具体实施方式

根据本发明的实施例，提供了可用于基站天线的低频带辐射元件，所述基站天线也包括大规模MIMO阵列。根据本发明的实施例的低频带辐射元件可以包括修改的三极辐射元件，其包括总共四个偶极子臂。偶极子臂包括一起形成第一偶极子辐射器的大体上向上延伸的偶极子臂和第一大体上横向延伸的偶极子臂，以及一起形成第二偶极子辐射器的大体上向下延伸的偶极子臂和第二大体上横向延伸的偶极子臂。第一横向延伸臂和第二横向延伸臂从由向上延伸的偶极子臂和向下延伸的偶极子臂限定的轴线的相同侧延伸。低频带辐射元件可以是隐身式低频带辐射元件，其配置成对大规模MIMO阵列的操作频带中的RF能量基本透明。

第一偶极子臂可配置成使得当第一偶极子辐射器被激发时，在第一偶极子臂上流动的电流将具有沿第一方向延伸的平均电流方向，且第二偶极子臂可配置成使得当第一偶极子辐射器被激发时，在第二偶极子臂上流动的电流将具有沿第二方向延伸的平均电流方向，其中第二方向与第一方向形成第一倾斜角。同样，第三偶极子臂可以配置成使得当第二偶极子辐射器被激发时，在第三偶极子臂上流动的电流将具有沿第三方向延伸的平均电流方向，并且第四偶极子臂可以配置成使得当第二偶极子辐射器被激发时，在第四偶极子臂上流动的电流将具有沿第四方向延伸的平均电流方向，其中第三方向与第四方向形成第二倾斜角。在一些实施例中，第一倾斜角和第二倾斜角可以是钝角，而第一偶极子辐射器和第二偶极子辐射器可以配置成透射具有-45°倾斜极化和+45°倾斜极化的RF辐射。这些辐射元件可能特别适合用于具有多列阵列的基站天线，所述多列阵列在比根据本发明的实施例的辐射元件更高的频带中操作。

包括在同一基站天线中以不同频带操作的辐射元件阵列的一个问题是，在以不同频带操作的辐射元件之间可发生不希望的相互作用。例如，由较高频带辐射元件发射的辐射可在附近较低频带辐射元件的偶极子臂上感生电流，这可扭曲由较高频带辐射元件产生的天线束。此类相互作用可通过增加辐射元件的不同阵列之间的间距来减少。然而，当引入包括在不同频带中操作的大量辐射元件列的基站天线时，使用空间分离变得不切实际。

已经开发了所谓的“隐身式”低频带辐射元件，其设计为对附近高频带辐射元件的操作频带中的RF信号“透明”。图2A和2B示出了已知隐身式双极化低频带辐射元件100的一个实例，其公开于2018年2月15日提交的美国专利公开号2018/0323513(“‘513公开”)中，所述专利的全部内容以引用的方式并入本文。辐射元件100产生倾斜-45°和倾斜+45°辐射两者，并且通常称为“交叉偶极”辐射元件，因为当从前面观察时其包括形成十字形状的两个偶极子辐射器。图2A是安装在馈送板102上的‘513公开’中的两个常规隐身式低频带辐射元件100的侧部透视图。图2B是隐身式低频带辐射元件100中的一个的前视图，其更好地示出其偶极子辐射器的设计。

如图2A-2B所示，每个隐身式低频带辐射元件100包括安装在馈电柄110上(这在图2A中几乎不可见)的第一偶极子辐射器120-1和第二偶极子辐射器120-2。偶极子辐射器120-1包括一对偶极子臂130-1、130-2，且偶极子辐射器120-2包括一对偶极子臂130-3、130-4。每个偶极子臂130的长度可以是例如大约0.2至0.35的操作波长，其中“操作波长”是指对应于辐射元件100的操作频带的中心频率的波长。每个偶极子臂130可以形成为印刷电路板122上的金属图案，所述印刷电路板包括通过窄的蛇形迹线节段126物理和电气连接的多个加宽的导电元件或“构件”124。变窄的蛇形迹线节段126设计成充当高阻抗区段，所述高阻抗区段中断与由附近中频带辐射元件(未示出)发射的辐射相关联的电流，否则其将在偶极子臂130上感生。具体而言，变窄的蛇形迹线节段126可以像电感器一样起作用，所述电感器帮助中断中频带频率范围内的电流，同时允许低频带频率范围内的电流在相邻的加宽导电构件124之间通过。因此，变窄的蛇形迹线节段126可以针对中频带电流产生高阻抗，而不会显著影响低频带电流在偶极子臂130上流动的能力。因而，变窄的蛇形迹线节段126可以减少低频带辐射元件100上的感应中频带电流，并且随后减少对附近中频带线性阵列(未示出)的天线图案的干扰。

虽然辐射元件100可以促进将低频带和中频带线性阵列两者紧密地装填到基站天线中，但是当低频带线性阵列和大规模MIMO高频带阵列两者在同一天线中(如上文论述的图1的天线10中)实施时，可能会产生其它问题。具体而言，大规模MIMO阵列中的高频带辐射元件通常紧密地装填在一起，使得相邻高频带辐射元件之间可能没有物理空间来安装低频带辐射元件的馈电柄。如果是这样，则低频带辐射元件的馈电柄必须安装在大规模MIMO高频带阵列的任一侧上。考虑到低频带辐射元件的较大物理尺寸和八列大规模MIMO高频带阵列的宽度，天线的宽度可能变得非常大。此外，即使用于低频带辐射元件的馈电柄可能潜在地配合在高频带辐射元件的集群之间，但在一些应用中，高频带阵列必须是可以移除和替换的模块化阵列，这防止了在高频带阵列的覆盖区内安装低频带辐射元件。

另一个已知的双极化辐射元件是所谓的“三极”辐射元件。图3A是示出其操作的常规三极辐射元件的示意图，而图3B是图3A的三极辐射元件的实际实施方式的透视图。这两个图均取自美国专利号9,077,070，其全部内容通过引用合并于此。如图3A-3B所示，常规三极辐射元件200具有三个臂：即一对侧臂220-1、220-2和中心臂230。每个臂220、230的长度可以是操作频带的中心频率的约四分之一波长。如图3A示意性所示，侧臂220-1、220-2连接到相应的同轴馈线210-1、210-2的中心导体，而中心臂230连接到同轴馈线210-1、210-2的相应外部导体。同轴馈线210-1、210-2的外部导体连接到基站天线的反射器R。三极辐射元件200可视为两个偶极子辐射器与弯曲90度的臂的组合。参考图3C，等效图示出偶极子臂220、230的电流方向和辐射场的极化矢量(+45°和-45°倾斜极化)上。+45°倾斜和-45°倾斜是相对于侧臂210和220。因此，侧臂220-1和220-2可以相对于反射器R的纵向轴线水平地或竖直地定向以实现+/-45°倾斜极化。

三极辐射元件200在物理上小于常规的交叉偶极子辐射元件。另外，用于三极辐射元件200的馈电柄210并不会如关于大多数常规的交叉偶极子辐射元件的情况那样直接位于辐射元件200的中心后方，而是改为偏移到一侧。因而，三极辐射元件200的列可安装在高频带阵列的任一侧上，而不像常规交叉偶极子辐射元件阵列那样延伸天线的宽度。

然而，令人遗憾的是，低频带辐射元件和高频带辐射元件彼此紧邻时，可能在低频带辐射元件和高频带辐射元件之间发生如上文所论述的低频带辐射元件和中频带辐射元件可能发生的不期望的相互作用。此类相互作用可导致高频带RF信号的散射，所述散射可不利地影响高频带天线束的各种特性，包括方位和高程束宽度、束斜度、天线束指向角、增益、前后比率、交叉极化区分等。此外，散射的影响可随频率而显著变化，这可能使得难以使用其它技术来补偿这些影响。

如上所述，根据本发明的实施例，提供了用于基站天线的修改的三极辐射元件，其可以允许紧凑的基站天线，所述紧凑的基站天线具有介于一对低频带线性辐射元件阵列之间的大规模MIMO高频带阵列。根据本发明实施例的修改的三极辐射元件可以是隐身式辐射元件，并且可以非常靠近基站天线的反射器的边缘安装。在一些实施例中，可以完全使用根据本发明的实施例的修改的三极辐射元件实施低频带线性阵列。然而，在其它实施例中，低频带线性阵列可包含交叉偶极和修改的三极辐射元件的混合物，其可在一些应用中提供增强的性能。

根据一些实施例，提供了双极化的辐射元件，其包括第一偶极子辐射器，第一偶极子辐射器具有第一偶极子臂和第二偶极子臂，所述第一偶极子臂配置成具有沿第一方向延伸的平均电流方向，所述第二偶极子臂配置成具有沿第二方向延伸的平均电流方向，其中所述第二方向与所述第一方向形成第一倾斜角。这些双极化辐射元件还包括第二偶极子辐射器，所述第二偶极子辐射器具有第三偶极子臂和第四偶极子臂，所述第三偶极子臂配置成具有沿第三方向延伸的平均电流方向，所述第四偶极子臂配置成具有沿第四方向延伸的平均电流方向，其中所述第三方向与所述第四方向形成第一倾斜角。

在一些实施例中，第一倾斜角和第二倾斜角可以是钝角。在其它实施例中，第一倾斜角和第二倾斜角可以是锐角。在一些实施例中，第一倾斜角和第二倾斜角可以相同。在这些实施例中的每个中，第一偶极子辐射器可配置成发射具有-45°倾斜极化的RF辐射，且第二偶极子辐射器可配置成发射具有+45°倾斜极化的RF辐射。

根据附加实施例，提供了一种双极化辐射元件，其包括第一偶极子辐射器和第二偶极子辐射器，所述第一偶极子辐射器具有大体上沿着第一轴线延伸的第一偶极子臂和大体上沿着与所述第一轴线不同的第二轴线延伸的第二偶极子臂，所述第二偶极子辐射器具有大体上沿着所述第一轴线延伸的第三偶极子臂和大体上沿着与所述第一轴线不同的第三轴线延伸的第四偶极子臂。第一偶极子臂至第四偶极子臂中的至少一个偶极子臂可以是包括电感元件的隐身式偶极子臂，所述电感元件配置成抑制较高频带中的电流。

根据其它实施例，提供了一种双极化辐射元件，其包括馈电柄和安装在馈电柄上的偶极子辐射器印刷电路板。偶极子辐射器印刷电路板包括从中心区域延伸的第一偶极子臂至第四偶极子臂，在所述中心区域，馈电柄电连接到偶极子辐射器印刷电路板。第一偶极子臂大体上从中心区域向上延伸，第三偶极子臂大体上从中心区域向下延伸，并且第二偶极子臂和第四偶极子臂两者均大体上延伸到中心区域的第一侧。

根据另外其它实施例，提供了双极化辐射元件，双极化辐射元件包括第一偶极子辐射器和第二偶极子辐射器，第一偶极子辐射器包括第一偶极子臂和第二偶极子臂，第二偶极子辐射器包括第三偶极子臂和第四偶极子臂。第一偶极子臂和第三偶极子臂各自包括间隔开的第一节段和第二节段，其中第一偶极子臂的第一节段与第三偶极子臂的第一节段共线。第二偶极子臂和第四偶极子臂可各自包括间隔开的第一节段和第二节段，其中第二偶极子臂的第一节段平行于第四偶极子臂的第一节段。第二偶极子臂的第一节段可以不与第四偶极子臂的第一节段共线。

根据本发明的其它方面，提供了基站天线，基站天线包括反射器；第一阵列，所述第一阵列包括安装为从反射器向前延伸的低频带辐射元件的第一竖直延伸列；第二阵列，所述第二阵列包括安装为从反射器向前延伸的低频带辐射元件的第二竖直延伸列；以及位于第一阵列和第二阵列之间的高频带辐射元件的多列阵列。第一阵列和第二阵列各自包括水平地邻近于高频带辐射元件的多列阵列的至少一个第一类型辐射元件，以及不水平地邻近于高频带辐射元件的多列阵列的至少一个不同的第二类型辐射元件。第一低频带辐射元件阵列中的至少一个辐射元件包括具有电感元件的隐身式偶极子臂，所述电感元件配置成抑制多列阵列的操作频带中的电流。

在一些实施例中，第一阵列的低频带辐射元件沿着反射器的第一侧延伸，并且第二阵列的低频带辐射元件沿着反射器的第二侧延伸。在一些实施例中，第一类型的辐射元件包括本文中所公开的根据本发明的实施例的任何辐射元件。在一些实施例中，第二类型的辐射元件可包括交叉偶极子辐射元件，所述交叉偶极子辐射元件包括具有第一共线偶极子臂和第二共线偶极子臂的第一偶极子辐射器，以及具有第三共线偶极子臂和第四共线偶极子臂的第二偶极子辐射器。

现在将参考图4A-8B更详细地描述本发明的实施例。

图4A和4B示出了根据本发明的某些实施例的基站天线300。具体而言，图4A是基站天线300的透视图，而图4B是基站天线300的前视图，其中天线罩移除，其示意性地示出了包括在天线300中的辐射元件的线性阵列。

如图4A-4B中所示，基站天线300是沿着纵向轴线L延伸的细长结构。基站天线300可以具有带大体矩形横截面的管状形状。天线300包括天线罩310和底部端盖312。多个RF连接器314可安装在底部端盖312中。天线300通常以竖直构造安装(即，当安装天线300以用于正常操作时，纵向轴线L可大体上垂直于由地平线限定的平面)。

参考图4B，基站天线300包括天线组件316，该天线组件可以滑动地插入到天线罩310中。天线组件316包括可充当接地平面和天线300的反射器的底板结构318。

各自包括多个低频带辐射元件的第一低频带线性阵列320-1和第二低频带线性阵列320-2安装成从反射器318向前延伸。每个低频带线性阵列320中包括两种不同样式的低频带辐射元件，即低频带辐射元件322和低频带辐射元件324。各自包括多个中频带辐射元件332的第一到第四中频带线性阵列330-1到330-4还安装成从反射器318向前延伸。第一中频带线性阵列330-1和第四中频带线性阵列330-4安装在反射器318的左边缘和右边缘上，在相应的第一低频带线性阵列320-1和第二低频带线性阵列320-2之外。第二中频带线性阵列330-2和第三中频带线性阵列330-3安装在第一低频带线性阵列320-1与第二低频带线性阵列320-2之间。

第一低频带线性阵列320-1和第二低频带线性阵列320-2各自基本上延伸反射器318的全长。第一到第四中频带线性阵列330-1到330-4沿着反射器318的下部部分318A安装，并且不延伸反射器318的全长。如上所述，第一低频带线性阵列320-1和第二低频带线性阵列320-2各自包括两种不同类型的辐射元件322、324。辐射元件322是交叉偶极子辐射元件，其包括当安装基站天线300以供使用时相对于地平线以+45°和-45°的角度布置的第一偶极子辐射器和第二偶极子辐射器。辐射元件322可以例如使用上文引用的‘513公开中公开的隐身式交叉偶极低频带辐射元件中的任一种来实施，但本发明的实施例不限于此。每个低频带线性阵列320的底部四个低频带辐射元件实施为辐射元件322。辐射元件322可以全部在基站天线300的下部部分318A中。

根据本发明的实施例，辐射元件324是修改的三极辐射元件，且将在下文参考图5A-8B更详细论述。

如图4B中进一步所示，基站天线300进一步包括高频带辐射元件342的多列高频带阵列340。多列高频带阵列340位于天线300的上部318B中的低频带线性阵列320-1、320-2之间，位于每个低频带线性阵列320-1、320-2中包括的三个修改的三极辐射元件324之间。

为了减小天线300的宽度W，高频带阵列340中的辐射元件342的外列可以非常接近于三极辐射元件324。尽管图4B未示出，但与高频带辐射元件342相比，低频带辐射元件324从反射器318向前延伸得更远，并且低频带辐射元件324的部分可以“覆盖”一些高频带辐射元件342，意味着垂直于反射器318的轴线可以延伸穿过低频带辐射元件322和高频带辐射元件342两者。

在示例性实施例中，低频带辐射元件322、324可各自配置成在617-960MHz频率范围的至少一部分中发射和接收信号。中频带辐射元件332可配置成在比低频带辐射元件322、324更高的频率范围内发射和接收信号，如1427-2690MHz频率范围或其较小部分。高频带辐射元件342可配置成发射和接收比中频带辐射元件332更高频率范围的信号，例如3.4-3.8GHz和/或5.1-5.8GHz频率范围或其较小部分。在一些情况下，高频带辐射元件342可以配置成发射和接收诸如2.5-2.7GHz的中带频率范围的上部中的信号。然而，应认识到，本发明的实施例不限于上文论述的示例性实施例。

所有辐射元件322、324、332、342都可以包括双极化辐射元件。因此，每个阵列320、330、340可用于形成两个单独的天线束，即具有+45°倾斜极化的天线束和具有-45°倾斜极化的天线束。应当认识到，线性阵列中的一些或全部的辐射元件可以沿着竖直轴线不完美对准，但是辐射元件中的一些可以改为相对于特定阵列中的辐射元件中的其它水平交错。这样的交错在图4B中示出，其中三极点辐射元件324比交叉偶极子辐射元件322更靠近反射器318的侧部定位。例如，可以使用交错的线性阵列来使由线性阵列生成的天线束的方位束宽度变窄。

图5A是本发明实施例的三极低频带辐射元件400的侧部透视图。图5B是图5A的隐身式三极低频带辐射元件400的前视图。例如，可以使用三极低频带辐射元件400来实现包括在基站天线300中的低频带辐射元件324。注意，根据本发明的实施例的三极辐射元件可包括四个偶极子臂。然而，它们在本文中仍称为“三极”辐射元件或“修改的三极”辐射元件，因为辐射元件的整体设计与常规的交叉极化辐射元件相比更类似于三极辐射元件。

参考图5A-5B中，隐身式三极低频带辐射元件400包括一对馈电柄410-1、410-2以及第一偶极子辐射器420-1和第二偶极子辐射器420-2。第一偶极子辐射器420-1包括第一偶极子臂430-1和第二偶极子臂430-2，并且第二偶极子辐射器420-2包括第三偶极子臂430-3和第四偶极子臂430-4。第一偶极子臂430-1和第三偶极子臂430-3大体上沿着第一竖直轴线A1延伸，并且第二偶极子臂430-2和第四偶极子臂430-4大体上沿着作为水平轴线的相应第二轴线A2和第三轴线A3延伸。因此，三极辐射元件400包括：第一偶极子辐射器420-1，其具有大体上沿着第一(竖直)轴线A1延伸的第一偶极子臂430-1和大体上沿着第二(水平)轴线A2延伸的第二偶极子臂430-2；以及第二偶极子辐射器420-2，其具有大体上沿着第一竖直轴线A1的第三偶极子臂430-3和大体上沿着第三(水平)轴线A3延伸的第四偶极子臂。

在从前方看时，第一偶极子辐射器420-1和第二偶极子辐射器420-2一起具有类似于希腊字母的形状·(在图5B的视图中侧向转动)。在所描绘的实施例中，偶极子辐射器420-1、420-2在共同印刷电路板422上实施，但在其它实施例中可使用多个印刷电路板，和/或偶极子辐射器420-1、420-2可使用金属片或其它方式实施。

馈电柄410可以在大体上垂直于由印刷电路板422限定的平面的方向上延伸。馈电柄410可以具有形成于其上的RF传输线412(参见图5A)，RF传输线用于在偶极子辐射器420与包括三极辐射元件400的基站天线(例如，图4A-4B的基站天线300)的馈送网络之间传递RF信号。馈电柄410可用于将偶极子辐射器420安装在基站天线300的反射器318前方的适当距离处，其通常为大约3/16至1/4的操作波长。“操作波长”是指对应于辐射元件400的操作频带的中心频率的波长。此外，尽管偶极子辐射器420-1、420-2在与由下面的反射器限定的平面大体上平行的平面中延伸，但应认识到，在其它实施例中，偶极子臂420-1、420-2可沿着其相应的纵向轴线旋转90°以垂直于反射器(或以某一其它角度旋转)。低频带辐射元件400可以例如设计成在一些或全部617-960MHz频带中操作。

图5B是辐射元件400的前视图，其更清楚地示出形成偶极子辐射器420-1、420-2和形成偶极子辐射器420的偶极子臂430-1到430-4的设计。

参考图5B，可以看出，在辐射元件400中，第一到第四偶极子臂430-1到430-4各自从印刷电路板422的中心区域延伸，在所述中心区域，馈电柄410-1、410-2电连接到偶极子辐射器印刷电路板422。第一偶极子臂430-1大体上从中心区域向上延伸，第三偶极子臂430-3大体上从中心区域向下延伸，并且第二偶极子臂430-2和第四偶极子臂430-4两者均大体上延伸到中心区域的第一侧。

还如图5B所示，第一偶极子臂430-1和第三偶极子臂430-3各自包括间隔开的第一节段434-1和第二节段434-2，其中第一偶极子臂430-1的第一节段434-1与第三偶极子臂430-3的第一节段434-1共线。第二偶极子臂430-2和第四偶极子臂430-4可各自包括间隔开的第一节段434-1和第二节段434-2，其中第二偶极子臂430-2的第一节段434-1平行于第四偶极子臂430-4的第一节段434-1。在一些实施例中，第二偶极子臂430-2的第一节段434-1可以平行于第四偶极子臂430-4的第一节段434-1，但不与第四偶极子臂的第一节段共线。

每个偶极子臂430可以形成为印刷电路板422上的金属图案。每个金属图案包括多个加宽的导电构件424，所述多个加宽的导电构件由变窄的迹线区段426连接。变窄的迹线区段426可以实施为蛇形导电迹线。这里，蛇形导电迹线是指遵循蛇形路径以增加其路径长度的非直线导电迹线。蛇形导电迹线区段426可具有延伸长度，但仍然具有小的物理覆盖区。

如图5B所示，每个偶极子臂430可包括环，所述环包括一系列交替的加宽导电构件424和变窄的迹线区段426。每一对邻近的加宽导电构件424可由变窄的迹线区段426中的相应一个物理和电气连接。由于变窄的迹线区段426具有小的物理覆盖区，因此邻近的加宽的导电构件424可彼此紧密接近，使得加宽的导电构件424一起以低频带辐射元件400的操作频率范围内的频率呈现为单个偶极子臂。应当认识到，在其它实施例中，偶极子臂不需要具有例如‘513公开中所解释的闭环设计(例如，形成环的两个节段的远端可以不彼此电连接)。

如图5B最佳所示，在每个偶极子臂430的底座或“根部”处的加宽导电构件具有穿过其形成的槽428。这些槽428一直延伸穿过印刷电路板422。每个馈电柄410(可以是馈电柄印刷电路板)上的突片(未示出)可以延伸穿过相应的槽428，从而允许馈电柄通过电流或电容连接而电连接到相应的偶极子臂430。当从前部观察辐射元件400时，馈电柄410可以直接定位在槽428后方。如显而易见的，馈电柄410不定位在辐射元件400的水平中心处，而是偏移到一侧。因而，辐射元件400可以定位成比例如上文论述的交叉偶极子辐射元件200更靠近基站天线的反射器的一侧。

如图5B所示，偶极子臂430-1到430-4可具有类似的设计。虽然在图5A-5B中不可见，但设在印刷电路板422的正面上的一些或全部加宽导电构件424可任选地在印刷电路板422的背面上复制，且可与设在印刷电路板422的正面上的加宽导电构件424对准。在包括位于印刷电路板422的背面的加宽导电构件424的实施例中，金属电镀的通孔(未示出)可用于将印刷电路板422的正面上的加宽导电构件424电连接到印刷电路板422的后侧上的加宽导电构件424，或备选地，在印刷电路板422的相对侧上的加宽导电构件424可电容地联接到彼此。在印刷电路板422的两侧上提供加宽导电构件424可有助于增加低频带辐射元件400的操作带宽。

变窄的蛇形迹线区段426设计成充当高阻抗区段，所述高阻抗区段中断与附近高频带辐射元件(例如，基站天线300的高频带辐射元件342)相关联的电流，电流否则将在偶极子臂430上感应的。如上文所论述，当附近高频带辐射元件342发射和接收信号时，高频带RF信号可能倾向于在低频带辐射元件400的偶极子臂430上感生电流。当低频带辐射元件和高频带辐射元件设计成在分开约四倍的具有中心频率的频带中操作时这尤其如此，因为具有为低频带操作频率的四分之一波长的长度的低频带偶极子臂430在此情况下具有为高频带操作频率的大致全波长的长度。在低频带偶极子臂430上感生高频带电流的程度越大，对高频带阵列的辐射模式的特性的影响越大。变窄的蛇形迹线区段426设计成产生高频带电流的高阻抗，而不显著影响低频带电流在偶极子臂430上流动的能力。在一些实施例中，变窄的迹线区段426可以使低频带辐射元件400对于附近高频带辐射元件不可见，并且因此低频带辐射元件300可以不扭曲高频带天线模式。

每个加宽的导电构件424可具有相应的宽度W₁，其中宽度W₁在大体垂直于沿着相应的加宽导电构件424的电流流动方向的方向上测量。每个加宽导电构件424的宽度W₁不必恒定。变窄的迹线区段426可类似地具有宽度W₂，其中宽度W₂在大体垂直于沿着变窄迹线区段426的瞬时电流流动方向的方向上测量。每个变窄迹线区段426的宽度W₂不必恒定。在一些实施例中，每个加宽的导电构件424的平均宽度可以是例如每个变窄迹线区段426的平均宽度的至少两倍。在其它实施例中，每个加宽的导电构件424的平均宽度可以是每个变窄迹线区段426的平均宽度的至少三倍，至少五倍，或至少七倍。

图6A-6C是图5A的隐身式三极低频带辐射元件400的前视图，其示出了其操作。如图6A所示，可通过将RF信号馈送到偶极子臂430-1、430-2来激发偶极子辐射器420-1。在此实施例中，辐射元件400设计成使得响应于RF馈送信号而将等量级电流激发到每个偶极子臂430-1、430-2上。聚焦于偶极子臂430-1，通过标记为432-1的线段示出沿着偶极子臂的平均电流方向。同样，在偶极子臂430-2上，沿着偶极子臂的平均电流方向由标记为432-2的线段示出。分别表示沿着偶极子臂430-1、430-2的平均电流方向的节段432-1、432-2以角度·₁相交。角度·₁是倾斜角，并且更具体地，在所描绘的实施例中是钝角。

图6B示出了由偶极子辐射器420-1(其包括偶极子臂430-1、430-2)产生的天线束的期望极化，其为-45°倾斜极化。

图6C示出了沿着每个偶极子臂430的平均电流方向以及由偶极子辐射器420-1、420-2产生的天线束的极化。上文分别论述了用于偶极子臂430-1、430-2的平均电流方向432-1、432-2。沿着偶极子臂430-3的平均电流方向由标记为432-3的线段示出，并且沿着偶极子臂430-4的平均电流方向由标记为432-4的线段示出。线段432-3、432-4以角度·₂相交。角度·₂是倾斜角，并且更具体地，在所描绘的实施例中是钝角。虚线436-1示出了偶极子辐射器420-1的极化，而虚线436-2示出了偶极子辐射器420-2的极化。如可见，偶极子辐射器420-1、420-2产生分别具有倾斜-45°和倾斜+45°极化的天线束。因此，角度·₁和·₂选择成使得给定沿着偶极子辐射器420-1、420-2的偶极子臂的平均电流方向，偶极子辐射器将分别产生具有倾斜-45°和倾斜+45°极化的天线束。

如上文所论述，根据本发明的实施例，提供包括至少一个竖直延伸低频带线性阵列和多列高频阵列的基站天线。至少一个低频带线性阵列可包括至少两个不同类型的低频带辐射元件。图4B示意性地示出了这种基站天线。图7A和7B示出了这种基站天线300’的另一个实例。具体而言，图7A是基站天线300’的示意性前视图，而图7B是基站天线300’的示意性俯视图，其示出了根据本发明实施例的修改的三极辐射元件的使用如何为大规模MIMO阵列中的更多辐射元件列提供空间。

如图7A所示，基站天线300’包括反射器310，第一低频带阵列320-1，所述第一低频带阵列包括第一竖直延伸列的低频带辐射元件322、324，其安装成从反射器310向前延伸；第二低频带阵列320-2，所述第二低频带阵列包括第二竖直延伸列的低频带辐射元件322、324，其安装成从反射器310向前延伸；以及位于第一低频带阵列320-1与第二低频带阵列320-2之间的高频带辐射元件(未单独示出)的多列阵列340。每个低频带阵列320可以延伸基站天线300’的大部分或全部长度。相比之下，高频带阵列340可以更短，并且在所描绘的实施例中位于基站天线300’的上半部。

第一低频带阵列320-1和第二低频带阵列320-2各自包括两种不同类型的辐射元件，即，根据本发明实施例的交叉偶极子辐射元件322以及修改的三极辐射元件324。如可见，交叉偶极低频带辐射元件322用于不水平邻近高频带阵列340的线性阵列320-1、320-2的部分，而根据本发明的某些实施例的修改的三极辐射元件324用于水平邻近高频带阵列340的线性阵列320-1、320-2的部分。如图所示，修改的三极辐射元件324可以定位成比交叉偶极子辐射元件322明显更靠近反射器310的侧边缘。因此，高频带阵列340的反射器310的中上部有更多空间。如图7A所示，修改的三极辐射元件324可以定位成使得其偶极子臂基本上延伸到反射器310的边缘，以便减小基站天线300’的宽度。这可以略微降低低频带阵列320的性能，因为修改的三极辐射元件324在它们后面没有最佳量的反射器，但这种降低通常可以是可接受的，特别是因为低频带阵列320中的大多数辐射元件322更向内地定位在反射器310上。另外，修改的三极辐射元件324比交叉偶极子辐射元件322更向外定位的这种布置在线性阵列320中产生水平交错，这可有助于使由低频带线性阵列产生的天线束的方位束宽度变窄。这可以导致增强的性能和/或允许使用略微更小的低频带辐射元件322、324，这两者都是有益的。

修改的三极辐射元件324实施为隐身式辐射元件，其可在高频带阵列340的操作频带中对RF能量基本透明。交叉偶极子辐射元件322也实施为隐身式辐射元件，因为尽管未示出，但是附加的辐射元件阵列可以安装在反射器310的下部部分上。交叉偶极子辐射元件322可设计成对在任何此类阵列的操作频带中的RF能量透明。例如，如上文参照图4B所述，多个线性阵列的中频带辐射元件可以包括在天线300’中。如果基站天线300中包括此类中频带线性阵列，则交叉偶极子辐射元件322可设计成对在例如1427-2690MHz频带中的一些或全部中的RF能量透明。

图8A和8B是根据本发明的其它实施例的修改的三极低频带辐射元件的示意性前视图。

参考图8A，修改的三极辐射元件500包括具有偶极子臂530-1、530-2的第一偶极子辐射器和具有偶极子臂530-3、530-4的第二偶极子辐射器。尽管偶极子臂530在图8A作为粗体线段，但应当认识到，任何偶极子臂设计都可用于形成偶极子臂，包括直偶极子臂(其可以是或可以不是隐身式设计)、环偶极子臂、叶形偶极子臂等。修改的三极辐射元件500与上面讨论的修改的三极辐射元件400差别在于偶极子臂530-1和530-3不沿着共同竖直轴线延伸，而是改为每个偶极子臂530-1、530-3相对于竖直轴线成角度。同样，偶极子臂530-2和530-4不沿着相应的水平轴线延伸，而是改为每个偶极子臂530-2、530-4相对于水平成角度。结果，由偶极子臂530-1、530-2限定的轴线相交以限定钝角·₁，并且由偶极子臂530-3和530-4限定的轴线相交以限定钝角·₂。钝角·₁和·₂可选择成使得偶极子辐射器520-1将发射具有-45°倾斜极化的辐射，并且使得偶极子辐射器520-2将发射具有+45°倾斜极化的辐射。

参考图8B，修改的三极辐射元件600包括第一偶极子辐射器和第二偶极子辐射器，所述第一偶极子辐射器包括偶极子臂630-1、630-2；所述第二偶极子辐射器包括偶极子臂630-3、630-4。尽管偶极子臂630在图8B作为粗体线段，但应当认识到，任何偶极子臂设计都可用于形成偶极子臂，包括直偶极子臂(其可以是或可以不是隐身式设计)、环偶极子臂、叶形偶极子臂等。除了偶极子臂630-1和630-2相交以限定锐角·₃而不是钝角之外，修改的三极辐射元件600不同于上文所论述的修改的三极辐射元件500。偶极子臂630-1和630-2配置成使得发射的辐射将具有-45°倾斜极化。同样，偶极子臂630-3和630-4相交以限定锐角·₄，而不是钝角。偶极子臂630-3和630-4配置成使得发射的辐射将具有+45°倾斜极化。

尽管图5A-5B示出了辐射元件400的所有偶极子臂430都是隐身式偶极子臂，但本发明的实施例不限于此。例如，在备选实施例中，仅偶极子臂430-2和430-4可构造为隐身式偶极子臂，且偶极子臂430-1和430-3可构造为非隐身式偶极子臂(例如，直金属臂、金属叶等)。因此，应认识到，例如在不脱离本发明的范围的情况下，可对辐射元件400进行许多修改。

还应当认识到，根据本发明的实施例的偶极子辐射器的两个偶极子臂上的电流不一定相等。在电流不相等的情况下，修改由两个偶极子臂的交点限定的角度，使得由偶极子辐射器产生的辐射图案的极化将具有+/-45°倾斜极化。

根据本发明实施例的三极辐射元件可促进在同一基站天线中实施两个低频带阵列和大规模MIMO高频带阵列，同时将天线的宽度保持在合理的大小。它们还便于在基站天线内使用模块化的大规模MIMO阵列，因为它们允许低频带辐射元件非常靠近反射器的侧边缘定位。隐身式设计允许三极辐射元件对于由高频带辐射元件发射的辐射基本上不可见，且因此基本上不影响高频带天线束的特性。

尽管上文的论述集中于低频带辐射元件，但应认识到，上文论述的技术可与在任何适当频带中操作的辐射元件一起使用。

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。