到盒式偶极子辐射元件中的第二个的右侧偶极子辐射器。馈电网络还可以被配置成将第二RF源联接到盒式偶极子辐射元件中的第一个的左侧偶极子辐射器，将第二RF源联接到盒式偶极子辐射元件中的第二个的右侧偶极子辐射器。馈电网络还可以被配置成将盒式偶极子辐射元件中的第一个的右侧偶极子辐射器联接到第三RF源，将盒式偶极子辐射元件中的第二个的左侧偶极子辐射器联接到第三RF源，和/或将盒式偶极子辐射元件中的第一个的右侧偶极子辐射器联接到第四RF源，以及将盒式偶极子辐射元件中的第二个的左侧偶极子辐射器联接到第四RF源。此类馈电布置可以减少或消除共用线性阵列中的不平衡并且改善其性能。

在一些实施例中，馈电网络可以被配置成将第一RF源联接到盒式偶极子辐射元件的第一半的相应左侧偶极子辐射器，并且将第一RF源联接到盒式偶极子辐射元件的第二半的右侧偶极子辐射器。在此类实施例中，盒式偶极子辐射元件的第一半中的每个盒式偶极子辐射元件直接邻近盒式偶极子辐射元件的第二半中的至少一个盒式偶极子辐射元件。

虽然上述实施例使用盒式偶极子辐射元件实施，但如本文将更详细地论述的，在其它实施例中，可使用其它类型的盒型式偶极子辐射元件或具有其它形状(例如，十字形状)的辐射元件。

根据本发明的另外实施例，提供包括第一RF源和第二RF源和辐射元件的线性阵列的基站天线，所述辐射元件的线性阵列包括沿着竖直轴线对准的多个辐射元件。线性阵列中的每个辐射元件包括具有第一辐射器和第二辐射器的第一辐射器单元以及包括第三辐射器和第四辐射器的第二辐射器单元。第一RF源联接到线性阵列中的每个辐射元件，并且响应于第一RF源由辐射元件中的第一个发射的RF辐射的相位中心从响应于第一RF源由辐射元件中的第二个发射的RF辐射的相位中心水平地偏移。每个辐射元件可以是盒式偶极子辐射元件，其包括顶部偶极子辐射器、底部偶极子辐射器、左侧偶极子辐射器和右侧偶极子辐射器。在此类实施例中，天线的馈电网络可以将第一RF源和第二RF源联接到盒偶极子辐射元件中的第一个的左侧偶极子辐射器，并且将第一RF源和第二RF源联接到盒偶极子辐射元件中的第二个的右侧偶极子辐射器。馈电网络还可以被配置成将盒式偶极子辐射元件中的第一个的右侧偶极子辐射器联接到第三RF源和第四RF源，将盒式偶极子辐射元件中的第二个的左侧偶极子辐射器联接到第三RF源和第四RF源。

根据本发明的另外其他实施例，提供了适合用作根据本发明实施例的共用辐射元件的盒式偶极子辐射元件。特别地，在一些实施例中，可使用对数周期偶极子辐射器形成盒式偶极子辐射元件。对数周期偶极子辐射器可展现相对高水平的方向性，这可减小每个盒式偶极子辐射元件中的相邻对数周期偶极子辐射器之间的耦合。

现在将参考图3A-17更详细地论述本发明的实施例，其示出了根据本发明的实施例的示例基站天线以及在这些基站天线中可以包括的部件。

图3A为根据本发明的实施例的基站天线100的示意性前视图。如图3A中所示，基站天线100包括安装成从反射器110向前延伸的盒式偶极子辐射元件130的线性阵列120。天线100包括总共四个RF端口140-1至140-4。所有四个RF端口140可以经由馈电网络联接到线性阵列120(参见图3B)。虽然图3A中示出了总共五个盒式偶极子辐射元件130，但应了解线性阵列120中可包括任何适当数目的辐射元件130。可以选择线性阵列120中包括的盒式偶极子辐射元件130的数目，例如以满足指定的增益和/或仰角波束宽度要求。此外，虽然基站天线100图示为具有辐射元件130的单个线性阵列120，但应了解，天线100上可包括辐射元件的附加阵列(未示出)。例如，在一些实施例中，可包括高频带辐射元件的一个或多个阵列。

图3B是图3A的基站天线100的示意图，示出了其馈电网络150。如图3B中所示，用于线性阵列120的馈电网络150包括四个移相器组件(“PSA”)152-1至152-4以及十个四端口合成器160-1至160-10。每个四端口合成器160包括第一输入端口162和第二输入端口164以及第一输出端口166和第二输出端口168。在随后的描述中，移相器组件152和合成器160的各种端口被称为“输入端口”或“输出端口”。“输入”和“输出”标签是在假设将由基站天线100发射的RF信号(“发射RF信号”)正通过馈电网络150的情况下做出的。应当理解，关于由基站天线100接收的RF信号，每个“输出端口”将作为输入端口操作，并且由于通过基站天线100的RF信号的双向性质，每个“输入端口”将作为输出端口操作。

每个RF端口140-1至140-4通过例如同轴电缆(未示出)联接到移相器组件152-1至152-4中的相应一个的输入端口154。介入部件，例如，双工器等，可以设置在每个RF端口140与其对应移相器组件152的输入端口154之间。每个移相器组件152可包括功率分离器/合成器和移相器(未单独示出)。功率分离器/合成器可以是将RF发射信号划分为多个子分量并将所接收的信号的多个子分量组合成单个组合接收信号的部件。移相器可以是向发射和接收RF信号的各种分量赋予相位锥的部件。移相器可以是可调节移相器，其可以被远程控制以改变施加到发射和接收RF信号的相位锥的量，以便向天线束赋予所需量的电气下倾角。合适的移相器组件公开于例如美国专利公开号2017/0365923中，所述专利的全部内容以引用的方式并入本文。

每个移相器组件152还包括多个“输出”端口156。发射RF信号的子分量可通过相应输出端口156输出，所接收的RF信号的子分量可通过相应输出端口156进入每个移相器152。如图3B中所示，移相器组件152-1的五个输出端口156联接到四端口合成器160-1至160-5的相应第一输入端口162。同样，移相器组件152-2的五个输出端口156联接到四端口合成器160-1至160-5的相应第二输入端口164。移相器组件152-3的五个输出端口156联接到四端口合成器160-6至160-10的相应第一输入端口162，移相器组件152-4的五个输出端口156联接到四端口合成器160-6至160-10的相应第二输入端口164。

每个四端口合成器160可组合通过其输入端口162、164输入到合成器160的发射RF信号，且在其输出端口166、168处输出组合的RF信号。在一些实施例中，四端口合成器160可以被配置成使得在端口162处输入的RF信号将被相等地分开，并以同相信号在端口166、168处输出，而在端口164处输入的RF信号将被相等地分开，并以异相信号在端口166、168处输出。还应当理解的是，四端口合成器160是双向装置，使得对于所接收的RF信号，端口166、168作为“输入”端口操作，端口162、164作为“输出”端口操作。

如上文参考图3A论述的，基站天线100还包括盒式偶极子辐射元件130的线性阵列120。每个盒式偶极子辐射元件130可包括四个偶极子辐射器132-1到132-4，所述辐射器布置成例如当从前部观察时形成矩形。如图3B中所示，每个四端口合成器160-1至160-5的第一输出端口166联接到盒式偶极子辐射元件130中的相应一个的第一偶极子辐射器132-1，并且每个四端口合成器160-1至160-5的第二输出端口168联接到盒式偶极子辐射元件130中的相应一个的第二偶极子辐射器132-2，其中，第二偶极子辐射器132-2与第一偶极子辐射器132-1相邻。同样，每个四端口合成器160-6至160-10的第一输出端口166联接到盒式偶极子辐射元件130中的相应一个的第三偶极子辐射器132-3，并且每个四端口合成器160-6至160-10的第二输出端口168联接到盒式偶极子辐射元件130中的相应一个的第四偶极子辐射器132-4，其中第四偶极子辐射器132-4与第三偶极子辐射器132-3相邻。第一偶极子辐射器132-1和第二偶极子辐射器132-2一起操作以形成第一偶极子辐射器单元，并且第三偶极子辐射器132-3和第四偶极子辐射器132-4一起操作以形成第二偶极子辐射器单元。

如图3A-3B中所示，总共四个RF端口140联接到“共用”辐射元件130的单个线性阵列120。如下文将更详细地论述，即使在RF信号处于相同频带中时，线性阵列120可用于发射和接收联接到所有四个RF端口140的RF信号，而没有不可接受的干扰水平。因此，线性阵列120可以例如支持使用单个线性阵列120的所称的四个发射/四个接收(4T/4R)多输入多输出(“MIMO”)操作，因为线性阵列120可以用于在同一频带中同时发射(或接收)四个单独的RF信号。相比之下，常规4T/4R MIMO天线包括辐射元件的至少两个线性阵列，每个线性阵列发射(或接收)两个单独的RF信号(即两个正交极化中的每一个处一个RF信号)。

代替作为4T/4R MIMO天线操作，共用辐射元件130的线性阵列120可以替代地用于在两个不同频带中的每一个中发射/接收两个RF信号。例如，共用辐射元件130可被设计成在跨越至少两个蜂窝频带的频率范围内操作，例如600MHz和700MHz频带或700MHz和800MHz频带。

基站天线是本领域已知的，其包括能够在两个或更多个蜂窝频带中操作的“宽带”辐射元件的线性阵列。例如，基站天线是商购可得的，其包括双极化辐射元件的线性阵列，该线性阵列可跨越完整的696-960MHz频带操作，所述频带包括多个不同的蜂窝频带。在某些情况下，这些天线中包括了双工器，允许一对第一频带RF端口和一对第二频带RF端口联接到单个宽带线性阵列。双工器的公共端口联接到阵列的辐射元件，而双工器的频率选择端口联接到RF端口。通常，蜂窝操作员希望能够独立地控制两个频带上的下倾角，这意味着双工器通常位于移相器组件与辐射元件之间的RF路径上。由于RF信号被拆分成每个移相器组件中的多个子分量(参见上文论述)，这意味着需要相对大量的双工器(例如，十个双工器)。遗憾的是，双工器可能体积大、重量大且制造成本昂贵，因此可能显著增加天线的成本、重量和尺寸。

如上文所描述，基站天线100的线性阵列120可同时从四个RF端口发射信号。因而，线性阵列120可支持在两个不同频带中的两个不同极化的RF信号的传输，而不需要包括在常规双频带线性阵列中的双工器。在这种布置中，基站天线100的RF端口140-1、140-2将连接到在第一频带上操作的第一无线电装置上的相应第一和第二极化端口，并且基站天线100的RF端口140-3、140-4将连接到在第二不同的频带上操作的第二无线电装置上的相应第一和第二极化端口。因此，根据本发明的实施例的共用辐射元件130的线性阵列120可用于减少基站天线中的线性阵列的数目或消除对双工器的需要，同时仍提供与常规基站天线相同的功能。

现在将参考图4A和4B更详细地论述基站天线100的操作，其示出盒式偶极子辐射元件130中的一个的示例实施例。特别地，图4A是可用于实施包括在基站天线100中的盒式偶极子辐射元件130的共用盒式偶极子辐射元件200的示意性透视图，图4B是图4A的共用盒式偶极子辐射元件200的示意性前视图，其示出了如何可以给共用盒式偶极子辐射元件200馈电以产生总共四个倾斜极化天线束。

参考图4A，共用盒式辐射元件200包括被布置成限定正方形的第一至第四偶极子辐射器210-1至210-4。每个偶极子辐射器210可以具有例如为半波长或更小的长度，其中，波长是对应于共用盒式偶极子辐射元件200的操作频带中的中心频率的波长。偶极子辐射器210彼此不电连接。在所描绘的实施例中，每个偶极子辐射器210实施为冲压金属偶极子辐射器，其形成图4A中所示的形状。每个偶极子辐射器210大致安装在导电反射器202前方的四分之一波长(或更小)处，该导电反射器可以是例如基站天线100的主反射器。尽管在图4A中未示出，“杆形(stalk)”印刷电路板、金属RF传输线或其它馈电杆结构可以用来将每个偶极子辐射器210安装在反射器202前方的适当距离处。同轴电缆(未示出)或其它RF传输线可将馈电杆连接到馈电网络150以向偶极子辐射器210馈送RF信号，并从偶极子辐射器馈送RF信号。每个偶极子辐射器210可以通过将每个偶极子辐射器210的下部中心部分216焊接到杆印刷电路板或其它馈电杆(未示出)而向中心馈电。

每个偶极子辐射器210包括多个加宽的导电区段212，所述导电区段由至少一个窄导电区段214电连接。每个加宽的导电区段212可具有各自的宽度W₁，其中，宽度W₁在大致垂直于沿着各自的加宽导电区段212的电流流动方向的方向上测量。每个加宽导电构件212的宽度W₁不必恒定。窄导电区段214可类似地具有各自的宽度W₂，其中，宽度W₂在大致垂直于沿着窄导电区段214的瞬时电流流动方向的方向上测量。每个窄导电区段214的宽度W₂不必恒定。

窄导电区段214可以实施为蛇形导电轨迹。在本文中，蛇形导电迹线是指沿着蛇形路径到其至少两倍路径长度(即，蛇形路径的长度是最直接路径的长度的至少两倍)的导电迹线。通过使导电轨迹蛇形化，窄导电区段214的长度可被延长，同时仍提供相对紧凑的窄导电区段214。蛇形导电轨迹214可以充当感应器。在一些实施例中，每个加宽导电区段212的平均宽度可以是例如每个窄导电区段214的平均宽度的至少三倍。在其它实施例中，每个加宽导电区段212的平均宽度可以是每个窄导电区段214的平均宽度的至少五倍。

将偶极子辐射器210实施为由窄导电区段214连接的一系列加宽导电区段212可以改善可以包括在基站天线100中的其它辐射元件阵列的性能(如上文所论述，这些额外阵列在图3A和3B中未示出)。例如，基站天线100可以包括高频带辐射元件的一个或多个线性阵列，其可以与图1中所示的高频带辐射元件26的线性阵列24-1、24-2相同。由于高频带辐射元件26通常将定位成紧邻线性阵列120以便减小基站天线100的尺寸，因此由高频带阵列24-1、24-2发射和接收的RF信号可能倾向于在共用盒式偶极子辐射元件130的偶极子辐射器210上感生电流。结果，由高频带辐射元件26的阵列24-1、24-2生成的辐射方向图可由于在低频带辐射元件200上感生的电流而畸变。通过形成共用盒式偶极子辐射元件200以具有包括由窄导电区段214分开的加宽区段212的偶极子辐射器210，原本可在偶极子辐射器210上感生的较高频率范围内的电流可由充当高阻抗区段的窄导电区段214中断。因此，高频带RF信号往往不会在偶极子辐射器210上感生电流。然而，窄导电区段214被设计成在低频带频率下呈现为相对较低阻抗，使得它们不会显著影响低频带电流在偶极子辐射器210上流动的能力。换言之，窄导电区段214可以降低偶极子辐射器210上感生的高频带电流，并且降低随后对较高频带阵列的天线方向图的干扰，而不显著影响低频带天线方向图。

图4B示出了一种用于将RF信号馈送到偶极子辐射器210并调整RF信号相位的技术，使得共用盒式偶极子辐射元件200将以倾斜+45°/-45°极化辐射RF能量。参考图4B，示出了用于对每个共用盒式偶极子辐射元件200馈电的技术，所述技术允许共用盒式偶极子辐射元件200产生总共四个倾斜极化天线束。特别地，图4B示出了图3B的第一共用辐射元件130-1(实施为图4A的盒式偶极子辐射元件200)可由图3B的第一四端口合成器160-1和第六四端口合成器160-6馈电。

如图3B和图4B中所示，四端口合成器160-1的第一输入端口162联接到第一移相器组件152-1的输出端口156，四端口合成器160-1的第二输入端口164联接到第二移相器组件152-2的输出端口156，而四端口合成器160-6的第一输入端口162联接到第三移相器组件152-3的输出端口156，四端口合成器160-6的第二输入端口164联接到第四移相器组件152-4的输出端口156。如图3B和4B中还示出的，四端口合成器160-1的第一输出端口166联接到中心馈电的第一偶极子辐射器210-1，四端口合成器160-1的第二输出端口168联接到中心馈电的第二偶极子辐射器210-2，四端口合成器160-6的第一输出端口166联接到中心馈电的第三偶极子辐射器210-3，四端口合成器160-6的第二输出端口168联接到中心馈电的第四偶极子辐射器210-4。

在图4B中，偶极子辐射器210-1、210-2旁边的虚线箭头示出了响应于输入到四端口合成器160-1的第一输入端口162的馈电信号“A”沿着这些偶极子辐射器的电流流动方向，而偶极子辐射器210-3、210-4旁边的虚线箭头示出了响应于输入到四端口合成器160-2的第二输入端口164的馈电信号“B”沿着这些偶极子辐射器的电流流动方向。类似地，偶极子辐射器210-3、210-4旁边的虚线箭头示出了响应于输入到四端口合成器160-6的第一输入端口162的馈电信号“C”沿着这些偶极子辐射器的电流流动方向，而偶极子辐射器210-3、210-4旁边的虚线箭头示出了响应于输入到四端口合成器160-6的第二输入端口164的馈电信号“D”沿着这些偶极子辐射器的电流流动方向。

如图4B中所示，四端口合成器160-1响应于输入到输入端口162、164的RF信号“A”或“B”而生成在端口166、168处输出的一对信号。输出端口166处的所得信号输出可具有值A/2+B/2，且输出端口168处的所得信号输出可具有值A/2或-B/2，其中符号负指示端口168处的信号“B/2”输出与端口166处的信号“B/2”输出异相180度。端口166处的信号输出被馈送到偶极子辐射器210-1，并且产生对应于分量“A/2”的第一电流，所述分量沿着偶极子辐射器210-1从右到左传递；或对应于分量“B/2”的第二电流，所述分量也沿着偶极子辐射器210-1从右到左传递。输出端口168处的信号输出被馈送到偶极子辐射器210-2，且产生对应于分量“A/2”的第一电流，所述分量沿着偶极子辐射器210-2从上到下传递；或对应于分量“-B/2”的第二电流，所述分量沿着偶极子辐射器210-2从下到上传递。

类似地，四端口合成器160-6响应于输入到输入端口162、164的RF信号“C”或“D”生成一对信号，该对信号在端口166、168处输出。在端口166处的所得信号输出可具有值C/2或D/2，并且在输出端口168处的所得信号输出可具有值C/2或-D/2，其中符号负指示在端口168处的信号“D/2”输出与在端口166处的信号“D/2”输出异相180度。输出端口166处的信号输出被馈送到偶极子辐射器210-3且产生对应于分量“C/2”的第一电流，所述分量沿着偶极子辐射器210-3从右到左传递；或对应于分量“D/2”的第二电流，所述分量也沿着偶极子辐射器210-3从右到左传递。输出端口168处的信号输出被馈送到偶极子辐射器210-4，并且产生对应于分量“C/2”的第一电流，所述分量沿着偶极子辐射器210-4从上到下传递；或对应于分量“-D/2”的第二电流，所述分量沿着偶极子辐射器210-4从下到上传递。

如共用盒式偶极子辐射元件200的中间的虚线箭头所示，响应于输入到四端口合成器160-1的输入端口162的信号“A”，沿着偶极子辐射器210-1、210-2感生的电流将以倾斜+45°极化从偶极子辐射器210-1、210-2辐射以生成具有+45°极化的天线束。如共用盒式偶极子辐射元件200的中间的实线箭头所示，响应于输入到四端口合成器160-1的输入端口164的信号“B”，沿着偶极子辐射器210-1、210-2感生的电流将以倾斜-45°极化从偶极子辐射器210-1、210-2辐射以生成具有-45°极化的天线束。

从四端口合成器160-6输入到共用盒式偶极子辐射元件200的信号以相似方式起作用。如共用盒式偶极子辐射元件200的中间的虚线箭头所示，响应于输入到四端口合成器160-6的输入端口162的信号“C”，沿着偶极子辐射器210-3、210-4感生的电流将以倾斜+45°极化从偶极子辐射器210-3、210-4辐射以生成具有+45°极化的天线束。如共用盒式偶极子辐射元件200的中间的实线箭头所示，响应于输入到四端口合成器160-6的输入端口164的信号“D”，沿着偶极子辐射器210-3、210-4感生的电流将以倾斜-45°极化从偶极子辐射器210-3、210-4辐射以生成具有-45°极化的天线束。

因此，如图4B中所示，响应于到四端口合成器160-1的RF信号“A”或“B”，第一偶极子辐射器210-1产生第一倾斜+45°极化天线束，第二偶极子辐射器210-2产生第二倾斜-45°极化天线束，同时响应于输入到四端口合成器160-6的RF信号“C”或“D”，第三偶极子辐射器210-3产生第三倾斜+45°极化天线束，第四偶极子辐射器210-4产生第四倾斜-45°极化天线束。第一RF信号和第二RF信号基于由四端口合成器160-1提供的隔离而彼此隔离，并且第三RF信号和第四RF信号同样基于由四端口合成器160-6提供的隔离而彼此隔离。第一天线束和第二天线束由偶极子辐射器210之间的空间分离而与第三天线束和第四天线束隔离。因此，上述描述示出单个盒式偶极子辐射元件200可以如何配置，使得四个不同的RF端口可以“共用”这一个辐射元件。基站天线100中的每个剩余盒式偶极元件130可以相同方式配置以提供支持四个RF端口的共用辐射元件130的线性阵列120。

在本发明的一些实施例中，以不同于辐射元件130中的一些辐射元件给线性阵列中的辐射元件130中的其它辐射元件馈电可能是有利的。例如，在图3B中，移相器组件152-1和152-2联接到每个辐射元件130的偶极子辐射器132-1和132-2。根据本发明的另外的实施例，移相器组件152-1和152-2的一些输出156可改为联接到偶极子辐射器132-3和132-4(且同样地，移相器组件152-3和152-4的一些输出156将改为联接到偶极子辐射器132-1和132-2)。例如，可以相对于线性阵列120中的每个其它辐射元件130采取这种方法。

由于一方面第一天线束与第二天线束之间的隔离量另一方面第三天线束和第四天线束之间的隔离量随偶极子辐射器210之间的空间分离量而变，应当理解，可以通过在水平和/或竖直方向上将共用盒式偶极子辐射元件200中的偶极子辐射器210(或根据本发明的实施例的其它共用辐射元件中的辐射器)更靠近在一起或更远离地移动来“调节”隔离。还应当理解的是，在一些实施例中，偶极子辐射器210并不都必须具有相同的长度。

如上所述，基站天线100的每个共用辐射元件130/200包括两个四端口合成器160。在一些实施例中，四端口合成器160可包括四端口混合耦合器。图5A为示出了形式为环形耦合器的四端口耦合器的电路设计的示意图，该四端口耦合器包括可用以实施图3B和4B中所示的四端口合成器。

环形耦合器是已知类型的混合耦合器，其可以用来将施加到其第一输入端口的RF信号相等地分成两个相等的同相输出信号，并将施加到其第二输入端口的RF信号相等地分成两个相等的异相输出信号。图5A是可以用来实施图3B中的混合耦合器160-1至160-10的环形耦合器260的示意图。参照图5A，在端口262处输入的RF信号将沿着环形耦合器260在两个方向上行进，RF信号的一半能量将在端口266处输出，RF信号的另一半能量将在端口268处输出。作为从不同方向到达端口266和268的信号的叠加，在端口266和268处输出的RF信号将彼此同相。从两个方向到达端口264的在端口262处输入的RF信号的部分将彼此抵消，端口264因此将与端口262电隔离。相反，端口264处的RF信号将在两个方向上沿着环形耦合器260行进，RF信号的一半能量将在端口268处输出，RF信号的另一半能量将在端口266处输出。作为从不同方向到达端口266和268的信号的叠加，在端口266和268处输出的RF信号将彼此异相。从两个方向到达端口262的在端口264处输入的RF信号的部分将彼此抵消，端口262因此将与端口264电隔离。因此，环形耦合器260可提供传递到图4A-4B的共用盒式偶极子辐射元件200的RF信号的适当分裂和定相，使得共用盒式偶极子辐射元件200将生成具有倾斜+45°极化和倾斜-45°极化的天线束。

图5B为示出了另一四端口合成器360的电路设计的示意图，该四端口合成器包括可以用以实施四端口合成器160的分支线耦合器。如图5B中所示，四端口合成器360包括分支线耦合器370和附加四分之一波长传输线区段380。分支线耦合器370包括如所示的彼此电耦合的四个四分之一波长传输线区段372、374、376、378。四分之一波长传输线区段372、374、376、378相交的四个位置371、373、375、377形成分支线耦合器370的四个端口。分支线耦合器370的端口371、373充当四端口合成器360的第一输入端口362和第二输入端口364。四分之一波长传输线区段380的一端连接至端口375。四分之一波长传输线区段380的相对端充当四端口合成器360的第一输出端口366，分支线耦合器370的端口377充当四端口合成器360的第二输出端口368。四端口合成器360将关于在其端口处输入的RF信号与环形耦合器260一模一样的方式操作。

尽管图5A和图5B示出了实施图3B中示出的四端口合成器160的两种示例性方式，但要认识到本发明的实施例不局限于此。例如，在其它实施例中，可以使用90°混合耦合器或其它耦合器。同样，图5C示出了具有输入端口462、464和输出端口466、468的“Wilkinson类型”的四端口合成器460，其也将以与环形耦合器260相同的方式操作。例如，在四端口合成器460的端口462处输入的信号分裂，一半的能量传递到端口464，另一半的能量传递到端口466。端口468与端口462隔离，原因是通过端口464传递到端口468的能量相对于通过端口466传递到端口468的能量180°异相，因此信号在端口468处抵消。关于在端口468处输入的信号将发生类似操作，使得端口462与端口468隔离。

尽管图4A示出了根据本发明的实施例可在基站天线中使用的共用盒式偶极子辐射元件的一个实例，应当理解，可以使用各种不同的盒式元件。图6A-6C为根据本发明的实施例可以用在基站天线中的附加共用盒式偶极子辐射元件的各种视图。

例如，图6A示出了根据本发明的实施例的盒式偶极子辐射元件200A，其可以代替盒式偶极子辐射元件200用作包括在基站天线中的共用辐射元件。如图6A中所示，盒式偶极子辐射元件200A具有形成于印刷电路板211A和馈电杆212A上的四个偶极子辐射器210A(馈电杆212A也可实施为印刷电路板，且使用图6A中的虚线示出，因为它们被偶极子辐射器210A隐藏)，该偶极子辐射元件用于在偶极子辐射器210A与馈电网络(未示出)之间传递RF信号。馈电杆212A可用于安装印刷电路板211A，使得它们在基站天线的反射器202的前方延伸，并且使得印刷电路板211A大体上与反射器202共面。

图6B示出了根据本发明的实施例的可以替代地用作基站天线中的共用辐射元件的盒式偶极子辐射元件200B。如图6B中所示，盒式偶极子辐射元件200B具有四个偶极子辐射器210B，该四个偶极子辐射器由相应馈电杆212B安装在基站天线的反射器202前方。偶极子辐射器210B可以由类似图4A的偶极子辐射器210的片状金属形成或者可形成于类似图6A的偶极子辐射器210A的印刷电路板上。盒式偶极子辐射元件200B和上述盒式偶极子辐射元件200、200A之间的主要差异在于，偶极子辐射器210B不实施为包括由变窄的迹线区段分开的加宽导电区段的加罩偶极子辐射器。盒式偶极子辐射元件200B可以在例如不包括在其它频带中操作的线性阵列的基站天线中提供较便宜的辐射元件选项。

图6C示出了根据本发明的实施例的可以替代地用作基站天线中的共用辐射元件的盒式偶极子辐射元件200C。如图6C中所示，盒式偶极子辐射元件200C具有四个偶极子辐射器210C-1至210C-4，该四个偶极子辐射器由馈电杆(未示出)安装在反射器202前方。可以看到，偶极子辐射器210C形成为中心馈电的折叠式偶极子辐射器。

还将认识到，根据本发明的实施例的用在基站天线中的共用辐射元件不一定是盒式偶极子辐射元件。图7A-7C为根据本发明的实施例可以用在基站天线中的其它共用辐射元件的各个视图。

首选参考图7A，描绘了共用辐射元件300，其包括四个偶极子辐射器310-1至310-4，该四个偶极子辐射器安装在馈电杆312上以从基站天线的反射器302向前延伸。如图7A中所示，每个偶极子辐射器310具有与图6A的盒式辐射元件200A的偶极子辐射器210A相同的设计。应当理解，可以使用任何适当的偶极子辐射器设计，包括图4A和6B-6C中所示的其它偶极子辐射器设计。在图7A中，偶极子辐射器310不再设置为形成盒，而是布置成十字形的形状。如本领域技术人员将理解的，如果输入到偶极子辐射器310的RF信号被适当地定相，则辐射元件310可设计成形成与上面讨论的盒式偶极子辐射元件200相同的四个天线束。辐射元件300可以用与盒式偶极子辐射元件200相同的大致方式由一对四端口合成器馈电。图7A示出了共用辐射元件不需要是盒式辐射元件，而是可以是可以被馈电以产生四个独立天线束的任何辐射元件。

图7B是使用开槽辐射器而不是偶极子辐射器形成的盒式辐射元件300A的示意性前视图。如图7B中所示，盒式辐射元件300A可包括安装在反射器302的前表面上的印刷电路板304。开槽辐射器310A形成于印刷电路板304中。开槽辐射器310A可布置成形成盒。盒式辐射元件300A示出了除了偶极子辐射器之外的辐射器可用于根据本发明的实施例的基站天线中使用的共用辐射元件中。

图7C是环形辐射元件300B的示意性前视图，其可用于实施共用辐射元件的阵列。环形辐射元件是另一种已知类型的辐射元件，其具有大体上布置在环的正方形中的偶极子(或其它)辐射器。然而，辐射器通常在拐角处馈电，而不是如同例如上文所描述的共用盒式辐射元件200的情况在中心馈电。如图7B中所示，环形辐射器包括四个偶极子310B-1至310B-4，它们由四个馈电杆312B安装于反射器302的前方。每个馈电杆可包括用于给四个偶极子310B馈电的RF传输线。因此，将认识到，环形辐射器还可以用作根据本发明的实施例的基站天线中的共用辐射元件。

图3A-3B的基站天线100是根据本发明实施例的基站天线的一个示例性实施例。使用共用辐射元件来减小基站天线的宽度和/或增加其能力具有对各种不同类型和实施方式的基站天线的广泛适用性，因此应了解，本发明不限于图3A-3B中示出的示例性实施例。现在将参考图8A-12来论述通过使用根据本发明的实施例的共用辐射元件的线性阵列而可以受益的基站天线的其它类型和样式。然而，应了解，这些图仅说明另外的示例性实施方式，而不应理解为对本发明的范围的限制。

图8A是基站天线100A的示意性前视图，其包括适用于四扇区基站布置的共用辐射元件的两个线性阵列。如图8A中所示，基站天线100A包括安装成从反射器110向前延伸的共用盒式偶极子辐射元件130的第一线性阵列120-1和第二线性阵列120-2。每个线性阵列120-1、120-2可以与上文参考图3A和3B论述的线性阵列120相同，且因此其进一步描述将在此处省略。天线100A还包括四个RF端口140-1至140-4。天线可以被配置成产生总共四个天线束，所述天线束已使方位角HPBW变窄，例如方位角HPBW值为约45°。在常规天线中，通常将需要总共辐射元件的四个线性阵列以形成具有变窄的方位波束宽度的四个此类天线束，或者替代地将需要RF透镜。

存在用于配置基站天线100A的馈电网络的各种选项，其用于在RF端口140与线性阵列120之间馈送RF信号。图8B类似于图3B，示出了说明一个此类选项的馈电网络150A的一部分。如图8B中所示，1x2功率分离器/合成器170联接在四个移相器组件152的每个输出156与四端口合成器160的相应输入端口162、164之间。每一1x2功率分离器/合成器170在以发射模式操作时可将从移相器组件152输入到其上的RF信号拆分成两个子分量，该子分量中的每一个可具有例如输入到其上的RF信号的功率的约50％。然后，由每个1x2功率分离器/合成器170输出的第一子分量输入到与第一线性阵列120-1相关联的十个四端口合成器160中的一个的相应输入162、164。由每个1x2功率分离器/合成器170输出的第二子分量输入到与第二线性阵列120-2相关联的十个四端口合成器160中的一个的相应输入。第二线性阵列120-2和与其相关联的十个四端口合成器160在图8B中未描绘，以简化附图，但可以与如图8B中示出的第一线性阵列120-1及其相关联的四端口合成器相同地配置。

图8A-8B的基站天线100A将在RF信号通过共用辐射元件130的两个线性阵列120-1、120-2而非单个线性阵列发射时产生具有变窄的方位波束宽度的天线束，且因此阵列的水平孔径增加。方位波束宽度可以通过例如改变第一线性阵列120-1与第二线性阵列120-2之间的水平距离或通过改变两个阵列之间的功率分割(例如，通过使用不相等地分割功率的1x2功率分离器/合成器170)来调整。

尽管图8B示出了针对图8A的基站天线100A的一个可能的馈电网络150A，但应了解，其它馈电配置是可能的。例如，如图8C中所示，在其它实施例中，每个共用辐射元件130的四个偶极子辐射器132可以由每个1x2功率分离器/合成器170的两个输出馈电，使得每个线性阵列120-1、120-2形成具有变窄的方位波束宽度的一对天线束。这是可能的原因是偶极子辐射器132-1、132-2的相位中心将在水平方向上从偶极子辐射器132-3、132-4的相位中心偏移，且因此每个共用辐射元件130可呈现为两个水平间隔开的辐射元件。此水平间隔导致阵列的水平孔径增加(如例如与常规的交叉偶极子辐射元件相比)，并且因此缩小方位波束宽度。方位波束宽度变窄的程度尤其取决于上文论述的两对偶极子辐射器132的相位中心之间的水平距离，这又随四个偶极子辐射器132相对于彼此的相对放置而变。虽然图8C中图示的馈电网络150B将仅产生具有变窄(例如，45°)的方位角HPBW的两个天线束，应了解，该结构可被复制以提供产生具有变窄的方位角HPBW的四个天线束的天线。

图9是根据本发明的另外实施例的基站天线100B的示意性前视图，其包括可用于代替辐射元件的四个常规线性阵列的共用辐射元件的两个线性阵列120-1、120-2。基站天线100B可以与图3A-3B的基站天线100相同，除了增加第二线性阵列120-2和第二馈电网络150-2使得基站天线将支持另外四个RF端口(端口140-5至140-8)之外。因此，尽管图3A-3B的基站天线100产生四个独立的65°方位角HPBW天线束，但图9的基站天线100B可产生八个独立的65°方位角HPBW天线束。因此，基站天线100B可以支持八发射/八接收("8T/8R")MIMO操作，或者可以在两个单独的频带(例如，在700MHz和800MHz频带中)中支持4T/4R MIMO操作，而不需要任何双工器。

根据本发明的其他实施例，图9的基站天线100B也可以用作波束成形天线。波束成形天线是指具有多列辐射元件的天线，所述多列辐射元件各自由无线电装置的多个端口中的相应一个馈电。无线电装置可调制RF信号，且接着将其发送到每个输出端口的收发器。每个端口的RF信号的振幅和相位可由无线电装置设定，使得辐射元件的列一起工作以形成在方位平面中具有变窄的波束宽度的更集中、更高增益的天线束。在其它情况下，天线可以被布置成使得存在用于处于高程方向以及方位角方向上的子阵列的多个输入端口，使得天线束可以在方位平面和高程平面两者上变窄，但为了便于解释，下文的描述将集中在每个无线电端口联接到辐射元件的“列”的波束成形天线上。

如上文所解释，图9的基站天线100B包括可用于支持八个RF端口的共用辐射元件130的两个线性阵列(列)120-1、120-2。因此，具有天线100B的设计的天线可以替代地用作八端口波束成形天线，尽管两个线性阵列120、120-2之间的水平间距，以及可能每个共用辐射元件130中的偶极子辐射器132之间的间距可以减小，因为波束成形天线通常表现更好，列之间的相关性增加，这可以通过更紧密的物理间距来实现。因此，应当理解的是，可以根据本发明的实施例，通过使用本文公开的共用辐射元件的线性阵列来提供窄宽度波束成形天线。

基站天线制造的一个当前挑战是在具有标准宽度(例如，430mm)的基站天线中提供支持四个低频带RF端口(例如，在617-960MHz频带的某些部分中发射的端口)和八个高频带RF端口(例如，在1696-2690MHz频带的某些部分中发射的端口)的基站天线。这些天线通常被称为“两低四高”天线，因为这些天线的常规实施方式包括低频带辐射元件的两个线性阵列和高频带辐射元件的四个线性阵列。由于低频带阵列的物理尺寸以及需要提供四个高频带线性阵列，难以制造宽度低于500mm的此类天线。然而，使用本发明的技术，可以提供较窄宽度的两低、四高频带天线，因为使用共用辐射元件的线性阵列可以减少天线中所需的线性阵列的总数。

例如，首先参考图10A，其是根据本发明的其他实施例的基站天线100C的示意性前视图。如图10A中所示，基站天线100C包括常规双极化交叉偶极子低频带辐射元件16的两个线性阵列14-1、14-2和共用高频带辐射元件131的两个线性阵列122-1、122-2。每个线性阵列122-1、122-2可以与上文参考图3A-3B论述的线性阵列120相同，除了包括在线性阵列120中的低频带辐射元件130被替换为线性阵列122-1、122-2中的较小高频带辐射元件131之外，其中辐射元件131的偶极子辐射器的尺寸设定成在1696-2690MHz频带或其一部分中操作。虽然为了简化绘图在图10A中未示出，但基站天线100C可包括总共十二个RF端口140，即四个低频带RF端口和八个高频带RF端口。由于基站天线100C仅包括四列辐射元件，与常规的两低、四高基站天线中包括的六列辐射元件相对比，基站天线100C可具有减小的宽度。

图10B是根据本发明的另外其他实施例的可具有甚至进一步减小宽度的两低、四高基站天线100D的示意性前视图。如图10B中所示，基站天线100D类似于基站天线100C，不同之处在于，包括在基站天线100C中的两个常规的低频带线性阵列14-1、14-2替换为基站天线100D中的共用低频带辐射元件130的单个线性阵列120。共用低频带辐射元件130的线性阵列120定位于共用高频带辐射元件131的两个线性阵列122-1、122-2之间，以便进一步减小天线的宽度。

还应当理解，本文公开的共用辐射元件的线性阵列可用于所称的“扇区分割”天线，所述天线将方位平面中的120°度扇区细分为(通常)两个60°子扇区。这些天线产生提供覆盖每个子扇区的较窄的天线束。虽然扇区可以分成多于两个子扇区，但为了便于解释，以下描述将集中在将方位平面中的120°度扇区分成两个60°子扇区的扇区分割天线上。

扇区分割天线通常使用两种方法中的一种来实现。在第一种方法中，提供了一种包括两个线性阵列的基站天线，其中第一线性阵列具有指向第一子扇区的中心的方位视轴指向方向，并且第二线性阵列具有指向第二子扇区的中心的方位视轴指向方向。每个线性阵列可具有例如约65°的方位角HPBW。将一个或多个RF透镜放置在将天线束的方位角HPBW从65°变窄至约33°的第一和第二线性阵列的前面，使得产生高增益、窄波束宽度的天线束，从而为每个子扇区提供覆盖。在第二种方法中，还是提供一种包括两个线性阵列的基站天线，其中两个线性阵列具有指向扇区的中心的方位视轴指向方向。天线的馈电网络中包括Butler矩阵，并且两个子扇区的RF端口以本领域普通技术人员众所周知的方式通过Butler矩阵联接到两个线性阵列。天线将产生两个天线束(以每个所支持的极化)，其中第一天线束朝向第一子扇区的中心指向天线的方位角视轴指向方向的左侧，并且第二天线束朝向第二子扇区的中心指向天线的方位角视轴指向方向的右侧。

如上文详细讨论的，根据本发明实施例的共用辐射元件的线性阵列可具有减小的方位波束宽度。因此，共用辐射元件的线性阵列可以结合提供较少聚焦天线束的较小RF透镜用于有透镜的基站天线中，以用于扇区分割应用。例如，如上文参考图8A和8C所论述，在本发明的一些实施例中，总共两个RF端口可联接到根据本发明的实施例的共用辐射元件的线性阵列，以便产生具有减小的方位波束宽度(例如，45°方位角HPBW)的一对天线束。共用辐射元件的两个这样的线性阵列可以包括在带透镜的基站天线中，其中每个线性阵列具有指向相应子扇区的中心的方位视轴指向方向。图11A和图11B是根据本发明实施例的带透镜的扇区分裂多波束天线100E的示意性透视图，其包括共用辐射元件的两个线性阵列。图11A描绘了移除了天线罩但天线的透镜106就位的天线100E，而图11B描绘了天线罩和透镜106均移除以示出共用辐射元件130的两个线性阵列120的天线100E。由于线性阵列120-1、120-2可以具有小于65°(例如，45°或50°)的方位波束宽度，因此可以使用较小的RF透镜106来提供扇区分割所需的方位波束宽度的额外变窄。

还应当理解，每个线性阵列120-1、120-2可以按照上文参照图8A和8B论述的方式用一对线性阵列替代。此方法可以提供方位波束宽度的更大减小，从而允许使用较小的RF透镜106。当使用此方法时，基站天线将总共包括四个线性阵列(每个子扇区两个)，因此可以在每个子扇区中支持4T/4R MIMO。

还应当理解的是，上文讨论的共用辐射元件130的线性阵列120也可用于使用Butler矩阵实施的扇区分割基站天线中。特别地，如上文参照图3A-4B所描述，共用辐射元件200的线性阵列120中的每个辐射元件200的偶极子辐射器210-1、210-2可以两个正交极化生成第一对天线束，且因此可有效地充当第一常规线性阵列，共用辐射元件200的线性阵列120中的每个辐射元件200的偶极子辐射器210-3、210-4可以两个正交极化生成第二对天线束，并且因此可以有效地充当第二常规线性阵列。因此，共用辐射元件的单个阵列120可以由任何常规的Butler矩阵馈电网络馈电以提供扇区分割天线。

图12是根据本发明的另外实施例的基站天线100F的示意性视图。如从图12可见，基站天线100F类似于上文参考图3A-3B论述的基站天线100，不同之处是，在基站天线100F中，包括在辐射元件130的线性阵列120F中的辐射元件130中的一些相对于其它辐射元件130在水平方向上交错。如2018年8月24日提交的美国临时专利申请序列号62/722,238中更详细地论述的，沿水平方向交错辐射元件130中的一些可增加线性阵列120F的水平孔径和/或可有助于根据频率提高方位波束宽度的稳定性，所述美国临时专利申请的全部内容以引用的方式并入本文中。应了解，本文中论述的任何线性阵列可实施为共用辐射元件的此类“交错”线性阵列。

图13A-13K是示出根据本发明的实施例的基站天线的示意性框图，其提供了可以配置共用辐射元件阵列的方式的附加实例。提供这些图以说明在仍获得通过使用共用辐射元件提供的众多优点的同时如何可以改变根据本发明的实施例的天线的配置。

图13A-13C示意性地示出了三个基站天线400A-400C，每个基站天线包括共用辐射元件430的阵列420，所述阵列可以产生具有例如约65°的标称方位角HPBW的四个独立天线束。图13A-13C示出了例如在上述图3B和图8B-8C的实施例中示出的环形耦合器160可以用3dB 180°混合耦合器替换。这些图中所示的实施例还将每个移相器组件上的“输出”端口的数目概括为任意数目的端口。图13A-13C的特定实例示出了混合耦合器的输出可以联接到共用辐射元件430的偶极子辐射器432的三种不同方式。

图13D-13F示意性地示出了三个基站天线400D-400F，每个基站天线包括共用辐射元件430的阵列420，所述阵列可以产生具有例如约65°的标称方位角HPBW的四个独立天线束。在图13D-13F的实施例中，使用环形耦合器实施四端口合成器，并且每个移相器组件上的“输出”端口的数目再次被概括为任意数目或端口。图13D-13F的特定实例示出了环形耦合器的输出可以联接到共用辐射元件430的偶极子辐射器432的三种不同方式。

图13G和图13H示意性地示出了基站天线400G和400H，每个基站天线包括共用辐射元件430的一对阵列420-1、420-2，所述阵列可以产生具有例如约45°的标称方位角HPBW的四个独立天线束。在图13G的实施例中，1x2功率分离器/合成器470位于3dB 180°混合耦合器与共用辐射元件430之间，而在图13H的实施例中，1x2功率分离器/合成器470位于移相器组件与3dB 180°混合耦合器之间(类似于图8B的实施例)。

图13I和图13J示意性地示出各自包括共用辐射元件430的单个阵列420的基站天线400I和400J，其可以生成具有例如约45°的标称方位角HPBW的两个独立天线束。在图13I的实施例中，1x2功率分离器/合成器470位于3dB 180°混合耦合器与共用辐射元件430之间，而在图13J的实施例中，1x2功率分离器/合成器470位于移相器组件与3dB 180°混合耦合器之间(类似于图8C的实施例)。

图13K示意性地示出了基站天线400K，其是包括共用辐射元件430的两个阵列420-1、420-2的四端口扇区分割天线。基站天线400K可以生成两个正交极化的第一对天线束以及两个正交极化的第二对天线束，所述第一对天线束具有例如约45°的标称方位角HPBW，并指向第一指向方向，所述第二对天线束例如具有约45°的标称方位角HPBW，并指向与第一指向方向不同的第二指向方向。

图14A为根据本发明的另外实施例的包括盒式偶极子辐射元件530的共用线性阵列520的基站天线500的示意性前视图。图14B是示出图14A的基站天线500的馈电网络550的框图。图14C是包括在基站天线500的共用线性阵列520中的盒式偶极子辐射元件530中的一个连同其相关联的馈电元件的放大前视图。图14D是示出基站500的共用线性阵列520中的每个盒式偶极子辐射元件530的辐射单元的相位中心的示意图。虽然基站天线500被示出为包括辐射元件530的单个共用线性阵列520，但应了解，在其它实施例中，可在基站天线500中包括辐射元件的附加线性和/或平面阵列。还应当理解的是，除了盒式偶极子辐射元件之外的盒型式辐射元件可以用于在其他实施例中形成共用线性阵列520，并且可以使用除了盒型式辐射元件之外的共用辐射元件(例如，环形辐射元件)。

基站天线500包括安装成从反射器510向前延伸的盒式偶极子辐射元件530的线性阵列520。总共提供四个RF端口540-1至540-4，所述RF端口用于将RF信号馈送到线性阵列520且从该线性阵列馈送RF信号。RF端口540-1到540-4经由馈电网络联接到线性阵列520(参见图14B)。虽然图14A中示出了总共四个盒式偶极子辐射元件530，但应了解线性阵列520中可包括任何适当数目的辐射元件530。可以选择线性阵列520中包括的盒式偶极子辐射元件530的数目，例如以满足指定的增益和/或仰角波束宽度要求。

图14B是图14A的基站天线500的共用线性阵列520的示意图，示出了其馈电网络550。如图14B中所示，线性阵列520的馈电网络550包括四个移相器组件(“PSA”)552-1至552-4以及八个四端口合成器560-1至560-8。移相器组件552-1至552-4和四端口合成器560-1至560-8可以与上文参考图3B论述的移相器组件152-1至152-4和四端口合成器160-1至160-8相同。因此，将省略这些部件的进一步描述以及关于RF端口540、移相器组件552和四端口合成器如何相互连接的描述。应了解，任何适当的四端口合成器可用于实施四端口合成器160，包括上文论述的四端口合成器中的任一个。然而，用于将四端口合成器560-1至560-8联接到线性阵列520的辐射元件530的连接方案不同于图3A-3B的基站天线100中使用的连接方案。

具体地，每个盒式偶极子辐射元件530包括四个偶极子辐射器532-1至532-4，当从前面观察时，所述偶极子辐射器被布置成形成大致矩形的形状。在所示的特定实施例中，四个偶极子辐射器532-1至532-4被布置成形成正方形。在一些实施例中，左侧偶极子辐射器532-1和右侧偶极子辐射器532-3可以从图14A-14B中所示的位置向内(即，朝向每个相应盒式偶极子辐射元件530的中心)移动，而顶部偶极子辐射器532-2和底部偶极子辐射器532-4保持在如图所示的它们的位置，使得偶极子辐射元件不形成真正的矩形或正方形，而是仅具有大致正方形或矩形的形状。在其它实施例中，顶部偶极子辐射器532-2和底部偶极子辐射器532-4可以从图14A-14B中所示的位置向内移动(即朝向每个相应的盒式偶极子辐射元件530的中心)，而左侧偶极子辐射器532-1和右侧偶极子辐射器532-3保持在如图所示的其位置中。

如图14B中所示，四端口合成器560-1的第一输出端口566联接到盒式偶极子辐射元件530-1的第一偶极子辐射器532-1(即，“左侧”偶极子辐射器)，四端口合成器560-1的第二输出端口568联接到盒式偶极子辐射元件530-1的第二偶极子辐射器532-2(即，“顶部”偶极子辐射器)。同样，四端口合成器560-5的第一输出端口566联接到盒式偶极子辐射元件530-1的第三偶极子辐射器532-3(即，“右侧”偶极子辐射器)，四端口合成器560-5的第二输出端口568联接到盒式偶极子辐射元件530-1的第四偶极子辐射器532-4(即，“底部”偶极子辐射器)。还从图14B可见，四端口合成器560-3和560-7分别以与四端口合成器560-1和560-5相同的方式联接到盒式偶极子辐射元件530-3的偶极子辐射器532。

如在图14B中还示出的，四端口合成器560-2的第一输出端口566联接到盒式偶极子辐射元件530-2的第四偶极子辐射器532-4(即，“底部”偶极子辐射器)，四端口合成器560-2的第二输出端口568联接到盒式偶极子辐射元件530-2的第一偶极子辐射器532-1(即，“左侧”偶极子辐射器)。同样，四端口合成器560-5的第一输出端口566联接到盒式偶极子辐射元件530-2的第二偶极子辐射器532-2(即，“顶部”偶极子辐射器)，四端口合成器560-5的第二输出端口568联接到盒式偶极子辐射元件530-2的第三偶极子辐射器532-3(即，“右侧”偶极子辐射器)。还从图14B可见，四端口合成器560-4和560-8分别以与四端口合成器560-2和560-6相同的方式联接到盒式偶极子辐射元件530-4的偶极子辐射器532。

因此，如图14B中所示，一些辐射元件530与线性阵列520中的其它辐射元件530不同地馈电。与例如上文讨论的共用线性阵列120相比，这可以改进共用线性阵列520的性能。可以实现此性能改进的原因之一可以参照图14C看出，其是盒式偶极子辐射元件530-1和与其关联的馈电元件的放大示意性前视图。如图14C中所示，偶极子辐射器532-1和532-2联接到RF端口540-1和540-2(通过四端口合成器560-1)，并且因此一起充当辐射器单元以按上文参考图4B所论述的方式以相应的-45°和+45°极化辐射在RF端口540-1和540-2处输入的RF信号。如由图14C中的大的“x”所示，由偶极子辐射器532-1和532-2辐射的RF信号的相位中心接近盒式偶极子辐射元件530-1的左上角。类似地，偶极子辐射器532-3和532-4联接到RF端口540-3和540-4，并且因此一起作用以相应的-45°和+45°极化辐射在RF端口540-3和540-4处输入的RF信号。如由图14C中的大的“+”所示，由偶极子辐射器532-3和532-4辐射的RF信号的相位中心接近盒式偶极子辐射元件530-1的右下角。

如从图14C显然明白，由偶极子辐射器532-1和532-2组成的辐射器单元的相位中心与由偶极子辐射器532-3和532-4组成的辐射器单元的相位中心在水平方向上偏移(即，在图14C中，“x”在“+”的左侧)。因此，例如通过将RF端口540-1和540-2联接到用于线性阵列520中的盒式偶极子辐射元件530中的一些的偶极子辐射器532-1和532-2(例如，联接到盒式偶极子辐射元件530-1)和用于线性阵列520中的盒式偶极子辐射元件530中的其它的偶极子辐射器532-3和532-4(例如，联接到盒式偶极子辐射元件530-2)，线性阵列520的水平孔径可以增大，这继而又可作用以缩小响应于在RF端口540-1和540-2处输入的RF信号而生成的天线束的方位波束宽度。响应于在RF端口540-3和540-4处输入的RF信号而生成的天线束同样也可以发生方位波束宽度的变窄。因此，通过以图14B中所示的“蛇形”图案对共用阵列520的盒式偶极子辐射元件530馈电，可以生成具有变窄的方位波束宽度的天线束。

图14D是示意图，示出了从RF端口540-1至540-2联接到线性阵列520的RF信号的相位中心(其由每个盒式偶极子辐射元件530中的放大的“x”示出)和从RF端口540-3和540-4联接到线性阵列520的RF信号的相位中心(其由每个盒式偶极子辐射元件530中的放大的“+”示出)。如图14D中所示，关于连接到RF端口540-1和540-2的偶极子辐射器，相邻盒式偶极子辐射元件530的相位中心之间的竖直分离是相同的距离，即距离D1，只要盒式偶极子辐射元件530在竖直方向上以相等的间隔彼此间隔开。类似地，关于连接到RF端口540-3和540-4的偶极子辐射器，相邻盒式偶极子辐射元件530的相位中心之间的竖直分离再次为相同的距离，只要盒式偶极子辐射元件530在竖直方向上以相等的间隔彼此间隔开。与相邻辐射元件530的相位中心之间的竖直距离不维持恒定(或接近恒定)间隔的布置相比，图14D中所示的相位中心的布置可以提供改进的辐射模式。

虽然在图14A-14D的实施例中，每隔一个盒式偶极子辐射元件530以不同方式馈电，但应当理解，本发明的实施例不限于此。作为另一实例，盒式偶极子辐射元件530-1和530-2可以第一方式“馈电”(例如，盒式偶极子辐射元件530-1和530-2都可以以盒式偶极子辐射元件530-1联接到图14B中的RF端口540-1至540-4的方式联接到RF端口540-1至540-4)，而盒式偶极子辐射元件530-3和530-4可以第二种不同方式“馈电”(例如，盒式偶极子辐射元件530-3和530-4可以以盒式偶极子辐射元件530-4联接到图14B中的RF端口540-1至540-4的方式连接到RF端口540-1至540-4)。显而易见的是，许多不同配置是可能的，并且在一些实施例中，可以第一方式而非第二方式给更多盒式偶极子辐射元件530馈电，反之亦然。

还应认识到，在不脱离本发明的范围的情况下，可对线性阵列520进行许多修改。例如，图15示出了替代馈电网络550A，其可以代替图14B的馈电网络550使用。在馈电网络550A中，四端口合成器560-1、560-3、560-5和560-7可以按与图14B中所示完全相同的方式联接到辐射元件530-1和530-3。因此，将省略馈电网络550A的此部分的进一步描述。然而，四端口合成器560-2、560-4、560-6和560-8以不同方式联接到辐射元件530-2和530-4。具体地讲，如图15中所示，四端口合成器560-2的第一输出端口566联接到盒式偶极子辐射元件530-2的第一偶极子辐射器532-1(即，“左侧”偶极子辐射器)，四端口合成器560-2的第二输出端口568联接到盒式偶极子辐射元件530-2的第二偶极子辐射器532-2(即，“顶部”偶极子辐射器)。同样，四端口合成器560-6的第一输出端口566联接到盒式偶极子辐射元件530-2的第三偶极子辐射器532-3(即，“右侧”偶极子辐射器)，四端口合成器560-6的第二输出端口568联接到盒式偶极子辐射元件530-2的第四偶极子辐射器532-4(即，“底部”偶极子辐射器)。还如图15中可见，四端口合成器560-4和560-8以相同方式联接到盒式偶极子辐射元件530-4的偶极子辐射器532。此配置还可以产生具有+/-45°极化的期望天线束，且可形成共用线性阵列，所述共用线性阵列具有使所得天线束的方位波束宽度变窄的较大水平孔径的共用线性阵列。然而，每个辐射元件的相位中心的位置(其再次使用放大的“x”和“+”符号示出)不同于图14D中所示的。然而，阵列520中的相邻辐射单元的相位中心之间的竖直分离将不像图14A-14B的实施例中的情况那么均匀。这可能在某些应用中降低阵列的性能。

图16A是根据本发明的实施例的对数周期偶极子盒式偶极子辐射元件600的透视图，其可以用于例如实施图14A-14D的基站天线500中包括的盒式偶极子辐射元件530中的每一个。图16B和图16C分别是图16A的对数周期偶极子盒式偶极子辐射元件600中包括的对数周期偶极子辐射器中的一个的俯视图和仰视图。

如图16A中所示，对数周期偶极子盒式偶极子辐射元件600包括四个对数周期偶极子辐射器610-1至610-4，所述四个对数周期偶极子辐射器安装成以大体矩形布置从反射器610向前延伸。在所描绘的实施例中，每个对数周期偶极子辐射器610在相应的印刷电路板620上实施。每个印刷电路板620可包括介电层622，该介电层具有形成于其任一侧上的第一金属化层624和第二金属化层626。在其它实施例中，印刷电路板620可以省略，并且对数周期偶极子辐射器610可以实施为例如金属板对数周期偶极子辐射器。

图16B和图16C示出了形成于对数周期偶极子辐射器610-4的介电层622的两个主要表面或“侧面”上的第一金属化层624和第二金属化层626。其它对数周期偶极子辐射器610-1至610-3中的每一个可具有相同配置。参考图16B，可以看到，第一金属化层624包括与由反射器110限定的平面大致垂直延伸的向前延伸的导电迹线630。多个导电区段632从向前延伸的导电迹线630成直角延伸。导电区段632可以大体上彼此平行地延伸，并且可以全部从向前延伸的导电迹线630的第一侧延伸。对于辐射元件610-2，导电区段632中的每一个向右延伸。每个导电区段632电连接到向前延伸的导电迹线630。焊接掩模634在第一金属化层624的一部分上形成。焊接掩模634包括暴露向前延伸的导电迹线630的中心开口。将RF信号联接到对数周期偶极子辐射器610-4和联接来自该对数偶极子辐射器的RF信号的同轴馈电电缆(参见图16A)可移除其电缆套，且此同轴馈电电缆的外部导体可焊接到向前延伸的导电迹线630。焊接掩模634可确保同轴馈电电缆的外部导体仅通过向前延伸的导电迹线630电连接到导电区段632。由于导电区段632电连接到导电迹线630，导电区段632可维持在地电位处。

参考图16C，可以看出，第二金属化层626包括与由反射器110限定的平面大致垂直延伸的向前延伸的导电迹线640。多个导电区段642从向前延伸的导电迹线640成直角延伸。导电区段642可以大体上彼此平行地延伸，并且可以全部从向前延伸的导电迹线640的第一侧延伸。对于辐射元件610-4，导电区段642中的每一个向左延伸。每个导电区段642电连接到向前延伸的导电迹线640。如图16A中所示，将RF信号联接到对数周期偶极子辐射器610-4和联接来自对数周期偶极子辐射器的RF信号的同轴馈电电缆的中心导体焊接到向前延伸的导电迹线640的上端(在通过介电衬底622中的通孔之后)。由于导电区段642电连接到导电迹线640，导电区段642电连接到同轴馈电电缆的中心导体。

导电区段632和642可以充当偶极子辐射器。导电区段632和642具有不同的长度，并且因此哪个导电区段倾向于响应于RF馈电信号而辐射将取决于RF馈电信号的频率。在示例实施例中，最长导电区段632和642可以是对应于盒式偶极子辐射元件600的操作频带的下边缘处的频率的大约四分之一的波长，并且最短导电区段632和642可以是对应于盒式偶极子辐射元件600的操作频带的上边缘处的频率的大约四分之一的波长。

虽然在图16A-16C中描绘了笔直的导电区段632、642，但本发明的实施例不限于此。例如，在其它实施例中，导电区段可以是蛇形的，具有椭圆形形状，包括环等。

再次参考图16A，对数周期偶极子辐射器610-1和610-3彼此间隔开并且彼此平行地延伸。同样，对数周期偶极子辐射器610-2和610-4彼此间隔开并且彼此平行延伸，并且相对于对数周期偶极子辐射器610-1和610-3旋转九十度。因此，对数周期偶极子辐射器610-1至610-4形成具有大体矩形形状的盒式偶极子辐射元件630。如图16A中所示，对数周期偶极子辐射器610-1和610-3可任选地朝向盒式偶极子辐射元件630的中心嵌入。图17是盒型式辐射元件600的示意性前视图，其更好地示出左侧辐射器和右侧辐射器可如何朝向辐射元件的中心嵌入。如图17中所示，左侧对数周期偶极子辐射器610-1可沿着第一竖直轴线612-1延伸，右侧对数周期偶极子辐射器610-3可沿着第二竖直轴线612-2延伸。这些第一竖直轴线612-1和第二竖直轴线612-2可以各自与顶部对数周期偶极子辐射器610-2和底部对数周期偶极子辐射器610-4相交。

图18是根据本发明的另外实施例的基站天线700的馈电网络和线性阵列的框图。基站天线700类似于图14B的基站天线500，不同之处在于，基站天线700包括共用线性阵列720，该共用线性阵列具有八个辐射元件730，与包括在共用线性阵列520中的四个辐射元件530相对。如看到的，为了给附加的辐射元件730馈电，将总共十六个功率分配器(“分配器”)添加到馈电网络中，该馈电网络将移相器组件PSA1至PSA4的每个输出分成两个子分量。这些功率分配器可以实施为例如Wilkinson功率分配器。还添加了八个附加四端口合成器，其联接到四个附加辐射元件730。各种元件之间的互连在图18中示出。注意，在图18中，各种馈电网络元件之间的互连以及馈电网络与辐射元件730之间的连接不使用线示出，而是通过标记每个元件的输入和输出来示出。

应当理解，根据本发明的实施例，可以在共用阵列中使用各种不同类型的偶极子辐射器。偶极子辐射器可以是“加罩的”偶极子(例如图6A的偶极子辐射器)，其被设计成不影响由在其它频带中操作的邻近辐射元件形成的天线束，或者可以是常规的非加罩的偶极子辐射器。除了图5A-5C中所示的示例四端口合成器之外，还可以使用各种不同的四端口合成器。还应当理解的是，在本文公开的任何实施例中，可以使用利用辐射器其他偶极子辐射器的盒型式辐射元件，以及具有被配置成辐射倾斜+/-45°极化辐射的水平和竖直设置的辐射器的非盒型式的辐射元件。

上文已经参考附图描述了本发明的实施例，在附图中示出了本发明的实施例。然而，本发明可以许多不同的形式体现，且不应解读为限制于本文陈述的实施例。而是，提供这些实施例以使得本公开将是透彻和完整的，并且这些实施例将向本领域技术人员充分传达本发明的范围。贯穿全文，相同的数字表示相同的元件。

将理解尽管本文中可以使用术语第一、第二等来描述各个元件，但这些元件不应由这些术语限制。这些术语仅用以将一个元件与另一元件区分开来。例如，在不偏离本发明的范围的情况下，第一元件可称作第二元件，并且类似地，第二元件可称作第一元件。如本文所使用，术语“和/或”包括相关联所列项目中的一个或多个的任何和所有组合。

将理解，当一个元件被描述为在另一个元件“上”时，该元件可以直接在另一个元件上，或者也可以存在中间元件。相反，当一个元件被描述为“直接在”另一个元件上时，则不存在任何中间元件。还将理解，当一个元件被描述为“连接”或“耦合”到另一个元件时，该元件可以直接连接或联接到另一个元件，或者可以存在中间元件。相反，当一个元件被描述为“直接连接”或“直接耦合”到另一个元件时，则不存在任何中间元件。用来描述元件之间的关系的其它词语应以类似方式解读(即，“在……之间”相对“直接在……之间”，“相邻”相对“直接相邻”等)。

本文所使用的术语仅出于描述特定实施例的目的，并不旨在限制本发明。如本文所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”也意图包括复数形式，除非上下文另外明确指出。还将理解，术语“包括”、“包含”和/或“具有”在本文中使用时，指存在所述的特征、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、操作、元件、部件和/或其分组。

上文公开的所有实施例的方面和元件可以任何方式组合和/或与其它实施例的方面或元件组合，以提供多个附加实施例。

在附图和说明书中，已经公开了本发明的典型的优选实施例，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 (64)

1.一种基站天线，包括：

第一射频(“RF”)端口至第四射频(“RF”)端口；

多个辐射元件，所述多个辐射元件各自包括第一辐射器、第二辐射器、第三辐射器和第四辐射器；

第一合成器，所述第一合成器具有：联接到所述第一RF端口的第一输入；联接到所述第二RF端口的第二输入；第一输出，所述第一输出联接到所述辐射元件中的第一个的第一辐射器；和第二输出，所述第二输出联接到所述辐射元件中的第一个的第二辐射器；以及

第二合成器，所述第二合成器具有：联接到所述第三RF端口的第一输入；联接到所述第四RF端口的第二输入；第一输出，所述第一输出联接到所述辐射元件中的第一个的第三辐射器；和第二输出，所述第二输出联接到所述辐射元件中的第一个的第四辐射器。

2.根据权利要求1所述的基站天线，其中所述辐射元件中的每一个包括盒式辐射元件。

3.根据权利要求1所述的基站天线，其中每个辐射元件包括盒式偶极子辐射元件，并且其中每个第一辐射器、每个第二辐射器、每个第三辐射器和每个第四辐射器是中心馈电式辐射器。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的基站天线，其中所述多个辐射元件布置为辐射元件的第一线性阵列。

5.根据权利要求4所述的基站天线，其中所述第一合成器是多个第一合成器中的一个，并且每个第一合成器具有：联接到所述第一RF端口的第一输入；联接到所述第二RF端口的第二输入；第一输出，所述第一输出联接到所述第一线性阵列中的辐射元件中的相应一个的第一辐射器；以及第二输出，所述第二输出联接到所述第一线性阵列中的辐射元件中的相应一个的第二辐射器，并且其中所述第二合成器是多个第二合成器中的一个，每个第二合成器具有：联接到所述第三RF端口的第一输入；联接到所述第四RF端口的第二输入；第一输出，所述第一输出联接到所述第一线性阵列中的辐射元件中的相应一个的第三辐射器；以及第二输出，所述第二输出联接到所述第一线性阵列中的辐射元件中的相应一个的第四辐射器。

6.根据权利要求5所述的基站天线，还包括：

第一移相器组件，所述第一移相器组件具有联接到所述第一RF端口的输入端口，并且具有联接到所述第一合成器的相应第一输入的多个输出端口；

第二移相器组件，所述第二移相器组件具有联接到所述第二RF端口的输入端口，并且具有联接到所述第一合成器的相应第二输入的多个输出端口；

第三移相器组件，所述第三移相器组件具有联接到所述第三RF端口的输入端口，并且具有联接到所述第二合成器的相应第一输入的多个输出端口；以及

第四移相器组件，所述第四移相器组件具有联接到所述第四RF端口的输入端口，并且具有联接到所述第二合成器的相应第二输入的多个输出端口。

7.根据权利要求6所述的基站天线，还包括：

第二多个辐射元件，所述第二多个辐射元件布置为辐射元件的第二线性阵列，所述第二多个辐射元件中的每一个包括第一辐射器、第二辐射器、第三辐射器和第四辐射器；

多个第三合成器，所述多个第三合成器各自具有：联接到所述第一RF端口的第一输入；联接到所述第二RF端口的第二输入；第一输出，所述第一输出联接到所述第二线性阵列中的辐射元件中的相应一个的第一辐射器；和第二输出，所述第二输出联接到所述第二线性阵列中的辐射元件中的相应一个的第二辐射器，以及

多个第四合成器，所述多个第四合成器各自具有：联接到所述第三RF端口的第一输入；联接到所述第四RF端口的第二输入；第一输出，所述第一输出联接到所述第二线性阵列中的辐射元件中的相应一个的第三辐射器；和第二输出，所述第二输出联接到所述第二线性阵列中的辐射元件中的相应一个的第四辐射器。

8.根据权利要求7所述的基站天线，还包括第一至第四组功率分离器/合成器，

其中所述第一组中的每个功率分离器/合成器包括联接到所述第一移相器组件的相应输出的第一端口，联接到所述第一合成器中的相应一个的第二端口，以及联接到所述第三合成器中的相应一个的第三端口；

其中所述第二组中的每个功率分离器/合成器包括联接到所述第二移相器组件的相应输出的第一端口，联接到所述第一合成器中的相应一个的第二端口，以及联接到所述第三合成器中的相应一个的第三端口；

其中所述第三组中的每个功率分离器/合成器包括联接到所述第三移相器组件的相应输出的第一端口，联接到所述第二合成器中的相应一个的第二端口，以及联接到所述第四合成器中的相应一个的第三端口；并且

其中所述第四组中的每个功率分离器/合成器包括联接到所述第四移相器组件的相应输出的第一端口，联接到所述第二合成器中的相应一个的第二端口，以及联接到所述第四合成器中的相应一个的第三端口。

9.根据权利要求6所述的基站天线，其中所述第一线性阵列是竖直延伸的线性阵列，并且其中所述第一线性阵列中的至少一个辐射元件相对于所述第一线性阵列中的另一个辐射元件在水平方向上交错。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的基站天线，其中所述第一RF端口至所述第四RF端口联接到单个无线电装置并且以相同频带操作。

11.根据权利要求1-10中任一项所述的基站天线，其中所述第一合成器和所述第二合成器各自包括环形耦合器。

12.根据权利要求1-11中任一项所述的基站天线，其中所述第一合成器被配置成响应于在所述第一合成器的第一输入和第二输入处接收的第一和第二RF信号，在所述第一合成器的第一输出处输出所述第一RF信号的第一部分和所述第二RF信号的第一部分，并且在所述第一合成器的第二输出处输出所述第一RF信号的第二部分和所述第二RF信号的第二部分，其中所述第一RF信号的第一部分和第二部分相对于彼此同相，并且其中所述第二RF信号的第一部分和第二部分相对于彼此异相。

13.根据权利要求1-12中任一项所述的基站天线，其中所述第一辐射器至所述第四辐射器中的每一个包括由窄区段连接的多个加宽区段。

14.根据权利要求1-13中任一项所述的基站天线，其中所述第一辐射器的第一端直接邻近所述第二辐射器的第一端，并且其中所述第三辐射器的第一端直接邻近所述第四辐射器的第一端。

15.根据权利要求15所述的基站天线，其中所述第一辐射器的第二端直接邻近所述第四辐射器的第二端，并且其中所述第二辐射器的第二端直接邻近所述第三辐射器的第二端。

16.一种基站天线，包括：

多个辐射元件，所述多个辐射元件被布置成形成辐射元件阵列，其中所述阵列中的每个辐射元件响应第一射频(“RF”)信号至第四射频(“RF”)信号。

17.根据权利要求16所述的基站天线，其中第一RF信号至第四RF信号中的每一个在相同频带内。

18.根据权利要求16所述的基站天线，其中所述第一RF信号和所述第二RF信号在第一频带内，并且所述第三RF信号和所述第四RF信号在第二频带内，所述第二频带与所述第一频带不重叠，并且其中，所述基站天线不包括任何双工器。

19.根据权利要求16-18中任一项所述的基站天线，其中每个辐射元件包括第一辐射器、第二辐射器、第三辐射器和第四辐射器。

20.根据权利要求19所述的基站天线，其中所述第一辐射器至所述第四辐射器布置成盒形或环形配置。

21.根据权利要求16-20中任一项所述的基站天线，还包括：

第一RF端口至第四RF端口，所述第一RF端口至第四RF端口被配置成接收相应的第一RF信号至第四RF信号；

多个第一合成器，所述多个第一合成器将所述第一RF端口和所述第二RF端口连接到相应辐射元件；以及

多个第二合成器，所述多个第二合成器将所述第三RF端口和所述第四RF端口连接到相应辐射元件。

22.根据权利要求19所述的基站天线，其中所述第一RF信号和所述第三RF信号由所述阵列以第一极化发射，并且所述第二RF信号和所述第四RF信号由所述阵列以第二极化发射，所述第二极化正交于所述第一极化。

23.根据权利要求19所述的基站天线，其中所述第一合成器和所述第二合成器包括环形耦合器和/或四端口混合耦合器。

24.根据权利要求19所述的基站天线，其中所述阵列被配置成作为四发射/四接收多输入多输出阵列操作。

25.一种基站天线，包括：

第一射频(“RF”)端口至第四射频(“RF”)端口；

辐射元件的线性阵列，其中每个辐射元件包括第一辐射器至第四辐射器；

多个第一合成器；以及

多个第二合成器，

其中所述辐射元件中的每一个的辐射器中的第一辐射器和第二辐射器经由所述第一合成器中的相应一个联接到所述第一RF端口至所述第四RF端口中的两个，并且所述辐射元件中的每一个的辐射器中的第三辐射器和第四辐射器经由所述第二合成器中的相应一个联接到所述第一RF端口至所述第四RF端口中的两个。

26.一种基站天线，包括：

盒型式辐射元件阵列，每个盒型式偶极子辐射元件包括顶部辐射器、底部辐射器、左侧辐射器和右侧辐射器；以及

联接到所述阵列的馈电网络，

其中所述馈电网络被配置成将第一射频(“RF”)源联接到所述盒型式辐射元件中的第一盒型式辐射元件的左侧辐射器，并且将所述第一RF源联接到所述盒型式辐射元件中的第二盒型式辐射元件的右侧辐射器。

27.根据权利要求27所述的基站天线，其中所述馈电网络还被配置成将第二RF源联接到所述盒型式辐射元件中的第一盒型式辐射元件的左侧辐射器，并且将所述第二RF源联接到所述盒型式辐射元件中的第二盒型式辐射元件的右侧辐射器。

28.根据权利要求27所述的基站天线，其中所述馈电网络还被配置成将所述盒型式辐射元件的第一盒型式辐射元件的右侧辐射器联接到第三RF源，并且将所述盒型式辐射元件的所述第二盒型式辐射元件的左侧辐射器联接到所述第三RF源。

29.根据权利要求29所述的基站天线，其中所述馈电网络还被配置成将所述盒型式辐射元件的第一盒型式辐射元件的右侧辐射器联接到第四RF源，并且将所述盒型式辐射元件的第二盒型式辐射元件的左侧辐射器联接到所述第四RF源。

30.根据权利要求28所述的基站天线，其中四端口耦合器的第一端口联接到所述第一RF源，所述四端口耦合器的第二端口联接到所述第二RF源，所述四端口耦合器的第三端口联接到所述盒型式辐射元件中的第一盒型式辐射元件的左侧辐射器，并且所述四端口耦合器的第四端口联接到所述盒型式辐射元件中的第一盒型式辐射元件的顶部辐射器或底部辐射器中的一个。

31.根据权利要求28所述的基站天线，其中所述馈电网络被配置成将所述第一RF源联接到所述盒型式辐射元件的第一半的相应左侧辐射器，并且将所述第一RF源联接到所述盒型式辐射元件的第二半的右侧辐射器。

32.根据权利要求32所述的基站天线，其中所述盒型式辐射元件的第一半中的每个盒型式辐射元件直接邻近所述盒型式辐射元件的第二半中的盒型式辐射元件中的至少一个。

33.根据权利要求33所述的基站天线，其中所述盒型式辐射元件基本上沿着竖直轴线对准。

34.根据权利要求27所述的基站天线，其中所述盒型式辐射元件中的第一盒型式辐射元件的左侧辐射器以及顶部辐射器和底部辐射器中的一个一起形成第一辐射器单元，并且所述盒型式辐射元件中的第一盒型式辐射元件的右侧辐射器以及顶部辐射器和底部辐射器中的另一个一起形成第二辐射器单元。

35.根据权利要求35所述的基站天线，其中所述第一辐射器单元的第一相位中心与所述第二辐射器单元的第二相位中心水平偏移。

36.根据权利要求27所述的基站天线，其中所述盒型式辐射元件中的第一盒型式辐射元件直接邻近所述盒型式辐射元件中的第二盒型式辐射元件。

37.根据权利要求27所述的基站天线，其中所述顶部辐射器、所述底部辐射器、所述左侧辐射器和所述右侧辐射器各自包括对数周期偶极子辐射器。

38.根据权利要求27所述的基站天线，其中所述顶部辐射器包括顶部偶极子辐射器，所述底部辐射器包括底部偶极子辐射器，所述左侧辐射器包括左侧偶极子辐射器，并且所述右侧辐射器包括右侧偶极子辐射器。

39.根据权利要求39所述的基站天线，其中所述左侧偶极子辐射器沿着第一竖直轴线延伸，并且其中所述顶部偶极子辐射器和所述底部偶极子辐射器各自与所述第一竖直轴线相交。

40.根据权利要求40所述的基站天线，其中所述右侧偶极子辐射器沿着第二竖直轴线延伸，并且其中所述顶部偶极子辐射器和所述底部偶极子辐射器各自与所述第二竖直轴线相交。

41.根据权利要求39所述的基站天线，其中所述顶部偶极子辐射器、所述底部偶极子辐射器、所述左侧偶极子辐射器和所述右侧偶极子辐射器各自包括印刷电路板，所述印刷电路板具有介电衬底、在所述介电衬底的第一侧上的第一金属化层和在所述介电衬底的第二侧上的第二金属化层，并且，

其中所述第一金属化层包括第一向前延伸的导电迹线和从所述第一向前延伸的导电迹线延伸且电连接到所述第一向前延伸的导电迹线的多个第一导电区段。

42.根据权利要求42所述的基站天线，其中所述第二金属化层包括第二向前延伸的导电迹线和从所述第二向前延伸的导电迹线延伸且电连接到所述第二向前延伸的导电迹线的多个第二导电区段，所述第二导电区段在与所述第一导电区段相反的方向上延伸。

43.一种基站天线，包括：

反射器；

辐射元件的竖直延伸阵列，每个辐射元件具有：包括第一辐射器和第二辐射器的第一辐射器单元，所述第一辐射器单元联接到第一射频(“RF”)输入和第二RF输入；以及包括第三辐射器和第四辐射器的第二辐射器单元，所述第二辐射器单元联接到第三RF输入和第四RF输入，

其中，所述辐射元件中的第一个的第一辐射器单元的相位中心与所述辐射元件中的第二个的第一辐射器单元的相位中心水平偏移超过所述辐射元件中的第一个的中间与所述辐射元件的第二个的中间之间的任何水平偏移。

44.根据权利要求44所述的基站天线，其中所述竖直延伸阵列中的每个辐射元件是盒型式辐射元件，所述盒型式辐射元件包括顶部辐射器、底部辐射器、左侧辐射器和右侧辐射器。

45.根据权利要求45所述的基站天线，还包括馈电网络，其中所述馈电网络将所述第一RF输入和所述第二RF输入联接到所述辐射元件中的第一个的左侧辐射器，并且将所述第一RF输入和所述第二RF输入联接到所述辐射元件中的第二个的右侧辐射器。

46.根据权利要求46所述的基站天线，其中所述馈电网络还将所述辐射元件中的第一个的右侧辐射器联接到第三RF输入和第四RF输入，并且将所述辐射元件中的第二个的左侧辐射器联接到所述第三RF输入和所述第四RF输入。

47.根据权利要求47所述的基站天线，其中四端口耦合器的第一端口联接到所述第一RF输入，所述四端口耦合器的第二端口联接到所述第二RF输入，所述四端口耦合器的第三端口联接到所述辐射元件中的第一个的左侧辐射器，并且所述四端口耦合器的第四端口联接到所述辐射元件中的第一个的顶部辐射器或底部辐射器中的一个。

48.根据权利要求48所述的基站天线，其中所述辐射元件中的第一个直接邻近所述辐射元件中的第二个。

49.根据权利要求45-49中任一项所述的基站天线，其中所述盒型式辐射元件中的每一个是盒式偶极子辐射元件，所述盒式偶极子辐射元件包括顶部偶极子辐射器、底部偶极子辐射器、左侧偶极子辐射器和右侧偶极子辐射器。

50.根据权利要求50所述的基站天线，其中在所述盒型式辐射元件中的每一个中，所述顶部偶极子辐射器、所述底部偶极子辐射器、所述左侧偶极子辐射器和所述右侧偶极子辐射器包括对数周期偶极子辐射器。

51.一种基站天线，包括：

第一射频(“RF”)源；

第二RF源；以及

辐射元件的线性阵列，所述辐射元件的线性阵列具有沿着竖直轴线对准的多个辐射元件，每个辐射元件包括：第一辐射器，所述第一辐射器包括第一辐射器臂和第二辐射器臂；以及第二辐射器，所述第二辐射器包括第三辐射器臂和第四辐射器臂，

其中所述第一RF源联接到所述线性阵列中的辐射元件中的每一个，并且

其中响应于所述第一RF源由所述辐射元件中的第一辐射元件发射的RF辐射的相位中心与响应于所述第一RF源由所述辐射元件中的第二辐射元件发射的RF辐射的相位中心水平偏移。

52.根据权利要求52所述的基站天线，其中每个辐射元件是盒式偶极子辐射元件，每个盒式偶极子辐射元件包括顶部偶极子辐射器、底部偶极子辐射器、左侧偶极子辐射器和右侧偶极子辐射器。

53.根据权利要求53所述的基站天线，还包括馈电网络，其中所述馈电网络将所述第一RF源和所述第二RF源联接到所述盒式偶极子辐射元件中的第一个的左侧偶极子辐射器，并且将所述第一RF源和所述第二RF源联接到所述盒式偶极子辐射元件中的第二个的右侧偶极子辐射器。

54.根据权利要求54所述的基站天线，其中所述馈电网络还被配置成将所述盒式偶极子辐射元件中的第一个的右侧偶极子辐射器联接到第三RF源和第四RF源，并且将所述盒式偶极子辐射元件中的第二个的左侧偶极子辐射器联接到第三RF源和第四RF源。

55.根据权利要求55所述的基站天线，其中所述盒式偶极子辐射元件中的第一个直接邻近所述盒式偶极子辐射元件中的第二个。

56.一种基站天线，包括：

反射器；

安装成从所述反射器向前延伸的盒式偶极子辐射元件，所述盒式偶极子辐射元件包括左侧对数周期偶极子辐射器、顶部对数周期偶极子辐射器、右侧对数周期偶极子辐射器和底部对数周期偶极子辐射器。

57.根据权利要求57所述的基站天线，其中所述左侧对数周期偶极子辐射器、所述顶部对数周期偶极子辐射器、所述右侧对数周期偶极子辐射器和所述底部对数周期偶极子辐射器以大体矩形配置安装。

58.根据权利要求57-58中任一项所述的基站天线，其中所述左侧对数周期偶极子辐射器沿着第一竖直轴线延伸，并且其中所述顶部对数周期偶极子辐射器和所述底部对数周期偶极子辐射器各自与所述第一竖直轴线相交。

59.根据权利要求59所述的基站天线，其中所述右侧对数周期偶极子辐射器沿着第二竖直轴线延伸，并且其中所述顶部对数周期偶极子辐射器和所述底部对数周期偶极子辐射器各自与所述第二竖直轴线相交。

60.根据权利要求57-60中任一项所述的基站天线，其中所述左侧对数周期偶极子辐射器、所述顶部对数周期偶极子辐射器、所述右侧对数周期偶极子辐射器和所述底部对数周期偶极子辐射器各自包括印刷电路板，所述印刷电路板具有介电衬底、在所述介电衬底的第一侧上的第一金属化层和在所述介电衬底的第二侧上的第二金属化层。

61.根据权利要求61所述的基站天线，其中所述第一金属化层包括第一向前延伸的导电迹线和从所述第一向前延伸的导电迹线延伸并且电连接到所述第一向前延伸的导电迹线的多个附加导电迹线。

62.根据权利要求62所述的基站天线，其中所述第二金属化层包括第二向前延伸的导电迹线和从所述第二向前延伸的导电迹线延伸并且电连接到所述第二向前延伸的导电迹线的多个第二附加导电迹线，所述第二附加导电迹线在与所述第一附加导电迹线相反的方向上延伸。

63.根据权利要求63所述的基站天线，还包括向前延伸以连接到所述第一向前延伸的导电迹线的前端的第一同轴馈电电缆。

64.根据权利要求64所述的基站天线，还包括所述第一金属化层上的焊接掩模，所述焊接掩模包括暴露所述第一向前延伸的导电迹线的开口。

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