宽频带全方向双极化天线设备及其制造及使用方法与流程

本申请案主张在2015年12月9日申请的相同标题的第14/964,374号共同未决且共同拥有的美国专利申请案的优先权权益，所述申请案以全文引用的方式并入本文。

版权

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技术领域

本发明大体上涉及天线解决方案且在一个示范性方面中更特定地涉及包含极性及空间分集两者且以其它方式支持一或多个设计目标(例如，美学上吸引人的外观)的天线解决方案。

背景技术：

无线通信网络中的天线对于发射及接收放大及不放大的无线信号两者来说是至关重要的装置。随着网络通信技术的发展从更少技术能力到更多技术能力的变迁；例如，第三代系统(“3G”)到具有更高功率的第四代系统(“4G”)，对可清晰地接收具有最小失真的基本频率或信号的天线的需要变得更加紧要。信号接收期间经历的失真大部分是归因于这些基本信号的混合的副产物。无源互调或PIM是这些混合信号的不想要的副产物，这可严重地干扰并抑制网络系统接收所需信号的能力的效率。由于现代无线通信网络经历的较高的载波功率电平，需要具有峰值PIM性能的低PIM天线(例如，相对于蜂窝网络应用的载波(“dBc”)低大约-155分贝(例如3G(例如，3GPP、3GPP2及UMTS)、HSDPA/HSUPA、TDMA、CDMA(例如，IS-95A、WCDMA等)、GSM、WiMAX(802.16)、长期演进(“LTE”)及高级LTE(“LTE-A”)等))。

虽然在例如建筑物内存在用于提供无线接入的天线拓扑，但是这些现有技术天线通 常美学上不吸引人且提供有限的性能能力。例如，现有技术中存在全方向多输入多输出(“MIMO”)天线；然而，这些现有技术实施方案通常具有有限的带宽。具体地说，这些现有技术实施方案具有趋向于只覆盖一些主要的天线操作频带以最小化天线大小的MIMO分支。此外，极化分集通常没有在现有实施方案中使用；而是，使用共享共同接地平面的两个垂直天线元件实施空间分集实施方案(例如，两个垂直天线元件)(通常为了试图减小天线大小)；然而，用于此类实施方案的低于天花板的高度通常超过100mm(3.9英寸)，从而使天线显著地从天花板的平面或安装天线的其它表面突出，且因此使其甚至对于漫不经心的观察者也非常引人注意。其本身还容易被(例如)偏离的梯子或由个体携带的其它高的物品碰到。

最后，这些现有技术实施方案通常利用聚合物天线罩，其通常需要被上漆以匹配上面最终安装天线的周围表面(例如，天花板)的颜色，从而必需至少一些美观的“定制”，这在安装期间消耗了额外时间及工作。

因此，需要提供更宽的操作带宽、极化及/或空间分集以及美学上更适合的天线罩中的一或多者的设备、系统及方法。此外，还需要改善操作频带之间的天线隔离同时提供最小失真水平的辐射图案(即，使天线以更全方向方式操作)的解决方案。

技术实现要素：

前述提及的需要在本文中是通过提供天线设备、系统及方法来满足，这尤其提供了更宽的操作带宽、极化及/或空间分集及满足一或多个美学设计目标(例如，更小的空间占用、安装之前不需要美学定制等)的天线罩。

在第一方面，揭示了一种天线设备。在一个实施例中，所述天线设备被配置为多输入多输出(MIMO)天线，且包含垂直极化天线元件；及水平极化天线元件。所述水平极化天线元件包括半透明材料，其向所述水平极化天线元件的至少一部分赋予美学上吸引人的外观的至少一个暴露表面。

在第一变体中，所述水平极化天线元件包含多层材料，其包含顶部天线罩层、底部天线罩层及安置在所述顶部天线罩层与所述底部天线罩层之间的柔性印刷电路(FPC)层。

在另一变体中，所述顶部及底部天线罩层在不使用粘合剂的情况下固定到所述FPC层。

在又另一变体中，所述水平极化天线元件包含安置在FPC层内的辐射器网。

在又另一变体中，所述辐射器网包含近似三十微米(30μm)的数量级的线宽及近似两 千微米(2000μm)的数量级的间距。

在又另一变体中，所述水平极化天线元件包含多个宽频带阵列元件，每一宽频带阵列元件包含多个低频带偶极子元件。

在又另一变体中，所述水平极化天线元件进一步包含多个高频带孔隙，所述高频带孔隙中的每一者位于相邻安置的低频带偶极子元件之间。

在又另一变体中，包含多个零填充偶极子元件，每一零填充偶极子元件安置在所述高频带孔隙中的相应者内。

在又另一变体中，所述垂直极化天线元件包含安置在天线罩管座内的宽频带圆锥形偶极子天线元件。

在又另一变体中，所述垂直极化天线元件的所述天线罩管座经配置以被接收并固定在天花板瓷砖的安装孔内。

在又另一变体中，所述垂直极化天线元件经配置以位于所述天花板瓷砖的底面上方，而所述水平极化天线元件经配置以位于所述天花板瓷砖的所述底面下方。

在第二实施例中，所述天线设备包含垂直极化天线元件及水平极化天线元件。所述水平极化天线元件包含多层且进一步包含安置在所述多层中的至少一些层内的多个特征。所述多层的至少一部分是部分使用半透明聚合物层形成。

在一个变体中，所述多层材料包含：顶部天线罩层；包括辐射网的电路板层；底部天线罩层；及低PIM衬底层。

在又另一变体中，揭示了具有外部导体及内部导体的同轴馈电元件。所述外部导体电耦合到所述电路板层且所述内部导体电耦合到所述低PIM衬底层。

在第二方面，揭示了水平极化天线元件。在一个实施例中，所述水平极化天线元件包括安置在半透明聚合物结构上的辐射器网。

在第三方面，揭示了垂直极化天线元件。在一个实施例中，所述垂直极化天线元件包含天线罩管座、接地管及辐射元件。

在第三方面，揭示了单输入单输出(SISO)天线设备。在一个实施例中，所述SISO天线设备包含前面提及的水平极化天线元件。在替代实施例中，所述SISO天线设备包含前面提及的垂直极化天线元件。

在第五方面，揭示了一种天线设备。在一个实施例中，所述天线设备至少部分是由具有安置在其中的辐射元件的半透明聚合物结构形成。

在另一实施例中，所述天线设备包含天线元件，其由多层形成且具有安置在所述多层中的至少一些层内的多个特征；其中所述多层的至少部分是部分使用半透明聚合物层 形成。

在第一变体中，所述多层材料包括顶部天线罩层、底部天线罩层及安置在所述顶部天线罩层与所述底部天线罩层之间的电路板层。

在另一变体中，所述顶部及底部天线罩层经配置以在不使用粘合剂的情况下夹住所述电路板层。

在又另一变体中，揭示了一种低无源互调(PIM)层，所述低PIM层安置在所述顶部及底部天线罩层两者下方；其中所述低PIM层包含安置在其底面上的一或多个传输线，所述一或多个传输线耦合到馈电点。

在又另一变体中，一或多个开放式贴片元件安置在所述低PIM层的顶面上，所述低PIM层的所述顶面比所述低PIM层的所述底面更靠近所述电路板层。

在又另一变体中，揭示了一种安置在所述电路板层上的辐射器网。

在第六方面，揭示了制造前面提及的天线设备及前面提及的天线元件的方法。

在第七方面，揭示了使用前面提及的天线设备及前面提及的天线元件的方法。在一个实施例中，所述方法包含在建筑物的天花板瓷砖内安置孔；将天线设备的至少一部分插入在所述孔内；及将所述天线设备固定到所述天花板瓷砖，使得所述天线设备的至少一部分安置在所述天花板瓷砖上方且所述天线设备的至少另一部分安置在所述天花板瓷砖下方。

在第八方面，揭示了利用前面提及的天线设备及前面提及的天线元件的建筑物。

在第九方面，揭示了与前面提及的天线设备及前面提及的天线元件相关联的性能特性。

根据示范性实施例的以下详细描述连同附图，本发明标的物的各种目的、特征、方面及优点将变得更加显而易见。

附图说明

本发明的特征、目的及优点将通过下文结合图式陈述的详细描述而变得更显而易见，其中：

图1是根据本发明的原理的安装在天花板瓷砖内的半透明内置宽频带全方向双极化天花板安装MIMO天线设备的一个实施例的透视图。

图1A是根据本发明的原理制造的图1的MIMO天线设备的透视图。

图1B是根据本发明的原理的被示为安装到天花板瓷砖的图1的MIMO天线设备的正视平面图。

图1C是根据本发明的原理的图1A的MIMO天线设备的水平极化天线元件的详细透视图，其说明并入其中的网。

图1D是根据本发明的原理的图1C中说明的水平极化天线元件的俯视平面图。

图1E是根据本发明的原理的图1D中说明的水平极化天线元件的馈电结构的详细俯视平面图。

图1F是根据本发明的原理的图1E中说明的水平极化天线元件的馈电结构的详细仰视平面图。

图1G是根据本发明的原理的图1C到1F中说明的水平极化天线元件的详细横截面图。

图1H是根据本发明的原理的图1A的MIMO天线设备的垂直极化天线元件的透视图。

图1I是根据本发明的原理的图1H的垂直极化天线元件的正视平面图，其中已从视图中移除了管座。

图2是根据本发明的原理的图1的MIMO天线设备的电压驻波比(VSWR)依据频率变化的标绘图。

图3是根据本发明的原理的图1的MIMO天线设备的S参数依据频率变化的标绘图。

图4是根据本发明的原理的图1的MIMO天线设备的总效率依据频率变化的标绘图。

图5是根据本发明的原理的图1的MIMO天线设备的峰值增益依据频率变化的标绘图。

图6是根据本发明的原理的图1的MIMO天线设备的包络相关系数依据频率变化的标绘图。

图7A是根据本发明的原理的图1A的水平及垂直极化天线元件在720MHz下的辐射图案的标绘图。

图7B是根据本发明的原理的图1A的水平及垂直极化天线元件在1.70GHz下的辐射图案的标绘图。

图7C是根据本发明的原理的图1A的水平及垂直极化天线元件在2.20GHz下的辐射图案的标绘图。

图7D是根据本发明的原理的图1A的水平及垂直极化天线元件在2.70GHz下的辐射图案的标绘图。

具体实施方式

现在参考图式，其中相同的数字在全文是指相同部分。

如本文中使用，术语“美学”是指(不限于)组件或组合件(例如，天线组合件或其组件)的外观或存在的一或多个特征、属性或刻面。美学特征、属性或刻面可例如通过个体(例如，客户或客户的设计者)、个体团体(例如，焦点团体)、外观或吸引力的预存标准及/或其它度量的视觉感知来评估，使得美学效果的吸引力或程度可由一般技术者根据本发明轻易确定。

如本文中使用，术语“天线”是指(不限于)并有单个元件、多个元件或接收/发射及/或传播电磁辐射的一或多个频带的一或多个元件阵列的任何系统。辐射可为数种类型，例如微波、毫米波、射频、数字调制、模拟、模拟/数字编码、数字编码的毫米波能量等。能量可使用一或多个中继器链路从一个位置发射到另一位置，且一或多个位置可为移动的、固定的或固定到地球上的某个位置，例如基站。

如本文中使用，术语“衬底”通常是指且不限于上面可安置其它组件的任何大体上平坦或弯曲表面或组件。例如，衬底可包括单层或多层印刷电路板(例如，FR4)、半导电裸片或晶片或甚至外壳或其它装置组件的表面，且可为大体上刚性或替代地至少有点柔性。

此外，如本文中使用，术语“辐射器”及“辐射元件”是指(不限于)可充当接收及/或发射射频电磁辐射的系统的部分的元件；例如，天线。因此，示范性辐射器可接收电磁辐射；发射电磁辐射，或这两者。

术语“馈电”是指(不限于)可转移能量、变换阻抗、增强性能特性及使传入/传出的RF能量信号之间的阻抗性质符合例如辐射器等一或多个连接元件的阻抗性质的任何能量导体及耦合元件。

如本文中使用，术语“顶部”、“底部”、“侧面”、“上”、“下”、“左”、“右”等仅仅意味着一个组件对另一者的相对位置或几何形状，且决不意味着参考或任何所需定向的绝对框架。例如，当组件被安装到另一装置(例如，安装到PCB的下侧)时，组件的“顶部”部分可实际上驻留在“底部”部分下方。

如本文中使用，术语“无线”意指任何无线信号、数据、通信或其它接口，包含(不限于)Wi-Fi(例如，IEEE标准802.11a/b/g/n/v/as)、蓝牙、3G(例如，3GPP、3GPP2及UMTS)、HSDPA/HSUPA、TDMA、CDMA(例如，IS-95A、WCDMA等)、FHSS、DSSS、GSM、PAN/802.15、WiMAX(802.16)、802.20、窄频带/FDMA、OFDM、PCS/DCS、长 期演进(LTE)及高级LTE(LTE-A)、模拟蜂窝、无线个域网、近场通信(NFC)/RFID、CDPD、卫星系统(例如GPS及格洛纳斯)及毫米波或微波系统。

概述

本发明尤其提供用于室内无线网络的天线设备，且在一个示范性方面提供了改进的内置宽频带全方向双极化空间分集(例如，MIMO)天线设备组件、组合件及其制造及使用方法。

在示范性实施例中，内置宽频带全方向双极化天花板安装MIMO天线设备经建构以满足一或多个美学或装饰设计目标(例如视觉上吸引人的性质)。具体地说，只有MIMO设备的水平极化天线元件是可见的，因为所述MIMO天线设备的剩余部分驻留在天花板瓷砖上方且看不见。此外，所述水平极化天线元件的天线罩在一些实施例中是由大体上半透明聚合物盖制成且包含“瘦”的辐射网，所述半透明聚合物盖消除了对天线罩盖上漆及/或以其它方式上色的需要以将天线设备隐身在周围的天花板瓷砖表面中。垂直极化天线元件连同任选的反射器元件驻留在所述天花板瓷砖上且通常看不见，在示范性实施例中，所述任选的反射器元件是由导电金属制成以从天花板朝向地板的一般方向操控天线元件的辐射。此外，MIMO天线设备的天线元件支持水平及垂直极化分集两者以及天线设备的空间分集。

还揭示了示范性MIMO天线设备的性能特性及制造并使用前面提及的MIMO天线设备的方法。

示范性实施例

现在提供本发明的设备及方法的各种实施例及变体的详细描述。虽然主要在由半透明材料制成的水平极化天线元件的背景中加以讨论，但是应了解，可容易用替代性不透明材料选择来代替。例如，针对本文中描述的水平极化天线元件设想出尤其为了降低成本的目的而由不透明、更具成本效益的聚合物材料制成的实施例。

此外，虽然主要在示范性MIMO天线设备实施例的背景中加以讨论，但是应了解，可针对其它天线应用轻易地修改本文中描述的天线设备的替代变体。例如，本文中还设想出单输入单输出(SISO)天线设备应用。仅作为一个实例，某些实施例中可消除垂直极化天线元件，同时提供美学上吸引人的水平极化天线元件。此外，在替代实施例中，可此类SISO应用中为了支持垂直极化天线元件而消除水平极化天线元件。

最后，虽然主要在其中天花板材料本身是由非导电材料制成的天花板实施例的背景中加以讨论，但是应了解，在其中天花板瓷砖本身导电(例如，由金属制成)的应用中，水平极化天线元件及垂直极化天线元件两者现在将各自有可能需要被安装在天花板瓷 砖下方。此外，本文中描述的天线实施例被安装在天花板内不一定是先决条件。例如，应了解，本文中描述的天线设备的变体可适用于例如墙壁、地板、其它结构等中。一般技术者根据本发明的内容将轻易了解这些及其它变体。

宽频带全方向双极化MIMO天线设备-

现在参考图1，详细地示出并描述了内置宽频带全方向双极化天花板安装MIMO天线设备100的一个实施例。图1说明安装在天花板瓷砖内的MIMO天线设备并演示尤其与室内无线电网络一起使用的天花板安装MIMO天线的低型面、视觉上吸引人的性质。优选地，天花板瓷砖将由所属领域中通常已知的类型的非导电材料制成。具体地说且如图1中可见，在天花板瓷砖190下方只可看见水平极化天线元件102及配套的不透明区域/罩104，其中MIMO天线设备的剩余部分驻留在天花板瓷砖上且因此看不见。在本发明的某些实施例中，水平极化天线元件的天线罩是由大体上半透明聚合物盖制成，所述半透明聚合物盖消除了对天线罩上漆及/或以其它方式上色以向周围的天花板瓷砖表面伪装天线设备的需要。所说明的实施例在此存在突出优点，即，水平极化天线元件的半透明性质自然地符合最终安装有MIMO天线设备的天花板瓷砖的基本颜色。组成水平极化天线元件的实施例的基本材料随后在本文中关于图1G加以描述。此外，在所说明的实施方案中，只有不透明区域/罩104相对于天花板瓷砖190的背景可容易注意到，从而与现有技术实施方案相比使MIMO天线设备100美学上吸引人。然而，还设想到在某些实施例中，盖104本身可由半透明材料制成，而无论整体还是部分。此外，虽然水平极化天线元件102主要被描述为是用半透明聚合物制成，但是应了解，可轻易用较低成本的非半透明材料来代替，以便尤其降低MIMO天线设备的总成本。

图1A说明图1的MIMO天线设备100，其中天花板瓷砖已从视图中移除以更好地说明天线设备的主要组件。具体地说，所说明的MIMO天线设备包含通常驻留在天花板瓷砖下方的的水平极化天线元件102。通常，垂直极化天线元件150连同任选的反射器元件180驻留在天花板瓷砖上方且通常看不见，在示范性实施方案中，所述任选的反射器元件180是由导电金属制成以从天花板朝向地板的一般方向操控天线元件102、150的辐射。虽然反射器元件180的示范性实施例是由导电金属材料制成，但是应了解，此反射器元件在替代实施例中可使用众所周知的制造技术(例如，2012年4月4日申请的且标题是“紧凑极化天线及方法(Compact Polarized Antenna and Methods)”的第8,988,296号共同拥有的美国专利中所描述的激光直接成型(LDS)，所述专利以全文引用的方式并入本文中)由导电电镀聚合物材料制成。替代变体可使用例如以下专利申请案中描述的沉积技术而制成：在2013年3月1日申请且标题是“沉积天线设备及方法(Deposition Antenna Apparatus and Methods)”的第13/782,993号共同未决的美国专利申请案；在2015年2月11日申请的且标题是“用于导电元件沉积及形成的方法及设备(Methods and Apparatus for Conductive Element Deposition and Formation)”的第14/620,108号共同拥有且共同未决的美国专利申请案；及在2015年6月10日申请的相同标题的第14/736,040号共同拥有且共同未决的美国专利申请案。前述申请案中的每一者的内容以全文引用的方式并入本文中。

需要注意的是，任选的导电反射器180不一定电连接到基本天线元件，且在某些实施例中一旦MIMO天线设备100已被安装到天花板瓷砖上，任选的导电反射器180便可咬合到垂直极化天线元件150上，从而消除复杂的安装技术。然而，应了解，导电反射器可经由其它已知技术(包含例如通过将导电反射器旋拧到垂直极化天线元件上或经由使用环氧基附接技术且甚至在一些变体中经由使用焊接、铜焊及/或前述各者的组合)耦合到垂直极化天线元件。

现在参考图1B，MIMO天线设备100的正视平面图被示为安装到天花板瓷砖190上。如图1B中说明，水平极化天线元件102被示为在天花板瓷砖190下方，使得从其中安装MIMO天线设备100的房间内只可看见此天线元件102连同不透明区域/罩104。MIMO天线设备在所说明的实施例中凭借被旋拧到垂直极化天线元件150上的安装螺母182固定到天花板瓷砖。垂直极化天线元件上的螺纹(未示出)的量/长度优选地经选取以使得MIMO天线设备能够被并入到多个不同标准厚度的天花板瓷砖上，以便于这些装置的安装者进行安装。还设想出替代实施方案。例如，在某些实施方案中，咬合特征(未示出)位于垂直极化元件上，使得天线设备100可插入到其中咬合特征在那里啮合的天花板瓷砖孔中，且防止其轻易移除。此外，在又其它实施方案中，天线元件102可绕天线元件150的中心轴旋转。此旋转使得突出部分能够从天线元件150中退出到天花板瓷砖中和/或天花板瓷砖上方，从而将天线设备100固定在适当位置中。在又其它实施方案中，粘合剂等可被施加于天线元件102的顶侧或天线元件150的垂直壁以将天线设备固定到天花板瓷砖。此外，在天线元件102、150安装在天花板瓷砖上之后，任选的金属反射器180在示范性实施方案中被安装到垂直极化天线元件150上以便于安装，但是此绝不是实践本发明的实施例的必要条件。现在描述优于现有技术实施方案的各种尺寸及优点。

支持低频带操作(例如，608MHz及更高)的当前室内无线电网络天线通常具有大的直径且在天花板瓷砖的表面下方延伸多达150mm(5.9英寸)。将此尺寸与图1B中说明的尺寸相比较。在所说明的实施例中，垂直极化天线元件102拥有比天花板瓷砖190的 表面低小于10mm(0.4英寸)的可见高度110。此外，水平极化天线元件拥有350mm(13.8英寸)的直径108，其中不透明区域/罩104拥有114mm(4.5英寸)的直径106。垂直极化天线元件150的直径在所说明的实施例中近似66mm(2.6英寸)。任选的金属反射器180的直径184在所说明的实施例中是450mm(17.7英寸)，且天花板瓷砖的底面到金属反射器180之间的距离近似为210mm(8.3英寸)。具有上述尺寸的MIMO天线设备可轻易地以全MIMO支持来支持从608MHz到2700MHz的频率。此外，天线元件102、150分别支持水平及垂直极化两者，其尤其实现天线设备的极化分集以及空间分集。此外，虽然上文说明的尺寸是示范性的，但是应了解，所述尺寸可在替代实施例中改变。例如，如果最低操作频带增加(即，增加到大于608MHz的频率)，那么MIMO天线设备100的总大小可按比例缩小，即，垂直极化天线元件150的长度可缩短及/或水平极化天线元件的直径减小。

现在参考图1C，说明图1A的MIMO天线设备的水平极化天线元件102的详细透视图，其演示并入其中的网112。在一个示范性实施例中，半透明网材料是通过蚀除镀铜的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)衬底而制成。在所说明的实施例中，网(也在图1D到1F中加以说明)拥有30μm的线宽和2000μm的间距，但是应了解，这些尺寸在替代实施方案中可改变。例如，线宽及间距参数的选择一般来说起因于光学透明度与天线辐射效率之间的平衡。因此，将间距增加到大于2000μm且将线宽降低到30μm以下将通常导致降低天线辐射效率。此外，完全移除网使得这些网区域现在包含固体辐射元件将会导致光学透明度变小。一般技术者根据本发明的内容将轻易明白这些及其它设计选择。

现在参考图1D，详细地示出并描述图1C中说明的示范性水平极化天线元件的俯视平面图。注意，在图1D的所说明实施例中，盖的半透明性质已变为不透明以更轻易地看到先前描述的网112的外形及水平极化天线元件102的其它特征/几何形状。如示出，水平极化天线元件由四个(4)元件宽频带阵列组成，每一元件由两个(2)低频带偶极子分支118组成。在一个示范性实施例中，不透明区域/罩104包含50欧姆的馈电点连同被构建在此区域内的功率分配器/阻抗变换器，但是应了解，取决于天线设备的特定应用，可轻易用其它阻抗来代替。在所说明的实施例中，低频带操作是由周边偶极子分支118形成，而高频带是由形成于这些低频带偶极子分支118之间的高频带孔隙116形成。在所说明的实施例中，高频带孔隙包括Vivaldi型狭槽。Vivaldi型天线是有利的，原因在于其宽频带特性适用于超宽带信号。此外，其制造起来相对简单且使用微带线模型化方法，其阻抗易于匹配馈电线。此外，增加额外的零填充偶极子120(例如，2.7GHz的零填充偶极子)以使最高频率的水平平面辐射图案更具全方向性质(又参见下文讨论的图7D)。

现在参考图1E，说明水平极化天线元件的馈电结构142的详细俯视平面图。在所说明的实施例中，水平极化天线元件馈电包含同轴馈电。同轴馈电的外部导体122被焊接到由例如聚酰亚胺(“PI”)类型的聚合物制成的柔性印刷电路(“FPC”)。还参见本文中随后讨论的图1G。馈电结构142包含从天线元件馈电向外辐射的四个弯头状结构。此馈电结构包含每一天线元件112的电容式接地126。在一个示范性实施例中，电容式接地126是由PI衬底上的经蚀刻不透明铜图案制成。然而，在替代变体中，应了解，电容式接地可使用例如以下专利申请案中揭示的沉积制造技术而制成：在2013年3月1日申请且标题是“沉积天线设备及方法(Deposition Antenna Apparatus and Methods)”的第13/782,993号共同未决的美国专利申请案；在2015年2月11日申请的且标题是“用于导电元件沉积及形成的方法及设备(Methods and Apparatus for Conductive Element Deposition and Formation)”的第14/620,108号共同拥有且共同未决的美国专利申请案；及在2015年6月10日申请的相同标题的第14/736,040号共同拥有且共同未决的美国专利申请案，前述申请案中的每一者的内容在上文并入。注意，在所说明的实施例中，此电容式接地结构不与图案馈电点124重叠。换句话来说，由于图1D的所说明实施例中的Vivaldi型图案基本上被说明为天线(即，在此实例中，半透明网112)的接地平面上的锥形开放端狭槽，所以同轴馈电的外部导体122需要耦合到此网。因此，在操作中，Vivaldi图案是使用开放式贴片元件(125，图1F)由与Vivaldi狭槽交叉且终止于狭槽的相对侧上的半透明网表面的短路传输馈电线(128，图1F)激发。

现在参考图1F，详细示出并描述图1E中说明的水平极化天线元件的馈电结构142的详细仰视平面图。在所说明的实施例中，同轴馈电122的中心导线被焊接到低无源互调(“PIM”)衬底上。还参见本文中随后讨论的图1G。此外，馈电线128被说明为从同轴馈电122铺设到每一图案馈电点124。在一个示范性实施例中，馈电线128是由双侧低PIM衬底上的经蚀刻不透明铜图案制成。然而，替代地应了解，馈电线128可使用例如以下专利申请案中揭示的沉积制造技术而制成：在2013年3月1日申请且标题是“沉积天线设备及方法(Deposition Antenna Apparatus and Methods)”的第13/782,993号共同未决的美国专利申请案；在2015年2月11日申请的且标题是“用于导电元件沉积及形成的方法及设备(Methods and Apparatus for Conductive Element Deposition and Formation)”的第14/620,108号共同拥有且共同未决的美国专利申请案；及在2015年6月10日申请的相同标题的第14/736,040号共同拥有且共同未决的美国专利申请案，前述申请案中的每一者的内容在上文并入。

在一个示范性实施方案中，图案馈电点124包括将相应的馈电线128连接到开放式 贴片元件125的电镀通孔。这些馈电线形成用于水平极化天线元件的功率合成网络。这些馈电线进一步终止于高电容耦合(开放式贴片元件125位于馈电线的端处)到半透明辐射器网112。这些开放式贴片元件125在示范性实施例中是由位于低PIM层压板的底侧上的经蚀刻不透明铜图案制成。然而，在替代实施例中，这些开放式贴片元件可使用例如以下专利申请案中揭示的沉积制造技术而制成：在2013年3月1日申请且标题是“沉积天线设备及方法(Deposition Antenna Apparatus and Methods)”的第13/782,993号共同未决的美国专利申请案；在2015年2月11日申请的且标题是“用于导电元件沉积及形成的方法及设备(Methods and Apparatus for Conductive Element Deposition and Formation)”的第14/620,108号共同拥有且共同未决的美国专利申请案；及在2015年6月10日申请的相同标题的共同拥有且共同未决的美国专利申请案，前述申请案中的每一者的内容在上文并入。

现在参考图1G，说明图1C到1F中的水平极化天线元件102的详细横截面图。在所说明的实施例中，同轴馈电122的外部导体被焊接到位于FPC层137上的焊点130。FPC层137在示范性实施例中还包含电容式接地(126，图1E)以及水平极化天线元件同轴馈电的外部导体(122，图1E)。在一个示范性实施方案中，FPC层137是由PI制成，但是应了解，可轻易地用其它聚合物材料来代替。在所说明的实施例中，FPC层137被胶合到半透明FPC层138。半透明FPC层138在示范性实施例中包含半透明辐射器网(112，图1E、1F)、高频带孔隙(116，图1D)、偶极子分支(118，图1D)及零填充偶极子(120，图1D)。

水平极化天线元件的辐射器被包含在此半透明FPC层138内，其中没有电接触到同轴导线外部导体122。聚合物层134在示范性实施例中包含馈电线(128，图1F)及开放式/电容式贴片元件(125，图1F)。聚合物层136、140有效地夹住这些FPC层137、138。在一个示范性实施方案中，聚合物层136、140在不使用粘合剂的情况下有效地夹住FPC层137、138。本文的突出优点在于水平极化天线元件102。通过消除粘合剂的使用以将层136、140接合到FPC层137、138，避免所得的气泡通向在安装表面(例如示范性天花板瓷砖)的表面下方可见的MIMO天线设备的部分的美学上吸引人的表面。

在一个示范性实施例中，聚合物层136由形成天线元件102的底部天线罩的透明聚碳酸酯(“PC”)聚合物组成。此外，类似于聚合物层136，聚合物层140在一个示范性实施例中由透明PC聚合物组成且形成天线元件102的顶部天线罩。虽然透明PC材料的使用是示范性的，但是应了解，聚合物层136、140可由其它聚合物材料形成，而不论由相同类型的聚合物材料还是不同的聚合物材料组成。层134由PCB衬底(例如低PIM 衬底)组成，其中同轴电缆的中心导体耦合在内部导体焊接头132处。低PIM衬底由双侧衬底组成，从而形成通孔以用于经由使用例如共晶焊料、导电粘合剂等的已知附接技术而附接到同轴电缆的中心导体。底层104由安置在水平极化天线元件102的底侧上的不透明区域/罩104组成。

现在参考图1H，详细地示出并描述图1A中说明的MIMO天线设备100的垂直极化天线元件的透视图。垂直极化天线元件是由与给水平极化天线元件102馈电的同轴电缆122分离并隔开的同轴电缆154来馈电。垂直极化天线元件容纳在聚合物天线罩/管座152内。在一个示范性实施例中，聚合物天线罩/管座是由阻燃剂PC材料制成，所述阻燃剂PC材料在示范性实施例中保持不透明以降低与MIMO天线元件相关联的成本。具体地说，在示范性实施例中选择不透明材料能够降低与半透明聚合物相关联的较高成本，因为聚合物天线罩/管座以其它方式隐藏在聚合物天线罩/管座以其它方式所附接的天花板瓷砖内。图1H中说明的天线罩/管座的半透明性质仅仅被选择来说明其中所含的内含物，但是容易了解，天线罩/管座在替代实施例中可由半透明聚合物制成。

现在参考图1I，示出了图1H的垂直极化天线元件的正视平面图，其中从视图中移除了聚合物天线罩/管座。天线元件150由接地管156及辐射元件162组成。在示范性实施例中，接地管及辐射元件是由导电板金属材料形成。此外，在示范性实施例中，辐射元件162是由三个(3)塑形鳍片形成，塑形鳍片结合接地管156形成宽频带的圆锥形偶极子天线元件。给水平极化天线元件馈电的同轴馈电122在接地管内铺设。接地管内还定位有给垂直极化天线元件馈电的垂直同轴电缆154。在一个示范性实施例中，垂直同轴电缆154的中心导体经由位于耦合位置160处的焊接头耦合到辐射元件162。虽然焊料的使用是示范性的，但是应了解，本文中还设想出例如使用经由众所周知的焊接技术及/或使用导电环氧材料的其它附接技术。垂直同轴电缆的外部导体进一步在耦合位置158处附接到接地管156。在一个示范性实施例中，垂直同轴电缆154的外部导体经由位于耦合位置158处的焊接头耦合到接地管156。然而，虽然焊料的使用是示范性的，但是应了解，本文中还设想出例如经由使用众所周知的焊接技术及/或使用导电环氧材料的其它附接技术。现在详细地示出并描述前面提及的MIMO天线设备100的各种性能方面。

宽频带全方向双极化MIMO天线设备性能-

现在参考图2到7D，详细地示出并描述了关于图1到1I说明的示范性MIMO天线设备的示范性性能结果。

图2说明水平极化天线元件(示为线202)以及垂直极化天线元件(示为线204)两者的电压驻波比(“VSWR”)200依据频率的变化。为了使无线电装置(无论是发射器还是接 收器)将功率传递到天线，无线电及传输线的阻抗必须充分匹配天线的阻抗。参数VSWR以数字形式描述天线与其连接的无线电及/或传输线的阻抗匹配的程度。因此，线202、204说明近似608MHz到2700MHz的所需频率范围内的VSWR值。

现在参考图3，针对图1到1I中说明的水平极化天线元件(S1,1；302)、垂直极化天线元件(S2,2；304)以及水平极化天线元件与垂直极化天线元件之间的隔离值(S2,1；306)说明S参数值依据频率300的变化。

现在参考图4，针对如线402处说明的垂直极化天线元件以及如线404处说明的水平极化天线元件两者说明总效率依据频率400的变化。

现在参考图5，针对如线502处说明的垂直极化天线元件以及如线504处说明的水平极化天线元件两者说明峰值增益依据频率500的变化。

现在参考图6，针对垂直极化天线元件以及水平极化天线元件两者说明包络相关系数依据频率600的变化。具体地说，在线602处说明包络相关系数值。

现在参考图7A，图1到1I中说明的MIMO天线元件在720MHz下的全方向辐射图案被说明为依据水平极化天线元件以及垂直极化天线元件两者的高程700而变化以及依据方位角710而变化。

现在参考图7B，图1到1I中说明的MIMO天线元件在1.7GHz下的全方向辐射图案被说明为依据水平极化天线元件以及垂直极化天线元件两者的高程720而变化以及依据方位角730而变化。

现在参考图7C，图1到1I中说明的MIMO天线元件在2.2GHz下的全方向辐射图案被说明为依据水平极化天线元件以及垂直极化天线元件两者的高程740而变化以及依据方位角750而变化。

现在参考图7D，图1到1I中说明的MIMO天线元件在2.7GHz下的全方向辐射图案被说明为依据水平极化天线元件以及垂直极化天线元件两者的高程760而变化以及依据方位角770而变化。

将意识到，虽然本发明的某些方面是就具体设计实例来描述，但是这些描述只说明本发明的更广泛方法，且可按特定设计所需进行修改。某些步骤在某些境况下可呈现为没有必要或任选的。此外，某些步骤或功能性可被添加到所揭示的实施例，或两个或更多步骤的执行次序可变更。所有此类变动被视为涵盖在本文中描述并主张的本发明内。

虽然以上详细描述已示出、描述并指出了如应用于各种实施例的本发明的新颖特征，但是将理解，所属领域的技术人员可在不脱离本发明的原理的情况下对所说明的装 置或过程的形式及细节作出各种省略、替换及改变。前述描述是当前预期实行本发明的最佳模式。此描述绝不打算进行限制，而应被视为说明本发明的一般原理。应参考权利要求书来确定本发明的范围。