由非斜极化辐射元件组成的斜交叉极化天线阵列

摘要

基站天线包括第一射频(“RF”)端口和第二射频(“RF”)端口以及包括第一辐射元件和第二辐射元件两者的第一天线阵列。第一辐射元件中的每一个包括第一辐射器，所述第一辐射器连接到第一RF端口，并被配置成以第一极化辐射；以及第二辐射器，所述第二辐射器连接到第二RF端口，并被配置成以所述第一极化辐射。所述第二辐射元件中的每一个包括第一辐射器，所述第一辐射器连接到所述第一RF端口，并被配置成以不同于所述第一极化的第二极化辐射；以及第二辐射器，所述第二辐射器连接到所述第二RF端口，并被配置成以所述第二极化辐射。

说明书

本申请请求享有2019年12月11日提交的美国临时专利申请第62/946,622号的优先权，该申请的全部内容通过引用并入本文中。

背景技术

本发明大体上涉及无线电通信，并且更具体地涉及用于蜂窝通信系统中的基站天线的天线阵列。

蜂窝通信系统是本领域中众所周知的。在蜂窝通信系统中，一个地理区域被划分成由相应的基站提供服务的一系列被称为“小区”的区域。基站可以包括一个或多个基站天线，这些基站天线被配置成提供与由基站服务的小区内的移动用户的双向射频(“RF”)通信。许多小区被分为“扇区”。在可能最常见的配置中，六角形形状的小区被划分成三个120°扇区，并且每个扇区由一个或多个基站天线提供服务，这些基站天线具有近似65°的方位角半功率束宽(HPBW)。通常，基站天线安装在塔上，其中辐射方向图(本文中也称作“天线波束”)由向外指向的基站天线生成。通常，基站天线包括多个相控天线阵列，每个相控天线阵列包括多个辐射元件，当天线被安装使用时，多个辐射元件以一个或多个竖直列布置。本文中“竖直”是指垂直于由地平线限定的水平面的方向。相控天线阵列包括辐射元件的列，以便缩窄天线波束的竖直或“高程”波束宽度，这可以增加阵列的增益并减少对相邻小区的干扰。

为了增大基站的通信容量，天线阵列通常使用双极化辐射元件来实现。如本领域技术人员所知，RF信号可以各种极化传输，例如水平极化、竖直极化、斜极化、右手圆极化等。某些极化在理论上彼此“正交”，意味着以某一极化传输的RF信号不会干扰以正交极化传输的RF信号，即使两个信号在同一方向上以相同频率从相同位置传输。正交极化的实例是竖直和水平极化或彼此偏移90度的任何其它线性极化对，例如-45度和+45度的斜极化。双极化辐射元件是指具有被配置成以两个不同、通常正交的极化发射RF能量的第一辐射器和第二辐射器的辐射元件。在实践中，RF信号展现一定程度的相互作用，但通常以正交极化传输的RF信号展现对彼此的低水平的干扰。

大多数基站天线使用倾斜-45°/+45°极化辐射元件。这些辐射元件通常被实施为所谓的交叉偶极子辐射元件，其包括当安装基站天线以供使用时相对于竖直轴线以-45°的角度延伸的第一偶极子辐射器，以及相对于该竖直轴线以+45°的角度延伸的第二偶极子辐射器。每个偶极子辐射器可包括一对偶极子臂，给所述一对偶极子臂中心馈送待由偶极子辐射器传输的RF信号。还广泛使用以-45°和+45°极化传输的交叉极化贴片辐射元件。倾斜-45°/+45°极化辐射元件的第一辐射器和第二辐射器相对于竖直轴线以-45°和+45°的角度延伸。例如，图1是常规的交叉偶极子辐射元件10的前视图，所述常规交叉偶极子辐射元件包括相对于竖直轴线V以-45°的角度延伸的第一偶极子辐射器20-1和相对于竖直轴线V以+45°的角度延伸的第二偶极子辐射器20-2。这里，当提供多个类似元件时，他们可以被分配两部分附图标记，并分别由他们的完整附图标记引用(例如、偶极子辐射器20-2)，并且可以由他们的附图标记的第一部分共同引用(例如，偶极子辐射器20)。每个偶极子辐射器20-1、20-2包括由在第一馈电柄22-1和第二馈电柄22-2上形成的相应第一馈源和第二馈源中心馈送的相应偶极子臂30-1、30-2、30-3、30-4对。电流沿着偶极子臂30流动，因此电流对准相应的所需极化流动。

产生倾斜-45°/+45°辐射的另一种方法是：同时激励第一水平辐射臂和第二竖直辐射臂以产生-45°极化辐射，并且同时激励第一水平辐射臂和第二竖直辐射臂以产生+45°极化辐射。图2是以该方式产生倾斜-45°/+45°极化辐射的交叉偶极子辐射元件50的示意性前视图。

如图2中所示，交叉偶极子辐射元件50包括第一偶极子辐射器60-1和第二偶极子辐射器60-2。偶极子辐射器60-1包括第一偶极子臂70-1和第二偶极子臂70-2，他们相对于彼此以90°布置以形成L形辐射器，偶极子辐射器60-2包括第三偶极子臂70-3和第四偶极子臂70-4，他们也相对于彼此以90°布置以形成后向L形辐射器。如图2中所示，偶极子辐射器60-1、60-2并排安装。所谓的“柄(stalk)”印刷电路板或其它馈电结构62-1、62-2可用于将每个偶极子臂70安装在反射器前方的适当距离处并将RF信号馈送到偶极子臂70。如图2中的箭头所示，偶极子臂70-1、70-2将形成具有+45°极化的第一天线波束，而偶极子臂70-3、70-4将形成具有-45°极化的第二天线波束。在所描绘的实施例中，每个偶极子臂70使用印刷电路板实施，并且实施为所谓的“遮蔽式”偶极子臂70，该偶极子臂形成为由窄电感迹线74连接的多个加宽导电段72。

发明内容

根据本发明的各实施例，提供一种基站天线，其包括：第一RF端口；第二RF端口；以及第一天线阵列，所述第一天线阵列包括多个第一辐射元件和多个第二辐射元件。所述第一辐射元件中的每一个包括被配置成以第一极化辐射并连接到所述第一RF端口的第一辐射器和被配置成以所述第一极化辐射并连接到所述第二RF端口的第二辐射器，所述第二辐射元件中的每一个包括被配置成以第二极化辐射并连接到所述第一RF端口的第一辐射器和被配置成以所述第二极化辐射并连接到所述第二RF端口的第二辐射器。所述第二极化与所述第一极化不同。

在一些实施例中，所述第一极化可以是竖直极化，并且所述第二极化可以是水平极化。

在一些实施例中，所述第一天线阵列还可以包括馈电板，并且其中所述第一辐射元件中的一个和所述第二辐射元件中的一个可以安装在所述馈电板上。

在一些实施例中，所述第一辐射器可包括相对于竖直轴线以大约-45°的角度延伸的第一辐射臂和相对于所述竖直轴线以大约+45°的角度延伸的第二辐射臂。

在一些实施例中，所述第一辐射臂可包括第一偶极子臂，并且所述第二辐射臂可包括第二偶极子臂。在其它实施例中，所述第一辐射臂可以是导电贴片中的第一槽，并且所述第二辐射臂可以是所述导电贴片中的第二槽。

在一些实施例中，每个第一辐射元件可包括第一馈电柄和第一辐射器单元，并且每个第二辐射元件可包括第二馈电柄和第二辐射器单元，其中，所述第一辐射器单元和所述第二辐射器单元是相同的，所述第一馈电柄和所述第二馈电柄是相同的，并且所述第一馈电柄与所述第二馈电柄连接到所述第二辐射器单元不同地连接到所述第一辐射器单元。

在一些实施例中，所述第一天线阵列还可以包括馈电板，并且所述第一辐射元件中的两个和所述第二辐射元件中的一个可以安装在所述馈电板上。在一些实施例中，所述馈电板可以被配置成与向所述第一辐射元件中的两个中的任一个相比，向所述第二辐射元件供应更高功率的RF信号。

在一些实施例中，所述第一天线阵列还可以包括：第一馈电板，所述第一馈电板具有安装在其上的所述第一辐射元件中的两个和所述第二辐射元件中的一个；以及第二馈电板，所述第二馈电板具有安装在其上的所述第一辐射元件中的一个和所述第二辐射元件中的两个。

根据本发明的另外实施例，提供了一种基站天线，其包括：天线阵列，所述天线阵列具有：多个第一辐射元件，所述多个第一辐射元件包括被配置成以第一极化发射RF信号的相应第一子分量的第一辐射器；以及多个第二辐射元件，所述多个第二辐射元件包括被配置成以第二极化发射所述RF信号的相应第二子分量的第一辐射器。所述天线阵列被配置成使得所述第一子分量和所述第二子分量组合以形成具有不同于所述第一极化和所述第二极化的第三极化的辐射方向图。

在一些实施例中，所述第一极化可以是竖直极化，所述第二极化可以是水平极化，并且所述第三极化是在所述竖直极化与所述水平极化之间大约中间的斜极化。

在一些实施例中，每个第一辐射元件还可以包括被配置成以所述第一极化发射第二RF信号的相应第一子分量的第二辐射器，且每个第二辐射元件还可以包括被配置成以所述第二极化发射所述第二RF信号的相应第二子分量的第二辐射器。所述天线阵列可以被配置成使得所述第二RF信号的第一子分量和第二子分量组合以形成第二辐射方向图，所述第二辐射方向图具有与所述第一、第二和第三极化不同的第四极化。

根据本发明的又一些其它实施例，提供基站天线，其包括反射器和天线阵列，所述天线阵列包括从所述反射器向前延伸的多个辐射元件。每个辐射元件具有：第一辐射臂，所述第一辐射臂从平分所述辐射元件的第一竖直轴线以约-45°的角度延伸；第二辐射臂，所述第二辐射臂从所述第一竖直轴线以约+45°的角度延伸；第三辐射臂，所述第三辐射臂从所述第一竖直轴线以约+135°的角度延伸；以及第四辐射臂，所述第四辐射臂从所述第一竖直轴线以约-135°的角度延伸。所述基站天线还包括第一RF端口，所述第一RF端口联接到所述辐射元件的第一子集中的每一个的第一辐射臂和第二辐射臂，并联接到所述辐射元件的第二子集中的每一个的第二辐射臂和第三辐射臂。

在一些实施例中，所述基站天线还可以包括第二RF端口，所述第二RF端口联接到所述辐射元件的第一子集中的每一个的第三辐射臂和第四辐射臂，并且联接到所述辐射元件的第二子集中的每一个的第一辐射臂和第四辐射臂。

在一些实施例中，所述基站天线还可以包括多个馈电板，其中每个馈电板包括所述第一子集中的辐射元件中的至少一个和所述第二子集中的辐射元件中的一个。

在一些实施例中，所述第一至第四辐射臂中的每一个可以是相应的偶极子臂或导电贴片中的相应槽。

在一些实施例中，所述辐射元件中的每一个可以基本上相同，并且所述第一子集中的每个所述辐射元件可以相对于所述第二子集中的辐射元件以不同旋转定向。在一些实施例中，所述第一子集中的每个所述辐射元件可以相对于所述第二子集中的辐射元件旋转约90°。

根据本发明的又一些另外实施例，提供一种用于基站天线的馈电板组件，其包括：印刷电路板，所述印刷电路板包括联接到第一RF输入的第一功分器和联接到第二RF输入的第二功分器；第一辐射元件，所述第一辐射元件被安装成从所述印刷电路板向前延伸，所述第一辐射元件具有联接到所述第一功分器的第一输出的第一辐射器和联接到所述第二功分器的第一输出的第二辐射器；以及第二辐射元件，所述第二辐射元件被安装成从所述印刷电路板向前延伸，所述第二辐射元件具有联接到所述第一功分器的第二输出的第一辐射器和联接到所述第二功分器的第二输出的第二辐射器。所述第一辐射元件的第一辐射器和第二辐射器各自被配置成发射具有竖直极化的辐射，并且所述第二辐射元件的第一辐射器和第二辐射器各自被配置成发射具有水平极化的辐射。

在一些实施例中，所述第一辐射元件的第一辐射器可包括第一辐射臂和第二辐射臂，所述第一辐射臂相对于竖直轴线以大约-45°的角度延伸，所述第二辐射臂相对于所述竖直轴线以大约+45°的角度延伸。

根据本发明的又一附加实施例，提供一种基站天线，其包括：第一天线阵列，所述第一天线阵列包括第一辐射元件，所述第一辐射元件具有：联接到第一RF端口并被配置成发射竖直极化辐射的第一辐射器；以及联接到第二RF端口并被配置成发射竖直极化辐射的第二辐射器；第二天线阵列，所述第二天线阵列包括第二辐射元件，所述第二辐射元件具有：联接到第三RF端口并被配置成发射水平极化辐射的第一辐射器；和联接到第四RF端口并被配置成发射水平极化辐射的第二辐射器。所述第一辐射元件在安装所述基站天线以供使用时与所述第二辐射元件水平对准。

在一些实施例中，所述第一天线阵列还可以包括第三辐射元件，所述第三辐射元件具有联接到所述第一RF端口并被配置成发射水平极化辐射的第一辐射器；以及联接到所述第二RF端口并被配置成发射水平极化辐射的第二辐射器，以及所述第二天线阵列还可以包括第四辐射元件，所述第四辐射元件具有联接到所述第三RF端口并被配置成发射竖直极化辐射的第一辐射器；以及联接到所述第四RF端口并被配置成发射竖直极化辐射的第二辐射器。所述第三辐射元件可以与所述第四辐射元件水平对准。

在一些实施例中，所述第一辐射元件和所述第三辐射元件可以安装在第一馈电板上，并且所述第二辐射元件和第四辐射元件可以安装在第二馈电板上。

附图说明

图1是直接产生倾斜-45°/+45°极化辐射的常规交叉偶极子辐射元件的前视图。

图2是使用水平和竖直布置的偶极子臂产生倾斜-45°/+45°极化辐射的另一常规交叉偶极子辐射元件的前视图。

图3是包括第一辐射元件和第二辐射元件的根据本发明实施例的天线阵列的示意性前视图。

图4A是可用于实施图3的天线阵列中包括的第一辐射元件的交叉偶极子辐射元件的透视图。

图4B是图4A的辐射元件的辐射器单元的前视图。

图4C和4D是图4A的辐射元件的馈电柄印刷电路板之一的相应侧的视图。

图5A和5B分别是可用于实施图3的天线阵列的第一辐射元件的另一辐射元件的后透视图和前视图。

图5C是可用于实施图3的天线阵列的第二辐射元件的辐射元件的前视图。

图6是使用盒式偶极子辐射元件实施的根据本发明的实施例的天线阵列的示意性前视图。

图7是根据本发明的实施例的包括两个天线阵列的基站天线的示意性前视图。

图8是包括具有两个辐射元件的馈电板以及具有三个辐射元件的馈电板的天线阵列的示意性前视图。

图9是根据本发明的实施例的具有奇数个辐射元件的馈电板的示意性前视图。

具体实施方式

根据本发明的实施例，提供了倾斜-45°/+45°极化天线阵列，其包括被配置成发射竖直和水平极化辐射的辐射元件。天线阵列的第一辐射元件可以连接到天线阵列的馈电网络的第一馈点和第二馈点。第一馈点可以连接到第一RF端口，并且第二馈点可以连接到第二RF端口。每个第一辐射元件具有连接到第一馈点的第一和第二馈线以及连接到第二馈点的第三和第四馈线。第一馈线和第二馈线激励第一辐射元件的相应第一和第二相邻的倾斜定位的辐射器臂(例如，槽、偶极子等)，其中第一辐射器臂和第二辐射器臂同相或异相激励，以使用第一辐射器和第二辐射器产生竖直极化辐射方向图。第三和第四馈线激励第一辐射元件的相应第三和第四相邻倾斜定位的辐射器臂(例如，槽、偶极子等)，其中第三辐射器和第四辐射器同相或异相激励，以使用第三和第四辐射器臂产生竖直极化辐射方向图。因此，在天线阵列中的每个第一辐射元件上流动的总电流在竖直方向上流动。每个第二辐射元件具有连接到第一馈点的第一和第二馈线以及连接到第二馈点的第三和第四馈线。第一馈线和第二馈线激励第二辐射元件的相应第一和第二相邻的倾斜定位的辐射器臂(例如，槽、偶极子等)，其中第一辐射器和第二辐射器同相或异相激励，以使用第一辐射器臂和第二辐射器臂产生水平极化辐射方向图。第三馈线和第四馈线激励第二辐射元件的相应第三和第四相邻的倾斜定位的辐射器臂(例如，槽、偶极子等)，其中第三辐射器和第四辐射器同相或异相激励，以使用第三辐射器臂和第四辐射器臂产生水平极化辐射方向图。因此，在天线阵列中的每个第二辐射元件上流动的总电流在水平方向上流动。

根据本发明的实施例的天线阵列可具有许多优点。首先，以倾斜-45°/+45°极化(参见例如图1)直接辐射的常规的交叉偶极子辐射元件通常具有在辐射元件的中心的交叉馈电。这种交叉布置增加了馈电网络的复杂性，并且可以在两个极化之间产生不对称性，这可以不利地影响在两个极化之间的隔离。根据本发明的实施例的天线阵列中使用的辐射元件不需要具有交叉馈电布置，并因此可以避免以倾斜-45°/+45°极化直接辐射的常规交叉偶极子辐射元件的这种潜在问题。其次，当这些天线阵列中的两个并排安装时，根据本发明的实施例的天线阵列可以展现改进的阵列内隔离。

在本发明的一些实施例中，提供包括多个第一辐射元件和多个第二辐射元件的天线阵列。第一辐射元件中的每一个包括：第一辐射器，所述第一辐射器以第一极化辐射，并连接到第一RF端口；以及第二辐射器，所述第二辐射器以第一极化辐射，并连接到第二RF端口；并且第二辐射元件中的每一个包括：第一辐射器，所述第一辐射器以第二极化辐射，并连接到第一RF端口，以及第二辐射器，所述第二辐射器以第二极化辐射，并连接到第二RF端口。RF端口可以是基站天线的RF端口。第二极化与第一极化不同。在一些实施例中，第一极化可以是竖直极化，并且第二极化可以是水平极化(或反之亦然)。

在其它实施例中，提供包括具有多个辐射元件的天线阵列的基站天线。所述辐射元件包括：具有第一辐射器的第一辐射元件，所述第一辐射器被配置成以第一极化发射RF信号的相应第一子分量；以及包括第一辐射器的第二辐射元件，所述第一辐射器被配置成以第二极化发射RF信号的相应第二子分量。所述天线阵列被配置成使得所述第一子分量和所述第二子分量组合以形成具有不同于所述第一极化和所述第二极化的第三极化的辐射方向图。例如，第一极化可以是竖直极化，第二极化可以是水平极化，并且第三极化可以是在竖直极化与水平极化之间大约中间的斜极化。

在其它实施例中，提供基站天线，其包括反射器和天线阵列，所述天线阵列具有从反射器向前延伸的多个辐射元件。所述天线阵列中的每个辐射元件具有：从平分所述辐射元件的第一竖直轴线以约-45°的角度延伸的第一辐射臂；从第一竖直轴线以约+45°的角度延伸的第二辐射臂；从第一竖直轴线以约+135°的角度延伸的第三辐射臂；以及从第一竖直轴线以约-135°的角度延伸的第四辐射臂。所述基站天线的第一RF端口联接到所述辐射元件的第一子集中的每一个的第一和第二辐射臂，并且联接到所述辐射元件的第二子集中的每一个的第二和第三辐射臂，并且第二RF端口联接到所述辐射元件的第一子集中的每一个的第三和第四辐射臂，以及联接到所述辐射元件的第二子集中的每一个的第一和第四辐射臂。

在任一个上述实施例中，所述天线阵列可包括馈电板，并且所述第一辐射元件中的至少一个和所述第二辐射元件中的至少一个可安装在馈电板上。在一些实施例中，一个第一辐射元件和一个第二辐射元件可以安装在馈电板上。在其它实施例中，第一辐射元件中的两个和第二辐射元件中的一个可安装在馈电板上。在一些实施例中，所述馈电板可以被配置成相比向所述第一辐射元件中的两个中的任一个向所述第二辐射元件供应更高功率的RF信号。在其它实施例中，第二辐射元件中的两个和第一辐射元件中的一个可安装在馈电板上。在一些实施例中，所述馈电板可以被配置成相比向所述第二辐射元件中的两个中的任一个向所述第一辐射元件供应更高功率的RF信号。在其它实施例中，天线阵列可包括：第一馈电板，该第一馈电板具有安装在其上的第一辐射元件中的一个和第二辐射元件中的两个；以及第二馈电板，该第二馈电板具有安装在其上的第二辐射元件中的一个和第一辐射元件中的两个。

在一些实施例中，每个第一辐射器可包括相对于平分辐射元件的竖直轴线以大约-45°的角度延伸的第一辐射臂和相对于竖直轴线以大约+45°的角度延伸的第二辐射臂。每个辐射臂可包括例如偶极子臂或导电贴片中的槽。

根据本发明的另外的实施例，提供用于基站天线的馈电板组件，所述馈电板组件包括印刷电路板，所述印刷电路板具有联接到第一RF输入的第一功分器和联接到第二RF输入的第二功分器。第一辐射元件被安装成从所述印刷电路板向前延伸，所述第一辐射元件具有联接到所述第一功分器的第一输出的第一辐射器和联接到所述第二功分器的第一输出的第二辐射器。第二辐射元件还安装成从所述印刷电路板向前延伸，所述第二辐射元件具有联接到所述第一功分器的第二输出的第一辐射器和联接到所述第二功分器的第二输出的第二辐射器。所述第一辐射元件的第一辐射器和第二辐射器各自被配置成发射具有竖直极化的辐射，并且所述第二辐射元件的第一辐射器和第二辐射器各自被配置成发射具有水平极化的辐射。

根据本发明的又一实施例，提供基站天线，其包括具有第一辐射元件的第一天线阵列和具有第二辐射元件的第二天线阵列。第一辐射元件包括：第一辐射器，所述第一辐射器联接到第一RF端口并且被配置成发射竖直极化辐射；以及第二辐射器，所述第二辐射器联接到第二RF端口并且也被配置成发射竖直极化辐射。第二辐射元件包括：第一辐射器，所述第一辐射器联接到第三RF端口并且被配置成发射水平极化辐射；以及第二辐射器，所述第二辐射器联接到第四RF端口并且也被配置成发射水平极化辐射。所述第一辐射元件在安装所述基站天线以供使用时与所述第二辐射元件水平对准。

现将参考附图更详细地论述本发明的实施例。

图3是本发明实施例的天线阵列100的示意性前视图，其包括第一辐射元件110A和第二辐射元件110B。辐射元件110A、110B可安装成从反射器102向前延伸，并且当安装包括天线阵列100的基站天线以供正常使用时，可沿着竖直延伸轴线V对准。虽然天线阵列100包括总共两个辐射元件110作为示例，但要领会，本文所公开的每个天线阵列可以基于期望的应用(例如，增益要求、高程束宽要求等)包括任何适当数量的辐射元件，并且因此天线阵列中包括的辐射元件的数目可以在从两个到二十个或更多个之间。

第一辐射元件110A包括第一偶极子辐射器120A-1和第二偶极子辐射器120A-2。辐射元件110A类似于上文论述的常规辐射元件10，但以不同方式对偶极子臂馈电。特别地，偶极子辐射器120A-1包括第一对偶极子臂130A-1、130A-2，其中偶极子臂130A-1相对于竖直轴线V以-45°的角度延伸，偶极子臂130A-2相对于竖直轴线V以+45°的角度延伸。偶极子辐射器120A-2包括第二对偶极子臂130A-3、130A-4，其中偶极子臂130A-3相对于竖直轴线V以+135°的角度延伸，偶极子臂130A-4相对于竖直轴线V以-135°的角度延伸。第一传输线(在图中不可见)可用于将RF信号从第一RF端口馈送到偶极子臂130A-1、130A-2，第二传输线(在图中不可见)可用于将RF信号从第二RF端口馈送到偶极子臂130A-3、130A-4。偶极子臂130A-1、130A-2相对于彼此被同相或异相馈电。同样，偶极子臂130A-3、130A-4相对于彼此被同相或异相馈电。

如图3中标记为132A-1、132A-2的箭头所示，当RF信号输入到第一传输线时，电流将沿着偶极子臂130A-1、130A-2向外流动。当基于叠加原理将相同的RF信号馈送到偶极子臂130A-1、130A-2时，通过标记为134A-1的箭头示出偶极子辐射器120A-1(其包括偶极子臂130A-1、130A-2)上的电流的有效方向。箭头134A-1沿着竖直轴线V向上延伸，指示由偶极子辐射器120A-1发射的RF信号具有竖直极化。类似地，将相同的RF信号馈送到偶极子臂130A-3、130A-4，使得电流在偶极子臂130A-3、130A-4上流动，如箭头132A-3、132A-4所示。因此，在偶极子辐射器120A-2(其由标记为134A-2的箭头示出)上的电流的有效方向沿着竖直轴线V向下延伸，指示由偶极子辐射器120A-2发射的RF信号具有竖直极化。因此，辐射元件110A被配置成发射一对竖直极化RF信号。

第二辐射元件110B类似地包括第一偶极子辐射器120B-1和第二偶极子辐射器120B-2。辐射元件110B类似于辐射元件110A，但以不同方式给偶极子臂馈电。特别地，偶极子辐射器120B-1包括第一对偶极子臂130B-2、130B-3，其中偶极子臂130B-2相对于竖直轴线V以+45°的角度延伸，偶极子臂130B-3相对于竖直轴线V以+135°的角度延伸。偶极子辐射器120B-2包括第二对偶极子臂130B-4、130B-1，其中偶极子臂130B-4相对于竖直轴线V以-135°的角度延伸，偶极子臂130B-1相对于竖直轴线V以-45°的角度延伸。第一传输线(在图中不可见)可用于将RF信号从第一RF端口馈送到偶极子臂130B-2、130B-3，第二传输线(在图中不可见)可用于将RF信号从第二RF端口馈送到偶极子臂130B-4、130B-1。偶极子臂130B-2、130B-3相对于彼此被同相或异相馈电。同样，偶极子臂130B-4和130B-1相对于彼此被同相或异相馈电。

如图3中的箭头132B-2、132B-3所示，当RF信号输入到第一传输线时，电流将沿着偶极子臂130B-2、130B-3向外流动，并且偶极子辐射器120B-1上的电流的有效方向(由箭头134B-1示出)相对于竖直轴线V以90°的角度延伸，指示由偶极子辐射器120B-1发射的RF信号具有水平极化。类似地，如图3中的箭头132B-4、132B-1所示，当RF信号被输入到第二传输线时，电流将沿着偶极子臂130B-4、130B-1向外流动，并且偶极子辐射器120B-2上的电流的有效方向(由箭头134B-2示出)相对于竖直轴线V以-90°的角度延伸，指示由偶极子辐射器120B-2发射的RF信号具有水平极化。因此，辐射元件110B被配置成发射一对水平极化RF信号。

如上文所论述，偶极子辐射器120A-1、120B-1连接到相同RF端口且因此辐射相同RF信号的子分量。基于叠加原理，由辐射元件110A的偶极子辐射器120A-1发射的具有竖直极化的RF信号与由辐射元件110B的偶极子辐射器120B-1发射的具有水平极化的RF信号组合，以提供具有倾斜+45°极化的组合RF信号。类似地，偶极子辐射器120A-2、120B-2连接到相同的RF端口，因此，根据叠加原理，由辐射元件110A的偶极子辐射器120A-2发射的具有竖直极化的RF信号与由辐射元件110B的偶极子辐射器120B-2发射的具有水平极化的RF信号组合，以提供具有倾斜-45°极化的组合RF信号。因此，天线阵列100包括辐射元件110A、110B，所述辐射元件各自被设计成发射具有竖直或水平极化的RF信号，但天线阵列100作为整体将发射具有倾斜-45°/+45°极化的RF信号。

图4A-4D示出了可用于实施天线阵列100中包括的两个辐射元件110A、110B的交叉偶极子辐射元件210。特别地，图4A是辐射元件210的透视图，图4B是辐射元件210的辐射器单元的前视图，图4C是辐射元件210A中包括的馈电柄印刷电路板之一的一侧的视图，而图4D是图4B的馈电柄印刷电路板的另一侧的视图。

如图4A和4B中所示，辐射元件210包括辐射单元212和馈电柄214。在所描绘的实施例中，辐射单元212实施为印刷电路板，馈电柄214实施为一对馈电柄印刷电路板216-1、216-2。辐射单元212包括一对偶极子辐射器220-1、220-2。偶极子辐射器220-1包括第一偶极子臂230-1和第二偶极子臂230-2，并且偶极子辐射器220-2包括第三偶极子臂230-3和第四偶极子臂230-4。

馈电柄印刷电路板216-1、216-2各自包括竖直缝隙，使得两个馈电柄印刷电路板216可以接合在一起以形成馈电柄214。辐射单元印刷电路板212安装在馈电柄214的顶部上。

参考图4C和4D，馈电柄印刷电路板216-1包括一对向后延伸的突片240-1、240-2和一对向前延伸的突片242-1、242-2。向后延伸的突片240-1、240-2可以例如延伸穿过将RF信号馈送到辐射元件210的天线阵列100的馈电板印刷电路板(图9)中的槽。例如，馈电柄印刷电路板216-1的第一向后延伸突片240-1可以(直接或间接)连接到第一同轴电缆的中心导体，该第一同轴电缆的中心导体连接到给天线阵列100馈电的第一RF端口。如图4C中所示，第一微带传输线244-1的迹线246-1印刷在馈电柄印刷电路板216-1的第一侧上，且连接到第一向后延伸突片240-1。迹线246-1端接到钩形巴伦(hook balun)248-1。

参考图4D，设置于馈电柄印刷电路板216-1的第一向后延伸突片240-1和第二向后延伸突片240-2的第二面上的金属焊盘可以(直接或间接)连接到第一同轴电缆的外导体。后部和前部接地平面250-1、250-2、252-1、252-2对印刷在馈电柄印刷电路板216-1的第二面上。参考图4C-4D，迹线246-1的RF信号输入沿着RF传输线244-1传递到钩形巴伦248-1。RF能量在钩形巴伦248-1处分离，其中RF能量的约一半沿着接地平面252-1流动到向前延伸突片242-1，并且RF能量的另一半沿着接地平面252-2流动到向前延伸突片242-2。

如图4A和4B中最佳示出，向前延伸突片242-1、242-2延伸穿过辐射单元印刷电路板212中的狭缝。突片242-1、242-2上的金属镀层可以焊接到设置在辐射单元印刷电路板212的后侧上的相应的第一和第二输入焊盘(在图中不可见)。突片242-1、242-2上的金属镀层不穿过狭缝延伸到辐射器单元印刷电路板212的顶侧。相应的第一和第二功分器(在图中不可见)也设置在辐射单元印刷电路板212的后侧上，并且联接到第一输入焊盘和第二输入焊盘。第一功分器的输出为相邻偶极子臂230-1、230-2馈电，而第二功分器的输出为其他两个(相邻)偶极子臂230-3、230-4馈电。功分器的输出可以经由例如辐射单元印刷电路板212中的电镀通孔(未示出)而连接到相应的偶极子臂230。注意，当辐射元件110A、110B被安装成形成天线阵列100时，可以简单地通过相对于辐射元件110A将辐射元件110B旋转90度来使用相同的辐射元件设计210来实施天线阵列100的辐射元件110A、110B两者。

馈电柄印刷电路板216-2可以与馈电柄印刷电路板216-1相同，除了馈电柄印刷电路板216-1包括从印刷电路板的后边缘向前延伸的狭缝249-1，而馈电柄印刷电路板216-2包括从印刷电路板的前边缘向后延伸的狭缝249-2。在图4C和4D中，使用虚线示出包括在馈电柄印刷电路板216-2中的狭缝249-2的位置，使得图4C和4D可被视描绘馈电柄印刷电路板216-1或馈电柄印刷电路板216-2。

图5A和5B分别是辐射元件310A的后透视图和前视图，其可替代地用于实施图3的辐射元件110A。图5C是可用于实施图3的辐射元件110B的辐射元件310B的前视图。辐射元件310B可以与辐射元件310A相同，但在安装在天线阵列100中时相对于辐射元件310B旋转九十度。

参考图5A，辐射元件310A包括辐射单元312和馈电柄314。辐射单元312被实施为印刷电路板，并且馈电柄314被实施为安装在介电安装支撑件318中的一对馈电同轴电缆316-1、316-2。辐射单元印刷电路板312安装在介电安装支撑件318的顶部上，并且电连接到馈电同轴电缆316-1、316-2。

参考图5B，辐射单元312实施为形成于辐射单元印刷电路板312的后侧上的金属贴片360。通过去除(或省略)金属化的一部分，在金属贴片360中形成四个槽362-1至362-4，其中每个槽362延伸到金属贴片360的外圆周。每个槽362向内延伸并且终止于金属贴片360的中心附近。

如图5B中还所示的，第一馈电网络370-1和第二馈电网络370-2形成于辐射器单元印刷电路板312的前表面上。第一馈电网络370-1连接到第一馈电同轴电缆316-1，第二馈电网络370-2连接到第二馈电同轴电缆316-2。第一馈电网络370-1包括：电连接到第一馈电同轴电缆316-1的中心导体的输入焊盘/功分器372-1；从输入焊盘/功分器372-1延伸的第一传输线374-1和第二传输线374-2；以及连接到相应传输线374-1、374-2的远端的第一和第二四分之一波长短线端子(stub terminations)376-1、376-2。第一传输线374-1跨越第一槽362-1，其中第一传输线在此端接于第一四分之一波长短线端子376-1中。第二传输线374-2跨越第二槽362-2，其中第二传输线在此端接于第二四分之一波长短线端子376-2中。第一槽362-1邻近第二槽362-2。

第二馈电网络370-2包括：输入焊盘/功分器372-2，其电连接到第二馈电同轴电缆316-2的中心导体；从输入焊盘/功分器372-2延伸的第三和第四传输线374-3、374-4；以及连接到相应传输线374-3、374-4的远端的第三和第四四分之一波长短线端子376-3、376-4。第三传输线374-3跨越第三槽362-3，其中第三传输线在此端接于第三四分之一波长短线端子376-3中。第四传输线374-4跨越第四槽362-4，其中第四传输线在此端接于第四四分之一波长短线端子376-4中。第三槽362-3邻近第四槽362-4。

当RF信号经由传输线374-1、374-2馈送到槽362-1、362-2时，电流在由RF信号激励的两个相邻槽362-1、362-2之间中间方向上在金属贴片360上流动。因此，如图5B中上面箭头所示，由辐射元件310A响应于经由第一同轴电缆316-1馈送到槽362-1、362-2的RF信号而发射的天线波束将具有竖直极化。类似地，当RF信号经由传输线374-3、374-4馈送到两个相邻槽362-3、362-4时，电流在由RF信号激励的两个槽362-3、362-4之间中间的方向上在金属贴片360上流动。因此，如图5B中的下面箭头所示，由辐射元件310A响应于经由第二同轴电缆316-2馈送到槽362-3、362-4的RF信号而发射的天线波束将具有竖直极化。

如图5B中所示，传输线374-1至374-4不需要彼此交叉，以便给其相关联的槽362-1至362-4馈电。因而，可在第一馈电网络370-1与第二馈电网络370-2之间实现更大的对称性，这可改善交叉极化隔离。在图5A-5B的实施例中相邻槽362-1、362-2被同相馈电，在图5A-5B的实施例中相邻槽362-3、362-4被同相馈电。然而，应了解，在其它实施例中，槽362-1和362-2可以被异相馈电，和/或槽362-3和362-4被异相馈电。

如图5C中最佳示出的，辐射元件310B可以与辐射元件310A相同，但在安装在反射器上时相对于辐射元件310A旋转九十度，以便以与由辐射元件310A发射的RF信号的极化偏移90°的极化发射RF辐射。

将认识到，可以使用任何合适的辐射元件来实施根据本发明的实施例的天线阵列。例如，图6示出了根据本发明的另外实施例的天线阵列400，其使用盒式偶极子辐射元件形成。

如图6中所示，天线阵列400包括交替的盒式偶极子辐射元件410A、410B。盒式偶极子辐射元件410A可以被配置成响应于第一RF端口处输入的RF信号而生成竖直极化辐射方向图，并且同样响应于第二RF端口处输入的RF信号而生成竖直极化辐射方向图。盒式偶极子辐射元件410B可以被配置成响应于第一RF端口处输入的RF信号而生成水平极化辐射方向图，并且同样响应于第二RF端口处输入的RF信号而生成水平极化辐射方向图。由于天线阵列400将以与图3的天线阵列100相同的方式操作，并且简单地使用不同样式的辐射元件(并且包括较大数量的辐射元件)，此处将省略其进一步描述。

图7是根据本发明的实施例的包括两个天线阵列500-1、500-2的基站天线的示意性前视图。天线阵列500-1、500-2使用图5A-5C的辐射元件310A、310B实施。

如图7中所示，每个天线阵列500-1、500-2包括三个辐射元件310A和三个辐射元件310B。辐射元件310A、310B的位置在两个天线阵列500-1、500-2中反向，使得天线阵列500-1中的每个辐射元件310A水平地邻近天线阵列500-2中的辐射元件310B，并且天线阵列500-1中的每个辐射元件310B水平地邻近天线阵列500-2中的辐射元件310A。由于辐射元件310A、310B以正交极化发射信号，此布置可以增加天线阵列500-1与500-2之间的隔离程度。

图8是天线阵列600的示意性前视图，所述天线阵列包括：包括两个辐射元件的馈电板组件602-2至602-4；以及包括三个辐射元件的馈电板组件602-1、602-5。如图8中所示，天线阵列600包括总共十二个辐射元件，这些辐射元件使用六个图5B的第一辐射元件310A以及六个图5C的第二辐射元件310B实施。如图8中所示，馈电板组件602-2至602-4各自包括一个第一辐射元件310A和一个第二辐射元件310B。每个馈电板组件602-2至602-4可包括第一RF输入604-1和第二RF输入604-2。第一输入604-1可以连接到包括天线阵列600的基站天线的第一RF端口(未示出)，并且第二输入604-2可以连接到包括天线阵列600的基站天线的第二RF端口(未示出)。每个馈电板组件602-2至602-4还包括联接到第一RF输入604-1的第一功分器606-1。第一功分器606-1可以将在RF输入604-1处接收的RF信号分成两半，并将一半信号能量供应到辐射元件310A，将另一半能量供应到辐射元件310B。RF输入604和功分器606仅在馈电板组件602-3上示出，以便简化绘图。因此，由例如馈电板组件602-3响应于输入到第一RF端口的RF信号而发射的辐射的一半将具有竖直极化，另一半将具有水平极化，因此基于叠加原理，由馈电板组件602-3响应于输入到第一RF端口的RF信号而发射的辐射将具有-45°极化。以类似方式，由馈电板组件602-3响应于输入到第二RF端口的RF信号而发射的辐射的一半将具有竖直极化，另一半将具有水平极化，因此由馈电板组件602-3响应于输入到第二RF端口的RF信号而发射的辐射将具有+45°极化。

然而，馈电板组件602-1、602-5各自具有三个辐射元件，因此不能具有相同数目的第一辐射元件310A和第二辐射元件310B。为了平衡极化，馈电板组件602-1包括两个第一辐射元件310A和一个第二辐射元件310B，而馈电板组件602-5包括两个第二辐射元件310B和一个第一辐射元件310A。

在其它情况下，天线阵列可具有奇数个辐射元件。在这种情况下，上文参考图8描述的方法不能用于确保发射的RF能量的叠加产生倾斜-45°或+45°极化。图9是根据本发明的实施例的馈电板的示意性前视图，其示出了可用于实现倾斜-45°或倾斜+45°极化的替代方法。

如图9所示，在输入704-1处输入的RF信号由第一功分器706-1分成两个相等的部分。第一功分器706-1的第一输出被馈送到第二辐射元件310B，而第一功分器706-1的第二输出被输入到第三功分器706-3，第三功分器又等分输入功率。然后，将第三功分器706-3的输出馈送到相应的第一辐射元件310A。以此方式，以竖直和水平极化输出相等量的RF能量，使得获得倾斜-45°极化信号。类似地，在输入704-2处输入的RF信号由第二功分器706-2分成两个相等的部分。第二功分器706-2的第一输出被馈送到第二辐射元件310B，而第二功分器706-2的第二输出被输入到第四功分器706-4，第四功分器又等分输入功率。然后，将第四功分器706-4的输出馈送到相应的第一辐射元件310A。以此方式，以竖直和水平极化输出相等量的RF能量，使得获得倾斜+45°极化信号。

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。用来描述元件之间的关系的其它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)。

相对术语，例如“下方”或“上方”或“上部”或“下部”或“水平”或“竖直”在本文中可以用于描述一个元件、层或区域与另一个元件、层或区域的关系，如附图中所示。要理解，这些术语旨在涵盖除附图中所描绘的取向之外装置的不同取向。

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。如本文所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”也意图包括复数形式，除非上下文另外明确指出。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它特征、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。