CN115483543A - 天线模块及其制造方法 - Google Patents

Abstract

根据一个方面，提供了一种天线模块。天线模块包括至少部分地包括开口或空腔的底盘。天线模块还包括一个或多个悬臂式支撑元件，该一个或多个悬臂式支撑元件的一个或多个第一端机械连接到机械固定位置。天线模块还包括第一天线阵列，第一天线阵列包括一个或多个第一天线元件，该第一天线元件连接到一个或多个悬臂式支撑元件的一个或多个第二端，用于将第一天线阵列布置在开口或空腔上方，一个或多个第一天线元件被机械连接到一个或多个辐射部件手柄，这些辐射部件手柄组装在底盘上方的天线罩的内表面上，天线罩被配置为保持第一天线模块。

Description

天线模块及其制造方法

技术领域

各种实施例总体上涉及天线、天线模块及其制造方法。

背景技术

天线被广泛用于各种基站(如4G和5G基站)和终端设备中。例如，有5G MIMO天线(即与无线电收发器元件集成以形成单个单元的大规模天线阵列或面板)和4G(或更低频带)天线。某些类型的天线系统包括多频段天线，可能集成了5G功能也可能没有集成5G功能，例如将(5G)大规模MIMO天线与4G(或更低频带)天线集成的天线系统。这种布置提供了多种好处，例如减少了所需材料、降低了整体重量和减少了整体风压(wind load)。

发明内容

一般而言，本公开实施例提供了一种天线、天线模块及其制造方法。

在第一方面中，提供了一种第一天线模块。所述第一天线模块包括：至少部分地包括开口或空腔的底盘；一个或多个悬臂式支撑元件，所述一个或多个悬臂式支撑元件的一个或多个第一端机械连接到机械固定位置；以及第一天线阵列，包括一个或多个第一天线元件，所述一个或多个第一天线元件连接到所述一个或多个悬臂式支撑元件的一个或多个第二端以用于将所述第一天线阵列布置在开口或空腔上方，所述一个或多个第一天线元件机械连接到一个或多个辐射部件手柄，所述一个或多个辐射部件手柄组装在所述底盘上方的天线罩的内表面上，所述天线罩被配置为保持所述第一天线阵列。

在一个变体中，所述第一天线阵列与所述机械固定位置之间的沿所述底盘横向或长度方向上的距离不受限制。在一个变体中，所述机械固定位置与所述底盘不连接或连接。在一个变体中，所述机械固定位置位于所述底盘相反侧一定距离的位置。在一个变体中，所述第一天线模块的任何部分都没有固定到所述底盘。在一个变体中，所述第一天线阵列与所述底盘之间的垂直于所述底盘的距离为所述第一天线阵列发射或接收的信号波长的四分之一。在一个变体中，所述第一天线阵列与所述机械固定位置之间沿所述底盘横向或长度方向上上的距离为所述天线阵列所发射或接收的信号波长的四分之一、二分之一、一倍或二倍。

在一个变体中，所述第一天线模块还包括：第一配电装置，布置在悬臂式支撑元件中，用于向第一天线阵列分配功率和从第一天线阵列输送功率。在一个变体中，所述第一配电装置包括一对或多对同轴电缆，其中一对或多对相应的巴伦机械地连接到所述悬臂式支撑元件。在一个变体中，所述一对或多对同轴电缆直接连接到移相器网络块。在一个变体中，所述一个或多个悬臂式支撑元件中的至少一个具有弯曲形状和/或与所述底盘所成的角度非直角。

在一个变体中，所述一个或多个第一天线元件中的每一个包括交叉偶极子型天线元件，所述交叉偶极子型天线元件包括在印刷电路板一侧上的一个或多个偶极臂和在印刷电路板相对侧上的多个金属或合金斑块，所述多个金属或合金斑块通过沉积在印刷电路板中形成的相应通孔中的金属或合金连接到偶极臂，使得所述多个金属或合金斑块中的每一个斑块形成具有相应偶极臂的电容器或表现出电容器特性。

在一个变体中，所述第一天线模块还包括在所述底盘的相对侧上的可移动导电层，当所述第一天线模块以独立模式操作时，所述可移动导电层被配置为接地参考层。在一个变体中，所述第一天线模块还包括一个或多个频率选择表面。在一个变体中，所述频率选择表面中的一个包括固定到所述第一天线模块的至少第一表面和固定到所述第二天线模块的至少第二表面。

在一个变体中，所述一个或多个第一天线元件是用于4G或更低频率范围的低频带天线元件。在一个变体中，所述第一天线模块还包括安装在所述开口或所述空腔中的所述第二天线模块，所述第二天线模块用于5G或更高的频率范围。在一个变体中，所述第一天线模块还包括第三天线模块，所述第三天线模块安装在所述底盘上，位于所述第一天线阵列和所述第二天线模块之间，用于中频范围。在一个变体中，所述第一天线模块用于终端设备或网络设备中。

在第二方面中，提供一种制造第一天线模块的方法。所述方法包括：将一个或多个辐射部件手柄组装到天线罩的内表面上；组装第一天线阵列，包括通过将一个或多个第一天线元件机械连接到所述一个或多个辐射部件手柄；在悬臂式支撑元件的第一端将悬臂式支撑元件机械连接到机械固定位置；以及将所述天线罩设置在至少部分包括开口或空腔的底盘上方，其中所述一个或多个第一天线元件连接到所述一个或多个悬臂式支撑元件的一个或多个第二端以用于将所述第一天线阵列布置在所述开口或空腔上方，并且所述天线罩被配置为将所述第一天线阵列保持在所述底盘上方。

在一个变体中，所述第一天线阵列与所述机械固定位置之间的沿所述底盘横向或长度方向上的距离不受限制。在一个变体中，所述机械固定位置与所述底盘不连接或连接。在一个变体中，所述机械固定位置在所述底盘相反侧具有一定距离的位置处。在一个变体中，所述第一天线模块的任何部分都没有固定到所述底盘。在一个变体中，所述第一天线阵列与所述底盘之间的垂直于所述底盘的距离是由所述第一天线阵列发射或接收的信号的波长的四分之一。在一个变体中，所述第一天线阵列与所述机械固定位置之间的沿所述底盘横向或长度方向上的距离是所述第一天线阵列发射或接收的信号波长的四分之一、一半、一倍或两倍。

在一个变体中，所述方法还包括：将第一功率分配装置布置在所述悬臂式支撑元件中，用于向所述第一天线阵列分配功率和从所述第一天线阵列输送功率。在一个变体中，所述第一配电装置包括一对或多对同轴电缆，其中一对或多对相应的巴伦机械地连接到所述悬臂式支撑元件。在一个变体中，所述一对或多对同轴电缆直接连接到移相器网络块。在一个变体中，所述一个或多个悬臂式支撑元件中的至少一个具有弯曲形状和/或与所述底盘所成角度为非直角。

在一个变体中，所述一个或多个第一天线元件中的每一个包括交叉偶极子型天线元件，所述交叉偶极子型天线元件包括在印刷电路板一侧上的一个或多个偶极臂以及在印刷电路板相对侧上的多个金属或合金斑块，所述多个金属或合金斑块通过沉积在印刷电路板中形成的相应通孔中的金属或合金连接到偶极臂，使得多个斑块中的每一个形成具有相应偶极臂的电容器或表现出电容器特性。

在一个变体中，所述方法还包括：将可移动导电层固定在所述底盘的另一侧，所述可移动导电层配置为第一天线模块在单机模式下工作时的接地参考层。在一个变体中，所述方法还包括：固定一个或多个频率选择表面。在一个变体中，所述固定一个或多个频率选择表面包括：将至少第一表面固定到所述第一天线模块；以及将至少第二表面固定到第二天线模块。

在一个变体中，所述一个或多个第一天线元件是用于4G或更低频率范围的低频带天线元件。在一个变体中，所述方法还包括：将所述第二天线模块安装在所述开口或空腔中，所述第二天线模块用于5G或更高的频率范围。在一个变体中，所述方法还包括：在所述底盘上安装第三天线模块，所述第三天线模块位于所述第一天线阵列和所述第二天线模块之间，用于中频范围。在一个变体中，所述方法还包括：安装所述第一天线模块以用于终端设备或网络设备。

附图说明

在下文中，将参考附图描述一些示例实施例，其中

图1图示了可以应用实施例的通信系统的示例；

图2A至2H、图3A至3C、图4、图5A至5C和图6示出了根据基于使用悬臂式支撑元件的实施例的天线系统或其部件的示例；

图7、8A、8B、9A、9B示出了根据未设置悬臂式支撑元件替代实施例的天线系统或其部件的示例；

图10示出了根据本公开的一些实施例的悬臂式支撑元件的第一端连接到的天线的示例；

图11示出了根据本公开的一些实施例的具有悬臂式支撑元件的天线通过辐射部件手柄(radiating part handler)组装到天线罩上的示例；

图12示出了根据本公开的一些实施例的放大视图中的天线的示例；

图13A和13B示出了根据本公开的一些实施例的带有“斑块”(patch)的低频带(LB：Low Band)天线(“辐射元件”)如何过滤5G电流；

图14示出了根据本公开的一些实施例的图12的等效电路；

图15、16、17、18示出了如何组装根据本公开的一些实施例的LB天线模块；

图19和20示出了根据本公开的一些实施例的LB天线模块的部件之间的相对位置关系；

图21、22A、22B示出了如何组装根据本公开的一些实施例的另一天线模块；

图23示出了根据本公开的一些实施例的具有FSS层的示例底盘；和

图24图示了根据本公开的一些实施例组装LB天线模块的示例流程图。

具体实施方式

现在将参考一些示例实施例来描述本公开的原理。应当理解，描述这些实施例仅是为了说明和帮助本领域技术人员理解和实施本发明，并不意味着对本发明的范围的任何限制。这里描述的本公开可以以除下面描述的方式之外的各种方式来实现。

在说明书和以下说明书中，除非另有定义，否则本文使用的所有科技术语具有与本公开所属领域的技术人员通常理解的相同含义。

本公开中对“一实施例”、“一个实施例”、“示例实施例”等的引用表明所描述的实施例可以包括特定的特征、结构或特性，但不一定每个实施例都包括特定的特征、结构或特性。此外，这些短语不一定指相同的实施例。此外，当结合示例实施例描述特定特征、结构或特性时，认为结合(无论是否或没有明确描述)其他实施例影响这样的特征、结构或特性在本领域技术人员的知识范围内。

应当理解，尽管本文可以使用术语“第一”和“第二”等来描述各种元素，但是这些元素不应受这些术语的限制。这些术语仅用于区分各种元素的功能。如本文所用，术语“和/或”包括所列术语中的一个或多个的任何和所有组合。

以下实施例是示例性的。尽管说明书可能在多个位置引用“一个”(a)、“一个”(an)或“一些”(some)实施例，但这并不一定意味着每个这样的引用都指向相同的实施例，或者该特征仅适用于单个实施例。也可以组合不同实施例的单个特征以提供其他实施例。将进一步理解，术语“包括”(comprise)、“包括”(comprising)、“具有”(has)、“具有”(having)、“包含”(include)和/或“包含”(including)当在本文中使用时指定存在所述特征、元素和/或组件等，但不排除存在或添加一个或多个其他特征、元素、组件和/或它们的组合。

如本文所用，术语“通信网络”(communication network)是指遵循任何合适的通信标准(例如Wi-Fi、第五代(5G)系统、长期演进(LTE)、高级LTE(LTE-A)、宽带码分多址(WCDMA)、高速分组接入(HSPA)、窄带物联网(NB-IoT)等)的网络。此外，通信网络中的终端设备与网络设备之间的通信可以根据任何合适的代通信协议(包括但不限于第一代(1G)、第二代(2G)、2.5G、2.75G、第三代(3G)、第四代(4G)、4.5G、未来第五代(5G)新无线电(NR)通信协议、Wi-Fi1-Wi-Fi7和/或任何其他目前已知或将来开发的协议)进行。本公开的实施例可以应用在各种通信系统中。鉴于通信的快速发展，当然也将存在可以体现本公开的未来类型的通信技术和系统。不应被视为将本公开的范围仅限于上述系统。

如本文所用，术语“网络设备”(network device)是指通信网络中的节点，终端设备通过该节点接入网络并从其接收服务。取决于所应用的术语和技术，网络设备可以指基站(BS)或接入点(AP)，例如节点B(NodeB或NB)、长期演进(LTE)(也称为作为“4G”)和/或LTE-Advanced(LTE-A，也称为“4G+”)通信系统中的演进节点B(eNodeB或eNB)、下一代(NR，也称为“5G”)NodeB(gNB)、远程无线电单元(RRU)、无线电头端(RH)、远程无线电头端(RRH)、中继、诸如毫微微、微微等低功率节点。RAN拆分架构包括控制多个gNB-DU(分布式单元，托管RLC、MAC和PHY)的gNB-CU(集中式单元，托管RRC、SDAP和PDCP)。在此描述的各种天线模块可以用在网络设备中。

术语“终端设备”(terminal device)是指能够进行无线通信的任何终端设备。作为示例而非限制，终端设备还可以称为通信设备、用户设备(UE)、订户站(SS)、便携式订户站、移动站(MS)、站(STA)或接入终端(AT)。终端设备可以包括但不限于移动电话、蜂窝电话、智能电话、IP语音(VoIP)电话、无线本地环路电话、平板电脑、可穿戴终端设备、个人数字助理(PDA))、便携式计算机、台式计算机、数码相机等图像采集终端设备、游戏终端设备、音乐存储和播放设备、车载无线终端设备、无线端点、移动台、笔记本电脑嵌入式设备(LEE)、笔记本电脑-安装设备(LME)、USB加密狗、智能设备、无线客户端设备(CPE)、物联网(IoT)设备、手表或其他可穿戴设备、头戴式显示器(HMD)、车辆、无人机、医疗设备和应用程序(例如，远程手术)、工业设备和应用程序(例如，在工业和/或自动化处理链环境中运行的机器人和/或其他无线设备)、消费电子设备、设备商业运作和/或工业无线网络等。终端设备还可以对应于集成接入和回程(IAB，integrated access and backhaul)节点(即中继节点)的移动终端(MT)部分。在以下描述中，术语“终端设备”、“通信设备”、“终端”、“用户设备”、“STA”和“UE”可以互换使用。在此描述的各种天线模块可以用在终端设备中。

在下文中，将使用基于长期演进高级(LTE Advanced，LTE-A)或新无线电(NR，5G)作为能够应用本公开实施例的接入架构示例，但是不将本公开实施例限制于这样的架构。对于本领域技术人员来说，通过适当调整参数和过程，本实施例也可以应用于其他具有合适部件的通信网络。合适系统的其他选项的一些示例是通用移动电信系统(UMTS)无线电接入网络(UTRAN或E-UTRAN)、长期演进(LTE，与E-UTRA相同)、无线局域网(WLAN或WiFi)、全球微波接入互操作性(WiMAX)、

个人通信服务(PCS)、

宽带码分多址(WCDMA)、使用超宽带(UWB)技术的系统、传感器网络、移动自组织网络(MANET)和互联网协议多媒体子系统(IMS)或其任意组合。

尽管本文描述的功能可以在各种示例实施例中在固定和/或无线网络节点中执行，但在其他示例实施例中，功能可以在用户设备装置(例如蜂窝电话或平板计算机或膝上型计算机或台式计算机或移动物联网设备或固定物联网设备)中实现。例如，该用户设备装置可以适当地配备有如结合固定和/或无线网络节点所描述的相应能力。用户设备装置可以是例如芯片组或处理器，被配置为当安装在用户设备中时控制用户设备。这种功能的示例包括引导服务器功能和/或归属订户服务器(home subscriber server)，从这些功能/节点的角度来看，其可以通过向用户设备提供被配置为使用户设备执行的软件而在用户设备中实现.

在下文中，悬臂(cantilever)可以定义为刚性结构元件，其(至少部分地)水平延伸并且仅在一端被支撑。因此，悬臂式支撑元件(cantilever-type supporting element)可以被定义为作为悬臂或用作悬臂的支撑元件。

图1描述了简化系统架构的示例，仅显示了一些元素和功能实体，它们都是逻辑单元，其实现可能与所示不同。图1所示的连接是逻辑连接；实际的物理连接可能有所不同。对于本领域的技术人员来说显而易见的是，该系统通常还包括除图1中所示的功能和结构之外的其他功能和结构。

然而，实施例不限于作为示例给出的系统，也适用于本领域技术人员可以将解决方案应用于提供必要特性的其他通信系统。

图1的示例示出了示例性无线电接入网络的一部分。

图1示出了用户设备100和102，用户设备100和102被配置为在小区中的一个或多个通信信道上与提供小区的接入节点(例如(e/g)NodeB)104进行无线连接。从用户设备到(e/g)NodeB的物理链路称为上行链路或反向链路，从(e/g)NodeB到用户设备的物理链路称为下行链路或前向链路。应当理解，(e/g)NodeB或其功能可以通过使用适合这种用途的任何节点、主机、服务器或接入点等实体来实现。

通信系统通常包括多于一个(e/g)NodeB，在这种情况下，(e/g)NodeB也可以被配置为通过为此目的而设计的有线或无线链路相互通信。这些链路可用于信令目的。(e/g)NodeB是被配置为控制它所耦合到的通信系统的无线电资源的计算设备。NodeB也可以被称为基站、接入点、接入节点或任何其他类型的接口设备，包括能够在无线环境中操作的中继站。(e/g)NodeB包括或耦合到收发器。从(e/g)NodeB的收发器向天线单元提供连接，该天线单元建立到用户设备的双向无线电链路。天线单元可以包括多个天线或天线元件(可能形成天线阵列)。(e/g)NodeB进一步连接到核心网络110(CN或下一代核心NGC)。根据系统的不同，CN侧的对方可以是服务网关(S-GW，路由和转发用户数据包)、分组数据网络网关(P-GW用于提供用户设备(UE)到外部的连接分组数据网络)、或移动管理实体(MME)等。

用户设备(也称为UE、用户设备、用户终端、终端设备等)图示了一种类型的设备，空中接口上的资源被分配和分配给该设备，因此本文描述的用户设备的任何特征可以用相应的装置(例如中继节点)来实现。这种中继节点的一个示例是面向基站的第3层中继(自回程中继)。

用户设备通常是指便携式计算设备，包括使用或不使用订户识别模块(SIM)的无线移动通信设备，包括但不限于以下类型的设备：移动台(移动电话)、智能手机、个人数字助理(PDA)、手机、使用无线调制解调器的设备(警报或测量设备等)、笔记本电脑和/或触摸屏计算机、平板电脑、游戏机、笔记本电脑和多媒体设备。应当理解，用户设备也可以是几乎排他的仅上行链路设备，其中一个示例是将图像或视频剪辑加载到网络的照相机或摄像机。用户设备也可以是具有在物联网(IoT)网络中操作的能力的设备，在物联网(IoT)网络中，对象被提供通过网络传输数据的能力，而无需人与人交互或人机交互。用户设备还可以利用云。在一些应用中，用户设备可以包括带有无线电部件(例如手表、耳机或眼镜)的小型便携式设备，并且计算在云中执行。用户设备(或在一些实施例中为第3层中继节点)被配置为执行一个或多个用户设备功能。仅举几个名称或装置，用户设备也可以称为订户单元、移动台、远程终端、接入终端、用户终端或用户设备(UE)。

这里描述的各种技术也可以应用于信息物理系统(CPS)(协作计算元素来控制物理实体的系统)。CPS可以实现和利用嵌入在不同位置的物理对象中的大量互连ICT(信息和通信技术)设备(传感器、执行器、处理器微控制器等)。移动网络物理系统中所讨论的物理系统具有固有的移动性，是网络物理系统的一个子类别。移动物理系统的示例包括由人类或动物运输的移动机器人和电子设备。

此外，虽然装置已被描述为单个实体，但可以实现不同的单元、处理器和/或存储器单元(图1中未全部示出)。

取决于服务需求、用例和/或可用频谱，5G支持使用多输入多输出(MIMO)天线、比LTE更多的基站或节点(所谓的小型蜂窝概念)，包括与小型基站合作并采用各种无线电技术的宏站点。5G移动通信支持广泛的用例和相关应用，包括视频流、增强现实、不同的数据共享方式和各种形式的机器类型应用(例如(大规模)机器类型通信(mMTC)，包括车辆安全、不同的传感器和实时控制。5G预计将具有多个无线电接口，即6GHz以下、cmWave和mmWave，并且还可以与现有的传统无线电接入技术(例如LTE)进行集成。至少在早期可以实现与LTE的集成；作为一个系统，其中宏覆盖由LTE提供，5G无线接口接入通过聚合到LTE而来自小基站。换句话说，5G计划同时支持跨RAT可操作性(如LTE-5G)和跨RI可操作性(inter-radiointerface operability，例如6GHz以下-cmWave、6GHz以下-cmWave-mmWave)。考虑在5G网络中使用的概念之一是网络可以在同一基础架构内创建多个独立且专用的虚拟子网络(网络实例)，以运行对延迟、可靠性、吞吐量和移动性有不同要求的服务。

LTE网络中的当前架构完全分布在无线电中，完全集中在核心网络中。5G中的低延迟应用和服务需要将内容靠近无线电，从而导致本地爆发(local break)和多接入边缘计算(MEC，multi-access edge computing)。5G使分析和知识生成能够在数据源处进行。这种方法需要利用可能不会持续连接到网络的资源，例如笔记本电脑、智能手机、平板电脑和传感器。MEC为应用和服务托管提供分布式计算环境。它还能够在靠近蜂窝用户的地方存储和处理内容，以加快响应时间。边缘计算涵盖了广泛的技术，如无线传感器网络、移动数据采集、移动签名分析、协作分布式对等自组织网络和处理，也可分类为本地云/雾计算和网格/网格计算、露计算、移动边缘计算、微云(cloudlet)、分布式数据存储和检索、自主自我修复网络、远程云服务、增强和虚拟现实、数据缓存、物联网(大规模连接和/或延迟关键)、关键通信(自动驾驶汽车、交通安全、实时分析、时间关键控制、医疗保健应用)。

该通信系统还能够与诸如公共交换电话网络或因特网112之类的其他网络进行通信，或利用它们提供的服务。通信系统还可能能够支持云服务的使用，例如，核心网络操作的至少一部分可以作为云服务来执行(这在图1中由“云”114示出)。通信系统还可以包括中央控制实体等，为不同运营商的网络提供设施以例如在频谱共享中进行合作。

通过利用网络功能虚拟化(NFV)和软件定义网络(SDN)，可以将边缘云引入无线接入网络(RAN)。使用边缘云可能意味着接入节点操作至少部分地在可操作地耦合到包括无线电部件的远程无线电头端或基站的服务器、主机或节点中执行。节点操作也可能分布在多个服务器、节点或主机之间。云RAN架构的应用使得RAN实时功能在RAN侧(分布式单元，DU104)执行，非实时功能以集中方式(在集中单元CU 108中)执行。

还应该理解，核心网络运营和基站运营之间的分工可能与LTE不同，甚至不存在。可能会使用的其他一些技术进步是大数据和全IP，这可能会改变网络的构建和管理方式。5G(或新无线电，NR)网络旨在支持多个层次结构，其中MEC服务器可以放置在核心和基站或节点B(gNB)之间。应该理解，MEC也可以应用于4G网络。

5G还可以利用卫星通信来增强或补充5G服务的覆盖范围，例如通过提供回程。可能的用例包括为机器对机器(M2M)或物联网(IoT)设备或车上乘客提供服务连续性，或确保关键通信和未来铁路/海事/航空通信的服务可用性。卫星通信可以利用地球静止轨道(GEO)卫星系统，也可以利用低地球轨道(LEO)卫星系统，特别是巨型星座(其中部署了数百颗(纳米)卫星的系统)。巨型星座中的每颗卫星106可以覆盖多个创建地面小区的卫星使能网络实体(satellite-enabled network entities)。可以通过地面中继节点104或由位于地面或卫星中的gNB创建地面小区。

对于本领域技术人员而言，显然，所描绘的系统只是无线电接入系统的一部分的示例，在实践中该系统可以包括多个(e/g)NodeB，用户设备可能接入多个无线电小区并且该系统还可以包括其他装置，例如物理层中继节点或其他网络元件等。(e/g)NodeB中的至少一个可以是归属(e/g)NodeB。另外，在无线电通信系统的地理区域中，可以提供多个不同种类的无线电小区以及多个无线电小区。无线电小区可以是宏小区(或伞形小区)，它们是大小区，通常具有高达数十公里的直径，或者是更小的小区，例如微型小区、毫微微小区或微微小区。图1的(e/g)NodeB可以提供任何类型的这些小区。蜂窝无线电系统可以实现为包括多种小区的多层网络。通常，在多层网络中，一个接入节点提供一种或多种小区，因此需要多个(e/g)NodeB来提供这样的网络结构。

为了满足提高通信系统部署和性能的需要，引入了“即插即用”(plug-and-play)(e/g)NodeB的概念。通常，能够使用“即插即用”(e/g)Node B的网络除归属(e/g)NodeB(H(e/g)nodeB)之外还包括归属节点B网关或HNB-GW(图1中未显示)。通常安装在运营商网络中的HNB网关(HNB-GW)可以将来自大量HNB的流量聚合回核心网络。

在一些实施例中，图1所示的系统可以是包括一个或多个天线系统的系统。具体地，接入节点104可以包括天线系统。在一个实施例中，该天线系统将(5G)MIMO天线阵列与4G(或更低频带)天线阵列(或单个天线)集成在一起。在另一个实施例中，天线系统包括已经集成有无线电单元(作为无线电发射器、接收器或收发器或其一部分，包括有源元件和无源元件)的天线阵列。

天线系统具体可以是(5G)大规模MIMO天线阵列与4G(或更低频带)天线阵列(或单天线)集成的天线系统。术语“大规模MIMO天线阵列”是指具有大量单个天线元件的MIMO天线阵列。在大规模MIMO(mMIMO)系统中，可以假设接入节点的MIMO天线阵列中的天线单元的数量大于该接入节点所服务的终端设备的数量。例如，在这里和下文中，大规模MIMO天线阵列可以被定义为具有至少8、16或32个天线元件的MIMO天线阵列。

一些现有的天线系统解决方案采用模块化结构，其中天线系统的部件形成独立但电(和物理)连接的模块，这些模块可以独立拆卸和更换，甚至“在现场”(即现场)独立拆卸和更换。然而，由于天线系统的部件或模块之间通常存在多个电连接，因此更换天线系统的所述模块的过程通常是复杂且耗时的，因为这首先需要移除天线模块之间的所有电连接。例如，在一些方案中，天线模块不能作为单个部件进行拆卸，而是必须在拆卸之前分成多个更小的部件。

本公开的实施例寻求提供模块化天线系统及其模块。天线模块是独立的实体，没有电气连接(即通过射频连接器)，以便于拆卸和更换。

此外，现代多频段平板天线需要将越来越多的阵列天线集成到一个独特且通用的全局机械结构中。这导致多频带天线具有16、18、20等端口，即“一个”天线主体实际上嵌入了16、18、20个等多个天线阵列。此外，多频段平板天线的市场趋势将继续在一个单独的主体内实现越来越多的天线阵列，同时将强制减小这些多频段平板天线的宽度。因此，这需要在越来越受限的表面区域内实现大量辐射元件。

然而，问题在于，密度如此之高，以至于物理上不可能(即，机械上不可能)将所有需要的辐射元件放置在一个受限区域中。

尽管绝对不限于这些配置，但可以通过考虑包括大规模MIMO阵列天线的多频带天线面板来说明问题。如果一个特定的天线区域必须包括例如一个5G MIMO阵列和一些与其他天线阵列相连的辐射元件，则与所需的额外辐射元件的标准物理尺寸相比，每个MIMO阵列辐射元件内剩余的物理间隙非常小，大致为几十毫米。

不幸的是，5G辐射元件之间可能根本没有物理空间来机械地安装这些低频段(LB)辐射元件。在这种情况下，可以设计低频段辐射元件以使低频段辐射元件结构的占地面积最小化，例如使用4块薄印刷电路板(PCB)，以适合5G辐射元件之间可用的减小的尺寸。尽管如此，如果从“俯视图”来看，LB辐射元件现在可以安装在剩余的小空间内，但在这种天线面板的背面，大量相关的馈电结构可能会导致所需的阵列馈电层的复杂性很高。

因此，进一步提出了一种辐射位置与其馈电位置分离的辐射元件。从底盘顶视图看，辐射元件的位置与其固定位置将不再对齐，这可以从图2A、2B、2D、2E、2F、2G、2H中看出。

如图2A所示，根据本公开的一些实施例，提供一种辐射元件205，其辐射位置与其馈电位置分离。如图2A所示，辐射元件205自身所在位置(即，辐射位置，在本文中也称为“辐射区域”)与其馈电位置(即，机械固定位置，在本文中也称为“机械固定区域”)之间在沿底盘250横向或长度方向上的距离在理论上没有限制：辐射区域与机械固定区域在沿底盘250横向或长度方向上的距离d可以是几毫米、几厘米、几米、几十米、几百米、几千米甚至更远。例如，可以是d＝(N+M/4)λ，其中λ是与辐射元件205的工作频率对应的第一波长，N为自然数(例如N＝0、1、2、……)，M为1到3之间的整数，即M为1或2或3。具体地，辐射区域与机械固定区域在沿底盘250横向或长度方向上的距离d为辐射元件205所发射或接收的信号波长的四分之一、二分之一、一倍或二倍。

如图2B所示，根据本公开的一些实施例，馈电位置(即，机械固定位置)可以是在底盘250背对辐射元件205一侧与底盘250相距一定距离处。

图2C示出了一种偶极子型天线元件。如图2C所示，该偶极子型天线元件与底盘之间的垂直于底盘的距离为该偶极子型天线元件发射或接收的信号波长的四分之一，且该偶极子型天线元件的辐射区域与其机械固定区域重叠。

图2D示出了一种根据本公开的偶极子型天线元件。如图2D所示，该偶极子型天线元件与底盘之间的垂直于底盘的距离同样为该偶极子型天线元件发射或接收的信号波长的四分之一，但是该偶极子型天线元件的辐射区域与其机械固定区域不对齐(不重叠)。如图2D所示，辐射元件205的辐射位置其馈电位置(即，机械固定位置)之间在沿底盘250横向或长度方向上的距离d在理论上没有限制。辐射位置与机械固定位置在沿底盘250横向或长度方向上的距离d可以是几毫米、几厘米、几米、几十米、几百米、几千米甚至更远，例如，可以是d＝(N+M/4)λ，其中λ是与辐射元件205的工作频率对应的第一波长，N为自然数(例如N＝0、1、2、……)，M为1到3之间的整数，即M为1或2或3，如根据图2A已经说明过的。具体地，辐射区域与机械固定区域在沿底盘250横向或长度方向上的距离d为辐射元件205所发射或接收的信号波长的四分之一、二分之一、一倍或二倍。

图2E是对图2D的进一步说明。如图2E所示，在本公开的一些实施例中，辐射元件205是偶极子型天线元件，其辐射位置与其机械固定位置202分离，且机械固定位置202与底盘250未连接，如图2E所示，机械固定位置202与底盘250之间是断开的。如以上结合图2A、图2D已经说明过的，辐射位置(即，辐射元件205所在位置)与机械固定位置202在沿底盘250横向方向上的距离在理论上没有限制，即，在理论上该距离可以是无限大，例如可以是几毫米、几厘米、几米、几十米、几百米、几千米甚至更远。

图2F是包括根据本公开的辐射元件205、悬臂式支撑元件230、底盘250的第一天线模块201的正视图。如图2F所示，在本公开的一些实施例中，悬臂式支撑元件230包括布置在悬臂式支撑元件中的配电装置230-1，用于向辐射元件205分配功率和从辐射元件205输送功率。除此之外或替代地，配电装置230-1包括一对或多对同轴电缆，其中一对或多对相应的巴伦230-2机械连接到配电装置230-1。在一些实施例中，巴伦的延伸部可以与由辐射元件230限定的平面形成(+/-)45°角。

图2G、2H提供了根据实施例的基本发明概念的示意图。具体地，图2G以侧视图示出了根据示例性实施例的简化天线系统200，而图2H以侧视图示出了天线系统200的天线模块在没有天线系统200的另一天线模块的情况下(即，此时在天线系统200中只存在第一天线模块201，第一天线模块201在“独立模式”(stand-alone)下使用)使用。注意，图2G、2H示出了非常简化的视图，其中天线系统200的许多元件(例如，任何配电元件、无线电单元和天线罩)被省略。

参考图2G，天线系统200包括第一天线模块201和第二天线模块211。在一个实施例中，第一天线模块201包括例如无源元件，而第二天线模块200包括例如一个或更多有源元件(即有源电路)。第一天线模块201包括第一天线阵列204，其单个第一天线元件205在图2G中示出。一个或多个另外的第一天线元件可以在与图2G所示的平面正交的方向上邻近第一天线元件205提供和/或布置在第一天线模块211的相对侧，可选地以与第一天线元件205对称，如下面一些更详细的图中所示。第二天线模块211包括第二天线阵列213，第二天线阵列213包括多个第二天线元件214。与上述类似，第二天线阵列213可以是(5G)大规模MIMO天线阵列并且第一天线阵列204可以是4G(或更低频带)天线阵列(甚至只是单个天线)。一般而言，第一天线阵列204可适用于在第一频带操作，而第二天线阵列211可适用于操作在高于第一频带的第二频带。第一频带可以是射频频带，例如在超高频(SHF)频带和/或特高频(UHF)频带内，而第二频带可以是射频频带，例如在极高频、特高频(UHF)频段和/或任何更高频段内。在一些实施例中，第二频带的中心频率可以等于或大于第一频带的中心频率乘以二、三或四。例如，第一天线阵列204可适用于工作在694-960MHz频带，而第二天线阵列211可适用于工作在3.3-3.8GHz频带或3.3-4.2GHz频带。

为了减小天线系统200的整体宽度，第一天线阵列204(或至少其第一天线元件205)经由延伸的悬臂式支撑元件203布置在第二天线模块211的第二天线阵列213之上，且在有源天线模块211上方而不是例如与其相邻(与其相邻的情况将导致更宽的整个天线系统200)。悬臂式支撑元件203可以定义为至少部分地水平(在图2G中从左到右)延伸的刚性结构元件，并且仅在其两端之一(此处称为第二端)处受到支撑。悬臂式支撑元件203可以例如由(模制)金属制成。

悬臂式支撑元件203可以具有弯曲(curved)和/或弯曲(bent)的形状，从而使得第一天线阵列204能够布置在第一天线模块211之上，如图2G所示。即，悬臂式支撑元件203可以主要朝向第二天线模块211弯曲。或者，悬臂式支撑元件203可以基本上是直的但是定向成与第二天线模块211(或其第二天线阵列213)的平面形成非直角或与第一天线模块201的第一底盘202的平面形成非直角。

悬臂式支撑元件203的第一(即，非支撑)端附接到第一天线元件205，而悬臂式支撑元件203的第二端附接到第一天线模块201的第一机械结构202。例如，第一机械结构202可以是或形成第一天线模块201的底盘或框架的一部分或者与底盘或框架连接。实际上，第一机械结构202可以完全或部分地围绕第二天线模块211，使得在第一机械结构202中提供开口或空腔以用于容纳第二天线模块211，如下文将结合进一步的实施例进行详细描述。具体地，可以提供沿第一机械结构202(例如，第一底盘)的纵向方向延伸的细长开口或空腔(纵向方向是指向图2G中的方向)。第一机械结构202可以可拆卸地附接或安装到第二天线模块211的第二机械结构212(例如，第二底盘或框架)上。如上所述，第一天线模块201和第二天线模块211可以仅机械地连接而不电连接，以便于更换第一天线模块201或第二天线模块211。在图2G中，第一天线元件205的辐射位置与经由悬臂式支撑元件203的馈电位置(即，第一机械结构202，亦即机械固定位置)也是分离的。此外，如图2G所示，第一天线元件205经由悬臂式支撑元件203的馈电位置(即，机械固定位置202)与底盘连接。

第一配电(或馈电)装置可以至少部分地集成或附接到悬臂式支撑元件203上或悬臂式支撑元件203中，用于向第一天线阵列204分配功率和从第一天线阵列204输送功率。例如，第一配电装置可以包括沿悬臂式支撑元件203的长度布置的一对同轴电缆，用于馈送交叉偶极子型天线元件204。第一配电装置可以提供一个或多个输入/输出端口。第一配电装置还可以包括形成第一移相器网络的一个或多个移相器，用于为第一天线阵列204使能波束形成。在一些实施例中，第一天线模块201还可以包括其他电路。

在一些实施例中，第一天线模块201可以包括集成到第一配电装置中或形成其一部分的巴伦(balun)。巴伦是一种电子设备，它可以转换平衡信号和不平衡信号，反之亦然。具体地，这里可以使用巴伦将同轴电缆的不平衡信号转换为平衡信号以在发送时馈送到第一天线元件205(例如，交叉偶极子型天线)并在接收时提供相反的操作。巴伦可以是例如套筒巴伦，其被配置为在第一频带操作(或至少被配置为在第一频带内的频率最佳地操作)。

第一天线阵列204具体可以是天线间距均匀的一维或二维平面阵列。第一天线阵列204的第一天线元件205可以具有相同的几何形状和尺寸。所述第一天线元件205可以是在天线阵列中使用的任何常规谐振天线元件，例如任何已知设计的斑块型天线或交叉偶极子型天线(crossed-dipole antenna)。优选地，第一天线元件205应该被设计成使得它们对第二天线阵列213造成的天线阻塞最小化。这通常可以通过最小化第一天线元件204的金属或金属化的(或，通常，导电的)表面积来实现。因此，可以认为交叉偶极子型天线设计优于斑块型天线设计。第一天线元件205可以是例如微带天线(microstrip)(没有地平面)，即基于印刷电路板(PCB)的印刷天线，或由单独的(薄)金属片形成的天线。所述第一天线元件205具体可以是全向和/或双极化天线元件。下面结合进一步、更详细的实施例讨论一些示例性天线设计。第一天线元件205可以至少部分地由金属或合金制成。

第二天线阵列213的导电(例如金属)地平面215也可以用作第一天线阵列204(即，至少用于第一天线元件205)的地平面。为了实现这一点，第一天线阵列204可以基本上布置在距第二天线阵列213的地平面215(因此，其也用作第一天线阵列204的地平面)λ/4的距离处，其中λ是第一波长，其是与第一频带相关联的波长(即，对应于所述第一频带中的频率的波长)。通过这样的布置，由第一天线阵列204辐射的、与第一天线阵列204的平面正交并远离第二天线阵列213的电磁波与向相反方向辐射并随后从其反射的电磁波相长干涉(interfere constructively)。地平面215导致天线性能(例如，天线增益)增加。在实践中，具体地，悬臂式支撑元件203可以被适配(即，成形)以满足第一天线阵列204的布置的这个条件。

第二天线阵列213具体可以为天线间距均匀的一维或二维平面阵列。第二天线阵列213的多个第二天线元件214可以布置在地平面(ground plane)215之上，该地平面215也用作第一天线阵列204的地平面(即，至少对于第一天线元件204)，正如刚才提到的。多个第二天线元件214可以通过自由空间(即空气)或通过基板(多个第二天线元件214可以印刷在其上并且其另一侧可以被金属化以形成地平面215)。多个第二天线元件214可以由馈电元件216馈电，馈电元件216可以形成第二天线模块211的第二配电装置的一部分(其他元件例如是内部元件213)，用于使能第二天线阵列214的波束形成。每一馈电元件216例如可对应于一根或多根同轴电缆或其他传输线，用于在一个或多个馈电点或者一对或多对馈电点馈送对应的第二天线元件214(同轴电缆的外导体连接到地平面215)。地平面215可以安装在第二天线模块211的第二机械结构212上。

所有的多个第二天线元件214具有相同的几何形状和尺寸。所述多个第二天线元件214可以是在(5G)天线阵列中使用的任何常规谐振天线元件，例如任何已知设计的斑块型天线或交叉偶极子型天线。所述多个第二天线元件214可以是微带天线，即基于印刷电路板(PCB)的印刷天线，或由单独的(薄)金属片形成的天线。所述多个第二天线元件214具体可以是全向和/或双极化天线元件。可以假定多个第二天线元件214比第一天线阵列204的任何工作波长小得多(或具体地电学上更小)，使得多个第二天线元件214能够与由第一天线阵列204发射或通过第一天线阵列204接收的任何电磁波仅微弱地相互作用。第二天线元件可以至少部分地由金属或合金制成。

尽管未在图2G中示出，但第二天线模块211可以包括无线电单元，其可操作地耦合到第二天线阵列213，用于经由第二天线阵列和/或其他至少部分第二电路的无线电接收和/或发射。所述无线电单元可以是无线电接收器、发射器或收发器。如上所述，第二天线模块211还包括第二配电装置，用于向第二天线阵列213的多个第二天线元件214分配功率和从第二天线阵列213的多个第二天线元件214分配功率。第二配电装置可以提供一个或多个输入/输出端口。

在一些实施例中，基本上布置在每个第一天线元件205(并且与其分开一定距离)顶部的第一寄生(导电)元件可用于增加第一天线阵列204的操作带宽和/或改善阻抗匹配和/或调整辐射图(radiation pattern)特性。附加地或替代地，基本上布置在多个第二天线元件214(并且与它们分开一定距离)顶部的多个第二寄生(金属)元件可以用于增加第二天线阵列213的操作带宽，并且/或改善阻抗匹配和/或调整辐射图特性。第一寄生元件和/或第二寄生元件可以分别沿平行于第一天线阵列204和/或第二天线阵列213的平面的平面布置。每个第一寄生元件和/或第二寄生元件可以通过一个或多个支撑元件与对应的天线元件分离。每个第一寄生元件和/或第二寄生元件可以至少部分地由金属或合金制成。在一些实施例中，每个第一寄生元件和/或第二寄生元件可以在PCB上实现。

如上所述，第一天线模块201可以从天线系统200中移除从而第二天线模块211在没有第一天线模块201的情况下单独使用，并且，第二天线模块211可以从天线系统200中移除从而第一天线模块201在没有第二天线模块211的情况下单独使用。虽然第二天线模块211可以在没有第一天线模块201的情况下如上使用，然而如果第二天线模块211不用作地平面，则第一天线模块201需要提供单独的地平面元件。该特性在图2H中示出，其中第二天线模块211已经从天线系统200中移除并且被替换为机械结构222上的没有任何天线的对应于裸地平面225的模块221。由于图2G中第一天线阵列201采用第二天线模块211的地平面作为其自身的地平面，因此需要这样一个单独的“地平面模块”来维持第一天线模块201的早期操作(即，为了不显著改变第一天线阵列204的辐射方向图和/或阻抗匹配)。

图3A、3B和3C以与图2G相比更详细的视图示出了根据实施例的天线系统300。具体地，图3A、3B分别以透视图和侧视图示出了根据示例性实施例的天线系统300，而图3C提供了第一天线模块301的第一天线元件305的更详细视图。

应当注意，图3A、3B、3C与实际物理天线系统300相比在某种程度上被简化了，例如，一些机械元件、配电元件以及任何无线电单元或任何天线罩已经被省略。如结合图2G、2H所讨论的，第一天线模块301和第二天线模块311在这里被假定为也是可拆卸地连接的。图3A、3B可以仅图示完整天线系统300的单个部分，包括串联布置的多个这样的图示部分。

除非另有明确说明，图3A、3B、3C的元件301-303、305、311-316对应于上述图2G的元件201-203、205、211-216。

参考图3A、3B、3C，天线系统300包括如上述实施例中的第一天线模块301和第二天线模块311。第一天线模块301包括第一天线阵列，其具有单个第一天线元件305，如图2G、2H所示。一个或多个另外的第一天线元件可以在与图3B的平面正交的方向上邻近第一天线元件305提供和/或布置在第二天线模块311的附接到第三机械结构308的相对侧，以与第一天线元件305和第一机械结构302所示的类似方式。应该注意，第一机械结构302和第三机械结构308可以机械连接并且形成第一天线模块301的第一底盘的一部分。

第二天线模块311包括第二天线阵列313，第二天线阵列313包括布置在地平面315上方的多个第二天线元件314，类似于结合图2G所描述的。具体来说，图3A、3B中说明了3×8阵列。应注意，在该特定实施例中，提供了一组垂直金属壁317，该金属壁317从第二天线阵列313的地平面315正交地延伸，以更好地将第二天线阵列313的各个第二天线元件314彼此分离。在其他实施例中，可以省略这样的元件。

在该特定示例性实施例中，第一天线元件305和第二天线元件314都是交叉偶极子型天线元件(尽管具有不同的设计)。通常，交叉偶极子型天线可以包括两个具有相同尺寸的偶极子型天线元件(用于第一天线元件305的元件321、322)，它们彼此基本成直角安装。具有偶极子型天线的(方向性)辐射图(即，具有环形或“甜甜圈”形状的辐射图)的任何天线元件在此可以被认为是偶极子型天线元件。两个偶极子型天线元件中的每一个都具有两个臂，偶极子型天线元件可以在这两个臂之间馈电。从第一天线元件305和第二天线元件314的不同几何形状可以明显看出，交叉偶极子型天线元件的偶极子型天线元件可以具有多种不同的形状，这取决于例如带宽和辐射方向图要求。在所示示例中，第一天线元件305和第二天线元件314的偶极子型天线元件的各个臂的形状分别类似于在远端弯曲的像透镜一般的细长锥形条带。通常，第一天线元件305和第二天线元件314的偶极子型天线元件的各个臂可以例如具有可选的一个或多个槽的、具有任意多边形的形状。

第一天线元件305和第二天线元件314的两个偶极子型天线元件具体可以是半波偶极子型天线元件(即，它们可以在天线系统200的相应操作频率处表现出半波谐振)。第一天线元件305和第二天线元件、314可以例如是单独的金属片或者是印刷在(薄)基板上的金属化表面。

第一天线元件305和第二天线元件314中任一个的两个偶极子型天线元件可以相位正交馈电，即通过两条馈线(用于连接两个馈线的馈电点对，这里用用于第一天线元件305的元件326、327的馈线示出)可以彼此异相90°。实际上，对于同轴馈线，外导体可以连接到偶极子的一个臂的近端，而同轴馈线的内导体可以连接到同一偶极子的相对臂的近端。具有上述馈电布置的交叉偶极子型天线可以提供具有双极化行为(dual polarizationbehavior)的接近全向辐射图。

在一些实施例中，第一天线元件305和第二天线元件314中任一个的两个偶极子型天线元件可以同相馈电(彼此没有相移)，这会导致圆极化，而不是如上一段中描述的实施例中的线性极化(linear polarization)。

如图3A、3B所示，第一天线元件305包括第一交叉偶极子型天线元件306和布置在第一交叉偶极子型天线元件306上方的矩形框架形状的寄生金属元件307。寄生金属元件307与交叉偶极子型天线元件306同心。在一些实施例中，所述寄生金属元件305可以被省略或者可以具有不同的形状(例如，十字形)。

具体参考图3C，其示出了第一交叉偶极子型天线元件306的更详细视图，第一交叉偶极子型天线元件306被实施为印刷电路板(PCB)的一组金属片或金属化表面323，该一组金属片或金属化表面323形成两个交叉偶极子型天线321、322的臂。如上所述，第一交叉偶极子型天线元件306的四个偶极子臂中的每一个具有朝向其远端逐渐变细并且在其远端处具有弯曲部的条带形状。第一交叉偶极子型天线元件306包括沿第一交叉偶极子型天线元件306的臂布置的多个纵向槽324和多个横向槽325。这样的槽324、325用于最小化由第二天线阵列313上的第一交叉偶极子型天线元件引起的天线阻塞。它们还对第一交叉偶极子型天线元件305的各种特性例如输入阻抗有影响。一般而言，如在实施例中使用的第一天线阵列的第一天线元件可以实施为金属片或PCB的金属化表面，其包括一个或多个狭槽(同样称为孔或狭缝)。

图4示出了根据实施例的第一天线模块的第一天线阵列的第一天线元件400的另一替代设计。图4的第一天线元件400包括交叉偶极子型天线元件401和布置在矩形框架形状的交叉偶极子型天线元件401顶部的金属寄生元件402(类似于图3A、3B、3C的实施例)。交叉偶极子型天线元件401可以印刷在基板上(即，它可以是基于PCB的)或者是单独的金属片。交叉偶极子型天线元件401的每个偶极臂403、404、405、406具有正方形的形状，在最外角具有凹口，并且包括指向交叉偶极子型天线元件401中心的对称“L”形槽407、408、409、410。交叉偶极子型天线元件401的每个偶极子臂403、404、405、406根据用于馈送交叉偶极子型天线的常用做法从与所述角相对的具有凹口的角馈电。

与图3A、3B、3C相比，图5A、5B、5C以更详细的视图示出了根据实施例的天线系统500。具体地，图5A、5B、5C分别从上方、从侧面局部以及在透视图中示出了根据示例性实施例的天线系统500。如在上述实施例中，天线系统500包括第一天线模块501和第二天线模块511。第一天线模块501(或者具体地第一底盘502)和第二天线模块501可以具有如图5A、5B、5C所示的细长形状(均沿相同方向伸长)。值得注意的是，在图5B中，第一天线模块501和第二天线模块511被显示为彼此分离，而在图5A、5C它们被显示为彼此附接。通常，天线系统500可以对应于图2G的天线系统和/或图3A、3B、3C的天线系统300。虽然图3A、3B省略了天线系统的一些(在电磁特性方面无关紧要的)结构特征，但图5A、5B、5C完整地示出了天线系统500。

参考图5A、5B、5C，第一天线模块501包括第一底盘(或框架)502，第一底盘(或框架)502适于可拆卸地安装(或可拆卸地附接)到天线系统500的第二天线模块511上。第一底盘502包括开口503，当第一底盘502安装在第二天线模块511上时，开口503在第二天线模块511上方延伸，以最小化由第一天线模块501(主要由其第一底盘502)造成的天线阻塞。图5B中的箭头表示安装方向。如图5A、5B、5C所示，第一底盘502和开口503都可以具有沿相同方向伸长的形状。当第一底盘502安装到第二天线模块511上时，开口503可以具体地至少部分地在第二天线模块511的第二天线阵列上延伸。开口503可以是例如图5A、5B、5C所示的矩形开口。一旦被安装，第一天线模块501的第一底盘502适合于围绕着第二天线模块511。换句话说，第二天线模块511嵌入到第一天线模块501的第一底盘502中。第一底盘502例如至少大部分可以由金属或合金制成。

在一些替代实施例中，可以在第一底盘502中提供(矩形)空腔或空心，而不是开口503，以实现与针对开口503描述的相同功能。例如，这样的空腔或空心可以是通过移除开口503的至少一个壁(例如，图5A顶部所示的壁)来实现。空腔可以具体地在与第一底盘502的平面正交(或与第一天线阵列504的平面同样正交)的方向上穿透第一底盘502。空腔可以具有细长形状。这种空腔的一个例子在图9A、9B中结合另一实施例示出。

第一天线模块501还包括多个悬臂式支撑元件505，该多个悬臂式支撑元件505的一个或多个第二端机械连接到第一底盘502。所述多个悬臂式支撑元件505适合于在第一底盘502的开口503上方(向内)延伸。所述多个悬臂式支撑元件505可以适合于基本上朝向第一底盘502的中心(纵向)轴线延伸。该多个第一悬臂式支撑元件505的至少第一端可以布置在开口503上方。具体地，多个悬臂式支撑元件505可以机械连接到第一底盘502的邻近开口503的部分。具体地，多个悬臂式支撑元件505可以机械地连接到第一底盘502的靠近其纵向侧的部分。具体地，多个悬臂式支撑元件505可以机械地连接到第一底盘502的与细长开口503(或相应细长腔的)或与细长开口503相对的两个或更多个纵向侧相邻的部分。在图5A、5B、5C所示的一些实施方式中，多个悬臂式支撑元件505中的两个悬臂式支撑元件505可以机械地连接到第一底盘502的位于第一开口503的相对侧上的部分(例如，连接到第一底盘502的两个相对侧)。这里，所述多个悬臂式支撑元件505在第二天线模块511的相对两侧设置成四排。通常，可以提供一排或多排悬臂式支撑元件。所述多个悬臂式支撑元件504通常可以如结合以上实施例所讨论的那样被限定。在该特定示例中，多个悬臂式支撑元件505由模制金属制成。第一配电装置(例如，一根或多根同轴电缆)可以集成到或附接到多个悬臂式支撑元件505。

在诸如图5A、5B、5C所示的一些实施例中，一个或多个悬臂式支撑元件505中的每一个包括至少第一部分508和第二部分509，该第一部分508连接到第一底盘502并且基本上远离第一底盘502延伸，该第二部分509基本上平行于第一底盘502的(中)平面或表面延伸，使得第一天线阵列504可以布置在开口503上方并且因此布置在第二天线模块511上方(或者具体地布置在第二天线模块511的第二天线阵列上方)。第一部分508和第二部分509可以被包括至少一个弯曲的第三部分分离。

在如图5C中具体说明的一些实施例中，一个或多个悬臂式支撑元件505可以实现为两条微带线(microstrip line)521、522(与前面实施例中的集成同轴电缆和薄金属片的金属结构相反)。换言之，切割成特定弯曲(curved)和/或弯曲(bent)形状(在本示例中具体为“L”形)的一对印刷电路板元件可以同时用于实现悬臂式支撑元件以及实现传输线(即，配电装置)用于使信号能够传输到第一天线元件以及从第一天线元件接收信号。在图5C中，微带馈线(即导体)以黑色显示。印刷电路板的没有微带馈线的基板的侧面可以被金属地平面覆盖。

第一天线模块501还包括第一天线阵列504，第一天线阵列504包括八个第一天线元件，每个第一天线元件连接到一个或多个悬臂式支撑元件505的第一端，用于将第一天线阵列布置在开口503上方(或者至少部分地在开口503上)。具体地，八个第一天线元件中的每一个分别附接到一个或多个悬臂式支撑元件505的第一端。通常，第一天线阵列504可以包括一个或多个第一天线元件，该一个或多个第一天线元件可以连接到一个或多个悬臂式支撑元件505的一个或多个第一端。在一些替代实施例中，多个第一天线元件可由单个悬臂式支撑元件505支撑。

与前述实施例相比，第一天线模块501除了第一天线阵列之外，还包括布置在开口503附近(即，不在其上方)且第一天线阵列504附近的其他第一天线阵列506、507。这些其他天线阵列506、507可以包括低频带或高频带天线阵列，即，在低于第二天线模块511的第二天线阵列的第二频带的频率下操作的天线阵列(并且可能与第一天线阵列504的频带一致)和/或在第二频带内和/或以上的频率下操作的天线阵列。举例来说，第一天线阵列506可以是低频段(双极化)天线阵列，而第一天线阵列507可以是在例如1.4-2.7GHz频带下工作的高频段天线阵列。第一天线阵列507中的四列元件(即，图5A中的垂直列)可以形成4个单独的高频带天线阵列(每个包括11个双极化偶极子型天线元件)。

通常，第一天线模块501除包括第一天线阵列504之外还可以包括一个或多个第一天线阵列。或者，第一天线模块501可以只包括第一天线阵列504而不包括其他第一天线阵列。

天线系统500的第二天线模块511包括第二前天线罩512，第二前天线罩512布置在第二天线阵列511上方(或具体地覆盖可插入第一底盘502中的开口503中的第二天线模块511的表面)。第二天线模块511还可以包括用于覆盖第二天线阵列511的背面的第二后天线罩。第二前天线罩和/或后天线罩可以具体地适于至少部分地符合第一天线模块501的底盘502中的开口503的形状。第一天线模块501也可以包括布置在第一天线模块501上方的至少一个第一前天线罩和/或布置成覆盖第一天线模块501的背面且仍然使能第二天线模块511的连接性的至少一个第一后天线罩(图5A、5B、5C中未示出)。假设这些天线罩以及下面将要讨论的任何天线罩在第一天线阵列504和第二天线阵列513的工作频率(或者，实际上，在任何无线电频率或甚至红外频率)基本上是电磁透明的。

由于第二天线罩512，第二天线模块511的大部分元件在图5A、5B、5C中不可见。然而，第二天线模块511可以至少包括第二天线阵列(如上所述)、可操作地耦合到第二天线阵列以用于经由第二天线阵列进行无线电接收和/或发射的无线电单元、以及第二底盘，在该第二底盘上安装了第二个天线阵列和无线电单元。

图6图示了根据实施例的另一个天线系统600。具体地，图6示出了根据示例性实施例的天线系统600的局部透视图，其中没有任何第二天线罩覆盖第二天线模块611。如在上述实施例中，天线系统600包括第一天线模块601和第二天线模块611。在图6中，第一天线模块601和第二天线模块611被示为彼此分离。通常，天线系统500可以对应于图2G的天线系统和/或图3A、3B、3C的天线系统300。元件606、607可以对应于图5A、5B、5C的元件506、507。虽然图3A、3B省略了天线系统的一些(在电磁特性方面无关紧要的)结构特征，但是图6示出了天线系统600，其中包括了所有所述省略的元件。除了下面要强调的一个关键区别以外，天线系统600也可以对应于图5A、5B、5C的天线系统500。

参考图6，天线系统600的第一天线模块601适于可安装到第二天线模块611上，如结合图5A、5B、5C所讨论的。第一天线模块601的第一底盘602包括开口602，以使第二天线模块611的第二天线阵列613即使在第一天线模块601被安装的情况下也能有效地发射和接收电磁波，类似于图5A、5B、5C。然而，这里的开口不适合如图5A、5B、5C所示在整个第二天线模块611上延伸。在该实施例中，开口603适于在包括第二天线阵列613的第二天线模块611的第一部分621上以及在与第二天线阵列613相邻的第二天线模块611的第二部分622(可选地不包括天线元件)上延伸。第二天线模块611还包括第三部分623，当第一天线模块601和第二天线模块611彼此附接时，第三部分623适于被第一天线模块601完全覆盖。第三部分623可以不包括天线元件，因此将第一天线模块601直接布置在所述第三部分623的顶部上可能没有任何损害。

此外，应该注意的是，在图6的天线系统600中，只有第一天线阵列604的一些第一天线元件(图示示例中的六个第一天线元件)布置在开口603上方，而其他的(图示示例中的两个第一天线元件)被布置在开口603附近(即，不是在开口603上方，而是在第一底盘602的没有开口的部分的上方)。显然，在这种情况下，第一底盘602(至少部分由金属制成)充当没有被布置在开口603上方的第一天线元件的地平面。

虽然在上述实施例中，第一天线模块的第一天线阵列使用一组悬臂式支撑元件直接布置在第二天线模块的第二天线阵列上方，但在其他实施例中，第一天线阵列可以与第二天线阵列相邻布置。在这样的实施例中，第一天线阵列具有其自己的地平面，而不是如上述实施例中仅使用第二天线阵列的地平面。图7提供了根据实施例的该替代方案的示意图。具体地，图7以侧视图示出了根据示例性实施例的简化天线系统700，类似于先前的图2G。应当注意，图7示出了一个非常简化的视图，其中天线系统700的许多元件(例如，一些配电元件、无线电单元和天线罩)已经被省略。

前面结合上述实施例提供的讨论适用于没有提供悬臂式支撑元件的以下实施例，除非另外明确定义。

参照图7，天线系统700包括第一天线模块701和第二天线模块711。第一天线模块701包括第一天线阵列704，其中两个第一天线元件705如图7所示，第二天线模块711包括第二天线阵列713，第二天线阵列713包括多个第二天线单元714。所述两个第一天线单元705具体布置在第二天线模块711的相对侧。与上述类似，第二天线阵列713可以是(5G)第二大规模MIMO天线阵列，并且第一天线阵列704可以是4G(或更低)第一天线阵列(或甚至只是单个天线)。第一天线阵列704和第二天线阵列713的工作频带可以如上文所讨论的那样(例如，结合图2G)定义。

第一天线阵列704具体可以是天线间距均匀的一维或二维平面阵列。第一天线阵列704与第二天线模块711的第二天线阵列713相邻布置。通常，第一天线阵列的第一天线元件705可以与第二天线模块711的一个(纵向)侧相邻布置或者靠近第二天线模块711的两个相对(纵向)侧(纵向指向图7中的图)。如图7所示，第一天线元件705可以部分地在第二天线模块711上方延伸。与之前的实施例相比，这里没有使用悬臂式支撑元件。相反，第一天线阵列704的多个第一天线元件705可以至少大部分布置在第一天线模块701的(平面)金属地平面707上(不同于第二天线模块711的地平面)。多个第一天线元件705可以通过自由空间(即，空气)或通过基板(在其上可以印刷多个第一天线元件705并且可以将其另一侧金属化以形成地平面707)与该第一金属地平面707分离。可以满足针对天线元件705和第一地平面707之间的距离的上述λ/4条件。在这个实施例中，第一地平面707可以用作第一天线阵列704的主地平面(因为它至少大部分位于第一天线元件705的正下方)，而第二天线阵列713的第二地平面715可以用作第一天线阵列704的辅助地平面(并且作为第二天线阵列713的唯一地平面)。

多个第一天线元件705可由馈电元件706馈电，馈电元件706可形成第一天线模块701的第一配电装置的一部分(其他元件(例如形成第一移相器网络的一个或多个移相器)例如在元件702内部)用于使第一天线阵列704能够进行波束形成。所述馈电元件706还可以充当多个第一天线元件705的支撑元件(例如，在微带线馈电中，PCB可以提供支撑)，或者，它们可以集成到单独的支撑元件中。馈电可以以与先前实施例中针对第一天线阵列和/或第二天线阵列描述的方式相似的方式布置(例如，利用使用巴伦的同轴电缆或利用微带线)。

多个第一天线元件705可以具有与在任何前述实施例中针对第一(或第二)天线阵列所讨论的类似设计。元件702可以对应于第一机械结构(类似于图2G的元件202)，其例如可以是或形成第一天线模块701的底盘或框架的一部分。在实践中，第一机械结构702可以完全地或部分地围绕第二天线模块711，使得在第一机械结构702中提供(细长的)开口或空腔用于容纳第二天线模块711，类似于前述实施例。第一机械结构702可以可拆卸地附接或安装到第二天线模块711的第二机械结构712(例如，第二底盘或框架)上。然而，在第一天线模块701和第二天线模块711之间可能没有提供(或不需要提供)(有线)电连接。换句话说，第一天线模块701和第二天线模块711可以是完全独立的无线电模块，彼此(仅)机械连接。

第二天线模块711可以对应于图2G的第二天线模块211或上面讨论的任何其他实施例。具体地，元件712到716可以分别对应于图2G的元件212到216。

最后，应当注意，与结合图3A、3B讨论的类似，在所示实施例中提供了从第一地平面707和第二地平面717正交延伸的垂直金属壁703、717，以便更好地彼此隔离第一天线阵列704和第二天线阵列713。在其他实施例中，可以省略这样的元件703、717。

如结合图2H所讨论的，能够用裸地平面替换第二天线模块712以便在没有第二天线模块711的情况下使用第一天线模块701的功能，经必要修改后，也适用于此替代实施例。

由于在结合图7讨论的替代实施例中，第一天线阵列主要布置在第二天线模块附近(而不是在其上方)，因此天线系统的总宽度与之前的实施例相比有所增加。减小该宽度的一种方式是尽可能减小第一天线阵列的第一天线元件的尺寸(或具体地宽度)。图8A、8B示出了根据实施例的一种示例性天线设计，该天线设计的设计目标是特别考虑到具有小宽度的天线。具体而言，图8A从上方显示天线元件，而图8B以透视图显示天线元件。

参考图8A、8B，所示的第一天线元件800是寄生负载交叉偶极子型天线元件的变体。具体地，第一天线元件800包括交叉偶极子型天线元件807，其中四个偶极臂801、802、803、804已经有效地向天线元件807的一侧弯曲，以减小其宽度(例如，向图8A中的右侧弯曲，其中第一天线元件的宽度对应于左右方向)。可以通过以适当方式弯曲具有正交直臂的规则交叉偶极子的偶极子臂或简单地通过将第一天线元件800制造成具有期望的“弯曲”形状来实现所述弯曲。在“弯曲”之后，第一和第二(相邻)偶极臂801、802(或至少其远端部分)可以基本上彼此平行，而第三和第四偶极臂803、804(或至少其远端部分)也可以彼此基本平行并且基本正交于第一和第二偶极臂801、802(或至少其远端部分)。

相对于第一天线模块，交叉偶极子型天线元件807的偶极臂801、802、803、804可以具体地朝向第一底盘的开口或空腔和/或远离它(即朝向第二天线模块)，从而可以减小天线系统的整体宽度(即，在第一底盘中需要为第一天线阵列提供更少的空间)。换言之，例如，每个第一天线元件可以布置成使得每个第一天线元件中的偶极臂803、804面向第一底盘中的所述开口或空腔(第三和第四偶极臂803、804可选地部分地延伸到开口或空腔上方)或背对第一底盘中的所述开口或空腔。这样，由于第一天线阵列占用的空间更少，因此可以减小第一底盘的总宽度。

(金属)寄生元件806(在该示例中，具体为八角形)布置在交叉偶极子型天线元件807上方。所述寄生元件806可以如结合先前实施例所描述的那样定义。

可以使用基于微带的馈电元件(microstrip-based feeding element)805来馈电所示的交叉偶极子型天线元件807，该馈电元件805包括两个正交的同心微带元件。换言之，基于微带的馈电元件805可以包括两个正交的同心印刷电路板，微带馈线和可能的一个或多个分布式阻抗匹配元件(例如，开路或短路的线头(stub))已经印刷到这些同心印刷电路板上。

图9A、9B以与图7相比更详细的视图示出了根据实施例的包括第一天线模块901和第二天线模块911的替代天线系统900。具体地，图9A、9B以当第一天线模块901和第二天线模块911尚未彼此附接时的透视图和当第一天线模块901和第二天线模块911彼此附接时的另一透视图示出了根据示例性实施例的天线系统900。通常，天线系统900可以对应于图7的天线系统700。应当注意，第二天线阵列913仅在图9A中示出(即，在图9B中它不可见)。

参考图9A、9B，第一天线模块901包括第一底盘(或框架)902，其适合于可拆卸地安装(或可拆卸地附接)到天线系统900的第二天线模块911上。至少在大多数情况下，第一底盘902可以由金属或合金制成。为此，第一底盘902包括空腔903，当第一底盘502安装到第二天线模块911上时，空腔903适于在第二天线模块911上延伸，以最小化由第一天线模块901(主要由第一天线模块的底盘902)引起的天线阻塞。空腔903具体可以在与第一底盘902的平面正交(或与第一天线阵列904的平面同样正交)的方向上穿过第一底盘902。空腔可以形成在第一底盘902的侧面上。图9A中的箭头指示安装方向。当第一底盘902安装到第二天线模块911上时，空腔903可以至少部分地在第二天线模块911的第二天线阵列上延伸。一旦安装，第一天线模块901的第一底盘902适于基本上围绕第二天线模块911(即，从三个侧面围绕它，其中一个侧面保持敞开)。换言之，第二天线模块911嵌入在第一天线模块901的第一底盘902中。

在其他实施例中，类似于图5A、5B、5C、6中所示的，可以在第一底盘902中提供开口(或孔)而不是空腔。

如图9A、9B所示，第一底盘902和开口或空腔903都可以具有沿相同方向伸长的形状。此外，一个或多个第一天线元件可以被布置为与开口或腔902的一个或多个纵向侧相邻(即，不一定与开口或腔902的横向侧相邻)。

第一天线模块901还包括第一天线阵列904，第一天线阵列904包括布置在空腔903的两个相对侧上的多个第一天线元件(这里具体为八个)。第一天线阵列904(和相关联的馈电结构或元件)可以是如上所述，在本实施例中直接安装在第一底盘902上。多个第一天线元件可以布置成与腔903相邻。多个第一天线元件可以部分地与腔903重叠(尽管它们可以主要位于第一底盘902之上，如图9A、9B所示)。第一天线阵列904可以布置在距用作其地平面的第一底盘902和/或距第二天线阵列913的地平面(因此也可以用作用于第一天线阵列204的地平面)λ/4，其中λ是第一波长，其是对应于第一天线阵列904的第一频带内的频率的波长。

尽管在图9A、9B的第一天线阵列904中使用了传统的交叉偶极子型天线元件设计，但是在其他实施例中，可以替代地使用图8A、8B的弯曲交叉偶极子型天线元件。如上所述，所述弯曲交叉偶极子型天线元件可以布置成使得第三偶极臂803和第四偶极臂804面向空腔903(或背离空腔903)。

类似于结合图5A、5B、5C所讨论的，除了第一天线阵列904之外，第一天线模块901还可以包括一个或多个其他第一天线阵列907，该其他第一天线阵列907布置在第一底盘902上方并且与空腔903相邻(即，不在其上方)且与第一天线阵列904相邻。具体地，所述一个或多个其他第一天线阵列907可以布置成在第一底盘902的纵向方向上邻近空腔903，而不是像第一天线阵列904那样在第一底盘902的横向方向上邻近空腔903。这些其它天线阵列907可以如结合图5A、5B、5C所讨论的那样定义。

需要说明的是，第一天线模块901还包括第一前天线罩921，用于保护第一天线模块901且在第二天线模块911附接到第一天线模块901时保护第二天线模块911。

天线系统900的第二天线模块911可以对应于图5A、5B、5C的第二天线模块511，因此为了简洁在此不再详细讨论。

进一步考虑，在高频段天线阵列(例如，5G MIMO天线阵列或包括一个或多个高频段辐射元件的天线阵列，例如5G天线)的情况下，附加辐射元件的辐射位置(例如，低频段辐射元件，如以低于高频段天线阵列的频率发送或接收信号的4G天线元件或天线阵列)可以放置在高频段天线阵列上方，而附加辐射元件的馈电位置可以放置在高频带天线阵列区域的外部。使用机械类比，该想法的原理就像悬臂伞，其覆盖范围(辐射区域)与其馈电区域(机械固定位置)分离。根据本公开的一些实施例，两个位置之间的距离在理论上没有限制：辐射区域与机械固定区域的距离可以是几毫米、几厘米、几米、几十米、几百米、几千米甚至更远。

为简单起见，以下描述中以5G MIMO天线阵列作为高频段天线阵列的示例，4G天线元件作为低频段辐射元件的示例。在一些实施例中，辐射元件所在区域与机械固定位置所处区域完全不同。例如，辐射元件可以在天线底盘的顶部产生电磁场，而它的机械固定位置在与底盘不同的地方。或者，可以将辐射元件的机械固定装置置于天线底盘的后部并与其相距一定距离。

在一些实施例中，辐射元件符合一些物理规则。例如，辐射元件是一个偶极子，它的尺寸、在底盘地面上的位置以及它的馈电方式将影响其整体能力(阻抗匹配、效率、图案形状等)。在一些实施例中，辐射元件在基站天线的范围内使用，并且可以认为将辐射元件放置在例如地平面上四分之一波长是有利的。在一些实施例中，使用平衡传输线(balancedtransmission line)来馈送半波偶极子，该传输线匹配例如50欧姆馈线的自然阻抗。然后，在将辐射元件连接到机械固定位置的馈线内引入巴伦。

图10示出了根据本公开的一些实施例的悬臂式支撑元件1020的第一端连接到的天线(也可以称为“辐射元件”)1010的示例。辐射元件1010可以是图2G所示的第一天线元件205或图3A、3B所示的第一天线元件305或图7所示的第一天线元件。

在一些实施例中，辐射元件1010可以定位(安装)在某个位置(“固定位置”，或“安装位置”)，而该辐射元件1010可以在可能远离其固定位置的另一位置(“辐射位置”)辐射，并且该特定拓扑在通信领域中对于包括辐射元件1010的天线模块特别有意义。在一些实施例中，悬臂式支撑元件1020包括布置在悬臂式支撑元件中的配电装置1020-1，用于向辐射元件1010分配功率和从辐射元件1010输送功率。除此之外或替代地，配电装置1020-1包括一对或多对同轴电缆，一对或多对相应的巴伦1020-2机械连接到配电装置1020-1，如图10所示。在一些实施例中，巴伦的延伸部可以与由辐射元件1010限定的平面形成(+/-)45°角，如图10所示。

除非另有明确说明，图10的元件1010、1020、1020-1、1020、2对应于上述图2F的元件205、230、230-1、230-2。

图11示出了根据本公开的一些实施例的具有通过辐射部件手柄1140将悬臂式支撑元件1020组装到天线罩1130上的辐射元件1010的示例。

图12以放大视图示出了根据本公开的一些实施例的辐射元件1010的示例。

如图12所示，辐射元件1010包括螺柱1230(如图12所示)，通过该螺柱1230以机械方式连接到辐射部件手柄1140(为简单起见在图12中未示出；更多细节参见图11)。

在一些实施例中，辐射元件1010可以在包括在有源天线中的5G辐射元件之上进行辐射。它们的电磁场可能相互耦合，这可能在辐射元件1010和5G辐射元件两者中产生干扰。因此有必要使辐射元件1010相对于5G辐射元件以某种方式“透明”。在一个实施例中，通过通孔将一些“斑块”添加到辐射元件1010的导线(铜迹线)。如图11、12所示，辐射元件1010包括多个斑块1210和通孔1220，这些“斑块+通孔”(patches+vias)沿LB PCB铜线串联设置，可以用作自电容系统(如图14所示)。通孔中形成有金属或合金，从而将分别位于印刷电路板两侧的天线和斑块相互电连接。

图13A、13B示出了根据本公开的一些实施例的具有“蘑菇”(mushroom)的低频带线如何能够过滤5G电流。这里的“蘑菇”是指可以通过印刷电路板中形成的过孔(通孔)1220连接到天线的T形斑块(patch)1210。如图12所示，每个斑块1210中都有一个过孔1220，因此从截面图中看，它看起来像一个T形“蘑菇”，如图13B所示。

如图13A所示，其中辐射元件1010不包括“斑块+通孔”，在5G辐射元件中产生/感测的5G电流是浮动的。如图13B所示，其中辐射元件被设计为包括“斑块+通孔”，在5G辐射元件中产生/感测的5G电流被过滤掉(至少被减少)。

图14图示了根据本公开的一些实施例的图12的等效电路。如图14所示的等效电感加电容系统(L+C系统)可用作滤波器，这有助于阻止(或至少减少它们)在辐射元件1010处浮动的5G电流。

图15、16、17、18示出了如何组装根据本公开的一些实施例的LB天线模块(第一天线模块)。下面参考图15、16、17、18描述辐射元件1010和悬臂式支撑元件1020的示例性布置。在以下描述中，嵌入5G MIMO有源阵列的“BB4L”双极化多频带天线布置，即考虑多频带集成。BB4L布置包括两个低频段双极化无源阵列(617-960MHz)(“B”频段)、四个中频段双极化无源阵列(1695-2690MHz)(“L”频段)和一个12x8 5G高频段MIMO双极化有源阵列(3300-4200MHz)。

图15示出了天线罩1130，多个辐射部件手柄1140将安装在天线罩1130的内表面上。在一些实施例中，例如，辐射部件手柄1130被胶合到天线罩1140上，如图16所示。

接下来，如图17所示，将多个辐射元件1010(例如，LB辐射元件)机械地连接到辐射部件手柄上。在一些实施例中，辐射元件1010是印刷电路板(PCB)。在一些实施例中，辐射元件1010通过辐射元件1010上的螺柱1230(如图12所示)和辐射部件处理器1140中的螺孔(为简单起见，未示出)机械连接到辐射部件手柄1140。换言之，通过将辐射元件1010通过螺纹连接固定到辐射部件手柄1140上，辐射元件1010可以通过辐射部件手柄1140被固定在天线罩1130上并由天线罩1130保持，如图18所示。

图19、20示出了根据本公开的一些实施例的包括一个或多个辐射元件1010的天线模块的各部分之间的相对位置关系。如图19所示，悬臂式支撑元件1020在一端机械连接到辐射元件1010。例如，悬臂式支撑元件1020与辐射元件1010的连接位置可以是辐射元件1010上侧(辐射元件1010与辐射部件手柄110接触那侧的相反侧)的中心位置(如上述，当辐射元件1010机械连接到辐射部件手柄1140时，辐射元件1010一侧与辐射部件手柄1140接触)。例如，悬臂式支撑元件1020与辐射元件1010的连接位置可以是辐射元件1010上侧的另一个位置，例如与辐射元件1010的中心位置有一定偏移的位置。

图20是示出根据本公开的一些实施例的包括一个或多个辐射元件1010的天线模块的各部分之间的相对位置关系的示意图。例如，天线底盘2030、移相器网络(PSN)2040、同轴电缆1020-1、巴伦1020-2、辐射元件1010、辐射部件手柄1140和天线罩1130之间的相对位置关系如图20所示。

在一些实施例中，辐射元件1010可以连接到横向PSN 2040，该PSN 2040一直沿天线罩1130延伸，并且馈送一个或多个辐射元件1010。例如，辐射元件1010的馈线直接连接到PSN 2040，并且没有辐射元件1010由天线底盘2030直接支撑。

在一些实施例中，PSN 2040可以是紧凑型PSN，即PSN功能不分布在长横向单元内，而是所有相关功能(分离器和移相器)在集中块内重新组合。

图21示出了可拆卸地安装在天线底盘2030上的有源MIMO天线模块(第二天线模块)，而包括一个或多个辐射元件1010的LB天线模块可拆卸地安装在同一底盘2030的其他部分上。通过这种布置，有源MIMO天线模块不进入包括一个或多个辐射元件1010的LB天线模块。MIMO天线模块的天线罩放置在LB天线模块的接地参考附近或与其邻接。

图22A、22B示出了如何组装根据本公开的一些实施例的有源MIMO天线模块2220。如上文参考图15、16、17、18所述，制备了根据本公开的包括一个或多个辐射元件1010和一个或多个悬臂式支撑元件1020的LB天线模块2210。如图22A所示，根据本公开的包括一个或多个辐射元件1010和一个或多个悬臂式支撑元件1020的LB天线模块2210布置在天线底盘2030的顶部。在一些实施例中，LB天线模块2210可以在单独模式(stand-alone mode)下单独使用。在这种情况下，LB辐射元件1010的反射器(“接地层”)由分离的可移动部件确保。例如，分离的可移动部件可以是可移动导电层，当有源MIMO天线模块未安装到相反侧(相对于LB天线模块而言)的天线底盘2030上时，该可移动导电层可以充当辐射元件的“接地参考”并隐藏底盘孔。

在一些实施例中，有源MIMO天线模块2220从相对侧可拆卸地安装到底盘2030上。例如，有源MIMO天线模块2220可以插在底盘2030的相对于LB天线模块2210的背面，如图22A、22B所示。换言之，在这种情况下，可能不需要分离的可移动部件。或者，可以抑制可移动导电层，并且，MIMO天线模块2220的辐射元件的“接地层”可以充当包含在LB天线模块2210中的一个或多个LB辐射元件1010的“接地层”。

在一些实施例中，在安装有源MIMO天线模块2220之前，优选在现场场景中不拆卸可移动导电层。在这种情况下，可以使用频率选择表面(FSS)。FSS是众所周知的“元材料”设备，至少从80年代开始就在雷达系统的背景下广泛使用。通过使用FSS层，不再需要在现场予以抑制的可移动反射层。此外，FSS层可以过滤来自外部的有源MIMO天线模块2220和LB天线模块2210的不需要的信号(例如杂散发射)。

可以将FSS用于多种用途。在一些实施例中，FSS层2310可以固定到LB天线模块2210，如图23所示。在一些实施例中，FSS层可以固定到有源MIMO天线模块2220。在一些实施例中，FSS层可以由多层(至少2层)构成，至少一层FFS层可以固定在LB天线模块2210上，至少一层FFS层可以固定在有源MIMO天线模块2220上。这样的配置的优点在于，当没有安装有源MIMO天线模块2220时，LB天线模块2210可以在独立模式下动作/工作。当有源MIMO天线模块2220在独立模式下使用时，FSS可以过滤从内部到外部或反之亦然的无用信号，例如作为互调产物的杂散信号。例如，有源MIMO天线模块2220会产生大量杂散发射，而FSS可以充当EMC-EMI屏蔽，因此有源MIMO天线模块2220可以放置在其他天线或任何不需要的信号源附近。例如，有源MIMO天线模块2220(尤其是为TDD调制系统设计的有源MIMO天线模块2220)可以作为PIM发生器，FSS层也可以作为EMC-EMI屏蔽层，过滤掉不需要的信号，从而提高通信质量例如，可以提高RSSI、CQI等通信质量参数。

在一些实施例中，FSS层可以固定到LB天线模块2210。例如，FSS可以设计在印刷电路板(PCB)上。此外，通常PCB是相对柔韧的材料，因此可能需要重要的PCB厚度以确保方便的位置和硬度。如此重要的PCB厚度将推升动额外的成本，如额外的射频损耗。因此，设计一些在尺寸和所需公差方面与标准金属蚀刻技术兼容的特定FSS单元是有利的。在这种情况下，可以直接在LB天线模块2210整体中实现FSS功能。

图23图示了根据本公开的一些实施例的示例底盘。如图23所示，为了增强FSS功能的过滤能力，例如FSS层被设计成六边形。同样如图23所示，为了增强FSS功能的过滤能力，例如，可以堆叠几个FSS层。例如，对于3.3-3.8GHz频带上的带通滤波功能，第一FSS层的尺寸可能在几毫米的厚度范围内(例如1到4mm，对应于底盘的厚度)，而(例如，将成本限制为重量)第二FSS层厚度小于或在毫米范围内(例如0.2毫米至1毫米)，并且使用的电池尺寸约为80-90毫米(例如，六角形电池的形式)。底盘和第二FSS层可以设计在任何类型的导电层上。例如可以利用铝来设计第二FSS层。在一些实施例中，一个或多个FFS层实际上集成在底盘中。换句话说，一个或多个FFS层可以直接由金属底盘冲压制成，即FSS不是要组装的额外部件，而是底盘的一部分。

图24图示了根据本公开的一些实施例组装LB天线模块2210的示例流程图。

在步骤2410中，一个或多个辐射部件处理器1140被组装到天线罩1130的内表面上，如图15、16所示。

在步骤2420中，一个或多个第一天线元件1010通过将它们机械连接到一个或多个辐射部件手柄1140来组装，如图17、18所示。

在步骤2430中，一个或多个悬臂式支撑元件1020在一个或多个悬臂式支撑元件1020的一个或多个第一端机械连接到机械固定位置。

在步骤2440中，天线罩1130被布置在底盘2030上方。底盘2030至少部分地包括开口或空腔。一个或多个第一天线元件1010连接到一个或多个悬臂式支撑元件1020的一个或多个第二端，用于在开口或空腔上方布置第一天线阵列，天线罩1130被配置为将第一天线保持模块在底盘上方。

在一些实施例中，辐射元件1010与底盘2030在垂直于底盘2030的方向上的距离为λ/4，其中λ是辐射元件发射或接收的信号的波长。在一些实施例中，辐射元件1010与悬臂式支撑元件1020的机械固定位置在底盘2030的长度方向上的距离不受限制，即该距离可以非常非常长。例如，距离可以是几毫米、几厘米、几米、几十米、几百米，也可以是几千米甚至更长。例如，该距离可以是λ/4、λ/2、λ、2λ和λ的更多倍之一。

因此，本公开的实施例的主要优点之一是，辐射元件1010的任何部分都没有固定到底盘2030，这使得组装包括辐射元件1010和悬臂式支撑元件1020的天线模块更加灵活。例如，在一些实施例中，偶极子的辐射部分可以由天线罩1130支撑。另外地或替代地，馈电电缆可以直接连接到也布置在天线罩1130上的移相器网络(PSN)块。配电装置可以在馈电电缆的中间部分夹在底盘2030和天线罩1130之间。通过这样的布置，可以限制配电装置的移动，从而可以提高由悬臂式支撑元件1020支撑的辐射元件1010的稳定性。

在一些实施例中，辐射元件1010与底盘2030在垂直于底盘2030的方向上的距离为λ/4，其中λ是辐射元件发射或接收的信号的波长。在一些实施例中，辐射元件1010与悬臂式支撑元件1020的机械固定位置在底盘2030的长度方向上的距离不受限制，即该距离可以非常非常长。例如，距离d可以是几毫米、几厘米、几米、几十米、几百米，也可以是几千米甚至更长。例如，可以是d＝(N+M/4)λ，其中λ是与辐射元件205的工作频率对应的第一波长，N为自然数(例如N＝0、1、2、……)，M为1到3之间的整数，即M为1或2或3。具体地，该距离d可以是λ/4、λ/2、λ、2λ、λ的更多倍之一。

如在本申请中使用的，术语“电路”可以指以下一项或多项或全部：

(a)纯硬件电路实现(例如仅在模拟和/或数字电路中实现)；

(b)硬件电路和软件的组合，例如(如适用)：

(i)模拟和/或数字硬件电路与软件/固件的组合，以及

(ii)硬件处理器的任何部分与软件(包括数字信号处理器)、软件和存储器一起工作以使设备(例如移动电话或服务器)执行各种功能；以及

(c)硬件电路和/或处理器，例如微处理器或微处理器的一部分，其需要软件(例如，固件)进行操作，但在操作不需要软件时软件可以不存在。

电路的该定义适用于本申请中该术语的所有使用，包括在任何权利要求中。作为另一个示例，如在本申请中使用的，术语电路还涵盖仅硬件电路或处理器(或多个处理器)或硬件电路或处理器的一部分及其(或它们的)随附软件和/或固件的实现。例如，如果适用于特定权利要求元素，术语电路还涵盖用于移动设备或服务器、蜂窝网络设备或其他计算或网络设备中的类似集成电路的基带集成电路或处理器集成电路。

尽管上面已经参照根据附图的示例描述了本发明，但显然本发明不限于此，而是可以在所附权利要求的范围内以多种方式进行修改。因此，所有用语和表达都应该被广义地解释并且它们旨在说明而不是限制实施例。对于本领域技术人员来说显而易见的是，随着技术的进步，可以以各种方式实现本发明的概念。此外，本领域技术人员清楚的是，所描述的实施例可以但不必须以各种方式与其他实施例组合。

Claims (15)

1.一种第一天线模块，包括：

至少部分地包括开口或空腔的底盘；

一个或多个悬臂式支撑元件，所述一个或多个悬臂式支撑元件的一个或多个第一端机械连接到机械固定位置；以及

第一天线阵列，包括一个或多个第一天线元件，所述一个或多个第一天线元件连接到所述一个或多个悬臂式支撑元件的一个或多个第二端以用于将所述第一天线阵列布置在开口或空腔上方，所述一个或多个第一天线元件机械连接到一个或多个辐射部件手柄，所述一个或多个辐射部件手柄组装在所述底盘上方的天线罩的内表面上，所述天线罩被配置为保持所述第一天线阵列。

2.根据权利要求1所述的第一天线模块，其中所述第一天线阵列与所述机械固定位置之间的沿所述底盘横向或长度方向的距离不受限制。

3.根据权利要求1所述的第一天线模块，其中所述机械固定位置与所述底盘不连接或连接。

4.根据权利要求1所述的第一天线模块，其中所述机械固定位置位于所述底盘相反侧一定距离的位置。

5.根据权利要求1所述的第一天线模块，其中所述第一天线模块的任何部分都没有固定到所述底盘。

6.根据权利要求1所述的第一天线模块，其中所述第一天线阵列与所述底盘之间的垂直于所述底盘的距离为所述第一天线阵列发射或接收的信号波长的四分之一。

7.根据权利要求6所述的第一天线模块，其中所述第一天线阵列与所述机械固定位置之间沿所述底盘横向或长度方向上的距离为所述天线阵列所发射或接收的信号波长的四分之一、二分之一、一倍或二倍。

8.根据权利要求1所述的第一天线模块，还包括：

第一配电装置，布置在悬臂式支撑元件中，用于向第一天线阵列分配功率和从第一天线阵列输送功率。

9.根据权利要求8所述的第一天线模块，其中所述第一配电装置包括一对或多对同轴电缆，其中一对或多对相应的巴伦机械地连接到所述悬臂式支撑元件。

10.根据权利要求9所述的第一天线模块，其中所述一对或多对同轴电缆直接连接到移相器网络块。

11.根据权利要求1所述的第一天线模块，其中所述一个或多个悬臂式支撑元件中的至少一个具有弯曲形状和/或与所述底盘所成的角度非直角。

12.根据权利要求1所述的第一天线模块，其中所述一个或多个第一天线元件中的每一个包括交叉偶极子型天线元件，所述交叉偶极子型天线元件包括在印刷电路板一侧上的一个或多个偶极臂和在印刷电路板相对侧上的多个金属或合金斑块，所述多个金属或合金斑块通过沉积在印刷电路板中形成的相应通孔中的金属或合金连接到偶极臂，使得所述多个金属或合金斑块中的每一个斑块形成具有相应偶极臂的电容器或表现出电容器特性。

13.根据权利要求1所述的第一天线模块，还包括在所述底盘的相对侧上的可移动导电层，当所述第一天线模块以独立模式操作时，所述可移动导电层被配置为接地参考层。

14.根据权利要求1所述的第一天线模块，还包括一个或多个频率选择表面。

15.根据权利要求14所述的第一天线模块，其中所述频率选择表面中的一个包括固定到所述第一天线模块的至少第一表面和固定到所述第二天线模块的至少第二表面。

Images