具有增强的带间隔离的校准电路板和相关的集成天线系统

摘要

校准电路板(112)可以增强在多于一个频带中操作的天线(100)的辐射单元(114)的带间隔离。校准电路板(112)可以被配置为将信号运输到两个或更多个辐射单元(114)。辐射单元(114)可以被配置为在第一频带中操作。天线(100)可以包括被配置为在第二频带中操作的另一个辐射单元。天线(100)还包括连接到校准电路板(112)的一个或多个输入端口(121)的一个或多个滤波器。

说明书

相关申请的交叉引用

本申请根据35 U.S.C.§119要求于2015年10月29日提交的美国临时专利申请62/247,943的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开的方面涉及用于天线系统的校准电路板，并且更特别地，涉及包括这种校准电路板的集成天线系统。

背景技术

有源波束扫描天线现在正被部署在蜂窝通信系统中。有源波束扫描天线可以位于蜂窝基站处或蜂窝基站附近，并且可以调整将通过天线发射的信号的子分量的幅度和/或相位。通过调整信号子分量的幅度和/或相位，可以改变由有源波束扫描天线形成的天线波束的形状和指向。因此，天线可以例如创建在不同时隙期间指向不同方向的不同的天线波束，以在逐时隙的基础上提供指向各个移动用户或移动用户组的高定向性天线波束。

如图1所示，有源波束扫描天线10可以包括天线接口单元11、校准电路板12、移相器13和辐射单元14。每个辐射单元14可以包括例如各个辐射元件的垂直布置的列。通常，有源波束扫描天线10将包括多个移相器13和辐射单元14。天线接口单元11可以将天线10连接到主控制系统。将由有源波束扫描天线10发射的信号和由有源波束扫描天线10接收的信号可以通过天线接口单元11被传递到主控制系统。移相器13可以用于将要由天线发射的射频(“RF”)信号分成多个子分量并且调整RF信号的这些子分量之间的相位差。然后子分量被馈送到被包括在相应辐射单元14中的各个辐射元件(或辐射元件的子阵列)。可以调整相位差以便电子地调整有源波束扫描天线10的仰角或下倾角。在一些情况下，可以省略移相器13并且用功率分配器电路板代替移相器13，该功率分配器电路板将要被发射的RF信号分成子分量，子分量被馈送到被包括在相应辐射单元14中的各个辐射元件(或辐射元件的子阵列)。功率分配器电路板还可以设置被供应给各个辐射元件(或辐射元件的子阵列)的信号之间的固定相位差。

校准电路板12可以介于天线接口单元11和辐射单元14之间。校准测试信号可以从天线接口单元11经由移相器13被发射到辐射单元14。校准电路板12可以提取被发射到辐射单元14的相应校准测试信号的部分。校准测试信号的这些提取部分可以由主控制系统与参考校准测试信号进行比较，以获得被馈送到辐射单元14中的每一个的RF信号的子分量的幅度和相位。然后，可以计算要被发射的信号的子分量的幅度和相位的加权值，该加权值将提供期望的波束图案(beam pattern)。

当天线仅包括在一个频带中操作的辐射单元时，可能不会出现带间隔离问题。但是，当在不同频带操作的辐射单元被集成到相同天线中时，可能会出现在相应频带中的信号之间的干扰。

发明内容

本公开的方面可以针对能够增强在多于一个频带中操作的天线的辐射单元的带间隔离的校准电路板。

依据一些实施例，提供了有源波束扫描天线，有源波束扫描天线包括被配置为在第一频带中发射信号和接收信号的多个辐射单元。每个辐射单元可以包括多个辐射元件(例如，一列辐射元件)。天线还可以包括被配置为在与第一频带不同的第二频带中发射信号和接收信号的至少一个辐射元件阵列。该天线还包括校准电路板，该校准电路板具有连接到相应的辐射单元的多个传输线路段、沿着相应的传输线路段提供的多个耦合器、以及沿着每个相应的传输线路段耦合并与每个相应的传输线路段相关联的滤波器。

在一些实施例中，每个滤波器可以包括在第一连接点处连接到与该滤波器相关联的传输线路段的第一滤波器线路分支和在第二连接点处连接到与该滤波器相关联的传输线路段的第二滤波器线路分支。第一连接点和第二连接点可以在沿着相关联的传输线路段的间隔开的位置处。

在一些实施例中，每个第一滤波器线路分支可以在耦合器中的相应一个耦合器的第一侧上，并且每个第二滤波器线路分支可以在耦合器中的相应一个耦合器的第二侧上。

在一些实施例中，针对每个滤波器的第一连接点和第二连接点可以沿着与滤波器相关联的传输线路段以第二频带中的频率的大约1/4波长彼此间隔开。

在一些实施例中，第一滤波器线路分支中的一个可以包括具有第一宽度的第一部分和具有超过第一宽度至少50％的第二宽度的第二部分。第一部分可以直接连接到传输线路段中的一个传输线路段。作为与第一滤波器线路分支中的一个第一滤波器线路分支相同的滤波器的一部分的第二滤波器线路分支可以包括具有第三宽度的第三部分和具有超过第三宽度至少50％的第四宽度的第四部分。

在一些实施例中，每个滤波器的第一滤波器线路分支可以连接到校准电路板的相应输入端口和耦合器中的相应一个耦合器之间的与该滤波器相关联的传输线路段。每个滤波器的第二滤波器线路分支可以连接到校准电路板的相应输出端口和耦合器中的该相应一个耦合器之间的与该滤波器相关联的传输线路段。

在一些实施例中，滤波器中的第一滤波器的第一滤波器线路分支可以包括大致平行于与该滤波器相关联的传输线路段的至少一部分而延伸的部分。

依据本发明的进一步实施例，提供了包括校准电路板的天线，该校准电路板具有多个输入端口并且被配置为将信号运输到被配置为在第一频带中操作的至少第一辐射单元和第二辐射单元。第一滤波器连接到校准电路板的输入端口中的第一输入端口。

在一些实施例中，天线可以包括被配置为在与第一频带不同的第二频带中操作的第三辐射单元。

在一些实施例中，校准电路板可以包括通过第一移相器连接到第一辐射单元的第一传输线路段；被配置为耦合到第一传输线路段的第一耦合器；通过第二移相器连接到第二辐射单元的第二传输线路段；以及被配置为耦合到第二传输线路段的第二耦合器。

在一些实施例中，第一传输线路段可以连接到输入端口中的第一输入端口，并且第一滤波器可以包括在第一连接点处连接到第一传输线路段的第一滤波器线路分支以及在第二连接点处连接到第一传输线路段的第二滤波器线路分支，第一连接点和第二连接点在沿着第一传输线路段的间隔开的位置处。

在一些实施例中，第一滤波器线路分支可以在第一耦合器的第一侧上，并且第二滤波器线路分支可以在第一耦合器的第二侧上。

在一些实施例中，第一连接点和第二连接点可以沿着第一传输线路段以第二频带中的频率的大约1/4波长彼此间隔开。

在一些实施例中，第一滤波器线路分支可以包括具有第一宽度的第一部分和具有超过第一宽度至少50％的第二宽度的第二部分。

在一些实施例中，第一滤波器线路分支可以连接到输入端口中的第一输入端口和第一耦合器之间的第一传输线路段。第二滤波器线路分支可以连接到校准电路板的第一输出端口和第一耦合器之间的第一传输线路段。

在一些实施例中，第一滤波器线路分支可以包括大致平行于第一传输线路段的至少一部分而延伸的部分。

附图说明

图1是常规有源波束扫描天线的框图。

图2是图示校准电路板的结构的示意图。

图3是图示根据本公开的方面的校准电路板的结构的示意图。

图4是图示图3的校准电路板中的一个输入端口-输出端口对的放大图。

图5是根据本发明的实施例的有源波束扫描天线的框图。

图6是图示根据本公开的方面的校准电路板的电路布线的示意图。

图7是图示不添加滤波器线路分支的频率间隔离性能的曲线。

图8是图示根据本公开的方面的添加滤波器线路分支之后的频率间隔离性能的曲线。

具体实施方式

下文参考附图通过示例来描述本公开的方面。可以基于实现本发明的实施例的任何特定设备的配置而适当地改变部件和部件间的关系。换句话说，以下方面不旨在限制本公开的方面的范围。

本公开的方面可以针对校准电路板，该校准电路板能够在包括在两个或更多个频带中操作的天线阵列的集成天线系统中提供增强的带间隔离，并且本公开的方面可以针对提供包括这种校准电路板的集成天线系统。本公开的校准电路板和集成天线系统可以增强带间隔离，同时减少或避免附加的插入损耗。

图2是图示校准电路板12的基本结构和原理的示意图。在图2中图示的校准电路板12用于在有源波束扫描天线阵列中具有八列辐射元件(即，八个辐射单元14)的天线。该有源波束扫描天线在第一频带(例如，诸如2.5-2.7GHz频带的高频带)中操作。天线还可以包括在不同的第二频带(例如，诸如694-960MHz频带的低频带)中操作的一列或多列辐射元件(未示出)。通常地，在第二频带中操作的辐射元件的列是不具有波束扫描能力的常规线性阵列，但是本发明的实施例不限于此。将认识到的是，可以采用更多列或更少列的辐射元件。

如图2所示，在包括具有八列辐射元件的有源波束扫描天线的天线中，校准电路板12可以包括八个信号输入端口21。每个信号输入端口21可以连接到有源波束扫描天线阵列的相应有源收发器(未示出)。当天线以其发射模式操作时，每个有源收发器可以输出要被发射的RF信号的子分量。RF信号的这些子分量在相应的输入端口21处被输入到校准电路板12，并且通过相应的传输线路段24被传递到相应的输出端口25。每个输出端口25可以通过例如移相器或馈电功率分配器板(未示出)连接到例如辐射单元14。

在发射路径的校准操作期间，可以通过有源收发器发射校准测试信号，使得校准测试信号在相应的输入端口21处被输入到校准电路板12。这些校准测试信号中的每一个的一部分功率经由相应的定向耦合器32从校准电路板12上的相应传输线路段24耦合并被传递到3级威尔金森(Wilkinson)功率分配器电路22，该功率分配器电路22将八个耦合信号组合为复合校准测试信号。该复合校准测试信号可以通过校准端口23从校准电路板12输出，校准端口23可以连接到例如校准收发器(未示出)。校准收发器可以将复合测试信号与参考校准信号进行比较。基于该比较，可以调整由有源收发器发射的RF信号的子分量的增益和相位以实现期望的波束图案。

图3是图示根据本发明的实施例的校准电路板112的结构的示意图，并且图4是图示图3的校准电路板112上包括的输入端口-输出端口对121、125中的一个的放大图。每个辐射单元114的辐射元件可以被配置为例如在第一频带或第二频带中操作。为了本示例的目的，将假设图3中图示的辐射单元114在第一频带中操作。除了在图3的校准电路板112上形成的每个传输线路段124包括在沿着每个传输线路段124以要被滤波的信号(在这个示例中，该信号将是在第二频带中的信号)的大约1/4波长间隔开的相应位置处并行布置的两个滤波器线路分支133、134之外，图3的校准电路板112可以类似于图2中的校准电路板12。这在图4中示出。这些滤波器线路分支133、134可以一起形成微波带阻滤波器。期望的滤波器性能可以通过优化滤波器线路分支133、134的长度和宽度以及传输线路段124的宽度来获得，使得带阻滤波器将滤除第二频带中的信号。因此，当RF信号的子分量被输入到校准电路板112时，每个子分量的一部分可以经过(包括传输线路段124中的相应一个传输线路段的)直接RF传输路径(通过中间元件，例如移相器或馈电功率分配器板)到辐射单元114中的相应一个辐射单元的辐射元件，并且每个子分量的另一部分可以通过定向耦合器132与相应的传输线路段124去耦合并被传递到3级Wilkinson功率分配器电路122。

图5是图示根据本发明的实施例的有源波束扫描天线100的框图。如图5所示，有源波束扫描天线100包括天线接口单元102、图3-图4的校准电路板112、以及在第一频带中操作的多个辐射单元114。每个辐射单元114包括多个个体辐射元件(例如，一列辐射元件)。有源波束扫描天线100还包括移相器(或者替代地，馈电功率分配器板)，但是已经从图5中省略移相器以简化绘图。有源波束扫描天线100是在发射和接收两种模式下同时操作的双向系统。有源波束扫描天线100包括多个有源天线路径116-1至116-n。每个路径116-i包括收发器108-i和辐射单元114-i)，其中i＝1、2、...、n并且n>1。天线100还包括在第二频带中操作的辐射元件的至少一个线性阵列130。线性阵列130可以通过例如移相器132耦合到诸如远程无线电头(remote radio head)的无线电装置(未示出)。线性阵列130可以包括常规的基站天线线性阵列，并且因此将省略其进一步的描述。如下面将更详细讨论的，由线性阵列130发射的信号可能干扰通过天线100发射的第一频带中的信号。要注意的是，在本公开中，当设备中包括多个类似元件(例如，路径116-1至116-n)时，这些元件可以被指派两部分式的附图标记，并且这些元件可以被它们的完整附图标记(例如，有源路径116-2)独自地引用，以及可以被它们的附图标记的第一部分(例如，有源路径116)共同地引用。

天线接口单元102包括发射处理器104和接收处理器106。发射处理器104可以从基带单元(未示出)接收数字信号，并且接收处理器106可以将数字化的接收信号提供给基带单元。发射处理器104可以将要被发射的信号数字地分割成n个单独的子分量，并且然后向每个子分量施加期望的增益和相移。接收处理器106可以类似地向数字化的接收信号的每个子分量施加期望的增益和相移，并且然后组合子分量。

更具体地，当有源波束扫描天线100以发射模式操作时，天线接口单元102的发射处理器104从基带单元接收要被发射的信号，该基带单元可以是基站(未示出)的主控制系统的一部分。发射处理器104将要被发射的信号数字地分割成n个相同的子分量，并且向信号的每个子分量施加期望的发射增益A_Ti和发射相移θ_Ti。信号的每个子分量被提供给执行处理(诸如但不限于数字处理、数模转换和上变频到RF发射频率)的不同有源收发器108-i。RF信号的每个模拟子分量然后通过相应的移相器(未示出)被馈送到向一个或多个移动设备接收器(未示出)辐射信号的对应的辐射单元114-i(其中每个辐射单元包括一列辐射元件)。从辐射单元114-1至114-n辐射的信号组合以在有源波束扫描天线100的前面形成辐射图案或“波束图案”，并且通过控制被施加到信号的每个子分量的发射增益A_Ti和发射相移θ_Ti可选择性地控制波束图案的形状。

当有源波束扫描天线100以接收模式操作时，每个辐射单元114-i接收从移动用户(未示出)接收到的RF信号的不同子分量。RF信号的每个接收到的子分量被提供给对应的有源天线收发器108-i。每个有源天线收发器108执行处理，该处理诸如但不限于低噪声放大、滤波、转换到中频、模数转换和数字处理。在该处理之后，接收到的信号的子分量被传递到天线接口单元102的接收处理器106，在接收处理器106中期望的接收增益A_Ri和接收相移θ_Ri被施加到接收信号的每个数字子分量。接收处理器106将这些子分量组合以生成被提供给基带单元(未示出)的复合接收信号。接收信号的子分量组合以形成接收图案，并且通过控制被施加到接收到的RF信号的子分量的接收增益A_Ri和接收相移θ_Ri可选择性地控制接收图案的形状。

通过电子地控制每个有源天线路径116上的增益和相移，有源波束扫描天线100的辐射单元114可以在第一频带中执行复杂的波束形成和波束操纵。例如，有源波束扫描天线100可以通过改变有源天线路径116-1至116-n上的发射和接收增益和相移来电子地设置或改变由辐射单元114形成的天线波束的波束宽度、波束形状和波束方向。

在发射方向和接收方向二者上的有源天线路径116上的RF信号可能具有不确定的增益值和相位值，尤其是在系统加电期间。通常地，有源天线收发器108被锁定到公共时钟源；但是，在系统引导和信道配置期间，每个有源天线收发器108上的时钟和合成器可以停留到未知和随机的绝对相位θ_Ti和θ_Ri。增益A_Ti和A_Ri相对于期望值也可能是错误的。增益值和相位值的不确定性也可能在有源波束扫描天线100的操作期间发生。

图3-图4的校准电路112可以用于监视和控制增益值和相位值。如图5所示，校准电路112包括n个定向耦合器132-1至132-n以及无源组合器/分离器122。校准电路板112的校准端口123经由例如RF线缆耦合到校准收发器118。校准电路板112和校准收发器118可以用于监视所有有源天线路径116的增益A_Ti和A_Ri以及相位θ_Ti和θ_Ri的值(或相对值)，使得可以对其进行调整。校准电路板112可以执行(i)初始校准以减轻在启动期间发生的任何错误对准，以及(ii)持续的监视和重新调整以维持确保期望的波束形成的期望的增益A_Ti和A_Ri和期望的相位θ_Ti和θ_Ri。

为了校准发射路径，在有源天线路径116上将校准测试信号从发射处理器104发送到辐射单元114。在每个路径116-i上发送的校准测试信号的功率的一部分经由对应的定向耦合器132-i被提取并被传递到组合器/分离器122。在一些实施例中，组合器/分离器可以是Wilkinson功率分配器122。组合器/分离器122将测试信号进行求和以生成被提供给校准收发器118的复合校准测试信号。校准收发器118执行与有源天线收发器108的操作类似的操作并测量复合校准测试信号。校准收发器118和/或天线接口单元102实现算法来确定对有源天线路径116-1至116-n上的信号的发射增益A_Ti和相位θ_Ti的调整。然后发射数字处理器104调整有源天线路径116-1至116-n上的信号的发射增益A_Ti和相位θ_Ti。可以使用各种算法来执行上述校准。由于这些算法对于本领域技术人员来说是已知的，因此本文不再进一步描述这些算法。

为了校准接收路径，校准收发器118将测试信号发送到组合器/分离器122，该组合器/分离器122将校准测试信号分割成被发射到相应耦合器132的多个子分量。校准测试信号的每个子分量的功率的一部分经由相应的耦合器132-i被传送到对应的有源天线路径116-i，其中子分量由相应的有源天线收发器108处理并被提供给接收处理器106。接收处理器106从n个不同的有源天线路径116接收n个不同版本的校准测试信号，并使用适当的算法来改变在有源天线路径116上接收到的信号的接收增益A_Ri和相位θ_Ri，使得形成合适的接收天线波束图案。

如图5所示，校准电路板112包括传输线路段124，传输线路段124是在有源天线收发器108和相应的辐射单元114之间延伸的有源天线路径116的部分。传输线路段124例如可以被实现为校准电路板112上的微带RF传输线路，并且每一个传输线路段124都可以是每个相应的有源天线收发器108与其相关联的辐射单元114之间的相应直接电连接的部分。定向耦合器132连接到每个传输线路段124(或沿着每个传输线路段124实现)。如以上所讨论的，这些定向耦合器132可以用于传送通过每个有源天线路径116-i发射的校准测试信号的小的子分量。使用定向耦合器132从有源天线路径116提取的校准测试信号的子分量被传递到分离器/组合器122以形成被馈送到校准收发器118的复合校准测试信号。

依据本发明的实施例，可以沿着相应有源天线路径116的每个传输线路段124添加滤波器。提供这些滤波器可以减小由在第二频带中操作的(一个或多个)辐射单元130发射的RF信号对辐射单元114的天线波束图案的影响。在示例实施例中，每个滤波器可以被实现为在沿着每个传输线路段124的相应位置处并行提供的两个滤波器线路分支。形成每个这种滤波器的滤波器线路分支可以例如沿着相应的传输线路段124以要被滤波的信号的大约1/4波长间隔开，并且因此滤波器线路分支一起可以形成RF带阻滤波器。期望的滤波器性能可以通过优化滤波器线路分支的长度和/或宽度以及有源天线路径116的传输线路段124的宽度来获得。在一些实施例中，可以在有源天线路径116的每个传输线路段124上提供以要被滤波的信号的四分之一波长间隔开的一对滤波器线路分支。滤波器线路分支可以阻挡线性阵列130发射和接收信号的第二频带中的RF能量。

当在不同频带中操作的辐射单元被一起集成在相同天线中时，可能在不同频带的辐射单元之间发生可能使发射信号和接收信号和/或由辐射单元产生的天线图案恶化的耦合。如以上所讨论的，为了减少这种不期望的耦合，一个或多个滤波器电路可以被包括在提供增加的带间隔离的有源波束扫描天线中。可以在单独的电路板上实现滤波器电路，或者可以将滤波器电路集成到天线的现有电路中。使用单独的滤波器电路板的一个缺点是它可能导致沿着RF传输路径的插入损耗增加。

可以将滤波器集成到天线系统的现有电路中，以便减少或避免上述插入损耗的增加。例如，滤波器可以被集成到天线的功率分配器板或移相器中。

当将由滤波器线路分支组成的滤波器集成到功率分配器板或移相器中时，可能需要附加的1/4波长滤波器线路分支来连接两个滤波器线路分支，并且因此原始部件(即，馈送功率分配器板或移相器)的尺寸可能增加，这会增加天线的成本和/或其损耗。依据本发明的实施例，提供了可以通过将滤波器线路分支集成到天线的校准电路板中来减小带间干扰而不增加天线的尺寸的天线。

图6是图示根据本公开的示例实施例的可以用于实现校准电路板112的电路布线的示意图。将认识到的是，可以使用其它电路布线。在图6中示出的示例中，校准电路板112包括校准电路板112的电路基板113上的八个信号输入端口121和3级Wilkinson功率分配器电路122。每个信号输入端口121可以具有类似的配置，并且可以连接到作为有源天线收发器108中的相应一个和与其相关联的辐射单元114之间的直接电连接的一部分的传输线路段124。耦合线路132可以用于提取每个传输线路段124上的信号功率的一部分。每个耦合线路132可以连接到3级Wilkinson功率分配器电路122，使得八个耦合的校准测试信号可以被组合为复合校准测试信号。可以沿着每个RF传输线路段124集成滤波器线路分支133和134。如上所述，滤波器线路分支133、134可以分开第二频带中的信号的大约1/4波长。

校准电路板112的基板113可以是双面铜接合介电基板113，并且基板113的一个侧面可以被认为是校准电路板112的接地，并且校准电路板基板113的另一个侧面上的铜可以被蚀刻以形成输入端口121、耦合线路132、滤波器线路分支133、134和Wilkinson功率分配器电路122。输入端口121的数量可以变化并且可以取决于有源波束扫描天线阵列中的辐射单元114的具体数量。两个滤波器线路分支133和134可以在每个RF传输线路段124的分别对应于耦合线路132的输入端和输出端的相对的端部处形成。介电基板113可以是例如长度为261.0mm±0.1mm和宽度为85.0mm±0.1mm的AD300C双面铜接合介电基板。

滤波器线路分支133可以位于每个RF传输线路段124的输入端处，并且可以包括两段。第一段可以是大约18.276mm长和0.4mm宽，并且第二段可以是大约20.5mm长和3.013mm宽。

滤波器线路分支134可以位于每个RF传输线路段124的输出端处，并且可以包括两段。第一段可以是大约9.651mm长和0.4mm宽，并且第二段可以是大约15.673mm长和3.013mm宽。

应该注意的是，当第一频带是2.5-2.7GHz频带并且第二频带是694-960MHz频带时，具有上述参数的两个滤波器分支133、134可以显著减小第二频带对第一频带的影响。本领域技术人员根据本公开的教导可以使用不同的参数来改变分支的长度，以便实现针对不同频带的增强的隔离。所有这些变化都落入本发明的保护范围内。

图7和图8是分别图示不添加滤波器线路分支和添加滤波器线路分支之后的带间隔离性能的图。图7和图8的水平轴表示操作频率(MHz)，并且垂直轴表示有源波束扫描天线的频率和天线中包括的辐射元件的另外一个或多个线性阵列的操作频率之间的隔离度(ISO)，隔离度以dB为单位。

如图7所示，当使用不包括滤波器线路分支的常规校准电路板时的带间隔离度大约为22.4dB。如图8所示，当使用根据本公开的实施例的具有滤波器线路分支的校准电路板时的带间隔离度可以是大约37.4dB。因此，在这个示例中，与图7中实现的隔离度相比，隔离度提高了15dB。

因此，与有源波束扫描天线的常规校准电路板相比，本公开的方面可以增加频带之间的隔离并减少带间干扰。这可以提供用于集成不同操作频带的天线并因此减少单独天线数量的可能选项。而且，本公开的方面可以利用校准电路板的输入端口处的耦合线路作为两个滤波器线路之间所需的距离(即，四分之一波长线路)，从而节省了校准电路板上的附加空间、维持了原始部件和设备的尺寸、并且减少了插入损耗。

已经描述了本公开的几个方面。但是，应该认识到的是，可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下进行各种修改。根据以上教导的本发明的示例性实施例的许多修改和变化是可能的。因此，应该理解的是，在由所附权利要求限定的范围内，可以实践除了在本文具体描述的发明之外的发明。