CN114207938A - 具有相位误差补偿的基站天线和相关操作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了基站天线。基站天线包括连续竖直列的辐射元件。所述基站天线包括电连接到所述辐射元件的竖直列中的一列的移相器。此外，所述基站天线包括相位误差补偿部件，所述相位误差补偿部件被配置成基于所述相位误差补偿部件的移动在所述移相器的输入处提供相位误差补偿。还提供了相关的操作方法。

Description

具有相位误差补偿的基站天线和相关操作方法
相关申请的交叉引用
本申请请求享有2019年6月27日提交的美国临时专利申请第62/867,445号的优先权，该申请的全部内容通过引用并入本文中。
技术领域
本公开涉及通信系统，并且具体地涉及基站天线。
背景技术
用于无线通信系统的基站天线用于将射频(“RF”)信号传输到蜂窝通信服务的固定和移动用户，并且从蜂窝通信服务的固定和移动用户接收RF信号。基站天线通常包括辐射元件(例如交叉偶极子或贴片辐射元件)的线性阵列或二维阵列。
示例性基站天线在国际公开号WO 2017/165512中以及美国专利申请号15/921,694中进行了论述，其公开内容以全文引用的方式并入本文中。包括许多紧密间隔的辐射元件的基站天线可以呈现天线的性能折衷。例如，水平地紧密间隔的辐射元件的竖直列可以期望地提供宽扫描角度(例如，至多约60°的方位角扫描)，而没有栅瓣，但是也可能不希望地导致列之间的相互耦合。
发明内容
根据本文中的一些实施例，基站天线可包括被配置成传输一频带的RF信号的竖直交错的连续第一竖直列、第二竖直列、第三竖直列和第四竖直列的辐射元件。所述基站天线可以包括移相器，所述移相器电连接到所述第一竖直列的辐射元件或所述第二竖直列的辐射元件。此外，所述基站天线可以包括相位误差补偿部件，所述相位误差补偿部件被配置成基于所述相位误差补偿部件的移动在所述移相器的输入处提供相位误差补偿。
在一些实施例中，所述基站天线可以包括机械致动器，所述机械致动器被配置成同时控制所述相位误差补偿部件的移动和所述移相器的移动。此外，所述移相器可以是旋转移相器，并且所述相位误差补偿部件可以是所述旋转移相器上的介电结构。例如，所述旋转移相器可以是接帚移相器，所述接帚移相器的可旋转部分可以包括接帚印刷电路板(“PCB”)，并且所述介电结构可以在所述接帚移相器的所述接帚PCB与主PCB之间。在一些实施例中，所述介电结构可以附接到所述接帚PCB。
根据一些实施例，所述移相器可以是非旋转移相器。例如，所述非旋转移相器可以是可调U形移相器(trombone phase shifter)或滑动介质移相器(sliding dielectricphase shifter)。
在一些实施例中，所述移相器和所述相位误差补偿部件分别可以是第一移相器和第一相位误差补偿部件。此外，所述基站天线可包括：第二移相器，所述第二移相器电连接到所述第三竖直列的辐射元件或所述第四竖直列的辐射元件；以及第二相位误差补偿部件，所述第二相位误差补偿部件被配置成基于所述第二相位误差补偿部件的移动而在所述第二移相器的输入处提供相位误差补偿。
根据一些实施例，所述第一移相器和所述第二移相器可以分别电连接到所述第一竖直列的辐射元件和所述第三竖直列的辐射元件。此外，所述基站天线可包括分别电连接到所述第二竖直列的辐射元件和所述第四竖直列的辐射元件的第三移相器和第四移相器。所述第三移相器和所述第四移相器中的每一个可以不包括任何可移动相位误差补偿部件。
替代性地，所述第一移相器和所述第二移相器可以分别电连接到所述第二竖直列的辐射元件和所述第四竖直列的辐射元件，所述基站天线可包括分别电连接到所述第一竖直列的辐射元件和所述第三竖直列的辐射元件的第三移相器和第四移相器，以及所述第三移相器和所述第四移相器中的每一个可以不包括任何可移动相位误差补偿部件。
在一些实施例中，所述基站天线可以被配置成在波束成形模式中操作。此外，所述移相器的输入可包括所述移相器的输入RF传输线，并且随着所述相位误差补偿部件相对于所述移相器的输入RF传输线移动，横穿所述移相器的输入RF传输线的相位的相位延迟可以改变。
根据本文中的一些实施例，基站天线可包括被配置成在波束成形模式中传输RF信号的连续第一、第二和第三竖直列的辐射元件。所述基站天线可以包括移相器，所述移相器电连接到所述第一竖直列的辐射元件或所述第二竖直列的辐射元件。此外，所述基站天线可以包括相位误差补偿部件，所述相位误差补偿部件被配置成基于所述相位误差补偿部件的移动在所述移相器的输入处提供相位误差补偿。
在一些实施例中，所述第二竖直列的辐射元件可以相对于所述第一竖直列的辐射元件和所述第三竖直列的辐射元件竖直交错。此外，所述基站天线可以包括第四竖直列的辐射元件，所述第四竖直列的辐射元件相对于所述第一竖直列的辐射元件和所述第三竖直列的辐射元件竖直交错，并且被配置成在所述波束成形模式中传输RF信号。所述第四竖直列的辐射元件可邻近所述第一竖直列的辐射元件或所述第三竖直列的辐射元件。
根据一些实施例，所述基站天线可以包括机械致动器，所述机械致动器被配置成同时控制所述相位误差补偿部件的移动和所述移相器的移动。所述移相器可以被配置成响应于所述相位误差补偿而在所述移相器的所有输出处提供相位误差补偿量。此外，所述相位误差补偿部件可以是所述移相器上的可旋转或平移移动结构，并且所述移相器可以是旋转移相器或非旋转移相器。
根据本文中的一些实施例，操作基站天线的方法可包括通过同时移动移相器和相位误差补偿部件来控制竖直列的辐射元件的相移量和相位误差补偿量。例如，所述控制可以由所述基站天线的机械致动器执行。
在一些实施例中，所述控制可以包括在所述移相器的所有输出处提供所述相位误差补偿量。所述移相器、所述竖直列的辐射元件和所述相位误差补偿部件可以分别包括第一移相器、第一竖直列的辐射元件和第一相位误差补偿部件。所述方法可包括通过同时移动第二移相器和第二相位误差补偿部件来控制第二竖直列的辐射元件的相移量和相位误差补偿量。所述第一竖直列的辐射元件和所述第二竖直列的辐射元件可以相对于相邻的第三竖直列的辐射元件竖直交错，并且可以被配置成传输波束成形频带的RF信号。此外，所述方法可包括通过移动第三移相器而控制所述第三竖直列的辐射元件的相移量，同时所述第三移相器不包括任何可移动相位误差补偿部件。
附图说明
图1是根据本发明构思的实施例的基站天线的前透视图。
图2A是移除了天线罩的图1的基站天线的示意性前视图。
图2B是图2A的辐射元件的示意性轮廓图。
图2C和2D是电连接到移相器的图2A的竖直列的示意性框图。
图2E和2F是示出图2C的其中一个竖直列的相位误差补偿方案的详情的示意性框图。
图3A和3B是根据本发明的构思的实施例的具有相位误差补偿的旋转移相器的示意性平面图。
图3C是根据本发明的构思的实施例的具有相位误差补偿的接帚移相器的示意性横截面图。
图3D和3E是根据本发明的构思的实施例的具有相位误差补偿的滑动介质移相器的示意性平面图。
图3F和3G是根据本发明的构思的实施例的具有相位误差补偿的可调U形移相器的示意性平面图。
图4A-4C是示出根据本发明的构思的实施例的基站天线的操作的流程图。
具体实施方式
根据本发明构思的实施例，提供了用于无线通信网络的基站天线。在无线通信中，可能需要使用具有带多列辐射元件的波束成形阵列的基站天线。具有此类阵列的典型目标是在方位角平面中形成窄天线束。这增大了在期望用户方向上传输的信号的功率，并且减少了干扰。可能还期望以电子方式调整天线束的仰角以调整天线的覆盖面积。这可单独地针对每一列完成，例如通过使用机电移相器。
为了保持相邻列之间的紧密间隔，同时增加相邻列中的辐射元件之间的分离，可能期望竖直地交错相邻列。这种交错配置减少了相邻元件之间的相互耦合，导致增加了端口间的隔离。
然而，将电下倾施加到交错阵列可导致由于列的交错造成的相位误差。此相位误差将影响垂直面方向图，且更重要的是，影响方位角波束成形方向图，这是天线中大部分性能增益的可能发生之处。特别地，当水平扫描天线束时，由于列交错而在相邻列中的辐射元件之间的在竖直方向上的物理偏移将使天线束也在竖直方向上扫描，因此提供方位角扫描误差。因此，当施加(例如，调整)电下倾时，其可能不期望地导致相位误差并影响方位角方向图。
电(即，电子)下倾系统的实例在国际申请号PCT/US2019/027274和美国专利申请号62/696,996中论述，所述专利申请的公开内容以全文引用的方式并入本文中。如这些参考文献中所论述，由辐射元件的相控阵列形成的天线束的视轴指向方向可以电子下倾以在垂直平面中向下移动指向方向。此外，列的交错配置将引入相位误差。如果电下倾角为α，且交错为d/2，则相位误差为β0＝k(d/2)sinα，其中k＝2π/λ为波数，λ为波长，且d为一列中相邻辐射器之间的距离。如果已知下倾角α，那么可以由系统(例如，由基站)补偿此相位误差。然而，不确定系统的波束成形软件和下倾控制是相同的，因此使用已知的下倾角进行补偿并不总是可行的。
然而，根据本发明构思的实施例，可以在移相器的输入处添加/调整相位补偿(例如，相位延迟)，以补偿在天线束电下倾时引入的相位误差。例如，相位补偿量可以由控制耦合(例如，电连接)到移相器的天线列的辐射元件(或辐射元件的子阵列)之间的相移的相同机械致动器移动来控制。
如果移相器是旋转装置，例如接帚-弧刷(wiper-arc)移相器，那么可以用介电体(即，介电结构)实施相位补偿，所述介电体将移相器的接帚臂与移相器的弧刷分离。当介电体和接帚臂移动(即，旋转)时，可以在移相器的输出端口之间产生相移，并且这些相移提供电下倾。在一些实施例中，介电体可以成形为使得其一部分将移动到移相器的输入线上或下方，由此产生可以补偿列的交错的相位延迟。
此外，在一些实施例中，可以使用可调U形线代替旋转介电体，以提供甚至更大的相位补偿。如果移相器是使用平移运动的装置，那么可以使用介电体或可调U形线中的任一个的变体来实现类似的相移补偿。
将参考附图更详细地描述本发明构思的示例性实施例。
图1是根据本发明构思的实施例的基站天线100的前透视图。如图1所示，基站天线100是细长结构并且具有大体上矩形的形状。基站天线100包括天线罩110。在一些实施例中，基站天线100还包括顶端盖120和/或底端盖130。例如，天线罩110与顶端盖120组合可以包括单个单元，这可以有助于基站天线100的防水。底端盖130通常是单独件，并且可以包括安装在其中的多个连接器140。然而，连接器140不限于位于底部端盖130上。相反，连接器140中的一个或多个可以设置在与天线罩110的前侧相对的天线罩110的后(即，后部)侧上。基站天线100通常以竖直构造安装(即，基站天线100的长侧相对于地面沿竖直轴线L延伸)。
图2A是图1的基站天线100的示意性前视图，其中天线罩110被移除以示出天线100的天线组件200。天线组件200包括多个辐射元件250，该辐射元件可以分组成一个或多个阵列，包括一个或多个波束成形阵列。
辐射元件250的竖直列250-1C至250-4C可以在竖直方向V上从天线组件200的下部部分延伸到天线组件200的上部部分。竖直方向V可以是纵向轴线L或者可以与纵向轴线L平行(图1)。竖直方向V还可以垂直于水平方向H和前向方向F。如本文所用，术语“竖直”不一定要求某物精确竖直(例如，天线100可具有小的机械下倾)。辐射元件250可在前向方向F上从一个或多个馈电(或“馈送”)板204(图2B)向前延伸，该馈电板将RF信号耦合到单个辐射元件250和耦合来自单个辐射元件的RF信号。例如，在一些实施例中，辐射元件250可以在相同馈电板204上。例如，馈电板204可以是在其上具有所有辐射元件250的单个PCB。电缆可用于将每个馈电板204连接到天线100的其它部件，例如，双工器、移相器等。
如图2A中所示，竖直列250-1C至250-4C可具有交错布置。具体地，竖直列250-1C至250-4C中的连续竖直列相对于彼此可以是竖直交错的。例如，竖直列250-1C的中心点251可以在竖直方向V上相对于竖直列250-2C的对应中心点251交错。并且，竖直列250-2C的中心点251可以相对于竖直列250-3C的对应中心点251竖直交错，也可以相对于竖直列250-4C的对应中心点251竖直交错。竖直列中的辐射元件250的中心点251可以在竖直方向V上彼此间隔开距离d，并且竖直列250-1C至250-4C的连续竖直列之间的竖直方向V上的交错量可以约为d/2。图2A中所示的交错布置可以减少竖直列250-1C至250-4C中的相邻(即，连续)竖直列中的辐射元件250之间的相互耦合。因此，端口间的隔离可能会增加(因为每个列由与其他列不同的一个或多个端口馈送)。
在一些实施例中，竖直列250-1C至250-4C中的非连续竖直列相对于彼此可以不竖直交错。例如，竖直列250-1C的中心点251可以与竖直列250-3C的相应中心点251在水平方向H上对准。类似地，竖直列250-2C的中心点251可以与竖直列250-4C的相应中心点251在水平方向H上对准。如本文所用，术语“竖直”(或“竖直地”)是指在竖直方向V上的某物(例如，距离，轴，或列)。此外，馈电点在一些实施例中可以在辐射元件250的中心点251处或附近。
尽管图2A示出了四列竖直列250-1C至250-4C，但天线组件200可以包括更多(例如，五、六或更多)或更少(例如，二或三)个竖直列的辐射元件250。此外，竖直列中的辐射元件250的数量可以是从两个到二十个或更多个的任何数量。例如，竖直列250-1C至250-4C可各自具有十二到二十个辐射元件250。
在一些实施例中，天线组件200可包括多个辐射元件(未示出)，该多个辐射元件被配置成以不同于辐射元件250的频带操作。例如，竖直列250-1C至250-4C可以是高频带辐射元件的“内”竖直列，其在水平方向H上处于低频带辐射元件的竖直列之间。此外，辐射元件250和/或天线组件200的其它(例如，低频带)辐射元件可包括双极化辐射元件，该双极化辐射元件安装成在前向方向F上从馈电板204向前延伸。
在一些实施例中，辐射元件250可以是高频带辐射元件，其被配置成传输和接收包括1400-2700MHz、3300-4200MHz和/或5000-5900MHz频率范围中的一个或其一部分的高频带的信号。相比之下，低频带辐射元件可以被配置成传输和接收包括617-960MHz频率范围或其一部分的低频带的信号。
在一些实施例中，辐射元件250可以以波束成形模式使用以传输RF信号，其中天线束在至少一个方向上“引导”。可用作波束成形天线的天线的实例在美国专利公开号2018/0367199中论述，所述专利的公开内容以全文引用的方式并入本文中。例如，基站可包括波束成形无线电装置，该波束成形无线电装置具有电连接到基站天线的相应端口的多个输出端口。
图2B为图2A的辐射元件250的示意性轮廓图。轮廓图示出沿着水平方向H的辐射元件250的“行”。该行包括竖直列250-1C中的第一辐射元件250、竖直列250-2C中的第二辐射元件250、竖直列250-3C中的第三辐射元件250和竖直列250-4C中的第四辐射元件250。由于竖直列250-1C至250-4C竖直交错，因此在水平方向H上，一行中不超过两个辐射元件250彼此对准。
如图2B中所示，辐射元件250可以在前向方向F上从接地平面反射器214延伸。馈电板204可以位于反射器214的前方或后方。
天线100(图1)的各种机械和电子部件可安装在反射器表面214的背侧后方的室中。所述部件可包括例如移相器、远程电子倾斜单元、机械连杆、控制器、双工器等。反射器表面214可以包括用作反射器的金属表面和用于天线100的辐射元件250的接地平面。在本文中，反射器表面214也可以被称为反射器214。
图2C和2D是电连接到移相器260的图2A的竖直列250-1C至250-4C的示意性框图。移相器260可以是旋转(例如，接帚)移相器或非旋转(例如，可调U形或滑动介质)移相器。一个或多个机械(例如，机电)致动器270可以控制移相器260的移动。致动器270还可以控制一个或多个相位误差补偿部件265的移动。特别地，致动器270的相同机械移动可以控制(i)相移和(ii)相位补偿量(以调整横越输入RF传输线的相位的延迟以补偿由竖直交错引起的相位误差)。
在一些实施例中，可移动(例如，可旋转或平移移动)的相位误差补偿部件265可以通过基于相位误差补偿部件265的移动在移相器260的输入处提供相位误差补偿来增加相位误差补偿。例如，相位误差补偿部件265-1的移动可用于改变输入到电连接到竖直列250-1C的移相器260-1的RF信号的相对相位。相位误差补偿部件265-2、265-3和/或265-4可类似地用于改变分别输入到移相器260-2、260-3和260-4的RF信号的相对相位，以添加相位误差补偿。
尽管在施加电下倾时，竖直交错竖直列250-1C至250-4C可导致相位误差，但使用一个或多个相位误差补偿部件265可以减轻相位误差。由于在竖直列250-1C至250-4C的奇数或偶数列(例如，一半)中可能基本上不存在相位误差，因此移相器260中的对应移相器可以不包括任何相位误差补偿部件265。例如，如图2C中所示，相位误差补偿部件265-1和265-3可分别向移相器260-1和260-3添加相位误差补偿，移相器260-2和260-4可不包括任何相位误差补偿部件265。作为另一个示例，如图2D中所示，相位误差补偿部件265-2和265-4可以分别将相位误差补偿添加到移相器260-2和260-4，移相器260-1和260-3可以不包括任何相位误差补偿部件265。通过对移相器260中的一个或两个(例如约一半)使用相位误差补偿部件265实现的补偿水平可以使得可以不需要为每个移相器260添加相位误差补偿。
在一些实施例中，竖直列250-1C至250-4C的所有四个可以由相应的相位误差补偿部件265-1至265-4进行相位误差补偿。因此，相位误差补偿部件265-1和265-3(图2C)和相位误差补偿部件265-2和265-4(图2D)可以协作(例如，同时)使用。例如，相位误差补偿部件265-1和265-3可以在与相位误差补偿部件265-2和265-4不同的旋转或平移方向上操作，因此减少相位误差补偿部件265-1至265-4中个别相位误差补偿部件要求的相位误差补偿量。
图2E和2F是示出图2C的竖直列250-1C至250-4C之一的相位误差补偿方案的详情的示意性框图。尽管将列250-1C用作实例，但类似的方案可以与图2C/2D的列250-1C至250-4C中的任一个一起使用。除了由移相器260-1控制相移(例如，
Figure BDA0003497939300000081
)之外，致动器270-1经由移相器260-1控制相位误差补偿量，以减轻由竖直交错列250-1C至250-4C产生的相位误差。
如图2E中所示，致动器270-1机械地联接(例如，通过一个或多个机械连杆)到移相器260-1和相位误差补偿部件265-1两者。特别地，图2E示出了致动器270-1的移动MX被施加到移相器260-1和相位误差补偿部件265-1两者，所述移相器可以是多端口移相器，所述相位误差补偿部件可响应地调节输入到移相器260-1的RF信号的相位。移相器260-1的相对相移(例如，
Figure BDA0003497939300000082
)由移动MX施加以提供电下倾。
由于移动MX，移相器260-1可以将相锥施加到通过相应辐射元件250(或辐射元件250的子组)传输的RF信号的子分量。通过向RF信号的一些子分量施加各种幅度(例如，
Figure BDA0003497939300000083
和
Figure BDA0003497939300000084
)的正相移并通过向RF信号的其他子分量施加相同幅度(例如，
Figure BDA0003497939300000085
和
Figure BDA0003497939300000086
)的负相移而施加相锥。
如图2F中所示，为简单起见，从视图中省略的致动器270-1将移相器260-1的可移动构件移动距离y。致动器270-1的这种移动还移动相位误差补偿部件265-1。
图3A和3B是根据本发明的构思的实施例具有相位误差补偿的旋转移相器360的示意性平面图。致动器270(图2C-2E)控制旋转移相器360和相位误差补偿部件265两者共同的角度x(图2C-2F)。特别地，旋转移相器360示出为接帚移相器360-W，其包括接帚臂从等于零(图3A)的角度x旋转到大于零的角度x(图3B)。例如，旋转移相器360可包括固定部分361(例如，在其上具有RF传输线的主PCB 361-W)和可旋转部分362(例如，接帚PCB 362-W)。当致动器270向旋转移相器360施加旋转移动时，介电结构265-D还在用于旋转移相器360的输入RF传输线上方(或下方)旋转。介电结构265-D的旋转改变横越输入RF传输线的相位的相位延迟以补偿由竖直交错器引起的相位误差。因此，介电结构265-D是相位误差补偿部件265的一个实例。
旋转介电结构265-D的形状不限于图3A和3B的实例中所示的形状。相反，在一些实施例中，介电结构265-D的形状可以扩展(例如，具有弯曲/三角形形状的延伸部分)到图3A和3B的示例中所示的形状之外。因此，这种较大/延伸的介电结构265-D可以完全在输入线上方旋转，使得相位误差补偿可以在移相器360达到其最大位置之前达到最大值。
图3C为根据本发明的构思的实施例具有相位误差补偿的接帚移相器360-W的示意性横截面图。接帚移相器360-W包括可旋转接帚PCB 362-W和固定主PCB 361-W。当介电结构265-D和接帚PCB 362-W移动到大于零的x角时(图3B)，在接帚移相器360-W的端口P1和P2(图3B)之间产生对应于电下倾的正相移。
介电结构265-D可附接到接帚PCB 362-W，并且因此可由于可旋转接帚PCB 362-W旋转而旋转。替代地，介电结构265-D可以独立于接帚PCB362-W旋转。例如，致动器270可以经由相应机械连杆380控制介电结构265-D和接帚PCB 362-W的旋转移动。此外，在一些实施例中，介电结构265-D可以在接帚PCB 362-W与主PCB 361-W之间。
通常使用致动器270移动接帚PCB 362-W，所述致动器包括经由机械连杆380连接到接帚PCB 362-W的直流(“DC”)电机。这些致动器通常称为“RET”致动器，原因是它们用于施加远程电子下倾。该种类的示例性移相器、致动器和连杆在美国专利申请号62/696,996、美国专利号7,907,096和中国专利申请号201810692241.5中讨论，所述专利的公开内容以全文引用的方式并入本文中。
尽管图3A-3C示出了接帚移相器360-W、移相器260(图2C-2F)可以改为非旋转移相器365(图3D-3G)，例如可调U形移相器或滑动介质移相器。特别地，相位误差补偿部件265可以在非旋转移相器365的输入处提供相位误差补偿。例如，可以使用介电可调U形线代替旋转介电结构265-D以提供相位误差补偿。
图3D和3E为根据本发明的构思的实施例具有相位误差补偿的滑动介质移相器365-S的示意性平面图。如图3D和3E中所示，移相器365-S的介电体265-SD向左滑动距离y，以在输出1处相对于移相器365-S的输出2产生相位延迟。根据特定实施方式，这可向上或向下操纵天线束。此外，介电体265-SD可包括介电部分(例如，楔形件)265-SDP，该介电部分同时在移相器365-S的输入线上方(或下方)插入以在介电体265-SD滑动距离y时提供相位补偿(即，调整相位延迟)。
图3F和3G为根据本发明的构思的实施例具有相位误差补偿的可调U形移相器365-T的示意性平面图。如图3F和3G中所示，移相器365-T的介电体265-TD向左滑动距离y，以在输出1处相对于移相器365-T的输出2产生相位延迟。此外，介电体265-TD的一部分265-TDP(例如，介电可调U形线)可以在移相器365-T的输入线的可移动部分上且连同所述移动部分一起移动，以在介电体265-TD滑动距离y时提供相位补偿(即，调整相位延迟)。
图4A-4C是示出基站天线100的操作的流程图(图1)。如图4A中所示，天线100的致动器270(图2C-2E)可以通过同时移动(方框410)移相器260(图2C-3C)和相位误差补偿部件265(图2C-3C)的可移动元件来控制竖直列的辐射元件250(图2A)的提供电下倾的多个相移量(即相锥)和相位误差补偿量(即调整相移)。此外，如图4B中所示，同时移动移相器260和相位误差补偿部件265在一些实施例中可以在移相器260的所有输出处提供(方框410')相位误差补偿。这是因为改变移相器260的输入处的相位可以影响移相器260的所有输出。
如图4C中所示，通过移动(在一个或多个致动器270的控制下)多个相位误差补偿部件265以及对应的移相器260，天线100可以执行经过相位误差补偿的相移。例如，致动器270可以同时移动(方框410-1)移相器260-1(图2C)和相位误差补偿部件265-1(图2C)。相同致动器270或不同致动器270可以同时移动(方框410-3)移相器260-3(图2C)和相位误差补偿部件265-3(图2C)。此外，相同的致动器270或不同的致动器270可以移动(方框410-2)不包括任何相位误差补偿部件265的移相器260-2(图2C)。相同的致动器270或不同的致动器270可以移动(方框410-4)不包括任何相位误差补偿部件265的移相器260-4(图2C)。方框410-1至410-4的操作可以同时或顺序执行。
方框410-1和410-3的操作可以对竖直列250-1C至250-4C中的任何一对非连续列执行。例如，方框410-1和410-3的操作可以分别针对竖直列250-1C和250-3C执行，如图2C中所示，或分别针对竖直列250-2C和250-4C执行，如图2D中所示。类似地，方框410-2和410-4的操作可分别针对竖直列250-2C和250-4C执行，如图2C中所示，或分别针对竖直列250-1C和250-3C执行，如图2D中所示。
包括根据本发明的构思的实施例的相位误差补偿部件265(图2C-3C)的天线100(图1)可以提供许多优点。这些优点包括基于相位误差补偿部件265的移动，在移相器260(图2C-3C)的输入处提供相位误差补偿。例如，致动器270(图2C-2E)可以通过与致动器270控制移相器260的相移使用的相同机械移动来控制相位误差补偿量。因此，移相器260不需要依赖于使用下倾的数值来计算移相器260施加的相位误差补偿量的软件。因此，下倾可以由致动器270的机械移动补偿，同时忽略天线100的特定下倾设置(例如，角度)。
本文所述的补偿是可观的，但不一定完全。例如，相位误差补偿部件265可以在移相器260的输入处添加至少50-70％的相位误差补偿。这种补偿水平对于具有交错竖直列250-1C至250-4C的天线组件200(图2A)可能是足够的，所述交错可有利地减少列250-1C至250-4C之间的相互耦合。
此外，交错列250-1C至250-4C的一半可能未被相位误差补偿，且其相应移相器260因此可以不包括任何相位误差补偿部件265。方位角方向图将沿着平行于水平相邻的辐射元件250的中心点251的线扫描(图2A)。然而，竖直交错可不合需要地导致以某一角度扫描，这可接着导致相位误差，因为交错列250-1C至250-4C的连续列的相位中心不同。向列250-1C至250-4C中的每隔一列添加相位误差补偿可基本上减轻相位误差，因此可能不需要向每列250-1C至250-4C中添加相位误差补偿。相反，对于列250-1C至250-4C中的单数列或偶数列，可以省略相位误差补偿。对于被相位误差补偿的每一列，在一些实施例中，对应移相器260的所有输出可由于相位误差补偿部件265而具有额外相移(例如，相位延迟)。
上文已参考附图描述了本发明构思。本发明构思不限于所示的实施例。相反，这些实施例旨在全面和完全地向本领域技术人员公开本发明构思。在附图中，相同的附图标记始终表示相同的元件。为了清楚起见，可能会夸大一些部件的厚度和尺寸。
为了便于描述，在本文中可以使用空间相对术语，例如“下面”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”、“顶部”、“底部”等，以描述如附图所示的一个元件或特征与另一个或多个元件或特征的关系。应当理解，除了图中所示的取向之外，空间相对术语还意图涵盖装置在使用或操作中的不同取向。例如，如果图中的装置被翻转，则描述为在其他元件或特征“之下”或“下方”的元件将被定向为在其他元件或特征“上方”。因此，示例性术语“下面”可以涵盖上方和下面两者的取向。装置可以以其他方式定向(旋转90度或其他取向)，并据此解释本文使用的空间相对描述语。
在本文中，除非另外说明，否则术语“附接”、“连接”、“互连”、“接触”、“安装”等可以表示元件之间的直接或间接附接或接触。
为了简洁和/或清楚起见，可能不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”包括相关列出项目中的一个或多个的任何和所有组合。
本文中使用的术语仅仅是为了描述特定实施例的目的并且不旨在对本发明构思进行限制。如本文中所使用，除非上下文另外明确说明，否则单数形式“一(a)”、“一个(an)”和“所述”也旨在包含复数形式。将进一步理解，当在本说明书中使用时，术语“包括(comprises/comprising)”、“包含(includes和/或including)”指定存在所述特征、操作、元件和/或部件，但是不排除一个或多个其它特征、操作、元件、部件和/或其组合的存在或添加。

Claims (20)

1.一种基站天线，包括：
被配置成传输一频带的射频(RF)信号的竖直交错的连续第一竖直列、第二竖直列、第三竖直列和第四竖直列的辐射元件；
移相器，所述移相器电连接到所述第一竖直列的辐射元件或所述第二竖直列的辐射元件；以及
相位误差补偿部件，所述相位误差补偿部件被配置成基于所述相位误差补偿部件的移动在所述移相器的输入处提供相位误差补偿。
2.根据权利要求1所述的基站天线，还包括机械致动器，所述机械致动器被配置成同时控制所述相位误差补偿部件的移动和所述移相器的移动。
3.根据权利要求2所述的基站天线，
其中所述移相器包括旋转移相器，并且
其中所述相位误差补偿部件包括所述旋转移相器上的介电结构。
4.根据权利要求3所述的基站天线，
其中所述旋转移相器包括接帚移相器，
其中所述接帚移相器的可旋转部分包括接帚印刷电路板(PCB)，并且
其中所述介电结构在所述接帚移相器的所述接帚PCB与主PCB之间。
5.根据权利要求4所述的基站天线，其中所述介电结构附接到所述接帚PCB。
6.根据权利要求2所述的基站天线，其中所述移相器包括非旋转移相器。
7.根据权利要求6所述的基站天线，其中所述非旋转移相器包括可调U形移相器或滑动介质移相器。
8.根据权利要求1所述的基站天线，
其中所述移相器和所述相位误差补偿部件分别包括第一移相器和第一相位误差补偿部件，并且
其中所述基站天线还包括：
第二移相器，所述第二移相器电连接到所述第三竖直列的辐射元件或所述第四竖直列的辐射元件；以及
第二相位误差补偿部件，所述第二相位误差补偿部件被配置成基于所述第二相位误差补偿部件的移动而在所述第二移相器的输入处提供相位误差补偿。
9.根据权利要求8所述的基站天线，
其中所述第一移相器和所述第二移相器分别电连接到所述第一竖直列的辐射元件和所述第三竖直列的辐射元件，
其中所述基站天线还包括分别电连接到所述第二竖直列的辐射元件和所述第四竖直列的辐射元件的第三移相器和第四移相器，并且
其中所述第三移相器和所述第四移相器中的每一个不包括任何可移动相位误差补偿部件。
10.根据权利要求8所述的基站天线，
其中所述第一移相器和所述第二移相器分别电连接到所述第二竖直列的辐射元件和所述第四竖直列的辐射元件，并且
其中所述基站天线还包括分别电连接到所述第一竖直列的辐射元件和所述第三竖直列的辐射元件的第三移相器和第四移相器，并且
其中所述第三移相器和所述第四移相器中的每一个不包括任何可移动相位误差补偿部件。
11.根据权利要求1所述的基站天线，其中所述基站天线被配置成在波束成形模式中操作。
12.根据权利要求1所述的基站天线，
其中所述移相器的输入包括所述移相器的输入RF传输线，并且
其中随着所述相位误差补偿部件相对于所述移相器的输入RF传输线移动，横穿所述移相器的输入RF传输线的相位的相位延迟改变。
13.一种基站天线，包括：
被配置成在波束成形模式中传输射频(RF)信号的连续第一竖直列、第二竖直列和第三竖直列的辐射元件；
移相器，所述移相器电连接到所述第一竖直列的辐射元件或所述第二竖直列的辐射元件；以及
相位误差补偿部件，所述相位误差补偿部件被配置成基于所述相位误差补偿部件的移动在所述移相器的输入处提供相位误差补偿。
14.根据权利要求13所述的基站天线，其中所述第二竖直列的辐射元件相对于所述第一竖直列的辐射元件和所述第三竖直列的辐射元件竖直交错。
15.根据权利要求14所述的基站天线，还包括第四竖直列的辐射元件，所述第四竖直列的辐射元件相对于所述第一竖直列的辐射元件和所述第三竖直列的辐射元件竖直交错，并且被配置成在所述波束成形模式中传输RF信号，
其中所述第四竖直列的辐射元件邻近所述第一竖直列的辐射元件或所述第三竖直列的辐射元件。
16.根据权利要求13所述的基站天线，还包括机械致动器，所述机械致动器被配置成同时控制所述相位误差补偿部件的移动和所述移相器的移动。
17.根据权利要求16所述的基站天线，
其中所述移相器被配置成响应于所述相位误差补偿而在所述移相器的所有输出处提供相位误差补偿量，
其中所述相位误差补偿部件包括所述移相器上的可旋转或平移移动结构，并且
其中所述移相器包括旋转移相器或非旋转移相器。
18.一种操作基站天线的方法，所述方法包括通过同时移动移相器和相位误差补偿部件来控制竖直列的辐射元件的相移量和相位误差补偿量。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述控制由所述基站天线的机械致动器执行。
20.根据权利要求18所述的方法，
其中所述控制包括在所述移相器的所有输出处提供所述相位误差补偿量，
其中所述移相器、所述竖直列的辐射元件和所述相位误差补偿部件分别包括第一移相器、第一竖直列的辐射元件和第一相位误差补偿部件，
其中所述方法还包括通过同时移动第二移相器和第二相位误差补偿部件来控制第二竖直列的辐射元件的相移量和相位误差补偿量，
其中所述第一竖直列的辐射元件和所述第二竖直列的辐射元件相对于相邻的第三竖直列的辐射元件竖直交错，并且被配置成传输波束成形频带的射频(RF)信号，并且
其中所述方法还包括通过移动第三移相器而控制所述第三竖直列的辐射元件的相移量，同时所述第三移相器不包括任何可移动相位误差补偿部件。
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