CN116670930A - 具有弯曲辐射器臂的双波束基站天线 - Google Patents

Abstract

本发明提供了双波束基站天线。所述双波束基站天线包括辐射元件的多个竖直列，所述辐射元件的多个竖直列被配置成传输一频带的射频信号。所述辐射元件具有弯曲金属辐射器臂，所述金属辐射器臂包括面对所述辐射元件的相应中心轴线的尖端部分。

Description

具有弯曲辐射器臂的双波束基站天线

技术领域

本发明大体上涉及无线电通信，且更具体地涉及在蜂窝和其它通信系统中使用的双波束基站天线。

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，该基站天线被配置成提供与位于整个蜂窝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。基站天线通常安装在塔架或其它升高结构上，其中，由每个天线生成的辐射波束(“天线波束”)向外指向以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”是指相对于由地平线限定的平面垂直的方向。

常见的基站配置为“三扇区”配置，其中，蜂窝在方位面中被划分成三个120°扇区，且基站包括提供对三个相应扇区的覆盖的三个基站天线。方位面是指将基站天线一分为二并且与地平线限定的平面平行的水平面。在三扇区配置中，由每个基站天线生成的天线波束通常在约65°的方位面中具有半功率波束宽度(“HPBW”)，使得天线波束提供对整个120°扇区的良好覆盖。通常，每个基站天线将包括辐射元件的竖直延伸列，这些辐射元件一起生成天线波束。所述列中的每个辐射元件可以具有近似65°的HPBW，使得由辐射元件的所述列生成的天线波束将提供对方位面中120°扇区的覆盖。基站天线可包括多列辐射元件，这些辐射元件在相同频带或不同频带中操作。

大多数现代基站天线也包括沿通过天线的RF传输路径远程控制的移相器/功率分配器电路，该RF传输电路允许将相位斜度施加到提供至阵列中的辐射元件的RF信号的子分量。通过调节所施加的相位斜度的量，所产生的天线波束可以在竖直平面或“升高”平面中电下倾到期望程度。此技术可用来调节天线波束从天线向外延伸的距离，因此可用来调整基站天线的覆盖区域。

扇区分裂是指这样一种技术，其中，基站的覆盖区域在方位面中被划分成多于三个扇区，诸如，六个、九个或甚至十二个扇区。六扇区基站将在方位面中具有六个60°扇区。将每个120°扇区分成两个子扇区增加了系统容量，因为每个天线波束提供对更小区域的覆盖，因此可提供较高天线增益和/或允许120°扇区内的频率复用。在六扇区扇区分裂应用中，单个双波束天线通常用于每个120°扇区。双波束天线生成两个单独的天线波束，所述两个单独的天线波束各自在方位面中具有减小的尺寸，并且各自指向方位面中的不同方向，由此将扇区分成两个更小的子扇区。由用于六扇区配置的双波束天线产生的天线波束优选地具有例如在约27°-39°之间的方位角HPBW值，且方位面中的第一扇区分裂天线波束和第二扇区分裂天线波束的指向方向通常与天线的0°“方位角视轴指向方向”分别呈约-27°和约27°，0°“方位角视轴指向方向”指从基站天线延伸的在方位面中指向基站天线服务的扇区的中心的水平轴线。

已经使用了若干方法来实施对方位面中120°扇区的相应第一子扇区和第二子扇区提供覆盖的双波束天线。在第一种方法中，辐射元件的第一列和第二列安装在V形反射器的两个主要内部面上。由V形反射器的内部面限定的角可以是约54°，使得两列辐射元件被机械定位或“操纵”以分别指向约-27°和27°的方位角(即，朝向相应的子扇区的中间)。由于典型的辐射元件的方位角HPBW通常适于覆盖整个120°扇区，因此RF透镜安装在两列辐射元件的前面，该RF透镜使每个天线波束的方位角HPBW缩小适当的量，以提供对60°子扇区的覆盖。然而，遗憾的是，RF透镜的使用可增加基站天线的尺寸、重量和成本，并且RF透镜使波束宽度变窄的量是频率的函数，使得使用在宽频率范围内操作的宽带辐射元件(例如，在整个1.7-2.7千兆赫(“GHz”)蜂窝频率范围内操作的辐射元件)时难以获得合适的覆盖。

在第二种方法中，两列或更多列辐射元件(通常为2-4列)安装在平面反射器上，使得每列指向天线的方位角视轴指向方向。两个RF端口(每个极化)通过诸如Butler矩阵的波束成形网络耦合到辐射元件的所有列。波束成形网络基于在两个RF端口处输入的RF信号生成两个单独的天线波束(每个极化)，且天线波束以约-27°和27°的方位角电操纵离开天线的视轴指向方向，以提供对两个子扇区的覆盖。使用此类基于波束成形网络的双波束天线，在每个天线波束的方位面中的指向角和每个天线波束的HPBW可以根据在两个RF端口处输入的RF信号的频率变化。具体地，天线波束的方位角指向方向(即，出现峰值增益的方位角)倾向于朝天线的方位角视轴指向方向移动，并且方位角HPBW倾向于随着频率增加变得更小。这可导致在子扇区的外部边缘处天线波束的功率水平根据频率产生大的变化，这是不期望的。

在第三种方法中，辐射元件的多列阵列(通常每个阵列是三列)安装在V形反射器的每个外部板上，以提供扇区分裂双波束天线。与上文讨论的透镜型的双波束天线和基于波束成形的双波束天线两者相比，由每个多列阵列生成的天线波束可根据频率变化较小。遗憾的是，此扇区分裂天线可能需要大量的辐射元件，这增加了天线的成本和重量。此外，包括六列辐射元件可能增加天线的所需宽度，且V形反射器可增加天线的深度，这两种情况都可能是不期望的。

一般而言，蜂窝运营商希望双波束天线的方位角HPBW值为30°-38°之间的任何值，只要方位角HPBW值在整个操作频带内不显著变化(例如，超过12°)。同样，天线波束峰值的方位指向角可在+/-26°到+/-33°之间任意变化，只要方位指向角在整个操作频带内不显著变化(例如，超过4°)。峰值方位角旁瓣水平应优选地比峰值增益值低至少15分贝(“dB”)。

发明内容

根据本发明的实施例，提供了一种双波束基站天线，其可包括反射器。所述双波束基站天线可以包括辐射元件的多个竖直交错的竖直列，所述辐射元件的多个竖直交错的竖直列在所述反射器的表面上并且被配置成传输一频带的RF信号。所述辐射元件中的每一个的金属辐射器臂可以包括平行于所述反射器的表面的基部部分和不平行于所述反射器的表面的尖端部分。此外，所述竖直列中的连续竖直列之间的最短距离大于8.4毫米。

在一些实施例中，所述辐射元件中的每一个可以包括平行于所述反射器的表面的印刷电路板(“PCB”)。所述金属辐射器臂的基部部分可以在所述PCB上。此外，所述金属辐射器臂的尖端部分可以远离所述反射器的表面或朝向所述反射器的表面突出。

根据一些实施例，所述尖端部分可以是在所述PCB上的相应金属臂的多个尖端部分中的第一尖端部分。例如，所述尖端部分中的第一尖端部分和所述尖端部分中的第二尖端部分两者均可以远离所述反射器的表面突出。作为另一实例，所述尖端部分中的第一尖端部分和所述尖端部分中的第二尖端部分两者均可以朝向所述反射器的表面突出。在又一实例中，所述尖端部分中的第一尖端部分可以远离所述反射器的表面突出，并且所述尖端部分中的第二尖端部分可以朝向所述反射器的表面突出。

在一些实施例中，所述双波束基站天线可以包括导电板，所述导电板在所述PCB上且将所述金属辐射器臂的基部部分联接到所述PCB。所述导电板和所述金属辐射器臂的基部部分可以分别为不同金属。此外，所述导电板可以为铜板。

根据一些实施例，所述辐射元件中的每一个的最宽尺寸在平行于所述反射器的表面的方向上可以不超过68毫米。

在一些实施例中，所述竖直列可以包括连续的第一竖直列、第二竖直列、第三竖直列和第四竖直列，并且所述第一竖直列和所述第三竖直列可以相对于所述第二竖直列和所述第四竖直列竖直交错。此外，所述第一竖直列和所述第二竖直列可以彼此间隔开至少35毫米。

根据一些实施例，所述金属辐射器臂的基部部分和所述金属辐射器臂的尖端部分可以是一块连续金属片的邻接部分，并且所述基部部分的相对边缘区域可以为平面的。

根据一些实施例，双波束基站天线可以包括辐射元件的多个竖直交错的竖直列，所述辐射元件的多个竖直交错的竖直列被配置成传输一频带的RF信号，并且具有弯曲金属辐射器臂，所述金属辐射器臂包括面对所述辐射元件的相应中心轴线的尖端部分。

在一些实施例中，所述竖直列中的连续竖直列可以彼此间隔开至少30毫米。

根据一些实施例，所述尖端部分中的第一尖端部分和第二尖端部分可以分别在相反方向上突出。此外，所述双波束基站天线可以包括反射器，所述辐射元件可以在所述反射器的表面上，并且所述相反方向中的每一个可以不平行于所述反射器的表面。

根据一些实施例，双波束基站天线可以包括反射器。双波束基站天线可以包括辐射元件的第一竖直列和第二竖直列，所述辐射元件的第一竖直列和第二竖直列在所述反射器的表面上并且被配置成传输一频带的RF信号。所述第一竖直列的第一辐射元件的第一金属偶极臂可以包括远离所述反射器的表面突出的第一尖端部分。此外，所述第二竖直列的第二辐射元件的第二金属偶极臂可以包括朝向所述反射器的表面突出的第二尖端部分。

在一些实施例中，所述第一辐射元件的第三金属偶极臂可以包括朝向所述反射器的表面突出的第三尖端部分。

根据一些实施例，所述双波束基站天线可以包括辐射元件的第三竖直列和第四竖直列，所述辐射元件的第三竖直列和第四竖直列在所述反射器的表面上并且被配置成传输所述频带的RF信号。所述第一竖直列、所述第二竖直列、所述第三竖直列和所述第四竖直列可以是连续竖直列。所述第一竖直列和所述第三竖直列可以相对于所述第二竖直列和所述第四竖直列竖直交错。与所述第一竖直列的任何其它尖端部分相比，所述第二尖端部分可以更靠近所述第一尖端部分。此外，所述第一竖直列与所述第二竖直列之间的最短距离可以比所述第一尖端部分的长度更长。

附图说明

图1为根据本发明的实施例的基站天线的前视透视图。

图2A为现有技术的基站天线的天线组件的前视图。

图2B为图2A的天线组件的放大局部前视图。

图2C为图2B的辐射元件的放大轮廓图。

图2D为图2C的辐射元件的前视图。

图3A为另一现有技术的基站天线的天线组件的前视图。

图3B为图3A的天线组件的放大局部前视图。

图4A为根据本发明的实施例的双波束基站天线的天线组件的前视图。

图4B为图4A的天线组件的放大局部前视图。

图4C为图4B的辐射元件的放大前视图。

图4D为图4C的辐射元件的轮廓图。

图4E为图4C的辐射元件的轮廓图，辐射元件具有向上突出的尖端部分。

图4F为图4C的辐射元件的轮廓图，辐射元件具有在不同方向上突出的尖端部分。

具体实施方式

根据本发明的实施例，提供了改进的双波束基站天线，其克服或缓解了常规的基站天线辐射元件的各列的各种困难。根据本发明的实施例的双波束天线可包括具有相对较大的列与列间距的紧凑型辐射元件。例如，辐射元件可以具有弯曲金属辐射器臂。具体地，常规地朝向辐射元件的相邻列向外延伸的辐射器臂的尖端部分可以替代地向上或向下突出，因此缩小辐射元件的尺寸(例如，宽度)。因此，根据本发明的实施例的双波束基站天线可以例如通过减少辐射元件的相邻列之间的相互耦合来提高天线性能。

辐射元件可以是例如双极化辐射元件。每个双极化辐射元件包括第一极化辐射器和第二极化辐射器。最常用的双极化辐射元件是交叉偶极辐射元件，该交叉偶极辐射元件包括倾斜-45°偶极辐射器和倾斜+45°偶极辐射器。一列中的每个交叉偶极辐射元件的倾斜-45°偶极辐射器耦合到第一(-45°)RF端口，并且该列中的每个交叉偶极辐射元件的+45°偶极辐射器耦合到第二(+45°)RF端口。交叉偶极辐射元件的这一列将响应于在第一RF端口输入的RF信号产生第一-45°极化天线波束，并且将响应于在第二RF端口处输入的RF信号产生第二+45°极化天线波束。示例性双极化偶极辐射元件在国际专利申请号PCT/US2020/023106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。然而，将认识到，在其它实施例中，可以使用任何合适的辐射元件，包括例如单极化偶极辐射元件或贴片辐射元件。

图1是根据本发明的实施例的基站天线100的前视透视图。天线100可以是例如宏小区基站处的蜂窝基站天线。然而，将认识到，本文公开的技术还可以应用于其它基站天线，例如小型小区基站天线。如图1所示，天线100是细长结构并且具有大体上矩形形状。天线100包括天线罩110。在一些实施例中，天线100还包括顶端盖120和/或底端盖130。底端盖130可包括安装在其中的多个RF连接器140。连接器140在本文中也可以称为“端口”，但是，该连接器不限于位于底端盖130上。相反，连接器140中的一个或多个可以设置在例如与天线罩110的前侧相对的天线罩110的后(即，背)侧上。天线100通常以竖直构造安装(即，天线100的长侧沿相对于地面的竖直轴线L延伸)。

连接器140可以通过波束成形网络，例如Butler Matrices或其它波束成形电路系统耦合到辐射元件450的各组(图4A)。示例性阵列和与其耦合的波束成形网络在国际公开号WO 2020/027914中论述，所述文献的公开内容据此以全文引用的方式并入本文中。

图2A是现有技术的基站天线的天线组件200的前视图。具体地，图2A示出了天线组件200包括辐射元件250的一个或多个组，例如阵列或子阵列。例如，辐射元件250中的一些或全部可以呈在水平方向H上彼此间隔开的竖直列。图2A的天线的操作在美国专利号9,831,548中详细描述，其全部内容以引用的方式并入本文。如图2A中所示，辐射元件250排列成行，但一些行具有不同数量的辐射元件。因此，辐射元件的竖直列包括在水平方向H上的某种程度的交错，并且并非所有列具有相同数量的辐射元件。此布置可促进产生具有所需方位角HPBW的天线波束。

图2B是图2A的天线组件200的放大局部前视图。如图2B中所示，辐射元件250的相邻竖直列在水平方向H上具有其间的最短距离d1。例如，距离d1可以是8.4毫米(“mm”)。由于此距离相对较短，因此在相邻竖直列的辐射元件250之间可能发生强相互耦合。相邻列的辐射元件250之间的相互耦合可能倾向于在辐射元件250的操作频带的下端处是最强的，因为频率越低，以波长计的列之间的分隔越小。例如，对于在1,695-2,690兆赫兹(“MHz”)频带中操作的辐射元件250，辐射元件的竖直列之间的相互耦合可能倾向于在1,695MHz处是最强的。相互耦合越强，天线波束的方位角波束宽度上的畸变越大。此外，强相互偶合还导致交叉极化比(“CPR”)的不期望增加，这是天线波束的极化纯度被扭曲的程度的量度。此外，相互耦合还可以导致在操作频带的较高部分中(例如，对于在1,695-2,690MHz频带中操作的上述辐射元件250来说，在高于2,400MHz的频率下)产生高栅瓣。

每个辐射元件250可以在天线的反射器230的前表面230F上。在一些实施例中，一组或多组辐射元件250可以共享反射器230上的馈电板240。例如，辐射元件250可以全部在同一馈电板240上，或者辐射元件250的不同阵列/子阵列可以在相应馈电板240上。

图2C为图2B的辐射元件250中的一个辐射元件的放大轮廓图。当包括天线组件200的基站天线被安装以供使用时，辐射元件250将从图2C中所示的取向旋转90°。辐射元件250可包括在前向方向F上从反射器230的前表面230F延伸的一对PCB馈电柄251。此外，辐射元件250可包括辐射器PCB 252，所述辐射器PCB在馈电柄251上并且定位成平行于反射器230的前表面230F延伸。

图2D为图2C的辐射元件250的前视图。如图2D中所示，辐射元件250可包括PCB 252上的多个平面偶极臂253。辐射元件250的最宽尺寸D1(此处的尺寸是沿着由每个偶极辐射器限定的对角线的距离)可以是例如92.8mm。

图3A是另一现有技术的基站天线的天线组件300的前视图。与其中辐射元件250排列成行的天线组件200(图2A)不同，图3A的天线组件300还包括辐射元件250的竖直交错的竖直列，使得在行方向和列方向两者上均存在交错。具体地，组件300的中间区域中的最外竖直列相对于其间的内竖直列交错。辐射元件250的这种交错可以改善在较高频率(例如，高于2,400MHz)下原本可能有问题的栅瓣(例如，减小栅瓣的幅值)。然而，在组件300的高功率区域中可能发生强交叉极化畸变，因此在1,695MHz下与组件300的相互耦合和损耗可类似于与组件200的相互耦合和损耗。

图3B是图3A的天线组件300的放大局部前视图。尽管它们在交错方面不同，但天线组件200(图2A)和天线组件300(图3A)可以在连续竖直列的辐射元件250之间具有相同的最短距离d1。

图4A为根据本发明的实施例的双波束基站天线100(图1)的天线组件400的前视图。图4A中示出的天线组件可以可滑动地插入图1中示出的天线罩110内部。为了相对于现有技术的天线组件200(图2A)、300(图3A)降低相互耦合并改善交叉极化畸变，天线100的天线组件400包括具有比现有技术的天线组件200、300中包括的辐射元件250(图2A和3A)更小的辐射元件450的辐射元件450的竖直交错的竖直列。因此，组件400可以相对于组件200、300提供具有改进的形状和CPR的天线波束。此外，辐射元件450的组(例如，阵列/子阵列)的整体物理孔径可以更大，这可以提高方向性，并且辐射元件450的较小尺寸可以提供组件400内的间距灵活性。对于天线组件200、300和400中的每一个，在竖直方向V上将具有四个辐射元件的相邻行(对于天线组件200是直线行，并且对于天线组件300、400可以是交错行)中的辐射元件450之间的竖直或“方位角”间距保持在74mm，以允许三种不同设计之间的公平性能比较。

图4A的天线组件400中的辐射元件450在水平方向H上布置成彼此间隔开的四个相邻(例如，连续)竖直列450C-1到450C-4。此外，第一竖直列450C-1和第三竖直列450C-3示出为相对于第二竖直列450C-2和第四竖直列450C-4在竖直方向V上竖直交错。辐射元件450的竖直列450C可以在竖直方向V上从组件400的下部部分延伸到组件400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。如本文所使用的，术语“竖直”不一定要求某物完全竖直(例如，天线100可具有小的机械下倾)。

竖直列450C各自被配置成传输和/或接收一个或多个频带的RF信号，所述一个或多个频带例如为包括在1,427MHz与2,690MHz之间的频率或其子集的一个或多个频带。尽管图4A示出了四个竖直列450C-1至450C-4，但天线组件400可以包括更多(例如，五、六或更多)或更少(例如，三)个竖直列450C。此外，竖直列450C中的辐射元件450的数量可以是从二到二十或更大的任何数量。例如，图4A中所示的四个竖直列450C-1至450C-4可各自具有五到二十个辐射元件450。在一些实施例中，竖直列450C可各自具有相同数量(例如，十个)的辐射元件450。

每个辐射元件450可以从天线100的反射器430的前表面430F向前延伸。在一些实施例中，一组或多组辐射元件450可以共享反射器430上的馈电板440。例如，辐射元件450可以全部在同一馈电板440上，或辐射元件450的不同阵列/子阵列(例如，不同竖直列450C)可以在相应的馈电板440上。通常，一个到三个辐射元件450将安装在每个馈电板440上，其中共同安装在同一馈电板440上的辐射元件450是位于同一列450C中的相邻辐射元件450。

图4B是图4A的天线组件400的放大局部前视图。辐射元件450的相邻竖直列450C在水平方向H上具有其间的最短距离d2。例如，距离d2可以是至少30mm或至少35mm(例如，35.3mm)。因此，距离d2可以比图2B和3B的现有技术的天线组件200、300中的相邻竖直列中的辐射元件250之间的距离d1(图2B和3B)明显更长。

在一些实施例中，距离d2可以是(a)第一竖直列450C-1的辐射元件450的第一尖端部分453T(图4C)与(b)第二竖直列450C-2的辐射元件450的第二尖端部分453T之间的距离。此外，由于距离d2是相邻竖直列450C-1和450C-2之间的最短距离，与第一竖直列450C-1的任何辐射元件450的任何其他尖端部分相比，第二尖端部分453T可以更靠近第一尖端部分453T。

图4C为图4B的辐射元件450的放大前视图。如图4C中所示，辐射元件450可包括在PCB 452上的多个金属辐射器臂453。例如，辐射元件450可以是交叉偶极辐射元件，其包括四个金属辐射器臂453-1至453-4，例如相应的金属片偶极臂。示例性金属片偶极臂在美国专利申请号16/861,427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。PCB 452可包括设置在金属片偶极臂453-1至453-4后方的四个导电板454。每个导电板454可以与金属片偶极臂453-1至453-4中的相应金属片偶极臂电容耦合，以在馈电柄451与金属片偶极臂453-1至453-4之间传递RF信号。每个辐射器臂453可以包括(i)在PCB 452上的导电板454的相应导电板上的基部部分453P，以及(ii)在向前方向F上向PCB 452上方或下方突出的尖端部分453T。例如，基部部分453P可以在(例如，大部分或全部在)PCB 452的与反射器430的表面430F平行的表面452F上。

因此，基部部分453P可以平行于表面430F，并且尖端部分453T可以不平行于表面430F。相反，尖端部分453T可以相对于与其连接的基部部分453P弯曲(例如，成角度/折叠)，使得尖端部分453T面向中心轴线455(图4D；例如，假想线)，所述中心轴线在前向方向F上延伸穿过辐射元件450的中心点。具体地，尖端部分453T可以垂直于基部部分453P，或者可以另外相对于中心轴线455成45度或更小的角度。

在一些实施例中，基部部分453P可包括延伸超过PCB 452的外边缘452E的悬垂区453PH。因此，在前向方向F上，PCB 452不介于悬垂区453PH与反射器430之间。

在一些实施例中，每个辐射器臂453可仅具有相对于突出的尖端部分453T设置(例如，由其限定)的一个弯曲/折叠部。因此，每个基部部分453P的分别为PCB 452的相邻相对侧边缘452S的边缘区域453S可以是平面的而不向上或向下弯曲。因此，相对边缘区域453S在前向方向F上不具有从其开始的突起，而是完全平行于反射器430的表面430F。

如上所述，辐射元件450可包括四个导电板454，所述导电板在PCB 452的表面452F上，并且将每个金属片臂453P的基部部分453P联接到PCB452。在一些实施例中，导电板454和基部部分453P可以分别包括不同的金属。例如，导电板454可以是铜板，并且基部部分453P可以是包括铝或钢的金属片。在一些实施例中，尖端部分453T和基部部分453P可以是同一块连续金属片的邻接部分。

由于辐射元件450的尖端部分453T相对于基部部分453P弯曲，因此其上具有弯曲辐射器臂453的PCB 452可以比图2D的辐射器PCB 252更窄，因此，辐射元件450的最宽尺寸D2可以比辐射元件250的尺寸D1(图2D)明显更窄。例如，尺寸D2在平行于反射器430的表面430F的方向上可以不超过68mm(例如，67.8mm)。因此，辐射元件450可以比辐射元件250更紧凑27％，并且因此可以在天线100内部提供更好的隔离性能和更好的间距灵活性(图1)。

图4D为图4C的辐射元件450的轮廓图。如图4D中所示，相应金属辐射器臂453的多个尖端部分453T可各自在PCB 452下方朝向反射器430的表面430F突出。因此，尖端部分453T可以面向PCB馈电柄451和辐射元件450的中心轴线455。

图4E为图4C的辐射元件450的轮廓图，所述辐射元件具有相对于基部部分453P在前向方向F上向上弯曲(图4C)，而不是如图4D中的向下/向后弯曲的尖端部分453T。具体地，相应金属辐射器臂453的尖端部分453T可各自远离反射器430的表面430F向PCB 452上方突出。因此，尖端部分453T可以面向辐射元件450的中心轴线455。

此外，每个尖端部分453T的最长长度L可以比连续竖直列450C(图4B)之间的距离d2(图4B)更短。例如，长度L可以短于35.3mm且长于10mm。尖端部分453T在垂直于长度L的方向上可以比基部部分453P更窄。在一些实施例中，尖端部分453T和基部部分453P可以具有相应的形状，该相应的形状通常分别远离PCB 452且远离中心轴线455渐缩。

图4F为图4C的辐射元件450的轮廓图，所述辐射元件具有在不平行于反射器430的表面430F的不同(例如，相反)方向上弯曲的尖端部分453T。例如，辐射元件450的第一金属辐射器臂453-1(图4C)的第一尖端部分453T-1和辐射元件450的第二金属辐射器臂453-2(图4C)的第二尖端部分453T-2可以在前向方向F上分别向上和向下突出。因此，第一尖端部分453T-1远离表面430F向PCB 452上方突出，并且第二尖端部分453T-2朝向表面430F向PCB452下方突出。同样，辐射元件450的第三金属辐射器臂453-3和第四金属辐射器臂453-4(图4C)的尖端部分453T可以分别向PCB 452上方和下方突出。在不同方向上突出的尖端部分453T的这种组合可以提供比在同一方向上突出的图4D和4E的尖端部分453T甚至更好的天线性能(例如，更好的隔离)。

在一些实施例中，天线组件400中的每个辐射元件450(图4A)可以是双极化辐射元件，例如包括负极化(例如，倾斜-45°)偶极辐射器和正极化(例如，倾斜+45°)偶极辐射器的交叉偶极辐射元件。因此，在一些实施例中，负极化偶极辐射器可包括第一金属辐射器臂453-1和第三金属辐射器臂453-3，正极化偶极辐射器可包括第二金属辐射器臂453-2和第四金属辐射器臂453-4，或反之亦然。

此外，在一些实施例中，组件400中的每个辐射元件450可具有在不同方向上弯曲的尖端部分453T(图4F)。在此类实施例中，辐射元件450可以被布置成使得相邻辐射元件450上的最靠近的偶极臂453被布置成使得偶极臂453中的一个偶极臂具有向上弯曲的尖端部分453T，且另一偶极臂453具有向下弯曲的尖端部分453T。换句话说，在可能的范围内，第一辐射元件450中的每个偶极臂453具有相对于与其最靠近的另一辐射元件450的偶极臂453在不同方向上弯曲的尖端部分453T。在其它实施例中，组件400中的每个辐射元件450的尖端部分453T可以全部向下弯曲(图4D)或全部向上弯曲(图4E)。在另外其他实施例中，组件400中的辐射元件450中的一些(例如，一个竖直列450C(图4B))的尖端部分453T可以全部以图4D-4F中所示的方式中的特定方式弯曲，而组件400中的辐射元件450的其它(例如，不同列450C)的尖端部分453T可以全部以图4D-4F中所示的方式中的另一方式弯曲。例如，第一列450C-1的尖端部分453T可以全部向下弯曲，第二列450C-2的尖端部分453T可以全部向上弯曲，或反之亦然。

根据本发明的实施例的具有弯曲金属辐射器臂453(图4C)的双波束基站天线100(图1)可以提供许多优点。这些优点包括在连续竖直列450C(图4B)中的辐射元件450(图4B)之间的间距增加(距离d2)，原因是辐射器臂453的尖端部分453T(其相对于基部部分453P弯曲)有利于每个辐射元件450的尺寸D2(图4C)更小。这种增加的间距连同竖直列450C的竖直交错可以减少否则可能在较低频率(例如，1,695MHz)下强的相互耦合。增加的间距还可以改善交叉极化畸变。减少的相互偶合和改善的交叉极化畸变可使得改进辐射方向图形状并改善较低频率下的CPR。此外，一组辐射元件450的整体物理孔径可以更大，这可以提高方向性，并且辐射元件450的较小偶极尺寸可以提供间距灵活性以减少/避免对其它频带的干扰。

将认识到，本说明书只描述了本发明的几个示例性实施例，且本文中描述的技术具有超出上述示例性实施例的适用性。

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耦合到另一个元件，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。用于描述元件之间的关系的其他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。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他特征、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。

Claims (20)

1.一种双波束基站天线，包括：

反射器；和

辐射元件的多个竖直交错的竖直列，所述辐射元件的多个竖直交错的竖直列在所述反射器的表面上并且被配置成传输一频带的射频(RF)信号，

其中所述辐射元件中的每一个的金属辐射器臂包括平行于所述反射器的表面的基部部分和不平行于所述反射器的表面的尖端部分，并且

其中所述竖直列中的连续竖直列之间的最短距离大于8.4毫米。

2.根据权利要求1所述的双波束基站天线，

其中所述辐射元件中的每一个包括平行于所述反射器的表面的印刷电路板(PCB)，

其中所述金属辐射器臂的基部部分在所述PCB上，并且

其中所述金属辐射器臂的尖端部分远离所述反射器的表面或朝向所述反射器的表面突出。

3.根据权利要求2所述的双波束基站天线，其中所述尖端部分包括在所述PCB上的相应金属臂的多个尖端部分中的第一尖端部分。

4.根据权利要求3所述的双波束基站天线，其中所述尖端部分中的第一尖端部分和所述尖端部分中的第二尖端部分两者均远离所述反射器的表面突出。

5.根据权利要求3所述的双波束基站天线，其中所述尖端部分中的第一尖端部分和所述尖端部分中的第二尖端部分两者均朝向所述反射器的表面突出。

6.根据权利要求3所述的双波束基站天线，

其中所述尖端部分中的第一尖端部分远离所述反射器的表面突出，并且

其中所述尖端部分中的第二尖端部分朝向所述反射器的表面突出。

7.根据权利要求2所述的双波束基站天线，还包括导电板，所述导电板在所述PCB上并且将所述金属辐射器臂的基部部分联接到所述PCB，

其中所述导电板和所述金属辐射器臂的基部部分分别包括不同金属。

8.根据权利要求7所述的双波束基站天线，其中所述导电板包括铜板。

9.根据权利要求1所述的双波束基站天线，其中所述辐射元件中的每一个的最宽尺寸在平行于所述反射器的表面的方向上不超过68毫米。

10.根据权利要求1所述的双波束基站天线，

其中所述竖直列包括连续的第一竖直列、第二竖直列、第三竖直列和第四竖直列，并且

其中所述第一竖直列和所述第三竖直列相对于所述第二竖直列和所述第四竖直列竖直交错。

11.根据权利要求10所述的双波束基站天线，其中所述第一竖直列和所述第二竖直列彼此间隔开至少35毫米。

12.根据权利要求1所述的双波束基站天线，

其中所述金属辐射器臂的基部部分和所述金属辐射器臂的尖端部分是一块连续金属片的邻接部分，并且

其中所述基部部分的相对边缘区域为平面的。

13.一种双波束基站天线，所述双波束基站天线包括辐射元件的多个竖直交错的竖直列，所述辐射元件的多个竖直交错的竖直列被配置成传输一频带的射频(RF)信号，并且具有弯曲金属辐射器臂，所述金属辐射器臂包括面对所述辐射元件的相应中心轴线的尖端部分。

14.根据权利要求13所述的双波束基站天线，其中所述竖直列中的连续竖直列彼此间隔开至少30毫米。

15.根据权利要求13所述的双波束基站天线，其中所述尖端部分中的第一尖端部分和第二尖端部分分别在相反方向上突出。

16.根据权利要求15所述的双波束基站天线，还包括反射器，

其中所述辐射元件在所述反射器的表面上，并且

其中所述相反方向中的每一个不平行于所述反射器的表面。

17.一种双波束基站天线，包括：

反射器；和

辐射元件的第一竖直列和第二竖直列，所述辐射元件的第一竖直列和第二竖直列在所述反射器的表面上并且被配置成传输一频带的射频(RF)信号，

其中所述第一竖直列的第一辐射元件的第一金属偶极臂包括远离所述反射器的表面突出的第一尖端部分，并且

其中所述第二竖直列的第二辐射元件的第二金属偶极臂包括朝向所述反射器的表面突出的第二尖端部分。

18.根据权利要求17所述的双波束基站天线，其中所述第一辐射元件的第三金属偶极臂包括朝向所述反射器的表面突出的第三尖端部分。

19.根据权利要求17所述的双波束基站天线，还包括辐射元件的第三竖直列和第四竖直列，所述辐射元件的第三竖直列和第四竖直列在所述反射器的表面上并且被配置成传输所述频带的RF信号，

其中所述第一竖直列、所述第二竖直列、所述第三竖直列和所述第四竖直列是连续竖直列，

其中所述第一竖直列和所述第三竖直列相对于所述第二竖直列和所述第四竖直列竖直交错，并且

其中与所述第一竖直列的任何其它尖端部分相比，所述第二尖端部分更靠近所述第一尖端部分。

20.根据权利要求19所述的双波束基站天线，其中所述第一竖直列与所述第二竖直列之间的最短距离比所述第一尖端部分的长度更长。