本公開涉及多頻帶天線裝置以及用于設(shè)計多頻帶天線裝置的方法。

背景技術(shù)：

在過去十年中，移動通信網(wǎng)絡(luò)的使用已經(jīng)增加。移動通信網(wǎng)絡(luò)的運營商已經(jīng)增加了基站的數(shù)量，以便滿足移動通信網(wǎng)絡(luò)的用戶對服務的增加的需求。移動通信網(wǎng)絡(luò)的運營商希望降低各個基站的運行成本。這樣做的一項選擇是將無線電系統(tǒng)實現(xiàn)為形成有源天線陣列的嵌入式天線無線電設(shè)備。嵌入式天線無線電設(shè)備的許多組件可以在一個或多個芯片上實現(xiàn)。

分布式天線系統(tǒng)在本領(lǐng)域中是已知的。分布式天線系統(tǒng)通常采用單天線元件來在建筑物的室內(nèi)以及還有校園式環(huán)境中提供移動通信系統(tǒng)。這些分布式天線系統(tǒng)是動態(tài)的，并且可以快速重新配置以應對不斷變化的移動電信流量。

這種分布式天線系統(tǒng)的一個示例已由德國羅森海姆(Rosenheim)的凱仕林-維科公司(Kathrein-Werke KG)開發(fā)，并且以名稱“K-BOW”銷售。該系統(tǒng)將數(shù)據(jù)流量與集中式平臺聚合，并將電信信號的多個組合發(fā)送到各個無線電單元(RU，Radio Unit)，以由各個無線電單元或單天線單元進行傳輸。使用網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)對系統(tǒng)進行遠程控制，使得可以動態(tài)地增加或減少建筑物中或校園中任何區(qū)域內(nèi)的容量。該系統(tǒng)在各個無線電單元中使用寬帶放大器。單天線元件能夠使用多個頻率來廣播信號。

美國專利US 5,223,848教導了一種天線，其包括具有正交線性極化的至少一對輻射器元件。輻射器元件中的一個饋送有信號，所述信號相對于饋送到另一個輻射器元件的信號具有90°的相位差。每個輻射器元件以兩個不同頻率發(fā)射和/或接收具有正交極化的信號。輻射器元件中的一個以第一頻率用水平極化操作并以第二頻率用水平極化操作。另一個輻射器元件以第一頻率用水平極化操作并以第二頻率用垂直極化操作。

日本專利JP 4682979 B2教導了一種能夠雙工交叉極化通信的天線。用于兩個頻率的四個天線布置在具有相反正交極化的四個部分中。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明教導了一種多頻帶天線裝置，其包括：機械支撐件，優(yōu)選為PCB支撐件，分成至少第一子部分、第二子部分、第三子部分和第四子部分；多個接收器裝置，包括具有用于在至少第一接收器頻帶和第二接收器頻帶中接收電信信號的天線的至少第一接收器裝置、具有用于在第三接收器頻帶和第四接收器頻帶中接收電信信號的天線的第二接收器裝置，以及具有用于在第五接收器頻帶中接收電信信號的天線的第三接收器裝置；多個發(fā)射器裝置，包括具有用于在至少第一發(fā)射器頻帶和第二發(fā)射器頻帶中發(fā)射電信信號的天線的至少第一發(fā)射器裝置、具有用于在第三發(fā)射器頻帶和第四發(fā)射器頻帶中發(fā)射電信信號的天線的第二發(fā)射器裝置，以及具有用于在第五發(fā)射器頻帶中發(fā)射電信信號的天線的至少第三發(fā)射器裝置。第一接收器裝置布置在第一子部分中并布置成接收具有第一極化的電信信號，第二接收器裝置布置在第二支撐子部分中以接收具有所述第二極化的電信信號，第一發(fā)射器裝置布置在第三支撐子部分中以發(fā)射具有第二極化的電信信號，第二發(fā)射器裝置布置在第四子部分中以發(fā)射具有所述第一極化的電信信號。

因此，本發(fā)明教導了一種多頻帶天線裝置，其包括具有不同極化的相反定位的區(qū)段，使得可以實現(xiàn)所接收的電信信號和所發(fā)射的電信信號的改進的解耦。接收器裝置或發(fā)射器裝置適于用兩個頻帶一起操作，并且可包括雙頻帶接收器和/或雙頻帶發(fā)射器，或者可以包括兩個單頻帶接收器和/或兩個單頻帶發(fā)射器。此外，接收器裝置或發(fā)射器裝置包括每個接收器裝置或發(fā)射器裝置中的至少一個雙頻帶天線。本公開的雙頻帶天線可由一個寬帶天線構(gòu)成或者可由兩個單頻帶天線構(gòu)成。

在本發(fā)明的一個方面中，第一極化和第二極化是線性的并且彼此正交或彼此成+/-45°，以在接收器部分和發(fā)射器部分兩者中在不同頻帶中或在相同頻帶之間對電信信號解耦。

在本發(fā)明的一個方面中，第一接收器裝置和第二接收器裝置適于接收在兩個相同的接收器頻帶中的電信信號，并且第一發(fā)射器裝置和第二發(fā)射器裝置適于發(fā)射在兩個相同的發(fā)射器頻帶中的電信信號。因此，在相同接收器頻帶中操作的兩個接收器裝置具有不同的極化和/或空間間隔。在相同發(fā)射器頻帶中操作的兩個發(fā)射器裝置具有不同的極化和/或空間間隔。這種布置提供MIMO能力，特別是2×2MIMO能力。

對于M*M MIMO能力而言，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的是，可以聚合至少兩個如上所述的多頻帶天線裝置，以在相應頻帶中提供接收路徑和發(fā)射路徑中的另外的接收路徑和發(fā)射路徑。

在本發(fā)明的另一方面中，第三接收器裝置布置在至少第一子部分、第二子部分、第三子部分和第四子部分中的兩個子部分中，并且第三發(fā)射器裝置布置在至少第一子部分、第二子部分、第三子部分和第四子部分中的另外兩個子部分中。第三接收器裝置和第三發(fā)射器裝置可相對于彼此和/或相對于接收器裝置和發(fā)射器裝置中的其它裝置提供不同的極化和/或空間間隔，以提供MIMO能力。在背景技術(shù)中引用的現(xiàn)有技術(shù)文獻中沒有公開第三接收器裝置。

第三接收器裝置可布置在第一子部分和第二子部分兩者中，并且第三發(fā)射器裝置可布置在第三子部分和第四子部分兩者中。備選地，第三接收器裝置可布置在第二子部分和第四子部分兩者中，并且第三發(fā)射器裝置可布置在第一子部分和第三子部分兩者中。

在本發(fā)明的另一方面中，第三接收器裝置和第三發(fā)射器裝置布置成在不同的極化和/或空間間隔中操作，用于電信信號的信號解耦。

在本發(fā)明的一個方面中，第一接收器裝置和第三接收器裝置可集成在雙頻帶或三頻帶接收器裝置中，和/或第二接收器裝置和第四接收器裝置集成在雙頻帶或三頻帶接收器裝置中。具體地，第一接收器裝置和第三接收器裝置的天線可制成雙頻帶或三頻帶天線，和/或第二接收器裝置和第四接收器裝置的天線可制成雙頻帶或三頻帶接收器裝置。

通過提供雙頻帶或三頻帶接收器裝置，可以獲得緊湊的設(shè)計?？杀３值偷臑V波器損耗，因為兩個遠離的頻帶可以與不必具有高選擇性的濾波器進行同相雙工。通過還在其它頻帶中提供MIMO能力，使用雙頻帶配置有益于MIMO應用，但不限于MIMO應用。

在本發(fā)明的一個方面中，接收器裝置和發(fā)射器裝置包括偶極子和/或貼片天線。

在本發(fā)明的另一方面中，多頻帶天線裝置包括形成用于每個接收器裝置和每個發(fā)射器裝置的單個輻射器的輻射元件，并且其中所述輻射器包括用于為發(fā)射器裝置和接收器裝置提供饋送的饋送線。通過在PCB支撐件上提供饋送線，可以實現(xiàn)非常緊湊的設(shè)計。備選地，饋送線和輻射元件可通過使用空氣微帶線技術(shù)來實現(xiàn)。本發(fā)明不限于特定傳輸線技術(shù)的使用。

在本發(fā)明的一個方面中，第一接收器裝置在1710-1785MHz的頻率范圍內(nèi)操作，以及第一發(fā)射器裝置在1805-1880MHz的頻率范圍內(nèi)操作，第二接收器裝置在2500-2570MHz的頻率范圍內(nèi)操作，以及第二發(fā)射器裝置在2620-2690MHz的頻率范圍內(nèi)操作以進行發(fā)射，第三接收器裝置在1920-1980MHz的頻率范圍內(nèi)操作，以及第三發(fā)射器裝置在2110-2170MHz的頻率范圍內(nèi)操作。

在本發(fā)明的一個方面中，每個接收器裝置和每個發(fā)射器裝置包括窄帶天線。第一接收器頻帶、第二接收器頻帶和第五接收器頻帶包括最低接收器頻帶、第二最低接收器頻帶和多個較高接收器頻帶。第一發(fā)射器頻帶、第二發(fā)射器頻帶和第三發(fā)射器頻帶包括最低發(fā)射器頻帶、第二最低發(fā)射器頻帶和多個較高發(fā)射器頻帶。

在另一方面中，對于僅位于一個子部分中的發(fā)射器裝置而言，第二最低接收器頻帶是第五接收器頻帶，而第二最低發(fā)射器頻帶是第五發(fā)射器頻帶。第一接收器裝置或第二接收器裝置中的一個在低于第五接收器頻帶的接收器頻帶中操作，并且第一接收器裝置或第二接收器裝置中的另一個在高于第五接收器頻帶的接收器頻帶中操作。第一發(fā)射器裝置或第二發(fā)射器裝置中的一個在低于第五發(fā)射器頻帶的發(fā)射器頻帶中操作，并且第一發(fā)射器裝置或第二發(fā)射器裝置中的另一個在高于第五發(fā)射器頻帶的發(fā)射器頻帶中操作。

在本發(fā)明的一個方面中，具有在子部分中中繼具有相同極化的電信信號的天線的接收器裝置或發(fā)射器裝置中的兩個之間的距離是在第五接收器頻帶中操作的接收器裝置之一的大小或在第五發(fā)射器頻帶中操作的發(fā)射器裝置的大小。接收器裝置或收發(fā)器裝置的大小優(yōu)選地由相應天線的尺寸和/或多頻帶天線裝置的相應子部分的尺寸限定。

發(fā)射器頻帶和接收器頻帶的這種定位和匹配實現(xiàn)了頻帶之間的高度隔離和低無源互調(diào)。

本發(fā)明還提出多頻帶天線裝置，其被劃分為至少第一子部分、第二子部分、第三子部分和第四子部分，布置多個接收器裝置，所述多個接收器裝置包括用于在至少第一接收器頻帶和第二接收器頻帶中操作的至少第一接收器裝置；用于在至少第三接收器頻帶和第四接收器頻帶中操作的第二接收器裝置；以及用于在第五接收器頻帶中操作的第三接收器裝置；以及布置多個發(fā)射器裝置，所述多個發(fā)射器裝置包括用于在至少第一發(fā)射器頻帶和第二發(fā)射器頻帶中操作的至少第一發(fā)射器裝置；用于在至少第三發(fā)射器頻帶和第四發(fā)射器頻帶中操作的第二發(fā)射器裝置；以及用于在第五發(fā)射器頻帶中操作的至少第三發(fā)射器裝置。第一接收器裝置布置在第一子部分中，并且第一接收器裝置的天線布置為接收具有第一極化的電信信號，第二接收器裝置布置在第二支撐子部分中，并且第二接收器裝置的天線接收具有第二極化的電信信號，第一發(fā)射器裝置布置在第三支撐子部分中，并且第一發(fā)射器裝置的天線發(fā)射具有第二極化的電信信號，并且第二發(fā)射器裝置布置在第四子部分中，并且第二發(fā)射器裝置的天線發(fā)射具有第一極化的電信信號。

第一接收器頻帶和第三接收器頻帶設(shè)置成相同，以及第二接收器頻帶和第四接收器頻帶設(shè)置成相同。第一發(fā)射器頻帶和第三發(fā)射器頻帶設(shè)置成相同，以及第二發(fā)射器頻帶和第四發(fā)射器頻帶設(shè)置成相同。

附圖說明

圖1示出根據(jù)本公開一個方面的天線裝置的原理。

圖2示出根據(jù)本公開一個方面的天線裝置。

圖3示出根據(jù)本公開一個方面的組裝在PCB上的圖2所示天線裝置。

圖4示出根據(jù)本公開一個方面的天線裝置。

圖5a示出根據(jù)本公開一個方面的具有頂部金屬化和底部金屬化的PCB。

圖5b示出根據(jù)本公開一個方面的安裝在反射器上的與圖4所示天線裝置類似的圖5a所示PCB天線。

圖6示出根據(jù)本公開一個方面的天線裝置。

圖7示出根據(jù)本公開一個方面的安裝在PCB上的圖6所示天線裝置。

圖8示出根據(jù)本公開一個方面的天線裝置。

圖9示出根據(jù)本公開一個方面的安裝在PCB上的圖8所示天線裝置。

圖10示出根據(jù)本公開一個方面的用于設(shè)計多頻帶天線裝置的方法的框圖。

具體實施方式

現(xiàn)在將基于示出優(yōu)選實施例的附圖描述本發(fā)明。應當理解的是，本文描述的本發(fā)明的實施例和各方面僅僅是示例，并且不以任何方式限制權(quán)利要求的保護范圍。本發(fā)明由權(quán)利要求及其引用限定。應當理解的是，本發(fā)明的一個方面或?qū)嵤├奶卣骺膳c本發(fā)明的不同的一個或多個方面和/或?qū)嵤├奶卣鹘M合。

圖1示出根據(jù)本公開一個方面的天線裝置1的原理。

天線裝置1包括天線支撐件5，天線支撐件5被劃分成由分隔線8分開的第一支撐區(qū)域6和第二相鄰支撐區(qū)域7。天線裝置1適于通過接收器部分10接收電信信號，接收器部分10位于第一支撐區(qū)域6中并且通過位于第二支撐區(qū)域7中的發(fā)射器部分20發(fā)射電信信號。

圖1的天線裝置1的分隔線8在上部部分和下部部分中分隔天線支撐件5。接收器部分10位于圖的上側(cè)，并且發(fā)射器部分20位于圖的下側(cè)。然而，這種布置并不限制本發(fā)明，并且接收器部分可以位于下側(cè)，而發(fā)射器部分可以位于上側(cè)。類似地，分隔線8可在兩個橫向部分(左側(cè)部分和右側(cè)部分)中劃分天線支撐件5，其中接收器部分位于左側(cè)部分，以及收發(fā)器部分位于右側(cè)部分，或反之亦可。

接收器部分10包括三個接收器子部分11、12、13。第一接收器子部分11位于第一支撐區(qū)域6的第一子部分6a中并且具有適于接收具有第一極化P1的電信信號的天線。第二接收器子部分12位于第一支撐區(qū)域6的第二子部分6b中，并且具有適于接收具有第二極化P2的電信信號的天線。第三接收器子部分13位于第一子部分6a和第二子部分6b兩者中，并且具有適于接收具有兩個極化P1和P2的電信信號的天線。

發(fā)射器部分20包括三個發(fā)射器子部分21、22、23。第一發(fā)射器子部分21位于第二支撐區(qū)域7的第一子部分7a中，并且具有適于發(fā)射具有第二極化P2的電信信號的天線。第二發(fā)射器子部分22位于第二支撐區(qū)域6的第二子部分7b中，并且具有適于發(fā)射具有所述第一極化P1的電信信號的天線。第三發(fā)射器子部分23位于第一子部分7a和第二子部分7b兩者中，并且具有適于發(fā)射具有兩個極化P1和P2的電信信號的天線。

第一接收器子部分11面向第一發(fā)射器子部分21，以在第一頻率范圍F1和第二頻率范圍F2二者處接收具有第一極化P1的電信信號并且發(fā)射具有第二極化P2的電信信號。

第二接收器子部分12面向第二發(fā)射器子部分22，以在所述第一頻率范圍F1和第二頻率范圍F2兩者處接收具有第二極化P2的電信信號和發(fā)射具有第一極化P1的電信信號。

第三接收器子部分13面向第三發(fā)射器子部分23，以接收和發(fā)射具有第一極化P1或第二極化P2的電信信號。

相同頻率范圍中的相鄰子部分具有適于接收或發(fā)射具有兩個正交極化的電信信號的天線，以對在兩個相鄰接收器子部分中接收的電信信號，或在兩個相鄰發(fā)射器子部分中發(fā)射的信號，或者在接收器子部分和發(fā)射器子部分中的相鄰子部分中所接收的信號和所發(fā)射的信號進行解耦。極化也可以在+/-45°。

本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的是，第一接收器部分11和第二接收器部分12以及第一發(fā)射器部分21和第二發(fā)射器部分22可用于實現(xiàn)MIMO能力。相應地在本公開的該方面中，第一接收器部分形成第一MIMO象限11，第二接收器部分形成第二MIMO象限12，第一發(fā)射器部分形成第三MIMO象限21，以及第二發(fā)射器部分22形成第四MIMO象限22。剩余的第三接收器部分13和發(fā)射器部分23布置在第一MIMO象限11和第二MIMO象限12的空間中，并且分別布置在第三MIMO象限21和第四MIMO象限22的空間中。

如下面將要描述的那樣，天線裝置1包括共享公共反射器的多個窄帶天線。窄帶天線可包括不同的單頻帶天線，如下面參照圖2和圖3所示。窄帶天線還可包括如圖4和圖5中所示的雙頻帶或多頻帶輻射器。如將看到的那樣，窄帶天線有助于與傳統(tǒng)寬帶系統(tǒng)相比提供更低的濾波器損耗和無源互調(diào)。

圖2示出天線裝置202，其天線布置201基于圖1的原理，以及圖3以透視圖示出組裝的天線裝置202。

天線裝置202包括天線支撐件205，優(yōu)選地為PCB的形式，其被分成第一支撐區(qū)域206和第二相鄰支撐區(qū)域207，并且被分隔線208分開。分隔線208是M形的，并且在圖2的實施例中，分隔線208將天線支撐件205分隔成上部部分和下部部分。第一部分支撐區(qū)域206是上部部分，以及第二支撐區(qū)域207是下部部分。

發(fā)射器部分210位于第一支撐區(qū)域206中，以及接收器部分220位于第二支撐區(qū)域207中。

發(fā)射器部分包括作為第一MIMO象限211的示例的第一發(fā)射器子部分211，其位于第一支撐區(qū)域206的第一(圖中的左側(cè))子部分206a內(nèi)，以及第二發(fā)射器子部分212作為第二MIMO象限212的示例位于第二(圖中的右側(cè))子部分206b內(nèi)。

第一發(fā)射器子部分211包括用于在第一頻帶BTx1中發(fā)射電信信號的第一發(fā)射器貼片天線251和用于在第二頻帶BTx2中發(fā)射電信信號的第二發(fā)射器貼片天線252。

第二發(fā)射器子部分212包括用于在所述第一頻帶BTx1中發(fā)射電信信號的第三發(fā)射器貼片天線253和用于在所述第二頻帶BTx2中發(fā)射電信信號的第四發(fā)射器貼片天線254。

第一發(fā)射器貼片天線251和第三發(fā)射器貼片天線253分別設(shè)置在第一子部分206a和第二子部分206b的上部外側(cè)端。第一發(fā)射器貼片天線251適于發(fā)射具有第一極化P1的信號，而第三發(fā)射器貼片天線253適于發(fā)射具有第二極化P2的信號。盡管圖2的實施例使用具有+/-45°極化的貼片天線，但是應當理解的是，所示的貼片天線僅僅是示例，并且也可以考慮其它極化方向。

在本公開的該方面，電信信號的第一極化P1和第二極化P2是線性的并且彼此正交。

第二發(fā)射器貼片天線252和第四發(fā)射器貼片天線254設(shè)置在第一子部分206a和第二子部分206b的上部內(nèi)端處。第二發(fā)射器貼片天線252適于發(fā)射具有第一極化P1的電信信號，而第四發(fā)射器貼片天線253適于發(fā)射具有第二極化P2的電信信號。

第五發(fā)射器貼片天線255在第一子部分206a和第二子部分206b的下部內(nèi)端處與第二發(fā)射器貼片天線252和第四發(fā)射器貼片天線254相鄰地設(shè)置，即與第一MIMO象限211和第二MIMO象限212重疊。第二發(fā)射器貼片天線252和第四發(fā)射器貼片天線254相對于穿過第三發(fā)射器貼片天線255的(假想的)中心垂直線L彼此面對地設(shè)置。第一發(fā)射器貼片天線251和第三發(fā)射器貼片天線253相對于所述中心垂直線L彼此面對地設(shè)置。相對于所述中心垂直線L面對面定位的貼片天線可以是對稱的。

第五發(fā)射器貼片天線255適于在第三發(fā)射器頻帶BTx3中發(fā)射具有兩個極化P1和P2之一的電信信號。在圖2的示例中，第五發(fā)射器貼片天線255適于發(fā)射具有第一極化P1的電信信號。第三發(fā)射器頻帶BTx3具有比第一發(fā)射器頻帶BTx1高的頻率，并且處于比第二發(fā)射器頻帶BTx2低的頻率。

下部支撐部分207支撐接收器部分。

接收器部分包括作為第三MIMO象限221的示例的位于第一支撐區(qū)域207的第一(圖中的左側(cè))子部分207a中的面向第一上部子部分206a的第一接收器子部分221，以及作為第四MIMO象限222的示例的位于第二(圖中的右側(cè))子部分207b中的面向第二上部子部分207b的第二接收器子部分222。

雖然所示的實施例基于MIMO配置，但是應當理解的是，本發(fā)明并不限于此。考慮各種設(shè)計參數(shù)，如物理距離、頻率距離和極化，在本公開中披露的原理可以等同地得出相同的有益配置，而不滿足MIMO準則。

第一接收器子部分221包括用于接收第二頻帶BRx2中的電信信號的第一接收器貼片天線261和用于接收第一頻帶BRx1中的電信信號的第二接收器貼片天線262。第一接收器貼片天線261位于第一支撐部分207a的下部外端處，以及第二接收器貼片天線262位于第一支撐部分207a的上部內(nèi)端處。

第二接收器子部分222包括用于接收所述第二頻帶BRx2中的電信信號的第三接收器貼片天線263和用于接收所述第一頻帶BRx1中的電信信號的第四接收器貼片天線264。

第一接收器貼片天線261和第三接收器貼片天線263分別設(shè)置在第一下部子部分207a和第二下部子部分207b的下部外端。第一接收器貼片天線261適于接收具有第二極化P2的電信信號，而第三接收器貼片天線263適于接收具有第一極化P1的電信信號。

第二接收器貼片天線262和第四接收器貼片天線264設(shè)置在第一子部分207a和第二子部分207b的上部內(nèi)端處。第二接收器貼片天線262適于接收具有第二極化P2的電信信號，而第四接收器貼片天線264適于接收具有第一極化P1的電信信號。

第五接收器貼片天線265在第一子部分206a和第二子部分206b的下部內(nèi)端處設(shè)置為相鄰于第二接收器貼片天線262和第四接收器貼片天線264。

第二接收器貼片天線262和第四接收器貼片天線264相對于穿過第五接收器貼片天線265的(假想)中心垂直線L彼此面對地設(shè)置。第一接收器貼片天線261和第三接收器貼片天線263相對于所述中心垂直線L彼此對稱地設(shè)置。

第五接收器貼片天線265適于在第三頻帶BRx3中接收具有兩個極化P1和P2之一的信號。在所示的示例中，第五接收器貼片天線265適于用第二極化P2操作。第三接收器頻帶BRx3處于比第一接收器頻帶BRx1高的頻率，并且處于比第二接收器頻帶BRx2低的頻率。

接收器貼片天線是接收器裝置的示例，而發(fā)射器貼片天線是發(fā)射器裝置的示例。

換言之，第一發(fā)射器子部分(第一MIMO象限211)面對第一接收器子部分(第三MIMO象限221)，以在第一頻率范圍BTx1、BRx1和第二頻率范圍BTx2、BRx2兩者內(nèi)發(fā)射具有第一極化P1的電信信號并且接收具有第二極化P2的電信信號。類似地，第二發(fā)射器子部分(第二MIMO象限212)面對第二接收器子部分(第四MIMO象限222)，以在第一頻率范圍BTx1、BRx1和第二頻率范圍BTx2、BRx2兩者內(nèi)接收具有第一極化P1的電信信號并且發(fā)射具有第二極化P2的電信信號。

圖2和圖3的示例示出具有第一接收器子部分221和第二接收器子部分222以及第一發(fā)射器子部分211和第二發(fā)射器子部分212的三頻帶天線裝置。然而，這不限制本發(fā)明，并且可以實現(xiàn)處理超過三個頻帶的多頻帶天線裝置。第一接收器子部分221和第二接收器子部分222以及第一發(fā)射器子部分211和第二發(fā)射器子部分212可布置成具有用于處理多于兩個頻率范圍的接收器裝置和發(fā)射器裝置。這可以通過將更多的輻射器元件添加到子部分211、212和221、222中來完成。

類似地，如圖2和圖3中所示，兩個接收器子部分221和222中的兩個接收器裝置分別包括兩個貼片天線261、262和263、264。兩個接收器裝置適于接收相同的第一頻帶和第二頻帶。然而，這并不限制本發(fā)明。接收器裝置中的第一個(例如在圖上的左側(cè))可以接收第一頻帶和第二頻帶，而接收器裝置中的另一個可以接收不同于第一頻帶和第二頻帶的其它頻帶。

類似地，發(fā)射器裝置還可以適于發(fā)射四個不同的發(fā)射器頻帶，而不是具有兩個發(fā)射器裝置，這兩個發(fā)射器裝置具有發(fā)射相同的第一發(fā)射器頻帶和第二發(fā)射器頻帶的兩個貼片天線251、252和253、254。

利用這種布置，對于相同的頻帶或不同的頻帶而言，與發(fā)射器子部分相鄰的接收器子部分布置在相對于極化的兩個正交取向中，以提供具有兩個正交極化的電信信號。這種布置將在兩個相鄰的接收器子部分中接收的電信信號、在兩個相鄰的發(fā)射器子部分中發(fā)射的電信信號，以及在兩個相鄰的接收器子部分和發(fā)射器子部分中所接收的信號和所發(fā)射的電信信號解耦。

第五接收器貼片天線265和第五發(fā)射器貼片天線255確保支持至少兩個不同頻帶的其它接收器貼片天線261、262和263、264和其它發(fā)射器貼片天線251、252和253和254的物理和電氣分離。

慣例是電信信號的移動電話上行鏈路(UL)頻率對應于基站接收器(Rx)頻率。第一接收頻帶BRx1在1710-1785MHz的范圍內(nèi)，以及第一發(fā)射頻帶BTx1在1805-1880MHz的范圍內(nèi)。

第二接收頻帶BRx2在2500-2570MHz的范圍內(nèi)，以及第二發(fā)射頻帶BTx2在2620-2690MHz的范圍內(nèi)。第三接收頻帶BRx3在1920-1980MHz的范圍內(nèi)，以及第三發(fā)射頻帶BTx3在2110-2170MHz的范圍內(nèi)。

圖2和圖3的天線裝置202包括為貼片天線形式的單帶天線，這些天線彼此靠近布置并且由PCB上的微帶傳輸線(未示出)提供饋送。如稍后將描述的那樣，也可以使用偶極子天線來代替貼片天線。備選地，天線和饋送線可通過使用空氣微帶技術(shù)或任何其它已知技術(shù)的傳輸線技術(shù)來實現(xiàn)。本發(fā)明并不限于所使用的傳輸線技術(shù)。

利用本發(fā)明的天線裝置202可以實現(xiàn)非常緊湊的設(shè)計。在一個實施例中，天線裝置202可具有約170mm的寬度和320mm的長度。

圖4示出天線裝置302的另一個示例，以及圖5a和圖5b示出與圖4所示天線裝置類似的天線裝置的物理布置。

天線裝置302包括優(yōu)選為PCB形式的天線支撐件305。天線裝置302被分為第一支撐區(qū)域306和第二相鄰支撐區(qū)域307，它們由(假想)分隔線308分開。分隔線308形成將天線支撐件305分成左上部分(在圖上)和右下部分的梯級，由此這兩個部分是兩個互鎖的L形部分。

第一發(fā)射器部分310位于第一支撐區(qū)域306中，以及第一接收器部分320位于第二支撐區(qū)域307中。

第一發(fā)射器部分310包括位于第一支撐區(qū)域306的第一(圖中右上方)子部分306a內(nèi)的第一發(fā)射器子部分311。第一發(fā)射器子部分311包括第一雙頻帶發(fā)射器輻射器351，以在第一頻帶BTx1和第二頻帶BTx2中發(fā)射具有第一極化P1的電信信號。

第一發(fā)射器部分310包括位于第一支撐區(qū)域306的第二(圖中的右下方)子部分306b內(nèi)的第二發(fā)射器子部分312。第二發(fā)射器子部分312包括第二雙頻帶發(fā)射器輻射器352，以在所述第一發(fā)射器頻帶BTx1和第二發(fā)射器頻帶BTx2中但發(fā)射具有第二極化P2的電信信號。

用于在第三發(fā)射器頻帶BTx3中發(fā)射電信信號的第三發(fā)射器輻射器353位于第一支撐區(qū)域306的第三(圖中的下部中央)子部分306c內(nèi)。第三發(fā)射器輻射器353適于發(fā)射具有第二極化P2的電信信號。

在本公開的該方面中，第一極化P1和第二極化P2是線性的并且彼此正交。優(yōu)選地，第一極化P1和第二極化P2是+/-45°。

第一發(fā)射器部分310還包括部分地圍繞第一雙頻帶發(fā)射器輻射器351的第一反射器部分376，以及部分地圍繞第二雙頻帶發(fā)射器輻射器352的第二反射器部分377，以及部分地圍繞第三發(fā)射器輻射器353的第三反射器部分377(參見圖5a和圖5b)。

如圖中所示，第一反射器部分376、第二反射器部分377和第三反射器部分378連接在一起或制造成單件，類似于銑削部件或鑄造部件，并且共同形成發(fā)射器反射器379。

L形左上支撐部分307支撐接收器部分320。

接收器部分320包括位于第二支撐區(qū)域307的第一(圖中的左上方)子部分307a內(nèi)的第一接收器子部分321。第一接收器子部分321包括用于在第一頻帶BRx1中和第二頻帶BRx2中接收具有第二極化P2的電信信號的第一雙頻帶接收器輻射器361。

接收器部分320包括位于第二支撐區(qū)域307的第二(圖中的左下方)子部分307b內(nèi)的第二接收器子部分322。第二接收器子部分322包括第二雙頻帶接收器輻射器362，以在所述第一頻帶BRx1和第二頻帶BRx2中但接收具有所述第一極化P1的電信信號。

用于在所述第三頻帶BRx3中接收電信信號的第三接收器輻射器363位于第二支撐區(qū)域307的第三(圖中的上部中央)子部分307c內(nèi)。第三接收器輻射器363適于接收具有第一極化P1的電信信號。

換言之，第一接收器輻射器361與第二接收器輻射器362相鄰，以在第一頻率范圍BRx1和第二頻率范圍BRx2兩者中接收具有第一極化P1和第二極化P2的電信信號。第一發(fā)射器輻射器351與第二發(fā)射器輻射器352相鄰，以在第一頻率范圍BTx1和第二頻率范圍BTx2兩者中發(fā)射具有第一極化P1和第二極化P2的電信信號。

接收器部分320還包括第四反射器部分371以與第一雙頻帶接收器輻射器361協(xié)作，包括第五反射器部分372以與第二雙頻帶接收器輻射器362協(xié)作，以及包括第六反射器部分373以與第三接收器輻射器363協(xié)作(圖5a和圖5b)

如圖中所示，第四反射器部分371、第五反射器部分372和第七反射器部分373連接在一起或制造成單件，如銑削部件或鑄造部件，并且形成一個接收器反射器374。優(yōu)選地，接收部分和發(fā)射部分的所有反射器部分制成單件，如銑削部件或鑄造部件。

類似地，發(fā)射器反射器379和接收器反射器374共享反射器元件以分別形成第三發(fā)射器輻射器353和第三接收器輻射器363的反射器。

換言之，每個發(fā)射器輻射器和相關(guān)聯(lián)的反射器部分形成發(fā)射器子天線，并且每個接收器輻射器和相關(guān)聯(lián)的反射器部分形成接收器子天線。

第一接收頻帶BRx1在1710-1785MHz的范圍內(nèi)，以及第一發(fā)射頻帶BTx1在1805-1880MHz的范圍內(nèi)。

第二接收頻帶BRx2在2500-2570MHz的范圍內(nèi)，以及第二發(fā)射頻帶BTx2在2620-2690MHz的范圍內(nèi)。第三接收頻帶BRx3在1920-1980MHz的范圍內(nèi)，以及第三發(fā)射頻帶BTx3在2110-2170MHz的范圍內(nèi)。

通過使用兩個不同的極化P1和P2，通過接收器部分和發(fā)射器部分的物理分離，以及通過使用不同的頻率范圍，多頻帶天線裝置的不同的電信信號彼此之間解耦。

如圖4和圖5a至圖5b中所示，接收器輻射器由在基板上具有頂部金屬化和底部金屬化的接收器微帶線饋送網(wǎng)絡(luò)381提供饋送。三條線381a、381b、381c分別饋送至相應的第一接收器輻射器361、第二接收器輻射器362和第三接收器輻射器363。類似地，發(fā)射器輻射器由在PCB上具有頂金屬化部和底部金屬化的發(fā)射器微帶線饋送網(wǎng)絡(luò)382提供饋送。三條線382a、382b、382c分別饋送至相應的第一發(fā)射器輻射器351、第二發(fā)射器輻射器352和第三發(fā)射器輻射器353。

PCB的頂層和底層具有3.2的相對介電常數(shù)和0.79mm的高度。PCB的其它尺寸也是可能的。

如圖5b中最佳所示，接收器反射器375用作天線反射器，但也用作微帶線接地385。類似地，發(fā)射器反射器376用作天線反射器，但也用作微帶線接地386。在這種情況下，在PCB處沒有底部金屬化。

應當指出的是，反射器的形狀和幾何結(jié)構(gòu)以及輻射器的形狀和幾何結(jié)構(gòu)可以是任意的，只要反射器既作為天線反射器操作又作為接收饋線385的接地和發(fā)射饋線386的接地即可。例如，圖4示出對稱反射器，而圖5示出非對稱反射器。對稱反射器意味著反射器接地與輻射器之間的距離與饋線接地與饋線之間的距離相等。不對稱反射器意味著反射器接地和輻射器之間的距離與饋線接地和饋線之間的距離不相等。

圖4和圖5a、圖5b的天線具有小的尺寸，具有為約170mm的寬度、約280mm的長度，以及15mm的高度。因此，本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員將意識到與現(xiàn)有技術(shù)的天線裝置相比有非常小的高度降低。

天線裝置的一個方面是相應的接收器輻射器和/或發(fā)射器輻射器的特定匹配。本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，對于各個頻帶而言，接收器輻射器和發(fā)射器輻射器應當在頻帶內(nèi)特定地匹配。換言之，輻射器以如此的方式匹配以使得相應的帶寬覆蓋一個或多個對應的接收頻帶或發(fā)射器頻帶，但不覆蓋兩者。該匹配可通過改變輻射器的尺寸或饋線的尺寸或通過改變輻射器的環(huán)境來實現(xiàn)。

在圖4和圖5的示例中，第一接收器輻射器361和第二接收器輻射器362與最低接收頻帶(BRx1，1710-1785MHz)以及較高接收頻帶(BRx2，2500-2700MHz)匹配，而在第二最低接收頻帶(BRx3，1920-1980MHz)中不匹配。第一發(fā)射器輻射器351和第二發(fā)射器輻射器352與最低發(fā)射頻帶(BTx1，1805-1880MHz)以及較高發(fā)射頻帶(BTx2，2500-2700MHz)匹配，而在第二最低接收頻帶(BTx3，2110-2170MHz)中不匹配。

接收器裝置和發(fā)射器裝置之間的空間分隔也是關(guān)鍵的。如圖5b中所示，對于相同或相似的頻帶而言，正交極化雙頻帶接收器輻射器或子天線與雙頻帶發(fā)射器輻射器之間的距離D1應至少等于一個相應子天線的尺寸，特別是輻射器的尺寸。用于限定差異的參考點應當是各個子天線的中心，特別是輻射器的中心。

類似地，兩個正交極化的接收器輻射器或子天線裝置之間的距離D2應至少等于一個相應子天線的尺寸，特別是輻射器的尺寸。用于限定差異的參考點應當是相應子天線的中心，特別是輻射器的中心。一個優(yōu)選實施例公開了不同極化的天線之間的80mm的距離，以在給定的輻射器或子天線配置上給出優(yōu)于20dB的隔離。這只是非限制性的示例。

圖4和圖5示出也可以用于MIMO功能的雙頻帶天線，其公開了更緊湊的設(shè)計。這些雙頻帶天線也可以由兩個窄帶天線代替。通過提供這一點，各個頻帶可與沒有高選擇性和因此低插入損耗的濾波器進行同向雙工。通過使用上述雙頻帶天線和彼此之間具有盡可能最大頻率間隙的同向雙工頻帶，也公開了該益處。這些濾波器也可以在多頻帶天線裝置中實現(xiàn)，優(yōu)選地在PCB上實現(xiàn)。

圖6示出天線裝置402的另一示例，以及圖7以透視圖示出圖6所示的天線裝置402。

天線裝置402包括例如為PCB形式的天線支撐件405，其被分為發(fā)射器部分410和接收器部分420。發(fā)射器部分410位于第一支撐區(qū)域406內(nèi)(圖中的右側(cè))，以及接收器部分420位于第二支撐區(qū)域407內(nèi)(圖中的左側(cè))。

發(fā)射器部分410包括位于第一支撐區(qū)域406的第一區(qū)域內(nèi)(圖中的右上方)的第一雙頻帶發(fā)射器偶極子天線411。第一雙頻帶發(fā)射器偶極子天線411適于在第一頻帶BTx1中和在第二頻帶BTx2中發(fā)射具有第一極化P1的電信信號。

發(fā)射器部分410包括位于第一支撐區(qū)域406的第二區(qū)域內(nèi)(圖中的右下方)的第二雙頻帶發(fā)射器偶極子天線412。第二雙頻帶發(fā)射器偶極子天線412適于在所述第一頻帶BTx1和第二頻帶BTx2中但發(fā)射具有第二極化P2的電信信號。

第一極化P1和第二極化P2是線性的并且彼此正交，并且優(yōu)選地為+/-45°。

接收器部分420包括位于第二支撐區(qū)域407的第一區(qū)域內(nèi)(圖中的左上方)的第一雙頻帶接收器偶極子天線421，以在第一頻帶BRx1中和在第二頻帶BRx2中接收具有第二極化P2的電信信號。

接收器部分420還包括位于第二支撐區(qū)域407的第二區(qū)域內(nèi)(圖中的左下方)的第二雙頻帶接收器偶極子天線422，以在所述第一頻帶BRx1和第二頻帶BRx2中但接收具有所述第一極化P1的電信信號。

相對于所選擇的頻帶，第一雙頻帶接收器偶極子天線421和第二雙頻帶接收器偶極子天線422可用于MIMO接收器，以接收具有第一極化P1和第二極化P2以及空間分隔的電信信號，這對于這樣的操作是有利的。此外，MIMO操作可在兩個不同的頻帶中使用。第一雙頻帶發(fā)射器偶極子天線411相鄰于第二雙頻帶發(fā)射器偶極子天線412，并且用于發(fā)射具有第一極化P1和第二極化P2的電信信號，兩者都在第一頻率范圍BTx1和第二頻率范圍BTx2內(nèi)。

雙極化貼片天線423布置在天線支撐件405的中間區(qū)域中，以接收第三頻帶BRx3中的電信信號，并在第三頻帶BTx3中發(fā)射具有兩種不同極化的電信信號。

第一頻帶BRx1在1710-1785MHz的范圍內(nèi)進行接收，以及第一頻帶BTx1在1805-1880MHz的范圍內(nèi)進行發(fā)射。

第二頻帶BRx2在2500-2570MHz的范圍內(nèi)，以及BTx2在2620-2690MHz的范圍內(nèi)。第三頻帶BRx3在1920-1980MHz的范圍內(nèi)，以及BTx3在2110-2170MHz的范圍內(nèi)。

天線由在PCB支撐件405一側(cè)的六個微帶饋送線481至486提供饋送。

多頻帶天線裝置402的天線411、412、421和422的解耦是通過空間分隔以及通過電信信號的不同極化以及通過不同頻帶的分離來實現(xiàn)的。

圖8示出天線裝置502的另一示例，以及圖9以透視圖示出圖8所示的天線裝置502。

天線裝置502包括天線支撐件505，天線支撐件505為PCB的形式并且被分為發(fā)射器部分510和接收器部分520。發(fā)射器部分510位于第一支撐區(qū)域506內(nèi)(圖中的右側(cè))，而接收器部520位于第二支撐區(qū)域507內(nèi)(圖中的左側(cè))。

發(fā)射器部分510包括位于第一支撐區(qū)域506的第一區(qū)域內(nèi)(圖中的右上方)的第一發(fā)射器貼片天線部分511。第一發(fā)射器貼片天線部分511包括用于在第一頻帶BTx1中發(fā)射電信信號的第一發(fā)射器貼片天線531和用于在第二頻帶BTx2中發(fā)射電信信號的第二發(fā)射器貼片天線532。第二發(fā)射器貼片天線532堆疊在第一發(fā)射器貼片天線531上，如圖9中所示。

發(fā)射器部分510包括位于第一支撐區(qū)域506的第二區(qū)域內(nèi)(圖中的右下方)的第二發(fā)射器貼片天線部分512。第二發(fā)射器貼片天線部分512包括用于在所述第一頻帶BTx1中發(fā)射電信信號的第三發(fā)射器貼片天線533和用于在所述第二頻帶BTx2中發(fā)射電信信號的第四發(fā)射器貼片天線534。第四發(fā)射器貼片天線534堆疊在第三發(fā)射器貼片天線533上。

第一發(fā)射器貼片天線部分511適于發(fā)射具有第一極化P1的電信信號，而第二發(fā)射器貼片天線部件512適于使用發(fā)射具有第二極化P2的電信信號。

第一極化P1和第二極化P2是線性的并且彼此正交，并且優(yōu)選地為+/-45°。

接收器部分520包括位于第二支撐區(qū)域507的第一區(qū)域內(nèi)(圖中的左上方)的第一接收器貼片天線部分521，以在第一頻帶BRx1中和第二頻帶BRx2中接收具有第二極化P2的電信信號。

接收器部分520還包括位于第二支撐區(qū)域307的第二區(qū)域內(nèi)(圖中的左下方)的第二接收器貼片天線部分522，以接收所述第一頻帶BRx1和第二頻帶BRx2中但具有所述第一極化P1的電信信號。

第一接收器貼片天線部分521包括用于接收所述第一頻帶BRx1中的電信信號的第一接收器貼片天線541和用于接收所述第二頻帶BRx2中的電信信號的第二接收器貼片天線542。第二接收器貼片天線542堆疊在第一接收器貼片天線541上，如圖9中所示。第二接收器貼片天線部分522包括用于接收所述第一頻帶BRx1中的電信信號的第三接收器貼片天線543和用于接收所述第二頻帶BRx2中的電信信號的接收器貼片天線544。第四接收器貼片天線544堆疊在第三發(fā)射器貼片天線543上。

在中間部分中，雙極化貼片天線523布置在天線支撐件505的中間區(qū)域中，以接收第三頻帶BRx3中的電信信號，并且在第三頻帶BTx3中發(fā)射具有兩種不同極化的電信信號。

換言之，第一雙頻帶接收器貼片天線521和第二雙頻帶接收器貼片天線522可用于MIMO接收器，以接收具有第一極化P1和第二極化P2且空間分隔的電信信號，這對于這樣的操作是有利的。此外，MIMO操作可在兩個不同的頻帶中使用。類似地，第一雙頻帶發(fā)射器貼片天線511相鄰于第二雙頻帶發(fā)射器貼片天線352，并且用于在第一頻率BTx1范圍和第二頻率B1x2范圍兩者內(nèi)發(fā)射具有第一極化P1和第二極化P2的電信信號。

在本發(fā)明的另一個實施例中，PCB支撐件505可以包括三個層。第一層對應于雙極化貼片天線523。第二層支撐第一頻帶BRx1、BTx1的接收器和發(fā)射器天線，以及第三層支撐第二頻帶BRx2、BTx2的接收器和發(fā)射器天線。

圖10示出根據(jù)本公開一個方面的布置天線裝置的方法的流程圖。參考圖4和圖5的具有雙頻帶天線元件的天線裝置202來描述該方法。

在第一步驟S1中，PCB支撐件被劃分為至少第一子部分(206a)、第二子部分(206b)、第三子部分(207a)和第四子部分(207b)。

在第二步驟S2中，第一接收器裝置布置在第一子部分206a中并且布置為接收具有第一極化P1的電信信號。第二接收器裝置和第四接收器裝置布置在第二支撐子部分中以接收具有所述第二極化P2的電信信號。第三接收器裝置布置在第一子部分206a和第二子部分206b兩者上的中間部分中。

在第三步驟S3中，第一發(fā)射器裝置布置在第三支撐子部分中以發(fā)射具有第二極化P2的電信信號，并且第二發(fā)射器裝置布置在第四子部分中以發(fā)射具有所述第一極化P1的電信信號。用于在第五發(fā)射器頻帶中發(fā)射電信信號的第三發(fā)射器裝置布置在第三子部分207a和第四子部分207b兩者上的中間部分中。

在第四步驟S4中，對于具有相同極化的電信信號而言，接收器裝置或發(fā)射器裝置之間的距離大約是在第五發(fā)射器頻帶中輻射電信信號的接收器裝置或發(fā)射器裝置的大小。

在第五步驟S5中，第一接收器裝置或第二接收器裝置中的一個在低于第五接收器頻帶的接收器頻帶中操作，并且第一接收器裝置或第二接收器裝置中的另一個在高于第五接收器頻帶的接收器頻帶中操作。第一發(fā)射器裝置或第二發(fā)射器裝置中的一個在低于第五發(fā)射器頻帶的發(fā)射器頻帶中操作，并且第一發(fā)射器裝置或第二發(fā)射器裝置中的另一個在高于第五發(fā)射器頻帶的發(fā)射器頻帶中操作。