用于低成本应用的其中具有多样的子阵列布局的双波束基站天线的制作方法

1.本实用新型一般地涉及无线电通信，并且更具体地，涉及用在蜂窝和其他通信系统中的双波束基站天线。


背景技术：

2.蜂窝通信系统在本领域中是被熟知的。在典型的蜂窝通信系统中，地理区域被划分为一系列被称为“小区”的区域，且每个小区由基站服务。基站可以包括基带装备、无线电设备和被配置为提供与位于整个小区的订户的双向射频(“rf”)通信的基站天线。在许多情况下，小区可以被划分为多个“扇区”，并且单独的基站天线提供对扇区中的每个扇区的覆盖。基站天线常常被安装在塔上或其他升高的结构上，其中由每个天线产生的辐射波束(“天线波束”)指向外，以服务相应的扇区。通常，基站天线包括辐射元件的一个或多个相控阵，其中当天线被安装以供使用时辐射元件被布置在一个或多个竖直列中。在这里，“竖直”是指相对于由地平线定义的平面垂直的方向。
3.常见的基站配置是“三扇区”配置，其中小区在方位平面中被划分为三个120
°
扇区，并且基站包括提供对三个相应的扇区的覆盖的三个基站天线。方位平面是指平行于由地平线定义的平面的、将基站天线平分的水平面。在三扇区配置中，由每个基站天线产生的天线波束通常具有在方位平面中的约65
°
的半功率波束宽度(“hpbw”)，使得天线波束提供遍及120
°
扇区的好的覆盖。通常，每个基站天线将包括一起产生天线波束的辐射元件的竖直延伸的列。列中的每个辐射元件可以具有大约65
°
的hpbw，使得由辐射元件的列产生的天线波束将提供对方位平面中的120
°
扇区的覆盖。基站天线可以包括在相同或不同频带中工作的辐射元件的多个列。
4.大多数现代基站天线还包括沿着通过天线的rf传输路径的远程控制的移相器/功率分配器电路，其允许相位锥度(phase taper)被施加到rf信号的供应给阵列中的辐射元件的子分量。通过调整施加的相位锥度的量，所得的天线波束可以在竖直或“高程”平面上被电子地下倾到期望的程度。这种技术可以用于调整天线波束从天线向外延伸多远，并且因此可以用于调整基站天线的覆盖区域。
5.扇区拆分是指其中基站的覆盖区域被划分为方位平面中的诸如六个、九个或甚至十二个扇区之类的多于三个扇区的技术。六扇区基站将具有方位平面中的六个60
°
扇区。将每个120
°
扇区拆分为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，并且因此可以提供更高的天线增益和/或允许在120
°
扇区内的频率再用。在六扇区扇区拆分应用中，单个双波束天线通常用于每个120
°
扇区。双波束天线产生两个单独的天线波束，这两个单独的天线波束各自在方位平面中具有减小的尺寸并且各自指向方位平面中的不同方向，从而将扇区拆分为两个较小的子扇区。由六扇区配置中使用的双波束天线产生的天线波束优选地具有例如在大约27
°‑
39
°
之间的方位hpbw值，并且在方位平面中第一扇区拆分天线波束和第二扇区拆分天线波束的指向方向通常分别在大约-27
°
和大约27
°
。
6.若干方法已被用于实现提供对方位平面中的120
°
扇区的相应的第一子扇区和第二子扇区的覆盖的双波束天线。在第一方法中，辐射元件的第一列和第二列被安装在v形反射器的两个主面上。由“v”形反射器定义的较小的角度可以为大约54
°
，使得辐射元件的两个列被机械地定位或“引导(steered)”为分别指向大约-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hpbw通常是适合于覆盖整个120
°
扇区的，因此rf透镜被安装在辐射元件的两个列的前方，该rf透镜将每个天线波束的方位hpbw窄化合适的量用于提供对60
°
子扇区的覆盖。然而不幸地，rf透镜的使用可能增加基站天线的尺寸、重量和成本。此外，因为rf透镜窄化波束宽度的程度随着频率的变化而变化，因此当使用在宽频率范围上工作的宽带辐射元件(例如，在整个1.7-2.7ghz蜂窝频率范围上工作的辐射元件)时，rf透镜的使用可能使获得合适的覆盖是困难的。
7.在第二方法中，辐射元件的两列或更多列(通常为2-4列)被安装在平面反射器上，使得每列指向天线的视轴指向方向(即，基站天线的方位视轴指向方向是指从基站天线延伸到由基站天线服务的扇区的在方位平面中的中心的水平轴)。两个rf端口(每极化)通过诸如巴特勒矩阵之类的波束形成网络耦合到辐射元件的所有列。波束形成网络基于在两个rf端口处输入的rf信号产生两个单独的天线波束(每极化)，并且天线波束被电子地引导到天线的在大约-27
°
和27
°
的方位角处的视轴指向方向，以提供对两个子扇区的覆盖。在这种基于波束形成网络的双波束天线的情况下，每个天线波束的在方位平面中的指向角和每个天线波束的hpbw可以随在两个rf端口处输入的rf信号的频率的变化而变化。尤其是，天线波束的方位指向方向(即，其中发生峰增益的方位角)倾向于朝向天线的视轴指向方向移动，并且方位hpbw倾向于随着正在增加的频率而变小。这可以导致天线波束的在子扇区的外侧边缘处的功率水平上的大的取决于频率的变化，这是不期望的。
8.在第三方法中，辐射元件的多列阵列(通常每阵列三个列)被安装在v形反射器的每个外面板上，以提供扇区拆分双波束天线。与上面讨论的基于透镜和波束形成的双波束天线相比，由每个多列阵列产生的天线波束可以较小得作为频率的函数变化。不幸地，这种扇区拆分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，包含辐射元件的六个列可能增加天线所需的宽度，且v形反射器可能增加天线的深度，这两者均可能是不期望的。
9.一般而言，蜂窝运营商期望具有在30
°‑
38
°
之间任何地方的方位hpbw值的双波束天线，只要方位hpbw跨工作频带不明显地变化(例如，多于12
°
)。同样，天线波束峰的方位指向角可以在 /-26
°
至 /-33
°
之间的任何地方变化，只要方位指向角跨工作频带不明显地变化(例如，多于4
°
)。峰方位旁瓣水平应该在峰增益值之下至少15db。
10.现在参照图1a-图1b，常规的双波束基站天线100被图示为包括v形反射器102，该v形反射器102具有安装在其面向前的表面上的交叉极化辐射元件的共六(6)个列。如由图1b的横截面视图最佳示出的，v形反射器102包括第一面板102a和第二面板102b，当从端部视角观察时，该第一面板102a和第二面板102b在反射器102的顶点v(和纵轴)处连接在一起。
11.第一面板包括七个辐射元件110的第一(“内部”)线性列c1，七个辐射元件110的第二(“中间”)线性列c2和七个辐射元件110的第三(“外部”)线性列c3，它们共同地定义二十一(21)个辐射元件110的第一阵列120a。如所示，第二列c2中的辐射元件110相对于第一列c1和第三列c3中的辐射元件110在纵向方向上偏移，使得在第一列c1和第三列c3中的辐射
元件110与第一阵列120a的行1、3、5、7、9、11和13对齐，而第二列c2中的辐射元件110与第一阵列120a的行2、4、6、8、10、12和14对齐。此外，第一阵列120a中的二十一个辐射元件110被分组成每子阵列130三个辐射元件110的七个子阵列130，这些子阵列被安装在三角形子阵列馈送板132上，并接收来自三角形子阵列馈送板132的对应的rf信号。如本领域技术人员将理解的，对于每个极化，这些子阵列馈送板132中的每个子阵列馈送板可以接收来自相应的移相器/功率分配器电路(未示出)的对应的rf输出信号。同样地，第二面板102b包括二十一个辐射元件110的第二阵列120b，这些辐射元件被布置成辐射元件110的第一阵列120a的(关于纵轴的)镜像。第二阵列120b中的二十一个辐射元件110也被分组成每子阵列130三个辐射元件110的七个子阵列130，这些子阵列被安装在对应的三角形子阵列馈送板132(未示出)上并接收来自对应的三角形子阵列馈送板132的对应的rf信号。
12.现在参照图1c，另一种传统的双波束基站天线100'被图示为包括v形反射器102，以及其上的辐射元件110的第一阵列120a'和第二阵列120b'。然而，不同于如由图1a示出的每阵列120a、120b二十一个辐射元件110，图1c的第一阵列120a'和第二阵列120b'中的每个阵列包括仅二十(20)个辐射元件110，这些辐射元件被分组成：(i)三个辐射元件110的三个子阵列130，其一起跨越行1-6(在每个阵列120a'、120b'中)，(ii)三个辐射元件110的三个子阵列130，其一起跨越行8-13(在每个阵列120a'、120b'中)，以及(iii)两个“水平对齐”的辐射元件110的一个子阵列130'，其跨越行7(在每个阵列120a'、120b'中)。这些，以及图1a-图1c的基站天线100、100'的其他方面被更完整地公开在一般转让的美国专利no.11,056,773中，标题为“twin-beam base station antennas having thinned arrays with triangular sub-arrays(具有带有三角形子阵列的薄阵列的双波束基站天线)”，其公开内容在此通过引用并入本文。


技术实现要素：

13.根据本实用新型的实施例的双波束基站天线(bsa)利用支持子阵列馈送板和分组辐射元件的高效布局以支持具有减少的重量的低成本应用，同时保持高性能rf特性(例如，较高的增益、较低的旁瓣、极好的波束至波束、带内和跨带隔离以及改善的交叉极化比(cpr))。在这些实施例中的一些实施例中，提供了一种双波束bsa，该双波束bsa包括多面板(例如，v形)反射器，该多面板反射器具有安装到其第一面板的面向前的表面的第一子阵列馈送板和第二子阵列馈送板。还提供了多个辐射元件，这些辐射元件被布置成第一面板上的辐射元件的至少三个列。多个辐射元件包括：(i)三个辐射元件的第一子阵列，三个辐射元件分别与第一面板上的辐射元件的第一列、第二列和第三列对齐，并且当从平面视角观察第一子阵列馈送板时，三个辐射元件附接在第一子阵列馈送板上的三角形的相应的顶点处，以及(ii)至少两个辐射元件的第二子阵列，两个辐射元件与第一面板上的辐射元件的第二列对齐，并附接到第二子阵列馈送板。当从平面视角观察第一面板时，辐射元件的这个第二列排列在辐射元件的第一列和第三列之间。
14.根据本实用新型的进一步实施例，第一子阵列馈送板可以包括其上的1对3功率分配器，该1对3功率分配器将第一rf馈送信号的第一子分量拆分成用于三个辐射元件的第一子阵列的三个信号。此外，第二子阵列馈送板可以包括其上的1对n功率分配器，该1对n功率分配器将第一rf馈送信号的第二子分量拆分成用于两个辐射元件的第二子阵列的n个信
号，其中n为2或3。第一面板还可以包括安装到其的第三子阵列馈送板，并且多个辐射元件可以包括两个辐射元件的第三子阵列，两个辐射元件分别与第一面板上的辐射元件的第一列和第三列对齐并附接到第三子阵列馈送板。该第三子阵列馈送板还可以包括其上的1对2功率分配器，该1对2功率分配器将第一rf馈送信号的第三子分量拆分成用于两个辐射元件的第三子阵列的两个信号。
15.在本实用新型的进一步实施例中，至少两个辐射元件的第二子阵列跨越多个辐射元件的行二和行三，以及三个辐射元件的第一子阵列跨越多个辐射元件的行四和行五。在本实用新型的其他实施例中，两个辐射元件的第二子阵列跨越多个辐射元件的行一和行二，以及三个辐射元件的第一子阵列跨越多个辐射元件的行四和行五。在本实用新型的附加实施例中，至少两个辐射元件的第二子阵列跨越多个辐射元件的行一和行二，两个辐射元件的第三子阵列在多个辐射元件的行三中延伸，以及三个辐射元件的第一子阵列跨越多个辐射元件的行四和行五。在本实用新型的又进一步实施例中，至少两个辐射元件的第二子阵列跨越多个辐射元件的行一和行二，以及三个辐射元件的第一子阵列跨越多个辐射元件的行三和行四。
16.根据本实用新型的另一实施例的双波束基站天线可以包括具有安装到其第一面板的第一子阵列馈送板和第二子阵列馈送板的多面板反射器，以及布置成第一面板上的辐射元件的至少三个列的多个辐射元件。多个辐射元件包括：(i)三个辐射元件的第一子阵列，三个辐射元件与第一面板上的辐射元件的第二列对齐，并附接到第一子阵列馈送板，以及(ii)两个辐射元件的第二子阵列，两个辐射元件分别与第一面板上的辐射元件的第一列和第三列对齐，并附接到第二子阵列馈送板。在本实用新型的这些实施例中的一些实施例中，三个辐射元件的第一子阵列跨越多个辐射元件的行一、行二和行三，以及两个辐射元件的第二子阵列跨越多个辐射元件的行六。
17.根据本实用新型的另一实施例的双波束基站天线可以包括具有安装到其第一面板的第一子阵列馈送板、第二子阵列馈送板和第三子阵列馈送板的多面板反射器，以及被布置成第一面板上的辐射元件的至少三个列的多个辐射元件。多个辐射元件包括：(i)三个辐射元件的第一子阵列，三个辐射元件分别与第一面板上的辐射元件的第一列、第二列和第三列对齐，并且当从平面视角观察第一子阵列馈送板时，三个辐射元件附接在第一子阵列馈送板上的三角形的相应的顶点处，(ii)至少两个辐射元件的第二子阵列，至少两个辐射元件均与第一面板上的辐射元件的第二列对齐，并附接到第二子阵列馈送板，和(iii)两个辐射元件的第三子阵列，两个辐射元件分别与第一面板上的辐射元件的第一列和第三列对齐，并附接到第三子阵列馈送板。
18.根据本实用新型的另一实施例的双波束基站天线可以包括具有安装到其第一面板的第一子阵列馈送板至第七子阵列馈送板的多面板反射器，以及被布置成第一面板上的辐射元件的第一列、第二列和第三列的多个辐射元件。多个辐射元件包括：(i)单个辐射元件的第一子阵列，单个辐射元件与第一面板上的辐射元件的第二列对齐，并附接到第一子阵列馈送板，该第一子阵列跨越多个辐射元件的第一行，(ii)两个辐射元件的第二子阵列，两个辐射元件与第一面板上的辐射元件的第二列对齐，并附接到第二子阵列馈送板，该第二子阵列跨越多个辐射元件的第二行和第三行，(iii)三个辐射元件的第三子阵列，三个辐射元件分别与第一面板上的辐射元件的第一列、第二列和第三列对齐，并附接到第三子阵
列馈送板，该第三子阵列跨越多个辐射元件的第四行和第五行，(iv)三个辐射元件的第四子阵列，三个辐射元件分别与第一面板上的辐射元件的第一列、第二列和第三列对齐，并附接到第四子阵列馈送板，该第四子阵列跨越多个辐射元件的第六行和第七行，(v)三个辐射元件的第五子阵列，三个辐射元件分别与第一面板上的辐射元件的第一列、第二列和第三列对齐，并附接到第五子阵列馈送板，该第五子阵列跨越多个辐射元件的第八行和第九行，(vi)两个辐射元件的第六子阵列，两个辐射元件与第一面板上的辐射元件的第二列对齐，并附接到第六子阵列馈送板，该第六子阵列跨越多个辐射元件的第十行和第十一行，和(vii)单个辐射元件的第七子阵列，单个辐射元件与第一面板上的辐射元件的第二列对齐，并附接到第七子阵列馈送板，该第七子阵列跨越多个辐射元件的第十二行。
19.根据本实用新型的另一实施例的双波束基站天线可以包括具有安装到其第一面板的第一子阵列馈送板至第七子阵列馈送板的多面板反射器，以及被布置成第一面板上的辐射元件的第一列、第二列和第三列的多个辐射元件。多个辐射元件包括：(i)两个辐射元件的第一子阵列，两个辐射元件与第一面板上的辐射元件的第二列对齐，并附接到第一子阵列馈送板，该第一子阵列跨越多个辐射元件的第一行和第二行，(ii)两个辐射元件的第二子阵列，两个辐射元件分别与第一面板上的辐射元件的第一列和第三列对齐，并附接到第二子阵列馈送板，该第二子阵列跨越多个辐射元件的第三行，(iii)三个辐射元件的第三子阵列，三个辐射元件分别与第一面板上的辐射元件的第一列、第二列和第三列对齐，并附接到第三子阵列馈送板，该第三子阵列跨越多个辐射元件的第四行和第五行，(iv)三个辐射元件的第四子阵列三个辐射元件分别与第一面板上的辐射元件的第一列、第二列和第三列对齐，并附接到第四子阵列馈送板，该第四子阵列跨越多个辐射元件的第六行和第七行，(v)三个辐射元件的第五子阵列，三个辐射元件分别与第一面板上的辐射元件的第一列、第二列和第三列对齐，并附接到第五子阵列馈送板，该第五子阵列跨越多个辐射元件的第八行和第九行，(vi)两个辐射元件的第六子阵列，两个辐射元件分别与第一面板上的辐射元件的第一列和第三列对齐，并附接到第六子阵列馈送板，该第六子阵列跨越多个辐射元件的第十行，和(vii)两个辐射元件的第七子阵列，两个辐射元件与第一面板上的辐射元件的第二列对齐，并附接到第七子阵列馈送板，该第七子阵列跨越多个辐射元件的第十一行和第十二行。
20.根据本实用新型的另一实施例的双波束基站天线可以包括具有安装到其第一面板的第一子阵列馈送板至第七子阵列馈送板的多面板反射器，以及被布置成第一面板上的辐射元件的第一列、第二列和第三列的多个辐射元件。多个辐射元件包括：(i)两个辐射元件的第一子阵列，两个辐射元件与第一面板上的辐射元件的第二列对齐，并附接到第一子阵列馈送板，该第一子阵列跨越多个辐射元件的第一行和第二行，(ii)三个辐射元件的第二子阵列，三个辐射元件分别与第一面板上的辐射元件的第一列、第二列和第三列对齐，并附接到第二子阵列馈送板，该第二子阵列跨越多个辐射元件的第三行和第四行，(iii)两个辐射元件的第三子阵列，两个辐射元件分别与第一面板上的辐射元件的第一列和第三列对齐，并附接到第三子阵列馈送板，该第三子阵列跨越多个辐射元件的第五行；(iv)两个辐射元件的第四子阵列，两个辐射元件分别与第一面板上的辐射元件的第一列和第三列对齐，并附接到第四子阵列馈送板，该第四子阵列跨越多个辐射元件的第六行，(v)两个辐射元件的第五子阵列，两个辐射元件分别与第一面板上的辐射元件的第一列和第三列对齐，并附
接到第五子阵列馈送板，该第五子阵列跨越多个辐射元件的第七行，(vi)三个辐射元件的第六子阵列，三个辐射元件分别与第一面板上的辐射元件的第一列、第二列和第三列对齐，并附接到第六子阵列馈送板，该第六子阵列跨越多个辐射元件的第八行和第九行，和(vii)两个辐射元件的第七子阵列，两个辐射元件与第一面板上的辐射元件的第二列对齐，并附接到第七子阵列馈送板，该第七子阵列跨越多个辐射元件的第十行和第十一行。
21.根据本实用新型的另一实施例的双波束基站天线可以包括具有安装到其第一面板的第一子阵列馈送板至第五子阵列馈送板的多面板反射器，以及被布置成第一面板上的辐射元件的第一列、第二列和第三列的多个辐射元件。多个辐射元件包括：(i)三个辐射元件的第一子阵列，三个辐射元件与第一面板上的辐射元件的第二列对齐，并附接到第一子阵列馈送板，该第一子阵列跨越多个辐射元件的第一行、第二行和第三行，(ii)三个辐射元件的第二子阵列，三个辐射元件分别与第一面板上的辐射元件的第一列、第二列和第三列对齐，并附接到第二子阵列馈送板，该第二子阵列跨越多个辐射元件的第四行和第五行，(iii)两个辐射元件的第三子阵列，两个辐射元件分别与第一面板上的辐射元件的第一列和第三列对齐，并附接到第三子阵列馈送板，该第三子阵列跨越多个辐射元件的第六行，(iv)三个辐射元件的第四子阵列，三个辐射元件分别与第一面板上的辐射元件的第一列、第二列和第三列对齐，并附接到第四子阵列馈送板，该第四子阵列跨越多个辐射元件的第七行和第八行，和(v)三个辐射元件的第五子阵列，三个辐射元件与第一面板上的辐射元件的第二列对齐，并附接到第五子阵列馈送板，该第五子阵列跨越多个辐射元件的第九行、第十行和第十一行。
22.根据本实用新型的另一实施例的双波束基站天线可以包括具有安装到其第一面板的第一子阵列馈送板至第七子阵列馈送板的多面板反射器，以及被布置成第一面板上的辐射元件的第一列、第二列和第三列的多个辐射元件。多个辐射元件包括：(i)三个辐射元件的第一子阵列，三个辐射元件与第一面板上的辐射元件的第二列对齐，并附接到第一子阵列馈送板，该第一子阵列跨越多个辐射元件的第一行、第二行和第三行，(ii)两个辐射元件的第二子阵列，两个辐射元件分别与第一面板上的辐射元件的第一列和第三列对齐，并附接到第二子阵列馈送板，该第二子阵列跨越多个辐射元件的第四行，(iii)两个辐射元件的第三子阵列，两个辐射元件分别与第一面板上的辐射元件的第一列和第三列对齐，并附接到第三子阵列馈送板，该第三子阵列跨越多个辐射元件的第五行，(iv)两个辐射元件的第四子阵列，两个辐射元件分别与第一面板上的辐射元件的第一列和第三列对齐，并附接到第四子阵列馈送板，该第四子阵列跨越多个辐射元件的第六行，(v)两个辐射元件的第五子阵列，两个辐射元件分别与第一面板上的辐射元件的第一列和第三列对齐，并附接到第五子阵列馈送板，该第五子阵列跨越多个辐射元件的第七行，(vi)两个辐射元件的第六子阵列，两个辐射元件分别与第一面板上的辐射元件的第一列和第三列对齐，并附接到第六子阵列馈送板，该第六子阵列跨越多个辐射元件的第八行，和(vii)三个辐射元件的第七子阵列，三个辐射元件与第一面板上的辐射元件的第二列对齐，并附接到第七子阵列馈送板，该第七子阵列跨越多个辐射元件的第九行、第十行和第十一行。
23.根据本实用新型的另一实施例的双波束基站天线可以包括具有安装到其第一面板的第一子阵列馈送板至第七子阵列馈送板的多面板反射器，以及被布置成第一面板上的辐射元件的第一列、第二列和第三列的多个辐射元件。多个辐射元件包括：(i)两个辐射元
件的第一子阵列，两个辐射元件与第一面板上的辐射元件的第二列对齐，并附接到第一子阵列馈送板，该第一子阵列跨越多个辐射元件的第一行和第二行，(ii)两个辐射元件的第二子阵列，两个辐射元件与第一面板上的辐射元件的第二列对齐，并附接到第二子阵列馈送板，该第二子阵列跨越多个辐射元件的第三行和第四行，(iii)两个辐射元件的第三子阵列，两个辐射元件分别与第一面板上的辐射元件的第一列和第三列对齐，并附接到第三子阵列馈送板，该第三子阵列跨越多个辐射元件的第五行，(iv)两个辐射元件的第四子阵列，两个辐射元件分别与第一面板上的辐射元件的第一列和第三列对齐，并附接到第四子阵列馈送板，该第四子阵列跨越多个辐射元件的第六行，(v)两个辐射元件的第五子阵列，两个辐射元件分别与第一面板上的辐射元件的第一列和第三列对齐，并附接到第五子阵列馈送板，该第五子阵列跨越多个辐射元件的第七行，(vi)两个辐射元件的第六子阵列，两个辐射元件与第一面板上的辐射元件的第二列对齐，并附接到第六子阵列馈送板，该第六子阵列跨越多个辐射元件的第八行和第九行，和(vii)两个辐射元件的第七子阵列，两个辐射元件与第一面板上的辐射元件的第二列对齐，并附接到第七子阵列馈送板，该第七子阵列跨越多个辐射元件的第十行和第十一行。根据本实用新型的这个实施例的进一步方面，多面板反射器可以包括与第一面板相邻延伸的第二面板，并且第一子阵列馈送板和第二子阵列馈送板可以非对称地排列在第二“非线性”列内，使得第一子阵列馈送板相对于第二子阵列馈送板稍微更靠近第二面板排列。
附图说明
24.图1a是常规的双波束基站天线(bsa)的平面视图，该双波束基站天线包括安装在下方的v形反射器上的辐射元件的六个列。
25.图1b是图1a的双波束bsa的端部透视图。
26.图1c是常规bsa的平面视图，该常规bsa包括安装在下方的v形反射器上的辐射元件的六个列。
27.图2a-图3b是根据本实用新型的实施例的双波束bsa的平面视图，该双波束bsa包括安装在下方的v形反射器上的辐射元件的六个列。
28.图4a是根据本实用新型的实施例的子阵列馈送板的面向前的表面的平面视图。
29.图4b是图4a的子阵列馈送板的平面视图，该子阵列馈送板具有安装在其上的三(3)个交叉极化偶极辐射元件，当从平面视角观察时，三(3)个交叉极化偶极辐射元件在三角形的顶点处。
30.图4c是三(3)个交叉极化偶极辐射元件的示意性图，这三(3)个交叉极化偶极辐射元件由在一对1对3功率分配器的相应的输出处产生的rf信号馈送，这对1对3功率分配器可以被提供在图4a-图4b的子阵列馈送板的面向后的表面(例如，金属迹线表面)上。
31.图5a是根据本实用新型的实施例的子阵列馈送板的面向前的表面的平面视图。
32.图5b是图5a的子阵列馈送板的平面视图，该子阵列馈送板具有与其相对端相邻地安装的一对交叉极化偶极辐射元件。
33.图6是根据本实用新型的实施例的可以在图2c的双波束bsa内使用的馈送网络600的框图。
具体实施方式
34.现在将参照其中示出了本实用新型的优选实施例的附图更全面地描述本实用新型。然而，本实用新型可以以许多不同的形式被实施，并且不应被解释为限于本文所阐述的实施例；而是，提供这些实施例使得本公开将是彻底和完整的，并将本实用新型的范围全面地传达给本领域技术人员。相同的引用标号始终是指相同的元件。
35.将理解的是，尽管术语第一、第二、第三等可以在本文中用于描述各种元件、部件、区域、层和/或部分，但这些元件、部件、区域、层和/或部分不应受这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个元件、部件、区域、层或部分与另一个区域、层或部分。因此，在不偏离本实用新型的教导的情况下，下面讨论的第一元件、部件、区域、层或部分可以被称为第二元件、部件、区域、层或部分。
36.本文使用的术语仅用于描述具体实施例的目的，并且不旨在是本实用新型的限制。如本文所使用的，单数形式“一(a/an)”和“该(the)”也旨在包括复数形式，除非上下文另外明确指示。还将理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”、“包括”、“具有”及其变体时，指出所述特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或多个其他特征、步骤、操作、元件、部件和/或其组的存在或添加。相比之下，当在本说明书中使用术语“由
……
组成”时，指出所述特征、步骤、操作、元件和/或部件，并排除了附加的特征、步骤、操作、元件和/或部件。
37.除非另外定义，本文使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本实用新型所属领域的普通技术人员所通常理解的相同的含义。还将理解的是，诸如在通常使用的字典中定义的术语之类的术语应该被解释为具有与相关领域的上下文中它们的含义一致的含义，且将不以理想化或过于正式的意义来解释，除非在本文中明确这样定义。
38.现在参照图2a，根据本实用新型的实施例的双波束基站天线(bsa)200a利用可以被配置为交叉极化偶极辐射元件的分组辐射元件210的高效布局，并支持子阵列馈送板232a、232b和232c，以支持低成本应用，同时保持高性能rf特性，诸如具有更低旁瓣的更高增益。如所示，天线200a包括：(i)由第一面板202a和第二面板202b定义的反射器202，第一面板202a和第二面板202b沿纵轴(和顶点v)连接，使得当从端部视角观察时反射器202具有倒转的v形(参见例如图1b)，和(ii)辐射元件210的第一阵列220a和第二阵列220b，它们被安装在第一面板202a和第二面板202b的面向前的表面上。
39.尤其是，第一阵列220a被图示为包括十五(15)个辐射元件210，这些辐射元件被布置成跨越三个列c1(内部)、c2(中间)和c3(外部)以及十二(12)行r1-r12的阵列，如所示。这十五个辐射元件210也被布置成在第一阵列220a内的七个子阵列(230a(3x)、230b(2x)、230c(2x))，其中每个子阵列由对应的子阵列馈送板232a、232b、232c支持。类似地，第二阵列220b被图示为包括十五(15)个辐射元件210，这些辐射元件被布置成由第二面板202b上的对应的子阵列馈送板(未示出)支持的七个子阵列，作为第一面板202a上的子阵列和子阵列馈送板的(关于纵轴的)镜像。
40.如图2a的右侧所示，子阵列馈送板232a-232c被布置在第一面板202a上，使得：(i)第三子阵列馈送板232c的第一复本(copy)包括其上的单个辐射元件210，该辐射元件位于第一阵列220a的行r1和列c2上，(ii)第二子阵列馈送板232b的第一复本包括其上的一对辐射元件210，这对辐射元件跨越第一阵列220a的列c2内的行r2-r3，(iii)第一子阵列馈送板
的第一复本232a包括其上的三个辐射元件210(例如，在三角形的顶点处)，这些辐射元件跨越第一阵列220a内的行r4-r5和列c1-c3，(iv)第一子阵列馈送板232a的第二复本包括其上的三个辐射元件210，这些辐射元件跨越第一阵列220a内的行r6-r7和列c1-c3，(v)第一子阵列馈送板232a的第三复本包括其上的三个辐射元件210，这些辐射元件跨越第一阵列220a内的行r8-r9和列c1-c3，(vi)第二子阵列馈送板232b的第二复本包括其上的一对辐射元件210，这对辐射元件跨越第一阵列220a的列c2内的行r10-r11，以及(vii)第三子阵列馈送板232c的第二复本包括其上的单个辐射元件210，该辐射元件位于第一阵列220a的行r12和列c2。尽管不希望被具体配置约束，但在本实用新型的一些实施例中，可以如关于图4a-图4c和图5a-图5b在下文中描述和示出的来配置辐射元件的第一子阵列230a和第二子阵列230b以及对应的第一子阵列馈送板232a和第二子阵列馈送板232b。
41.现在参照图2b，根据本实用新型的另一实施例的双波束基站天线(bsa)200b包括反射器202以及辐射元件210的第一阵列220a'和第二阵列220b'，该辐射元件210的第一阵列220a'和第二阵列220b'被安装在第一面板202a和第二面板202b的面向前的表面上。第一阵列220a'被图示为包括十七(17)个辐射元件210，这些辐射元件被布置成跨越三个列c1(内部)、c2(中间)和c3(外部)以及十二(12)行r1-r12的阵列，如所示。这十七个辐射元件210也被布置成第一阵列220a'内的七个子阵列(230a(3x)、230b(4x))，其中每个子阵列由对应的子阵列馈送板232a、232b支持。类似地，第二阵列220b'被图示为包括十七(17)个辐射元件210，这些辐射元件被布置成由第二面板202b上的对应的子阵列馈送板(未示出)支持的七个子阵列，作为第一面板202a上的子阵列和子阵列馈送板的(关于纵轴的)镜像。
42.如图2b的右侧所示，子阵列馈送板232a-232b被布置在第一面板202a上，使得：(i)第二子阵列馈送板232b的第一复本包括其上的一对辐射元件210，这对辐射元件跨越列c2内的行r1-r2，(ii)第二子阵列馈送板232b的第二复本包括其上的一对辐射元件210，这对辐射元件位于行r3的列c1和c3中，(iii)第一子阵列馈送板232a的第一复本包括其上的三个辐射元件210，这些辐射元件跨越行r4-r5和列c1-c3，(iv)第一子阵列馈送板232a的第二复本包括其上的三个辐射元件210，这些辐射元件跨越行r6-r7和列c1-c3，(v)第一子阵列馈送板232a的第三复本包括其上的三个辐射元件210，这些辐射元件跨越行r8-r9和列c1-c3，(vi)第二子阵列馈送板232b的第三复本包括其上的一对辐射元件210，这对辐射元件位于行r10的列c1和c3中，以及(vii)第二子阵列馈送板232b的第四复本包括其上的一对辐射元件210，这对辐射元件跨越列c2内的行r11-r12。图2b的左侧基于子阵列馈送板232a、232b及其上的辐射元件210的镜像布局被类似地配置。
43.现在参照图2c，根据本实用新型的另一实施例的双波束基站天线(bsa)200c包括反射器202和辐射元件210的第一阵列220a”和第二阵列220b”，该辐射元件210的第一阵列220a”和第二阵列220b”被安装在第一面板202a和第二面板202b的面向前的表面上。第一阵列220a”被图示为包括十六(16)个辐射元件210，这些辐射元件被布置成跨越三个列c1(内部)、c2(中间)和c3(外部)以及十一(11)行r1-r11的阵列，如所示。这十六个辐射元件210也被布置成第一阵列220a”内的七个子阵列(230a(2x)、230b(5x))，其中每个子阵列由对应的子阵列馈送板232a、232b支持。类似地，第二阵列220b”被图示为包括十六(16)个辐射元件210，这些辐射元件被布置成由第二面板202b上的对应的子阵列馈送板(未示出)支持的七个子阵列，作为第一面板202a上的子阵列和子阵列馈送板的(关于纵轴的)镜像。
44.如图2c的右侧所示，子阵列馈送板232a-232b被布置在第一面板202a上，使得：(i)第二子阵列馈送板232b的第一复本包括其上的一对辐射元件210，这对辐射元件跨越列c2内的行r1-r2，(ii)第一子阵列馈送板232a的第一复本包括其上的三个辐射元件210，这些辐射元件跨越行r3-r4和列c1-c3，(iii)第二子阵列馈送板232b的第二复本包括其上的一对辐射元件210，这对辐射元件位于行r5的列c1和c3中，(iv)第二子阵列馈送板232b的第三复本包括其上的一对辐射元件210，这对辐射元件位于行r6的列c1和c3中，(v)第二子阵列馈送板232b的第四复本包括其上的一对辐射元件210，这对辐射元件位于行r7的列c1和c3中，(vi)第一子阵列馈送板232a的第二复本包括其上的三个辐射元件210，这些辐射元件跨越行r8-r9和列c1-c3，以及(vii)第二子阵列馈送板232b的第五复本包括其上的一对辐射元件210，这对辐射元件跨越列c2内的行r10-r11。图2c的左侧基于子阵列馈送板232a、232b及其上的辐射元件210的镜像布局被类似地配置。
45.现在参照图2d，根据本实用新型的另一实施例的双波束基站天线(bsa)200d包括反射器202和辐射元件210的第一阵列220a"'和第二阵列220b"'，该辐射元件210的第一阵列220a"'和第二阵列220b"'被安装在第一面板202a和第二面板202b的面向前的表面上。第一阵列220a"'被图示为包括十四(14)个辐射元件210，这些辐射元件被布置成跨越三个列c1(内部)、c2(中间)和c3(外部)以及十一(11)行r1-r11的阵列，如所示。这十四个辐射元件210也被布置成第一阵列220a"'内的五个子阵列(230a(2x)、230b(1x)、230d(2x))，其中每个子阵列由对应的子阵列馈送板232a、232b、232d支持。类似地，第二阵列220b"'被图示为包括十四(14)个辐射元件，这些辐射元件被布置成由第二面板202b上的对应的子阵列馈送板(未示出)支持的五个子阵列，作为第一面板202a上的子阵列和子阵列馈送板的(关于纵轴的)镜像。有利地，通过利用仅十四个辐射元件210和五个子阵列馈送板，图2d的实施例可以相对于图2a-图2c的一个或多个实施例潜在地提供显著的成本节约，同时保持了相比之下极好的rf工作特性。
46.如图2d的右侧所示，子阵列馈送板232a、232b、232d被布置在第一面板202a上，使得：(i)第四子阵列馈送板232d的第一复本包括其上的三个辐射元件210，这些辐射元件跨越列c2内的行r1-r3，(ii)第一子阵列馈送板232a的第一复本包括其上的三个辐射元件210，这些辐射元件跨越行r4-r5和列c1-c3，(iii)第二子阵列馈送板232b的第一复本包括其上的一对辐射元件210，这对辐射元件位于行r6的列c1和c3中，(iv)第一子阵列馈送板232a的第二复本包括其上的三个辐射元件210，这些辐射元件跨越行r7-r8和列c1-c3，以及(v)第四子阵列馈送板232d的第二复本包括其上的三个辐射元件210，这些辐射元件跨越列c2内的行r9-r11。
47.现在参照图3a，根据本实用新型的另一实施例的双波束基站天线(bsa)300a包括反射器202和辐射元件210的第一阵列320a和第二阵列320b，该辐射元件210的第一阵列320a和第二阵列320b被安装在第一面板202a和第二面板202b的面向前的表面上。第一阵列320a被图示为包括十四(14)个辐射元件210，这些辐射元件被布置成跨越三个列c1(内部)、c2(中间(非线性))和c3(外部)以及十一(11)行r1-r11的阵列，如所示。这十四个辐射元件210也被布置成第一阵列320a内的七个子阵列(230b(7x))，其中每个子阵列由对应的子阵列馈送板232b支持。类似地，第二阵列320b被图示为包括十四(14)个辐射元件210，这些辐射元件被布置成由第二面板202b上的对应的子阵列馈送板(未示出)支持的七个子阵列，作
为第一面板202a上的子阵列和子阵列馈送板的(关于纵轴的)镜像。
48.如图3a的右侧所示，第二子阵列馈送板232b被布置在第一面板202a上，使得：(i)第二子阵列馈送板232b的第一复本包括其上的两个辐射元件210，这些辐射元件跨越列c2的“内侧”内的行r1-r2(为了更好的方位性能)，(ii)第二子阵列馈送板232b的第二复本包括其上的两个辐射元件210，这些辐射元件跨越列c2的“外侧”内的行r3-r4(为了更好的方位性能)，(iii)第二子阵列馈送板232b的第三复本包括其上的两个辐射元件210，这些辐射元件位于行r5的列c1和c3中，(iv)第二子阵列馈送板232b的第四复本包括其上的两个辐射元件210，这些辐射元件位于行r6的列c1和c3中，(v)第二子阵列馈送板232b的第五复本包括其上的两个辐射元件210，这些辐射元件位于行r7的列c1和c3中，(vi)第二子阵列馈送板232b的第六复本包括其上的两个辐射元件210，这些辐射元件跨越列c2的“内侧”内的行r8-r9(为了更好的方位性能)，(vii)第二子阵列馈送板232b的第七复本包括其上的两个辐射元件210，这些辐射元件跨越列c2的“外侧”内的行r10-r11(为了更好的方位性能)。
49.现在参照图3b，根据本实用新型的另一实施例的双波束基站天线(bsa)300b包括反射器202和辐射元件210的第一阵列320a'和第二阵列320b'，该辐射元件210的第一阵列320a'和第二阵列320b'被安装在第一面板202a和第二面板202b的面向前的表面上。第一阵列320a'被图示为包括十六(16)个辐射元件210，这些辐射元件被布置成跨越三个列c1(内部)、c2(中间(非线性))和c3(外部)以及十一(11)行r1-r11的阵列，如所示。这十六个辐射元件210也被布置成第一阵列320a'内的七个子阵列(230b(5x)、230d(2x))，其中每个子阵列由对应的子阵列馈送板232b、232d支持。类似地，第二阵列320b'被图示为包括十六(16)个辐射元件210，这些辐射元件被布置成由第二面板202b上的对应的子阵列馈送板(未示出)支持的七个子阵列，作为第一面板202a上的子阵列和子阵列馈送板的(关于纵轴的)镜像。
50.如图3b的右侧所示，子阵列馈送板232b 232d被布置在第一面板202a上，使得：(i)第四子阵列馈送板232d的第一复本包括其上的三个辐射元件210，这些辐射元件跨越列c2内的行r1-r3，(ii)第二子阵列馈送板232b的第一复本包括其上的两个辐射元件210，这些辐射元件位于行r4的列c1和c3中，(iii)第二子阵列馈送板232b的第二复本包括其上的两个辐射元件210，这些辐射元件位于行r5的列c1和c3中，(iv)第二子阵列馈送板232b的第三复本包括其上的两个辐射元件210，这些辐射元件位于行r6的列c1和c3中，(v)第二子阵列馈送板232b的第四复本包括其上的两个辐射元件210，这些辐射元件位于行r7的列c1和c3中，(vi)第二子阵列馈送板232b的第五复本包括其上的两个辐射元件210，这些辐射元件位于行r8的列c1和c3中，以及(vii)第四子阵列馈送板232d的第二复本包括其上的三个辐射元件210，这些辐射元件跨越列c2内的行r9-r11。
51.现在参照图4a-图4c，上文关于图2a-图2d描述的三元件子阵列230a的实施例被图示为包括第一子阵列馈送板232a(例如，印刷电路板(pcb))，该第一子阵列馈送板被配置为支持将三个辐射元件210安装到其面向前的表面。如所示，这三个辐射元件210可以被安装为使得它们的馈送杆中的每个馈送杆的中心垂直轴(未示出)与面向前的表面上的三角形的相应顶点v1、v2、v3对齐。因此，如由图4a所示的，可以提供三个十字形切口402，这些十字形切口延伸穿过第一子阵列馈送板232a，并便于三个辐射元件210包括它们的十字形馈送杆(未示出)的安装，到如由图4b所示的。此外，为了减少bsa的组装重量，第一子阵列馈送板
232a可以具有在板232a的三条最长边中的每条边上具有相对大的多边形(例如，3边)切口404a、404b的修改的三角形形状。
52.此外，如由图4c所示的，第一子阵列馈送板232a还可以包括在其面向后的表面上的图案化的金属迹线(用于信号分布)和一对1对3功率分配器410，其一经组装就面向v形反射器202的对应的面板202a、202b。如本领域技术人员将理解的，每个1对3功率分配器410(针对相应的 45
°
、-45
°
极化)可以被配置为将所提供的rf馈送信号的子分量(例如，rf1、rf2)拆分成三个信号(s1n、s2n、s3n，其中n＝1或2)，这些信号被提供给子阵列230a内的三个辐射元件210中的对应的辐射元件。
53.现在参照图5a-图5b，上文关于图2a-图2d和图3a-图3b描述的二元件子阵列230b的实施例被图示为包括矩形形状子阵列馈送板232b，该矩形形状子阵列馈送板具有其上的前向表面以及其上的包含用于信号分布的金属迹线和一对1对2功率分配器(未示出)的后向表面。具体地，如由图5a所示的，与子阵列馈送板232b的相对端相邻地提供一对十字形切口502。这些十字形切口502延伸穿过子阵列馈送板232b，并便于两个辐射元件210包括十字形馈送杆(未示出)的安装，到如由图5b所示的。此外，在本实用新型的进一步实施例中，十字形切口502之间的横向间距以及子阵列馈送板232b的长度乘以宽度(lxw)尺寸可以取决于它们的对应的辐射元件210是与bsa内的同一列对齐还是与同一行对齐而变化，如图2a-图2d和图3a-图3b所示。因此，并非本文所描述的所有子阵列馈送板232b都必须需要具有相同的长度乘以宽度尺寸和它们的成对的辐射元件210之间的相同的间距。
54.现在参照图6，图示了示例性馈送网络600，该馈送网络600被配置为支持图2c的bsa 200c内的第一阵列220a”。如所示，馈送信号网络600包括一对rf端口602a、602b，这对rf端口可以被连接到远程无线电头(未示出)上的相应的端口；第一rf端口602a可以用于-45
°
极化rf馈送信号，而第二rf端口602b可以用于 45
°
极化rf馈送信号。这些rf端口602a、602b电耦合到相应的移相器/功率分配器电路604a、604b。在所描绘的实施例中，每个移相器/功率分配器电路604a、604b被配置为将在rf端口602a、602b处接收到的对应的rf馈送信号拆分成七(7)个子分量，并且然后跨七个子分量sca1-sca7、scb1-scb7施加可调节量的相位锥度，以便将由第一阵列220a"产生的所得的天线波束电子地下倾期望的量。如上文关于图4c所描述的，可以将子分量中的每个子分量提供到对应的馈送板232a、232b(以及其上的1对2或1对3功率分配器(未示出))，以便产生提供给辐射元件210的对应的rf信号。
55.在附图和说明书中，已公开有本实用新型的典型的优选实施例，并且尽管采用了特定术语，但它们仅以通用的和描述性的意义被使用，而不是限制的目的，本实用新型的范围在下面的权利要求中被阐述。