CN211150769U - 天线组件以及具有天线组件的基站天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种天线组件，所述天线组件包括：第一接口，用于接收第一RF信号；第二接口，用于接收第二RF信号；天线阵列，包括竖直延伸的第一阵列和第二阵列，第一阵列中的多个辐射元件分别与第一接口电连接，第二阵列中的多个辐射元件分别与第二接口电连接，其中，所述第一阵列包括第一辐射元件和第二辐射元件，所述第二阵列包括第三辐射元件和第四辐射元件，其中，第二辐射元件与第二接口电连接，和/或第四辐射元件与第一接口电连接；和功率耦合电路，用于将第一RF信号的第一子分量和第二RF信号的第一子分量以功率减小的耦合方式馈送给第一辐射元件和/或第三辐射元件。此外，本实用新型还涉及一种相关的基站天线。

Description

天线组件以及具有天线组件的基站天线

技术领域

本实用新型涉及无线电通信领域，更具体地，本实用新型涉及一种天线组件以及一种具有该天线组件的基站天线。

背景技术

蜂窝通信系统在本领域中是公知的。在蜂窝通信系统中，地理区域被分成一系列区域，这些区域被称为由各个基站服务的“小区”。基站可以包括一个或多个基站天线，其被配置为提供与由基站服务的小区内的移动订户的双向射频(“RF”)通信。

在许多情况下，每个基站被划分为各“扇区”。在最常见的配置中，六角形小区分为三个120°扇区，每个扇区由一个或多个基站天线提供服务，其方位半功率波束宽度(HPBW)约为65°。通常，基站天线安装在塔架结构上，其中由基站天线产生的辐射图案(这里也称为“天线波束”)向外指向。基站天线通常实现为辐射元件的线性或平面相控阵列。

为了适应日益增长的蜂窝通信量，蜂窝运营商已经在各种新的频带中增加了蜂窝服务。虽然在一些情况下，有可能使用所谓的“宽带”或“超宽带”辐射元件的线性阵列来在多个频带中提供服务，但在其它情况下，需要使用不同的辐射元件的线性阵列或平面阵列来支持不同频带中的服务。

随着频带数量的增加，扇区化的增加变得越来越普遍(例如，将小区划分成六个、九个或者甚至十二个扇区)，并且在典型的基站处部署的基站天线的数量显著增加。然而，由于本地分区条例和/或天线塔的重量以及风力载荷限制等原因，对于可以在给定基站处部署的基站天线的数量经常存在限制。为了在不进一步增加基站天线数量的情况下增加容量，已经引入了所谓的多频带基站天线，其中辐射元件的多个线性阵列被包括在单个天线中。一种非常常见的多频带基站天线包括用于在617-960MHz频带中的一些或全部中提供服务的“低频带”辐射元件的一个线性阵列，以及用于在1427-2690MHz频带中的一些或全部中提供服务的“高频带”辐射元件的两个线性阵列。这些低频带和高频带辐射元件的线性阵列典型地以并排方式安装。

对如下基站天线也存在很大的兴趣，这些基站天线可以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(或四个)线性阵列。这些天线可以用在各种应用中，包括4x4多输入多输出(“MIMO”)应用，或者作为具有两个不同的低频带(例如，700MHz低频带线性阵列和800MHz低频带线性阵列)和两个不同的高频带(例如，1800MHz高频带线性阵列和2100MHz高频带线性阵列)的多频带天线。然而，以商业上可接受的方式实现这种天线是具有挑战性的，因为在低频带中实现大致65°方位角HPBW天线波束通常需要至少200mm宽的低频带辐射元件。然而，当低频带辐射元件的两个阵列与在其之间的高频带线性阵列并排放置时，可能需要具有大约500mm宽度D(在图1中沿H方向)的基站天线。这种大型天线可能具有非常高的风力载荷、可能非常重、和/或可能制造起来是昂贵的。运营商更喜欢宽度D大约为430mm或者小于430mm(例如400mm、380mm)的基站天线。

实用新型内容

本实用新型的目的是，提供一种天线组件，以及一种具有这样的天线组件的基站天线，其中，所述天线组件可以实现窄的半功率波束宽度和高的天线增益。

按本实用新型的第一方面，提供一种天线组件，所述天线组件包括：

第一接口，用于接收第一RF信号；

第二接口，用于接收第二RF信号；

天线阵列，包括竖直延伸的第一阵列和第二阵列，第一阵列中的多个辐射元件分别与第一接口电连接，第二阵列中的多个辐射元件分别与第二接口电连接，其中，所述第一阵列包括第一辐射元件和第二辐射元件，所述第二阵列包括第三辐射元件和第四辐射元件，其中，第二辐射元件与第二接口电连接，和/或第四辐射元件与第一接口电连接；和

功率耦合电路，用于将第一RF信号的第一子分量和第二RF信号的第一子分量以功率减小的耦合方式馈送给第一辐射元件和/或第三辐射元件。

在一些实施例中，第二辐射元件和第四辐射元件分别与第一接口和第二接口之一电连接。

在一些实施例中，第二辐射元件和第四辐射元件不仅与第一接口电连接而且与第二接口电连接。

在一些实施例中，所述功率耦合电路包括：第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端，其中，第一输入端与第一接口电连接，以用于接收第一RF信号的第一子分量(S1)，第二输入端与第二接口电连接，以用于接收第二RF信号的第一子分量(S2)，第一输出端与第一辐射元件电连接，以用于将第一输出信号(S1*)馈送给第一辐射元件，第二输出端与第三辐射元件电连接，以用于将第二输出信号(S2*)馈送给第三辐射元件。

在一些实施例中，第一输出信号(S1*)由第一RF信号的第一子分量(S1)和第二RF信号的第一子分量(S2)以如下功率减小的耦合方式生成：

S1*＝(k1)S1+(k2)S2，

其中，k1是第一功率转换系数；k2是第二功率转换系数，并且其中，0.7≤k1≤0.90；0.005≤k2≤0.025；并且

第二输出信号(S2*)由第二RF信号的第一子分量(S2)和第一RF信号的第一子分量(S1)以如下功率减小的耦合方式生成：

S2*＝(k3)S2+(k4)S1，

其中，k3是第三功率转换系数；k4是第四功率转换系数，并且其中，0.7≤k3≤0.90；0.0026≤k4≤0.027。

在一些实施例中，所述天线组件包括反射体，在所述反射体上安装有所述天线阵列，所述反射体的宽度≤430毫米。

在一些实施例中，所述第一阵列包括一个或多个第五辐射元件，所述第五辐射元件与第一接口电连接，和/或所述第二阵列包括一个或多个第六辐射元件，所述第六辐射元件与第二接口电连接。

在一些实施例中，所述第一辐射元件和第三辐射元件在水平方向上相邻设置。

在一些实施例中，所述第一辐射元件设置在第一阵列的中间区域中，所述第三辐射元件设置在第二阵列的中间区域中。

在一些实施例中，所述第二辐射元件和第四辐射元件在水平方向上相邻设置。

在一些实施例中，所述第二辐射元件设置在第一阵列的端部区域中，第四辐射元件设置在第二阵列的端部区域中。

在一些实施例中，为所述第一阵列和所述第二阵列设置仅一个功率耦合电路。

在一些实施例中，第一RF信号的第一子分量占据第一RF信号的最大份额，和/或第二RF信号的第一子分量占据第二RF信号的最大份额。

在一些实施例中，第一阵列中的多个辐射元件与第二阵列中的第四辐射元件形成L形拓扑结构，和/或第二阵列中的多个辐射元件与第一阵列中的第二辐射元件形成L形拓扑结构。

在一些实施例中，所述天线组件包括功率分配网络和/或移相网络，第一接口和第二接口分别经由功率分配网络和/或移相网络与相应的辐射元件电连接。

按本实用新型的第二方面，提供一种天线组件，所述天线组件包括：

第一接口，用于接收第一RF信号；

第二接口，用于接收第二RF信号；

反射体和安装在所述反射体1上的天线阵列，所述天线阵列包括竖直延伸的第一阵列和第二阵列，其中，第一阵列中的多个辐射元件分别与第一接口电连接，第二阵列中的多个辐射元件分别与第二接口电连接，其中，所述第一阵列包括第一辐射元件和第二辐射元件，所述第二阵列包括第三辐射元件和第四辐射元件，其中，第二辐射元件与第二接口电连接，和/或第四辐射元件与第一接口电连接；和

为所述第一阵列和第二阵列设置的仅一个功率耦合电路，所述功率分配电路构成为，用于将第一RF信号的第一子分量和第二RF信号的第一子分量以功率减小的耦合方式馈送给第一辐射元件和/或第三辐射元件。

在一些实施例中，在第一阵列中仅一个第二辐射元件与第二接口电连接，和/或在第二阵列中仅一个第四辐射元件与第一接口电连接。

在一些实施例中，所述第一辐射元件和第三辐射元件在水平方向上相邻设置。

在一些实施例中，所述第一辐射元件设置在第一阵列的中间区域中，所述第三辐射元件设置在第二阵列的中间区域中。

在一些实施例中，所述第二辐射元件和第四辐射元件在水平方向上相邻设置。

在一些实施例中，所述第二辐射元件设置在第一阵列的端部区域中，第四辐射元件设置在第二阵列的端部区域中。

在一些实施例中，第一RF信号的第一子分量占据第一RF信号的最大份额，和/或第二RF信号的第一子分量占据第二RF信号的最大份额。

在一些实施例中，第一阵列中的多个辐射元件分别与第二阵列中的第四辐射元件形成L形拓扑结构，和/或第二阵列中的多个辐射元件分别与第一阵列中的第二辐射元件形成L形拓扑结构。

在一些实施例中，所述反射体1的宽度≤430、400、380、360、300毫米。

按本实用新型的第三方面，提供一种天线组件，所述天线组件包括：

第一接口，用于接收第一RF信号；

第二接口，用于接收第二RF信号；

天线阵列，包括竖直延伸的第一阵列和第二阵列，第一阵列中的多个辐射元件分别与第一接口电连接，第二阵列中的多个辐射元件分别与第二接口电连接，其中，所述第一阵列包括第一辐射元件，所述第二阵列包括第三辐射元件；

功率耦合电路，用于将第一RF信号的第一子分量和第二RF信号的第一子分量以功率减小的耦合方式馈送给第一阵列中的第一辐射元件和/或第三辐射元件；

所述天线阵列还包括第七辐射元件，所述第七辐射元件与第一阵列和第二阵列在水平方向上均错开位置地布置，并且所述第七辐射元件不仅与第一接口电连接，而且与第二接口电连接。

在一些实施例中，所述第一辐射元件和第三辐射元件在水平方向上相邻设置。

在一些实施例中，所述第一辐射元件设置在第一阵列的中间区域中，所述第三辐射元件设置在第二阵列的中间区域中。

在一些实施例中，所述第七辐射元件在水平方向上布置在第一阵列和第二阵列之间。

在一些实施例中，第一RF信号的第一子分量占据第一RF信号的最大份额，和/或第二RF信号的第一子分量占据第二RF信号的最大份额。

按本实用新型的第四方面，提供一种基站天线，其特征在于，所述基站天线包括根据本实用新型的上述实施例中任一项所述的天线组件。

附图说明

下面参照附图借助具体实施方式来更详细地说明本实用新型。示意性的附图简要说明如下：

图1示出根据本实用新型的一些实施例的天线组件的示意性正视图；

图2是包括根据本实用新型的第一实施方式的天线组件的基站天线的示意性电路框图；

图3是图2中的天线组件的功率耦合电路的一种实施方式的示意图；

图4是图2的天线组件的简化示意图；

图5是图2的基站天线的方位角波束宽度分布的曲线图；

图6是根据本实用新型的第二实施方式的天线组件的简化示意图；

图7是包括根据本实用新型的第三实施方式的天线组件的基站天线的示意性电路框图；

图8是图7的天线组件的简化示意图；

图9是根据本实用新型的第四实施方式的天线组件的简化示意图；

图10是根据本实用新型的第五实施方式的天线组件的简化示意图；

图11是根据本实用新型的第六实施方式的天线组件的简化示意图。

具体实施方式

以下将参照附图描述本实用新型，其中的附图示出了本实用新型的若干实施例。然而应当理解的是，本实用新型可以以多种不同的方式呈现出来，并不局限于下文描述的实施例；事实上，下文描述的实施例旨在使本实用新型的公开更为完整，并向本领域技术人员充分说明本实用新型的保护范围。还应当理解的是，本文公开的实施例能够以各种方式进行组合，从而提供更多额外的实施例。

应当理解的是，在所有附图中，相同的附图标记表示相同的元件。在附图中，为清楚起见，某些特征的尺寸可以进行变形。

应当理解的是，说明书中的用辞仅用于描述特定的实施例，并不旨在限定本实用新型。说明书使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)除非另外定义，均具有本领域技术人员通常理解的含义。为简明和/或清楚起见，公知的功能或结构可以不再详细说明。

说明书使用的单数形式“一”、“所述”和“该”除非清楚指明，均包含复数形式。说明书使用的用辞“包括”、“包含”和“含有”表示存在所声称的特征，但并不排斥存在一个或多个其它特征。说明书使用的用辞“和/或”包括相关列出项中的一个或多个的任意和全部组合。说明书使用的用辞“在X和Y之间”和“在大约X和Y之间”应当解释为包括X和Y。本说明书使用的用辞“在大约X和Y之间”的意思是“在大约X和大约Y之间”，并且本说明书使用的用辞“从大约X至Y”的意思是“从大约X至大约Y”。

在说明书中，称一个元件位于另一元件“上”、“附接”至另一元件、“连接”至另一元件、“耦合”至另一元件、或“接触”另一元件等时，该元件可以直接位于另一元件上、附接至另一元件、连接至另一元件、联接至另一元件或接触另一元件，或者可以存在中间元件。相对照的是，称一个元件“直接”位于另一元件“上”、“直接附接”至另一元件、“直接连接”至另一元件、“直接耦合”至另一元件或、或“直接接触”另一元件时，将不存在中间元件。在说明书中，一个特征布置成与另一特征“相邻”，可以指一个特征具有与相邻特征重叠的部分或者位于相邻特征上方或下方的部分。

在说明书中，诸如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“高”、“低”等的空间关系用辞可以说明一个特征与另一特征在附图中的关系。应当理解的是，空间关系用辞除了包含附图所示的方位之外，还包含装置在使用或操作中的不同方位。例如，在附图中的装置倒转时，原先描述为在其它特征“下方”的特征，此时可以描述为在其它特征的“上方”。装置还可以以其它方式定向(旋转90度或在其它方位)，此时将相应地解释相对空间关系。

根据本实用新型各实施例的天线组件可以适用于多种类型的基站天线，例如可以适用于多频带基站天线或多输入多输出天线。

现在将参考附图更详细地描述本实用新型的一些实施例。

如图1所示，天线组件10包括反射体1以及安装在反射体1上的多个辐射元件。反射体1可以用作辐射元件的接地平面结构。辐射元件被安装成从反射体1向前(沿着前向方向F)延伸。辐射元件可以包括低频带辐射元件和高频带辐射元件，并且低频带辐射元件比高频带辐射元件向前延伸得更远。低频带辐射元件可以被配置为在例如617-960MHz频率范围或其一部分的第一频带中发送和接收RF信号。高频带辐射元件可以被配置为在例如1427-2690MHz频率范围或其一部分的第二频带中发送和接收RF信号。

在图1的实施例中，用大十字叉表示的低频带辐射元件可以被布置成两个竖直列A1、A2，以形成低频带辐射元件的两个竖直延伸的线性阵列。用小十字叉表示的高频带辐射元件也可以被布置成两个竖直列A3、A4，以形成高频带辐射元件的两个竖直延伸的线性阵列。在其他实施例中，也可以提供多于两个线性阵列的低频带辐射元件和/或高频带辐射元件。

为了清楚起见，在以下附图中未示出图1中的高频带辐射元件、即阵列A3和A4。并且为了避免重复，在以下描述的技术内容在本领域技术人员理解的范围内也可以适用于高频带辐射元件和/或其他频带类型的辐射元件的线性阵列。

图2示出了包括根据本实用新型的第一实施方式的天线组件的基站天线的示意性电路框图，相对应地，图4示出图2中的天线组件10的简化示意图。

如图2所示，发送器TX构成为用于产生RF信号并且将其馈送给天线组件10中的辐射元件。发送器TX可以指基站天线内部的RF信号发送装置，或者也可以指处于基站天线外部的RF信号发送装置(例如RRU)。发送器TX可以包括第一发送器TX1和第二发送器TX2。第一发送器TX1用于生成第一RF信号。第二发送器TX2用于生成第二RF信号。与此对应地，天线组件10可以具有第一接口2和第二接口3。第一接口2可以与第一发送器TX1电连接、例如经由同轴电缆电连接，以用于接收来自第一发送器TX1的第一RF信号。第一RF信号从第一接口2传输到处于下游的功率分配网络和/或移相网络φ1-φ5中，移相网络能够通过控制电路CX1-CX2来控制。接收到的第一RF信号于是在功率分配网络和/或移相网络中被划分成多个子分量，其中，一部分或者所有子分量可以在移相网络中经受移相。所述多个子分量分别传输给处在功率分配网络和/或移相网络下游的相应的辐射元件。同样地，第二接口3可以与第二发送器TX2电连接、例如经由同轴电缆电连接，以用于接收来自第二发送器TX2的第二RF信号。第二RF信号从第二接口3传输到处于下游的功率分配网络和/或移相网络中。接收到的第二RF信号可以在功率分配网络和/或移相网络中被划分成多个子分量，其中，一部分或者所有子分量可以在移相网络中经受移相。所述多个子分量分别传输给处在功率分配网络和/或移相网络下游的相应的辐射元件。

应理解的是，天线组件10可以具有任意数量的接口。在一些实施例中，天线组件10可以具有仅一个接口与相应的发送器电连接；在一些实施例中，天线组件10可以具有多于两个接口，例如在多输入多输出天线中是这种情况。

应理解的是，如在本文中所使用的那样，术语“电连接”可以是直接的电连接，也可以是间接的电连接。在间接的电连接的情况下，两者之间连接有中间电路，例如功率分配网络、移相网络、滤波电路和/或其他RF信号处理电路等。

如图2所示，天线组件10可以包括天线阵列A1、A2、配设给天线阵列A1、A2的功率耦合电路PD以及功率分配网络和/或移相网络。天线阵列包括竖直延伸、即沿着图1中的V方向延伸的第一阵列A1和第二阵列A2。第一阵列A1和第二阵列A2可以在相同的或不同的频带中进行工作，以提供独立的天线波束。第一阵列A1和第二阵列A2可以分别包括任意多个辐射元件。在图2和4中，示例性地分别包括五个辐射元件。

参见图2和4，第一阵列A1包括第一辐射元件13，并且第二阵列A2包括第三辐射元件23。功率耦合电路PD可以配设给所述第一辐射元件13和第三辐射元件23。功率耦合电路PD可以设置用于，将第一RF信号的第一子分量和第二RF信号的第一子分量以功率减小的耦合方式馈送给第一辐射元件13和/或第三辐射元件23。通过功率耦合电路PD，第一辐射元件13不仅与第一接口2电连接并由此接收第一RF信号的第一子分量的一部分，而且与第二接口3电连接并由此接收第二RF信号的第一子分量的一部分；同样地，第三辐射元件23不仅与第二接口3电连接并由此接收第二RF信号的第一子分量的一部分，而且与第一接口2电连接并由此接收第一RF信号的第一子分量的一部分。

如图2和图3所示，功率耦合电路PD可以包括第一输入端4、第二输入端5、第一输出端6和第二输出端7。第一输入端4可以经由相应的功率分配网络和/或移相网络与第一接口2电连接并由此接收到第一RF信号的第一子分量作为第一输入信号S1。第二输入端5可以经由相应的功率分配网络和/或移相网络与第二接口3电连接并由此接收到第二RF信号的第一子分量作为第二输入信号S2。第一输出端6可以与第一辐射元件13电连接并由此将第一输出信号S1*输送给第一辐射元件13。第二输出端7可以与第三辐射元件23电连接并由此将第二输出信号S2*输送给第三辐射元件23。相应地，第一输出信号S1*可以由第一输入信号S1和第二输入信号S2以如下功率减小的耦合方式生成：S1*＝(k1)S1+(k2)S2，其中，k1是第一功率转换系数；k2是第二功率转换系数，并且其中，0.7≤k1≤0.90；0.005≤k2≤0.025。同样地，第二输出信号S2*由第二输入信号S2和第一输入信号S1以如下功率减小的耦合方式生成：S2*＝(k3)S2+(k4)S1，其中，k3是第三功率转换系数；k4是第四功率转换系数，并且其中，0.7≤k3≤0.90；0.0026≤k4≤0.027。

图3示出图2的天线组件10的功率耦合电路PD的一种实施方式的示意图。如图3所示，功率耦合电路PD包括两对四端口级联定向耦合器((C11-C12)、(C21-C22))，所述两对四端口级联定向耦合器可以经由R11、R12、R21、R22与单端口电阻器终端交叉耦合，从而将第一输入信号S1和第二输入信号S2以功率减小的耦合方式转换为第一输出信号S1*和第二输出信号S2*。

在一些实施方式中，定向耦合器C11、C12、C21和C22可以被配置为具有等效特性的四端口定向耦合器(例如，-10dB耦合器)，其中R11、R12、R21、R22可以是50欧姆。在这样的功率耦合电路PD中，如果定向耦合器C11、C12、C21和C22是等效的-10dB耦合器，那么耦合器C11将使与第一输入信号S1相关联的能量的90％传递到耦合器C12的输入端，并且将与第一输入信号S1相关联的能量的10％耦合到耦合器C22，其中，耦合的10％信号的90％将通过终端电阻器R22传递到地(并丢失)并且耦合的10％信号的10％(即，1％＝0.01或-20dB)将被提供给C22的输出端(作为S2*的信号分量)。类似地，耦合器C21将使与第二输入信号S2相关联的能量的90％传递到耦合器C22的输入端，并且将与第二输入信号S2相关联的能量的10％耦合到耦合器C12，其中，耦合的10％信号的90％将通过终端电阻器R12传递到地(并丢失)并且耦合的10％信号的10％(即，1％)将被提供给C12的输出端(作为S1*的分量)。以类似的方式，在耦合器C12的输入端处接收到的90％S1信号的90％将被传递作为S1*的主要能量分量“(0.81)S1”，并且在耦合器C22的输入端处接收到的90％S2信号的90％将被传递作为S2*的主要能量分量“(0.81)S2”。在这种情况下，S1*＝(0.81)S1+(0.01)S2；S2*＝(0.81)S2+(0.01)S1。

通过上述功率减小的耦合方式，功率耦合电路PD能够有效地缩窄天线的波束宽度。此外，功率耦合电路PD还能以较精细的程度缩窄天线的波束宽度。不言而喻地，k1至k4可以根据实际需要而被调整。

在一些实施例中，分配给第一辐射元件13的第一RF信号的第一子分量可以占据第一RF信号的最大份额。同样地，分配给第二辐射元件23的第二RF信号的第一子分量可以占据第二RF信号的最大份额。也就是说，配设有功率耦合电路PD的辐射元件可以分配到RF信号的最大份额的子分量。这当在天线组件中布置有限数量的功率耦合电路PD、例如仅一个功率耦合电路PD时是有利的，因为有限数量的功率耦合电路PD就能够符合工作要求地缩窄波束宽度；此外降低功率耦合电路PD的数量也能降低天线制造成本。

图4示出了图2的天线组件10的简化示意图。如图4所示，第一辐射元件13和第三辐射元件23可以在水平方向H上相邻设置。第一辐射元件13可以设置在第一阵列A1的中间区域中。第三辐射元件23可以设置在第二阵列A2的中间区域中。在图4的实施例中，示例性地示出了仅一个功率耦合电路PD，该功率耦合电路PD分配给第一辐射元件13与第三辐射元件23，在此以虚线的边框示出。在其他实施例中，可以根据需要给第一阵列A1和第二阵列A2分配多个功率耦合电路PD、例如两个、三个或四个等功率耦合电路PD。与此相应地，在第一阵列A1和第二阵列A2中也可以分别存在多个第一辐射元件13和第三辐射元件23。

参见图2和图4，第一阵列A1还可以包括第二辐射元件15和第五辐射元件11、12、14，并且第二阵列A2还可以包括第四辐射元件25和第六辐射元件21、22、24。第二辐射元件15和第四辐射元件25可以在水平方向H上相邻设置。第二辐射元件15可以设置在第一阵列A1的端部区域中、例如末端。第四辐射元件25可以设置在第二阵列A2的端部区域中、例如末端。

在第一阵列A1中，大部分辐射元件、即第一辐射元件以及第五辐射元件11、12、14均可经由相应的功率分配网络和/或移相网络与第一接口2电连接，不过，第二辐射元件15则可经由相应的功率分配网络和/或移相网络与第二接口3电连接，从而第二辐射元件15可以接收到来自第二接口3的第二RF信号的第二子分量。在第二阵列A2中，大部分辐射元件、即第二辐射元件以及第六辐射元件21、22、24均可经由相应的功率分配网络和/或移相网络与第二接口3电连接，不过，第四辐射元件25则可经由相应的功率分配网络和/或移相网络与第一接口2电连接，从而第四辐射元件25可以接收到来自第一接口2的第一RF信号的第二子分量。第二辐射元件15和第四辐射元件25的这种馈电方式可以称之为错位馈电(staggered feeding)。

相比于功率耦合电路PD，错位馈电是更加成本有利的，然而以较为粗放地缩窄天线的波束宽度。由此，在一些情况下，仅使用错位馈电不能符合工作要求地缩窄波束宽度，因为波束宽度可能会过度地被缩窄或不充分地被缩窄。因此，在本实用新型中，通过适宜地结合功率耦合电路PD和错位馈电来缩窄基站天线的波束宽度。以这种方式，能够以成本有利的方式有效地缩窄基站天线20的波束宽度、例如-3dB带宽和/或-10dB带宽。

图5示出图2的基站天线20的方位角波束宽度分布的曲线图，其中，虚线曲线图表示仅采用了错位馈电方式下的方位角波束宽度分布，实线曲线图表示采用了功率耦合电路和错位馈电方式下的方位角波束宽度分布。从图5中可清楚地看出，通过采用功率耦合电路PD和错位馈电方式，基站天线20的方位角半功率波束宽度、即-3dB带宽能够在运行频带内处于符合要求的数值范围内(例如处于65度左右)。此外，基站天线20的-10dB带宽可以被有效地缩窄，这能够改善天线的扇区功率比(sector power ratio)并且因此改善天线增益。

图6是根据本实用新型的第二实施方式的天线组件10的示意图。与图2和图4中的第一实施方式不同的是，在图6中的天线组件10设置有两个第二辐射元件11、15和两个第四辐射元件21、25。所述两个第二辐射元件11、15均与第二接口3电连接，其中，第一第二辐射元件15设置在第一阵列A1的第一端部区域中，第二第二辐射元件11设置在第一阵列A1的第二端部区域中。所述两个第四辐射元件21、25均与第一接口2电连接，其中，第一第四辐射元件25设置在第二阵列A2的第一端部区域中，第二第四辐射元件21设置在第二阵列A2的第二端部区域中。以这种方式，天线的波束宽度能够进一步被缩窄。

图7是包括根据本实用新型的第三实施方式的天线组件10的基站天线20的示意图。与图2和图4中的第一实施方式不同的是，在图7所示的基站天线20的天线组件10中，第二辐射元件15和第四辐射元件25均与第一接口2电连接。在此，第二辐射元件15和第四辐射元件25均可经由相应的功率分配网络和/或移相网络与第一接口2电连接，从而第二辐射元件15可以接收到来自第一接口2的第一RF信号的第二子分量，第四辐射元件25可以接收到来自第一接口2的第一RF信号的第三子分量。图8示出图7的天线组件10的框图。从图8中能清楚地看出，第一阵列A1中的多个辐射元件11-15与第二阵列A2中的第四辐射元件25形成L形拓扑结构。类似地，也可能的是，第二辐射元件15和第四辐射元件25均与第二接口3电连接。与此相应地，第二阵列A2中的多个辐射元件21-25可以与第一阵列A1中的第二辐射元件15形成L形拓扑结构。以这种方式，同样能够有效地缩窄基站天线20的波束宽度、例如-3dB带宽，并且同时保持较高的天线增益。

图9示出本实用新型的第四实施方式的天线组件10的简化示意图。与图8所示的第三实施方式不同的是，在图9中的天线组件10设置有两个第二辐射元件11、15和两个第四辐射元件21、25，其中，第一第二辐射元件15和第一第四辐射元件25分别位于第一阵列A1和第二阵列A2的第一端部区域中并且均与第一接口2电连接，而第二第二辐射元件11和第二第四辐射元件21分别位于第一阵列A1和第二阵列A2的第二端部区域中并且均与第二接口3电连接。从图9中能清楚地看出，第一阵列A1中的多个辐射元件12-15与第二阵列A2中的第四辐射元件25形成L形拓扑结构，并且第二阵列A2中的多个辐射元件21-24与第一阵列A1中的第二辐射元件11形成L形拓扑结构。

图10是根据本实用新型的第五实施方式的天线组件10的简化示意图。与图8所示的第三实施方式不同的是，在图10中的天线组件10中，第二辐射元件15和第四辐射元件25不仅与第一接口2电连接而且与第二接口3电连接。在此，第二辐射元件15和第四辐射元件25均可经由相应的功率分配网络和/或移相网络不仅与第一接口2电连接而且与第二接口3电连接，从而第二辐射元件15可以接收到来自第一接口2的第一RF信号的第二子分量和来自第二接口3的第二RF信号的第二子分量，第四辐射元件25可以接收到来自第一接口2的第一RF信号的第三子分量和来自第二接口3的第二RF信号的第二子分量。

图11示出根据本实用新型的第六实施方式的天线组件10的简化示意图。与图8所示的第三实施方式不同的是，代替于第二辐射元件15和第四辐射元件25，在图11中的天线阵列还包括第七辐射元件16，所述第七辐射元件16与第一阵列A1和第二阵列A2在水平方向H上均错开位置地布置。第七辐射元件16不仅与第一接口2电连接而且与第二接口3电连接。在此，第七辐射元件16可经由相应的功率分配网络和/或移相网络不仅与第一接口2电连接而且与第二接口3电连接，从而第七辐射元件16可以接收到来自第一接口2的第一RF信号的第二子分量和来自第二接口3的第二RF信号的第二子分量。如图11中所示，第七辐射元件16靠近第一阵列A1和第二阵列A2的第一端部区域地设置。然而，还可能的是，第七辐射元件16靠近第一阵列A1和第二阵列A2的第二端部区域地设置，或者靠近第一阵列A1和第二阵列A2的第二端部附加地设置有另一个第七辐射元件。

按照本实用新型的天线组件通过结合使用错位馈电方式和功率耦合电路PD能够带来一项或多项以下优点：第一，天线的方位角半功率波束宽度、即-3dB带宽能够在整个工作频带内保持稳定，例如保持在65度附近、例如在50至75度之间；第二，天线的-10dB带宽能够有效地被缩窄，由此改善了天线的扇区功率比并且因此改善天线增益；第三，在仅需使用一个或少量的功率耦合电路的情况下，不仅将天线的能量损失保持较低水平，而且很好地控制了天线的制造成本；第四，通过在天线组件中合理地搭配使用错位馈电方式和功率耦合电路PD，能够灵活地满足基站天线的不同的工作要求。

虽然在上面已经描述了本实用新型的示例性的实施例，但是本领域技术人员应当理解的是，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下能够对本实用新型的示例性实施例进行多种变化和改变，所有变化和改变均包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (31)

1.一种天线组件，其特征在于，所述天线组件包括：

第一接口，用于接收第一RF信号；

第二接口，用于接收第二RF信号；

天线阵列，包括竖直延伸的第一阵列和第二阵列，第一阵列中的多个辐射元件分别与第一接口电连接，第二阵列中的多个辐射元件分别与第二接口电连接，其中，所述第一阵列包括第一辐射元件和第二辐射元件，所述第二阵列包括第三辐射元件和第四辐射元件，其中，第二辐射元件与第二接口电连接，和/或第四辐射元件与第一接口电连接；和

功率耦合电路，用于将第一RF信号的第一子分量和第二RF信号的第一子分量以功率减小的耦合方式馈送给第一辐射元件和/或第三辐射元件。

2.按照权利要求1所述的天线组件，其特征在于，第二辐射元件和第四辐射元件分别与第一接口和第二接口之一电连接。

3.按照权利要求1所述的天线组件，其特征在于，第二辐射元件和第四辐射元件不仅与第一接口电连接而且与第二接口电连接。

4.按照权利要求1至3中任一项所述的天线组件，其特征在于，所述功率耦合电路包括：第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端，其中，第一输入端与第一接口电连接，以用于接收第一RF信号的第一子分量(S1)，第二输入端与第二接口电连接，以用于接收第二RF信号的第一子分量(S2)，第一输出端与第一辐射元件电连接，以用于将第一输出信号(S1*)馈送给第一辐射元件，第二输出端与第三辐射元件电连接，以用于将第二输出信号(S2*)馈送给第三辐射元件。

5.按照权利要求4所述的天线组件，其特征在于，第一输出信号(S1*)由第一RF信号的第一子分量(S1)和第二RF信号的第一子分量(S2)以如下功率减小的耦合方式生成：

S1*＝(k1)S1+(k2)S2，

其中，k1是第一功率转换系数；k2是第二功率转换系数，并且其中，0.7≤k1≤0.90；0.005≤k2≤0.025；并且

第二输出信号(S2*)由第二RF信号的第一子分量(S2)和第一RF信号的第一子分量(S1)以如下功率减小的耦合方式生成：

S2*＝(k3)S2+(k4)S1，

其中，k3是第三功率转换系数；k4是第四功率转换系数，并且其中，0.7≤k3≤0.90；0.0026≤k4≤0.027。

6.按照权利要求1至3中任一项所述的天线组件，其特征在于，所述天线组件包括反射体，在所述反射体上安装有所述天线阵列，所述反射体的宽度≤430毫米。

7.按照权利要求1至3中任一项所述的天线组件，其特征在于，所述第一阵列包括一个或多个第五辐射元件，所述第五辐射元件与第一接口电连接，和/或所述第二阵列包括一个或多个第六辐射元件，所述第六辐射元件与第二接口电连接。

8.按照权利要求1至3中任一项所述的天线组件，其特征在于，所述第一辐射元件和第三辐射元件在水平方向上相邻设置。

9.按照权利要求1至3中任一项所述的天线组件，其特征在于，所述第一辐射元件设置在第一阵列的中间区域中，所述第三辐射元件设置在第二阵列的中间区域中。

10.按照权利要求1至3中任一项所述的天线组件，其特征在于，所述第二辐射元件和第四辐射元件在水平方向上相邻设置。

11.按照权利要求1至3中任一项所述的天线组件，其特征在于，所述第二辐射元件设置在第一阵列的端部区域中，第四辐射元件设置在第二阵列的端部区域中。

12.按照权利要求1至3中任一项所述的天线组件，其特征在于，为所述第一阵列和所述第二阵列设置仅一个功率耦合电路。

13.按照权利要求1至3中任一项所述的天线组件，其特征在于，第一RF信号的第一子分量占据第一RF信号的最大份额，和/或第二RF信号的第一子分量占据第二RF信号的最大份额。

14.按照权利要求1至3中任一项所述的天线组件，其特征在于，第一阵列中的多个辐射元件与第二阵列中的第四辐射元件形成L形拓扑结构，和/或第二阵列中的多个辐射元件与第一阵列中的第二辐射元件形成L形拓扑结构。

15.按照权利要求1至3中任一项所述的天线组件，其特征在于，所述天线组件包括功率分配网络和/或移相网络，第一接口和第二接口分别经由功率分配网络和/或移相网络与相应的辐射元件电连接。

16.一种天线组件，其特征在于，所述天线组件包括：

第一接口，用于接收第一RF信号；

第二接口，用于接收第二RF信号；

反射体和安装在所述反射体上的天线阵列，所述天线阵列包括竖直延伸的第一阵列和第二阵列，其中，第一阵列中的多个辐射元件分别与第一接口电连接，第二阵列中的多个辐射元件分别与第二接口电连接，其中，所述第一阵列包括第一辐射元件和第二辐射元件，所述第二阵列包括第三辐射元件和第四辐射元件，其中，第二辐射元件与第二接口电连接，和/或第四辐射元件与第一接口电连接；和

为所述第一阵列和第二阵列设置的仅一个功率耦合电路，所述功率分配电路构成为，用于将第一RF信号的第一子分量和第二RF信号的第一子分量以功率减小的耦合方式馈送给第一辐射元件和/或第三辐射元件。

17.按照权利要求16所述的天线组件，其特征在于，在第一阵列中仅一个第二辐射元件与第二接口电连接，和/或在第二阵列中仅一个第四辐射元件与第一接口电连接。

18.按照权利要求16或17所述的天线组件，其特征在于，所述第一辐射元件和第三辐射元件在水平方向上相邻设置。

19.按照权利要求16或17所述的天线组件，其特征在于，所述第一辐射元件设置在第一阵列的中间区域中，所述第三辐射元件设置在第二阵列的中间区域中。

20.按照权利要求16或17所述的天线组件，其特征在于，所述第二辐射元件和第四辐射元件在水平方向上相邻设置。

21.按照权利要求16或17所述的天线组件，其特征在于，所述第二辐射元件设置在第一阵列的端部区域中，第四辐射元件设置在第二阵列的端部区域中。

22.按照权利要求16或17所述的天线组件，其特征在于，第一RF信号的第一子分量占据第一RF信号的最大份额，和/或第二RF信号的第一子分量占据第二RF信号的最大份额。

23.按照权利要求16或17所述的天线组件，其特征在于，第一阵列中的多个辐射元件分别与第二阵列中的第四辐射元件形成L形拓扑结构，和/或第二阵列中的多个辐射元件分别与第一阵列中的第二辐射元件形成L形拓扑结构。

24.按照权利要求16或17所述的天线组件，其特征在于，所述反射体的宽度≤430毫米。

25.按照权利要求16或17所述的天线组件，其特征在于，所述反射体的宽度≤400毫米。

26.一种天线组件，其特征在于，所述天线组件包括：

第一接口，用于接收第一RF信号；

第二接口，用于接收第二RF信号；

天线阵列，包括竖直延伸的第一阵列和第二阵列，第一阵列中的多个辐射元件分别与第一接口电连接，第二阵列中的多个辐射元件分别与第二接口电连接，其中，所述第一阵列包括第一辐射元件，所述第二阵列包括第三辐射元件；

功率耦合电路，用于将第一RF信号的第一子分量和第二RF信号的第一子分量以功率减小的耦合方式馈送给第一阵列中的第一辐射元件和/或第三辐射元件；

所述天线阵列还包括第七辐射元件，所述第七辐射元件与第一阵列和第二阵列在水平方向上均错开位置地布置，并且所述第七辐射元件不仅与第一接口电连接，而且与第二接口电连接。

27.按照权利要求26所述的天线组件，其特征在于，所述第一辐射元件和第三辐射元件在水平方向上相邻设置。

28.按照权利要求26或27所述的天线组件，其特征在于，所述第一辐射元件设置在第一阵列的中间区域中，所述第三辐射元件设置在第二阵列的中间区域中。

29.按照权利要求26或27所述的天线组件，其特征在于，所述第七辐射元件在水平方向上布置在第一阵列和第二阵列之间。

30.按照权利要求26或27所述的天线组件，其特征在于，第一RF信号的第一子分量占据第一RF信号的最大份额，和/或第二RF信号的第一子分量占据第二RF信号的最大份额。

31.一种基站天线，其特征在于，所述基站天线包括根据权利要求1至30中任一项所述的天线组件。

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