CN113597713A - 天线结构及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

所公开的结构和方法涉及用于沿不同方向发送和接收无线信号的天线系统。一种天线结构，包括形成第一平行板波导的一对水平极化(horizontal‑polarization，HP)天线单元。所述HP天线单元中的一个和基底单元形成第二平行板波导。所述天线还包括一对垂直极化(vertical‑polarization，VP)天线单元，各自位于所述第一平行板波导和所述第二平行板波导中的一个中。每个HP天线单元包括倒F天线(inverted‑F antenna，IFA)，所述倒F天线用于辐射水平极化的射频(radio‑frequency，RF)波。每个VP天线单元包括用于辐射垂直极化的所述RF波的VP激励元件。还公开了一种用于制造所述天线结构的方法。

Description

天线结构及其制造方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2019年4月18日提交的第16/388,274号、标题为“天线结构及其制造方法(Antenna Structure and Method for Manufacturing the Same)”的美国专利申请的优先权的权益，该在先申请的内容通过引用的方式并入本文中。
技术领域
本发明大体上涉及无线通信领域，具体涉及用于沿不同方向发送和接收无线信号的天线系统。
背景技术
用于无线局域网(wireless local area network，WLAN)系统的接入点(accesspoint，AP)具有多输入多输出(multiple inputs-multiple output，MIMO)天线。根据市场需求，采用MIMO天线来增强信道容量，增加无线流数量。
每个附加无线流可以与一个附加天线元件相关联。因此，AP需要具有更多的天线元件，以服务不同频率范围内增加的无线流数量，同时也适配相同甚至更小的物理空间，并表现出改进的性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于传输射频(radio-frequency，RF)波的天线，所述射频波用于沿不同方向发送和接收无线信号。本文所述的天线用于在各种频率范围内操作。
根据该目的，本发明的一方面提供了一种用于传输射频(radio-frequency，RF)波的天线结构，所述天线结构包括：基底单元；第一水平极化(horizontal-polarization，HP)天线单元，具有多个第一倒F天线(inverted-F antenna，IFA)，所述多个第一倒F天线用于辐射具有水平极化的所述RF波；第二HP天线单元，具有多个第二IFA，所述多个第二IFA用于辐射具有所述水平极化的所述RF波，所述第二HP天线单元被定位成使得所述第一HP天线单元和所述第二HP天线单元彼此间隔开，并形成第一平行板波导，并且使得所述第二HP天线单元和所述基底单元彼此间隔开，并形成第二平行板波导。所述天线还包括：第一垂直极化(vertical-polarization，VP)天线单元，位于所述第一平行板波导中并且具有多个第一VP激励元件，所述多个第一VP激励元件用于辐射具有垂直极化的所述RF波；第二VP天线单元，位于所述第二平行板波导中并且具有多个第二VP激励元件，所述多个第二VP激励元件用于辐射具有所述垂直极化的所述RF波。
在至少一个实施例中，所述天线还包括：第一HP可切换元件，各自连接到所述第一IFA中的一个，所述第一HP可切换元件用于控制所述第一HP天线单元的辐射方向图。在至少一个实施例中，所述天线还包括：第二HP可切换元件，各自连接到所述第二IFA中的一个，所述第二HP可切换元件用于控制所述第二HP天线单元的辐射方向图。
在至少一个实施例中，所述第一VP天线单元和所述第二VP天线单元还包括寄生元件，所述寄生元件用于通过所述第一VP天线单元和所述第二VP天线单元控制所述RF波的辐射方向图。所述寄生元件可以由位于所述第一HP天线单元和所述第二HP天线单元中的至少一个中的VP可切换元件操作。
在至少一个实施例中，所述第一VP激励元件形成第一VP激励探针，所述第二VP激励元件形成第二VP激励电探针。
在至少一个实施例中，所述天线还包括：一对第二馈电支架和一对第一馈电支架，用于向第二HP可切换元件、第一HP可切换元件和第一VP可切换元件提供电流。所述一对第二馈电支架可以用于向第二VP可切换元件提供直流电。
在至少一个实施例中，所述第一HP天线单元可以包括第一HP基板，所述第一HP基板具有用于接纳所述第一VP天线单元的第一VP基板的突出部分的孔。所述第一VP基板的所述被接纳的突出部分可以用于电连接位于所述第一VP基板上的第一寄生元件和第一VP可切换元件，所述第一VP可切换元件位于所述第一HP基板上，并用于操作所述第一寄生元件以控制所述第二VP天线单元的辐射方向图。
在至少一个实施例中，所述第一HP基板可以包括用于接纳第一馈电支架的突出部分的孔，所述突出部分用于将所述第一VP可切换元件电连接到位于所述第一馈电支架表面上的第一DC线。所述第二HP天线单元可以包括第二HP基板，所述第二HP基板具有用于接纳所述第一VP天线单元的所述第一VP基板的其它突出部分的孔。
在至少一个实施例中，所述基底单元可以包括第二VP可切换元件，所述第二多个VP可切换元件用于操作第二寄生元件以控制所述第二VP天线单元的辐射方向图，所述第二寄生元件电连接到所述第二VP可切换元件。
在至少一个实施例中，所述第二HP天线单元还包括：孔，用于接纳第二馈电支架的突出部分，所述第二馈电支架包括第二DC线和第二馈电接地层的部分；DC导电焊盘，位于所述第二HP天线单元上，用于将位于第一馈电支架上的第一DC线电连接到位于所述第二馈电支架上的所述第二DC线；接地导电焊盘，位于所述第二HP天线单元上，用于将位于第一馈电支架上的第一馈电接地层电连接到位于所述第二馈电支架上的所述第二馈电接地层。
在至少一个实施例中，所述第一HP天线单元、所述第二HP天线单元、所述第一VP天线单元、所述第二VP天线单元和基底单元中的每一个可以包括至少一个由印刷电路板(printed circuit board，PCB)制成的基板。
在至少一个实施例中，所述第一HP天线单元和所述第二VP天线单元用于在第一频率范围内操作；所述第二HP天线单元和所述第一VP天线单元用于在第二频率范围内操作。所述第一频率范围可以与所述第二频率范围重叠。在至少一个实施例中，所述第一频率范围与所述第二频率范围之间的差值大于1千兆赫(gigahertz，GHz)。所述第一频率范围可以包括低于所述第二频率范围的频率的频率。所述第一频率范围可以包括5GHz，所述第二频率范围包括6GHz。
在至少一个实施例中，所述天线结构为形成天线阵列的多个天线结构中的一个，所述天线阵列还包括多个第三天线单元，每个第三天线单元具有用于辐射在第三频率范围内垂直极化的所述RF波的单极子和用于辐射水平极化的所述RF波的第三IFA。在至少一个实施例中，所述第三频率范围包括2.5GHz。
根据本发明的其它方面，提供了一种用于制造传输射频(radio-frequency，RF)波的天线结构的方法。所述方法包括：将倒F天线(inverted-F antenna，IFA)和可切换元件连接到第一水平极化(horizontal-polarization，HP)天线单元的第一HP基板和第二HP天线单元的第二HP基板；将第一垂直极化(vertical-polarization，VP)激励元件和第二VP激励元件以及第一寄生元件和第二寄生元件连接到第一VP基板和第二VP基板；将第一HP RF电缆连接到所述第一HP天线单元，将第一VP RF电缆连接到第一VP基板中的一个，将第二HPRF电缆连接到第二HP天线单元。
在至少一个实施例中，所述方法还包括：将所述第一VP基板耦合到所述第一HP天线单元，并将位于所述第一VP基板上的所述第一寄生元件电连接到位于所述第一HP基板上的对应的第一RF连接焊盘；将第二馈电支架和第二VP基板连接到基底单元；将所述第二HP天线单元耦合到第一馈电支架和所述第二馈电支架，并将位于所述第一馈电支架上的第一DC线和第一馈电接地层以及位于所述第二馈电支架上的第二DC线和第二馈电接地层电连接到位于所述第二HP基板上的对应的第二DC导电焊盘和第二接地焊盘；将所述第一HP单元耦合到所述第一馈电支架，并将位于所述第一馈电支架上的所述第一DC线和所述第一馈电接地层电连接到位于所述第一HP基板上的对应的第一DC导电焊盘和第一接地焊盘。
在至少一个实施例中，将所述第一VP RF电缆连接到所述第一VP天线单元还包括：将所述第一VP RF电缆连接到VP馈电基板，并将所述VP馈电基板近似平行于所述第一HP基板和所述第二HP基板放置。
本发明的实现方式均包括上述目的和方面中至少一个，但未必包括所有这些目的和方面。应理解，本发明的某些方面是为了试图达到上述目的，但可能并不满足该目的，也可能满足本文未具体阐述的其它目的。
通过以下描述、附图和所附权利要求书，可以明显看出本发明实现方式的其它或替代性特征、方面和优点。
附图说明
结合附图，通过以下详细描述，本发明的其它特征和优点将变得显而易见，在附图中：
图1示出了本发明的各种实施例提供的天线结构的透视图；
图2示出了图1的天线结构的替代透视图；
图3A示出了本发明的各种实施例提供的天线结构的第一水平极化(horizontal-polarization，HP)单元的俯视图；
图3B示出了本发明的各种实施例提供的第一HP单元的底面视图；
图4A示出了本发明的各种实施例提供的第二HP单元的透视俯视图；
图4B示出了本发明的各种实施例提供的第二HP单元的底面视图；
图5示出了本发明的各种实施例提供的图1的天线结构的透视底面视图；
图6A示出了本发明的各种实施例提供的安装在图1的天线结构的第一HP单元和第二HP单元上的第一垂直极化(vertical-polarization，VP)单元和第二VP单元的前视图；
图6B示出了本发明的各种实施例提供的安装在图1的天线结构的第一HP单元和第二HP单元上的第一VP单元和第二VP单元的后视图；
图7A示出了本发明的至少一个非限制性实施例提供的安装在图1的天线结构的第一HP单元和第二HP单元上的馈电支架的前视图；
图7B示出了本发明的至少一个非限制性实施例提供的安装在图1的天线结构的第一HP单元和第二HP单元上的馈电支架的后视图；
图8A示出了本发明的至少一个非限制性实施例提供的当第二VP单元处于全向操作模式和定向操作模式时操作图1的天线结构的方位角辐射方向图；
图8B示出了本发明的至少一个非限制性实施例提供的当第一VP单元处于图8的全向操作模式和定向操作模式时图1的天线结构的反射系数(即，S11参数)；
图9A示出了本发明的至少一个非限制性实施例提供的图1的天线结构的第二VP单元在定向操作模式下的方位角辐射方向图，其中，一个、两个和三个第二VP可切换元件处于“接通(ON)”模式；
图9B示出了本发明的至少一个非限制性实施例提供的图1的天线结构的第二VP单元在定向操作模式下的回波损耗，其中，一个、两个和三个VP可切换元件处于“接通”模式；
图10示出了本发明的至少一个非限制性实施例提供的天线阵列；
图11示出了本发明的至少一个非限制性实施例提供的在6GHz频带中操作的第一VP单元和在5GHz频带中操作的第二VP单元的回波损耗(即，S11参数)以及第一VP单元与第二VP单元之间的耦合系数(即，S21参数)作为图1的天线结构的频率的函数；
图12A示出了本发明的至少一个非限制性实施例提供的当第二HP单元在定向操作模式和全向操作模式下操作时图1的天线结构的方位角辐射方向图；
图12B示出了本发明的至少一个非限制性实施例提供的当第一HP单元以定向模式和全向模式在6GHz频带中操作时图1的天线结构的方位角辐射方向图；
图12C示出了本发明的至少一个非限制性实施例提供的当第一HP单元在6GHz频带中操作而第二HP单元在5GHz频带中操作时回波损耗(即，S11参数)作为图1的天线结构的频率的函数；
图13示出了本发明的至少一个非限制性实施例提供的图1天线的制造方法的流程图。
应理解，在整个附图和对应的描述中，相似的特征由相似的参考标记标识。此外，还应理解，附图和随后的描述仅用于说明目的，并且此类公开内容并不限制权利要求的范围。
具体实施方式
本发明旨在解决当前天线实现方式的至少一些缺陷。具体地，本发明描述了一种天线结构，该天线结构用于在至少两个频带和在两种不同的极化中接收和辐射电磁(electromagnetic，EM)波。由所公开的天线结构传播和接收的EM波可以在射频(radio-frequency，RF)范围(即，RF波)内操作。在一些其它实施例中，EM波可以在微波范围(例如，约1GHz至约30GHz)内操作。
本文描述的天线结构和相关技术可以体现在各种不同的电子设备(electronicdevice，ED)中，包括例如基站(base station，BS)、用户设备(user equipment，UE)、无线路由器、无线接入点等。
如本文所使用，术语“约”或“近似”是指相对于标称值+/–10％的变化。应理解，这种变化总是包括在本文提供的给定值中，无论它是否被具体提及。
如本文所提到的，术语“引导波长”是指在微带线(即，准TEM)中提供近横向电磁模式(transverse electromagnetic mode，TEM)的传播EM波的引导波长。此外，如本文所提到的，术语“通孔”是指在电子电路的物理层之间提供电连接的电连接件。如本文所述，术语“RF电缆”是指RF源同轴电缆。
除非另有定义，否则本文所用的所有技术和/或科学术语都具有与本发明普通技术人员公知的含义相同的含义。
在各种实施例中，如本文所述的天线结构可以由几个多基板印刷电路板(printedcircuit board，PCB)形成。天线结构还可以包括PCB特征，如蚀刻的导电基板、通孔和其它元件。这种PCB实现可以适当紧凑，以包括在各种无线通信设备(包括基站、接入点和移动设备)中，并且可以在批量生产时实现高成本效益。
参考附图，图1、图2示出了至少一个非限制性实施例提供的天线结构100的透视图。如图所示，天线结构100包括第一水平极化(horizontal-polarization，HP)天线单元101(本文也称为“上HP单元”或“第一HP单元”)、第二HP天线单元102(本文也称为“下HP单元”或“第二HP单元”)、第一垂直极化(vertical-polarization，VP)天线单元151(本文也称为“上VP单元”或“第一VP单元”)以及第二VP单元152(本文也称为“下VP单元”或“第二VP单元”)。天线结构100还包括基底单元103和一对第一馈电支架171和一对第二馈电支架172。
第一HP单元101和第二HP单元102中的每一个用于辐射和接收水平极化的RF波。第一VP单元151和第二VP单元152中的每一个用于辐射和接收垂直极化的RF波。如本文所述，第一HP单元101和第二HP单元102以及第一VP单元151和第二VP单元152并置，以便减小天线结构100的大小。
天线结构100可以在水平极化和垂直极化中操作，以适应多个无线数据流(例如，四个数据流)。此外，每个无线数据流的辐射方向图可以被控制和修改成使得天线结构100在全向模式以及各种定向模式下操作。天线结构100还可以在两个不同的频率范围内操作。
图3A示出了各种实施例提供的天线结构100的第一HP单元101的俯视图，图3B示出了天线结构100的第一HP单元101的底面视图。此外，图4A、图4B分别示出了各种实施例提供的天线结构100的第二HP单元102的透视俯视图和底面视图。需要说明的是，本文提供对“顶部”、“底面”或“底部”的引用是为了便于参考附图，并不意欲进行限制。
如图3A所示，第一HP单元101包括第一HP基板111，该第一HP基板111在其顶表面305上具有第一HP激励元件310，在其底面表面306上具有第一接地层315。并且，如图4A所示，第二HP单元102包括第二HP基板112，该第二HP基板112在其顶表面405上具有第二HP激励元件410，在其底面表面406上具有第二接地层415。
返回图1，基底单元103包括基底基板113和位于基底单元103的顶表面上的主接地层515。基底基板113可以被制造成使其具有限定在其中的一组孔，如下文将更详细地讨论。在操作中，第一HP单元101、第二HP单元102和基底单元103的接地层315、415和515电连接到电接地端。这些接地层315、415和515可以由金属材料(例如，铜)制成。
第一HP基板111被定位成基本上平行于第二HP基板112和基底基板113。换句话说，第一HP基板111、第二HP基板112和基底基板113被布置成以平行的方式“堆叠”。
在基本上平行的接地层315与415之间的空间中产生第一径向平行板波导201。在基本上平行的接地层415与515之间的空间中产生第二径向平行板波导202。第一平行板波导和第二平行板波导也可以分别称为第一波导和第二波导。此外，如图1所示，第一VP单元151位于第一波导201内，第二VP单元152位于第二波导202内。
参考图3A，第一HP单元101包括位于第一HP基板111中的多个第一HP激励元件310(示出为310a、310b、310c和310d)。在所示的实施例中，第一HP激励元件310实现为倒F天线(inverted-F antenna，IFA)310a、310b、310c、310d(统称为“第一IFA 310”)。类似地，如图4A所示，第二HP激励元件410实现为IFA 410a、410b、410c、410d(统称为“第二IFA 410”)。第二IFA 410位于第二HP单元102的第二HP基板112上。在所示的实施例中，第一HP单元101和第二HP单元各自包含四个IFA 310、410。
第一IFA 310和第二IFA 410用于辐射和接收EM波。在至少一个实施例中，IFA310、410分别印刷在第一HP基板111和第二HP基板112上。IFA 310、410中的每一个由对应的HP可切换元件320、420操作和控制。HP可切换元件320、420可以包括PIN二极管、可变电容器(varicap)、微机电系统(microelectromechanical system，MEMS)元件等。
如图3B、4B分别示出，每个HP可切换元件320、420耦合到接地通孔325、425。接地通孔325、425耦合到位于第一HP基板111的底面和第二HP基板112的底面上的第一接地层315、415。此外，HP可切换元件320、420中的每一个通过DC电路327、427和DC线耦合到控制器(未示出)。控制器控制每个HP可切换元件320、420的操作，使得HP可切换元件320、420可以处于“接通”操作模式或“断开(OFF)”操作模式。
当HP可切换元件320、420中的一个处于“接通”操作模式时，它的作用就像电阻器，等效于HP可切换元件320、420的串行电阻(例如，等效于组成PIN二极管的串行电阻)。缩短通孔325、425将开路引入对应的第一馈电端口330或第二馈电端口430。继而，关联的IFA310、410从其对应的馈电端口330、450断开连接。在示例性实施例中，馈电端口330、430与缩短(接地)通孔325、425之间的距离可以是引导波长的四分之一(例如，在6.5GHz下约9.6mm，对于具有1mm厚度FR4基板的微带线)。
在“接通”与“断开”操作模式之间切换HP可切换元件320、420的过程可以修改和控制天线结构100的水平极化的辐射方向图。在一些实施例中，通过控制HP可切换元件320、420，可以修改天线结构100的操作方向，包括RF波的辐射和接收方向。
如图所示，IFA 310、410中的每一个电耦合到相应的匹配电路335、435。每个匹配电路335、435配置有第一电容器331、431、第二电容器332、432和布置在IFA与中央馈电端口330、430之间的四分之一波长变压器。匹配电路335、435分别连接到馈电端口330、430。
当HP可切换元件320、420中的一个处于“断开”操作模式时，相应的IFA 310、410通过匹配电路335、435电连接到第一RF端口330、430。匹配电路335、435能够将IFA 310、410的50Ω阻抗与相应馈电端口330、430的50Ω阻抗匹配。
如图3A、图4A中所示，馈电端口330、430分别通过分支333a、333b、333c、333d和433a、433b、433c、433d电耦合到缩短通孔325、425。分支333a-333d和433a-433d用于匹配关联的馈电端口330、430的50Ω阻抗。当一个二极管处于“接通”操作模式时，沿分支333a-333d和433a-433d的馈电端口330、430与缩短通孔325、425之间的距离大约是引导波长的四分之一，以保持分支333a-333d或433a-433d中的一个的开路，如馈电点所示。
应当理解，虽然所描述的实施例呈现了四个IFA，但这是出于说明目的。例如，第一HP单元101和第二HP单元102可以包括少于或多于四个IFA 310、410，并且可以提供对应数量的匹配电路以匹配IFA 310、410的50Ω阻抗与相应馈电端口330、430的50Ω阻抗。
图3A、图4A示出了IFA 310、410被定位成使得IFA 310、410的相应辐射臂部分312、412相对于圆周301、401指向一个方向。图3A中示出的电场偏振箭头341a、341b、341c、341d指示IFA 310可以用于辐射电场，所述电场的矢量形成圆。IFA 310、410的这种配置用于抵消垂直于接地层315的方向上的辐射，并增加接近接地层315的角度上的辐射。以这种方式，IFA 310、410的配置用于增大辐射RF波的范围。
此外，第一HP单元101和第二HP单元102还可以包括沿着IFA 310、410的长边定位的导向器370、470，如图3A、图4A所示。导向器370、470可用于调整方向角以进一步增大RF波的辐射范围。
在操作中，当所有第一HP可切换元件320处于“断开”操作模式时，第一HP单元101可以用于在全向模式下操作，使得第一HP单元101能够向任何方向角辐射RF波并从任何方向角接收RF波。类似地，第二HP单元102也可以用于当所有第一HP可切换元件420处于“断开”操作模式时，在全向模式下操作。应当理解，在全向模式下，第一HP单元101和第二HP单元102的方向增益最多可以与相对于天线结构100的中心轴线A1的辐射角弱相关。
图5示出了至少一个非限制性实施例提供的天线结构100的底面视图。如上所述，接地层电耦合到接地通孔325、425。如下面将更详细地讨论，馈电支架171a、171b、172a、172b的接地电气线路(图5中未示出)将接地层315、415耦合到电接地端。
如上所述，天线结构100包括第一VP单元151和第二VP单元152，它们各自用于辐射和接收垂直极化的RF波。第一VP单元151包括两个第一VP基板161a、161b，第二VP单元152包括两个第二VP基板162a和162b。
图6A示出了安装在第一HP单元101和第二HP单元102上的第一VP单元151和第二VP单元152的前视图。图6B示出了第一VP单元151和第二VP单元152的后视图。
在所示的实施例中，第一VP单元151包括具有用于激励垂直极化的四个分支的电探针。四个分支中的每一个在本文中被称为第一VP激励元件615。第二VP单元152还包括具有四个分支的激励电探针，每个分支在本文中被称为第二VP激励元件616。每个VP激励元件615、616可以由位于基板161a、161b、162a、162b中的一个上的导电图案或区域制成。第一VP激励元件615和第二VP激励元件616用于分别将EM场(RF信号)辐射到第一波导201和第二波导202中。
为了激励波导201、202中的辐射，激励元件615、616的激励部分(即，探针)625、626被定位成基本上垂直于形成波导201、202的接地层。由于波导201、202彼此平行，激励元件615、616的激励部分625、626被定位成基本上垂直于第二HP基板112。
激励元件615、616可以具有各种形式或图案。激励元件615、616的形式可以被选择成分别将它们的阻抗与波导201、202的阻抗相匹配。
RF信号通过第一VP RF端口631和第二VP RF端口632接收。在所示的实施例中，这些第一VP RF端口631和第二VP RF端口632位于第一VP单元151和第二VP单元152的中心部分。
如图6B所示，对于一些实施例，VP RF电缆193连接到第一VP单元151。VP RF电缆193用于将RF信号提供给第一VP单元151。第二VP单元152的第二VP RF端口632通过基底单元103连接到RF电源。
在所示的实施例中，第一VP基板161a和161b基本上彼此垂直地定位，使得四个探针615围绕天线结构100的中心轴线A1对称分布。类似地，第二VP基板161a和161b基本上彼此垂直地定位，使得四个探针616围绕天线结构100的中心轴线A1对称分布。
在所示的实施例中，第一VP基板161a、161b被定位成使得它们围绕天线结构100的中心轴线A1彼此交叉。第二VP基板162a、162b也被定位成使得它们围绕天线结构100的中心轴线A1彼此交叉。在一些实施例中，可以存在一个或多个第一VP基板161，每个第一VP基板161具有适当数量的VP激励元件625。需要说明的是，天线结构100可以具有任意数量的第一VP基板161和第二VP基板162，只要它们分别围绕第一波导201和第二波导202中的天线中心轴线A1对称和均匀分布即可。
在所示的实施例中，第一VP激励元件615中的每一个位于与天线结构100的中心轴线A1基本上相等的距离处。类似地，相对于其它第二VP激励元件616，第二VP激励元件616中的每一个位于与天线结构100的中心轴线A1基本上相等的距离处。相对于彼此对称地定位VP激励元件615、616可以分别实现第一VP单元151和第二VP单元152的全向辐射。VP激励元件615、616与中心轴线A1之间的距离可以由对应的第一波导201和第二波导202的宽度确定。需要说明的是，在一些实施例中，第一VP激励元件615和第二VP激励元件616中的每一个可以与A1基本上等距，而在其它实施例中，第一VP激励元件615中的每一个与A1基本上等距，但与A1的距离不同于与第二VP激励元件616的距离。
应当理解，第一HP单元101和第二HP单元102以及第一VP单元151和第二VP单元152的基板可以使用各种技术(包括但不限于PCB技术)制造。
再次参考图6A的实施例，第一VP单元151还包括位于第一VP基板161上的一个或多个第一寄生元件635。第一寄生元件635被定位成基本上平行于激励元件615的激励部分625。第二寄生元件636位于第二VP基板162上，基本上平行于激励元件616的激励部分626。与对应激励元件615、616的对应激励部分625、626相比，每个第一寄生元件635和第二寄生元件636更远离中心轴线A1定位。
第一寄生元件635可以电连接到第一HP单元101和第二HP单元102中的一个或两个。如图所示，第一寄生元件635机械和电连接到第一HP单元101。在一些实施例中，可以通过在将第一VP基板161的突出部分插入第一HP单元101的孔361中之后，将寄生元件635焊接到RF连接焊盘381来实现电连接。
现在参考图2和图3A的实施例，第一寄生元件635电连接到位于第一HP单元101上的第一VP可切换元件382a、382b、382c、382d(本文也称为第一可切换元件382)。在所示的实施例中，第一VP可切换元件382各自连接到具有电阻器385的寄生馈电电路386。每个寄生馈电电路386连接到VP DC线连接器390，该VP DC线连接器390电连接到位于第一馈电支架171表面上的VP DC线711。本领域技术人员应该清楚，不同附图的这些特征可以独立于这些附图的其它特征来实现。
在图2所示的实施例中，第一VP衬底161包括突出部分282。第一VP基板161的突出部分282和第一HP单元101的第一VP孔361的尺寸被设定成使得VP孔361可以接纳突出部分282，以将第一HP基板111安装到第一VP基板161上。突出部分282将第一寄生元件635机械和电连接到RF连接焊盘381，所述RF连接焊盘381耦合到第一VP可切换元件382。如上所述，第一VP可切换元件382用于控制寄生元件635的操作。VP可切换元件382包括PIN二极管、可变电容器或微机电系统(microelectromechanical system，MEMS)元件。
激励元件615和寄生元件635在第一VP基板161上彼此间隔开。当VP可切换元件382处于“接通”操作模式时，寄生元件635用于阻挡由对应的激励元件615发射的RF波。需要说明的是，寄生元件635、636和VP激励元件615、616可以位于VP基板161、162的同一表面上或位于VP激励元件615、616的相对表面上。
当VP可切换元件382处于“接通”操作模式时，寄生元件635阻止在对应的激励元件615处接收RF波。当所有VP可切换元件382处于“断开”操作模式时，寄生元件635可以实现垂直极化的RF波的全向辐射。在“接通”与“断开”操作模式之间切换VP可切换元件382能够修改和控制天线结构100的辐射方向图。在“接通”与“断开”模式之间进行切换的能力可以生成全向辐射方向图或生成定向辐射方向图。
例如，当两个相邻的第一VP可切换元件382(例如，图3A中的382a、382b)同时处于“接通”操作模式，并且其它第一VP可切换元件382(例如382c、382d)处于“断开”模式时，天线结构100生成与全向图案相比具有更高增益的定向辐射方向图。
应当理解，第一VP基板161可以具有与第一HP基板111中的对应孔相匹配的任意数量的突起282，用于将第一HP基板111安装在第一VP基板161上。
如上所述，第二VP基板162a、162b安装在基底单元103上，第二寄生元件636电连接到位于基底单元103上的第二VP可切换元件520。再次参见图5，基底单元103还包括第二VP可切换元件520，所述第二VP可切换元件520通过DC电路连接到对应的RF连接焊盘581。通过将第二VP基板162安装到基底单元103，将第二VP单元152的寄生元件636电连接到第二VP可切换元件520。电连接可以通过在将第二VP基板162的突出部分286插入基底单元103中的第二VP孔561中之后，将寄生元件636焊接到RF连接焊盘581来实现。与第一VP单元151的操作类似，通过在“接通”与“断开”操作模式之间切换，第二VP可切换元件382控制第二VP单元152的辐射方向图。
在一些实施例中，第一HP单元101和第二HP单元102以及第一VP单元151和第二VP单元152可以在类似的RF频率范围内操作。例如，所有HP单元和VP单元101、102、151、152都可以在5千兆赫(gigahertz，GHz)或6GHz的频率范围内操作。在其它实施例中，第一HP单元101和第二VP单元152可以在第一频率范围内操作，而第二HP单元102和第一VP单元151在第二频率范围内操作。第一频率范围可以包括低于第二频率范围的频率的频率。例如，第一频率范围可以包括5GHz，第二频率范围可以包括6GHz。
在某些实施例中，第一频率范围可以与第二频率范围重叠。例如，第一频率范围与第二频率范围之间的差值可以为约或大于1GHz，使得第一频率范围包括5GHz，第二频率范围包括6GHz。
在某些实施例中，第一HP单元101可以设置成更远离主接地层515，该主接地层515位于基底单元103的顶表面上。这使得第一HP单元101能够在与操作另一个HP单元的频率范围相比包括更低频率的频率范围内操作。
第一VP单元151和第二VP单元152可用于在相同的频率范围内辐射RF波。或者，第一VP单元151和第二VP单元152可以用于在两个不同的频率范围内辐射。在一些实施例中，第一VP单元151可用于在5GHz频率范围内辐射，第二VP单元152可用于在6GHz频率范围内辐射RF波。
应当理解，激励元件615、616的配置取决于激励元件辐射的RF波的频率带宽。在一些实施例中，与在5GHz下操作的VP激励元件615相比，在6GHz下操作的VP激励元件616的激励部分626可以定位成更靠近天线结构100的中心轴线A1。
再次参考图3A至图4B，第一HP单元101包括馈电孔360，第二HP单元102包括馈电孔460。此外，如图1所示，第一HP单元101的馈电孔360用于接纳馈电支架171的第一突出部分281。第二HP单元102的馈电孔460用于分别接纳馈电支架171、172的第二突出部分283、284。第一HP单元101具有用于接纳第一VP基板161的突出部分282的VP孔361。第二HP单元102还可以具有用于接纳第一VP基板和第二VP基板161a、161b、162a、162b的突出部分的附加孔。
图7A、图7B示出了本发明的实施例提供的安装在天线结构100的第一HP单元101和第二HP单元102上的馈电支架171、172的前视图和后视图。一对第一馈电支架171a、171b(本文也称为“第一馈电支架171”)和一对第二馈电支架172a、172b(本文也称为“第二馈电支架172”)用于提供从基底单元103到第一HP单元101和第二HP单元102的直流电流或电压。具体地，馈电支架171、172可以向第一HP可切换元件320、第二HP可切换元件420和第一VP可切换元件382提供直流电流/电压。
第一馈电支架171a、171b中的每一个都包含一对两条DC线711、712。DC线711、712向第一HP单元101提供电流和电压，具体地向位于第一HP单元101上的第一HP可切换元件320和第一VP可切换元件382提供电流和电压。
第二馈电支架172a、172b中的每一个包含一对三条DC线721、722、723。DC线721、722向位于第一HP单元101上的第一HP可切换元件320和第一VP可切换元件382提供电流和电压。第三DC线723提供从基底单元103到位于第二HP单元102上的第二HP可切换元件420的电流和电压。
在DC接合区域750中，第一馈电支架171和第二馈电支架172的部分以及第二HP单元102的一部分用于将DC电流从第二馈电支架172传输到第一馈电支架171。DC线721、722电连接到第二HP单元102上的第一馈电支架171a、171b的DC线711、712。在一些实施例中，对应的第一馈电支架171和第二馈电支架172的DC线711和DC线721可以焊接到位于HP单元102上的对应的公共第二DC导电焊盘490。类似地，对应的第一馈电支架171和第二馈电支架172的DC线712、722焊接到位于HP单元102上的另一个对应的公共第二DC导电焊盘490。
如图7B所示，馈电支架171、172还包括馈电接地层705、706，所述馈电接地层705、706用于从基底单元103向第一HP单元101和第二HP单元102提供电接地。馈电支架171、172的馈电接地层705、706可以由金属材料(例如，铜)制成。在所示的实施例中，馈电接地层705、706位于馈电支架171、172的表面上，所述馈电支架171、172的表面分别与承载DC线711、712和721、722的表面相对。
在接合区域750中，第二馈电支架172的馈电接地层706电连接到第一馈电支架171的馈电接地层705。还参见图4A，馈电接地层705、706可以例如通过焊接连接到第二接地导电焊盘488。在一些实施例中，焊接可以在将馈电支架171的突出部分283插入第二HP单元102的孔460中之后执行。在一些实施例中，第一馈电支架171和第二馈电支架172具有突出部分，以便将它们与第二HP单元102耦合。
再次参见图5，天线结构100的基底单元103包括用于接纳第二馈电支架172a、172b的突出部分285的基底馈电孔560。在一些实施例中，通过将第二馈电支架172的突出部分285插入基底单元103中匹配的基底馈电孔560中，将第二馈电支架172a、172b安装在基底单元103上。
基底单元103还具有用于接纳第二VP基板162a、162b的突出部分286的VP孔561。应当理解，第二馈电支架172a、172b的任何数量的突出部分285和第二VP基板162a、162b的任何数量的突出部分286在基底单元103中具有匹配的孔。
如图5所示，基底馈电孔560邻近位于基底单元103底面的基底DC导电焊盘590和基底接地导电焊盘588。每个DC导电焊盘590通过电源连接器550电连接到控制器(未示出)(为了简化的目的，图5B中没有描绘DC和RF线)。基底DC导电焊盘590被定位成使得当第二馈电支架172安装在基底单元103上，并且第二馈电支架172的突出部分285被基底馈电孔560接纳时，导电焊盘590电连接到位于馈电支架172上的DC馈电线721、722、723。
每个馈电线721、722、723向天线结构100的切换元件中的一个提供DC电流。这样的可切换元件是：用于操作第一HP单元101的IFA的第一可切换元件320；用于操作第二HP单元102的IFA的第二可切换元件420；以及用于操作第一寄生元件635的VP可切换元件382。
参见图1至图2和图4A至图5B，基底单元103和第二HP单元102可以具有电缆孔485、585，用于使分别向第一HP单元101和第一VP单元101的第一馈电端口330提供RF信号RF电缆191、193通过。基底单元103还可以具有附加电缆孔585，使用于向第二HP馈电端口430提供RF信号的RF电缆192通过。
为了制造天线结构100，可以首先单独制造第一HP天线单元101、第二HP天线单元102和基底103。所有表面安装的组件，例如，第一HP可切换元件320和第二HP可切换元件420、电容器331、431、332、432、第一VP可切换元件382、电阻器385、匹配电路335、435、第二VP可切换元件520、电源连接器550等可以使用标准技术和工艺组装。
参见图5至图7B，然后，第二VP衬底162a、162b和第二馈电支架172a、172b可以安装在基底单元103上。然后，第二寄生元件636可以连接到基底单元103上的RF连接焊盘581。激励元件626可以连接到RF信号焊盘595。接地层706可以连接到基底接地导电焊盘588。DC连接线721、722、723可以连接到基底单元103上的基底DC导电焊盘590。这些元件可以例如通过焊接彼此连接，以形成第一子组件。
为了制造第二子组件，可以例如通过将第一HP RF电缆191的内导体焊接到顶表面305上的第一馈电端口330并且将屏蔽焊接到第一HP单元101的接地层315，将第一HP RF电缆191连接到第一HP单元101。然后，第一VP基板161a、161b可以连接到第一HP单元101。
参考图6B，然后，VP RF电缆193的内导体可以连接到第一VP衬底161a和161b中的至少一个上的第一VP RF端口631，并且VP RF电缆193的屏蔽可以焊接到VP接地焊盘634。第一HP单元101上的第一寄生元件635与RF连接焊盘381之间的电连接(如图1所示)也可以是焊接的。具有连接的电缆191的第一HP单元101和具有连接的电缆193的第一VP基板161形成第二子组件。
在一些实施例中，天线结构100还可以包括VP馈电基板(图中未示出)，该VP馈电基板可以位于第一波导201中，并以平行于第一基板111和第二基板112的方式定位。这种VP馈电基板可以具有用于接纳第一馈电支架171和第一VP基板161的部分的孔。当安装第二子组件时，VP RF电缆193可以连接到VP馈电基板，并且VP馈电基板可以焊接到第一VP基板161。
为了制造第三子组件，例如通过将第二HP RF电缆192的内导体焊接到第二HP单元102的第二馈电端口430并且将第二HP RF电缆192的屏蔽焊接到第二HP单元102的第二接地层415，将第二HP RF电缆192连接到第二HP单元102。在一些实施例中，第一子组件、第二子组件和第三子组件可以相对于彼此以任何顺序制造。
为了制造第四子组件，随后，具有连接的电缆192的第二HP单元102安装在第一子组件的第二馈电支架172的突出部分284上。然后，第一馈电支架171可以安装在第二HP单元102的顶表面405上。DC连接线721、722、723和711、712连接到位于第二HP单元102中的第二DC导电焊盘490。这实现了位于第二馈电支架172上的第一DC连接线721、722、723与位于第一馈电支架171上的第一DC连接线711、712之间的DC信号的连续性。
馈电接地层706和705连接到第二HP单元102的第二接地导电焊盘488，从而得到连续的接地层。在安装第一HP单元101之前执行此步骤可以进入焊接区域。需要说明的是，第二接地导电焊盘488通过接地通孔426连接到第二接地层415。
然后，可以通过将具有连接的电缆191的第一HP单元101和具有连接的电缆193的第一VP基板161安装在馈电支架171的顶部上来连接第二子组件和第四子组件。然后，第一支架171的DC连接线711、712之间的电连接可以焊接到第一HP单元101上的VP DC线连接器390。馈电接地层705可以焊接到第一HP单元101顶部上的第一接地导电焊盘388。
图13示出了本发明的公开实施例提供的用于制造射频(radio-frequency，RF)波通信的天线结构的方法1300的流程图。方法1300在步骤1310开始，在该步骤中，IFA 310、410和可切换元件320、420分别连接到第一HP天线单元101的第一HP基板111和第二HP天线单元102的第二HP基板112。其它对应的电子元件，例如电容、电阻器和各种导电焊盘和DC线连接器(例如，RF连接焊盘381、第一接地导电焊盘388和第二接地导电焊盘488、VP DC线连接器390、HP DC线连接器391)，如上所述，可以连接到第一HP天线单元101和第二HP天线单元102。
在步骤1312中，VP激励元件635、636连接到第一VP天线单元151和第二VP天线单元152。在步骤1314中，第一HP RF电缆191连接到第一HP天线单元101。在步骤1316中，第一VPRF电缆193连接到第一VP天线单元151。如上所述，第一HP RF电缆可以通过在第一HP天线单元101的顶表面305上焊接内导体并且在第一HP天线单元101的底面表面306上焊接屏蔽来连接。
在步骤1320中，通过将第一VP基板161的突出部分插入第一HP基板111的匹配孔361中，将第一VP天线单元151的第一VP基板耦合到第一HP天线单元101。在步骤1322中，至少部分位于第一VP基板161的突出部分上的寄生元件635电连接到位于第一HP基板111上的对应RF连接焊盘381。
在步骤1324中，第二HP RF电缆192连接到第二HP天线单元102。在步骤1326中，通过将第二馈电支架172和第二VP基板162的突出部分插入基底单元103的匹配孔560、561中，将第二馈电支架172和第二VP基板162耦合到基底单元103。在一些实施例中，步骤1314、1316、1324、1326可以相对于彼此以任何顺序执行。
在步骤1330中，通过将第一馈电支架171和第二馈电支架172的突出部分插入第二HP天线单元102的第二HP基板112中的匹配孔460中，将第二HP天线单元102耦合到第一馈电支架171和第二馈电支架172。
在步骤1332中，DC线711、712、721、722和馈电接地层705、706分别电连接到位于第二HP基板112上的对应的第二DC导电焊盘490和第二接地导电焊盘488。如在图7A、图7B的所示实施例中所示，DC线711、712、721、722和馈电接地层705、706可以部分地位于第一馈电支架171的第二突出部分284和第二馈电支架172的第一突出部分283上。
在步骤1334中，通过将第一馈电支架171的其它突出部分281插入第一HP天线单元101的第一HP基板111中的匹配孔360中，将第一HP单元101耦合到第一馈电支架171。最后，在步骤1336中，至少部分地位于第一馈电支架171的其它突出部分281上的DC线711、712和馈电接地层705电连接到对应的第一VP DC线连接器390、第一HP DC线连接器391、位于第一HP基板111上的第一接地导电焊盘388。
在一些实施例中，将第一VP RF电缆193连接到第一VP天线单元151可以包括首先将第一VP RF电缆193连接到VP馈电基板(未示出)。第一VP RF电缆193的内导体可以焊接在顶部，VP RF电缆193的屏蔽可以焊接在VP馈电基板的底面上。然后，VP馈电基板可以以基本上垂直的方式耦合到第一VP基板161，并且可以焊接RF馈电点以连接VP馈电基板和第一VP单元151的第一VP基板161。然后，具有连接的第一HP电缆191的第一HP基板111可以与第一VP单元151的第一VP基板161耦合。第一VP基板161的突出部分282与第一HP基板111中的匹配孔361耦合，寄生元件的部分用RF连接焊盘381焊接，以将第一VP单元与位于第一HP单元101中的VP切换元件382电连接。VP馈电基板在第一波导201中与第一HP基板111和第二HP基板112大致平行地定位。
图8A示出了本发明的公开实施例提供的天线结构100的第二VP单元152的方位角辐射方向图。图8B示出了天线结构100的第二VP单元152的反射系数(即，S11参数)，其中，第二VP单元152在5GHz频率范围内操作。曲线801、811分别示出了在全向模式下操作的天线结构100的生成的全向辐射方向图和反射系数，在全向模式下，第二VP单元152的所有四个第二VP可切换元件520都处于“断开”模式。
如上所述，VP单元151、152可以在定向模式下操作，在定向模式下，两个VP可切换元件520或382处于“接通”模式。曲线802、803、804、805分别示出了针对第二VP单元152的不同辐射方向生成的定向辐射方向图和对应的S11参数812、813、814、815。
图9A示出了本发明的实施例提供的当一个、两个或三个HP可切换元件处于“接通”操作模式时，天线结构100的第二VP单元152的操作的方位角定向辐射方向图。如上所述，当第二VP可切换元件520处于“接通”模式时，寄生元件636阻挡第二VP激励元件626的辐射。因此，曲线901示出了当一个第二VP可切换元件520处于“接通”操作模式时的辐射方向图，曲线902示出了当两个第二VP可切换元件520处于“接通”操作模式时的辐射方向图，曲线901示出了当三个第二VP可切换元件520处于“接通”操作模式时的辐射方向图。此外，图9B描绘了图9A的天线结构100的第二VP单元152的回波损耗。也就是说，曲线911示出了当一个第二VP可切换元件520处于“接通”操作模式时的回波损耗，曲线912示出了当两个第二VP可切换元件520处于“接通”操作模式时的回波损耗，曲线911示出了当三个第二VP可切换元件520处于“接通”操作模式时的回波损耗。
如上所述，天线结构100可以用于在两个频率范围和两种极化中操作。此外，天线结构100可以用于在全向操作模式与定向操作模式之间切换。
图10示出了本发明的公开实施例提供的天线阵列1000。天线阵列1000包括天线100和第三天线单元1003。在一些实施例中，天线单元1003可以在第三频率范围(例如，2.5GHz)内操作。此外，天线单元1003可以用于生成垂直和水平极化的辐射方向图。在一些实施例中，每个天线单元1003可以包括用于在第三频率范围内以水平极化操作的第三IFA和用于在第三频率范围内以垂直极化操作的单极子元件。通过进行该操作，天线阵列1000可以用于在三个频率范围内操作。
在所示的实施例中，天线阵列1000可以重新配置用于在两种极化(垂直和水平)和三个频率范围内操作。在一些实施例中，天线阵列1000可以容纳每个频带16个端口(即，16个数据流)。如本文所述，天线结构100的四个端口可以并置，以减小天线阵列1000的大小。这种配置使天线阵列1000能够在两个频带(例如，5GHz和6GHz)中执行全向模式操作和定向模式操作。
天线阵列1000的16个数据流支持使用多输入多输出(multi input multioutput，MIMO)技术，这有助于提高通信容量。天线结构100的模式切换能力进一步增加了通信容量，因为它减少了不希望的干扰并增强了发送和接收增益。
图11示出了本发明的公开实施例提供的在6GHz频率范围内操作的第一VP单元151(曲线1106)和在5GHz频率范围内操作的第二VP单元152(曲线1105)的回损曲线(即，S11参数)。图11还示出了第一VP单元151与第二VP单元152(曲线1107)之间的耦合系数(即，S21参数)作为天线结构100的VP激励元件的频率的函数。如图所示，第一VP单元151与第二VP单元152之间的耦合基本上很低，使得S21参数小于–20dB(曲线1107)。
图12A、12B分别示出了本发明的公开实施例提供的天线结构100的第一HP单元101(曲线1201和1203)和第二HP单元102(曲线1202和1204)的方位角辐射方向图。第一HP单元101分别在5GHz频率范围内操作，第二HP单元102分别在6GHz频率范围内操作。实线曲线1201、1202示出了当第一HP单元101和第二HP单元102的两个可切换元件320、420处于“接通”操作模式时用于定向模式操作的辐射方向图。虚线曲线1203、1204示出了当所有可切换元件320、420处于“断开”操作模式时用于全向模式操作的辐射方向图。
图12C示出了第一HP单元101(曲线1211)和第二HP单元102(曲线1212)的回波损耗。在所示的实施例中，第一HP单元101在5GHz频率范围内操作，第二HP单元102在6GHz频率范围内操作。
尽管已经参考本发明的特定特征和实施例描述了本发明，但是显然在不偏离本发明的范围的情况下，可以进行各种修改和组合。因此，说明书和附图仅被视为所附权利要求书限定的对本发明的说明，并且预期覆盖落入本发明的范围内的任何和所有修改、变化、组合或等同物。

Claims (24)

1.一种用于射频(radio-frequency，RF)波通信的天线结构，其特征在于，所述天线结构包括：
基底单元；
第一水平极化(horizontal-polarization，HP)天线单元，包括多个第一倒F天线(inverted-F antenna，IFA)，所述多个第一倒F天线用于辐射具有水平极化的RF波；
第二HP天线单元，具有多个第二IFA，所述多个第二IFA用于辐射具有所述水平极化的RF波，所述第二HP天线单元被定位成使得所述第一HP天线单元和所述第二HP天线单元彼此间隔开，以形成第一平行板波导，并且使得所述第二HP天线单元和所述基底单元彼此间隔开，以形成第二平行板波导；
第一垂直极化(vertical-polarization，VP)天线单元，位于所述第一平行板波导中，所述第一VP天线单元具有多个第一VP激励元件，所述多个第一VP激励元件用于辐射具有垂直极化的所述RF波；
第二VP天线单元，位于所述第二平行板波导中，所述第二VP天线单元具有多个第二VP激励元件，所述多个第二VP激励元件用于辐射具有所述垂直极化的所述RF波。
2.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，还包括：
第一多个HP可切换元件，各自连接到所述第一IFA中的一个，所述第一多个HP可切换元件用于控制所述第一HP天线单元的辐射方向图。
3.根据权利要求2所述的天线结构，其特征在于，还包括：
第二多个HP可切换元件，各自连接到所述第二IFA中的一个，所述第二多个HP可切换元件用于控制所述第二HP天线单元的辐射方向图。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的天线结构，其特征在于，所述第一VP天线单元和所述第二VP天线单元还包括寄生元件，所述寄生元件用于通过所述第一VP天线单元和所述第二VP天线单元控制所述RF波的辐射方向图。
5.根据权利要求4所述的天线结构，其特征在于，所述寄生元件由位于所述第一HP天线单元和所述第二HP天线单元中的至少一个中的VP可切换元件操作。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的天线结构，其特征在于，所述第一VP激励元件形成第一VP激励探针，所述第二VP激励元件形成第二VP激励电探针。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的天线结构，其特征在于，还包括：
一对第二馈电支架和一对第一馈电支架，用于向第一多个HP可切换元件、第二多个HP可切换元件和第一多个VP可切换元件提供电流。
8.根据权利要求7所述的天线结构，其特征在于，所述一对第二馈电支架用于向第二多个VP可切换元件提供直流电。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的天线结构，其特征在于，所述第一HP天线单元包括第一HP基板，所述第一HP基板具有用于接纳所述第一VP天线单元的第一VP基板的突出部分的孔。
10.根据权利要求9所述的天线结构，其特征在于，所述第一VP基板的所述被接纳的突出部分用于电连接位于所述第一VP基板上的第一寄生元件和第一多个VP可切换元件，所述第一多个VP可切换元件位于所述第一HP基板上，并用于操作所述第一寄生元件以控制所述第二VP天线单元的辐射方向图。
11.根据权利要求10所述的天线结构，其特征在于，所述第一HP基板包括用于接纳第一馈电支架的突出部分的孔，所述突出部分用于将所述第一多个VP可切换元件电连接到位于所述第一馈电支架表面上的第一DC线。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的天线结构，其特征在于，所述第二HP天线单元包括第二HP基板，所述第二HP基板具有用于接纳所述第一VP天线单元的所述第一VP基板的其它突出部分的孔。
13.根据权利要求12所述的天线结构，其特征在于，
所述基底单元包括第二多个VP可切换元件，所述第二多个VP可切换元件用于操作第二寄生元件以控制所述第二VP天线单元的辐射方向图，所述第二寄生元件电连接到所述第二多个VP可切换元件。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的天线结构，其特征在于，所述第二HP天线单元还包括：
孔，用于接纳第二馈电支架的突出部分，所述第二馈电支架包括第二DC线和第二馈电接地层的部分；
DC导电焊盘，位于所述第二HP天线单元上，用于将位于第一馈电支架上的第一DC线电连接到位于所述第二馈电支架上的所述第二DC线；
接地导电焊盘，位于所述第二HP天线单元上，用于将位于第一馈电支架上的第一馈电接地层电连接到位于所述第二馈电支架上的所述第二馈电接地层。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的天线结构，其特征在于，所述第一HP天线单元、所述第二HP天线单元、所述第一VP天线单元、所述第二VP天线单元和基底单元中的每一个包括至少一个由印刷电路板(printed circuit board，PCB)制成的基板。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的天线结构，其特征在于，
所述第一HP天线单元和所述第二VP天线单元用于在第一频率范围内操作；
所述第二HP天线单元和所述第一VP天线单元用于在第二频率范围内操作。
17.根据权利要求16所述的天线结构，其特征在于，所述第一频率范围与所述第二频率范围重叠。
18.根据权利要求16或17所述的天线结构，其特征在于，所述第一频率范围与所述第二频率范围之间的差值大于1千兆赫(gigahertz，GHz)。
19.根据权利要求18所述的天线结构，其特征在于，所述第一频率范围包括低于所述第二频率范围的频率的频率。
20.根据权利要求19所述的天线结构，其特征在于，所述第一频率范围包括5GHz，所述第二频率范围包括6GHz。
21.根据权利要求1至20中任一项所述的天线结构，其特征在于，所述天线结构为形成天线阵列的多个天线结构中的一个，所述天线阵列还包括多个第三天线单元，每个第三天线单元具有用于辐射在第三频率范围内垂直极化的所述RF波的单极子和用于辐射水平极化的所述RF波的第三IFA。
22.根据权利要求21所述的天线结构，其特征在于，所述第三频率范围包括2.5GHz。
23.一种用于制造传输射频(radio-frequency，RF)波的天线结构的方法，其特征在于，所述方法包括：
将倒F天线(inverted-F antenna，IFA)和可切换元件连接到第一水平极化(horizontal-polarization，HP)天线单元的第一HP基板和第二HP天线单元的第二HP基板；
将第一垂直极化(vertical-polarization，VP)激励元件和第二VP激励元件以及第一寄生元件和第二寄生元件连接到第一VP基板和第二VP基板；
将第一HP RF电缆连接到所述第一HP天线单元，将第一VP RF电缆连接到第一VP基板中的一个，将第二HP RF电缆连接到第二HP天线单元；
将所述第一VP基板耦合到所述第一HP天线单元，并将位于所述第一VP基板上的所述第一寄生元件电连接到位于所述第一HP基板上的对应的第一RF连接焊盘；
将第二馈电支架和第二VP基板连接到基底单元；
将所述第二HP天线单元耦合到第一馈电支架和所述第二馈电支架，并将位于所述第一馈电支架上的第一DC线和第一馈电接地层以及位于所述第二馈电支架上的第二DC线和第二馈电接地层电连接到位于所述第二HP基板上的对应的第二DC导电焊盘和第二接地焊盘；
将所述第一HP单元耦合到所述第一馈电支架，并将位于所述第一馈电支架上的所述第一DC线和所述第一馈电接地层电连接到位于所述第一HP基板上的对应的第一DC导电焊盘和第一接地焊盘。
24.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，将所述第一VP RF电缆连接到所述第一VP天线单元还包括：将所述第一VP RF电缆连接到VP馈电基板，并将所述VP馈电基板近似平行于所述第一HP基板和所述第二HP基板放置。
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