多路复用器装置的制作方法

本专利申请要求于2015年10月9日提交的名称为“同步多无线电天线系统和方法(SYNCHRONIZED MULTIPLE-RADIO ANTENNA SYSTEMS AND METHODS)”的第62/239831号美国临时专利申请，以及于2016年1 月12日提交的名称为“同步多无线电天线系统和方法(SYNCHRONIZED MULTIPLE-RADIO ANTENNA SYSTEMS AND METHODS”的第62/277862 号美国临时专利申请的优先权。

援引并入

在本说明书中提到的所有公开文献和专利申请的全文以引用的方式并入，其并入的程度与每个单独的公开文献或专利申请明确和单独地指出以引用的方式并入的程度相同。

技术领域

本实用新型涉及一种天线，该天线具有连接至单个发射器/接收器的多个无线电，其用于各个无线电的同时传输。这些无线电可以得以平衡(例如，数据包负载被平衡)。

背景技术：

通常使用无线网络点到多点无线电实现无线网络。并且，一些互联网服务供应商(ISP)通过安装无线电塔提供到远程位置的互联网连接，这些无线电塔使用点到点天线来中继到远程位置的网络连接。一些无线电塔同时包括由在塔的底部的地面基站驱动的点到点和点到多点无线电。

无线电塔中的空间通常是非常宝贵的，并且可能是昂贵的。一般而言，包括点到点和点到多点天线组合件的天线组合件通常包括在全带宽上工作并且通过天线发送和接收全RF数据的单个无线电。每个天线需要与其他天线间隔和分离以防止不合需要的干扰，需要大量的塔空间和开销。虽然天线系统可能使用一个以上无线电，但是这些系统通常需要该系统的每个无线电之间的大量的协调和沟通，导致最终天线系统的减慢和低效，并且还增加成本。此外，这样的系统不能很好地适应一个或多个无线电的传输速度(或干扰) 的变化。需要的是可能使用以可扩展(例如，线性扩展)的方式连接至相同的天线组合件的多个无线电而无需这多个无线电之间的直接通信的天线系统。

在任何多无线电装置中，拆分/合并传输的射频(RF)信号是很有用的。 RF系统的合并器-拆分器是众所周知的。例如，威尔金森(Wilkinson)分配拆分器/Wilkinson合并器是在微波应用中使用的并且使用四分之一波长变换器(其可能被制造为印刷电路板上的四分之一波长线)的功率拆分器/功率合并器的一种形式。这些装置可能提供廉价和简单的拆分器/分配器/合并器。 Wilkinson拆分器/Wilkinson合并器可能完全由印刷电路板传输线路部件形成，或者它可能包括其他形式的传输线路(例如，同轴电缆)或集总电路元件(包括电感器和电容器)。

Wilkinson功率拆分器是无源电子设备，其将单个RF输入信号拆分为两个(n＝2)或更多(n≥3)同相输出RF信号。这样的设备还可能用在相反的方向以将多个同相RF信号合并为单个RF输出。设计的细节和这些设备的工作都是众所周知的。在各种配置中，这样的设备通常使用RF传输线路(如同轴电缆、微带线、带状线等)的电阻器和阻抗变换部分实现。

因此，Wilkinson功率分配器或Wilkinson拆分器可能用作多端口设备，包括用作两路分配器。Wilkinson拆分器/合并器具有已知的好处和问题。好处包括：简单、低成本、相对低的损耗和合理的隔离。例如，Wilkinson分配器/拆分器/合并器可以使用印刷电路板上的印刷元件实现。它还可能使用集总的电感器和电容器元件，但是这使整个设计变得复杂。虽然成本可能非常低，但是为了降低损耗，可能使用低损耗PCB基板，该PCB基板可能增加成本。虽然用于Wilkinson拆分器的部件可能有相对低的损耗，但是损耗可能随不同端口之间的功率分配而上升，尤其是当PCB传输线路与低损耗PCB 基板材料一起使用的时候。传统的Wilkinson拆分器的缺点可能包括频率响应减少。由于Wilkinson拆分器是基于四分之一波长传输线的使用，因此它具有有限的带宽。

本实用新型描述的装置(系统和方法)可能解决上述问题，并且可能利用拆分器/合并器的单一系统(包括一连串拆分器/合并器)，同时强化整个天线装置的性能，例如，吞吐量。

技术实现要素：

本实用新型涉及合并多个射频(RF)无线电使得所有无线电可以同时和同步发送RF信号到单个天线或从该单个天线同步接收RF信号的方法和装置 (包括设备和系统)。

本实用新型公开了合并多个无线电以使它们同时向单个天线发送或者同时从该单个天线接收的方法。这些方法可能包括：将所述多个无线电中的每一个无线电的输入被动地合并为连接至所述单个天线的单个输出；使用主同步信号(如，全球定位系统(GPS)信号)同步所述多个无线电中的每一个无线电，使得所述多个无线电中的每一个无线电工作在相同的工作周期/负载循环(duty cycle)；使用所述单个天线同时发送来自所述多个无线电中的每一个无线电的RF信号，其中，所述多个无线电中的每一个无线电在不同的频率信道中发送；以及使用所述单个天线，在所述多个无线电中的每一个无线电中同时接收射频(RF)信号。

这些方法中的任意一个方法还包括将与合并的(主)无线电通信的远程 (例如，从)无线电同步。这些从设备本身可能被合并，或者它们可能是单独的无线电。

例如，合并多个无线电以使它们同时向单个天线发送或者同时从该单个天线接收的方法可能包括：将所述多个无线电中的每一个无线电的输入被动地合并为连接至所述单个天线的单个输出；使用GPS信号周期性地同步所述多个无线电中的每一个无线电，其中，所述多个无线电中的每一个无线电工作在相同的工作周期；发送来自所述多个无线电中的每一个无线电的同步的主时序报头；使用所述单个天线同时发送来自所述多个无线电中的每一个无线电的RF信号，其中，所述多个无线电中的每一个无线电工作在不同的频率信道中；使用所述单个天线，在所述多个无线电中的每一个无线电中同时接收射频(RF)信号；以及使用所述主时序报头同步第一远程从无线电的工作周期。

本实用新型所述的任意方法可能包括将所述多个无线电中的每一个无线电连接到单个天线。所述无线电可能通过底座或其他连接件连接，该底座或其他连接件固定与多路复用器通信的所述无线电和所述单个天线。每个天线可能配置为在多个极性(例如，垂直/水平等)发送/接收，并且用于将所述无线电连接到所述被动合并器/分配器的输入或多个输入可能考虑到这一点，例如，其可包括两个或更多端口(连接头)。

一般而言，连接至相同的天线的(在所述多个无线电中的)全部的无线电可能具有用于发送(Tx)和接收(Rx)的同步的工作周期。例如，所述多个无线电的工作周期为50/50、67/33或25/75(可能使用任意其他的占空比)。

所述多个无线电中的每一个无线电通常工作在不同频率信道。这些不同频率信道可能是彼此相邻的(例如，紧邻)，在相邻信道之间没有保护带。例如，每个信道可能是20MHz信道，GPS同步的无线电可能在直接相邻的信道(如，一个在5780MHz，另一个在5800MHz)上的单个链路上同时会话。

本实用新型所述的任意装置可能以多输入多输出(MIMO)方式工作，尤其是当运行在这里所述的共用天线模式中的时候。

本实用新型所述的任意方法和装置可能配置为使用外部的全局同步信号源，如外部GPS，进行同步。因此，所述多个无线电中没有无线电可能(或必须)与所述同步直接通信。因此，包括使用GPS信号等外部同步信号的这些方法包括将所述多个无线电中的每一个无线电同步，而无需这些无线电之间的通信。例如，所述多个无线电中的每一个无线电可能单独接收GPS信号。可能每约1秒(例如，+/-15纳秒)进行一次使用GPS信号对所述多个无线电中的每一个无线电的同步。一般而言，所述全局同步信号不必必须是GPS，可能是主无线电当中的用于保持这些主无线电的TX-RX帧对齐的一些其他同步形式。

在任意这些方法中，同时发送来自所述多个无线电中的每一个无线电的 RF信号的步骤可能包括同时发送来自所述多个无线电中的每一个无线电的同步的主时序报头。可能在每次发送之前送出主时序报头，并且该主时序报头可能包括与发送的信号相关的信息。通常(例如，基于GPS信号，通过主对时信号)同步主时序报头。

如上所述，这些方法中的任意一种方法包括使用由所述多个无线电中的每一个无线电发送的同步的主时序报头同步第一远程从无线电的工作周期，并且可能还包括采用同步的主时序报头同步第二远程从无线电的工作周期。可能通过滑动接收器帧直到识别出所述主时序报头而同步与主设备通信的所述从无线电中的任意一个。即使当远程(从)无线电错误同步到另一时序报头(如，来自附近的(从)无线电的从报头符号)时，这也是可能的。

因此，这些方法中的任意一种方法可能包括在由所述第一远程从无线电的同步的工作周期所确认的发送帧过程中从所述第一远程从无线电向所述单个天线发送RF信号。

一般而言，将所述多个无线电中的每一个无线电的输入被动地合并为连接至所述单个天线的所述单个输出可能包括将来自所述多个无线电中的每一个无线电的输入穿过具有连接至所述单个天线的输出的Wilkinson功率分配器/合并器。

本实用新型所述的装置可能配置为工作在非同步模式或工作在同步模式。例如，这些方法中的任意一种方法可能包括从非同步工作模式切换到共用天线模式，在该共用天线模式中，使用GPS信号同步所述多个无线电中的每一个无线电以工作在相同的工作周期。

本实用新型还公开了配置为实现上述方法的装置。这些装置可能包括用于执行这里所述的功能的硬件、软件和/或固件。例如，本实用新型公开了合并多个无线电以使它们同时向单个天线发送或者同时从该单个天线接收的多路复用器装置。这样的多路复用器可能包括：第一外部底座和第一输入，该第一外部底座配置为固定第一无线电，该第一输入配置为连接至所述第一无线电的输入；第二外部底座和第二输入，该第二外部底座配置为固定第二无线电，该第二输入配置为连接至所述第二无线电的输入；被动功率分配器/ 合并器，其连接至所述第一输入和所述第二输入，该被动功率分配器/合并器配置为被动地合并来自所述第一输入和所述第二输入的RF信号，并且将所述RF信号输出至天线端口，以及在所述第一输入和所述第二输入之间分配来自所述天线端口的RF信号；以及天线底座，其用于固定单个天线，其中，所述天线端口在所述天线底座中，或者邻近所述天线底座。

在一些变形例中，所述装置可能包括所述无线电和/或所述单个天线。所述多个主无线电设备所馈入的所述天线(例如，所述单个天线)可能是任意类型的天线。例如，如这里所使用的，同时用于发送和接收的单个天线可能包括单个反射器(例如，抛物面反射器)，或者它可能包括作为单个天线运作的阵列天线(例如，微带阵列天线)。所述单个天线可能是定向天线或非定向 (例如，全向)天线。天线的类型通常与将单个天线上的无线电的合并不相关。例如，所述合并可以随着在与单独的(客户)用户通信的单个全向天线上组合的若干多点式接入点(例如，两个或更多的组合)出现。在单个天线 (其可以是全向天线)上的多个点到点主无线电可能以绕该单个天线(主无线电)的不同方向链接到在单独的天线上的单独的点到点从无线电。

本实用新型所述的任意装置可能与无线电和/或天线中的任意一个或这二者同时集成。例如，合并多个无线电以使它们同时向单个天线发送或者同时从该单个天线接收的多路复用器装置可能包括：第一外部底座和第一输入，该第一外部底座配置为固定第一无线电，该第一输入配置为连接至所述第一无线电的输入；第二外部底座和第二输入，该第二外部底座配置为固定第二无线电，该第二输入配置为连接至所述第二无线电的输入；被动功率分配器/ 合并器，其连接至所述第一输入和所述第二输入，该被动功率分配器/合并器配置为被动地合并来自所述第一输入和所述第二输入的RF信号，并且将所述RF信号输出至天线端口，以及在所述第一输入和所述第二输入之间分配来自所述天线端口的RF信号；以及单个天线，其连接至所述第一外部底座和第二外部底座，其中，天线馈送连接至所述天线端口。

如上所述，在这些装置中的任意一个装置中，被动功率分配器/合并器可能是Wilkinson分配器/合并器。

附图说明

所附权利要求具体提出了本实用新型的新特征。下面参照附图对示例性实施例的具体描述有助于更好地理解本实用新型的特征和优选，这些附图包括：

图1A为根据本实用新型的系统的示意图，该系统包括多无线电天线装置的一个示例，该多无线电装置具有全都(例如，通过连接在天线馈送上的一个或多个分配器/拆分器)连接到同一天线的多(n)个无线电，每个无线电均还连接至自动使这些无线电负载平衡的网络设备(例如，路由器)；

图1B和1C分别展示了配置为合并多个无线电以使它们同时向单个天线发送或者同时从该单个天线接收的多路复用器装置的一个示例的侧视图和底视图；

图1D示例说明了包括如图1B和1C所示的多路复用器装置和路由器的系统；

图2为根据本实用新型的3:1(在左边)和2:1(在右边)多无线电天线装置的示例的示意图；

图3A展示了根据本实用新型的天线的背面的示例，其包括用于单个无线电的无线电底座；图3B展示了根据本实用新型的具有壳体/用于两个无线电的底座的天线的背部的示例；

图4A-4D分别展示根据本实用新型的高度同步的多无线电天线装置的一个示例的等距视图、侧视图、前视图和后视图；

图5A-5D展示了类似于图4A-4D所示的变化的根据本实用新型的多无线电天线装置的另一个示例，其包括用于一对无线电(然而，可能使用额外的无线电，包括动态地增加/移除，而不会干扰或丢失数据)的底座；

图6为图5A-5D的多个无线电天线装置的部件分解图；

图7展示了可能与本实用新型的任意装置一起使用的功率拆分器/功率合并器的一个变形例的示例，在这个变形例中，功率分配器(在本公开中也称为功率拆分器，和功率合并器)为Wilkinson功率分配器/拆分器/合并器，并且如图所示，连接至天线发射器的馈入。

图8A和8B展示了根据本实用新型的包括功率分配器的天线发射器组合件的示例；

图9为如图8A和8B所示的天线发射器组合件的部件分解图；

图10A示例说明了使用非同步的共用单个天线的两个(主)无线电组合的(多路复用的)系统的次优的发送和接收，其展示了当与两个远程(从) 无线电设备通信时，在均试图向同一天线发送和从该同一天线接收的两个无线电之间可能产生的超载状态；

图10B示例说明了使用(例如，通过GPS)同步的共用单个天线的两个 (主)无线电组合的多路复用系统的发送和接收。通过GPS的外部同步与被动合并器/拆分器的结合使得即使在紧密相邻的频带也能实现高的、经济的并发传输，无需在相邻频带之间使用保护带。图10B还展示了当主无线电工作在共用天线模式下，如何用多路复用的主无线电同步不同的从无线电；

图11示例说明了根据本实用新型的合并多个无线电以使它们同时向单个天线发送或者同时从该单个天线接收的方法的一个变形例。

具体实施方式

本实用新型涉及用于包括连接至单个发送/接收天线的多无线电的无线网络的多无线电天线装置和站，其中，天线(和/或无线电)被高度同步。这些多无线电天线系统可能提供高弹性的链路。同步(例如，GPS同步)可能允许这些装置有系统地缩放传输吞吐量，同时防止数据丢失。该单个发送/ 接收天线可能具有单个抛物面反射器或组合件(例如，单对单独的发送抛物面反射器和接收抛物面反射器)以及用于两个或更多无线电的连接。可能为与来自每个无线电的并发传输的频分多路复用配置这些装置，在无线电单元之间有最小的隔离或没有隔离。

一般而言，根据本实用新型的装置包括单个天线组合件连接至多个(例如，2个或更多、3个或更多、4个或更多、5个或更多、6个或更多、7个或更多、8个或更多、9个或更多……n个或更多，或者在2到n个之间、在3 到n个之间、在4到n个之间等等，其中n为4、5、6、7、8、9、10、11、 12、13、14、15、16、17、18等)一起工作。该天线组合件通常包括单个组合的发送/接收天线发射器/检测器(收发器或为了方便起见仅仅为“发射器”)，或者一对发送天线发射器和接收天线检测器(参见，例如，US 2014/0218255)。

天线组合件可能还包括发射器(例如，用于发送和/或接收RF能量的组合的发射器/吸收器)。发射器可能被安装在反射器(例如，抛物线反射器) 中。发射器/吸收器表面可能包括一个或多个馈入(例如，水平的和垂直的，或者其他极化馈入)，并且每个馈入可能包括一个或多个功率拆分器/功率合并器，例如，Wilkinson功率拆分器/功率合并器。功率拆分器/功率合并器可能是嵌套的(例如，多个功率拆分器/功率合并器可能连接在一起在与装置相关的多个无线电之间复合地划分信号)。该功率拆分器/功率合并器可能是1：2、1：3、1：4、1：5、1：6、1：7、1：8、1：m、2：3、2：4、2：5、2： 6、2：7、2：8、2：9、2：10、2：p，等等。例如，装置可能包括连接至天线的馈入的集总元件2-2ay Wilkinson拆分器/合并器，不同的无线电通过该集总元件2-2ay Wilkinson拆分器/合并器连接至发射器。Wilkinson拆分器/合并器可能是特别有用的，因此它们可能是紧凑的，并且通常不需要专用电子器件。

虽然如上所述和所示的功率拆分器/合并器的使用可能导致发送的信号的总功率的损失(例如，这种损失可能已经测量为约3.5-4dB)，但是在吞吐量的增加做出权衡。当(例如，使用高精度GPS信号)高度同步无线电时，和/或当与可以动态监视和平衡无线电的工作的网络设备(例如，路由器)一起工作时，结果是信号吞吐量(其可能随着无线电增加的数量线性扩展)的高度可扩展增加，而没有由于无线电移除/故障导致的损失或延迟。

根据本实用新型的任意一个天线组合件可能包括GPS同步，其在适当时间内(例如，不到100ms、50ms、25ms、10ms、5ms、1ms、0.5ms、0.1 ms、0.05ms、0.01ms等)足以进行同步，使得无线电同时接收和发送，按几乎相同的(在刚提到的时序参数内)时间表，无需无线电之间的任何协调。可能通过精确的GPS信号定期地“恢复”这种发送/接收时间表，并且每个无线电可能配置为工作在预定的时间表内。如上所述的高度精确的GPS定时器的使用可能允许无线电通过预先设定的共用的时间表在协调的方式下运行，在无线电发送和/或接收之前，无需无线电彼此之间的会话或者无线电与其他系统的会话。因此，无线电不需要握手或者来回通信，并且不需要彼此通信，这些通常会延迟操作。根据本实用新型的装置(通常可能包括设备和系统)通常使用GPS信号作为参考时钟，并且不必相互会话，或者甚至彼此了解以在协调的和更有效的方式下运行。相反，无线电可能基于预设的时间表和GPS时钟发送和/或接收数据帧，无需无线电之间的协调/通信。GPS时序的使用在精确度足够高的时候可能允许智能结构，使得在一个或多个天线之间分配的多无线电信号能够被成功执行。

根据本实用新型的任意装置可能使用任何合适的多路复用技术。具体地，根据本实用新型的装置可能使用频分多路复用。使用根据本实用新型的装置结构，频分多路复用可能允许连接至相同天线装置的多个无线电在相同的时间发送，并且在相同的时间接收。

例如，同步的无线电可能配置在重复的和/或重置的时间表上，该时间表确定发送何时发生、接收何时发生。例如，GPS同步信号可能发起一个周期，在该周期内，例如，每隔一秒重置计数器使得每200ms发生一次发送；在预定周期结束的时候，在所有无线电中通过GPS同步重置该周期，因此无线电获得在下一秒同步的重新计时。可选择地，另一结构可能包括过滤器的使用；这种程度的信号过滤可能是昂贵的并且有损耗的，如上所述的同步GPS的使用可能防止或减少对这种程度的信号过滤的需求。

一般而言，无线电可能配置为每个均直接接收或从该无线电连接的天线组合件接收同步信号(GPS信号)。例如，天线组合件可能包括用于连接至多个无线电设备的连接(坞、连接件等)，并且可能还包括本实用新型所述的高精确GPS同步电路；可选地或附加地，无线电可能配置为直接接收GPS 同步/时序信号。

一般而言，每个无线电可能工作在天线组合件的带宽内的不同的(例如，偏移的)频率范围内。例如，当使用三个无线电时，天线的带宽的上部、中部和下部频率范围可能解析在这三个无线电之间。天线组合件可能为每个无线电设置频率范围。

根据本实用新型的装置可能允许无线电设备的运行中添加/移除。例如，该系统可能包括在工作过程中添加/移除或劣化的无线电，无需中断传输。因此，即使在添加/移除或劣化一个或多个无线电的时候，这些装置仍然可能满容量工作。通过如路由器等网络设备或监视无线电工作/吞吐量并且动态地平衡不同无线电之间的传输负载的其他控制器的使用，可能增强该功能。因此，根据本实用新型的任意装置(例如，多无线电天线系统)可能是负载平衡的多无线电天线系统，并且可能包括或配置为与在无线电之间实现负载平衡的控制器(例如，网络设备、路由器等)一起工作。

因此，这些装置中的任意一个装置可能在连接至同一天线的无线电设备之间动态地实现负载平衡。因此，网络设备(和系统)可能检测连接至天线的无线电何时已经劣化(例如，吞吐量、效率降低，和/或故障等)，并且例如，通过切换哪个无线电发送数据包的“负载”在剩余的无线电之间实现再平衡。不像其他系统在切换的同时可能需要停机时间，根据本实用新型的装置可能不断地评估连接的无线电的容量，并且可能检测故障；当检测到故障或性能劣化(或者改善)时，该装置可能通过调整负载对其进行处理。一般而言，根据本实用新型的装置(例如，网络设备、路由器等)可能检测基于速率的改变而导致的以Mb/s为单位的无线电之间容量平衡的改变。

例如，图1A为根据本实用新型的系统的一个示例的示意图。在这个示例中，装置包括单个抛物线反射器(TX/RX)105天线103，该天线103接收高精确GPS数据，并且将该GPS数据传送到连接至107、107’、107”等的多个无线电的每一个。这些无线电全都连接到可以监视和平衡不同无线电设备之间的数据负载的网络设备109(例如，路由器)。在这个示例中，路由器可能是整个装置(例如，天线)的一部分，或者它可能位于远处(紧邻的，例如，短电缆连接，或者通过长电缆连接)。该网络装置可能还包括光纤上行线路，使得该装置可以向系统的其余部分(例如，无线电和/或天线)进给电力(例如，直流电力)。

负载平衡可能在例如初始设置/检测步骤之后自动完成，或者可能通过用户调整/改变负载平衡。本公开所附的附件A包括可能如本公开所述使用的装置(配置为路由器)。

图2示意地展示了两个系统(在左边的一个带有3个无线电，在右边的另一个带有2个无线电)的一个变形例。在任意一个示例中，装置可能包括 3:1或4:1或其他(例如，5：1、6：1、7：1、8：1等)拆分器；可能存在额外的无线电；该装置(通过它自身或者与单独的网络设备(例如，路由器) 的结合)可能提供负载平衡。如上所述，在这个示例中所示的“天线共用器” (3：1、2：1)可能是拆分器/合并器，如Wilkinson拆分器/分配器/合并器。

一般而言，根据本实用新型的任意一种装置可能包括多个无线电，并且可能适合于将这些无线电保持或固定在装置的背面上，如图3A(其展示了用于单个无线电305的背部底座)和3B(其展示了配置为固定两个无线电307、 307’的背部底座)所示。额外的无线电可能(例如，通过电缆)连接到辅助底座(未图示)。

图4A-4D举例说明了多无线电装置的一个示例。在这个示例中，单个反射器401包括在天线组合件405的底座内的发射器(不可见的)，一个或多个拆分器/分配器/合并器可以连接到该天线组合件405的底座。一般而言，多个拆分器/分配器/合并器可能串联链接或并联以提供信号的附加拆分/合并；虽然这可能导致功率损耗，但是在吞吐量中的优势可能大于上述劣势。设备的背部(在图4B和4D可见)可能包括用于连接多个无线电的底座/连接头。如上所述，每个无线电可能从相同的发射器和反射器(天线抛物线反射器) 同时发送，完全不需要彼此之间的通信。

图5A-5D所示的变形例类似于图4A-4D所示的变形例，但是包括的底座501，其类似于图3B所示的底座。图6为这个装置的部件分解图，展示了反射器601、底座和无线电支撑件605、外壳603、管(波导)607和与拆分器/分配器/合并器610连接的发射器。网络设备没有图示，但是其可能连接至无线电装置内的每个无线电(也未图示)。该装置可能被安装至要么在室内要么在室外(优选在室外)的柱、墙、杆等。

图7展示了如上所述的多无线电同步的天线装置的一个示例，其包括一对拆分器/分配器/合并器。在这个示例中，拆分器/分配器/合并器为Wilkinson 类型拆分器/分配器/合并器701；馈入发射器的每个极化连接至拆分器/分配器/合并器(例如，2：1、4:1等拆分器/分配器/合并器等)。这种结构，或类似它的结构，可能并入到根据本实用新型的任意装置中。例如，图8A和8B 展示了图5A-5D的天线装置的一部分的示例。在这个示例中，发射器805由直接连接至一个或多个拆分器/分配器/合并器(例如，多个拆分器/分配器/合并器可能彼此串联连接)(未图示)的一对馈送807、809馈入。每个拆分器/ 分配器/合并器可能均连接至多个无线电中的每个无线电，如上所述，并且，每个无线电可能依次连接至网络设备，该网络设备可能监视无线电并实现无线电的负载平衡。

如图8A和8B所示的发射器部分(发射器/吸收器)还可能在天线装置内连接至RF信号信道，如RF波导(参见，例如图4A-4C、5A-5C和6)，该RF信号信道可能与反射器(例如，抛物面反射器)一起引导RF能量到装置，或者从装置引导RF。

图9展示了图6所示的发射器组合件的部件分解图，包括具有两个或更多馈给(不可见的，)的发射器/吸收器901、拆分器/分配器/合并器903，以及用于连接至可能被连接的多个无线电的多个连接头905(在这个示例中，展示了4个)。外壳907可能包括多个部件，包括支架911、固定件913和底座915、917。

例子

在根据本实用新型的方法和装置的一些实施例中，装置是可扩展的 MIMO多路复用器，其具有大幅减少的占用空间，因为它可以采用单个天线 (例如，在一些变形例中，为单个反射器)有效地合并多个无线电。图1B-1D 举例说明了这样的多路复用装置的示例，其可能被称为“N×N”MIMO多路复用器。这种装置可能具有数千兆比特吞吐量，并且允许在包括的无线电之间的冗余，无需额外的天线。每个无线电可能同步发送和同步接收。因此它们被同步，并且它们的RF信号被多路复用器被动地混合，它们可能从相同的天线同时进行通信，带有非常少的Rx劣化/干扰(例如，串音等)；每个无线电可能均在不同的频带传输，并且这些频带可能紧邻，相邻频道之间无需保护带。

图1B展示了具有四个连接的无线电设备107、107’的多路复用器，所示的多路复用器安装在例如，塔或杆上。在这个具有用于Tx/Rx的抛物面反射器105的变形例中，该多路复用器与单个天线集成在一起。图1C展示了这个装置的底视图，展示了四个无线电，其中，两个无线电是“离线的”，而剩余两个无线电保持动态连接到多路复用器，说明了冗余的情况。即使当一些无线电离线，只用其中一个无线电在线，那么链路仍然保持活跃。

根据本实用新型的方法和装置通常通过无线电的GPS时钟接收器非常精确地将每个(主)无线电同步。RF时隙被形成和发送以使得多个无线电能够同步，而无需彼此通信，并且无需它们之间的任何直接电性连接(例如，导线)。体现它们的这些方法和装置足够精确使得在几乎完全相同的时间(在几十纳秒内)发送和接收的全部无线电之间存在很少或者没有干扰。因此，每个本地(主)无线电当另一本地(主)无线电接收时不会发送，反之亦然。

在本实用新型的任意变形例中，每个无线电可能使用共同的GPS时序参考。在多路复用器中的所有(主)无线电可能单独接收GPS时序参考。任意下行(从)无线电也可能参考相同的外部GPS时序信号；在一些变形例中，从设备不需要参考外部GPS时序信号。从设备在Tx符号的传输之前可能替代地用由无线电发送的作为它们的发送帧的一部分(在Tx部分期间)的报头(主报头符号)同步该从设备的工作周期。

如上所述，一般而言，每个无线电设备的端口(输入/输出)通过被动合并器/拆分器连接至相同的天线设备，该被动合并器/拆分器可能将所有无线电装置(例如，每个极化)的输入/输出合并至天线的单个输入/输出。在一些变形例中，Wilkinson拆分器(也称为Wilkinson合并器、Wilkinson分配器等)是宽带多端口和被动结构，其可以需要单个输入，并将该输入拆分为两个或更多输出，保持输入和输出之间，以及这两个输出它们自身之间的一定程度隔离。作为被动设备，它在相反的方向充当合并器。

在根据本实用新型的方法和装置中，当工作在共用天线模式中时，在时域(而不是频域)完成发送/接收，无线电可能包括邻道抑制特征，并且可能与噪声非常低的放大器一起工作，允许两个信道直接在彼此旁边。

在根据本实用新型的方法和装置中，每个无线电的频带可能具有任何合适的信道宽度。例如，两个或更多50MHz链路(每个对应于单个主无线电) 可能来自相同的抛物线反射器(假设频谱是可用的)，其将合计提供800Mb。如上所述，虽然信道可能直接相邻，但是它们不必直接相邻；每个无线电的工作信道可以是频带中的任何位置。每个无线电的频带可能是任何合适的尺寸，并且可能彼此不同。需要注意的是，每个无线电可能提供多个极化(例如，水平的、垂直的等)。这些不同的极化还可能被被动地合并。在一些变形例中，所有无线电的特定极化的所有RF信号可能被被动地合并，并且被馈送到相同的天线。在一些变形例中，可能为每个极化使用不同的被动合并器/ 拆分器。在一些变形例中，可能使用相同的合并器/拆分器。

虽然本公开描述了Wilkinson拆分器等被动合并器/拆分器的优势和使用，但是可能使用任何合适的被动合并器/拆分器。Wilkinson合并器通常允许带有很小频率选择性的合并，但是存在许多其他宽带和合并器，该合并器可能用于在一个单个天线上合计无线电信号。此外，这些方法和装置不限于被动合并器；相同的原理可能应用于主动合并器/拆分器子系统，并且这样的主动合并器/拆分器可能可选地应用在这些方法和设备中的任意一种中。此外，即使没有合并器/拆分器和单个天线，一些概念(例如，GPS同步)也可能被应用。例如，可能同步均连接至单独的天线的多个无线电，特别是天线是相邻的/靠近的，但是被物理隔离/边界或障碍物(例如，“阻断边界”)分隔开的情况。

需要注意，在一些变形例中，装置和方法可能允许工作在可能不包括这里所述的共用天线模式的好处的其他模式下，但是即使在没有这些无线电设备之间的外部(例如，GPS)同步的情况下仍可能允许无线电设备的工作。其他模式可能还允许频域工作。在一些变形例中，根据本实用新型的装置可能配置为在不同模式之间切换，例如，在同步的“共用天线模式”和没有被外部同步的其他模式(包括频域工作模式)之间。可能手动或自动完成切换。可能根据GPS时序信号的存在/不存在(或该信号的强度)、根据信号质量考虑，和/或根据频谱信息(例如，可用的带宽)，实现自动切换。

如上所述，这些装置中的任意一个装置可能还被用作MIMO结构的一部分。例如，对于如这里所述的连接和多路复用至单个天线的两个无线电，可能实现4×4MIMO(具有快2倍的吞吐量)；对于四个无线电，可能使用8 ×8MIMO(具有快4倍的吞吐量)。

图1D展示了与路由器155和两个或更多无线电107、107’连接的多路复用器101的示例，其中，每个无线电设备连接至相同的路由器，其可以实现不同无线电之间的负载平衡。在如图1B-1D所示的变形例中，多路复用装置101与天线105连接；在一些变形例中，天线没有与多路复用装置集成，而是单独的。在一些变形例中，天线与多路复用装置集成。类似地，无线电可能是单独的(如图1B-1D所示)或者与多路复用装置集成。

一般而言，在无线电没有集成在多路复用装置的变形例中，该多路复用装置可能包括用于将每个无线电固定连接至装置的多个无线电底座。例如，外壳可能包括支架或插槽，各个无线电设备可能固定在该支架或插槽中。用于无线电设备的一个或多个端口(在图1B-1D中不可见)可能靠近或在每个支架或插槽中，从而实现每个无线电设备(例如，每个无线电的垂直和水平输入/输出)和装置之间的连接。端口可能形成在外壳中，包括在外部外壳中，实现到每个无线电设备的快速和容易接入。连接可能受盖子、外壳等的保护而免受外界因素的影响。

图11描述了根据本实用新型的合并多个无线电以使它们同时向单个天线发送或者同时从该单个天线接收(“共用天线模式”)的一种方法。一般而言，该方法可能(可选地)包括将每个无线电设备(RF无线电)连接至多路复用装置使得无线电设备的输入/输出连接至多路复用装置。接着，多个无线电中的每一个无线电的这些输入/输出可能被动地合并至连接到单个天线 1101的单个输入/输出。可选地，可能为所有无线电合并各个极化的各个输入 /输出，并将该输入/输出(单独地)连接至天线。

每个无线电可能通常包括用于接收和处理GPS时序信号的GPS接收器和控制电路(硬件/固件)。在处于共用天线模式中的多路复用器的工作过程中，可能使用GPS时序脉冲信号同步所有连接的(主)无线电，使得多个无线电中的每一个无线电工作在相同的工作周期1103。可能周期性地和/或规律地(例如，每隔1秒、2秒等)重复同步。接着，每个无线电可能根据同步的工作周期同步发送和同步接收。接收和发送至多路复用的无线电的从设备可能同步到相同的工作周期，如下将更详细地进行描述。

一般而言，可能通过多路复用器中的控制逻辑(例如，使用电路，例如，硬件和/或固件和/或软件)、无线电和/或连接至多路复用器的路由器调节和/ 或控制该方法的操作。例如，多路复用器可能与每个无线电通信以表明正工作在共用天线模式下，并因而建立每个无线电的工作将所处的工作周期，以及表明该无线电应当通过外部GPS信号同步。类似地，多路复用器可能从一个或多个无线电接收信息(例如，根据GPS信号的存在/不存在、信号劣化等)以判断装置是否应当进入/保持在共用天线模式。

在共用天线模式中，每个无线电可能同时发送1105，并且还可能发生同步的主时序报头，该主时序报头可能用于同步在链接对中的接收(从)无线电。如上所述，多个无线电中的每一个无线电可能工作在不同频率信道，这些频率信道可能直接相邻，无需在相邻的Tx频带(例如，“端到端”)之间使用保护带。在工作周期的合适和同步的部分，使用相同的天线1107，每个无线电还可能同时接收(Rx)RF信号。如上所述，这些方法中的任意一种方法可能还包括使用主时序报头同步第一远程从无线电的链路中的从机(例如，Tx/Rx的工作周期)。

图10A和10B举例说明了多路复用的主无线电和两个链接的从无线电之间的传输链路。图10A展示了异步、无框架协议的例子。在这个例子中，两个主(接入点)无线电在时序上是异步的，并且将这两无线电合并将导致在与从设备的异步传输过程中灵敏度劣化的(超载的)接收，如下划线区域所示。类似地，从设备还将遭受灵敏度劣化的Rx传输(超载)。

图10B示意地说明了在具有同步帧协议的共用天线模式过程中的 Tx/Rx。在左边，两个主无线电被同步并且被动地多路复用，如上所述。这两个无线电的发送几乎在完全相同的时间，避免接收劣化。在图10B的右边，展示了两个下行无线电设备(“从机”)中的每一个的Tx/Rx帧。通过正确识别表明来自主机的Tx帧的开始的主报头，并且为从无线电设定工作周期，第一个从机与多路复用的主机完全同步(如图所示)。因此，第一从机是对齐的。在第二频率(“频率B”)的第二从机(“从设备2”)没有立即同步到主报头1007，而是错误地同步到(例如，来自其他从设备等的)本地“从报头”。这导致第二从无线电的无效同步和超载。如1009所示，接着，第二从无线电可能滑动接收帧以寻找正确的主报头。当它找到正确的主报头1011时，第二从无线电接着将与远程的主报头正确地同步，并且回传。因此，从无线电可能寻找并识别正确的主信标(主报头符号)以便与多路复用的设备中的无线电同步。

当本文中的特征或要素被称为在另一特征或要素“上”，它可以直接在另一特征或要素上，或者也可能出现介于中间的特征和/或要素。相反，当特征或要素被成为“直接在”另一特征或要素“上”，则不存在介于中间的特征和 /或要素。也可以理解，当特征或要素被称为是“连接”、“附加”或“联接”到另一特征或要素上，它可以是直接连接、附加或联接在另一特征或要素上，或者可能出现介于中间的特征和/或要素。相反，当特征或要素被成为“直接连接”、“直接附加”或“直接联接”到另一特征或要素上，则不存在介于中间的特征和/或要素。虽然参照一个实施例进行描述和显示，但是这样描述或显示的特征和要素可以应用到其他实施例。本领域技术人员还可以理解的是，对结构或与另一特征“相邻的”特征的参考可以具有与该相邻的特征重叠或派生的部分。

本文使用的技术只是为了描述特定的实施例，并不是用于限制本实用新型。例如，如本文所使用的，单数形式“一”、“一个”、“该”，除上下文明显另有所指外，是包括复数形式。将进一步理解的是，术语“包括”和/或“包含”，当使用在本说明书中时，指定了所述的特征、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组的存在。如本文所述使用的，术语“和/或”包括相关的所列的术语的任意一个和一个或多个的全部组合，并且能够被缩写为“/”。

空间相关的术语，如“在…之下”、“在…下面”、“下面的”、“在…之上”、“上面的”等等，本文可以用来方便描述如附图所说明的一个要素或特征相对另一个要素或特征的关系。可以理解的是，空间相关的术语旨在除了图中描述的方向，还包含使用中或工作中的设备的不同的方向。例如，如果在图中的设备是倒转的，描述为在其他要素或特征“之下”的要素，然后可能会朝向其他要素或特征“之上”。因此，示例性的术语“之下”可以包含上方和下方两个方向。该设备可能有截然不同的朝向(旋转90度或以其他方向)，并且本文使用的空间相关的描述被相应地解释。类似地，除非另有特别指明，本文使用的“向上地”、“向下地”、“垂直的”、“水平的”等术语只是为了举例说明。

虽然术语“第一”和“第二”可能在本文中用于描述各种特征/要素，但是除非另有特别指明，这些特征/要素被这些术语现在。这些术语可以用来将一个特征/要素与另一特征/要素区分开来。因此，以下描述的第一特征/要素可以称为第二特征/要素，类似地，以下讨论的第二特征/要素可以称为第二特征/要素，而不脱离本实用新型的范围。

在本说明书和所附的权利要求书中，除上下文另有所指外，词语“包括”、“包含”表示各自组分可以共同采用在方法和物品中(例如，包括设备和方法的组分和装置)。例如，术语“包括”将理解为隐含包含任何所述的成分或步骤，而不是排除任何其他成分或步骤。

如在说明书和权利要求书所使用的，包括在实施例中所使用的，除非另外明确说明，所有的数可以解读为具有前缀“约”或“大致”，即使这些术语没有明确出现。短语“约”或“大致”可以在描述大小和/或位置时使用，以表明所述的值和/或位置在值和/或位置的合理预期的范围内。例如，数值可能具有设定值(或值的范围)的+/-0.1％的值、设定值(或值的范围)的+/-1％的值、设定值(或值的范围)的+/-2％的值、设定值(或值的范围)的+/-5％的值、设定值(或值的范围)的+/-10％的值，等等。除非上下文另有所指，本文给出的任意数值还应当理解为包括与该数值相近似的数值。例如，如果公开了值“10”，那么也公开了“大约10”。本文记载的任意数值范围意在包括所有包含在其中的所有子范围。还应当理解，根据本领域技术人员的适当理解，当一个值被公开时，也公开了“小于等于”该值、“大于等于”该值和这些值之间可能的范围。例如，如果值公开了值“X”，那么也公开了“小于等于X”和“大于等于X”(例如，X为数值的情况)。还应当理解，在本申请中，以多种不同格式提供数据，并且该数据代表结束点和起始点，以及数据点的任意组合的范围。例如，如果公开了特定数据点“10”和特定数据点“15”，可以理解的是，大于、大于等于、小于、小于等于和等于10和15，以及10和15之间的值，也被认为公开。还应当理解，两个特定单元之间的每个单元也已经被公开。例如，如果公开了10和15，那么也公开了11、12、 13和14。

虽然上面描述了各种说明性实施例，可以对各种实施例做出任意数量的变化而不脱离权利要求所述的本实用新型的范围。例如，描述的各种方法步骤被执行的顺序在可选的实施例中可以经常被改变，并且在其他可选的实施例中，可以跳过一个或多个方法步骤。各种设备和系统实施例的可选特征可以包含在一些实施例中，也可以不包含在其他实施例中。因此，提供前面的描述主要是为了示例性说明的目的，并且不应当解释为对权利要求所提出的本实用新型的范围的限制。

本文所包含的例子和图示通过举例而不是限制的方式显示了实施本实用新型的主题的具体实施例。如前所述，可以利用和衍生出其它实施例，已知可以做出结构和逻辑的替换以及改变，而不脱离本实用新型的范围。本实用新型的主题的这些实施例可以通过术语“实用新型”在此被单独或共同提出，该术语“实用新型”仅仅是为了方便，而无意自觉将本申请的范围限制到任何单个实用新型或实用新型构思，如果实际上公开了多个的话。因此，虽然本文已经说明和描述了具体的实施例，但是任何能够实现相同目的的配置都可能代替所示的具体实施例。本实用新型旨在覆盖各自实施例的所有适应和变化。对于本领域技术人员而言，通过阅读上面的描述，上述实施例的组合以及本文没有详细描述的其他实施例是显而易见的。