用于波束宽度控制的复合天线振子的设计与方法与流程

1.本公开大体上涉及天线，并且在特定实施例中，涉及用于波束宽度控制的复合天线振子的设计与方法。


背景技术：

2.通信设备的波束模式的形状取决于所需的覆盖区域。例如，对于接入节点，波束模式的形状可以取决于城市或农村部署(景观/建筑结构等的存在)和低密度或高密度覆盖范围，以及其它考虑因素。波束模式成形的一个重要因素是天线波束宽度。
3.对天线阵列的波束宽度起作用的因素包括天线振子的设计、天线阵列中天线振子的数量、子阵列的大小和振子模式形状。通常，在天线阵列部署之后，振子模式形状和子阵列的大小是固定的。因此，天线的波束宽度和方向通常通过波束成形以及激活或去激活天线振子来控制。


技术实现要素：

4.根据第一方面，提供了一种复合天线。通常，复合天线振子是由少量辐射元件形成的天线振子，这些辐射元件可以独立驱动，但通过物理方式或电方式紧密集成在一起。所述复合天线包括：设置在接地层上方的第一天线振子，所述第一天线振子可操作地耦合到提供第一信号的第一信号源，所述第一天线振子用于辐射由所述第一信号源提供的第一信号；设置在所述第一天线振子上方的第二天线振子，所述第二天线振子可操作地耦合到提供第二信号的第二信号源，所述第二天线振子用于辐射由所述第二信号源提供的第二信号，所述第一信号和所述第二信号被调整以设置由复合天线振子辐射的组合波束的波束模式的波束宽度和方向。
5.根据所述第一方面，在所述方法的第一种实现方式中，所述第一天线振子包括设置在平行于所述接地层的第一平面中的第一双极性蝴蝶结天线，所述第二天线振子包括设置在平行于所述接地层的第二平面中的第二双极性蝴蝶结天线，所述第一平面位于所述第二平面和所述接地层之间。通常，蝴蝶结天线是偶极天线，偶极天线的每个臂都呈等腰三角形，其顶点朝向偶极天线的中心。所述偶极天线的外观呈蝴蝶结或沙漏形。
6.根据所述第一方面或所述第一方面的任一上述实现方式，在所述方法的第二种实现方式中，所述第一天线振子通过第一信号馈源路径耦合到所述第一信号源，所述第一信号馈源包括：包括两个支撑构件的第一支撑结构，其中，每个支撑构件支撑所述第一双极性蝴蝶结天线的蝴蝶结天线；设置在所述第一支撑结构的第一支撑构件内的第一电导体，其中，所述第一电导体电耦合到所述第一双极性蝴蝶结天线的第一蝴蝶结天线和所述第一信号源，所述第一电导体用于以第一极性向所述第一蝴蝶结天线提供所述第一信号；设置在所述第一支撑结构的第二支撑构件内的第二电导体，其中，所述第二电导体耦合到所述第一双极性蝴蝶结天线的第二蝴蝶结天线和所述第一信号源，所述第二电导体用于以第二极性向所述第二蝴蝶结天线提供所述第一信号。
7.根据第一方面或第一方面的任一前述实现方式，在所述方法的第三种实现方式中，所述第二天线振子通过第二信号馈源路径耦合到所述第二信号源，所述第二信号馈源包括：包括两个支撑构件的第二支撑结构，其中，每个支撑构件支撑所述第二双极性蝴蝶结天线的蝴蝶结天线；设置在所述第二支撑结构的第三支撑构件内的第三电导体，其中，所述第三电导体电耦合到所述第二双极性蝴蝶结天线的第一蝴蝶结天线和所述第二信号源，所述第三电导体用于以第一极性向所述第二双极性蝴蝶结天线的所述第一蝴蝶结天线提供所述第二信号；设置在所述第二支撑结构的第四支撑构件内的第四电导体，其中，所述第四电导体电耦合到所述第二双极性蝴蝶结天线的第二蝴蝶结天线和所述第二信号源，所述第四电导体用于以第二极性向所述第二双极性蝴蝶结天线的所述第二蝴蝶结天线提供所述第二信号。
8.根据所述第一方面或所述第一方面的任一上述实现方式，在所述方法的第四种实现方式中，所述方法还包括用于加固所述第一支撑结构和所述第二支撑结构且电耦合所述第一支撑结构和所述第二支撑结构的元件。
9.根据所述第一方面或所述第一方面的任一上述实现方式，在所述方法的第五种实现方式中，所述第一天线振子包括设置在平行于所述接地层的第一平面中的第一偶极天线，所述第二天线振子包括设置在平行于所述接地层的第二平面中的第二偶极天线。
10.根据所述第一方面或所述第一方面的任一上述实现方式，在所述方法的第六种实现方式中，所述第一天线振子通过第一信号馈源路径耦合到所述第一信号源，所述第一信号馈源路径包括电耦合到所述第一偶极天线的第一电导体，所述第二天线振子通过第二信号馈源路径耦合到所述第二信号源，所述第二信号馈源路径包括电耦合到所述第二偶极天线的第二电导体。
11.根据所述第一方面或所述第一方面的任一上述实现方式，在所述方法的第七种实现方式中，所述第一偶极天线和所述第二偶极天线具有相同的定向。
12.根据所述第一方面或所述第一方面的任一上述实现方式，在所述方法的第八种实现方式中，所述第一偶极天线和所述第二偶极天线的偏移量小于λ/4，其中，λ是所述复合天线振子的预期工作频率的波长。
13.根据所述第一方面或所述第一方面的任一上述实现方式，在所述方法的第九种实现方式中，所述第一天线振子通过第一信号馈源路径耦合到所述第一信号源，所述第一天线振子包括设置在平行于所述接地层的第一平面中的第一蝴蝶结天线，所述第二天线振子通过第二信号馈源路径耦合到所述第二信号源，所述第二天线振子包括设置在平行于所述接地层的第二平面中的第二蝴蝶结天线。
14.根据所述第一方面或所述第一方面的任一上述实现方式，在所述方法的第十种实现方式中，所述第一信号馈源包括电耦合到所述第一蝴蝶结天线的第一电导体，所述第二信号馈源包括电耦合到所述第二蝴蝶结天线的第二电导体。
15.根据所述第一方面或所述第一方面的任一上述实现方式，在所述方法的第十一种实现方式中，所述第一天线振子包括设置在平行于所述接地层的第一平面中的贴片天线，所述第二天线振子包括设置在平行于所述接地层的第二平面中的偶极天线。
16.根据所述第一方面或所述第一方面的任一上述实现方式，在所述方法的第十二种实现方式中，所述第一天线振子通过第一信号馈源路径耦合到所述第一信号源，所述第一
信号馈源包括电耦合到所述贴片天线的第一电导体，所述第二天线振子通过第二信号馈源路径耦合到所述第二信号源，所述第二信号馈源包括电耦合到所述偶极天线的第二电导体。
17.根据所述第一方面或所述第一方面的任一上述实现方式，在所述方法的第十三种实现方式中，所述方法还包括设置在所述第一天线振子和所述第二天线振子之间的绝缘层。
18.根据所述第一方面或所述第一方面的任一上述实现方式，在所述方法的第十四种实现方式中，所述第一信号和所述第二信号被调整为所述第一信号和所述第二信号之间的指定相位差。
19.根据所述第一方面或所述第一方面的任一上述实现方式，在所述方法的第十五种实现方式中，所述第一信号和所述第二信号进一步调整为所述第一信号和所述第二信号之间的指定幅度差。
20.根据第二方面，提供了一种天线阵列。所述天线阵列包括根据权利要求1至16中任一项所述的复合天线振子。
21.根据第三方面，提供了一种由通信设备实现的方法。所述方法包括：所述通信设备确定通信波束的波束模式；所述通信设备调整天线系统的第一信号和第二信号的加权因子，其中，所述天线系统的天线设置在具有独立信号馈源的平行平面中，所述加权因子根据所述波束模式确定；所述通信设备对所述第一信号和所述第二信号应用所述加权因子；所述通信设备使用第一独立信号馈源路径传输加权后的第一信号并使用第二独立信号馈源路径传输加权后的第二信号。
22.根据第三方面，在所述方法的第一种实现方式中，所述应用加权因子包括：所述通信设备将所述第一信号与第一加权因子相乘；所述通信设备将所述第二信号与第二加权因子相乘。
23.根据所述第三方面或所述第三方面的任一上述实现方式，在所述方法的第二种实现方式中，所述调整加权因子包括将所述第一加权因子和所述第二加权因子之间的相位差调整为设定值。
24.根据所述第三方面或所述第三方面的任一上述实现方式，在所述方法的第三种实现方式中，所述调整加权因子还包括将所述第一加权因子和所述第二加权因子之间的幅度差调整为设定值。
25.根据第四方面，提供了一种通信设备。所述通信设备包括：
26.复合天线振子阵列，其中，每个复合天线振子包括：设置在接地层上方的第一天线振子，所述第一天线振子可操作地耦合到第一信号馈源，所述第一天线振子用于辐射由所述第一信号馈源提供的第一信号；设置在所述第一天线振子上方的第二天线振子，所述第二天线振子可操作地耦合到第二信号馈源，所述第二天线振子用于辐射由所述第二信号馈源提供的第二信号，所述第一信号和所述第二信号被调整以设置由所述通信设备辐射的组合波束的波束模式的波束宽度和方向；
27.非瞬时性存储器，包括指令；和
28.一个或多个处理器，与所述存储器进行通信，其中，所述一个或多个处理器执行所述指令以使所述设备进行以下操作：确定通信波束的波束模式；调整天线系统的第一信号
和第二信号的加权因子，其中，所述天线系统的天线设置在具有独立信号馈源的平行平面中，所述加权因子根据所述波束模式确定；对所述第一信号和所述第二信号应用所述加权因子；通过所述复合天线振子阵列，使用第一独立信号馈源传输加权后的第一信号并使用第二独立信号馈源传输加权后的第二信号。
29.根据所述第四方面，在所述通信设备的第一种实现方式中，所述一个或多个处理器还执行所述指令，以使所述设备：将所述第一信号与第一加权因子相乘；以及将所述第二信号与第二加权因子相乘。
30.根据所述第四方面或所述第四方面的任一上述实现方式，在所述通信设备的第二种实现方式中，所述一个或多个处理器还执行所述指令以使所述设备将所述第一加权因子和所述第二加权因子之间的相位差调整为设定值。
31.根据所述第四方面或所述第四方面的任一上述实现方式，在所述通信设备的第三种实现方式中，所述一个或多个处理器还执行所述指令，以使所述设备将所述第一加权因子和所述第二加权因子之间的幅度差调整为设定值。
32.优选实施例的优点是提供了具有动态波束宽度控制的复合天线振子。所述复合天线振子的特征是独立馈送的少量天线振子，并且通过改变馈送到单个天线振子的信号，所述复合天线振子的天线模式的波束宽度是可控的。
附图说明
33.为了更完整地理解本公开及其优点，现在参考下文结合附图进行的描述，其中：
34.图1示出了天线阵列的示例性天线模式；
35.图2a至图2b示出了现有技术的天线振子；
36.图3示出了本文提出的示例性实施例提供的复合天线振子的侧视图；
37.图4a示出了本文提出的示例性实施例提供的具有双极性蝴蝶结天线振子的复合天线振子的第一天线振子的视图；
38.图4b示出了本文提出的示例性实施例提供的具有双极性蝴蝶结天线振子的复合天线振子的第二天线振子的视图；
39.图4c示出了本文提出的示例性实施例提供的具有双极性蝴蝶结天线振子的复合天线振子的透视图；
40.图5a至图5b示出了本文提出的示例性实施例提供的图4c的复合天线振子的共极性方向或波束模式的曲线，其中信号之间具有大约60度和180度的相对相位差；
41.图5c至图5d示出了本文提出的示例性实施例提供的图4c的具有不同相对相位差的复合天线振子的e面和h面方向或波束模式的曲线；
42.图6示出了本文提出的示例性实施例提供的具有平行偶极天线振子的复合天线振子的透视图；
43.图7a至图7b示出了本文提出的示例性实施例提供的图6的复合天线振子的共极性方向或波束模式的曲线，其中信号之间具有大约200度和330度的相对相位差；
44.图7c至图7d示出了本文提出的示例性实施例提供的图6的具有不同相对相位差的复合天线振子的e面和h面方向或波束模式的曲线；
45.图8示出了本文提出的示例性实施例提供的具有平行蝴蝶结天线振子的复合天线
振子的透视图；
46.图9a至图9b示出了本文提出的示例性实施例提供的图8的复合天线振子的共极性方向或波束模式的曲线，其中信号之间具有大约190度和313度的相对相位差；
47.图9c至图9d示出了本文提出的示例性实施例提供的图8的具有不同相对相位差的复合天线振子的e面和h面方向或波束模式的曲线；
48.图10示出了本文提出的示例性实施例提供的具有贴片天线振子和偶极天线振子的复合天线振子的透视图；
49.图11a至图11b示出了本文提出的示例性实施例提供的图10的复合天线振子的共极性方向或波束模式的曲线，其中信号之间具有大约50度和210度的相对相位差；
50.图11c至图11d示出了本文提出的示例性实施例提供的图10的具有不同相对相位差的复合天线振子的e面和h面方向或波束模式的曲线；
51.图12示出了本文提出的示例性实施例提供的动态控制复合天线振子的波束模式的波束宽度的通信设备中进行的示例性操作的流程图；
52.图13a和图13b示出了可以实现根据本公开的方法和教导的示例性设备。
具体实施方式
53.下面详细论述所公开实施例的结构和使用。但是，应理解，本公开提供了许多可应用的概念，这些概念可以体现在各种各样的具体上下文中。所论述的具体实施例仅仅对实施例的具体结构和使用进行了说明，并不限制本公开的范围。
54.图1示出了天线阵列的示例性天线模式100。天线阵列的天线模式100的范围可以为具有相对短距离的宽波束宽度模式105到具有相对长距离的窄波束宽度模式110。在相同的传输功率量下，宽波束宽度模式通常比窄波束宽度模式具有更短的距离，但具有更宽的覆盖区域。
55.图2a示出了现有技术中的第一天线振子200。天线振子200通常称为八木宇田(yagi-uda)天线。天线振子200在天线振子205和多个其它天线振子(例如天线振子210和天线振子212)处具有单一馈源。天线振子210可以称为反射器，而其它天线振子(例如天线振子212)称为导向器。
56.图2b示出了现有技术中的第二天线振子250。天线振子250通常称为堆叠贴片天线。如图2b所示，天线振子250包括两个贴片天线(贴片天线255和贴片天线260)，它们设置在接地层265上方的垂直堆叠中。天线阵列250由电耦合到贴片天线255的信号馈源270馈送，贴片天线260作为导向器工作。接地层265可以设置在衬底275上，而贴片天线255和260可以形成在介电层280上或露天(具有适当的支撑结构以保持天线振子250的天线的定向和定位)。
57.图2a和图2b中所示的现有技术中的天线振子具有单一馈源。此外，现有技术中的天线振子的波束模式的波束宽度通常由天线振子的物理尺寸和材料性质固定。改变波束宽度通常需要将多个这样的天线振子部署到具有多个馈源的线性或平面阵列中，显著增加了总天线阵列的孔径或面积。在产品尺寸至关重要的情况下，例如部署在空间有限区域的通信设备，总天线阵列面积的总体增加可能会使部署更加困难。
58.根据示例性实施例，提供了一种具有动态可控的波束宽度和波束模式的方向的复
合天线振子。通常，复合天线振子是由少量辐射元件形成的天线振子，这些辐射元件可以独立驱动，但通过物理方式或电方式紧密集成在一起。复合天线振子能够动态控制复合天线振子的波束模式的波束宽度和/或方向。在一个实施例中，复合天线振子包括设置在接地层上方不同高度处的两个平行天线振子，其中，每个天线振子被馈送单独的信号。因此，每个天线振子辐射不同的单独波束模式。在一个实施例中，通过向独立的信号馈源提供具有受控的相对相位和加权因子的信号来组合两个波束模式。复合天线振子的整体波束模式形状，具有自适应控制的波束宽度和方向，由两个波束模式的组合产生。
59.由于天线振子的垂直堆叠，实施例复合天线振子可以节约空间。复合天线振子可用于第五代(fifth generation，5g)波束宽度控制应用的天线，例如在接入节点应用中。实施例复合天线振子在空间是问题的部署中可能具有优点。
60.根据示例性实施例，提供了一种具有动态可控的波束宽度和波束模式的方向的复合天线振子的阵列。阵列包括多个复合天线振子，如本文所示。阵列包括至少两个复合天线振子。阵列可以是线性阵列、矩形阵列、非规则形状阵列等。
61.虽然讨论集中在具有两个独立馈送的平行天线振子的复合天线振子上，但本文提出的示例性实施例可以与两个或两个以上天线振子一起操作。因此，对两个平行天线振子的讨论不应被解释为限制示例性实施例的范围。此外，复合天线振子被呈现为仅具有被信号馈送的天线振子。示例性实施例可与未馈送的其它天线振子一起操作，例如作为反射器或导向器操作的天线振子。
62.图3示出了复合天线振子300的侧视图。图3提供了根据本文所呈现的示例性实施例的复合天线振子的高级视图，而没有提供关于天线振子或天线振子的馈源系统的类型或配置的细节。下面提供了实施例天线振子类型和配置以及馈源系统的细节。
63.复合天线振子300包括相对于彼此平行设置的第一天线振子305和第二天线振子310。第一天线振子305和第二天线振子310设置在接地层315上方。支撑件320和322保持第一天线振子305、第二天线振子310和接地层315的分离和定向。
64.在一个实施例中，第一天线振子305和第二天线振子310可以是单极性天线振子或双极性天线振子。或者，第一天线振子305和第二天线振子310可以具有不同的极性配置(例如，第一天线振子305是双极性天线振子，第二天线振子310是单极性天线振子；或者，第一天线振子305是单极性天线振子，第二天线振子310是双极性天线振子)。
65.在一个实施例中，第一天线振子305或第二天线振子310都可以是多种不同天线振子类型中的任何一种，例如偶极天线、蝴蝶结天线、贴片天线等。通常，蝴蝶结天线是偶极天线，偶极天线的每个臂呈等腰三角形，其顶点朝向偶极天线的中心。偶极天线的外观呈蝴蝶结或沙漏形。在一个实施例中，第一天线振子305和第二天线振子310的天线振子类型相同。在一个实施例中，第一天线振子305和第二天线振子310的天线振子类型不同。
66.在一个实施例中，支撑件320和322可以是制造成支撑天线振子的实际结构，例如天线杆。在一个实施例中，支撑件320和322可以是制造或3d打印的层，例如介电层，或一些其它不导电材料。由介电材料或不导电材料制造或3d打印的支撑件在复合天线振子作为单个单片单元制造的部署中特别有用。
67.第一天线振子305由第一信号馈源325馈送，第二天线振子310由第二信号馈源330馈送。信号馈源可以位于接地层315下方，如图3所示。或者，信号馈源中的一个或两个可以
位于接地层上方。
68.在一个实施例中，信号馈源通过支撑件馈送天线振子。换句话说，传送由第一信号馈源325和第二信号馈源330提供的信号的布线通过支撑件320和322路由到它们各自的天线振子。
69.在一个实施例中，信号馈源中的一个通过支撑件馈送天线振子中的一个。换句话说，传送由第一信号馈源325或第二信号馈源330提供的信号的布线通过支撑件320或322路由到其相应的天线振子。
70.如图3所示，复合天线振子300旨在提供实施例复合天线振子的高级视图。复合天线振子300并不旨在提供任何一个特定实施例的复合天线振子的详细视图。
71.根据示例性实施例，提供了一种具有双极性蝴蝶结天线振子的复合天线振子。双极性蝴蝶结天线振子通过单独的信号馈送，以能够动态控制复合天线振子的波束模式的波束宽度和方向。在一个实施例中，每个天线振子包括双极性蝴蝶结天线振子。
72.参考图4a至图4c，示出了复合天线470的天线振子的视图，这些天线振子具有双极性蝴蝶结天线振子。复合天线470由第一天线振子400(图4a所示)和第二天线振子430(图4b所示)的堆叠阵列形成，而图4c示出了复合天线470。图4a示出了第一天线振子400和用于第一天线振子400的支撑件402(包括天线杆410至413)。第一天线振子400包括4个天线子振子405、406、407和408，相对的天线子振子形成蝴蝶结，两个蝴蝶结(由4个天线子振子形成)是正交偏振的。例如，天线子振子405和407形成第一蝴蝶结，天线子振子406和408形成第二蝴蝶结。
73.每个天线子振子都由天线杆支撑。例如，天线子振子405由天线杆410支撑，天线子振子406由天线杆411支撑，天线子振子407由天线杆412支撑，天线子振子408由天线杆413支撑。这些天线杆保持天线子振子与接地层(480，下面结合图4c讨论)分离，并保持天线子振子的相对位置和定向。
74.在一个实施例中，天线杆410和411是中空的矩形或方形柱，并且导电布线在天线杆的内部(即，里面)中走线。导电布线传送馈送天线振子的信号。例如，发往第一天线端口415的第一信号携带在天线杆410的导电布线420中，发往第二天线端口416的第二信号携带在天线杆411的导电布线421中。通常，天线端口是接地层中的开口，导电布线穿过该开口，为天线振子提供信号。然而，位于特定天线杆内的导电布线中携带的信号不一定是为了馈送连接到天线杆上的天线子振子。例如，在天线杆410中的导电布线420中携带的第一信号在图4a中示出为馈送天线子振子407，而不是天线子振子405(其连接到天线杆410)。类似地，位于天线杆411内的导电布线421中携带的第二信号馈送天线子振子408。
75.在一个实施例中，凹口形成于中空的方形柱中，使导电布线可以退出天线杆并与相应的天线子振子电接触。例如，凹口425使导电布线420可以退出天线杆410并与天线子振子407电接触。
76.在一个实施例中，退出天线杆的导电布线在接触结构中受到保护。例如，退出天线杆410的导电布线420在接触结构427中受到保护。接触结构可以提供电屏蔽，以防止对导电布线中携带的信号造成干扰，以及防止导电布线中携带的信号对附近导电布线中传送的信号造成干扰。
77.在一个实施例中，天线杆412和413也是中空的矩形或方形柱。然而，天线杆412和
413不是空的，天线杆460和461(下文结合图4b讨论)穿过天线杆412和413。
78.图4b示出了具有双极性蝴蝶结天线振子的复合天线470的第二天线振子430的视图。图4b示出了第二天线振子430和用于第二天线振子430的支撑件432。第二天线振子包括四个天线子振子450、451、452和453。每个天线子振子都由天线杆支撑。例如，天线子振子450由天线杆462支撑，天线子振子451由天线杆463支撑，天线子振子452由天线杆460支撑，天线子振子453由天线杆461支撑。这些天线杆保持天线子振子与接地层(480，下面结合图4c讨论)分离，并保持天线子振子的相对位置和定向。
79.然而，并不是所有四个天线杆都延伸到接地层。如图4b所示，天线杆460和461延伸到接地层480，天线杆462和463不延伸到接地层480。天线杆462和463向下延伸到第一天线振子400(如图4a所示)，但不与第一天线振子400进行电接触或物理接触。如图4b所示，加强结构元件469为复合天线470提供结构刚性，以及提供天线杆之间的导电性。换句话说，导电结构元件469机械地加固复合天线470，以及电耦合天线杆。
80.在一个实施例中，天线杆460和461穿过天线杆412和413的内部，并向下到达接地层480。
81.在一个实施例中，天线杆(例如，天线杆460和461)是中空的矩形或方形柱，并且导电布线在天线杆的内部(即，里面)中走线。导电布线传送馈送天线振子的信号。例如，用于第三天线端口455的第三信号携带在天线杆460的导电布线465中，用于第四天线端口456的第四信号携带在天线杆461的导电布线466中。然而，位于特定天线杆内的导电布线中携带的信号不一定是为了馈送连接到天线杆上的天线子振子。例如，在天线杆460中的导电布线465中携带的第三信号在图4b中示出为馈送天线子振子450，而不是天线子振子452(其连接到天线杆460)。类似地，在天线杆461中的导电布线466中携带的第四信号馈送天线子振子451。
82.在一个实施例中，凹口形成于中空的矩形或方形柱中，使导电布线可以退出天线杆并与相应的天线子振子电接触。例如，凹口467使导电布线466可以退出天线杆461并与天线子振子451电接触。
83.在一个实施例中，退出天线杆的导电布线在接触结构中受到保护。例如，退出天线杆461的导电布线466在接触结构468中受到保护。接触结构可以提供电屏蔽，以防止对导电布线中携带的信号造成干扰，以及防止导电布线中携带的信号对附近导电布线中传送的信号造成干扰。
84.虽然讨论的重点是天线杆是中空的矩形或方形柱，但天线杆可以是其它形状，如三角形、圆形、椭圆形、五边形、六角形以及其它形状。因此，对矩形或方形柱的讨论不应被解释为限制示例性实施例的范围。
85.图4c示出了复合天线470的透视图。复合天线470的透视图还显示接地层480。图4a和图4b中所示的端口在图4c中没有示出，但端口穿过接地层480，布线在天线杆内部走线。
86.示例性复合天线470可以配置如下：
87.—两个双极性蝴蝶结天线振子之间具有λ/4间隔(天线子振子405至408和天线子振子450至453之间，如图4c中的间隔490所示)，例如，在3ghz下约25mm，其中λ是复合天线振子的预期工作频率的波长。
88.—第一双极性蝴蝶结天线振子和接地层480之间具有～λ/4间隔(如图4c中的间隔
492所示)，例如，在3ghz下约27mm。
89.—所有端口的输入阻抗为50欧姆。
90.在一个实施例中，导电布线在支撑天线子振子的天线杆的外部。
91.图5a示出了复合天线470的共极性方向或波束模式的曲线500，其中，信号之间具有约60度相对相位差。曲线500显示复合天线振子400的共极性方向或波束模式，在第一端口和第三端口处的信号之间具有大约60度的相对相位差。图5b示出了复合天线470的共极性方向或波束模式的曲线520，其中，信号之间具有大约180度的相对相位差。曲线520显示复合天线470的共极性方向或波束模式，在第一端口和第三端口处的信号之间具有大约180度的相对相位差。图5a和图5b中所示的共极性方向或波束模式以db表示，不同的阴影表示不同的db值范围。图5a和图5b中所示的最大值和最小值的差是由于图中所示的天线波束不同。比较曲线500和520，随着相对相位差增加到约180度，共极性方向或波束模式变得更宽，方向性更低。实际值并不像波束形状的变化那么重要(因为示出了不同的波束)，波束形状的变化表明，随着相对相位差增加到约180度，方向或波束模式的方向性变得较低。
92.图5c示出了具有不同相对相位差的复合天线振子400的e面方向或波束模式的曲线540。e面是包括电场矢量的平面，是最大辐射方向。如图5c所示，随着相对相位差从大约60度增加到大约180度，e面方向或波束模式变平，波谷越来越少，也越来越平缓。图5d示出了具有不同相对相位差的复合天线振子400的h面方向或波束模式的曲线560。h面是包括磁场矢量的平面，是最大辐射方向。如图5d所示，随着相对相位差从大约60度增加到大约180度，h面方向或波束模式变平，波谷越来越少，也越来越平缓。因此，随着相对相位差接近约180度，复合天线振子400的波束模式变得更宽。e面和h面方向或波束模式的平缓化意味着随着相对相位差接近180度，波束的方向变得越来越小。因此，如果需要方向较小的波束，则可以将相对相位差接近180度的信号馈送到复合天线470。同时，如果需要方向较大的波束，则可以将相对相位差接近60度的信号馈送到复合天线470。因此，可以通过改变馈送到复合天线470的信号的相对相位差来控制复合天线470的方向。
93.在一个实施例中，为了增加复合天线470的波束模式的共极性方向或波束宽度，信号之间的相对相位差增加到最大约180度。
94.在一个实施例中，馈送到复合天线振子的信号的调整在数字域中执行，信号的相位和幅度都可以调整。例如，使用数字信号处理来调整信号的相位或幅度或同时调整相位和幅度。在一个实施例中，馈送到复合天线振子的信号的调整在模拟域中执行，其中，信号的相位可以被调整。例如，使用相移电路调整信号的相位。
95.根据示例性实施例，提供了一种具有平行偶极天线振子的复合天线振子。在一个实施例中，每个天线振子包括偶极天线振子。平行偶极天线振子通过单独的信号馈送，以能够控制复合天线振子的波束模式的波束宽度和方向。在一个实施例中，平行偶极天线振子彼此平行。在一个实施例中，偶极天线振子彼此偏移。换句话说，一个偶极天线振子相对于另一个偶极天线振子平行于接地层移动。例如，上偶极天线振子从另一个偶极天线振子偏移小于λ/4。在一个实施例中，平行偶极天线振子的物理尺寸相同。
96.图6示出了具有平行偶极天线振子的复合天线600的透视图。复合天线600包括设置在接地层610上的两个平行偶极天线振子605和606。两个平行偶极天线振子605和606分别由信号馈源615和616馈送。支撑件620保持偶极天线振子与接地层610分离，并保持偶极
天线振子的相对位置和定向。在一个实施例中，信号馈源615和616可以穿透(其中与从接地层的一侧到接地层的另一侧的信号馈源关联的布线)接地层610。在一个实施例中，信号馈源615和616位于接地层610上方。在一个实施例中，信号馈源615或616中的一个位于接地层610上方，而另一个信号馈源穿透接地层610。
97.示例性复合天线600可以配置如下：
98.—两个偶极天线振子之间具有λ/4间距，例如，在3ghz下约25mm。
99.—第一双偶极天线振子和接地层之间具有0.2λ间隔，例如，在3ghz下约20mm。
100.—两个偶极天线振子处的输入阻抗分别为26欧姆和36欧姆。
101.图7a示出了复合天线600的共极性方向或波束模式的曲线700，其中，信号之间具有约200度相对相位差。曲线700显示复合天线600的共极性方向或波束模式，两个端口处的信号之间具有大约200度的相对相位差。图7b示出了复合天线600的共极性方向或波束模式的曲线720，其中，信号之间具有大约330度的相对相位差。曲线720显示复合天线600的共极性方向或波束模式，两个端口处的信号之间具有大约330度的相对相位差。图7a和图7b中所示的共极性方向或波束模式以db表示，不同的阴影表示不同的db值范围。图7a和图7b中所示的最大值和最小值的差是由于图中所示的天线波束不同。比较曲线700和720，随着相对相位差增加到约330度，共极性方向或波束模式变得更宽，方向性更低。实际值并不像波束形状的变化那么重要(因为示出了不同的波束)，波束形状的变化表明，随着相对相位差增加到约330度，方向或波束模式的方向性变得较低。
102.图7c示出了具有不同相对相位差的复合天线600的e面方向或波束模式的曲线740。如图7c所示，随着相对相位差从大约220度增加到大约330度，e面方向或波束模式变平，波谷越来越少，也越来越平缓。图7d示出了具有不同相对相位差的复合天线600的h面方向或波束模式的曲线760。如图7d所示，随着相对相位差从大约220度增加到大约330度，h面方向或波束模式变平，波谷越来越少，也越来越平缓。因此，随着相对相位差接近约330度，复合天线600的共极性方向或波束模式变得更宽。e面和h面方向或波束模式的平缓化意味着随着相对相位差接近330度，波束的方向变得越来越小。因此，如果需要方向较小的波束，则可以将相对相位差接近330度的信号馈送到复合天线600。同时，如果需要方向更大的波束，则可以将相对相位差接近200度的信号馈送到复合天线600。因此，可以通过改变馈送到复合天线600的信号的相对相位差来控制复合天线600的方向。
103.在一个实施例中，为了增加复合天线600的波束模式的共极性方向或波束宽度，信号之间的相对相位差增加到最大约330度。
104.根据示例性实施例，提供了一种具有平行蝴蝶结天线振子的复合天线振子。在一个实施例中，每个天线振子包括蝴蝶结天线振子。平行蝴蝶结天线振子通过单独的信号馈送，以能够控制复合天线振子的波束模式的波束宽度和方向。在一个实施例中，平行蝴蝶结天线振子彼此平行。在一个实施例中，平行蝴蝶结天线振子彼此偏移。换句话说，一个平行蝴蝶结天线振子相对于另一个平行蝴蝶结天线振子平行于接地层移动。例如，上平行蝴蝶结天线振子从另一个平行蝴蝶结天线振子偏移小于λ/4。在一个实施例中，平行蝴蝶结天线振子的物理尺寸相同。
105.图8示出了具有平行蝴蝶结天线振子的复合天线800的透视图。复合天线800包括设置在接地层810上的两个平行蝴蝶结天线振子805和806。两个平行蝴蝶结天线振子805和
806分别由信号馈源815和816馈送。支撑件820保持蝴蝶结天线振子与接地层810分离，并保持蝴蝶结天线振子的相对位置和定向。在一个实施例中，信号馈源815和816可以穿透接地层810。在一个实施例中，信号馈源815和816位于接地层810上方。在一个实施例中，信号馈源815或816中的一个位于接地层810上方，而另一个信号馈源穿透接地层810。
106.示例性复合天线800可以配置如下：
107.—两个偶极天线振子之间具有λ/4间距，例如，在3ghz下约25mm。
108.—第一双偶极天线振子和接地层之间具有λ/4间隔，例如，在3ghz下约25mm。
109.—两个偶极天线振子处的输入阻抗分别为32欧姆和28欧姆。
110.图9a示出了复合天线800的共极性方向或波束模式的曲线900，其中，信号之间具有约190度相对相位差。曲线900显示复合天线800的共极性方向或波束模式，两个端口处的信号之间具有大约190度的相对相位差。图9b示出了复合天线800的共极性方向或波束模式的曲线920，其中，信号之间具有大约313度的相对相位差。曲线920显示复合天线800的共极性方向或波束模式，两个端口处的信号之间具有大约313度的相对相位差。图9a和图9b中所示的共极性方向或波束模式以db表示，不同的阴影表示不同的db值范围。图9a和图9b中所示的最大值和最小值的差是由于图中所示的天线波束不同。比较曲线900和920，随着相对相位差增加到约313度，共极性方向或波束模式变得更宽，方向性更低。实际值并不像波束形状的变化那么重要(因为示出了不同的波束)，波束形状的变化表明，随着相对相位差增加到约313度，方向或波束模式的方向性变得较低。
111.图9c示出了具有不同相对相位差的复合天线800的e面方向或波束模式的曲线940。如图9c所示，随着相对相位差从大约190度增加到大约313度，e面方向或波束模式变平，波谷越来越少，也越来越平缓。图9d示出了具有不同相对相位差的复合天线800的h面方向或波束模式的曲线960。如图9d所示，随着相对相位差从大约190度增加到大约313度，h面方向或波束模式变平，波谷更少更平缓。因此，随着相对相位差接近约313度，复合天线800的共极性方向或波束模式变得更宽。e面和h面方向或波束模式的平缓化意味着随着相对相位差接近313度，波束的方向变得越来越小。因此，如果需要方向较小的波束，则可以将相对相位差接近313度的信号馈送到复合天线800。同时，如果需要方向较大的波束，则可以将相对相位差接近190度的信号馈送到复合天线800。因此，可以通过改变馈送到复合天线800的信号的相对相位差来控制复合天线800的方向。
112.在一个实施例中，为了增加复合天线800的波束模式的共极性方向或波束宽度，信号之间的相对相位差增加到最大约313度。
113.根据示例性实施例，提供了一种具有贴片天线振子和偶极天线振子的复合天线振子。贴片天线振子和偶极天线振子通过单独的信号馈送，以能够控制复合天线振子的波束模式的波束宽度和方向。在一个实施例中，第一天线振子包括贴片天线振子，第二天线振子包括偶极天线振子。在一个实施例中，偶极天线振子相对于贴片天线振子平行于接地层移动。
114.图10示出了具有贴片天线振子和偶极天线振子的复合天线1000的透视图。复合天线1000包括设置在接地层1010上的贴片天线振子1005和偶极天线振子1006。贴片天线振子1005和偶极天线振子1006分别由信号馈源1015和1016馈送。支撑件1020保持贴片天线振子与接地层1010分开。支撑件1020可以是介电层或一些其它形式的支撑件。支撑件1021使偶
极天线振子1006与贴片天线振子1005保持在一起。支撑件1020和1021还有助于保持天线振子的相对位置和定向。在一个实施例中，信号馈源1015和1016可以穿透接地层1010。在一个实施例中，信号馈源1015和1016位于接地层1010上方。在一个实施例中，信号馈源1015或1016中的一个位于接地层1010上方，而另一个信号馈源穿透接地层1010。
115.示例性复合天线1000可以配置如下：
116.—贴片天线振子和偶极天线振子之间具有λ/4间隔，例如，在3ghz下约25mm。
117.—贴片天线振子和接地层之间具有λ/4间距，例如，3ghz下约25mm。
118.—两个天线振子处的输入阻抗分别为68.2欧姆和23.5欧姆。
119.图11a示出了复合天线1000的共极性方向或波束模式的曲线1100，其中，信号之间具有约50度相对相位差。曲线1100显示复合天线1000的共极性方向或波束模式，两个端口处的信号之间具有大约50度的相对相位差。图11b示出了复合天线1000的共极性方向或波束模式的曲线1120，其中，信号之间具有大约210度的相对相位差。曲线1120显示复合天线1000的共极性方向或波束模式，两个端口处的信号之间具有大约210度的相对相位差。图11a和图11b中所示的共极性方向或波束模式以db表示，不同的阴影表示不同的db值范围。图11a和图11b中所示的最大值和最小值的差是由于图中所示的天线波束不同。比较曲线1100和1120，随着相对相位差增加到约210度，共极性方向或波束模式变得更窄，方向性更高。实际值并不像波束形状的变化那么重要(因为示出了不同的波束)，波束形状的变化表明，随着相对相位差增加到约210度，方向或波束模式的方向性变得较低。
120.图11c示出了具有不同相对相位差的复合天线1000的e面方向或波束模式的曲线1140。如图11c所示，随着相对相位差从大约50度增加到大约210度，e面方向或波束模式出现波谷更多更陡的波峰。图11d示出了具有不同相对相位差的复合天线1000的h面方向或波束模式的曲线1160。如图11d所示，随着相对相位差从大约50度增加到大约210度，h面方向或波束模式出现波谷更多更陡的波峰。因此，随着相对相位差接近约210度，复合天线1000的共极性方向或波束模式变得更窄。e面和h面方向或波束模式的平缓化意味着随着相对相位差接近210度，波束的方向变得越来越小。因此，如果需要方向较小的波束，则可以将相对相位差接近210度的信号馈送到复合天线1000。同时，如果需要方向更大的波束，则可以将相对相位差接近50度的信号馈送到复合天线1000。因此，可以通过改变馈送到复合天线1000的信号的相对相位差来控制复合天线1000的方向。
121.在一个实施例中，为了减小复合天线1000的波束模式的共极性方向或波束宽度，信号之间的相对相位差增加到最大约210度。
122.根据示例性实施例，通过调整提供给天线振子的馈源信号的加权因子，复合天线的波束模式的波束宽度是动态可控的。加权因子可以被调整以改变提供给天线振子的馈源信号的相对相位、相对幅度、或相对相位和幅度。
123.图12示出了动态控制复合天线的波束模式的波束宽度的通信设备中进行的示例性操作1200的流程图。操作1200可以表示当通信设备控制复合天线的波束模式的波束宽度时在通信设备中进行的操作。
124.操作1200从通信设备确定复合天线的波束模式的波束宽度或方向开始(块1205)。波束模式的波束宽度或方向可能取决于覆盖要求，例如城市或农村部署、低密度或高密度覆盖等。通信设备调整用于馈送复合天线的信号的加权因子(块1207)。可以针对用于馈送
复合天线的单个天线振子的信号调整加权因子。例如，加权因子被调整为信号之间的相对相位差满足所需的相对相位差，使得复合天线会产生具有预期波束宽度或方向的波束模式。例如，调整加权因子，使得信号之间的相对幅度差满足期望的相对幅度差，使得复合天线会产生具有预期波束宽度或方向的波束模式。又如，调整加权因子，使得信号之间的相对相位差和相对幅度差满足预期的相对相位差，使得复合天线将产生具有预期波束宽度或方向的波束模式。通信设备将加权因子应用于信号(块1209)。例如，通信设备可以将信号与加权因子相乘。例如，通信设备可以将加权因子应用于模拟电路，以调整模拟域中的信号。
125.图13a和图13b示出了可以实现根据本公开的方法和教导的示例性设备。特别地，图13a示出了示例性电子(electronic device，ed)1310，图13b示出了示例性基站1370。这些组件可以在系统中使用。
126.如图13a所示，ed 1310包括至少一个处理单元1300。处理单元1300实现ed 1310的各种处理操作。例如，处理单元1300可以执行信号编解码、数据处理、功率控制、输入/输出处理或使ed 1310能够在系统中运行的任何其它功能。处理单元1300还支持上文详细描述的方法和教导。每个处理单元1300包括用于执行一个或多个操作的任何合适的处理或计算设备。例如，每个处理单元1300可以包括微处理器、微控制器、数字信号处理器、现场可编程门阵列或专用集成电路。
127.ed 1310还包括至少一个收发器1302。收发器1302用于对数据或其它内容进行调制，以便通过至少一个天线或网络接口控制器(network interface controller，nic)1304传输。至少一个天线1304可以是具有单独馈送的平行天线振子的复合天线，如本文所述。收发器1302还用于对至少一个天线1304接收到的数据或其它内容进行解调制。每个收发器1302包括用于生成用于进行无线或有线传输的信号或用于处理无线地或通过有线接收到的信号的任何合适的结构。每个天线1304包括用于发送或接收无线信号或有线信号的任何合适的结构。一个或多个收发器1302可以用于ed 1310，并且一个或多个天线1304可以用于ed 1310。尽管示出为单个功能单元，收发器1302也可以使用至少一个发送器和至少一个单独的接收器来实现。
128.ed 1310还包括一个或多个输入/输出设备1306或接口(例如，到互联网的有线接口)。输入/输出设备1306有助于与网络中的用户或其它设备进行交互(网络通信)。每个输入/输出设备1306包括任何合适的用于向用户提供信息或从用户接收信息的结构，例如扬声器、麦克风、小键盘、键盘、显示器或触摸屏，包括网络接口通信。
129.此外，ed 1310包括至少一个存储器1308。存储器1308存储由ed 1310使用、生成或收集的指令和数据。例如，存储器1308可以存储由一个或多个处理单元1300执行的软件或固件指令，以及用于减少或消除输入信号中的干扰的数据。每个存储器1308包括任何合适的一个或多个易失性或非易失性存储和检索设备。可以使用任何合适类型的存储器，例如，随机存取存储器(random access memory，ram)、只读存储器(read only memory，rom)、硬盘、光盘、用户识别模块(subscriber identity module，sim)卡、记忆棒、安全数码(secure digital，sd)存储卡等。
130.如图13b所示，基站1370包括至少一个处理单元1350、至少一个收发器1352(包括发送器和接收器的功能)、一个或多个天线1356、至少一个存储器1358，以及一个或多个输入/输出设备或接口1366。至少一个天线1356可以是具有单独馈送的平行天线振子的复合
天线振子，如本文所述。本领域技术人员理解的调度器耦合到处理单元1350。调度器可以包括在基站1370内或独立于基站1370操作。处理单元1350实现基站1370的各种处理操作，例如信号编解码、数据处理、功率控制、输入/输出处理或任何其它功能。处理单元1350还可以支持上文详述的方法和教导。每个处理单元1350包括用于执行一个或多个操作的任何合适的处理或计算设备。例如，每个处理单元1350可以包括微处理器、微控制器、数字信号处理器、现场可编程门阵列或专用集成电路。
131.每个收发器1352包括用于生成用于无线或有线传输到一个或多个ed或其它设备的信号的任何合适的结构。每个收发器1352还包括用于处理从一个或多个ed或其它设备无线或通过有线接收到的信号的任何合适的结构。尽管发送器和接收器示出组合为收发器1352，但它们可以是单独的组件。每个天线1356包括用于发送或接收无线信号或有线信号的任何合适的结构。虽然共用天线1356在这里示出为耦合到收发器1352，但一个或多个天线1356可以耦合到一个或多个收发器1352，从而支持单独的天线1356耦合到发送器和接收器(发送器和接收器为单独的组件时)。每个存储器1358包括任何合适的一个或多个易失性或非易失性存储和检索设备。每个输入/输出设备1366有助于与网络中的用户或其它设备进行交互(网络通信)。每个输入/输出设备1366包括用于向用户提供信息或从用户接收/提供信息的任何合适的结构，包括网络接口通信。
132.应当理解，此处提供的实施例方法的一个或多个步骤可以由对应的单元或模块执行。例如，信号可以由发送单元或发送模块进行发送。信号可以由接收单元或接收模块进行接收。信号可以由处理单元或处理模块进行处理。其它步骤可以由确定单元或模块、调整单元或模块、应用单元或模块或乘法单元或模块执行。各个单元或模块可以是硬件、软件或其组合。例如，这些单元或模块中的一个或多个可以是集成电路，例如现场可编程门阵列(field programmable gate array，fpga)或专用集成电路(application-specific integrated circuit，asic)。
133.尽管已经详细描述了本公开及其优点，但应理解，在不脱离所附权利要求所定义的公开范围的情况下，本文可以进行各种改变、替换和修改。