本发明涉及自接地天线装置，以及用于生产自接地天线装置的方法。
背景
对于在无线通信中使用的宽带天线的需求日益增加，以便允许在多个频带中进行通信、使用高或非常高的数据速率以及用于不同的系统。超宽带(UWB)信号通常被定义为具有较大的相对带宽(带宽除以载波频率)或较大绝对带宽的信号。表达UWB特别适用于3.2-10.6GHz频带，但也适用于其他和更宽的频带。
宽带信号的使用例如在y M.Z.Win等人于2009年2月在Proceedings of the IEEE第97卷第2期的198-204页的“History and applications of UWB”中进行了描述。
UWB技术是一项低成本技术。发射和接收UWB信号的CMOS处理器的开发已经开拓了大量不同应用的领域，并且对于UWB信号可以以非常低的成本制造它们，而不需要用于混频器、RF(射频)振荡器或PLL(锁相环)的任何硬件。
UWB技术可以对于不同的应用在广泛的领域中实施，诸如，例如以非常高的数据速率(高达或高于500Mbps)进行的短距离通信(小于10m)，例如用于在娱乐系统(如DVD播放机、电视机等)中的部件之间进行的无线USB类似的通信；在低数据速率通信与精密测距和地理定位相结合的传感器网络中，以及具有极高空间分辨率和障碍物穿透能力的雷达系统，并且通常用于无线通信设备。
为了生成、发射、接收和处理UWB信号，需要在信号生成、信号发射、信号传播、信号处理和系统架构领域内开发新的技术和装置。
通常，UWB天线已经被划分成四个不同的类别，其中，第一类别(缩放类别)包括蝶形偶极子，参见例如Lestari等人2010年7月在IEEE Trans.Antennas Propag.的2010年7月的第58卷第7期第2184-2192页中发表的“A modified Bow-Tie antenna for improved pulse radiation”，以及双锥形偶极子，如例如A.K.Amert等人2009年12月在IEEE Trans.Antennas Propag.第57卷第12期第3728-3735页中发表的“Miniaturization of the biconical Antenna for ultra-wideband applications”中所讨论的。第二类别包括自补结构，如例如Y.Mushiake1992年12月在IEEE Antennas Propag.Mag.第34卷第6期第23-29页中发表的“Self-complementary antennas”中所述。第三类别包括行波结构天线，如例如P.J.Gibson1979年在Proc.9th European Microwave conference第101-105页发表的“The Vivaldi aerial”中所讨论的例如Vivaldi天线，以及第四类别包括多个谐振天线，如对数周期的偶极子天线阵列。
缩放类别、自补类别和多次反射类别中的天线包括具有低增益的紧凑低剖面天线，即具有宽且通常或多或少的全向远场模式，而行波类别中的天线(如Vivaldi天线)是定向的。
上述UWB天线主要设计用于普通视线(LOS)天线系统，其中每个极化具有一个端口，并且在通信系统的发射和接收侧之间具有已知的单波方向。
然而，在大多数环境中，在通信系统的发射和接收侧之间存在导致波的反射和散射的若干对象(例如房屋、树木、车辆、人类)，结果造成在接收侧上多个入射波，因此对于天线需要更好地考虑这些因素。这些波之间的干扰引起大的电平变化，称为接收天线的端口处的接收电压衰落(被称为信道)。这种衰落可以在利用多端口天线的现代数字通信系统中被抵消并支持MIMO技术(多输入多输出)。
无线通信系统可以包括具有多频带多端口天线的大量微基站，从而使得MIMO对于紧凑性、角覆盖、辐射效率和极化方案具有高要求，这些都是对于这些系统的性能的关键问题。多端口天线的辐射效率由于如单端口天线中的欧姆损耗和阻抗不匹配而被降低，但也由于天线端口之间的相互耦合而被降低。
早期已知的宽带天线装置并不能令人满意的满足这些要求。
然而，在WO2014/062112中公开了适用于如上所述的MIMO通信系统的宽带紧凑型多端口天线，其具有低欧姆损耗(即高辐射效率)、天线端口之间的低耦合以及良好的匹配。在WO2014/062112的图11中所示的几何形状被称为双极化自接地蝶形天线，并且在H.Raza、A.Hussain、J.Yang和P.-S.Kildal于2014年9月在IEEE Transactions on Antennas and Propagation第62卷期第1-7页中发表的“Wideband Compact 4-port Dual Polarized Self-grounded Bowtie Antenna”中进行了描述。自接地蝶形天线的几何形状对于大量制造且特别是对于批量生产而言是昂贵的。
对于未来的无线通信系统(例如第五代(5G)无线通信)，所使用的频率可能高达30GHz，或者甚至高达60GHz，并且对于在毫米波频率下提供足够的增益和可操控性，大规模MIMO是具有挑战性的选项，请参阅2015年11月2日和2015年11月3日的2015Loughborough Antennas&Propagation Conference中由Per-Simon Kildal发表的“Preparing for GBit/s Coverage in 5G:Massive MIMO,PMC Packaging by Gap Waveguides,OTA Testing in Random LOS”。
与迄今为止已知的天线系统相反，基于使用大量天线元件(从其几十个到几百个甚至几千个)的大规模MIMO阵列天线或大型天线系统或超大型MIMO阵列等用于以使信噪比最大化的方式独立操作以相干地适应环境中的一个或更多个入射波。大规模MIMO是特别有利的，因为数据吞吐量和能量效率可以显著提高，例如当同时调度大量用户站时，即多用户场景。
MIMO阵列和大规模MIMO阵列天线由若干相同的天线元件并排组成。这使得制造以及安装非常困难、昂贵和耗时。
大规模MIMO阵列与传统的相控阵天线数位等效。相控阵在所有元件上包含模拟可控移相器，以便将天线波束相位控制到所需的方向。在MIMO技术中，每个元件上都有模数转换器(ADC)或数模转换器(DAC)，使得所有波束控制都在数字上被完成，并且不需要模拟移相器。这使得MIMO天线系统比相控阵更加灵活和适应，从而可以形成任何波束形状甚至多个波束。这被称为数字波束形成。
所有已知的天线装置，即使满足上面提到的许多功能要求，但是还会遭受由于制造不够容易和便宜并且不如期望的那么容易安装而产生的缺点。这对于老一代和现代的通信系统以及对于其他实现方式来说都是一个问题，而且对于未来的通信系统(例如5G)以及比现在使用的更高频率的其他未来应用更加明显。它们也遇到提供不了足够带宽的缺点。
概述
因此，本发明的一个目的是提供一种天线装置，通过该天线装置可以解决或至少减轻一个或更多个上述问题。
特别地，本发明的目的是提供一种自接地蝶形天线装置，例如用于MIMO系统的UWB多端口天线，其制造简单且便宜。本发明的另一个目的是提供一种易于安装的天线装置和一种小而紧凑的天线装置。另一个目的是提供一种允许表面安装的天线装置，并且特别是使用贴装机和焊接机在PCB上的表面安装。
更特别地，本发明的目的是提供一种适合于批量生产的天线装置。还有一个最特别的目的是，提供一种灵活的天线装置并且允许基于用于许多不同应用的相同原理来制造不同天线装置的概念。
一个特别的目的是，提供可以用于超高频(例如高达100GHz或甚至150GHz)的天线装置。
另一个最特别的目的是，提供适用于大规模MIMO并且甚至特别地用于未来的5G通信系统的天线装置。本发明的另一特定目的是，提供一种可用于相控阵列和MIMO阵列的天线装置。
另一个目的是，提供一种提供大或甚至非常大的带宽的天线装置。
还有一个目的是，提供一种天线装置，其适用于无线通信的微基站，例如还能够降低多径衰落效应。
另一个目的是，提供一种天线装置，尤其是UWB多端口天线，其适用于在用于具有或不具有MIMO能力的无线设备的测量系统(诸如基于混响室的测量系统)中的使用，或者适用于在用于车辆(如汽车)的无线通信的消声室中的OTA(无线)测试系统中的使用。
本发明的另一目的是，提供一种用于制造天线装置的方法，通过该方法可以实现上述目的中的一个或更多个。一个特别的目的是，提供一种容易实施的方法，其仅涉及低成本、是可靠且可重复的并且允许批量生产。本发明的另一目的是，提供一种用于制造允许表面安装的天线装置的方法。
根据本发明，根据所附权利要求，提供了一种自接地天线装置，以及用于这种天线装置的天线瓣，以及用于生产这种天线装置的方法。
有利的实施例由相应的所附从属权利要求给出。
根据本发明的第一方面，提供了一种自接地天线装置，其包括天线结构，该天线结构包括多个天线瓣，该多个天线瓣包括朝向中心端部部分逐渐变细并包括导电材料或由电导材料制成的臂段，端部部分布置成接近作为接地平面工作的基板，臂段可选地连接以至少部分地形成喇叭的壁，并且天线馈源布置为连接到所述中心端部部分或者在所述中心端部部分附近。此外，基板包括导电接地平面或印刷电路板(PCB)，并且每个天线瓣制成一体，或者两个或更多个天线花瓣结合成一体，并且包括金属表面，并且例如是由金属板或类似材料制成。更进一步地，该天线瓣或每个天线瓣适于与导电接地平面或印刷电路板(PCB)分开制造，并且可通过表面安装技术(SMT)安装到基板的前侧或背侧上。
在本申请的上下文中，“自接地天线”是指一种天线，其中天线瓣连接到地，至少在天线瓣的一部分处远离与天线瓣关联的天线馈源或连接到天线瓣的天线馈源。这样的自接地天线的示例是相同申请人在例如WO2014/062112中讨论的蝶形天线。
天线瓣可以全部被提供为单独的块。然而，天线瓣也可以通过例如沿着槽馈源的边缘延伸的连接而彼此连接，由此至少部分地提供了喇叭的壁。因此，可以提供两个或更多个天线瓣作为组合的单片单元。
这种类型的天线已经被发现具有非常好的性能。天线可以以单个天线进行使用，也可以多个组合进行使用。具体而言，优选的是使用被布置为天线阵列的这种类型的许多天线。天线也可容易地适合并用于许多不同的频率和频率范围，且特别适用于高频。
现在已经发现，通过使用表面安装技术(SMT)，这样的自接地天线可以相对简单并且节约成本地制造。因此，天线瓣可以单独生产，并且可以通过使用拾取和放置技术或其他表面贴装技术(SMT)部件放置系统而被布置在基板上。由此，要拾取和放置的元件(例如天线瓣)可以例如借助于气动吸盘而被布置在盘(tray)等上且一次从供应源拾取一个元件。吸盘可附接到绘图仪式的设备或其它装置，以将拾取的元件放置在可位于介电基片上的导电层上，从而形成PCB。当被放置在导电层(例如金属化基片)上时，元件可以通过粘附性焊膏或类似物被保持在适当的位置上。当所有元件都已经被放置在基片/层上时，组件可以在升高的温度下被热处理，由此，焊膏熔化并将所放置的元件固定到基片/层。这个焊接连接在返回到室温之后非常强。
在实施例的一个方面中，每个天线瓣的中心端部部分连接到一个或几个天线馈源。上面讨论的WO 2014/062112涉及这种类型的实施例。特别地，端部部分可以具有适于连接到馈送端口的端头部分，为包括臂段的每个天线瓣或所述天线瓣提供特定的端口，并且所述天线瓣或每个天线瓣还可以包括弯曲的单极天线和环形天线的混合功能。
然而，在实施例的可选方面中，每个天线瓣的中心端部部分导电地连接到接地平面，并且布置在天线馈源的附近。由此，天线瓣类似于所谓的TEM喇叭的功能。优选地，端部部分的每一个与接地平面中的激励开口(例如激励槽)的一个边缘处于导电金属接触，并且其中至少一个天线馈源布置在激励开口之内或下方。端部部分还可以布置成使得在接地平面中有一个瓣连接到激励开口/槽的阵列的每个边缘，由此每个开口/槽激励在两个相邻的瓣之间传播的波，类似于所谓的TEM喇叭天线的激励，并且甚至布置成使得两个开口/槽激励的瓣包括如偶极子和两个环形天线所激励的两个弯曲的单极天线的宽带混合功能。
激励开口可以具有不同的形状。在一个实施例中，激励开口可以形成为矩形、圆形或椭圆形。具体而言，细长的矩形和椭圆形激励开口适合于单极化，并且二次或圆形激励开口适合于双极化。
激励开口也可以具有细长形式，并且其中，中间部分比端部部分更窄，诸如具有骨形或I形或H形。这提供了更均匀的辐射分布。
激励开口可以形成为在PCB中的蚀刻凹槽，并且其中，天线馈源布置在PCB基片的另一面上。
天线馈源还可以包括至少一个微带，其具有突出到激励开口的边界中的端部。对于双极化，两个这样的微带端部可以突出到激励开口的边界中，并且相对于彼此以一定角度进行布置。通过使用四个这样的微带端部获得甚至更好的辐射方向图，其中具有相同极化的微带端部彼此相对布置。
每个天线瓣的金属表面优选地布置成弯曲或弯的设置，相对于接地平面形成一个或几个倾斜表面区域。弯曲的或弯的形状可以包括相对于彼此以一定角度布置的圆形段和/或相对直线段。
金属表面优选包括基本上平坦的、通过气动吸盘可接合的至少一个表面区域。这便于通过拾取和放置方法或类似的SMT方法组装天线瓣。
特别地，每个天线瓣可以包括适于连接到金属接地平面或PCB的正面的第一平面连接部分、与第一连接部分在其中延伸的平面形成角度的第一壁部分、中间安装部分，该中间安装部分例如是平坦的或者包括平坦部分，并且被布置为将所述第一壁部分与第二壁部分相互连接，所述第二壁部分在连接到设置在与第一连接部分相同的平面中的第二连接端头部分或者转入所述第二连接端头部分的相对端部中。每个天线瓣的第一连接部分可以焊接或通过螺钉或空心铆钉以其他方式固定到金属接地平面或PCB上。
在天线瓣直接连接到天线馈源的情况下，每个天线瓣的端头部分可以包括小的平坦圆形部分。每个天线瓣的端头部分还可以包括适于接收焊接到天线瓣的端头部分的导电引脚的开口。
优选地，每个天线瓣的与所述中心端部部分相对的端部导电地连接到接地平面，并且优选地固定地连接到接地平面，例如通过焊接或通过螺钉或空心铆钉固定。
天线结构的天线瓣或至少一些天线瓣可以还包括设置在第一壁部分中的槽或开槽结构，其优选地还至少部分地延伸到第一连接部分中，例如分成两个腿部分(leg portion)或形成闭合槽，或者至少部分地延伸到第二壁部分中，或者包括一个或更多个外部边缘槽结构以提供改进的带宽匹配和提高的性能。
天线结构的天线瓣或至少一些天线瓣还可以包括由第一壁部分和在与第一壁部分所在的侧相对的一侧处连接至第一连接部分且基本上平行于所述第一壁部分延伸的附加壁部分形成的沟槽。附加壁部分可以具有适合于第一壁部分的长度的长度。附加壁部分可以具有适合于导电接地平面或PCB的外侧的长度的长度。天线结构的天线瓣或至少一些天线瓣还可以包括一个或更多个槽和由第一壁部分和附加壁部分形成的沟槽。
在中心端部部分要直接连接到天线馈源的情况下，金属接地平面或PCB可以包括适于位于第二连接端头部分下方或在每个第二连接端头部分下方的介质部分，或者在所述第二连接端头部分下方或在每个第二连接端头部分下方的接地平面中提供孔，以保持该端头部分或多个端头部分与导电接地平面隔离。介质部分可以包括适合于位于一个或更多个天线瓣的第二连接端头部分下方的薄介质膜，以保持它们与导电接地平面隔离。可选地，介质部分可以包括适合于位于一个或更多个第二连接端头部分下方的厚介质膜，以用于为一个或更多个天线瓣提供支撑并使它们与接地平面隔离。
天线装置可以包括布置成形成包括一个或更多个蝶形结的天线结构的至少两个天线瓣，其中蝶形结的天线瓣的天线端口可以适于被独立激励。
天线装置还可以包括至少两个天线瓣，该至少两个天线瓣布置成形成包括一个或更多个蝶形结的天线结构，其中具有相似极化端口或馈源的一个或每个蝶形结的或与该一个或每个蝶形结相关联的天线瓣的天线端口或馈源被差动激励。一个或每个蝶形结的或与该一个或每个蝶形结相关联的天线瓣的天线端口或馈源可以连接到相应的平衡-不平衡转换器并由相应的平衡-不平衡转换器进行组合，每个平衡-不平衡转换器例如通过位于天线瓣位于其上的金属接地平面或PCB的侧面上的180°上混合电路来实现，形成金属接地平面或PCB的正面或在金属接地平面或PCB背面上，并且类似地极化端口或馈源被差动激励。
天线装置可以包括天线结构，该天线结构包括布置成形成包括两个端口或馈源的蝶形结的两个天线瓣，其中端口或馈源被差动激励，因此形成具有线性极化的单端口/馈源天线。
该天线装置还可以包括天线结构，该天线结构包括四个天线瓣，该四个天线瓣布置成形成包括四个端口或馈源的蝶形结，并且其中类似极化的端口或馈源被差动激励，因此形成具有正交线性极化的双端口/馈源天线。
该天线装置可以包括天线结构，该天线结构包括布置成形成多个(N个)蝶形结的多个天线瓣，每个包括四个端口或馈源，所述蝶形结以线性阵列布置，并且其中类似极化的端口或馈源被差动激励，因此形成N个双端口/馈源的蝶形天线的线性阵列，适用于例如2xN端口/馈源大规模MIMO基站或另一个2xN端口/馈源应用。
该天线装置还可以包括天线结构，该天线结构包括多个(例如16个或64个)天线瓣，该天线瓣被布置成形成多个(N)个蝶形结，每个蝶形结包括四个端口或馈源，所述蝶形结以平面阵列布置，并且其中类似极化的端口或馈源被差动激励，因此形成N个双端口/馈源蝶形天线的平面阵列，适用于例如2xN端口/馈源大规模MIMO基站或另一个2xN端口/馈源应用。
该天线装置可以包括至少两个天线瓣，形成一个或更多个蝶形结，并且其中用于天线瓣的每一个的端口或馈源基本上不耦合，使得它们的远场函数在极化、方向或形状上基本上是正交的。
可选地，天线可以包括(仅)一个天线瓣。
天线装置可以是超宽带天线装置。
天线装置可适用于具有MIMO技术的无线系统，例如在微基站中，特别用于大规模MIMO基站中。
每个天线瓣端头部分可以经由在设置在相应的端头部分中的开口中接收的导电引脚或导线馈电。
天线装置可以适于例如布置在用于MIMO基站的发射塔(mast)上，或者用于大规模MIMO基站，并且其中天线装置具有基本上覆盖4π的MIMO算法组合的辐射方向图(即，具有球形覆盖范围或者视场)，或者其适合具有基本上覆盖2π的MIMO算法组合辐射方向图(即，具有半球形覆盖范围，或者指定了任何覆盖范围，并且可以在水平和垂直平面中不同)。
根据本发明的另一方面，提供了一种适合用于提供自接地天线装置并形成天线结构的一部分的天线瓣，并且该天线瓣包括朝向相应的中心端部部分逐渐变细且由导电材料制成或包括金属表面层的臂段，该中心端部部分适于允许连接到馈电端口。每个天线瓣制成单件，或者可选地与一个或更多个天线瓣连接以至少部分地形成喇叭的壁，并且包括金属表面并且例如由金属片或类似物制成，并且其中天线瓣适于通过表面安装技术(SMT)被安装到基板的正面或背面上，例如包括导电接地平面或印刷电路板(PCB)，并且被制造成与被安装在其上的所述导电接地平面或印刷电路板(PCB)分开。
由此，前面关于本发明的第一方面讨论的类似的具体实施例、特征、优点和组合是可获得的并且是可用的。
天线瓣的金属表面可以以弯曲或弯的设置进行布置，形成一个或几个相对于其将要安装在其上的接地平面的倾斜表面区域。
此外，金属表面可以包括至少一个基本平坦的通过气动吸盘可接合的表面区域。
天线瓣可具体包括适于连接到金属接地平面或PCB的正面的第一平面连接部分、与第一连接部分在其中延伸的平面形成角度的第一壁部分、中间安装部分，该中间安装部分优选是平坦的并且布置成在连接到或变成第二连接端头部分的相对端部中将所述第一壁部分与第二壁部分相互连接，第二连接端头部分设置在与第一连接部分相同的平面中且适于连接到基板。
天线瓣还可以包括设置在第一壁部分中优选地还至少部分地延伸到第一连接部分中(例如被分成两个腿部分或形成闭合槽)或者还至少部分地延伸到第二壁部分中的槽或开槽结构，或者包括一个或更多个外部边缘槽结构和/或由第一壁部分和附加壁部分形成的沟槽，该附加壁部分在与第一壁部分所位于的侧相对的一侧处与第一连接部分连接并基本上平行于所述第一壁部分延伸，其中附加壁部分具有的长度适合于第一壁部分的长度，或者其中附加壁部分具有的长度适合于导电接地平面或PCB的外侧的长度。
根据本发明的又一个方面，提供了一种多自接地天线装置，其包括以上关于第一方面所讨论的类型的两个或更多个天线装置，该两个或更多个天线装置基本上在同一平面或沿着表面彼此相邻进行布置，并且其中该两个或更多个天线装置相对于彼此如此布置成使得端口或馈源例如布置在导电接地平面或PCB的外侧边缘上或靠近该外侧边缘，或者在正面或背面上。
由此，前面关于本发明的第一方面讨论的类似的具体实施例、特征、优点和组合是可获得的并且是可用的。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于制造自接地天线装置的方法，该自接地天线装置包括至少一个天线瓣，该天线瓣包括朝向中心端部部分逐渐变细的导电材料的臂段。该方法包括：
-通过由金属片将每个天线瓣冲压(punching)和(锻压)成单件来制造一个或更多个天线瓣；
-使用表面安装技术例如通过将一个或更多个天线瓣焊接成期望的天线瓣结构(例如形成一个或更多个蝶形结)来安装到包括导电接地平面或PCB的基部上；
-借助于导线或引脚将一个或更多个天线瓣的中心端部部分与天线馈源连接，或者将中心端部部分连接到馈源附近的导电接地平面。
由此，前面关于本发明的第一方面讨论的类似的具体实施例、特征、优点和组合是可获得的并且是可用的。
该方法还可包括：
-冲压和锻压每个天线瓣以呈现形状，例如包括适于连接到金属接地平面或PCB的正面的第一至少部分平面的连接部分、与第一连接部分在其中延伸的平面形成角度的第一壁部分、中间安装部分，该中间安装部分优选是平坦的或者包括平坦部分并且被布置成在连接到或变成第二连接端头部分的相对端部中将所述第一壁部分与第二壁部分相互连接，第二连接端头部分设置在与第一连接部分相同的平面中且还适于连接到基部。
根据本发明的又一个方面，提供了一种包括天线结构的自接地天线装置，该自接地天线装置包括：
基板，其用作接地平面并且包括导电接地平面或印刷电路板(PCB)；
多个天线瓣，其包括臂段，该臂段朝向中心端部部分逐渐变细并且包括导电材料或由导电材料制成，每个天线瓣的端部部分导电地连接到接地平面，其中每个天线瓣被制成单件，或者可选地与一个或更多个天线瓣连接以至少部分地形成喇叭的壁，并且包括金属表面并且例如由金属片或类似物制成；
至少一个激励开口，例如形成在接地平面中的激励槽；和
至少一个天线馈源，该至少一个天线馈源布置在激励开口内或之下；
其中，端部部分的每一个与所述至少一个激励开口中的一个激励开口的一个边缘处于导电金属接触。
由此，前面关于本发明的第一方面讨论的类似的具体实施例、特征、优点和组合是可获得的并且是可用的。
端部部分优选以以下方式布置：在接地平面中存在连接到激励开口/槽的阵列的每个边缘的一个瓣，由此每个开口/槽激励在两个相邻瓣之间传播的波，类似于所谓的TEM喇叭天线的激励，并且甚至以如下的方式布置使得两个开口/槽激励的瓣包括作为偶极子和两个环形天线激励的两个弯曲的单极天线的宽带混合功能。
激励开口可以形成为矩形、圆形或椭圆形。可选地，激励开口可以具有细长形式，并且其中中间部分比端部部分更窄，诸如具有骨形或I形或H形。
激励开口可以形成为PCB中的蚀刻凹槽，并且其中天线馈源布置在PCB的另一侧。
天线馈源优选地包括至少一个微带，其具有突出到激励开口的边界的端部。
借助于本发明，在所有上述讨论的方面中，提供了一种多端口天线，其除了制造和安装极其简单和便宜之外，还能够实现天线端口之间的弱互耦，使得远场函数变得几乎正交。特别提供了天线端口之间具有弱互耦的多端口天线装置，其确保远场函数在某种意义上正交，例如就极化、方向或形状而言是正交的。此处正交意味着复合远场函数的内积在所期望的天线装置的覆盖范围内较低。特别地，还提供了一种UWB天线装置，其除了制造和安装非常简单且便宜之外，还适用于具有或不具有MIMO能力的无线系统的无线设备的测量系统，特别是用于大规模MIMO，其具有多个端口，具有弱耦合，特别是完全没有耦合，或者至少具有它们之间尽可能低的耦合，以及正交的远场函数。
本发明构思对于用于统计多径环境的MIMO天线系统中的天线装置特别有利，特别是对于大规模MIMO天线系统。
本发明的一个优点是其便于制造和组装，并且通过提供可以大批量生产的元件，具有能够通过自动化机器在表面上并排地安装它们的形状，从而能够显着降低制造和组装成本。如果这些元件足够小以便可以安装在印刷电路板(PCB)上，则可以将其称为表面贴装器件(SMD)。该技术本身被称为表面贴装技术(SMT)，并且用于在PCB上安装SMD的贴装设备通常被称为拾放机。SMD通常通过在拾放机之后以波峰焊机或选择性焊接机进行焊接而固定到PCB上。因此，使用SMT技术可以显著降低大规模MIMO阵列的制造成本，尤其是在它们以高频率使用时。
包含两个相对的半部的天线装置在本文中被称为蝶形结，每个半部被称为瓣。但是，每个半部也可以分别用作半蝶形天线元件。更普遍地，两个完整蝶形天线装置彼此正交安装，以形成如参考文献WO2014/062112和以上提及的H.Raza、A.Hussain、J.Yang和P.-S.Kildal于2014年9月在IEEE Transactions on Antennas and Propagation第62卷第期第1-7页发表的“Wideband Compact 4-port Dual Polarized Self-grounded Bowtie Antenna”中所述的双极化蝶形装置，所述参考文献在此通过引用将其全部并入。因此，双极化蝶形结具有四个瓣，其中每个相对的对可以被差动激励以形成双极化双端口天线。
根据本发明的天线装置可以用于相控阵和MIMO阵列。
附图简述
下面将以非限制性的方式并参照附图进一步描述本发明，在附图中：
图1是根据本发明第一实施例的天线装置的透视图，该天线装置包括对应于线性极化蝶形天线的两个天线瓣，
图1A是图1的实施例的替代方案的天线装置的透视图，其还包括对应于线性极化蝶形天线的两个天线瓣，
图2是根据第二实施例的具有四个天线瓣的天线装置的透视图，其对应于双极化蝶形天线，
图3是包括四个双极化蝶形天线元件的线性阵列的天线装置的第三实施例的透视图，
图4是天线装置的第四实施例的透视图，其包括四个双极化蝶形天线元件(即四个双极化蝶形结)的2x2平面阵列，
图5是包括16个双极化蝶形结的4x4平面阵列的天线装置的第五实施例的视图，
图6A是示出了根据用于高频的一个实施例的安装在PCB中的双极化蝶形天线结构的中心部分的安装的透视示意图，
图6B是用于较低频率的较大蝶形天线的替代中心部分安装的透视示意图，
图7A是替代天线元件的瓣的透视示意图，其设有用于替代天线装置的槽，
图7B是替代天线元件的瓣的透视示意图，其设置有用于其他替代天线装置的沟槽(corrugation)，
图7C是替代天线元件的瓣的透视示意图，其具有在顶部上具有用于替代天线装置的圆形平坦安装部分的弯曲瓣轮廓，
图7D是替代天线元件的瓣的透视示意图，其具有在顶部没有用于替代天线装置的平坦安装部分的弯曲瓣轮廓，
图8是根据本发明的第六实施例的包括如图7A中所示的具有槽的瓣的双极化蝶形天线元件的透视图，
图9是根据本发明的第七实施例的包括如图7A中所示的具有槽的瓣的、以线性阵列布置的双极化蝶形天线元件的透视图，
图10是根据本发明的第八实施例的包括如图7A中所示的具有槽的瓣的、以如图4所示的2x2平面阵列布置的双极化蝶形天线元件的透视图，
图11是根据本发明的第九实施例的双极化蝶形天线元件的透视图，该双极化蝶形天线元件包括如图7A所示的具有槽的瓣、布置成如图5中所示4x4平面阵列，
图12是根据本发明的第十实施例的天线单线性极化蝶形天线元件的透视图，其包括无槽且具有两个天线端口的瓣，
图13是根据本发明的第十一实施例的包括无槽的双极化蝶形天线元件的透视图，
图14是根据本发明的第十二实施例且包括如图7所示的具有槽的瓣的单线性极化蝶形天线元件的透视图，
图15是根据本发明的第十三实施例的包括如图7A中的具有槽的瓣的双极化蝶形天线元件的透视图，
图16是根据本发明的第十四实施例的包括如图7A和7B中具有槽和沟槽的瓣的单线性极化蝶形天线的透视图，
图17是根据本发明的第十五实施例的包括如图7A中所示的带有槽和臂的瓣的双极化蝶形天线的透视图，
图18是根据本发明的第十六实施例包括如在图7A和7B中的具有槽且具有沟槽的瓣的单线性极化蝶形天线的透视图，
图19是根据本发明的第十七实施例的包括如图17中的具有槽和壁的瓣的单线性极化蝶形天线的透视图，
图20是类似于图1的其也包括对应于线性极化蝶形天线但适合于槽馈电的两个天线瓣的可选第的十八天线装置的透视图，
图20A是如图20中的天线装置的简化透视图，但具有不同的槽形状，
图20B是如图20中的天线装置的简化透视图，但具有另一个槽形状，
图20C是从具有在接地平面中蚀刻的槽的基片的上方观察的示意透视图，
图20D是具有图1E中槽的基片和布置在基片下方的微带线的简化横截面图，
图21是类似于图8其也包括包含四个天线瓣的双极化蝶形天线元件但适于槽馈电的可选地第十九天线装置的透视图，
图21A是从具有在基片的下面布置的微带线以用于激励的接地平面中蚀刻的槽的基片的下方看到的示意图，
图21B是根据可选实现方式的从在基片下方布置有用于激励的馈电微带线的、在接地平面中蚀刻的槽的基片的下方看到的示意图，
图22A是类似于图1所示的天线瓣在折叠或弯曲之前的天线瓣元件的顶视图，
图22B是类似于图1所示的天线瓣的但在折叠或弯曲之前具有稍微修改的形状的天线瓣元件的顶视图，
图22C是基本上类似于图7A所示的天线瓣在折叠或弯曲之前的天线瓣元件的顶视图，
图22D是具有槽的可选天线瓣元件在折叠或弯曲之前的顶视图，
图22E是具有槽的另一可选天线瓣元件在折叠或弯曲之前的顶视图，
图22F是具有边缘槽或切口的又一可选天线瓣元件在折叠或弯曲之前的顶视图，
图22G是包括内部槽和边缘槽的又一可选天线瓣元件在折叠或弯曲之前的顶视图，
图23A和图23B分别是另一可选天线瓣元件的弯曲前的金属片的顶视图和处于弯曲状态的同一金属片的横截面视图，
图24A、图24B和图24C示出了另一可选的天线瓣元件，其中图24A是金属片弯曲之前的顶视图，图24B是同一金属片处于弯曲状态的横截面视图，以及图24C是同一金属片处于弯曲状态下的透视图，
图25A和图25B示出了根据另一个实施例的天线的横截面图(图25A)和用于形成透视图中的所述天线的天线瓣单元(图25B)。
详细描述
图1示出了根据本发明的蝶形天线装置10的第一实施例，其包括一个蝶形结构11，蝶形结构11包括由形成两个臂段的导电材料制成的两个天线瓣1，该两个臂段被布置成使得臂段的端部部分或端头部分6在例如金属接地平面或PCB(印刷电路板)9正面(的图1中的上侧)的中心处的位置处基本上指向彼此，以用于形成天线端口。端头部分6在此设置有用于导电元件(例如连接到位于金属接地平面或PCB 9的背面(下侧)上的同轴或微带线的导线或引脚12或电路(未示出))的焊接的孔或开口7。
蝶形天线装置10包括两个相对的半部，并且分别从两个位于中心的馈电点进行馈电。两个馈电点可以独立作为两个独立的端口使用，但它们也可以作为一个端口差动馈电。在后一种情况下，可能会提供所谓的平衡-不平衡转换器，以便从两个平衡馈电点转换到单端端口。后者于是通常是单同轴电缆或微带线。平衡-不平衡转换器也可以作为独立的电路实现，称为180°混合电路。在这种情况下，平衡-不平衡转换器或180°电路必须在PCB的背面处或PCB的正面的一部分处来实现，而不会影响蝶形天线装置本身的性能。
在一个实施例中，如上所述，两个端口在金属接地平面或PCB 9的背面上通过例如由180°上混合电路(未示出)实现的平衡-不平衡转换器来组合。这两个端口然后可以被差动激励，因此天线装置10形成具有单个线性极化的单端口天线。
在可选实施例(未示出)中，平衡-不平衡转换器可以设置在金属接地平面或PCB 9的正面上。
天线瓣优选为弯曲的或弯的，或者连续地或者不同地设置成相对于彼此成角度的直线段。在图1所示的实施例中，每个天线瓣1包括第一平面连接部分2、第一壁部分3、中间安装部分5，该第一平面连接部分2适于例如通过焊接、螺纹连接或借助于空心铆钉紧固而连接到金属接地平面或PCB 9的正面或上侧，该第一壁部分3与第一连接部分2在其中延伸的平面形成例如在70°与120°之间、特别是在80°与110°之间、但是可选地是任何其他适当的角度的角度，该中间安装部分5优选为平坦的并且将所述第一壁部分3与第二壁部分4互相连接，其中第二壁部分4布置成与所述第一平面连接部分2的延伸平面形成第二角度。所述第二角度也可以例如在70°和120°之间，特别是在80°和110°之间，但是可选地是任何其他适当的角度，并且特别是小于第一角度，使得第二壁以相对于例如接地平面或PCB 9的平面更倾斜、更不陡的方式进行设置。第二壁部分4在与其连接到或变成中间安装部分5的端部相对的端部处连接到或变成第二连接端头部分6，该第二连接端头部分6设置在与第一连接部分相同的平面中并且包括适于接收连接引脚12以连接到馈电端口的孔或开口7。第二连接端头部分6优选地包括围绕开口7的小的平坦圆形部分。
PCB表面9的金属层可以包括位于第二连接端头部分6或每个第二连接端头部分6下方的孔，使得连接端部部分直接搁置在PCB的介质基片上并且从而与PCB的上部金属表面隔离。这种隔离也可以通过其他方式实现，例如通过PCB顶部的介质片。
由于瓣1的形状，提供了蝶形天线结构11，其允许使用SMT(表面安装技术)进行表面安装。特别地，由于第一平面连接部分2是平坦的，所以易于表面安装，因为瓣可以容易地被提升。也可以使用所谓的贴片机(也可以称为拾放机)将多个瓣1安装在PCB或金属接地平面上。此外，由于瓣的形状，瓣可以容易地通过从薄金属板冲压和锻压而大规模生产以成本有效的方式制造。它也与传统的PCB技术兼容。优选地，瓣以单件进行制作。更进一步地，瓣以任何适当的方式(例如通过焊接)附接到导电接地平面。
通过本发明的构思，从而实现了不同种类的蝶形天线装置的大规模生产，这是非常有利的。特别地，一个或更多个瓣可以由于第一平面连接部分2而提升，该第一平面连接部分2优选地至少部分地是平坦的并且附接到(例如焊接到)金属接地平面或PCB上，并且然后在烘箱中烘烤。
元件(诸如天线瓣)的拾取和放置可由本身已知的拾取和放置设备进行。优选地，波导元件可设置在带上、盘等上，并由拾取装置例如使用气动吸杯来拾取。波导元件然后放置在基片上。基片优选地具有粘附表面，以在组装期间将所放置的波导元件维持在适当的位置上。当所有波导元件被正确地放置时，在波导元件和基片之间的连接是固定的。例如，焊膏可在放置之前布置在基片上，焊膏是粘附的以在组装期间将所放置的元件维持在正确的位置上并在基片随后在升高的温度下例如通过将红外加热施加到基片或通过在炉子中的处理而被热处理时固定元件。
不同数量的瓣可以以不同的方式布置在PCB上，并且提供天线装置，例如具有不同数量的端口，例如多个差动激励的端口或多个独立激励的端口等，或者被适配为在一些实施例中借助于槽激励而被不同地或独立地激励，如下面将进一步举例说明的。
蝶形天线装置典型地占据了在最低操作频率下大于典型半波长的表面区域。因此，当波长小于PCB的宽度并且优选地远小于PCB的宽度时，即在高频时，PCB安装是最合适的。此外，相同的表面可安装的天线装置也可以以较低的频率使用，在该频率下其可以容易地通过其他方式安装到表面并且例如通过使用空心铆钉来固定。空心芯铆钉必定比普通螺丝更快使用。
安装天线装置的表面用作天线的接地平面。
因此，可以容易地制造具有不同数量的端口、以不同的期望方式激励的端口、具有不同特性并且适合于不同应用(例如，作为用于5G通信系统的大规模MIMO阵列中的元件，当然也适用于其他实现方式)的不同的天线装置。
根据本发明的蝶形天线装置具有较大的带宽，例如高达倍频程带宽或甚至更多。
在特定实施例中，PCB包括具有微带线(未示出)的电路板。例如包括同轴连接器的端口可以以任何期望的方式附接到PCB 9的背面、正面或侧边缘。蝶形天线装置也可以与集成电路一起安装在同一个PCB上，从而提供具有大规模MIMO阵列的完整的发射/接收设备，以用于例如用于5G的基站。
蝶形天线元件具有的最大尺寸通常是在最低操作频率下的波长的大约一半。因此，当最低频率为1.5G Hz时，天线尺寸通常为10cm，当其是15GHz时为1cm，在30GHz时为0.5cm，且在60GHz时为0.25cm。
在所示的实施例中，第二连接端头部分6朝向彼此定向，彼此分开仅仅微小的距离，从而在端口之间提供非常弱的耦合，这对MIMO系统是非常有利的。
因此，尽管天线元件和中心部分彼此非常接近地定位，但是在端口之间获得非常低的相关性，在特定实施例中，在0.4-16GHz的范围内甚至低于0.1，这是非常好的性能。特别是由于该装置主要由金属件构成的事实，欧姆损耗将非常低。
图1A示出了与图1中的实施例类似的实施例，但是其中使用螺钉、空心铆钉16”等来将天线瓣1”连接到接地平面或PCB 9”，这对于较低的频率是特别有利的，但也在其他实现中是有利的。然而，对于中心导电引脚12”，应该实施焊接。在其他方面中，类似于参照图1所描述的进行操作，并且相同的参考数字用于所示的元件，因此本文将不再进一步描述。
图2示出了根据本发明的蝶形天线装置20的第二实施例，其包括蝶形结构111，该蝶形结构111包括四个天线瓣1，每个天线瓣1都由形成如参照图1所述的臂的导电材料制成。类似的元件具有与图1相同的参考数字，并且因此在此不再赘述。如参考图1所描述的，设置有用于导线或引脚12,12的孔或开口的端头部分6可以经由所述导电引脚12,12连接到位于金属接地平面或PCB 9的中心部分的背面上的微带线和电路。薄介质部分81可以例如位于第二连接端头部分6下方。在特定实施例中，四个端口被独立激励。在其他实施例中，四个端口由例如通过设置在金属接地平面或PCB 9的背面上的两个180°混合电路(未示出)实现的两个平衡-不平衡转换器组合。两个水平极化端口以及两个垂直极化端口于是可以被差动激励，因此提供了两端口天线，其中一个端口用于水平极化，一个端口用于垂直极化。
在另外的可选实施例中(未示出)，平衡-不平衡转换器可以设置在金属接地平面或PCB 9的正面或上侧上。
图3示出了根据本发明的蝶形天线装置30的第三实施例，其包括蝶形结构112，该蝶形结构112包括以线性阵列布置在金属接地平面或PCB 92上的如图2所公开的四个蝶形结构111。具有与图1和图2中相同的参考数字的相似元件已经参照图1和2进行讨论，因此这里将不再进一步描述。
在特定实施例中，十六个端口被独立激励。
在其他实施例中，16个端口由例如通过由如上所讨论的设置在金属接地平面或PCB 92的背面上的180°混合电路(未示出)实现的8个平衡-不平衡转换器组合。然后水平极化端口以及垂直极化端口可以被差动激励，因此提供了四个双端口蝶形天线，其中四个端口用于水平极化，四个端口用于垂直极化。这种实现方式可以例如用于8端口大规模MIMO基站。然而，应该清楚的是，它的优点还可以用于其他应用。
在另外的可选实施例中(未示出)，平衡-不平衡转换器可以设置在金属接地平面或PCB 92的正面或上侧上。
图4示出了根据本发明的蝶形天线装置40的第四实施例，其包括蝶形结构113，该蝶形结构113包括四个蝶形结构，其中每个用于如图2中公开的以2x2平面阵列布置在金属接地平面或PCB 93上的天线元件或瓣111。类似的元件具有与图1和图2中相同的参考数字，并且因为它们已经参照这些附图进行了讨论，所以这里将不再进一步描述。在特定实施例中，16个端口被独立激励，而在其他实施例中，16个端口由例如如上所讨论的通过设置在金属接地平面或PCB 93的背面上或可选地在正面上的180°混合电路(未示出)实现的8个平衡-不平衡转换器组合。然后水平极化端口以及垂直极化端口可以被差动激励，因此提供了四个双端口蝶形天线，其中四个端口用于水平极化，四个端口用于垂直极化。这种实现方式也可以例如用于8端口大规模MIMO基站。然而，应该清楚的是，它的优点还可以用于其他应用。
图5示出了根据本发明的蝶形天线装置50的第五实施例，其包括蝶形结构114，该蝶形结构114包括十六个蝶形结构111，其中如图2所公开的每四个天线元件或瓣以4x4平面阵列布置在金属接地平面或PCB 94上。类似的元件具有与图1和图2中相同的参考数字，因此在此不再进一步描述。在特定实施例中，64个端口被独立激励，而在其他实施例中，64个端口由例如如上所讨论的通过布置在金属接地平面或PCB 94的背面或可选地在正面上的180°混合电路(未示出)实现的32个平衡-不平衡转换器组合。然后水平极化端口以及垂直极化端口可以被差动激励，因此提供32个双端口蝶形天线，其中16个端口用于水平极化且16个端口用于垂直极化。这样的实现方式也可以例如用于32端口大规模MIMO基站。然而，应该清楚的是，它的优点还可以用于其他应用。
图6A是蝶形结构111的中心部分的示意图，其设置在PCB的中心部分上的薄介质膜上，更详细地示出第二壁部分4的部分，其第一端部连接到或变成相应的中间安装部分5(未示出；参见例如图1)，并且其第二相对端部连接或变成第二连接端头部分6。如上所讨论，每个第二连接端头部分6包括适于焊接导电引脚12的相应的孔7。第二连接端头部分6的小的平坦圆形部分在此处位于PCB的金属表面中的例如蚀刻出来的孔或开口81中，由此直接搁置在其基片上，使得端头部分与接地平面本身隔离。可选地，可以使用设置在例如PCB的中心部分(图6A中未示出)上的薄介质膜部分81来将连接端头与导电接地平面分开和隔离。这种实现方式对于高频和小蝶形结特别有利。
图6B是蝶形结构11A1的中心部分的示意图，其设置在例如包含TeflonTM的厚介质栓8’上，设置在例如PCB的中心部分中，示出了第二壁部分4的部分，其第一端部连接到或变成相应的中间安装部分5(未示出；参见例如图1)，并且其第二相对端部连接或变成第二连接端头部分6’。如上所讨论，每个第二连接端头部分6’包括适于接收连接引脚12’的相应孔7’。因此，第二连接端头部分6’的小的平坦圆形部分设置在介质栓8’上，该介质栓8’用于提供对蝶形结构11A1的额外的或增强的机械支撑，同时它提供与接地平面的隔离。这种实现方式对于较低频率是有利的，因为对于较低频率，通常需要较大和较重的蝶形结构。
在图7A-7D中示出了天线瓣的一些实施例，其中天线瓣显示为折叠的弯曲形状。在图22A-22G中，在多个天线瓣下面，也称为天线瓣元件，其以非折叠状态示出，即在安装之前的形状。冲压或类似的，以及折叠或弯曲成最终形状可以在不同步骤中或以一个且相同的步骤完成。
因此，图7A示出了由导电材料制成的形成臂段的蝶形天线瓣1A的实施例。瓣1A包括适于连接到类似于例如图1的瓣1的金属接地平面或PCB的正面或上侧的第一平面连接部分2A。瓣1A包括第一壁部分3A、第二壁部分4A、中间安装部分5A，该第二壁部分4A与第一连接部分2A在其中延伸的平面形成角度，该中间安装部分5A优选为平坦的，将所述第一壁部分3A与第二壁部分4A互相连接，该第二壁部分4A布置成与所述第一平面连接部分2A的延伸部形成第二角度。第一平面连接部分2A包括由槽15分开的两个腿段(leg section)2A’，并且第一壁部分3A的下部部分也包括由槽15分开的两个腿段3A’，其中第一壁部分3A的和第一平面连接部分2A的相应的腿段在其中第一平面连接部分2A变成第一壁部分3A的区域中共同定位并具有相同的宽度。在其他方面中，瓣1A类似于参照图1描述的瓣1，并且第二壁部分4A在其连接到或变成中间安装部分5A的相对端部处连接或变成设置在与第一连接部分相同的平面中的并且包括孔7A的第二连接端头部分6A，其适于焊接穿过接地平面中的孔的导线或引脚，以将瓣连接到接地平面之下的电路。而且在该实施例中，第二连接端头部分6A优选地包括围绕开口7A的小的平坦圆形部分。
槽15的作用在于通过减小|S11|增强带宽来提高性能，嵌入式输入反射系数S11是在端口处反射的度量。具有槽的天线元件的可选实施例在下面的图22C-22G中被示出。
图7B示出了由导电材料制成的形成臂段的天线瓣1B的可选实施例。瓣1B包括适于连接到金属接地平面或PCB的顶部或上侧的第一平面连接部分2B，例如图1的瓣1。瓣1B还包括第一壁部分3B、中间安装部分5B，该第一壁部分3B与第一连接部分2B在其中延伸的平面形成角度，该中间安装部分5B优选为平坦的，其将所述第一壁部分3B与第二壁部分4B相互连接，该第二壁部分4B布置成与所述第一平面连接部分2B的延伸部形成第二角度。第一平面连接部分2B连接或变成壁部分21，该壁部分21基本上平行于第一壁部分3B延伸并且具有基本上相同的高度、或者稍高或者甚至更低。因此，由所述壁部分21和所述第一壁部分3B形成沟槽。在其它方面中，瓣1B类似于参照图1描述的瓣1，并且第二壁部分4B在其连接到或变成中间安装部分5A的其相对端部处连接到或变成设置在与第一连接部分相同的平面中的且包括孔7B的第二连接端头部分6A，其适于焊接连接到接地平面的背面上的电路的导线或引脚。同样在该实施例中，第二连接端头部分6B优选地包括围绕开口7B的小的平坦圆形部分。
壁21的作用在于通过减少|S11|、减少天线端口之间的互耦来改善性能，以及改善辐射方向图，并在所需频带上提供恒定的增益和波束宽度。
图7C示出了由导电材料制成的形成臂段的天线瓣1A1的另一个可选实施例。瓣1A1包括第一平面连接部分2A，该第一平面连接部分2A包括适于连接到金属接地平面或PCB的正面或上侧的两个腿段2A’,2A’，其类似于图7A的瓣1A。瓣1A1因此还包括第一壁部分3A1、与第一连接部分2A在其中延伸的平面形成角度的第二壁部分4A1以及中间安装部分5A1。这里的中间安装部分5A1包括具有例如在顶部处的圆形平坦安装部分5A1’的略微弯曲或圆形的部分，并且将所述第一壁部分3A1与第二壁部分4A1相互连接，所述第二壁部分4A1布置成与所述第一平面连接部分的腿段2A’的延伸部形成第二角度。第一平面连接部分的腿段2A’由槽15分开，并且还如参照图7A所述的那样的第一壁部3A1的下部部分包括由槽15分开的两个腿段，其中在第一平面连接部分变成第一壁部分3A1的区域中，第一壁部分3A1的和第一平面连接部分2A1的相应的腿段共同定位并且具有相同宽度。在这个方面和其他方面中，7C中所示的实施例与参照图7A所描述的实施例类似，因此在此不再进一步描述。应该清楚的是，天线瓣1A1包括例如圆形或任何其它适当形状的顶部平坦部分，以及如上面在其他实施例中所述的弯曲或圆形中间段5A1可以与壁段和凹槽组合(例如，如在图7B中)、或者与延伸壁段组合(如下面的图18中)、没有任何槽(例如如图1、图22A、图22B中)、具有其他槽(例如，如在图22C-22G中)，和/或适于借助于如图1中的螺钉或空心铆钉附接到接地平面或PCB。许多变化都是可能的。
图7D示出了由导电材料制成的形成臂段的天线瓣1A2的又一个可选实施例。瓣1A2包括第一平面连接部分2A，该第一平面连接部分2A包括适于连接到金属接地平面或PCB的正面或上侧的两个腿段2A’，类似于图7A的瓣1A。瓣1A2还包括第一壁部分3A2、与第一连接部分2A在其中延伸的平面形成角度的第二壁部分4A2以及中间安装部分5A2。这里的中间安装部分5A2包括弯曲的瓣轮廓而没有任何平坦的安装段，并且将所述第一壁部分3A2与第二壁部分4A2相互连接，该第二壁部分4A2布置成与所述第一平面连接部分的腿段2A’的延伸部形成第二角度。在该实施例中，第一平面连接部分的腿段2A’也由槽15分开，也如参照图7A所述的第一壁部分3A1的下部部分，其包括由槽15分开的两个腿段，其中第一壁部分3A2和第一平面连接部分2A2的相应腿段在第一平面连接部分变成第一壁部分3A2的区域中共同定位并且具有相同宽度。在这个方面和其他方面中，7D中所示的实施例与参照图7A所描述的实施例类似，并且因此将不在这里进一步描述。应该清楚的是，在其他实施例中，包括如图7D所示的弯曲或圆形中间段5A2的天线瓣1A2可以与壁段和凹槽组合(例如，如在图7B中)、或者与延伸壁段组合(如在下面的图18中)、没有任何槽(例如，如在图1、图22A、图22B中)、具有其它槽(例如，如在图22C-22G中)，和/或适于借助于如图1中的螺钉或空心铆钉附接到接地平面或PCB。许多变化都是可能的。
图8示出类似于图2中的实施例的天线装置60的实施例，但不同之处在于蝶形天线元件包括如图7A中的花瓣1A。因此，蝶形天线装置60包括蝶形结构11A1，该蝶形结构11A1包括四个天线瓣1A，其中每一个天线瓣由导电材料制成形成臂段，如参考图1所描述的那样。类似的元件具有与图7A和图1中相同的参考数字，但是标记为“A”，并且因此将不在这里进一步描述。
如同样参照图1所述，设置有用于焊接导线或引脚12的孔或开口的端头部分6A可以连接到位于金属接地平面或PCB 9A的背(或正)面上的同轴或微带线或电路。在特定实施例中，四个端口被独立激励。在其他实施例中，四个端口由例如通过设置在金属接地平面或PCB 9A的背(或正)面上的两个180°混合电路(未示出)实现的两个平衡-不平衡转换器组合。两个水平极化端口以及两个垂直极化端口然后可以被差动激励，因此提供了双端口天线，其中一个端口用于水平极化，而一个端口用于垂直极化。
图9示出了根据本发明的蝶形天线装置70的一个实施例，其包括蝶形结构115，该蝶形结构115包括五个蝶形结构11A1，每个蝶形结构11A1包括如图8所示的以线性阵列布置在金属接地平面或PCB 95的四个天线瓣1A。类似的元件具有与图8相同的参考数字，因此在此不再赘述。在特定实施例中，十六个端口被独立激励。在其他实施例中，20个端口由例如如上所讨论的通过设置在金属接地平面或PCB 95的背面(或正面)的180°混合电路(未示出)实现的10个平衡-不平衡转换器组合。然后水平极化端口以及垂直极化端口可以被差动激励，因此提供了四个双端口蝶形天线，其中四个端口用于水平极化，而四个端口用于垂直极化。这样的实现方式可以例如有利地用于8端口大规模MIMO基站。然而，应该清楚的是，它的优点还可以用于其他应用。
图10示出了蝶形天线装置80，其包括蝶形结构116，该蝶形结构116包括四个蝶形结构11A1，每个蝶形结构11A1包括如图7A所公开的以2x2平面阵列布置在金属接地平面或PCB 96上的四个蝶形结构11A1。类似的元件具有与图8相同的参考数字，因此在此不再赘述。在特定实施例中，十六个端口被独立激励，可选地，在其他实施例中，16个端口由例如如上所讨论的通过设置在金属接地平面或PCB 96的背面(或顶侧)的180°混合电路实现的8个平衡-不平衡转换器组合。然后，水平极化端口以及垂直极化端口可以被差动激励，因此提供了四个双端口蝶形天线，其中四个端口用于水平极化，而四个端口用于垂直极化。这种蝶形天线装置80还可以例如用于8端口大规模MIMO基站。然而，应该清楚的是，它的优点还可以用于其他应用。
图11示出了蝶形天线装置90的一个实施例，其包括蝶形结构117，蝶形结构117包括十六个蝶形结构11A1，每个蝶形结构11A1包括如图8所公开的并且以4x4平面阵列布置在金属接地平面或PCB 97上的四个瓣1A。类似的元件具有与图8相同的参考数字，因此在此不再赘述。在一些实施例中，64个端口可以独立激励，或者可选地，在其它实施例中，64个端口由例如也如本申请中早前讨论的那样通过设置在金属接地平面或PCB97的背面(或正面)上的180°混合电路实现的32个平衡-不平衡转换器组合。然后水平极化端口以及垂直极化端口可以被差动激励，因此提供32个双端口的蝶形天线，其中16个端口用于水平极化且16个端口用于垂直极化。
具有其中16个端口用于水平极化且16个端口用于垂直极化的32个双端口的蝶形天线的实施方式可以例如用于32端口大规模MIMO基站。然而，应该清楚的是，它的优点还可以用于其他应用。
图12示出了直边蝶形天线装置100的实施例，其包括类似于参考图1所描述的蝶形结构的蝶形结构118，但不同之处在于它包括如图6B所公开的厚介质栓8’以增强机械强度和稳定性，其中引脚和导线穿过接地平面中的孔，因此也适用于需要较大的蝶形结构的较低频率，例如用于3G或4G频带的基站。在其他方面中，元件及其功能与参考前述实施例所描述的对应元件的功能类似，因此将不在本文中进一步描述。
图13示出了蝶形天线装置110的一个实施例，其包括类似于参照图2描述的实施例的蝶形结构119，但是包括如参考图6B和图12所描述的厚介质栓8’。已经参考前面的图1、图2和图12描述的元件在这里将不再赘述。在一些实施例中，四个端口被独立激励，而在其他实施例中，四个端口由例如通过设置在金属接地平面或PCB 99的背面(或正面)上的两个180°混合电路实现的两个平衡-不平衡转换器组合。两个水平极化端口以及两个垂直极化端口可以被差动激励，因此提供了双端口天线，其中一个端口用于水平极化，而一个端口用于垂直极化。
图14示出了直边蝶形天线装置120的一个实施例，其包括类似于参考图12所述的蝶形结构的蝶形结构1110，但是不同之处在于两个天线瓣1A包括如参照图7A所述的槽。由于它包括如图6B所公开的增强机械强度和稳定性的厚介质栓8’，所以便于用于需要较大蝶形结构的较低频率，例如用于3G和4G系统的基站。在其他方面中，元件及其功能类似于参照图6B、图7A、图12的实施例描述的对应元件的元件和功能，并且因此将不在本文中对它们进一步描述。
图15示出了蝶形天线装置130的一个实施例，其包括类似于参照图2描述的实施例的蝶形结构1111，但包括如参照图7A所述的四个天线元件或四个瓣1A，以及也如参照图6B和图14所述的厚介质栓8’。已经参考前面的图1、图2、图6B、图7A和图14描述的元件在本文中将不再赘述。在特定实施例中，四个端口独立地被激励，而在其他实施例中，四个端口由例如通过设置在金属接地平面或PCB 911的背面(或正面)上的两个180°混合电路(未示出)实现两个平衡-不平衡转换器组合。两个水平极化端口以及两个垂直极化端口可以被差动激励，因此提供了双端口天线，其中一个端口用于水平极化，而一个端口用于垂直极化。蝶形天线装置130特别适用于需要较大蝶形结的较低频率，并且优势在于由于如参照图7A所讨论的槽而增强性能。
图16示出了直边蝶形天线装置140的一个实施例，其包括类似于参照图1所描述的蝶形结构的蝶形结构1112，其中不同之处在于其包括两个天线瓣1C,1C，每个均包括如在图7A中所公开的槽以及在图7B中公开的壁21以进一步增强性能，如同样参考图7A和图7B所讨论的。其包括在PCB的金属层中的中心孔8，使得端头如图1所公开的那样直接置于其基片上，且因此最适合用于更高的频率，例如，如在其他描述的实施例中甚至高达100-150GHz。在其他方面中，元件及其功能类似于参考前述实施例描述的对应元件的功能相似，因此将不在本文中进一步描述。
图17示出了蝶形天线装置150的一个实施例，其包括类似于参照图2描述的实施例的蝶形结构1113，但包括如参考图16所述的四个天线瓣1C和又如参考图16和图6A所描述的薄介质段8。已经参考前面的图1、图2、图7B和图12描述的元件在本文中将不再进一步描述。
在特定实施例中，四个端口被独立激励，而在其他实施例中，四个端口由例如通过布置在金属接地平面或PCB 913的背面(或正面)上的两个180°混合电路实现两个平衡-不平衡转换器组合。两个水平极化端口以及两个垂直极化端口可以被差动激励，因此提供了双端口天线，其中一个端口用于水平极化，而一个端口用于垂直极化。蝶形天线装置150可以有利地用于更高的频率，例如，甚至但不限于，高达100-150GHz。
图18示出了直边蝶形天线装置160的一个实施例，其包括类似于参照图16所述的蝶形结构的蝶形结构1114，其中如图7A和图7B所公开的两个天线瓣1D各自包括槽和壁，但是其中壁21’被延长以沿着PCB 914的相应外侧边缘全部延伸，因此如参照图7A和图7B所讨论的，甚至进一步增强了性能。其在此包括如图1中公开的薄介质中心段8，且因此最适合用于更高的频率，例如甚至高达100-150GHz。在其他方面中，元件及其功能与参考前述实施例描述的对应元件的功能类似，因此将不在本文中进一步描述。
应该清楚的是，例如对于较低的频率或者为了增强机械强度，可以使用厚介质栓8’来代替薄介质中心段8。
在有利的实施例中，壁21’具有大致对应于λ/2的宽度，并且壁的高度是大致λ/4，λ是信号波长。
图19示出了蝶形天线装置170的实施例，其包括类似于参考图17所述的蝶形结构的蝶形结构1115，其中不同之处在于壁21’如参照图18所述被延长。已经参考前面的图1、图2、图7A、图7B和图18描述的元件在此将不再进一步描述。在特定实施例中，四个端口被独立激励，而在其他实施例中，四个端口由例如通过设置在金属接地平面或PCB 915的背面(正面)上的两个180°混合电路(未示出)实现的两个平衡-不平衡转换器组合。两个水平极化端口以及两个垂直极化端口然后可以分别被差动激励，从而提供双端口天线，其中一个端口用于水平极化，而一个端口用于垂直极化。
通过使用瓣1D和延伸壁21’，阻抗匹配性能将会很好。蝶形天线装置150可以特别有利地用于更高的频率，例如甚至高达100-150GHz。
还应该清楚的是，同样在该实施例中，例如对于较低的频率，或通常对于增强机械强度，也可以使用厚介质栓8’来代替薄介质中心段8。
在有利的实施例中，每个壁21具有大约对应于λ/2的宽度，以及大致λ/4的高度，λ是信号波长。
在到目前为止讨论的实施例中，天线瓣的中心端部部分连接天线馈源。然而，可选地，每个天线瓣的中心端部部分可以导电地连接到接地平面，并且布置在天线馈源附近。这里可以将天线馈源设置为接地平面中的激励开口(例如槽)，并且可以例如通过微带线来获得馈电，该微带线具有的端部直接突出到槽的边界中或者例如通过布置在基片的相对侧上而位于槽的下方。这里的天线在功能上类似于所谓的TEM喇叭。在下文中，将更详细地讨论这种类型的一些示例性实施例。
图20示出了也被称为第十八实施例的天线装置10v的又一实施方式，其类似于图1A的实施例，但其中端部部分6v包括适于被焊接到接地平面95上的例如矩形脚部或任何其它适当形状。而且，第一平面连接部分25可以焊接到接地平面95上，特别是用于高频。可选地，如参照图1A所述，第一平面连接部分25可以连接到接地平面。接地平面95包括蚀刻的矩形槽210。接地平面95可以包括PCB(印刷电路板)。
在所示的示例中，端部部分/脚部朝槽210延伸。然而，可选地，端部部分/脚部可以被折叠以向内延伸离开槽210，从而使得邻近端部部分/脚部的天线瓣的倾斜表面布置得更靠近槽。
借助于布置在具有接地平面或PCB的基片的下侧上的微带线可以激励槽210。优选地，槽的长度是λ/4。
通过使用槽，从而可以实现槽激励，至少如果只有一个极化，平衡-不平衡转换器的使用将变得多余。
此处槽显示为矩形槽。然而，其他细长形状也是可行的，例如椭圆形等。激励开口/槽还可以设置有比端部部分更窄的中间部分，诸如具有骨形或I形或H形。
在图20A中示出了槽210’的可选形状，通过骨形槽，带宽将增加，因此提供更大宽带的装置。
在图20B中示出了具有H形状的槽210”，同样以增强该装置的带宽。
端部部分也可以具有稍大的宽度，例如对应于槽的辐射长度。例如图20B所示的装置，其中接近或接触靠近槽的接地平面的端部部分具有基本对应于槽的窄腰部宽度的宽度尺寸。
图20C是示出其中蚀刻槽210的接地平面95的透视顶视图，使得可以看到基片211。在基片之下，垂直于槽210的纵向延伸部设置微带线212，其大致延伸到槽210的宽度方向上的中心，由此突出到槽的边界中。
图20D是以对应于图20C的布置示出具有槽210的基片211和布置在基片211下方的微带212的简化截面图。
图21示出了与图8所讨论的天线装置相似的天线装置，但是具有类似于上面关于图20A-D所讨论的槽馈电装置的槽馈电装置。天线瓣包括连接到接地平面9VIII的端部部分/脚部65。如前所讨论，尽管图示为朝向槽210C延伸，但端部部分/脚部可以反向折叠并定向为离开槽。在该实施例中，提供了四个天线瓣，并且因此该槽优选地在两个方向上具有相同的尺寸。如图中所示，槽可以被成形为正方形，但是也可以具有其他对称形状，诸如具有圆角的正方形、圆形等。
图21A是示出其中蚀刻槽210C的接地平面的透视顶视图，使得可以看到基片。在基片之下，垂直于槽210C的长度和宽度延伸部设置微带线45A和45B，其分别基本上延伸到槽210C的宽度和长度方向上的中心，从而突出到槽的边界内。
这里微带45A和45B从不同的角度延伸到槽的边界中，并且优选地垂直地延伸，如在说明性示例中，用于提供双极化。
可选地，如图21B所示，可以在每个方向上分别设置两个相对布置的微带45A'、45”和45B'、45”，由此提供更均匀的辐射方向图。
图22A-22G示出了非折叠状态下示出的不同的天线瓣轮廓和槽形状。图中的虚线表示折叠线。
根据本发明的天线瓣可以在有槽或没有槽的情况下被切割或冲压，并随后在机器中折叠。可选地，切割或冲压操作以及折叠或弯曲操作可以在一台机器中或使用合适的工具在一个步骤中执行。
在图22A、图22B中示出天线瓣1’、1”’(例如具有类似于图1所示的天线瓣的形状)的没有任何槽的天线瓣1’、1”’的示例。在其他方面中，图22A的天线瓣1’和图22B的天线瓣1”’与图1的天线瓣相似，并且因此在本文中不再进一步描述，并且使用相同的参考数字。
其他不同的天线瓣元件或轮廓具有沿着瓣的边缘(图22F、图22G)或中心部分(图22C、图22D、图22E、图22G)的槽。这些形状仅仅是本发明所涵盖的可能的轮廓和槽的示例。
瓣轮廓和槽被优化以便改变瓣上的电流迹线，使得单或双极化蝶形元件的嵌入式元件图案在期望的带宽上获得期望的覆盖范围和阻抗匹配。通常情况下，天线瓣的较宽的部分中的远离第二连接端头部分的槽将影响低频处的性能，并且靠近第一连接部分的槽将影响低频性能。
优化通常是通过试验性(cut-and-try)的方法完成的，但是他们可以通过使用通用算法的高级数值优化来完成更高级的研究。
特别地，图22C示出了具有与图7A中所示的实施例基本类似的开口槽15A’的天线瓣1A’，因此相同的参考数字用于天线瓣的其他部分。
图22D示出了天线瓣1A”，其具有设置在第一壁部分3A”中的槽15A”，并且可选地还部分地设置在第一连接部分2A”中。槽15A”是闭合的，并且基本上具有与第一连接部分2A”的纵向延伸部平行的矩形形状。对于其他元件，使用与图1中相似的参考数字，但是用双秒符号来引用。
图22E示出了具有设置在第一壁部分3E中以及也在中间安装部分5E中的内部中心槽15E的天线瓣1E。槽15E是闭合的，居中定位并且是齿形或梳形的。对于其他元件，使用与图1相似的参考数字，但是用E来索引。
图22F示出具有例如沿第一壁部分3F、中间安装部分5F和第二壁部分4F的外侧的至少一部分设置的外部边缘槽15F,15F的天线瓣1F。槽15F,15F是齿形或梳形的。对于其他元件，使用与图1中相似的参考数字，但是用F索引。
图22G示出具有例如沿第二壁部分4G的外侧的至少一部分设置的外部边缘槽15G2,15G2以及设置在第一壁部分3G中的内部闭合的齿形中心槽15G1，以及中间安装部分5G。对于其他元件，使用与图1中相似的参考数字，但是用G索引。
在一些实施例中，阵列中的天线瓣之间(其中心点之间)的周期性距离是大约0.5λ，但是它也可以采用其他值，例如其可以更大。接地平面之上的高度可以在0.2和0.5λ之间，但是当然这些值也仅仅是出于示例性原因给出的。在一些实施例中，相对带宽至少为1.6。
布置在槽的相对侧上的天线瓣也可以通过窄金属连接来连接，部分地形成喇叭的壁。因此，两个或更多个天线瓣可以形成为单片单元，其可以通过表面安装技术布置在接地平面上。
在图23A和23B中，示意性地示出了这样的实施例。在图23A中，示出了金属片，该金属片被切割或加工(foremd)以形成两个相对布置的天线瓣，如上所讨论围绕槽馈源。虚线表示优选的弯曲线。在图23A中，相同的天线瓣以弯曲状态示出，其中天线瓣形成与槽馈源相邻的倾斜表面。
在图24A-C中示出了类似类型的天线瓣，其被连接在槽馈源的边缘周围，但是具有四个天线瓣。在此，可以提供围绕槽的连续连接，将所有四个瓣连接在一起。如上所讨论，该实施例特别适用于双极化蝶形天线。
相对的天线瓣之间的连接是可选的，如在上面讨论的几个实施例中已经示出的那样。此外，如果在相对的天线瓣之间存在连接，则该连接可以优选地变得非常窄。
在图25中，示出了这种实施例，其具有在槽馈源的边缘与天线瓣的倾斜表面之间的非常窄或甚至不存在的距离。在该实施例中，类似于图23的实施例，两个天线瓣形成在单个单片单元中，其间具有连接，沿着槽馈源的边缘延伸，以部分地形成喇叭的壁。然而，这里天线瓣的倾斜壁布置成靠近或甚至直接与槽馈源的边缘接触。因此，天线瓣的倾斜壁由此直接与槽的边缘接触。
天线瓣可以通过将金属片切割或成形为期望的形式，然后通过机器加工将其弯曲成期望的形状来生产。然而，也可以使用模压、压印等将金属片形成为期望的形式。另外，也可以使用注塑成型等。特别地，可以将介质材料形成为期望的形状，并且例如通过传统的金属化在其顶部上形成金属层。
应该清楚的是，不同的天线瓣和不同的布置、几何形状和数量的瓣并被使用且被组合以任何期望的方式提供不同的蝶形结构，并且还可以与薄介质段或厚介质栓组合以提供不同的期望特性，这取决于预期的应用和使用的频率。在一些实施例中，具有槽的瓣仅沿着例如蝶形结构的阵列的外边缘使用。
还应该清楚的是，任何连接器(例如同轴连接器)可以以任何期望的方式提供和进行布置。
端口可以包括具有中心导体的同轴连接器，其将微带传输线和/或平衡-不平衡转换器连接到相应的导电元件12，所述微带线和/或平衡-不平衡转换器布置在导电接地平面或PCB的正面或背面上。
通过使用合适的电子器件，提供具有可控波瓣的天线阵列，其可用于若干、特别是高频应用，例如在大规模MIMO基站中。
天线瓣也可以具有除了示例性实施例中明确示出的其他形状。它们可以例如具有以对称或以不对称的方式朝向端头逐渐变细的形状，从快速逐渐变细的区域开始，之后相应的臂段变窄并且然后朝着端头部分规则地逐渐变细。应该清楚的是，天线瓣的形状可以通过不同的方式进行选择和优化；仅示出了一些有利的实施例。臂段的两个侧边缘可以例如对称但不规则地逐渐变细，为直的或弯曲的或两者的组合。瓣在其中也可能比标记为15的瓣具有更多的槽，并且瓣的其他部分中也是如此。
优选地，瓣被制成单件，其由一块金属切割或冲压，具有或不具有一个或更多个槽、壁等，然后被折叠、弯曲或压制成期望的形状，或者可选地在一个步骤中被压制或折叠并冲压或切割。然后将瓣例如焊接到导电接地平面或PCB上。第一连接端部2也可以或者可选地具有用于通过使用螺钉或空心铆钉将其固定到接地平面的安装孔。
天线元件可以由包含金属(例如，Cu、Al或具有相似性质的材料)或合金的导电材料制成。
可以以任何适当的方式提供不同的安装元件(未示出)，以便在需要的地方例如在发射塔的顶部、在壁上、在微基站等处容易且可靠地安装天线装置。
应该清楚的是，导体的宽度和形状可以是不同的，其中导体所在的位置可以不同，并且导电线和引脚的类型和布置以及金属表面中的孔在PCB的中心部分上的布置可能被不同地实现。此外，介质中心部分的形状虽然优选为圆形、方形或矩形，但可以是不同的，并且也可以具有任何其他形状，例如三角形或六边形等。天线装置在一些应用中可以用于壁式安装，例如具有近似半球形覆盖的壁式天线。
本发明构思还涵盖包括仅一个单天线瓣的天线装置的实施例。然后瓣的端头部分例如经由导电引脚以相似的方式连接到例如在中心部分的背面上的例如微带线。同轴连接器可以设置在远离端头部分的外边缘处或其他任何适当位置的其他地方。应该清楚的是，可以使用其他导体类型以及其他类型的连接器。
天线装置可以包括非定向天线装置，该非定向天线装置包括安装在PCB上的多个天线结构或导电接地平面，例如在中心部分中，包括用于导电元件的单独的或者用于一些瓣的公共的开口。
本发明构思还涵盖包括例如三个或任何其他奇数个天线瓣的天线装置，其中瓣被设置成使得端头部分以彼此稍微间距的距离终止。导电引脚经由开口将端头部分与例如位于PCB的背面或导电接地平面上的导体或同轴连接器(未示出)连接。
使用三端口蝶形天线(即，具有三个瓣的装置)，可以实现端口之间特别低的耦合。
因此，对于三个瓣的情况，可以提供特别紧凑的天线，这些天线在端口之间具有低的或基本上没有耦合，例如适用于壁式安装。
应该清楚，如所描述的天线装置也可以作为双面装置来提供，即，背对背布置的这种天线装置，例如用于安装在发射塔或类似物上，因此提供球形覆盖而不是半球形覆盖。
在一个实现方式中，可以经由安装元件将包括多个天线瓣的天线装置安装在发射塔的顶部上。连接器可以例如布置在导电接地平面或PCB的边缘上以便于容易接近。
本发明的一个特别的优点是，提供了适用于MIMO系统、特别是大规模MIMO系统的具有多个端口的天线，并且它们高度去耦合(使得信道上的变化将不同，避免所有信道同时具有低电平)。
MIMO天线尤其是可用作用于5G的大规模MIMO阵列中的元件的天线是特别有利的，该天线额外地非常小且紧凑并且可以以非常便宜、简单且自动化的方式制作并且天线瓣可以很容易以快速方式进行安装。此外，最为特别的优点是提供具有非常高带宽(例如高达倍频程带宽或甚至更高)的蝶形天线装置。
在一些实施例中，其尺寸可以小于最低操作频率的三分之一。还有一个优点是提供了一种天线装置，当其用于具有多路径的统计现场环境中时，在不同的天线端口之间具有低的相关性，例如在具有四个天线元件的布置中虽然它们位于彼此非常接近的位置但是相关性在0.4-16GHz上低至0.1。这种低相关性可以通过设计对于具有在其端口之间测得的低互耦的多端口天线(即，S参数Smn、散射参数，通常小于-10dB)来得到保证。还有一个优点是，可以通过所有端口一起提供大的角度覆盖范围，例如对于一些实施方式为360°，或者可以容易且灵活地将天线元件布置成当通过所谓的MIMO算法将在所有端口上接收到的电压进行数字组合时一起提供期望的角度覆盖范围。这种算法的示例是最大比率组合(MRC)。
在一个应用中，其可以包括用于馈送抛物柱面的线性阵列，例如可以用于OTA(无线)测试系统以与交通工具进行无线通信。然后，与圆柱形抛物面反射器结合的线性阵列产生照射交通工具(例如，汽车)的平面波。
本发明不限于所说明的实施例，而是可以在所附权利要求的范围内以多种方式变化。