其中具有支持大扫描角辐射的贴片型天线阵列的无线通信系统的制作方法

1.本发明涉及天线装置，并且更具体地涉及贴片型辐射元件和用于无线通信系统的天线阵列。


背景技术：

2.波束成形天线可能通常需要距离天线反射器的视轴高达
±
60
°
的相对较大的扫描角度。遗憾的是，因为辐射元件方向图的相对窄的波束宽度、相对较差的有源返回损耗、正交极化(自身iso)之间的相对较差的隔离以及相邻辐射元件(iso间)之间的相对较差的隔离，所以传统基站天线通常无法实现如此大的
±
60
°
扫描角度。
3.替代地，填充空气的贴片天线以及多层贴片天线相对于具有实心衬底的单层贴片天线通常具有相对宽的带宽，但通常成本较高，结构不稳定。由微带环形圈限定的多层填充空气的贴片天线的一个实例公开于bisiules等人的共同受让的第7,283,101号美国专利的图2a-2c中，所述专利的公开内容据此以引用方式并入本文中。多层填充空气的贴片天线的另一实例在s.sevskiy等人的名称为“air-filled stacked-patch antenna(填充空气的堆叠式贴片天线)”的文章中公开(参见例如，http://hft.uni-duisburg-essen.de/inica2007/2003/archive/inica_2003/2.2_sevskiy.pdf)。遗憾的是，这种堆叠式贴片天线可能成本较高，孔径和高度较大，波束宽度相对较窄。
4.广角扫描线性阵列天线在g.yang等人的名称为“study on wide-angle scanning linear phased array antenna(关于广角扫描线性相控阵列天线的研究)”ieee trans.on antennas and propagation，第66卷，第1期，2018年1月，第450-455页的文章中公开。如yang等人的图1所示，相对宽的波束宽度天线可在接地平面上包括具有电壁的驱动微带天线。基于此配置，在辐射贴片上产生微带天线的水平电流，而微带天线的电场在电壁上感应竖直电流。如所属领域的技术人员将理解的，竖直金属壁有助于支持阵列的相对宽的波束宽度和相对大的扫描角度，然而，仅单个极化辐射是可能的。相控阵天线的这些特征也在g.yang等人的名称为“a wide-angle e-plane scanning linear array antenna with wide beam elements(具有广波束元件的广角e平面扫描线性阵列天线)”ieee antennas and wireless propagation letters，第16卷(2017)，第2923-2926页的文章中公开。


技术实现要素：

5.根据本发明的实施例的天线阵列利用尺寸缩小的贴片型辐射器来支持更宽的扫描角度和更宽的波束宽度。在本发明的这些实施例中的一些实施例中，天线包括：交叉极化馈送信号网络，所述交叉极化馈送信号网络被配置成将第一和第二射频(rf)输入馈送信号在相应的第一和第二对馈送信号输出端口处转换成第一和第二对交叉极化馈送信号；以及馈送信号底座，所述馈送信号底座电耦合到所述第一和第二对馈送信号输出端口。还提供了贴片型辐射元件，其由所述馈送信号底座电耦合到所述第一和第二对馈送信号输出端
口。
6.在本发明的这些实施例中的一些实施例中，所述贴片型辐射元件电容耦合到所述馈送信号底座上的第一和第二对馈送信号线，所述第一和第二对馈送信号线电连接到所述第一和第二对馈送信号输出端口。所述馈送信号底座上的所述第一和第二对馈送信号线可以焊接结合到所述第一和第二对馈送信号输出端口。
7.还可以提供环形支撑框架，所述环形支撑框架在所述贴片型辐射元件与所述交叉极化馈送信号网络之间延伸。此环形支撑框架可以被配置成限定围绕所述馈送信号底座的至少一部分的至少部分电磁屏蔽腔。具体地，所述环形支撑框架可包括面向所述馈送信号底座的金属化内表面和金属化外表面中的至少一个。所述交叉极化馈送信号网络还可以包括印刷电路板，所述印刷电路板上具有接触所述环形支撑框架的金属化部分的接地平面。
8.根据本发明的附加实施例，所述馈送信号底座包括其中具有圆柱形腔的环形聚合物，所述第一和第二对馈送信号线沿着所述环形聚合物的外部延伸。这些第一和第二对馈送信号线可以平行于在馈送信号底座内的圆柱形腔的纵向轴线延伸。
9.根据本发明的另外实施例，提供一种天线，其包括交叉极化馈送信号网络，所述交叉极化馈送信号网络被配置成将第一和第二射频(rf)输入馈送信号在相应的第一和第二对馈送信号输出端口处转换成第一和第二对交叉极化馈送信号。还提供了聚合物贴片载体，其包括在其外表面上的贴片型辐射元件。此贴片型辐射元件可以电容耦合到所述第一和第二对馈送信号输出端口。例如，所述贴片载体可包括所述第一和第二对馈送信号线，并且所述贴片型辐射元件可以电容耦合到所述第一和第二对馈送信号线的弓形远端。还可以提供矩形、环形支撑框架，所述矩形、环形支撑框架在所述贴片载体与所述交叉极化馈送信号网络之间延伸。
10.在本发明的再一些另外实施例中，提供一种天线，其包括馈送信号网络、在其上具有贴片型辐射元件的贴片载体以及馈送信号底座。所述馈送信号底座在其上包括第一和第二对馈送信号线，所述第一和第二对馈送信号线耦合到所述贴片型辐射元件并且至少部分地通过电磁屏蔽腔延伸到所述馈送信号网络。在这些实施例中的一些实施例中，所述贴片型辐射元件在所述贴片载体的外表面上延伸；并且所述馈送信号底座包括其中具有圆柱形腔的环形聚合物。所述第一和第二对馈送信号线可以焊接结合到所述馈送信号网络并且电容耦合到所述贴片型辐射元件。此外，在所述馈送信号网络包括印刷电路板，印刷电路板上具有接地平面的情况下，所述第一和第二对馈送信号线可以焊接结合到所述馈送信号网络的在所述接地平面中的开口内延伸的部分。有利地，所述贴片载体还可以包括介电加载延伸部，所述介电加载延伸部延伸到所述电磁屏蔽腔中。除其它外，此介电加载延伸部可以被配置成调谐所述贴片型辐射元件的中心频率。所述馈送信号底座可延伸穿过所述介电加载延伸部中的开口。
11.另外，可提供环形支撑框架，其在所述贴片载体与所述馈送信号网络之间延伸。此支撑框架可包括面向所述馈送信号底座的金属化内表面和金属化外表面中的至少一个。在本发明的一些实施例中，所述环形支撑框架的高度可以在所述电磁屏蔽腔相对于所述馈送信号网络的最大高度的约0.5倍到约1.2倍的范围内。
12.根据本发明的附加实施例，提供一种天线，其包括：(i)交叉极化馈送信号网络；(ii)基于聚合物的贴片载体，其在3ghz的频率下具有等于约3.8或更大的介电常数，以及
(iii)贴片型辐射元件，其在所述贴片载体上延伸且通过电磁屏蔽腔电耦合到所述交叉极化馈送信号网络。还可以提供聚合物贴片载体支撑框架，其在所述交叉极化馈送信号网络与所述贴片载体之间延伸。所述贴片载体支撑框架可以是环形的，并且所述贴片载体支撑框架的内侧壁的至少一部分和/或所述贴片载体支撑框架的外侧壁的至少一部分可以金属化。另外，所述贴片载体的一部分可以延伸到所述电磁屏蔽腔中，从而充当所述贴片型辐射元件上的可以支持频率调谐的介电负载。
13.在本发明的另外实施例中，天线配备有馈送信号网络，至少部分地金属化的支撑框架设置于所述馈送信号网络上。还提供了一种贴片载体，所述贴片载体上具有贴片型辐射元件。此辐射元件通过所述支撑框架中的腔电耦合到所述馈送信号网络。所述贴片载体可以沿着所述支撑框架的整个周边接触所述支撑框架。所述贴片载体与所述支撑框架之间的交界面可以在第一平面中延伸；并且所述贴片载体可有利地包括介电加载延伸部，所述介电加载延伸部延伸穿过所述第一平面并且延伸到所述腔中，从而支持所述贴片型辐射元件的频率调谐。所述贴片载体还可包括馈送信号底座，所述馈送信号底座完全延伸穿过所述腔，并且焊接结合到所述馈送信号网络的部分。所述贴片载体，包括所述馈送信号底座和所述介电加载延伸部和所述支撑框架可以构造为金属化聚合物(例如，金属化尼龙)。
14.根据本发明的又一些另外的实施例，提供一种贴片型天线阵列，其包括：(i)馈送信号网络，(ii)所述馈送信号网络上的多腔室支撑框架，以及(iii)其上具有多个贴片型辐射元件的贴片载体，所述贴片型辐射元件通过所述多腔室支撑框架中的相应腔室电耦合到所述馈送信号网络。在本发明的这些实施例中的一些实施例中，所述多腔室支撑框架可包括金属化聚合物，在所述腔室内具有多个电磁屏蔽腔(例如，具有金属化内侧壁)。另外，所述多个贴片型辐射元件之间的间距可以在约0.43λ到约0.47λ的范围内，所述贴片载体和所述多腔室支撑框架的堆叠高度可以在约0.12λ到约0.16λ的范围内，所述多个贴片型辐射元件的直径可以在约0.23λ到约0.27λ的范围内，其中，λ对应于频率为3.55ghz的射频(rf)信号(在空气中)的波长。
15.根据本发明的另外实施例的天线阵列可包括基于聚合物的辐射元件，所述基于聚合物的辐射元件上具有环形金属化辐射表面，所述环形金属化辐射表面电耦合到交叉极化馈送信号网络。这种基于聚合物的辐射元件可以包括作为支撑衬底的环形聚合物，在所述支撑衬底上设置所述环形金属化辐射表面。
16.所述环形金属化辐射表面可以电容且电感耦合到所述交叉极化馈送信号网络中的四个聚合物柱，所述聚合物柱具有导电芯。这些导电芯被配置成将由所述交叉极化馈送信号网络生成的多个馈送信号中的相应信号传输到所述环形金属化辐射表面。有利地，包括环形(即，圆环形)金属化辐射表面可以支持相对于常规圆形和矩形贴片型辐射表面的辐射表面的尺寸的减小，并且由所述四个聚合物柱提供的电抗(c和l)耦合可以支持天线带宽的改进。
17.根据本发明的另外实施例，可以提供交叉形金属辐射延伸部，其在其四个远端处电耦合到所述环形金属化辐射表面的内周边。另外，所述四个聚合物柱内的导电芯可以电容耦合到所述交叉形金属辐射延伸部的四个远端中的对应远端。还可以提供第一对共线金属化延伸条，其从所述环形金属化辐射表面的外周边径向向外延伸。同样，可以提供第二对共线金属化延伸条，其从所述环形金属化辐射表面的外周边径向向外延伸。优选地，所述第
一对共线金属化延伸条与所述交叉形金属辐射延伸部内的第一辐射延伸部对准；并且所述第二对共线金属化延伸条与所述交叉形金属辐射延伸部内的第二辐射延伸部对准，所述第二辐射延伸部相对于所述第一辐射延伸部正交地延伸。尽管不希望受任何理论束缚，但这些条可用于支持所述环形支撑衬底中的进一步尺寸减小和在下端谐振频率操作处的阻抗匹配。另外，通过控制条的宽度和长度，可以实现更好的阻抗匹配。
18.根据本发明的又一些另外实施例，可提供基于聚合物的辐射延伸部支撑件，所述交叉形金属辐射延伸部在所述基于聚合物的辐射延伸上延伸。这种基于聚合物的辐射延伸部支撑件可以是交叉形的，并且与所述交叉形金属辐射延伸完全对准。然而，在本发明的一些替代实施例中，所述辐射元件的环形聚合物支撑衬底和所述基于聚合物的辐射延伸部支撑件可以共同构造为整体圆盘形聚合物主体。
19.根据本发明的又一些另外实施例，所述辐射元件的环形聚合物支撑衬底、所述基于聚合物的辐射延伸部支撑件和所述四个聚合物柱可以有利地构造为整体聚合物结构。所述交叉极化馈送信号网络还可以包括平面支撑基部，所述四个聚合物柱内的导电芯延伸穿过所述平面支撑基部。并且，在本发明的这些实施例中，所述平面支撑基部、所述基于聚合物的辐射元件和所述四个聚合物柱可以构造为三维(3d)整体聚合物结构。
20.在本发明的另外实施例中，可提供隔离壁，所述隔离壁在所述平面支撑基部上延伸并围绕所述四个聚合物柱。此隔离壁可以被配置成促进电磁隔离(使用金属化内侧壁)、阻抗匹配和天线方向图优化。还可以提供一种接地平面天线反射器，其中包括开口，所述隔离壁和所述聚合物柱延伸穿过所述开口。在本发明的这些实施例中，所述平面支撑基部可以在所述天线完全组装时接触所述反射器的后表面。
21.根据本发明的附加实施例，提供一种天线，其包括：第一基于聚合物的辐射元件，所述第一基于聚合物的辐射元件上具有第一环形金属化辐射表面，以及第二基于聚合物的辐射元件，所述第二基于聚合物的辐射元件上具有第二环形金属化辐射表面。所述第一金属化辐射表面电耦合到交叉极化馈送信号网络的第一部分，所述第二金属化辐射表面电耦合到交叉极化馈送信号网络的第二部分。此交叉极化馈送信号网络还包括：(i)具有电容且电感耦合到所述第一环形金属化辐射表面的导电芯的第一多个聚合物柱，以及(ii)具有电容且电感耦合到所述第二环形金属化辐射表面的导电芯的第二多个聚合物柱。所述交叉极化馈送信号网络还可以包括平面支撑基部，所述第一和第二多个聚合物柱内的导电芯延伸穿过所述平面支撑基部。有利地，所述平面支撑基部、所述第一和第二多个聚合物柱以及所述第一基于聚合物的辐射元件和第二基于聚合物的辐射元件可以共同构造为完全集成的3d整体聚合物结构。第一和第二隔离壁也可以设置在所述平面支撑基部上，并且可以分别围绕所述第一和第二多个聚合物柱。
附图说明
22.图1a是根据本发明的实施例的三件式贴片型辐射元件的侧面透视分解图，该三件式贴片型辐射元件包括馈送信号网络、支撑框架和贴片载体(带贴片)。
23.图1b是根据本发明的实施例的图1a的三件式贴片型辐射元件的后部透视分解图。
24.图1c是根据本发明的实施例的沿着平面1a-1a’截取的图1a的三件式贴片型辐射元件的侧视横截面图。
25.图2是根据本发明的实施例的图1a-1c的贴片载体(带贴片)的透视图。
26.图3是根据本发明的实施例的组装后的图1a-1c的三件式贴片型辐射元件的横截面侧视图。
27.图4a是根据本发明的实施例的图1a-1c的馈送信号网络的一部分的前平面图。
28.图4b是根据本发明的实施例的图1a-1c的馈送信号网络的一部分的后平面图。
29.图5是组装后的图1a-1c、2、3和4a-4b的三件式贴片型辐射元件的透视图，其中x-z方向表示高程平面，x-y方向表示方位角平面。
30.图6a是根据本发明的实施例的三件式贴片型天线阵列的侧面透视分解图，该三件式贴片型天线阵列包括馈送信号网络、多腔室支撑框架和贴片载体(其上带线性贴片阵列)。
31.图6b是根据本发明的实施例的图6a的三件式贴片型天线阵列的后透视分解图。
32.图7是根据本发明的实施例的图6a-6b的多腔室支撑框架的透视图。
33.图8是根据本发明的实施例的图6a-6b的贴片载体的一部分的后透视图。
34.图9是组装后的图6a-6b、7、8的三件式贴片型天线阵列的透视图，其中x-z方向表示高程平面，x-y方向表示方位角平面。
35.图10是在4.4λ
×
2.4λ的接地平面上图9的贴片型天线阵列的方位角平面(az-平面)的增益方向图的图形，示出了在3.3ghz到3.8ghz的操作频带上，在az-平面中从-60
°
到 60
°
的全扫描范围上从7.9276db到11.1516db范围的峰值-增益(即δgain＝3.224db)。
36.图11a是根据本发明的实施例的基于聚合物的辐射元件和交叉极化馈送信号网络的透视图。
37.图11b是根据本发明的实施例的四面隔离壁的透视图。
38.图11c是根据本发明的实施例的具有交叉极化馈送信号网络和四面隔离壁的完全组装后的基于聚合物的辐射元件的透视图。
39.图11d是：(i)其上具有环形金属化辐射表面的基于聚合物的辐射元件和下面的交叉极化馈送信号网络的平面支撑基部的自上而下透视图，以及(ii)包含一对金属迹线的平面支撑基部的后部侧视图，所述金属迹线支持从两个交叉极化输出馈送信号产生四个馈送信号(在p1( 45)极化，0
°
和180
°
，在n1(-45)极化，0
°
和180
°
)。
40.图12a是根据本发明的实施例的在共用平面支撑基部上、图11c的完全组装基于聚合物的辐射元件与交叉极化馈送信号网络和四面隔离壁的两个实例的侧面透视图。
41.图12b是根据本发明的实施例的与金属接地平面反射器一起组装的图12a的天线的侧面分解图。
42.图12c是根据本发明的实施例的与金属接地平面反射器一起组装的图12a的天线的替代性侧面分解图和侧视图。
43.图13a是根据本发明的实施例的4x8天线阵列的自上而下透视图，所述天线阵列包含图12a的完全组装的基于聚合物的辐射元件的十六(16)个实例。
44.图13b是根据本发明的实施例的具有单件平面支撑基部的4x8天线阵列的自上而下透视图。
45.图14a是根据本发明的实施例的安装在天线罩内的具有交错辐射元件的3x4波束成形天线阵列的透视图，以及交错辐射元件的一行的放大前视图。
46.图14b是根据本发明的实施例的图14a的交错辐射元件的替代实施例。
47.图15a是根据本发明的另一实施例的基于聚合物的辐射元件和交叉极化馈送信号网络的前透视图。
48.图15b是图15a的基于聚合物的辐射元件和交叉极化馈送信号网络的后透视图。
49.图15c是图15a和15b的基于聚合物的辐射元件和交叉极化馈送信号网络在完全组装以包括四面隔离壁和rf导向器的透视图。
50.图15d是图15a-15c的基于聚合物的辐射元件的环形金属化辐射表面的每个金属化延伸条上形成的蛇形线的等效电路的电路图。
51.图16a是包括安装在共同支撑基部上的一对基于聚合物的辐射元件的辐射单元的前透视图。
52.图16b是图16a的辐射单元的侧视图。
53.图16c是图16a的辐射单元的后视图。
54.图17a和17b分别是根据本发明的另外实施例的支撑基部的前视图和后视图。
55.图18是根据本发明的另外实施例的辐射元件的支撑基部和金属化聚合物柱的一部分的透视图。
56.图19a-19h示出了根据本发明的实施例的用于辐射元件和辐射单元的不同示例配置。
具体实施方式
57.现在将参考附图更全面地描述本发明，在附图中示出了本发明的优选实施例。然而，本发明可以许多不同形式实施，且不应解读为局限于本文陈述的实施例；而是，提供这些实施例使得本公开将是彻底完整的，并且将向本领域技术人员充分传达本发明的范围。相同的参考数字指全部相同的元件。
58.将理解尽管术语第一、第二、第三等可在本文中用来描述各个元件、部件、区域、层和/或扇区，但这些元件、部件、区域、层和/或扇区不应由这些术语限制。这些术语仅用来区分一个元件、部件、区域、层或区段与另一区域、层或区段。因此，在不偏离本发明的教导的情况下，下文讨论的第一元件、部件、区域、层或区段可称作第二元件、部件、区域、层或区段。
59.本文中使用的术语仅出于描述具体实施例的目的，并且不旨在限制本发明。如本文中所使用，除非上下文另外明确指示，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”、“具有”及其变型在本说明书中使用时，指存在所述的特征、步骤、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、步骤、操作、元件、部件和/或其分组。相反，术语“由
……
组成”在本说明书中使用时，指所述特征、步骤、操作、元件和/或部件，且排除附加特征、步骤、操作、元件和/或部件。
60.除非另外定义，否则本文中使用的所有术语(包含科技术语)具有与本发明所属领域的技术人员通常所理解的相同含义。还将理解，诸如在通用词典中定义的术语应当解释为具有与在相关领域的上下文中的含义一致的含义，并且不应以理想化或过度正式的含义解释，除非在本文中明确地如此定义。
61.现在参考图1a-1c，示出了三件式贴片型辐射元件100包括馈送信号网络30和矩形
聚合物支撑框架20，该矩形聚合物支撑框架具有朝后且优选金属化表面20d，该朝后且优选金属化表面设置于馈送信号网络30上。此馈送信号网络30可以由双面印刷电路板(pcb)提供，该双面印刷电路板包括：(i)大部分金属化的朝前表面30a(例如，gnd平面)，其被配置成接触支撑框架20的金属化朝后表面20d，和(ii)朝后表面30b，该朝后表面上包括一对图案化金属迹线34a、34b。如图所示，第一金属迹线34a在其第一和第二端处电耦合到第一对电镀通孔32a、32c，而第二金属迹线34b在其第一和第二端处电耦合到第二对电镀通孔32b、32d。这些电镀通孔32a-32d可以是中空的或完全填充的通孔，只要孔32a-32d的内侧壁用导电表皮充分电镀。然而，对于较高功率应用，填充通孔以实现更好的辐射器性能和/或机械强度可能是有利的。另外，支撑框架20的朝后表面30d可以固定地附接(例如，螺纹连接)到馈送信号网络30的朝前表面30a，并且可以有利地控制其间的接触面积和接触力以抑制无源调制(pim)畸变。替代地，膜(未示出)可用于朝前表面30a与支撑框架20之间，以支持其间的电容耦合。并且，在本发明的另外实施例中，支撑框架20可经历回流过程，从而成为朝前表面30a上的表面安装(smt)装置。
62.还提供了一种矩形聚合物贴片载体10，其可以使用对准引导件/柱24a、24b和搭扣型夹具26a、26b部分地接收在支撑框架20内并且固定地附接到支撑框架，当辐射元件100完全组装时，所述对准引导件/柱和搭扣型夹延伸到贴片载体10中的凹部14a、14b中。如图所示，用于辐射/接收射频(rf)信号的圆形金属贴片12设置在贴片载体10的上表面10a上。此外，贴片载体10的外部长度和宽度尺寸可以足以等同于支撑框架20的对应长度和宽度尺寸，以便：(i)贴片载体10的外侧壁10b大体上对准支撑框架20的外(优选地金属化)侧壁20c，和(ii)贴片载体10的底侧环形边缘10c接触支撑框架20的对应朝前环形表面20a。如图所示，支撑框架20的朝前环形表面20a和贴片载体10的底侧环形边缘10c均不能被金属化。然而，支撑框架20可包括覆盖聚合物(例如，尼龙)芯20e的金属化外侧壁20c和金属化内侧壁20b。尽管如此，支撑框架20可以完全金属化以降低成本，并且防止支撑框架20的芯材料在材料上影响贴片型辐射元件100的性能特性。
63.仍参考图1a-1c和图3，贴片载体10可包括环形馈送信号底座18和介电加载延伸部16。此介电加载延伸部16由最外侧壁16a(例如，矩形)限定，并且具有预定厚度(dl)，所述预定厚度由朝后表面16b限定，所述朝后表面暴露于矩形支撑框架20内的内部“电磁屏蔽”腔。此外，由于金属贴片12与地面(gnd)平面30a之间的空间是电磁(em)功率最大的空间，因此腔40中的空气和贴片载体10内的介电材料(例如，尼龙)代表在贴片12与接地平面30a之间延伸的仅两种材料。因此，可以调整介电加载延伸部16的预定厚度dl，从而“调整”贴片12与接地平面30a之间的全空间(包括空气)的等效介电常数(dk)，但不使用可能导致带宽降低的较高dk材料。
64.图1a-1c的这些方面进一步由图2的贴片载体10和图3的完全组装的贴片型辐射元件100的横截面示出，其示出金属化支撑框架20内的内部“电磁屏蔽”腔40。另外，图5示出了具有0.14λ堆叠高度和0.25λ金属贴片直径的完全组装的贴片型辐射元件100的透视图，其中，λ表示在f0(即，操作频带的中心频率，例如3.55ghz)处的波长(空气中)。贴片载体10和支撑框架20内的聚合物材料还可选择为具有约3.8或更大的介电常数(例如，在3ghz的频率)，例如聚酰胺材料(例如，尼龙)。
65.示出了环形馈送信号底座18中包括圆柱形腔/凹槽18a，该圆柱形腔/凹槽具有与
圆形金属贴片12的中心对准的纵向轴线。另外，可提供在介电加载延伸部16的内侧壁与馈送信号底座18的外侧壁之间延伸的周围环形凹槽18b。如图所示，馈送信号底座18的此外侧壁可以在其上支撑两对馈送信号线22。这些馈送信号线22延伸馈送信号底座18的全高度，并裹绕到其朝后表面18c上，其中它们焊接结合到馈送信号网络30内的通孔32a-32d中的对应通孔。馈送信号线22还包括弓形远端22a，该弓形远端与圆形贴片12的相应部分相对延伸，使得在信号线22的弓形远端22a中的每一个与贴片12之间提供电容耦合。如所属领域的技术人员将理解的，馈送信号线22的弓形远端22a与贴片12之间的电容耦合的量是(i)在弓形远端22a与贴片12之间延伸的贴片载体材料(例如，尼龙)的厚度和介电常数，以及(ii)弓形远端22a与贴片12之间的重叠面积的函数。
66.现在参考图4a-4b，馈送信号网络30的主要金属化朝前表面30a包括围绕导电通孔32a-32d中的相应一个的多个闭环电隔离区域42a-42d(即，无金属化的区域)。这些通孔穿过馈送信号网络30的pcb延伸到朝后表面30b，该朝后表面上包括第一金属迹线34a和第二金属迹线34b。如图所示，这些金属迹线34a、34b图案化为具有相应的长度，该相应的长度支持对相应的交叉极化输入馈送信号(例如，p1( 45
°
)、n1(-45
°
))的0
°
和180
°
相延迟(即，1/2λ)。
67.现在参考图6a-6b的“分解”侧部和后部透视图和图7-8的透视图，示出了线性贴片型天线阵列100’包括馈送信号网络30’、具有对准柱24和夹具26的多腔室支撑框架20’和细长贴片载体10’。有利地，在本发明的一些实施例中，这种线性贴片型天线阵列100’可以用作波束成形天线内的一个或多个交叉偶极子辐射元件的替代物，包括2018年12月13日提交的共同受让的美国临时申请序列号62/779,468中公开的波束成形天线，所述临时申请的公开内容在此以引用的方式并入本文中。特别地，本文所述的贴片型辐射元件可以小于相当的交叉偶极子辐射元件，可以具有更宽的波束宽度(改进扫描)，并且可以表现出更好的阻抗匹配(并且因此具有更宽的带宽)。另外，使用较少数量的金属化聚合物(例如，塑料)部件可提供显著的成本和组装优点。
68.此贴片载体10’包括在其朝前表面上的金属贴片12的线性阵列和在下侧表面10c上的馈送信号底座18的对应线性阵列。如图8突出显示的，如上文关于图1c、2、3所描述，在馈送信号底座18中的每一个上提供具有弓形远端22a的四(4)个馈送信号线22。
69.如图6a最佳显示的，示出了馈送信号网络30’的朝前表面30a包括多组通孔32，该多组通孔对应于图1a和4a的通孔32a-32d。并且，如图6b最佳显示的，示出了馈送信号网络30’的朝后表面30b包括多组图案化金属迹线34，该多组图案化金属迹线对应于图1b和4b的金属迹线34a-34d。因此，在将图7的细长贴片载体10’和4-腔室支撑框架20’组装在馈送信号网络30’上时，馈送信号线22成为电连接到在朝后表面30b上的相应组金属迹线34内的金属迹线34a-34d中的对应金属迹线。
70.此外，如图9所示，根据本发明的实施例的组装后的贴片天线阵列100’可以被配置成使得：(i)多个金属贴片12之间的间距小于1.0λ，但更优选地在约0.43λ到约0.47λ的范围内，(ii)贴片载体10’和多腔室支撑框架20’的堆叠高度小于0.25λ，但更优选地在约0.12λ到约0.16λ的范围内，(iii)多个金属贴片12的直径小于0.5λ，但更优选地在约0.23λ到约0.27λ的范围内，其中，λ对应于频率为3.55ghz的射频(rf)信号(在空气中)的波长。
71.现在参考图10，提供了图9的贴片型天线阵列100’在az平面中的增益方向图的图
形(在4.4λ
×
2.4λ的接地平面30a上)，其示出了在3.3ghz到3.8ghz的操作频带上，在az-平面中从-60
°
到 60
°
的全扫描范围上，范围从7.9276db到11.1516db的峰值-增益(即，δgain＝3.224db)。
72.现在参考图11a-11d，示出了具有交叉极化馈送信号网络的基于聚合物的辐射元件1100在下面的环形聚合物支撑件1010b上包括环形金属化辐射表面1010a，该下面的环形聚合物支撑件充当支撑衬底。金属化辐射表面1010a电耦合到下面的交叉极化馈送信号网络，示出了下面的交叉极化馈送信号网络包括充当馈电探针的四个金属化聚合物柱1012和可具有朝前金属化表面1014a的平面支撑基部1014。有利地，环形聚合物支撑件1010b、四个聚合物柱1012和平面支撑基部1014被构造为三维(3d)整体聚合物(例如，尼龙)结构，例如3d注模塑料结构。如图11b-11c所示，具有外侧壁1020b和金属化内侧壁1020a的四面隔离壁1020也可以安装到平面支撑基部1014的金属化表面1014a上，从而产生其中含有环形射频(rf)辐射器1010的完全组装和封闭的基于聚合物的辐射元件1100’。还可以对环形聚合物支撑件1010b使用具有搭扣式特征(未示出)的单独支撑件，在相对于金属化辐射表面1010a的固定距离处设置导电(例如，金属)射频(rf)导向器1015(任选的)。在本发明的一些实施例中，隔离壁1020的外侧壁1020b未金属化可能是有利的。
73.如图11d最佳显示的，环形金属化辐射表面1010a可以电容且电感耦合到四个聚合物柱1012内的四个导电芯1012a。这四个导电芯1012a电连接到一对金属迹线1016a、1016b的对应端，所述金属迹线在平面支撑基部1014的后侧1014b上图案化。如图所示，一对金属迹线1016a、1016b支持从对应一对交叉极化输入馈送信号(p1( 45)、n1(-45))产生四个馈送信号(在p1( 45)极化，0
°
和180
°
、在n1(-45)极化，0
°
和180
°
)。基于此配置，在交叉极化馈送信号网络内的导电芯1012a通过竖直柱/探针1012的内部传输四个馈送信号，并且这四个馈送信号电容且电感耦合到环形金属化辐射表面1010a的相应部分。
74.如图11d还示出的，居中定位的、交叉形金属化辐射延伸部1018也可以作为rf辐射器1010的一部分提供。金属化辐射延伸部1018在其四个远端处电耦合到环形金属化辐射表面1010a的内周边以及四个聚合物柱1012内的导电芯1012a。优选地，导电芯1012a由环形金属终端1012b端接，所述环形金属终端与环形金属化辐射表面1010a和交叉形辐射延伸部1018的对应远端分离且间隔开。如图所示，导电芯1012a的中心和环形终端1012b的中心大体上与环形金属化辐射表面1010a的内圆形圆周对准。基于此配置，环形辐射表面1010a和交叉形辐射延伸部1018的远端是由聚合物柱内的导电芯1012a馈电的串联“lc”，其提供沿着聚合物柱的全高度的耦合电感“l”和在终端1012b与环形辐射表面1010a和辐射延伸部1018之间的间隙上的耦合电容“c”。
75.另外，可提供第一对共线金属化延伸条1022a、1022c和第二对共线金属化延伸条1022b、1022d，它们是rf辐射器1010的部分且从环形金属化辐射表面1010a的外周边径向向外延伸。优选地，第一对共线金属化延伸条1022a、1022c与交叉形金属化辐射延伸部1018内的第一辐射延伸部对准和共线，第二对共线金属化延伸条1022b、1022d与交叉形金属化辐射延伸部1018内的第二辐射延伸部对准和共线，所述第二辐射延伸部相对于第一辐射延伸部正交延伸。有利地，图11c的基于聚合物的辐射元件1100’可以用作波束成形天线内的一个或多个交叉偶极子辐射元件的替代物，包括2018年12月13日提交的共同受让的美国临时申请序列号62/779,468中公开的波束成形天线，所述临时申请的公开内容以引用的方式并
入本文中。
76.现在参考图12a，提供了图11c的完全组装的基于聚合物的辐射元件1100’的两个实例的侧面透视图。如图所示，一对辐射元件1100’并排设置在具有金属化朝前表面1014a的共用平面支撑基部1014’上。
77.图12a的“配对”辐射元件实施例的变形由图12b和12c示出。特别地，图12b提供与附加金属接地平面反射器1024组装在一起的图12a的天线的分解侧面透视图，所述附加金属接地平面反射器中具有一对正方形开口1024a、1024b。另外，图12c提供与金属接地平面反射器1024’组装在一起的图12a的天线的替代性分解图和侧视图，所述金属接地平面反射器中具有一对正方形开口1024a’、1024b’b。
78.现在参考图12b，可以在共用平面支撑基部1014’上提供图11a的一对基于聚合物的辐射元件1100。有利地，一对环形辐射器1010和与其相关联的聚合物柱1012以及共用平面支撑基部1014’构造为三维(3d)整体基于聚合物(例如，尼龙)的结构，例如3d注模塑料结构。此外，在组装期间，一对环形辐射器1010可以在支撑基部1014’附接到反射器1024的后表面期间通过金属接地平面反射器1024内的对应一对正方形开口1024a、1024b插入。此后，一对四面隔离壁1020可安装在反射器1024的前表面上，从而围绕环形辐射器1010中的相应一个。替代地，如图12c所示，略微较大的正方形开口1024a’、1024b’可设置在反射器1024’中，以使得图12a的该对辐射元件1100’、包括四面隔离壁1020在平面支撑基部1014’附接到反射器1024’的后表面时能够通过其插入。
79.现在参考图13a-13b，可以使用图11c和12a的基于聚合物的辐射元件1100’的各种高度集成组合来提供不同形状和尺寸的高度集成和可定制的天线阵列。例如，如图13a所示，示出了4x8天线阵列1300a包括图12a的配对辐射元件1100’的十六(16)个交错且间隔开的实例。并且，如图13b所示，示出了4x8天线阵列1300b在共同和大面积聚合物支撑基部1014”上包括图11c的辐射元件1100’的三十二(32)个交错且间隔开的实例。有利地，与图13b的辐射元件1100’相关联的环形辐射器、聚合物柱和聚合物支撑基部1014”可形成为三维(3d)整体结构，例如3d注模塑料结构。换句话说，在本发明的一些实施例中，图13b中的整个天线阵列1300b可以是整体结构。
80.现在参考图14a-14b，根据本发明的实施例的波束成形天线1400可包括如图所示在天线罩1402内安装在竖直延伸反射器1406上的4列交错天线阵列1404。阵列1404包括图11c的辐射元件1100’以3个交错行：1404a、1404b和1404c布置，其中每个辐射元件100’封闭在相应的隔离壁20内，或封闭在更大的复合隔离壁1020’内，该复合隔离壁具有可以有利地用于支持阵列1404内的更紧密的元件-元件间隔的共用壁区段，如由图14b所示。
81.如上文参考图11a-11d所描述，根据本发明的一些实施例，基于聚合物的辐射元件1100’包括环形rf辐射器1010，该环形rf辐射器包括形成于环形聚合物支撑件1010b上的金属化辐射表面1010a。如图11d中最佳示出的，环形rf辐射器1010可包括第一和第二对共线金属化延伸条1022a、1022c；1022b、1022d。各对金属化延伸条1022a、1022c；1022b、1022d可以将环形rf辐射器1010的谐振频率朝向较低频率移动，从而在较低频率下提供更好的阻抗匹配。这可以允许环形rf辐射器1010的尺寸减小，这允许缩小辐射元件1100’的总尺寸。然而，第一和第二对延伸条1022a、1022c；1022b、1022d也增大了辐射元件1100’的总体尺寸，因为所述各对延伸条1022a、1022c；1022b、1022d从环形形状金属化辐射表面1010a和下面
的支撑件1010b向外延伸。虽然由各对延伸条1022a、1022c；1022b、1022d引起的尺寸的总体增加通过如图11c所示延伸条1022a、1022c；1022b、1022d被安装成朝向四面(正方形)隔离壁20的拐角延伸而缓解，延伸条1022a、1022c；1022b、1022d仍可以从环形金属化辐射表面1010a向外延伸足够远，以需要增加四面隔离壁1020的大小。根据本发明的另外实施例，提供了基于聚合物的辐射元件1500’，其包括各对延伸条1522a、1522c；1522b、1522d，所述延伸条中形成电抗电路，所述电抗电路可促进延伸条1522a-1522d的尺寸减小和/或辐射元件1500’的阻抗匹配带宽增加。
82.参考图15a-15c，示出了辐射元件1500包括具有此类电抗电路的延伸条1522a-1522d。特别地，图15a是辐射元件1500的前透视图，其示出了辐射元件1500的环形rf辐射器1510和用于将rf信号耦合到rf辐射器1510以及从rf辐射器耦合rf信号的交叉极化馈送信号网络1511。图15b是辐射元件1500的后透视图，图15c是包括图15a-15b的辐射元件1500以及四面隔离壁1520和导向器1515的完全组装的辐射元件1500’的前透视图。
83.参考图15a-15b，rf辐射器1510包括形成于下面的环形聚合物支撑件1510b上的环形金属化辐射表面1510a。聚合物支撑件1510b的前侧和后侧均金属化。rf辐射器1510由四个金属化聚合物柱1512支撑在支撑基部1514的前方，所述金属化聚合物柱还用于将rf辐射器1510电连接到支撑基部1514。rf辐射器1510还包括居中定位、交叉形金属化辐射延伸部1518，该延伸部在其四个远端处电耦合到环形金属化辐射表面1510a的内周边。虽然为了简化附图，在图15a中未示出，但交叉形金属化辐射延伸部1518和/或环形金属化辐射表面1510a电耦合到四个金属化聚合物柱1512。此电连接可包括直接电连接，或如上文参考图11d描述的电容连接。
84.rf辐射器1510还包括第一对共线延伸条1522a、1522c和第二对共线延伸条1522b、1522d，它们各自从环形金属化辐射表面1510a和下面的环形聚合物支撑件1510b的外周边径向向外延伸。电抗电路可以内置在延伸条1522a-1522d中的一个或多个中，所述延伸条可以用于减小延伸条1522a-1522d的大小和/或扩大辐射元件1500的阻抗匹配带宽。在所描绘的实施例中，在每个延伸条1522a-1522d上提供一系列条1530，其中每个条1530是无金属化的区域。每个条1530在大体上横向于每个径向延伸延伸条1522a-1522d的纵向方向的方向上延伸。条1530在每个延伸条1522a-1522d上产生蛇形线电路1532，其中蛇形线电路1532是由保留在条1530之间的每个延伸条1522a-1522d上的敷金属限定的迂回电流路径。如图15a和15b中可看到，条1530可设置在辐射器1510两侧上的延伸条1522a-1522d上，以在辐射器1510两侧上的延伸条1522a-1522d上产生蛇形线电路1532。
85.通过在每个延伸条1522a-1522d上形成蛇形线电路1532，沿着每个延伸条1522a-1522d的电流路径的长度增加，并且每个电流路径的宽度变窄。因此，每个蛇形线电路1532可被视为电并联设置的电感器和电阻器。另外，电容耦合跨越条1530和/或通过聚合物支撑件1510b发生，因此，蛇形线电路1532的设置还增加与电感器和电阻器并联的电容器，如在图15d中描绘的蛇形线条的等效电路图中所示。图15d的电路是带阻滤波器，并且通过正确地选择l1、r1和c1的值，可以调谐滤波器以扩大辐射元件1500的阻抗匹配带宽。
86.虽然图15a-15b中所示的蛇形线电路1532示出了实施图15d的滤波器的一种可行方式，但应了解其它实施方案是可能的。另外，应了解，除带阻滤波器之外的滤波器设计可在延伸条1522a-1522d上实施，以便改进贴片辐射器1510的阻抗匹配带宽。例如，在其它实
施例中，低通滤波器、高通滤波器和/或带通滤波器可以在延伸条1522a-1522d上实施。这些滤波器可以例如通过使延伸条1522a-1522d的选定部分金属化来实现，以便在延伸条1522a-1522d内形成电感器、电容器和/或电阻器。在每种情况下，通过在延伸条1522a-1522d内形成适当的滤波器电路，可以减小延伸条1522a-1522d的长度和/或可以增大辐射元件1500的阻抗带宽。
87.应注意，尽管沿着每个蛇形线电路1532的电流路径主要横向流动，但将具有沿着相应延伸条1522a-1522d的径向方向延伸的平均电流流动方向。因此，蛇形线电路1532维持施加到rf信号的适当极化且不会导致交叉极化性能的降低。
88.图5c示出了图15a-15b的辐射元件1500与四面隔离壁1520以及rf导向器1515组装在一起，所述四面隔离壁具有外侧壁1520b和金属化内侧壁1520a，所述rf导向器安装在rf辐射器1510的前方，以便提供完全组装的辐射元件1500'。虽然辐射元件1500、1500’包括延伸条1522a-1522d，该延伸条中形成有蛇形线电路1532，但辐射元件1500、1500’可以在其它方面与图11a-11d的相应辐射元件1100、1100'相同。因此，将省略对辐射元件1500、1500’的进一步描述。
89.如上文参考图12a-12c讨论的，根据本发明的实施例的两个或更多个辐射元件(例如，辐射元件1100、1100’、1500’或1500’)可安装在共用平面支撑基部上以形成辐射单元。例如，如上文参照图12a-12c所描述，第一和第二辐射元件1100’可以共用共同的支撑基部1014’，这与图11a-11d的实施例中所示的第一和第二辐射元件各自具有单独的支撑基部相反。平面支撑基部1014’的朝前表面1014a可以金属化，并且可以充当接地平面，并且一对金属迹线1016a、1016b可以形成于平面支撑基部1014的后侧1014b上，其中为在共用支撑基部1014’上实施的每个辐射元件1100’提供单独一对金属迹线1016a、1016b。如图12b和12c中所示，形成于共用支撑基部1014’上的两个辐射元件1100’可以通过反射器1024中的对应一对正方形开口1024a、1024b插入，以便组装包括辐射元件1100’的两个元件阵列的天线。
90.图12b和12c中所示的设计的一个可能问题是共用平面支撑基部1014’的朝前金属化表面1014a面向金属反射器1024的后表面。可能难以实施此类大型金属-金属交界面，而在共用平面支撑基部1014’的金属化朝前表面1014a与金属反射器1024之间没有不一致的金属-金属连接，特别是因为此交界面通常不会实施为锡焊或焊接交界面。如所属领域的技术人员所知，此类不一致的金属-金属交界面是无源互调(“pim”)畸变的潜在来源，无源互调畸变指可严重降低通信系统的性能的一类rf干扰。虽然可以通过在金属化朝前表面1014a与金属反射器1024之间放置介电片，或者通过使用诸如支架的其它分离技术，避免共用平面支撑基部1014'的金属化朝前表面1014a与金属反射器1024之间的金属-金属连接，但此类技术可导致共用平面支撑基部1014’的金属化朝前表面1014a的在反射器1024中的开口1024a、1024b后方的部分也与反射器1024间隔开(即向后)，使得在共用平面支撑基部1014'的金属化朝前表面1014a与反射器1024之间形成间隙。该间隙可能对辐射元件1100’的性能产生负面影响，其中图12b的实施例特别容易受到此类性能退化的影响。
91.根据本发明的另外实施例，提供了适合在基站天线中(例如，在基站天线中包括的波束成形阵列中)使用的辐射单元，其包括根据本发明的实施例的安装在共用非平面支撑基部上的多个辐射元件。图16a-16b示出了包括安装在共用非平面支撑基部1614’上的第一和第二辐射元件1600的辐射单元1602。特别地，图16a是辐射单元1602的前透视图，图16b是
辐射单元1602的侧视图，图16c是辐射单元1602的后视图。
92.如图16a-16c中所示，共用支撑基部1614’包括底部部分1640、中心部分1642和顶部部分1644。四个金属化聚合物柱1612用于安装第一rf辐射器1610以从共用支撑基部1614’的底部部分1640向前延伸，并且另外四个金属化聚合物柱1612用于安装第二辐射器1610以从共用支撑基部1614’的顶部部分1644向前延伸。在此实施例中，聚合物柱1612是“金属化的”，因为它们各自包括延伸穿过聚合物柱1612中的中心纵向开口的金属芯。
93.所有三个区段1640、1642、1644是平面区段。然而，底部部分1640和顶部部分1644位于第一共同平面中，并且中心部分1642位于第一平面后方且与其平行的第二平面中。一对成角度的过渡区段1648将底部部分1640连接到中心部分1642，并且将中心部分1642连接到顶部部分1644。如上文所论述，共用支撑基部1614’的这种非平面设计允许底部部分1640和顶部部分1644完全接收在反射器的开口(例如，图12b的反射器1024中的开口1024a、1024b)内，而中心部分1642设置于反射器后方且由例如一个或多个介电隔离件或支架与反射器电绝缘。
94.参考图16c，其是辐射器单元1602的后视图，一对金属迹线1616a、1616b形成于支撑基部1614’的后侧1614b的底部部分1640上。第一金属迹线1616a在两个聚合物柱1612的导电芯1612a中的第一与第二个之间延伸，并且第二金属迹线1616b在聚合物柱1612的其余两个的导电芯1612a中的第三和第四个之间延伸。每个金属迹线1616a、1616b可具有经选择的长度，使得具有等于辐射元件1600的操作频带的中心频率的rf信号在穿越相应金属迹线1616a、1616b时将经历180
°
相移。因此，输入到金属迹线1616a的rf信号将产生彼此相隔180
°
的第一对rf馈送信号，所述第一对rf馈送信号被馈送到第一和第二个聚合物柱1612的导电芯1612a。这些rf馈送信号从导电芯1612a传递到环形辐射器1010，并且用于生成具有第一极化p1( 45
°
)的第一天线束。同样，输入到金属迹线1616b的rf信号将产生彼此相隔180
°
的第二对rf馈送信号，所述第二对rf馈送信号被馈送到第三和第四个聚合物柱1612的导电芯1612a。这些rf馈送信号从导电芯1612a传递到环形辐射器1010，并且用于生成具有第二极化p2(-45
°
)的第二天线束。第二对金属迹线1616a、1616b形成于支撑基部1614’的后侧1614b的顶部部分1644上，并且以相同方式操作以给第二辐射元件1600馈电。
95.如图16c中还示出的，第一迹线1650a在支撑基部1614’的底部部分1640上的金属迹线1616a与支撑基部1614’的顶部部分1644上的金属迹线1616a之间延伸。第一rf输入1652a设置在可连接到外部rf源的支撑基部1614’的中心部分1642上。第一rf输入1652a可包括例如可焊接到同轴电缆的中心线导体的金属焊盘。输入迹线1654a将第一rf输入1652a连接到第一功率分配器1656a，该第一功率分配器可以将从输入迹线1654a进入第一功率分配器1656a的rf信号分离。第一迹线1650a可包括第一功率分配器1656a的两个输出支腿，并且可以将由第一功率分配器1656a输出的信号耦合到支撑基部1614’的相应底部部分1640和顶部部分1644上的金属迹线1616a。如图16c中还示出的，第二迹线1650b在支撑基部1614’的底部部分1640上的金属迹线1616b与支撑基部1614’的顶部部分1644上的金属迹线1616b之间延伸。第二rf输入1652b(例如，金属焊盘)设置在支撑基部1614’的中心部分1642上，该第二rf输入可连接到第二外部rf源。输入迹线1654b将第二rf输入1652b连接到第二功率分配器1656b。第二迹线1650b可包括第二功率分配器1656b的两个输出支腿，并且可以将由第二功率分配器1656b输出的信号耦合到金属迹线1616b。因此，辐射单元1602可以用
来拆分输入到其上的一对rf信号以馈送给两个辐射元件1600’。
96.包括在辐射单元1602中的辐射元件1600的其余部件可以与图11a-11d的辐射元件1100的类似编号的部件相同，因此将省略对这些部件的进一步描述。
97.根据本发明的再一些另外实施例，图16a-16c的支撑基部1614'可以翻转，使得一对金属迹线1616a、1616b形成于支撑基部1614’的朝前表面1614a上，并且使得金属接地平面形成于支撑基部1614’的后表面1614b上。在此实施例中，聚合物柱1612的外表面可以金属化，而不是如图16a-16c的实施例中的情况形成具有导电内芯1612a的聚合物柱1612。与形成金属内芯612a相反，使聚合物柱1612的外表面金属化在如下应用中可能是优选的，其中例如由于聚合物柱1612的尺寸(例如，长度和直径)和/或使支撑基部1614’、聚合物柱1612和环形rf辐射器1610金属化选择的特定技术，可能难以在聚合物柱1612中形成金属内芯1612a。
98.然而，在支撑基部1614'的朝前表面1614a上形成金属迹线1616a、1616b的一个潜在缺点是在支撑基部1614'、聚合物柱1612和环形rf辐射器1610全部通过选择性金属化聚合物基部结构而形成为整体结构的实施例中，更难以制造辐射单元1602，这在选择性金属化过程涉及使整个聚合物基部结构金属化并接着选择性去除金属的部分时可能尤其如此。图17a和17b分别是支撑基部1714’的前视图和后视图，其中各对金属迹线1616a、1616b形成于朝前表面1714a上，接地平面形成于支撑基部1714’的后表面1714b上。通常，支撑基部1714’将安装在反射器1024的前表面上，其中后表面1714b上的接地平面通过介电材料片或接地平面上的介电涂层电容耦合到反射器。本文所述的本发明的任一其它实施例中的支撑基部可类似地翻转，聚合物柱从外部而非内部金属化，以提供多个额外实施例。
99.参考图18，示出了根据本发明的再一些另外实施例的辐射元件1800的一部分。在图18中，仅示出了支撑基部1814的前表面1814a的一小部分，以及用于将辐射元件1800的rf辐射器(未示出)安装在支撑基部1814前方的四个金属化聚合物柱1812中的一个。如图18中所示，支撑基部1814具有形成于其朝前表面1814a上的接地平面。虽然在图18中不可见，但各对金属迹线(其可以与图11d的金属迹线1016a、1016b相同)形成于支撑基部1814的朝后表面上。如图18中还示出的，聚合物柱1812具有金属化外表面，并且金属环1850围绕金属化聚合物柱1812的基部形成。金属环1850电连接到金属化聚合物柱1812的金属化外表面。导电通孔1852延伸穿过支撑基部1814，该导电通孔将形成于支撑基部1814的朝后表面上的金属迹线中的一个(例如，迹线1016a)电连接到金属环1850。间隔环1854设置在支撑基部1814的朝前表面1814a上，其中不提供敷金属，间隔环1854围绕金属环1850。间隔环854使金属环1850与支撑基部1814的前表面1814a的其余部分上的接地平面敷金属进行电绝缘。每个剩余的聚合物柱(及其下面的支撑基部的部分)可以具有与图18中所示的相同配置。图18中所示的布置允许金属迹线1016a、1016b形成于支撑基部1814的朝后表面上，其中形成此类金属迹线可能更容易，同时还允许使聚合物柱1812的外表面金属化，而不是形成导电内芯。
100.虽然上文讨论的本发明的实施例包括大部分或完全使用金属化塑料形成的辐射元件，但将认识到，本发明的实施例不限于此。相反，在任一个上述实施例中，可以使用除金属化塑料之外的材料形成辐射元件/辐射单元的部件中的一个或多个。作为一个实例，在任何上述实施例中，环形辐射器可由冲压片状金属形成，或者在其它实施例中，使用印刷电路板形成。作为另一实例，可使用印刷电路板实施上述支撑基部。作为另外的实例，聚合物柱
可以使用金属杆实施，和/或四面隔离壁可以由弯曲的片状金属形成。因此，应了解，尽管可以通过使基于聚合物的支撑结构金属化来形成本文所述的辐射元件/辐射单元的一些部件，但并非所有部件都需要包含金属化聚合物。还应当理解的是，形成为金属化聚合物的部件可以全部形成为一个整体结构，或者可以在不同实施例中形成为多个不同结构。
101.图19a-19h示出了如何可以将根据本发明的实施例的辐射元件和辐射单元的不同部件形成为整体金属化聚合物结构、单独的金属化聚合物结构和/或其它结构例如片状金属、印刷电路板(pcb)等的各种组合的实例。应当理解，本文公开的每个实施例可以实施为图19a-19h中所示的任何不同组合。还应当理解，图19a-19h仅显示示例性组合，并且不意图是详尽清单。
102.如图19a中所示，在一些实施例中，整个辐射元件和/或辐射单元可形成为整体金属化聚合物结构。这种实施方式可以降低制造成本并简化组装。然而，可能难以使用各种制造技术形成此类整体结构。
103.如图19b中所示，在其它实施例中，支撑基部、柱、辐射器和隔离壁可形成为整体金属化聚合物结构，而导向器可形成为单独件(通常形成为冲压片状金属导向器)。如图19c中所示，在另外其它实施例中，支撑基部、柱和辐射器壁可形成为整体金属化聚合物结构，而导向器和隔离壁可各自形成为单独件。此处，导向器示出为金属或pcb导向器，并且隔离壁示出为金属化聚合物结构，但其它实施方式是可能的。
104.如图19d中所示，在另外其它实施例中，仅支撑基部和柱可形成为整体金属化聚合物结构，而导向器(如果包括的话)、隔离壁和辐射器可各自形成为单独件。例如，导向器可以包括片状金属，并且隔离壁和辐射器可以各自形成为单独的金属化聚合物结构。如图19e中所示，在其它实施例中，支撑基部和柱可还是形成为整体金属化聚合物结构，而导向器和辐射器各自由片状金属形成，隔离壁形成为单独的金属化聚合物结构。
105.如在图19f中所示，在另外其他实施例中，柱和辐射器可形成为整体金属化聚合物结构，隔离壁和支撑基部可各自形成为单独的金属化聚合物结构，导向器可以由片状金属形成。如图19g中所示，在又一些另外的实施例中，柱和辐射器可还是形成为整体金属化聚合物结构，支撑基部和导向器可使用印刷电路板形成，隔离壁可形成为单独的金属化聚合物结构。最后，如图19h中所示，在另外其他实施例中，每个部件可以形成为单独的结构。
106.根据本发明的实施例的贴片辐射元件可特别适合用于波束成形天线，这需要多个相对紧密间隔的列(例如，四列、八列等)。由于波束成形阵列中经常使用大量列，因此可能难以在窄宽度平台上实施蜂窝运营商通常所需的此类阵列。根据本发明的实施例的辐射元件可能比具有类似能力的更常规的辐射元件小15-20％，并且因此可以促进波束成形阵列的宽度的减小。此外，当实施为基于金属化聚合物的辐射元件时，可以简化天线组装过程，并且可以减少焊接连接的次数，这可以改进天线的pim性能。
107.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。