阅读说明：本技术 具有寄生耦合单元的基站天线 (Base station antenna with parasitic coupling unit ) 是由 S·M·阿拔斯 M·V·瓦奴斯法德拉尼 胡忠浩 于 2018-03-01 设计创作，主要内容包括：一种基站天线包括：具有接地平面的面板,分别具有安装在面板上的线性布置的第一组辐射元件和第二组辐射元件的第一阵列和第二阵列、以及位于第一阵列的第一辐射元件和第二阵列的第一辐射元件之间的去耦单元。该去耦单元至少包括面向第一阵列的第一辐射元件的第一侧壁、面向第二阵列的第一辐射元件的第二侧壁以及在侧壁之间的区域中限定的内部腔体。第一侧壁和第二侧壁是导电的并且电连接到接地平面。(A base station antenna comprising: a panel having a ground plane has first and second arrays of linearly arranged first and second sets of radiating elements, respectively, mounted on the panel, and a decoupling unit located between the first radiating elements of the first array and the first radiating elements of the second array. The decoupling unit includes at least a first sidewall facing the first radiating element of the first array, a second sidewall facing the first radiating element of the second array, and an internal cavity defined in a region between the sidewalls. The first sidewall and the second sidewall are electrically conductive and electrically connected to a ground plane.)

具有寄生耦合单元的基站天线

相关申请的交叉引用

本申请援引35U.S.C.§119要求于2017年5月12日提交的美国临时专利申请序列62/505,174的优先权，该专利申请的全部内容通过引用并入本文，如同阐述了全文一样。

技术领域

本发明一般而言涉及无线电通信，更具体而言，涉及用于蜂窝通信系统的基站天线。

背景技术

蜂窝通信系统在本领域是众所周知的。在蜂窝通信系统中，地理地区被划分为一系列区域，这些区域被称为由相应的基站服务的“小区”。每个基站可以包括一个或多个基站天线，基站天线被配置为提供与位于由基站服务的小区内的固定和移动订户的双向射频(“RF”)通信。通常，基站天线包括辐射元件的至少一个垂直定向的线性阵列。

在许多情况下，每个基站被划分为“扇区”。在常见的配置中，六角形的小区被划分为三个120°扇区，并且每个扇区由一个或多个基站天线服务。每个基站天线上的辐射元件的线性阵列可以具有在水平线的总方向上向外指向的辐射方向图(radiation pattern)(在本文中也称为“天线波束”)，其中辐射方向图具有大约65°的半功率波束宽度(HPBW)的方位角，因此辐射方向图将提供对整个120°扇区的覆盖。

随着对附加容量的需求增加，多频带基站天线的使用已变得广泛。多频带基站天线包括安装在公共背板上的辐射元件的多个垂直定向的线性阵列。通常在辐射元件的两个和四个线性阵列之间提供某个地方，其中线性阵列中的一个或多个线性阵列在第一频带中提供服务，而其余线性阵列在一个或多个附加的不同频带中提供服务。一种常见的多频带基站天线设计是RVV天线，它包括“低频带”辐射元件的一个线性阵列用于在例如694-960MHz频带(常常称为“R频带”)的一些或全部中提供服务，以及“高频带”辐射元件的两个线性阵列用于在例如1695-2690MHz频带(常常称为“V频带”)的一些或全部中提供服务。辐射元件的三个线性阵列以并排方式安装。另一种已知的多频带基站天线是RRVV基站天线，它具有低频带辐射元件的两个线性阵列和高频带辐射元件的和两个(或四个)线性阵列。RRVV天线用在包括4x4多输入多输出(“MIMO”)应用在内的各种应用中，或用作具有两个不同低频带(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。

包括低频带辐射元件的四个或更多个线性阵列和/或两个或更多个线性阵列的RRVV天线和其它天线可能难以以商业上可接受的方式实现，因为运营商通常期望基站天线的宽度相对窄，诸如最大宽度在300-380mm范围内的基站天线。在维持可接受的性能的同时在这种相对窄的空间内并排安装总共两个低频带线性阵列和/或四个或更多个线性阵列可能是困难的。

发明内容

根据本发明的实施例，提供了基站天线，包括：面板，包括接地平面；第一线性阵列，包括从面板向前延伸的第一多个辐射元件，第一线性阵列沿着第一轴延伸；第二线性阵列，包括从面板向前延伸的第二多个辐射元件，第二线性阵列沿着大体上平行于第一轴的第二轴延伸；以及寄生耦合单元，在第一线性阵列的第一辐射元件和第二线性阵列的第一辐射元件之间并且在第一轴和第二轴之间。寄生耦合单元包括第一寄生耦合结构，第一寄生耦合结构包括电容性耦合到接地平面的第一基部和从第一基部向前延伸的第一壁，第一壁包括至少一个槽。

在一些实施例中，第一壁沿着大体上平行于第二轴的第三轴延伸，并且其中所述至少一个槽沿着大体上平行于第二轴的第四轴延伸。

在一些实施例中，寄生耦合单元还包括第二寄生耦合结构，第二寄生耦合结构包括电容性耦合到接地平面的第二基部和从第二基部向上延伸并且平行于第一壁延伸的第二壁，第二壁包括至少一个槽。第一壁和第二壁中的每一个包括至少两个彼此平行延伸的槽。第一寄生耦合结构可以与第二寄生耦合结构间隔开并且不直接接触第二寄生耦合结构。

在一些实施例中，寄生耦合单元还包括将寄生耦合单元与接地平面分离的介电间隔物。第一基部可以包括多个安装孔(aperture)，并且多个介电紧固件延伸通过相应的安装孔，以将第一寄生耦合结构与接地平面附接，并且它们之间具有介电间隔物。

在一些实施例中，第一基部平行于接地平面延伸。在一些实施例中，第一壁在接地平面上方的高度小于第一多个辐射元件中的至少一个辐射元件在接地平面上方的高度。

在一些实施例中，基站天线还可以包括作为第三线性阵列的一部分的第三多个辐射元件和作为第四线性阵列的一部分的第四多个辐射元件。第一寄生耦合结构可以在第一多个辐射元件中的第一辐射元件与第二多个辐射元件中的第一辐射元件之间，并且还可以在第三多个辐射元件中的第一辐射元件与第四多个辐射元件中的第一辐射元件之间，以及第一多个辐射元件中的每个辐射元件可以被配置为在第一频带的至少第一部分中发送和接收射频信号，第二多个辐射元件中的每个辐射元件可以被配置为在第一频带的至少第二部分中发送和接收射频信号，第三多个辐射元件中的每个辐射元件可以被配置为在高于第一频带的第二频带的至少第一部分中发送和接收射频信号，并且第四多个辐射元件中的每个辐射元件可以被配置为在第二频带的至少第二部分中发送和接收射频信号。

在这样的实施例中，第一壁在接地平面上方的高度可以是第三多个辐射元件中的至少一个辐射元件在接地平面上方的高度的至少三分之二。此外，第一寄生耦合结构可以被配置为充当辐射屏蔽(shield)，所述辐射屏蔽将第三辐射元件中的至少一个辐射元件与第四辐射元件中的至少一个辐射元件隔离。

在一些实施例中，第一寄生耦合结构具有L形的横截面。

在一些实施例中，第一寄生耦合结构和第二寄生耦合结构在它们之间限定内部腔体，并且用于寄生带的安装结构从接地平面向上延伸通过所述内部腔体。

在一些实施例中，第一壁的长度至少与所述至少一个槽的长度一样长，并且不大于接地平面的长度。

在一些实施例中，所述至少一个槽在垂直于由接地平面限定的平面的方向上的高度在0.02λ与0.15λ之间，其中λ是与第一线性阵列和第二线性阵列的组合操作频带的中心频率对应的波长。在这样的实施例中，每个槽在平行于由接地平面限定的平面的方向上的长度可以在0.4λ和0.6λ之间。

在一些实施例中，寄生耦合单元被配置为收集由第一线性阵列辐射的RF能量并且重新辐射所收集的RF能量中的至少一些。

根据本发明的进一步实施例，提供了基站天线，包括：面板，包括接地平面；第一线性阵列，包括从面板向前延伸的第一多个辐射元件，第一线性阵列沿着第一轴延伸；第二线性阵列，包括从面板向前延伸的第二多个辐射元件，第二线性阵列沿着大体上平行于第一轴的第二轴延伸；以及多个寄生耦合单元，沿着第一线性阵列和第二线性阵列之间的第三轴延伸。在这些天线中，每个寄生耦合单元包括彼此面对的间隔开的第一金属寄生耦合结构和第二金属寄生耦合结构，以在它们之间限定内部腔体，每个寄生耦合结构包括基部和从基部向前延伸的壁。此外，寄生耦合单元中的至少一些寄生耦合单元被调谐，以增加由第一线性阵列辐射的未被基站天线的元件吸收的RF能量与由第一线性阵列辐射的被第二多个辐射元件中的辐射元件吸收并从其重新辐射的RF能量之间的相位对准。

每个壁可以包括大体上平行于第二轴延伸的一个、两个或更多个槽。第一金属寄生耦合结构和第二金属寄生耦合结构中的每一个可以安装在相应的介电间隔物上并且电容性耦合到接地平面。第一金属寄生耦合结构可以不直接接触第二金属寄生耦合结构。每个壁在接地平面上方的高度可以小于第一多个辐射元件中的至少一个辐射元件在接地平面上方的高度的一半。

在一些实施例中，第一寄生耦合结构可以位于第一多个辐射元件中的第一辐射元件与第二多个辐射元件中的第一辐射元件之间，并且还可以位于作为第三线性阵列的一部分的第三多个辐射元件中的第一辐射元件与作为第四线性阵列的一部分的第四多个辐射元件中的第一辐射元件之间。在这样的实施例中，第一多个辐射元件中的每个辐射元件可以被配置为在第一频带的至少第一部分中发送和接收射频信号，第二多个辐射元件中的每个辐射元件可以被配置为在第一频带的至少第二部分中发送和接收射频信号，第三多个辐射元件中的每个辐射元件可以被配置为在高于第一频带的频率的第二频带的至少第一部分中发送和接收射频信号，并且第四多个辐射元件中的每个辐射元件可以被配置为在第二频带的至少第二部分中发送和接收射频信号。

每个壁在接地平面上方的高度是第三多个辐射元件中的至少一个辐射元件在接地平面上方的高度的至少三分之二。第一寄生耦合结构可以被配置为充当RF屏蔽，所述RF屏蔽将第三辐射元件中的至少一个辐射元件与第四辐射元件中的至少一个辐射元件隔离。每个槽在平行于由接地平面限定的平面的方向上的长度可以在0.4λ与0.6λ之间，其中λ是与第一线性阵列和第二线性阵列的组合操作频带的中心频率对应的波长。

根据本发明的还有其它实施例，提供了基站天线，包括：面板，包括接地平面；第一低频带线性阵列，包括被安装成从面板向前延伸的第一多个低频带辐射元件；第二低频带线性阵列，包括被安装成从面板向前延伸的第二多个低频带辐射元件；第一高频带线性阵列，包括被安装成从面板向前延伸的第一多个高频带辐射元件；第二高频带线性阵列，包括被安装成从面板向前延伸的第二多个高频带辐射元件；以及多个寄生耦合单元，沿着第一低频带线性阵列和第二低频带线性阵列之间的轴延伸。每个低频带辐射元件被配置为在第一频带的至少一部分中发送和接收射频信号，并且每个高频带辐射元件被配置为在第二频带的至少一部分中发送和接收射频信号，第二频带具有在频率上高于第一频带中的最高频率的最低频率。每个寄生耦合单元包括基部和壁，所述壁从基部向前延伸并且被配置为收集并重新辐射第一频带中的RF能量。

多个寄生耦合单元还可以在第一高频带线性阵列和第二高频带线性阵列之间延伸，和/或可以被配置为充当将第一高频带线性阵列与第二高频带线性阵列隔离的RF屏蔽。

附图说明

图1是根据本发明实施例的基站天线的透视图。

图2是图1的基站天线的天线组件的透视图。

图3是图2的天线组件的前视图。

图4是图2的天线组件的侧视图。

图5和6是图2-4的天线组件的各个部分的放大透视图。

图7是根据本发明实施例的寄生耦合单元的透视图。

图8A-8D是根据本发明的进一步的实施例的寄生耦合单元的透视图。

具体实施方式

如上面所讨论的，多频带基站天线常常包括以并排方式安装在相对窄的背板上的辐射元件的多个线性阵列。遗憾的是，当辐射元件的多个线性阵列彼此紧密靠近地安装时，在不同线性阵列的辐射元件之间可能发生交叉耦合。例如，RRVV天线可以包括沿着天线的相应侧向下延伸的低频带辐射元件的第一线性阵列和第二线性阵列，以及安装在低频带辐射元件的第一线性阵列和第二线性阵列之间的高频带辐射元件的第一线性阵列和第二线性阵列，每个线性阵列非常紧密靠近其邻近的(一个或多个)线性阵列。当信号通过这些线性阵列中的第一线性阵列被发送时，所发送的RF能量的一部分可以交叉耦合到其它线性阵列中的一个或多个线性阵列的辐射元件。这种交叉耦合可能例如在方位角波束宽度、波束偏斜(squint)和/或交叉极化方面使发送线性阵列的辐射方向图失真。失真的量通常将随着交叉耦合的增加而增加，因此天线方向图中的失真将倾向于在交叉耦合最强的频率处发生。如上所述，辐射方向图被设计为覆盖方位角平面的某个部分，因此由交叉耦合造成的对辐射方向图的扰动可能趋于降低基站天线的性能。因此，可能期望减少不同线性阵列的辐射元件之间的交叉耦合，以便改善基站天线的辐射方向图性能和/或控制确实发生的交叉耦合，以使其不会显著降级发送线性阵列的辐射方向图。

根据本发明的实施例，提供了可以用于改善基站天线的第一线性阵列和第二线性阵列的辐射方向图的形状的寄生耦合单元。寄生耦合单元可以从天线的背板向前延伸并且可以位于第一线性阵列和第二线性阵列之间。在一些实施例中，每个寄生耦合单元可以包括一对面对的寄生耦合结构，每个寄生耦合结构具有L形横截面。在其它实施例中，寄生耦合单元可以包括单个寄生耦合结构。在每种情况下，多个这些寄生耦合单元可以在第一线性阵列和第二线性阵列之间延伸。

在一些实施例中，每个寄生耦合结构可以包括基部和从基部向上延伸的壁(wall)(即，当安装基站天线以供使用时，壁一般从背板向前延伸)。在壁中可以提供一个或多个槽。每个槽可以包括壁中的细长开口，该细长开口一直延伸通过壁。如果提供了多个槽，那么在安装基站天线以供使用时，这些槽可以彼此平行地延伸，并且每个槽可以沿着大体上垂直的轴延伸。槽的长度和/或槽的数量可以变化，以调谐第一线性阵列和第二线性阵列的辐射方向图。在一些实施例中，每个寄生耦合单元可以仅从天线的背板向前延伸相对短的距离。例如，每个寄生耦合单元可以向前延伸小于第一线性阵列和第二线性阵列的辐射元件从背板向前延伸的距离的一半。

寄生耦合单元可以位于基站天线的第一线性阵列和第二线性阵列的辐射元件之间，以便控制第一线性阵列和第二线性阵列的辐射元件之间的交叉耦合。寄生耦合单元可以被安装到基站天线的背板，并且介电间隔物可以位于每个寄生耦合单元和背板之间。背板可以用作辐射元件的接地平面。介电间隔物可以对RF信号透明，该RF信号电容性耦合在接地平面和寄生耦合单元之间，同时阻止直流(DC)和低频信号在接地平面和寄生耦合单元之间传递。

当在寄生耦合单元附近的辐射元件的第一线性阵列发送RF信号时，由第一线性阵列生成的电磁场可以延伸到寄生耦合单元上。垂直于寄生耦合单元中所包括的一个或多个槽的磁场围绕或沿着(一个或多个)槽感应出表面电流。这些表面电流可以使得RF能量重新辐射，其中一些能量可以耦合到第二线性阵列的辐射元件，从这里可以再次重新辐射。寄生耦合单元中的槽可以充当谐振寄生磁偶极子，每个槽的最长维度是主导辐射器。如果来自寄生耦合单元的重新辐射的信号与辐射元件同相，那么半功率波束宽度将在方位平面上减小。虽然寄生耦合单元实际上可能增加两个线性阵列之间的耦合量，但是可以调谐耦合，使得其改善每个线性阵列的辐射方向图，或至少减少其负面影响。

在一些实施例中，寄生耦合单元可以被结合到具有低频带辐射元件的至少两个线性阵列和高频带辐射元件的至少两个线性阵列的基站天线中。寄生耦合单元可以被定位成使得它们在两个高频带线性阵列之间并且也在两个低频带线性阵列之间。在这样的实现中，寄生耦合单元可以充当用于低频带线性阵列的寄生耦合单元并且可以充当用于高频带线性阵列的RF隔离结构(屏蔽)。

现在将参考附图更详细地讨论本发明的各方面，在附图中示出了示例实施例。

图1-6示出了根据本发明某些实施例的基站天线100。特别地，图1是基站天线100的前透视图，而图2-4是分别包括在基站天线100的天线罩(radome)内的天线组件200的透视图、前视图和侧视图。图5和6是天线组件200的局部放大透视图。

如图1-6中所示，基站天线100是沿着纵轴L延伸的细长结构。当安装以供使用时，轴L一般将垂直定向(即，垂直于由水平线限定的平面)。在下面对基站天线100及其天线组件200的描述中，将基于以下假设来描述基站天线100的组成元件：基站天线100在塔架上被安装以供使用，其中天线100的纵轴L沿着垂直轴(即，例如，大体上垂直于由水平线限定的平面的轴)延伸并且天线100的前表面相对于指向天线100的覆盖区域的塔架进行安装。因此，例如，基站天线100的线性阵列可以被称为“垂直定向的”线性阵列，因为当安装基站天线100以供使用时，每个线性阵列大体上将沿着相应的垂直轴延伸。该约定(convention)的一个例外是引用基站天线100的辐射元件和寄生耦合单元在接地平面上方的“高度”。虽然“高度”通常是指在垂直维度上的距离，但是这里所引用的高度描述当安装天线100以供使用时辐射元件和寄生耦合单元从接地平面向前延伸的距离。

参考图1，基站天线100可以具有管状形状，该管状形状具有大致矩形横截面。天线100包括天线罩110和顶端盖120。在天线罩110的后侧上提供一个或多个安装支架150，该一个或多个安装支架150可以用于将基站天线100安装到例如天线塔上的天线安装座(未示出)上。基站天线100还包括底端盖130，该底端盖130包括安装在其中的多个连接器140。

如图2-4中所示，基站天线100包括天线组件200，在将顶端盖120或底端盖130附接到天线罩110之前，天线组件200可以从顶部或者底部可滑动地***到天线罩110中。天线组件200包括背板210，该背板210具有侧壁212和用作反射器214的前表面。反射器214可以包括金属表面(该金属表面可以包括或可以不包括单个金属片)，该金属表面也用作基站天线100的辐射元件的接地平面。可以在侧壁212和反射器表面214的背面之间限定腔室216。可以在腔室216中安装基站天线100的各种机械和电子部件，诸如例如移相器、远程电子倾斜(“RET”)单元、机械连杆、控制器、双工器等。

多个辐射元件300、400被安装成从反射器214向前延伸。辐射元件可以包括低频带辐射元件300和高频带辐射元件400。如图3中最佳所示，低频带辐射元件300被安装在两个垂直列中以形成低频带辐射元件300的两个垂直定向的线性阵列220-1、220-2。在一些实施例中，每个线性阵列220可以基本上沿着基站天线100的整个长度延伸。高频带辐射元件400同样可以安装在两个垂直列中以形成高频带辐射元件400的两个垂直定向的线性阵列230-1、230-2。四个线性阵列220、230可以在背板210上并排安装。在本文中，当根据本发明的实施例的基站天线包括多个相同的部件时，这些部件可以用它们的完整附图标记(例如，低频带线性阵列220-1)单独地指代并且可以用它们的附图标记的第一部分(例如，低频带线性阵列220)共同地指代。

高频带辐射元件400的线性阵列230位于低频带辐射元件300的线性阵列220之间。低频带线性阵列220-1、220-2可以被配置为在第一频带的全部或部分中发送和接收信号。在一些实施例中，第一频带可以包括694-960MHz频带或其一部分。低频带线性阵列220-1、220-2可以被配置为或可以不被配置为在第一频带的相同部分中发送和接收信号。高频带线性阵列230-1、230-2可以被配置为在处于比第一频带更高的频率的第二频带中发送和接收信号。在一些实施例中，第二频带可以包括1695-2690MHz频带或其一部分。高频带线性阵列230-1、230-2可以被配置为或可以不被配置为在第二频带的相同部分中发送和接收信号。

如图2中还示出的，多个寄生耦合单元500可以从反射器214向前延伸。寄生耦合单元500可以沿着天线100的中心线安装以形成寄生耦合单元500的垂直定向的列。该列寄生耦合单元500可以在两个高频带线性阵列230-1、230-2之间延伸。下面将参考图7更详细地讨论寄生耦合单元500。

图5-6是天线组件200的部分的放大透视图，该放大透视图更详细地图示了若干个辐射元件300、400和寄生耦合单元500。如从图2-3和5-6中可以看出的，第一低频带线性阵列220-1中的每个低频带辐射元件300位于相对紧密靠近第二低频带线性阵列220-2中的低频带辐射元件300的位置。实际上，如从图3中可以看出的，两个低频带线性阵列220-1、220-2之间的间隔可以小于低频带辐射元件300的宽度。两个高频带线性阵列230-1、230-22在物理上甚至彼此更加紧密靠近，但是就操作波长而言，高频带线性阵列230-1、230-22可以比低频带线性阵列220-1、220-2更进一步间隔开，因为低频带线性阵列220-1、220-2的操作波长可以是高频带线性阵列230-1、230-2的操作波长的大约二到三倍。

仍然参考图5和图6，每个低频带辐射元件300可以包括馈电柄(feed stalk)310和一个或多个辐射器320。馈电柄310可以包括例如其上具有携带去往和来自辐射器320的RF信号的RF传输线的印刷电路板。馈电柄310将辐射器320安装在反射器/接地平面214上方。辐射器320包括一对交叉偶极子辐射器322、324，它们被设计为以斜度+45°和-45°线性极化来发送和接收RF信号。每个辐射器322、324可以包括一对λ/4偶极臂326。辐射器322和324的所有四个偶极臂326可以在公共印刷电路板328上提供。同样，每个高频带辐射元件400可以包括馈电柄410和一个或多个辐射器420。馈电柄410可以包括例如其上具有RF传输线的印刷电路板，该RF传输线携带去往和来自辐射器420的RF信号。馈电柄410将辐射器420安装在反射器/接地平面214上方。辐射器420包括一对交叉偶极子辐射器422、424，它们被设计为以斜度+45°和-45°线性极化来发送和接收RF信号。每个辐射器422、424可以包括一对λ/4偶极臂426。辐射器422和424的所有四个偶极臂426可以在公共印刷电路板428上提供。

每个低频带线性阵列220-1、220-2和每个高频带线性阵列230-1、230-2可以在两个不同极化中的每个极化处形成分离的天线波束(因为辐射元件300、400是双极化的辐射元件)。第一低频带线性阵列220-1中的每个低频带辐射元件300可以与第二低频带线性阵列220-2中的相应低频带辐射元件300水平地对准(即，当安装天线100以供使用时沿着平行于由水平线限定的平面的平面对准)。同样，第一高频带线性阵列230-1中的每个高频带辐射元件400可以与第二高频带线性阵列230-2中的相应高频带辐射元件400水平地对准。每个低频带线性阵列220可以包括多个低频带辐射元件馈电组件250，每个低频带辐射元件馈电组件250包括两个低频带辐射元件300。每个高频带线性阵列230可以包括多个高频带辐射元件馈电组件260，每个高频带辐射元件馈电组件260包括三个高频带辐射元件400。在其它实施例中，每个馈电组件250、260的辐射元件300、400的数量可以变化，线性阵列220、230的数量、每个线性阵列220、230的辐射元件300、400的数量等也可以变化。

当信号通过第一低频带线性阵列220-1的低频带辐射元件300发送时，生成电磁场。电磁场可以延伸到作为第二低频带线性阵列220-2的一部分的低频带辐射元件300，因此信号能量将在两个低频带线性阵列220的低频带辐射元件300之间交叉耦合。线性耦合220的程度可以是多个不同因素的函数，包括例如两个低频带线性阵列220的低频带辐射元件300之间的距离、由低频带辐射元件300发送的RF信号的振幅以及低频带辐射元件300的操作频率。一般而言，越强的交叉耦合将使得低频带辐射元件300之间的距离越小、通过低频带辐射元件300发送的RF信号的功率越大、并且操作频率越低，因为在越低的操作频率下，两个阵列之间的距离就波长而言越小。如果两个低频带线性阵列220的低频带辐射元件300被设计为在相同的频带中发送，那么交叉耦合趋于更强，因为两个辐射元件300都被阻抗匹配以在完全相同的频带内操作。而且，即使在两个低频带线性阵列220被设计为在不同频带(例如，一个在700MHz频带中而另一个在800MHz频带中)发送的情况下，交叉耦合仍然趋于强，因为不同低频带线性阵列220的低频带辐射元件300被阻抗匹配以在相隔不很远的频带内操作。

如上面所讨论的，当在两个不同的线性阵列的辐射元件之间发生交叉耦合时，发送线性阵列的方位角辐射方向图可能失真。例如，这种失真可以在交叉耦合相对强的频率下改变方位角波束宽度、波束偏斜和交叉极化隔离(在单个线性阵列内和/或在同一频带内操作的两个不同线性阵列内都是如此)，从而使这些特性偏离期望值。天线方向图和增益的对称性也可能降级。

如上所述，根据本发明的实施例，可以提供包括寄生耦合单元的基站天线，该寄生耦合单元可以用于调谐在相同或紧密间隔的频带中操作的两个不同线性阵列的辐射元件之间的交叉耦合。在一些实施例中，这些寄生耦合单元还可以用作去耦结构，以减少其它线性阵列的辐射元件之间的交叉耦合。

图7是根据本发明实施例的寄生耦合单元500的透视图。如上面所讨论的，多个寄生耦合单元500可以被包括在基站天线100上。在一些实施例中，寄生耦合单元500可以彼此共线，从而沿着背板210的中心的垂直轴向下延伸。

如图7中所示，寄生耦合单元500可以包括一对细长的寄生耦合结构510-1、510-2，它们可以各自具有L形的横穿横截面。每个寄生耦合结构510可以包括基部512和壁514。寄生耦合单元500不包括任何顶。基部512可以包括沿着平行于由反射器214限定的平面的基站天线100的纵轴L延伸的平面带。每个壁514可以从其相关联的基部512的边缘向前延伸。在所描绘的实施例中，壁514可以从其相关联的基部512以大约九十度的角度延伸，但是可以使用其它角度。每个基部512可以包括孔516，该孔516可以用于经由螺钉、铆钉或其它紧固件将寄生耦合单元500安装到例如反射器214。紧固件可以由绝缘材料形成，使得紧固件在寄生耦合单元500和接地平面/反射器214之间不提供直接的流电(galvanic)连接。

每个壁514还可以包括沿着垂直于由接地平面/反射器214限定的平面的基站天线100的纵轴L延伸的平面带。每个壁514可以包括一个或多个纵向延伸的孔518或“槽”。在所描绘的实施例中，每个壁514包括总共三个槽518。如将在下面进一步详细讨论的，槽518的数量、形状、高度和/或长度可以变化，以调谐寄生耦合单元500，以便改善基站天线100的低频带线性阵列220的辐射方向图。槽518可以具有各种不同的形状，诸如曲折线、领结形状等，只要每个槽的518的电长度在适当的范围内使得单元500将作为寄生耦合单元操作即可。在一些实施例中，槽可以具有在大约0.4到0.6波长之间的电长度。

寄生耦合结构510-1、510-2彼此相邻地安装，使得在它们之间限定内部腔体520。内部腔体520在其每个端部上敞开并且还具有敞开的顶部。壁514和接地平面/反射器214可以限定内部腔体520。在一些实施例中，每个寄生耦合结构510可以由具有良好耐腐蚀性和导电性的轻质金属形成，诸如例如铝。在所描绘的实施例中，每个寄生耦合结构510可以通过从铝片冲压材料然后将铝形成为图7所示的形状来形成。

如图7中进一步所示，介电间隔物530可以***在每个寄生耦合结构510和下面的接地平面/反射器214(图7中未绘出，但是在介电间隔物530下方延伸)之间。在一些实施例中，可以使用在寄生耦合结构510-1、510-2和接地平面/反射器214两者之间的单个介电间隔物530，而在其它实施例中，可以为每个寄生耦合结构510提供分离的较小的介电间隔物530，如图7中所示。介电间隔物530可以包括平面结构，并且在一些实施例中，可以具有与基部512相同的尺寸和形状。介电间隔物530可以由塑料或另一种合适的介电材料形成。每个介电间隔物530可以与寄生耦合结构510中的一个的基部512和接地平面/反射器214结合，在每个寄生耦合结构510和接地平面/反射器214之间形成电容性连接。这种电容性连接可以在使RF信号通过的同时阻止DC信号。在一些实施例中，可以使用高介电常数的介电间隔物530来提供增加的电容性耦合。

再次参考图2和图5-6，可以看出基站天线100包括多个寄生耦合单元500。寄生耦合单元500可以被布置为寄生耦合单元500的垂直定向的线性阵列，其沿着接地平面/反射器214的中心向下延伸。寄生耦合单元500在每对水平(横向)地对准的低频带辐射元件300之间被提供，因此在一些实施例中寄生耦合单元500的数量可以等于每个低频带线性阵列220中的低频带辐射元件300的数量。每个寄生耦合单元500可以与低频带线性阵列220-1、220-2中的每一个的相应低频带辐射元件300水平地对准。可以调节寄生耦合单元500的位置以调谐去耦效果。

如图6中所示，每个寄生耦合单元500可以从接地平面/反射器214向前延伸第一距离H1。同样，每个低频带辐射元件300可以从接地平面/反射器214向前延伸第二距离H2。寄生耦合单元500或辐射元件300、400从接地平面/反射器214向前延伸的量在本文中也可以被称为寄生耦合单元500和辐射元件300、400的相应“高度”。如可以看出的，在一些实施例中，H1小于H2。在一些实施例中，H1小于H2的一半。在一些实施例中，H1小于H2的三分之一。换句话说，在各种实施例中，每个寄生耦合单元500的高度可以小于每个低频带辐射元件300的高度、小于其一半，或小于其三分之一。如将在下文中更详细地讨论的，将寄生耦合单元500设计为具有基本上小于低频带辐射元件300的高度的高度可以确保当高频带辐射元件400正在发送RF信号时寄生耦合单元500基本上不阻挡由高频带辐射元件400发射的辐射。

当信号通过第一低频带线性阵列220-1的低频带辐射元件300被发送时，每个低频带辐射元件300将生成电磁场。在常规的RRVV基站天线中，这些电磁场中的每一个可以包围第二低频带线性阵列220-2的辐射元件300中的一个或多个，并且将最牢固地耦合到第二低频带线性阵列220-2中的与每个相应的发送低频带辐射元件300水平对准的低频带辐射元件300。两个低频带线性阵列220的低频带辐射元件300之间的这些交叉耦合通常使发送低频带线性阵列220-1的辐射方向图降级，并且可能对方位角波束宽度、波束偏斜、交叉极化隔离等产生负面影响。这些负面影响的产生是因为交叉耦合的信号的一部分从第二低频带线性阵列220-2的低频带辐射元件300重新辐射。从第二低频带线性阵列220-2的低频带辐射元件300辐射的RF能量通常相对于从第一低频带线性阵列220-1的低频带辐射元件300辐射的RF能量不同相。因此，第一低频带线性阵列220-1的辐射方向图可能以不期望的方式失真，常常包括增加的方位角波束宽度和较低的增益值。当第二低频带线性阵列220-2发送RF信号时，发生相同的效果。

寄生耦合单元500可以位于发送低频带线性阵列220的相应低频带辐射元件300的近场中。特别地，寄生耦合单元500可以位于每对水平对准的低频带辐射元件300之间，其中这对中的第一低频带辐射元件300是第一低频带线性阵列220-1的一部分，并且这对中的第二低频带辐射元件300是第二低频带线性阵列220-2的一部分。当一对中的第一低频带辐射元件300发送RF信号时，所产生的电磁场可以延伸到寄生耦合单元500上。壁514中的槽518可以作为磁偶极子出现，该磁偶极子捕获否则会撞击在非活动的低频带线性阵列220的低频带辐射元件300上的能量。寄生耦合单元500的提供可以显著减少直接从该对中的发送低频带辐射元件300耦合到该对中的非发送低频带辐射元件300的RF能量的量。

由发送低频带辐射元件300生成的电磁场可以在寄生耦合单元500的向前延伸的壁514上生成表面电流，并且这些表面电流可以使RF能量从寄生耦合单元500被重新辐射。寄生耦合单元500可以被设计为使得这个重新辐射的能量与由发送低频带辐射元件300辐射的RF信号能量在很大程度上同相。特别地，寄生耦合单元500的各个方面可以被调谐，使得重新辐射的能量更同相，包括寄生耦合单元500在垂直方向上的长度、其高度(即，壁514向前延伸的距离)、在侧壁514中包括的槽518在垂直方向上的长度以及所提供的槽518的数量。作为从寄生耦合单元500重新辐射的能量的能量的一部分仍然可以耦合到该对中的非发送低频带辐射元件300，但是可以对寄生耦合单元500进行调谐，以使这个重新辐射的能量也与由发送低频带辐射元件300辐射的RF能量更同相。因此，可以改善发送低频带线性阵列220的辐射方向图。

而且，由于由非发送低频带辐射元件300重新辐射的交叉耦合的RF能量可以与由发送低频带辐射元件300发送的RF能量相对同相，因此重新辐射的交叉耦合的能量可以看起来会增加第一低频带线性阵列220-1在方位角平面中的孔尺寸，从而缩小低频带线性阵列220的方位角波束宽度。这在其他情况下尺寸约束可能使得难以提供足够窄的方位角波束宽度的天线设计中可以是有利的，特别是对于低频带线性阵列220。在一些实施例中，寄生耦合单元500可以被设计为从每对的发送低噪声频带辐射元件300向非发送低频带辐射元件300提供总耦合的净增加，因为如果被适当地控制，那么交叉耦合能够提供有益的效果，诸如方位角波束宽度的变窄。

如上所述，可以例如通过改变槽518的数量和/或槽518的长度来调谐寄生耦合单元500。可以使用诸如CST Studio Suite和ANSYS HFSS之类的模拟软件来选择槽518的数量和槽518的长度的维度。寄生耦合单元500的长度和/或高度也可以改变，以优化天线的性能。然后，可以通过测试具有不同寄生耦合单元设计的实际天线并测量实际性能来进一步优化性能。在一些实施例中槽518的长度可以在0.4λ和0.6λ之间，其中在一些实施例中λ是与低频带的中心频率对应的波长。

在所描绘的实施例中，每个寄生耦合单元500包括两个寄生耦合结构510，即与第一低频带线性阵列220-1相邻的第一寄生耦合结构510-1和与第二低频带线性阵列220-2相邻的第二寄生耦合结构510-2。通过这样的设计，最接近发送低频带辐射元件300的寄生耦合结构510趋于捕获大部分的RF能量并将其重新辐射。但是，将认识到的是，在其它实施例中，可以使用例如位于两个低频带线性阵列220-1、220-2之间的中间的单个寄生耦合结构510。下面参考图8D讨论这样的实施例。如果仅使用单个寄生耦合结构510，那么通常需要重新调谐寄生耦合结构510，因为其位置通常被改变并且因为如果省略了第二寄生耦合结构510那么该寄生耦合结构510不再与另一个寄生耦合结构510进行交互。

应当注意的是，虽然在图7所描绘的实施例中的寄生耦合结构510沿着其长度具有L形的横截面，但是这种设计对于正确操作寄生耦合单元500不是必需的。具体地，基部512的主要功能可以是(1)为用于将寄生耦合单元500安装到接地平面/反射器214的孔516提供方便的表面(或其它表面)，以及(2)提供到接地平面/反射器214的电容性耦合。因而，将认识到的是，基部512不需要延伸寄生耦合单元500的整个长度。实际上，可以以各种方式实现必要的电容性连接，包括减小介电间隔物530的厚度和/或增加介电间隔物530的介电常数，从而可以显著减小基部512的表面积。应当注意的是，用于将寄生耦合单元500附接到接地平面/反射器214的紧固件(未示出)可以是塑料紧固件，以避免寄生耦合单元500和接地平面/反射器214之间的直接流电连接。

再次参考图2-6，还可以看到，寄生耦合单元500的线性阵列在两个高频带线性阵列230-1、230-2之间延伸。包括在高频带线性阵列230中的每个高频带辐射元件400的高度可以显著小于每个低频带辐射元件300的高度。在RRVV天线中，低频带辐射元件300可以从接地平面/反射器214向前延伸的距离是高频带辐射元件400的二到三倍。如果寄生耦合单元500的高度在例如低频带辐射元件300的高度的三分之一到一半之间，那么每个寄生耦合单元500的高度可以大约等于或略小于高频带辐射元件400的高度H3。在一些实施例中，每个寄生耦合单元500的高度H1可以如下：

0.5*H3<H1<H2

还将认识到的是，寄生耦合单元500的高度H1可以超过高频带辐射元件400的高度H3。

将寄生耦合单元500设计为具有小于或等于相应高频带辐射元件400的高度H3的高度H1可以确保当高频带辐射元件400发送RF信号时寄生耦合单元500基本上不阻挡由高频带辐射元件400发射的辐射。由于寄生耦合单元500可以非常紧密靠近高频带辐射元件400定位，因此在一些天线设计(并且特别是具有宽方位角波束宽度的设计)中，寄生耦合单元500从接地平面/反射器214向前延伸小于高频带辐射元件400可以是重要的。在其它实施例中，寄生耦合单元500可以从接地平面/反射器214向前延伸比高频带辐射元件400更大的距离。

虽然寄生耦合单元500可以充当捕获并重新辐射低频带信号能量以改善低频带线性阵列220的辐射方向图的寄生结构，但是它们可以相对于高频带线性阵列起到不同的作用。特别地，寄生耦合单元500可以充当相对于高频带辐射元件400的RF辐射屏蔽。壁514中所包括的一个或多个槽518可以被设计为在高频带频率处相对透明，因此壁514可以看起来是插在两个高频带线性阵列230的成对的相邻高频带辐射元件400之间的接地的金属壁。这种(电容性)接地的壁可以起到像RF辐射屏蔽的作用，从而减少相邻的高频带线性阵列230的发送高频带辐射元件400和非发送高频带辐射元件400之间的交叉耦合。而且，由于寄生耦合单元500可以与高频带辐射元件400几乎一样高，因此寄生耦合单元500作为高频带范围内的RF辐射屏蔽可以是有效的。

如图2-6中进一步所示，寄生带(parasitic strip)600的一个或多个阵列也可以被包括在基站天线100中。特别地，如图5-6中最佳所示，寄生带600的中心阵列可以沿着天线100的中心线延伸。每个寄生带600可以包括金属带(例如，其可以使用具有基本连续的金属层的细长印刷电路板来实现)，该金属带安装在接地平面上方与作为低频带辐射元件300的辐射器大约相同的高度。支撑结构610可以用于将寄生带600安装在接地平面/反射器214上方。支撑结构610可以安装在寄生耦合单元500的内部腔体520内，如图5-6中所示。在所描绘的实施例中，中心阵列中的每个寄生带600的中心相对于低频带辐射元件300垂直地偏移。换句话说，在一些实施例中，当安装天线100以供使用时，每个寄生带600的中心在垂直方向上落入由低频带辐射元件300中的四个低频带辐射元件限定的正方形的中心。每个寄生带600的中心的位置可以变化，以修改辐射方向图。

在一些实施例中，天线100可以包括沿着天线组件200的外边缘延伸的寄生带600的附加阵列。除了外部阵列中的寄生带可以相对于低频带辐射元件300垂直地对准(即，外部阵列270-2、270-3中的每个寄生带600的中心可以与第一低频带线性阵列220-1中的低频带辐射元件300中的相应一个的中心并且与第二低频带线性阵列220-2中的低频带辐射元件300中的相应一个的中心水平地对准)之外，外部阵列可以与上述的中心阵列完全相同。

如上所述，根据本发明实施例的寄生耦合单元500可以捕获从相邻的发送低频带辐射元件300发送的RF能量，否则该RF能量中的至少一些将耦合到另一个(非发送)低频带线性阵列220的非发送低频带辐射元件300。寄生耦合单元500还可以被设计为重新辐射该RF能量中的至少一些。重新辐射的RF能量中的一些可以耦合到非发送低频带线性阵列220的非发送低频带辐射元件300，并且在一些情况下，寄生耦合单元500可以增加耦合到非发送低频带辐射元件300的RF能量的量。寄生耦合单元500可以被设计为使得重新辐射的RF能量更接近于与由发送低频带线性天线发送的RF能量同相。与如果不提供寄生耦合单元500将可获得的方位角波束宽度相比，寄生耦合单元500可以使发送低频带线性阵列220的方位角波束宽度变窄。

如上所述，根据本发明实施例的寄生耦合单元500的长度、宽度和高度可以改变以增强其性能。在一些实施例中，寄生耦合单元500的宽度可以在与低频带线性阵列220的组合操作频带的中心频率对应的波长的0.05和0.154之间。寄生耦合单元500的高度可以是在与低频带线性阵列220的组合操作频带的中心频率对应的波长的0.02和0.15之间。

将认识到的是，在不脱离本发明的范围的情况下，可以对本文公开的基站天线和寄生耦合单元进行多种变化。例如，被包括在基站天线中的线性阵列和/或辐射元件的数量可以变化，线性阵列的位置也可以变化。同样，在不同线性阵列中的每对辐射元件之间可以提供或可以不提供寄生耦合单元。此外，不同线性阵列中的辐射元件不需要彼此对准。还将认识到的是，可以使寄生耦合单元更长，使得它们可以***在两个并排的线性阵列中的每一个线性阵列中的多个辐射元件之间，并且可以在这些细长的寄生耦合结构中形成多组槽518。

还将认识到的是，虽然上面已经参考在694-960MHz频带中的一些或全部中操作的低频带线性阵列主要描述了寄生耦合单元的使用，但是本发明的实施例不限于此。代替地，本文描述的寄生耦合单元可以被设计为相对于其它频带执行相同的寄生耦合功能。还将认识到的是，相对于其它频带中的线性阵列，寄生耦合单元将不总是被设计为充当RF辐射屏蔽。

图8A-8D是寄生耦合单元500的示例替代实施例的示意性透视图。

例如，可以以各种方式修改寄生耦合单元500的基部512。首先参考图8A，图示了寄生耦合单元500A，除寄生耦合单元500A的每个寄生耦合结构510上的基部512A向内延伸(即，朝着另一个寄生耦合结构510)而不是像寄生耦合单元500的情况那样向外延伸之外，该寄生耦合单元500A与寄生耦合单元500相似。

作为另一个示例，图8B图示了寄生耦合单元500B，除寄生耦合单元500B的每个寄生耦合结构510上的基部包括与在壁514的整个长度上延伸的带相对的一对凸片(tab)512B之外，该寄生耦合单元500B再次与图7的寄生耦合单元500相似。在其它实施例中，凸片512B中的一个或多个可以向内而不是向外延伸。

作为又一个示例，图8C图示了寄生耦合单元500C，除寄生耦合单元500C包括一体式(unitary)基部512C之外，该寄生耦合单元500C与图8A的寄生耦合单元500A相似。

如上面所提到的，在还有其它实施例中，可以提供寄生耦合单元，其包括与一对寄生耦合结构510相对的单个寄生耦合结构510。图8D描绘了一个这样的寄生耦合结构500D。虽然寄生耦合结构500D使用凸片512C来实现基部，但是将认识到的是，可以使用任何上述针对基部的设计，以及执行基部的上述功能中的一个或两个的任何其它基部设计。

根据本发明实施例的寄生耦合单元可以通过将由辐射元件生成的电磁场的一部分朝着寄生耦合单元而不是朝着另一个线性阵列的辐射元件进行转向(divert)来工作。然后，寄生耦合单元可以重新辐射RF能量，包括将RF能量重新辐射到附近的非发送线性阵列的一个或多个辐射元件上。寄生耦合单元可以被设计为使得重新辐射的RF能量与由发送辐射元件发射的RF能量更加同相，并且因此可以减少附近线性阵列的辐射元件对发送线性阵列的辐射方向图的影响。

以上已经参考其中示出了本发明的某些实施例的附图描述了本发明。但是，本发明可以以许多不同的形式来体现，并且不应该被解释为限于本文所阐述的实施例；相反，提供这些实施例是为了使本公开将变得透彻和完整，并且将本发明的范围充分地传达给本领域的技术人员。

除非另外定义，否则本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的相同含义。在本文中，在本发明的描述中使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而不旨在限制本发明。如在本发明的描述和所附权利要求中所使用的，除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式。还将理解的是，当元件(例如，设备、电路等)被称为“连接”或“耦合”到另一个元件时，它可以直接连接或耦合到另一个元件或者可能存在中间元件。作为对照，当元件被称为“直接连接”或“直接耦合”到另一个元件时，不存在中间元件。

在附图和说明书中，已经公开了本发明的典型实施例，并且虽然采用了特定的术语，但是它们仅用于一般和描述性的意义而不是为了限制的目的，本发明的范围在以下权利要求中阐述。