天线

摘要

本申请涉及一种天线，特别是用于移动通信基站的天线，具有多个辐射元件并且具有与所述天线的两个辐射元件连接的至少两个发送路径或两个接收路径，所述两个辐射元件物理上间隔开并且具有不同的极化部，其中所述辐射元件是介电辐射元件和/或其中所述辐射元件之间的单个辐射元件间隔小于0.6λ，其中λ是辐射元件的最低谐振频率范围的中心频率的波长；并且本发明涉及一种天线，特别是用于移动通信基站的天线，具有至少两个物理上间隔并且具有不同的极化部和/或以不同的频率操作的辐射元件，其中辐射元件是具有用于至少两个不同的极化部的至少两个单独的连接部的介电辐射元件，其中辐射元件之间的单个辐射元件间隔优选地小于0.6λ，其中λ是辐射元件的最低谐振频率范围的中心频率的波长。

权利要求

1.一种天线(10、20、30、40、50、90)，特别是用于移动通信基站的天线，具有多个辐射元件(11-14；21-24；91-94)并且具有与所述天线的两个辐射元件(11、12；13、14；21、22；23、

24；91、92、93、94)连接的至少两个发送路径或至少两个接收路径，所述两个辐射元件在物理上间隔开并且具有不同的极化部，其中所述辐射元件(11-14；21-24；91-94)是介电辐射元件，并且其中所述辐射元件(11-14；21-24；91-94)之间的单个辐射元件间隔小于0.6λ，其中λ表示所述辐射元件的最低谐振频率范围的中心频率的波长。

2.一种天线(90、120、130)，特别是用于移动通信基站的天线，具有至少两个物理上间隔开并具有不同极化部和/或以不同的频率操作的辐射元件(91-94；121、122)，其中所述辐射元件(91-94；121、122)是具有用于至少两个不同极化部的至少两个单独的连接部(123、

124)的介电辐射元件，其中所述辐射元件(91-94；121、122)之间的单个辐射元件间隔优选小于0.6λ，其中λ表示所述辐射元件的最低谐振频率范围的中心频率的波长。

3.根据权利要求1或2所述的天线，其中所述辐射元件(11-14；21-24；91-94；121、122)之间的所述单个辐射元件间隔大于0.2λ，其中λ表示所述辐射元件(11-14；21-24；91-94；

121、122)的最低谐振频率范围的中心频率的波长，其中所述辐射元件(11-14；21-24；91-

94；121、122)之间的所述单个辐射元件间隔对于所有所使用的所述辐射元件的谐振频率范围的中心频率优选在0.2λ和0.6λ之间；和/或其中，所述辐射元件(11-14；21-24；91-94；

121、122)之间的间隔对于所述辐射元件的最低谐振频率范围的中心频率优选小于或等于

0.30λ，优选小于或等于0.28λ，更优选小于或等于0.25λ；和/或其中，所述辐射元件(11-14；

21-24；91-94；121、122)之间的间隔对于所述辐射元件的最低谐振频率范围的中心频率优选地在0.2λ和0.3λ之间，而对于所述辐射元件的最高使用的谐振频率范围的中心频率在

0.4λ和0.6λ之间。

4.根据前述权利要求中任一项所述的天线(30、40、50、120、130)，特别是用于移动通信基站的天线，具有至少两个重复的由多个辐射元件(11-14；21-24；91-94)组成的基站(10、

20、90)，其中每个基站(10、20、90)包含多个辐射元件(11-14；21-24；91-94)和至少两个发送路径或接收路径，其中每个基站的所述至少两个发送路径或接收路径与物理上间隔开并具有不同极化部的两个辐射元件(11、12；13、14；21、22；23、24；91、92、93、94)连接，其中所述辐射元件是介电辐射元件，和/或

具有至少两个重复的由多个辐射元件(91-94；121、122)组成的基站(90、140、150)，其中每个基站(90、140、150)包括至少两个物理上间隔开并且具有不同的极化部和/或以不同的频率操作的辐射元件(91、92、93、94；121、122)，其中所述辐射元件(91、92、93、94；121、

122)是具有用于至少两个不同极化部的至少两个单独的连接部(123、124)的介电辐射元件。

5.根据权利要求3所述的天线，其中所述基站(10、20、90、140、150)以0.4λ和1.2λ之间的组间隔重复，其中λ表示所述辐射元件(11-14；21-24；91-94；121、122)的最低谐振频率范围的中心频率的波长，其中所述组间隔对于所有使用的所述辐射元件的谐振频率范围的中心频率优选在0.4λ和1.2λ之间；和/或其中，所述组间隔对于所述辐射元件的最低谐振频率范围的中心频率优选为小于或等于0.60λ，优选小于或等于0.56λ，更优选小于或等于0.50λ；和/或其中，所述组间隔对于所述辐射元件的最低谐振频率范围的中心频率优选在0.4λ和0.6λ之间，并且对于所述辐射元件的最高使用的谐振频率范围的中心频率在0.8λ和1.2λ之间；和/或其中，相邻基站(10、20、90、130、140)的相似或相同辐射元件具有的间隔为基站内的所述辐射元件(11-14；21-24；91-94；121、122)的间隔的两倍。

6.根据前述权利要求中任一项所述的天线，其中，在所述发送路径和所述接收路径之间建立间隔，其中，所述天线和/或所述基站优选地具有至少两个接收路径和至少两个发送路径，所述至少两个接收路径和所述至少两个发送路径各自与具有不同极化部的两个物理上间隔开的辐射元件(11、12；13、14；21、22；23、24；91、92、93、94)连接，和/或其中所述天线(100、110)和/或所述基站(10’、10”、20”、20”)具有至少四个发送路径或四个接收路径，所述至少四个发送路径或四个接收路径与具有不同极化部的四个物理上间隔开的辐射元件(71-74；75-78；81-84；85-88)连接；和/或其中所述天线(120、130)和/或基站(140、150)具有至少两个发送路径和两个接收路径，所述至少两个发送路径和两个接收路径与各具有至少两个连接部的两个物理上间隔开的辐射元件(121、122)连接，其中，所述两个发送路径优选与第一辐射元件(121)的两个连接部连接，并且所述两个接收路径优选与第二辐射元件(122)的两个连接部连接，和/或其中所述两个辐射元件的所述极化部优选地被相同或不同地取向。

7.根据前述权利要求中任一项所述的天线，其中与所述发送路径连接的所述两个辐射元件(13、14；23、24；93、94)可具有彼此正交或相对于彼此旋转45°的极化部，和/或其中与所述接收路径连接的所述两个辐射元件(11、12；21、22；91、92)具有彼此正交或相对于彼此旋转45°的极化部，和/或其中与所述至少四个发送路径连接的四个辐射元件(75-78；85-88)各自具有相对于彼此旋转90°或45°的极化部，和/或其中与所述至少四个接收路径连接的四个辐射元件(71-74；81-84)各自具有相对于彼此旋转90°或45°的极化部，

和/或其中所述发送路径和所述接收路径之间的隔离度至少为10dB，优选至少为15dB，和/或

其中所述辐射元件被布置成彼此之间具有预定的竖直间隔和水平间隔，特别是被布置成水平成行和/或竖直成列，各行或各列具有至少两个辐射元件。

8.根据前述权利要求中任一项所述的天线，其中所述至少两个发送路径用于在相同的频率范围和/或移动通信范围内发送信号，和/或与具有相同的谐振频率范围的两个辐射元件(13、14；23、24)连接，其中所述至少两个发送路径优选与两个相似并且优选相同的辐射元件(13、14；23、24)连接，所述辐射元件被布置成使得它们相对于彼此旋转规定角度，和/或其中所述至少两个接收路径用于在相同频率范围和/或移动通信范围内接收信号，和/或与具有相同谐振频率范围的两个辐射元件(11、12；21、22)连接，其中所述至少两个接收路径优选与两个相似并且优选相同的辐射元件(11、12；21、22)连接，所述辐射元件被布置成使得它们相对于彼此旋转规定角度，和/或具有与辐射元件(93、94、121)的两个连接部(123、124)连接的至少两个发送路径，其中所述两个发送路径优选地用于在相同的频率范围和/或移动通信范围内发送信号，和/或其中所述辐射元件(93、94、121)的所述两个连接部具有相同的谐振频率范围和不同的极化部，和/或具有与辐射元件(91、92、122)的两个连接部连接的至少两个接收路径，其中所述两个接收路径用于在相同频率范围和/或移动通信范围内接收信号，和/或其中所述辐射元件(91、92、122)的所述两个连接部具有相同的谐振频率范围和不同的极化部，和/或其中与所述发送路径连接的辐射元件(13、14；23、24)和与所述接收路径连接的辐射元件(11、12；21、22)被构造为不同和/或具有不同的谐振频率范围，其中所述谐振频率范围优选地分别与移动通信频带的发送范围和接收范围对应，其中所述辐射元件的所述谐振频率范围优选地不同时覆盖移动通信频带的发送范围和接收范围，和/或其中以不同频率操作的所述辐射元件(93、94、121；91、92、122)被构造为不同和/或具有不同的谐振频率范围，其中所述谐振频率范围优选地分别与移动通信频带的发送范围和接收范围对应，其中所述辐射元件的所述谐振频率范围优选地不同时覆盖移动通信频带的发送范围和接收范围。

9.根据前述权利要求中任一项所述的天线，其中所述天线和/或所述基站具有至少两个接收路径和至少两个发送路径，所述至少两个接收路径和所述至少两个发送路径各自分别与四个物理上间隔开的辐射元件(11-14；21-24)中之一连接，其中所述接收路径的所述两个辐射元件优选地具有相对于彼此旋转45°或90°的极化部，并且所述发送路径的所述两个辐射元件优选地具有相对于彼此旋转45°或90°的极化部，和/或

其中所述天线(100、110)和/或基站(10’、10”、20”、20”)具有至少四个接收路径或至少四个发送路径，所述至少四个接收路径或所述至少四个发送路径各自分别与四个物理上间隔开的辐射元件(71-74；75-78；81-84；85-88)中之一连接，其中所述四个辐射元件(71-74；

75-78；81-84；85-88)优选地具有相对于彼此旋转90°的极化部，

和/或

其中所述天线和/或基站具有至少两个接收路径和至少两个发送路径，所述至少两个接收路径和所述至少两个发送路径各自分别与两个物理上间隔开的辐射元件(91-94；121-

122)的连接部连接，其中，所述两个辐射元件优选地具有相同的或相对于彼此旋转45°或

90°的极化部，

和/或

其中所述天线和/或所述基站具有至少四个物理上间隔开的辐射元件(11-14；21-24)，所述四个物理上间隔开的辐射元件优选地形成二维天线装置，其中所述辐射元件(11-14；

21-24)优选地布置成彼此具有预定的竖直间隔和水平间隔，特别是被布置成水平成行或竖直成列，各行或各列具有至少两个辐射元件。

10.根据前述权利要求中任一项所述的天线，其中，针对窄带信号配置所述辐射元件中的至少一个并且优选地配置所有所述辐射元件，其中一个或每个谐振频率范围仅覆盖移动通信频带的一个发送范围或一个接收范围，和/或所述辐射元件中至少一个、优选地所有所述辐射元件具有多个单独的谐振频率范围和/或覆盖不同移动通信频带在不同谐振频率范围内的发送范围或接收范围，其中所述辐射元件优选地具有2个或3个或更多个单独的谐振频率范围和/或覆盖彼此分开的2个或3个或更多个不同移动通信频带的发送范围或接收范围。

11.根据前述权利要求中任一项所述的天线，其中所述天线是有源天线，其中在所述接收路径和/或所述发送路径中布置有放大器，其中优选地，每个接收路径和/或发送路径具有至少一个单独的放大器，和/或其中每个放大器的发送功率小于2瓦特，和/或其中所有接收路径和/或发送路径能被单独控制。

12.根据前述权利要求中任一项所述的天线，其中所述天线布置在共用印刷电路板(60)上，其中优选地，所述放大器和/或滤波器与所述辐射元件一起布置在所述共用印刷电路板上，其中所述共用印刷电路板有利地是多层印刷电路板，和/或其中所述天线具有反射器(66)，特别是用于所有辐射元件的共用反射器，和/或其中具有或不具有电镀的介电体被用作辐射元件，和/或其中所述介电体被布置在支架上，和/或其中设置有介电支架、特别是介电板和/或用于降低相对介电常数和/或增加带宽和/或增加所述介电体的质量或边缘陡度的其它技术构件，和/或其中所述介电辐射元件具有平行六面体介电体和/或通过布置在所述介电体下方的带状线(61)和/或槽(62)供电。

13.根据前述权利要求中任一项所述的天线，其中所述辐射元件的所述谐振频率范围在1GHz和35GHz之间，其中所述谐振频率范围优选地处于以下范围中的一个或多个中：

1.650GHz-2.750GHz；3GHz-5GHz；4.5GHz-7.5GHz和21GHz-35GHz，其中所述辐射元件优选地具有处于这些范围之一中的至少两个谐振频率范围，和/或其中所述谐振频率范围优选地具有小于所述谐振频率范围的相应中心频率的20％、更优选小于其10％、最优选小于其5％的最大宽度，和/或其中在所述辐射元件之间布置有另外的辐射元件，

其中所述另外的辐射元件优选地具有一个或多个更高的谐振频率范围，其中进一步优选地，所述另外的辐射元件的最低谐振频率范围的中心频率大于所述辐射元件的最高使用谐振频率范围的中心频率，且优选大于所述辐射元件的最高使用谐振频率范围的中心频率的1.2倍、更优选大于其1.5倍、甚至更优选大于其1.8倍、最优选大于其2.0倍，和/或其中所述另外的辐射元件优选为具有较小体积的介电谐振器，其中所述另外的辐射元件的体积优选小于最大辐射元件的40％、更优选小于其20％，最优选小于其10％，和/或其中所述另外的辐射元件被配置为印刷电路板辐射元件，其中所述另外的辐射元件特别是集成到对所述辐射元件进行馈电的印刷电路板中的贴片天线和/或缝隙天线和/或辐射结构。

14.一种具有根据前述权利要求中任一项所述的天线的基站或装置，其中所述基站或所述装置优选地包括根据前述权利要求中任一项所述的第一天线和第二天线，其中所述第一天线(110)仅具有发送路径，并且所述第二天线(100)仅具有接收路径，和/或其中所述第一天线(110)包括一个并且优选为多个具有四个发送路径的基站(20”)，并且第二天线(100)包括一个并且优选为多个具有四个接收路径的基站(20’)。

15.一种用于操作根据前述权利要求中任一项所述的天线和/或基站的方法，其中一个或多个辐射元件优选地在第一操作模式中被彼此单独地操作和/或被分别操作，并且在第二操作模式中被互连成一个或更多的组。

说明书

天线

技术领域

[0001] 本发明涉及一种天线，特别是涉及一种用于具有多个辐射元件的移动通信基站的天线。

背景技术

[0002] 用于基站的天线通常具有宽带设计，从而用一个天线和一个天线连接部发送和接收尽可能多的频带以及尽可能多的所接收和发送的信号。

[0003] 文献DE 10 2013 012 305 A1公开了一种具有宽带辐射元件的天线阵列，其中在两列宽带辐射元件之间设置了与宽带辐射元件相比发射更高频带的至少一个附加辐射元件。

[0004] 然而，辐射元件的宽带容量导致大的天线和滤波器。

[0005] 因此，从US 6211841 B1已知使用布置在两个相邻竖直平面中的用于不同频带的不同辐射元件。目的是为了更好地利用可用的空间，而不会使得各个辐射元件相互影响。还从US 2010/0227647 A1已知一种基站天线，其中在竖直行中交替布置两个辐射元件组块。因此，两个辐射元件组块的辐射样式具有不同的竖直取向。在两个文献中都采用了对称的双极化单个辐射元件。此外，从DE 10 2007 060 083 A1已知具有用于在第一频带和第二频带中发送和接收具有第一组辐射元件和第二组辐射元件的多列多频带天线阵列。专利US 
2014/0368395 A1公开了布置在共用壳体中使用用于不同频带的两个天线阵列。

[0006] 此外，从US 7808443 B2已知一种基站天线，其中分配给相邻频带的窄带天线在竖直行中交替布置。辐射元件可以是具有介电谐振器的辐射元件。竖直行内的辐射元件可以以0.3λ和0.7λ之间的间隔分开。此外，公开了发送路径和接收路径可以与不同的辐射元件连接。以这种方式，可以通过具有低选择性和低边缘陡度的滤波器将天线连接到发送放大器和接收放大器。从于2013年6月6日出版的H.Raggad等人的“A Compact Dual Band Dielectric Resonator Antenna For Wireless Applications”,International Journal of Computer Networks&Communications(IJCNC)Vol.5,No.3,May 2013中已知具有覆盖两个频带的介电谐振器的辐射元件。

[0007] 因此，已知使用介电各个辐射元件以及使用交错方法以更有效地利用天线的体积。此外，在具有交错的天线中的MIMO(多输入多输出)传输方法期间的波束成形率低于不具有交错的天线的情况。然而，在现有技术中，为此使用对称的、双极化的单个辐射元件。

[0008] 例如，从移动终端已知非对称辐射元件。然而，在这种情况下，采用具有高带宽和彼此几乎不去耦的辐射元件。此外，终端的天线与基站天线相比具有不同的要求。

[0009] 根据申请号为GB 1413256.7的申请人的另外但之前未公布的申请，还已知对于发送路径和接收路径使用单独的天线，在一个频带中对于不同的极化部使用两个单独的物理间隔开的天线。因此，第五天线被布置在四个这种天线之间，并且因此在各个天线之间形成大的系统间隔。在这种情况下，使用偶极天线或贴片天线作为天线。

[0010] 本发明所要解决的问题在于提供一种特别用于移动通信基站的紧凑型天线，其具有简单的设计以支持各种传输技术和/或有助于将发送路径和接收路径分开。

发明内容

[0011] 根据本发明，通过权利要求1、2和4中公开的天线来解决该问题。

[0012] 根据本发明的天线的有利实施方式是从属权利要求的主题。

[0013] 根据第一方面，本发明涉及一种天线，特别是用于移动通信基站的天线，其具有多个辐射元件和至少两个发送路径和/或至少两个接收路径。如果设置两个发送路径，则它们与彼此物理上间隔开并具有不同极化部的两个辐射元件连接。如果设置两个接收路径，则它们与彼此物理上间隔开并具有不同极化部的两个辐射元件连接。

[0014] 根据第一方面，辐射元件是介电辐射元件。使用介电材料可以使得天线的尺寸减小。根据本发明的介电辐射元件优选地包括介电谐振器。特别地，介电辐射元件可以是介电谐振器天线(DRA)。通过使用具有高介电常数的谐振器材料，可以将这种类型的天线设计为非常小。此外，介电谐振器天线具有高品质因数和低带宽。此外，介电谐振器天线具有高的多模容量和/或多频带容量，并且由于其低缝隙，介电谐振器天线具有不对称的远场，这有助于辐射元件之间的去耦。

[0015] 此外，根据第一方面，辐射元件之间的单个辐射元件间隔小于0.6λ，其中λ表示辐射元件的最低谐振频率范围的中心频率的波长。天线的各个辐射元件之间的系统间隔沿垂直方向和水平方向都存在。由于辐射元件之间的小的单个辐射元件间隔，实现了非常紧凑的天线装置。此外，实现了去耦和波束成形应用方面的优点。每个辐射元件的谐振频率范围优选地被定义为具有优于6dB并且优选地优于10dB的回波损耗的连续范围。

[0016] 根据本发明，使用彼此间具有小于0.6λ的单个辐射元件间隔的介电辐射元件。

[0017] 因此，在第一实施方式中，根据本发明的天线可以具有至少两个发送路径和至少两个接收路径，它们与彼此分离的辐射元件连接。在第二实施方式中，根据本发明的天线可以仅具有发送路径或仅具有接收路径，因此在发送路径和接收路径之间同样具有间隔。

[0018] 根据本发明的发送路径和接收路径的隔开以及物理上间隔开的具有不同极化部的天线允许天线高水平的MIMO功能，并且还允许使用不同的传输方法和Rx和Tx之间的更低的互调。此外，将发送路径和接收路径隔开使得可以放弃使用用于分离Rx-Tx(即，用于将发送信号和接收信号分开)的高选择性滤波器。

[0019] 根据第一方面所使用的辐射元件可以是仅具有一个连接部和/或仅具有一个极化部的辐射元件。然而，根据第一方面，也可以使用具有用于至少两个不同极化部的至少两个单独的连接部的辐射元件。但是，第一方面还指出，可以使用具有用于至少两个不同极化部的至少两个单独的连接部的辐射元件。

[0020] 在第二方面，本申请涉及一种天线，特别是用于移动通信基站的天线，其具有至少两个辐射元件，该至少两个辐射元件物理上间隔开并具有不同的极化部和/或以不同的频率操作，其中所述辐射元件是具有用于至少两个不同极化部的至少两个单独的连接部的介电辐射元件。

[0021] 使用这种类型的辐射元件使得天线具有更紧凑的设计。

[0022] 这里优选地，辐射元件之间具有小于0.6λ的单个辐射元件间隔，其中λ表示辐射元件的最低谐振频率范围的中心频率的波长。以这种方式实现了关于第一方面的上述优点。

[0023] 根据第一方面和第二方面的优选实施方式将在下面更详细地讨论：

[0024] 辐射元件之间优选地具有小于0.2λ的单个辐射元件间隔，其中λ表示辐射元件的最低谐振频率范围的中心频率的波长。如果辐射元件之间的单个辐射元件间隔被选择为更小，则不可能在各个辐射元件之间实现足够的去耦。此外，更小的间隔在波束成形应用的可行性方面也会有缺点。

[0025] 在涉及波束成形或波束转向应用的情况下，辐射元件之间的最佳单个辐射元件间隔小于或等于0.25λ，于是对于在较大布置内的两个相似的辐射元件之间的间隔产生小于或等于0.5λ的组间隔，而由于该组间隔可以产生特别有效的波束成形或波束转向。然而，也不能将辐射元件之间的间隔选择为任意小，否则通常不可能在辐射元件之间实现足够的去耦。

[0026] 因此，对于辐射元件的最低谐振频率范围的中心频率，辐射元件的单独辐射元件间隔优选小于或等于0.30λ，更优选小于或等于0.28λ，最优选小于或等于或小于或等于0.25λ。

[0027] 因此，对于辐射元件的最低谐振频率范围的中心频率，辐射元件的单个辐射元件间隔优选在0.2λ和0.3λ之间，更优选在0.2λ和0.28λ之间，最优选在0.2λ和0.25λ之间。

[0028] 以这种方式，用于发送路径和接收路径的辐射元件可以具有不同的谐振频率范围，和/或各个辐射元件可以具有用于各种移动通信频带的多个分开的谐振频率范围。对于用于辐射元件的所有谐振频率范围的中心频率，辐射元件的单独辐射元件间隔优选在0.2λ和0.6λ之间。

[0029] 此外，对于辐射元件的最高谐振频率范围的中心频率，辐射元件之间的单个辐射元件间隔优选在0.4λ和0.6λ之间。

[0030] 根据第三方面，本发明还包括一种天线，特别是用于移动通信基站的天线，其具有至少两个由多个辐射元件组成的重复基站。每个基站包括多个辐射元件和至少两个发送路径和/或至少两个接收路径，其中每个基站的至少两个发送路径与物理上彼此间隔开并且具有不同的极化部的两个辐射元件连接，和/或其中每个基站的至少两个接收路径与物理上彼此间隔开并且具有不同的极化部的两个辐射元件连接。根据第一方面，辐射元件是介电辐射元件。

[0031] 根据第四方面，本申请还包括一种天线，特别是用于移动通信基站的天线，其具有至少两个由多个辐射元件组成的重复基站，其中每个基站包括至少两个物理上间隔开并且具有不同的极化部和/或以不同的频率操作的辐射元件，其中辐射元件是具有用于至少两个不同极化部的至少两个单独的连接部的介电辐射元件。

[0032] 根据第三方面和第四方面的由多个基站组成的这种天线的优选方面描述如下：

[0033] 基站优选地具有相似的设计，即它们包括具有相同极化部和/或具有相同谐振频率范围的辐射元件，和/或辐射元件可以以相同的频带操作，其中基站内的辐射元件优选地具有相同的布置，其中基站更优选地具有相同的设计。特别地，基站可以各自具有相似且优选相同的发送路径和/或接收路径和辐射元件，和/或每个基站中的辐射元件可以以相同的方式布置。

[0034] 如本发明所要求保护的由多个基站组成的天线允许使用其中各个基站的辐射元件一起操作的波束成形应用以及其中每个基站的辐射元件被单独和/或分别操作的应用。

[0035] 因此，在第一实施方式中，根据本发明的天线可以由具有至少两个发送路径和至少两个接收路径的基站组成，所述至少两个发送路径和至少两个接收路径与彼此分开的辐射元件连接。在第二实施方式中，根据本发明的天线可以由仅具有发送路径的多个基站(各自优选具有四个发送路径)组成，或由仅具有接收路径的多个基站(各自优选具有四个接收路径)组成，从而针对发送路径和接收路径设置单独的天线。

[0036] 优选地，基站以0.4λ和1.2λ之间的组间隔重复。这里，λ表示辐射元件的最低谐振频率范围的中心频率的波长。该间隔优选小于1.0λ。

[0037] 此外，对于辐射元件的最低谐振频率范围的中心频率，组间隔优选小于或等于0.60λ，更优选小于或等于0.56λ，最优选小于或等于0.50λ。

[0038] 对于辐射元件的最低谐振频率范围的中心频率，组间隔优选在0.4λ和0.6λ之间，更优选在0.40λ和0.56λ之间，最优选在0.40λ和0.50λ之间。

[0039] 对于用于辐射元件的所有谐振频率范围的中心频率，组间隔优选在0.4λ和1.2λ之间。此外，对于用于辐射元件的最高谐振频率范围的中心频率，组间隔可以在0.8λ和1.2λ之间。

[0040] 此外，两个基站之间的间隔优选为基站内的辐射元件的间隔的两倍。

[0041] 根据优选实施方式，可以在第一操作模式中单独地和/或分别操作基站的辐射元件。因此，多个基站使得可以使用相对较多数量的传输信道。

[0042] 此外，在第二操作模式中，各个基站的辐射元件可以下互连成一个组或多个组。特别地，基站的相似的辐射元件，即具有相同极化部和相同谐振频率范围和/或可在相同频带中操作和/或具有相同布置的辐射元件可以互连以用于发送和接收，其中相似的辐射元件优选被相同地构造或布置。特别地，这使得多个基站的发送路径的所有具有相同极化部的辐射元件互连成发送天线阵列。类似地，多个基站的接收路径的所有具有相同极化部的辐射元件互连成接收天线阵列。以这种方式，波束成形应用是可行的。可用于组内的各个辐射元件的信号可以彼此异相，从而影响沿竖直方向或水平方向的辐射图样的取向，并且可以以不同的振幅被驱动。它们优选地通过互连发送路径和接收路径而相互连接。

[0043] 根据本发明，多个基站可以沿竖直方向彼此堆叠布置。可替选地或此外，可以沿水平方向彼此相邻地排列多个基站。根据基站的竖直布置，竖直波束成形是可行的。根据基站的水平布置，水平波束成形是可行的。根据极化部的空间隔开而产生的各个辐射元件的辐射图样的不对称性可以通过多个基站和各个辐射元件互连成组来平衡。

[0044] 根据本发明第三方面和第四方面的天线优选地根据本发明的第一方面和/或第二方面来配置。特别地，根据第三方面和第四方面的天线的各个基站优选地根据本发明的第一方面和/或第二方面配置。然而，本发明的各个方面也可以彼此独立地应用。

[0045] 下面更详细地介绍根据本发明的一个方面或多个方面的天线的优选实施方式。关于第四方面，除非另有说明，所述发送路径和所述接收路径指基站内的发送路径和/或接收路径。关于第三方面和/或第四方面，除非另有说明，所述辐射元件同样是指基站内的辐射元件。

[0046] 优选地在发送路径和接收路径之间建立间隔，即，每个辐射元件与一个或多个发送路径连接或与一个或多个接收路径连接，但不同时与接收路径和发送路径连接。

[0047] 在第一实施方式中，根据本发明的天线和/或基站可以具有至少两个发送路径和至少两个接收路径，它们与彼此分开的辐射元件连接。特别地，天线和/或基站可以具有至少两个发送路径和至少两个接收路径，它们各自与物理上间隔开的具有不同极化部的辐射元件连接。

[0048] 在第二实施方式中，根据本发明的天线和/或基站可以仅具有发送路径或仅具有接收路径，因此在发送路径和接收路径之间同样具有间隔。

[0049] 此外，根据本发明的天线和/或基站可以具有至少四个发送路径和至少四个接收路径，它们各自与四个物理上间隔开的具有不同极化部的辐射元件连接。

[0050] 此外，天线和/或基站可以具有至少两个发送路径和两个接收路径，它们各自与两个物理山个间隔开的各自具有至少两个连接部的辐射元件连接。在这种情况下，两个发送路径优选地与第一辐射元件的两个连接部连接，两个接收路径优选地与第二辐射元件的两个连接部连接。两个辐射元件的极化部可以相同或不同。

[0051] 优选地，辐射元件形成二维天线布置，并且特别地，彼此以预定竖直和/或水平单个辐射元件间隔布置。特别地，辐射元件可以布置成水平成行和/或竖直成列，并且特别地，彼此间以预定竖直和/或水平单个辐射元件间隔布置。特别地，辐射元件可以布置成水平成行和/或竖直成列，各行和各列具有至少两个辐射元件。

[0052] 与发送路径连接的两个辐射元件优选地具有彼此正交或相对于彼此旋转45°的极化部。

[0053] 可替选地或此外，与接收路径连接的两个辐射元件可以具有彼此正交的或相对于彼此旋转45°的极化部。两个辐射元件在这里被布置成使得它们彼此物理上间隔开。

[0054] 因此，提供了改进的去耦和/或MIMO功能和/或不同的连接选择。在第一实施方式中，两个辐射元件可以具有相对于竖直方向成45°布置的相反极化部。在第二实施方式中，第一辐射元件可以被水平极化并且第二辐射元件可以被竖直极化。辐射元件优选地仅具有一个极化部。

[0055] 如果使用双极化辐射元件，则第一辐射元件可以被竖直且水平极化，第二辐射元件可以具有两个相对于竖直方向成45°的相反极化部。

[0056] 此外，根据第二实施方式，连接有至少四个发送路径的四个辐射元件各自具有相对于彼此旋转90°或45°的极化部，或与至少四个接收路径连接的四个辐射元件各自具有相对于彼此旋转90°或45°的极化部。

[0057] 在根据本发明的天线中实现的发送路径和接收路径之间的隔离度优选地为至少10dB。隔离度更优选地至少达到15dB。当它们分别被激活并且当辐射元件互连时，优选地实现这种隔离度。

[0058] 在优选实施方式中，至少两个发送路径和/或至少两个接收路径分别与两个相似且优选相同的辐射元件连接，这两个辐射元件相对于彼此旋转预定角度。特别地，两个或四个相似且优选相同的辐射元件相对于彼此旋转45°或90°并在空间上彼此偏移。相似的辐射元件优选地具有相同的谐振频率范围和/或可以在相同的频带中操作。相同的辐射元件优选地被构造为相同，并且还优选地包括具有相同尺寸的介电体和/或相同的馈电线。

[0059] 这使得设计简单且合算，并且防止发送路径之间或接收路径之间的无意差异。

[0060] 由被布置为使得它们相对于彼此旋转的至少两个相似且优选相同的辐射元件组成的设计，和/或辐射元件之间的间隔保证了远场中的高正形性特别是正交性和/或两个相同的辐射元件(特别是多频段辐射元件中)之间的良好的去耦，因为由辐射元件发射的场的角位置不受辐射元件的各个场模式的极化部的方向偏差的影响。

[0061] 辐射元件优选地被布置成使得它们相对于与天线的基站垂直和/或与由辐射元件的极化部矢量所生成的平面垂直的轴线旋转特定角度。

[0062] 在本发明的优选实施方式中，根据本发明的天线或基站的至少两个或四个发送路径用于在相同频率范围和/或移动通信频带中发送信号。可替选地或此外，至少两个或四个发送路径可以与具有相同谐振频率范围的两个辐射元件连接。根据本发明，在物理上彼此间隔开的两个或四个具有不同极化部的辐射元件被用于在一个频带或移动通信频带中进行发送。

[0063] 在优选实施方式中，至少两个或四个发送路径和/或至少两个或四个接收路径各自与相对于彼此旋转预定角度的两个相似且优选相同的辐射元件连接。特别地，两个或四个相似且优选相同的辐射元件相对于彼此旋转45°或90°并在空间上彼此偏移。

[0064] 如果设置四个发送路径，则它们优选地与旋转0°、90°、180°和270°的角度的四个相似并且优选相同的辐射元件连接。相对于彼此旋转180°的辐射元件可以一起操作或单独操作。因此，相对于彼此旋转180°的辐射元件优选地布置在基站的对角线上。

[0065] 进一步优选的是，根据实施方式，天线或基站的至少两个或至少四个接收路径用于在相同的频率范围和/或移动通信频带中接收信号。可替选地或此外，至少两个或四个接收路径可以与具有相同谐振频率范围的两个或四个辐射元件连接。此外，至少两个或四个接收路径还与对于彼此旋转预定角度的两个或四个相似且优选相同的辐射元件连接。特别地，与两个或四个接收路径连接的两个或四个辐射元件被类似地且优选相同地配置，相对于彼此旋转45°或90°并且在空间上彼此偏移。

[0066] 如果设置四个接收路径，则它们优选地与旋转0°、90°、180°和270°的角度的四个相似并且优选相同的辐射元件连接。相对于彼此旋转180°的辐射元件可以一起操作或单独操作。因此，相对于彼此旋转180°的辐射元件优选地布置在基站的对角线上。

[0067] 如果天线或基站具有两个发送路径和两个接收路径，则与发送路径连接的两个辐射元件和与接收路径连接的两个辐射元件各自优选地布置成行或成列，但是彼此不呈对角布置。以这种方式，可以在天线内更有效地分离用于发送路径和接收路径的电子设备。

[0068] 此外，基站和/或天线可以具有至少两个发送路径，其与具有不同极化部的辐射元件的两个连接部相连。两个发送路径可以优选地用于在相同的频率范围和/或移动通信范围内发送信号，和/或辐射元件的两个连接部可以具有相同的谐振频率范围和不同的极化部。

[0069] 此外，基站和/或天线可以具有至少两个接收路径，其与具有不同极化部的辐射元件的两个连接部相连接。两个接收路径可以优选地用于在相同的频率范围和/或移动通信范围内接收信号，和/或辐射元件的两个连接部可以具有相同的谐振频率范围和不同的极化部。

[0070] 不管天线的具体设计如何，与发送路径连接的辐射元件和与接收路径连接的辐射元件优选地被不同地构造和/或具有不同的发送特性和接收特性。根据本发明，可以将各个天线针对其发送或接收信号的任务进行最佳地调节。

[0071] 因此，与发送路径连接的辐射元件和与接收路径连接的辐射元件优选地具有不同的谐振频率范围。优选地，每个谐振频率范围与移动通信频带的发送范围或接收范围对应。特别地，天线可以用于在至少一个移动通信频带中发送或接收，其中被分配给发送路径和接收路径的天线各自被配置为在移动通信频带内在不同频带中如此进行发送和接收。

[0072] 还优选的是，根据第二方面和第四方面特别地以不同频率操作的辐射元件被构造为不同和/或具有不同的谐振频率范围。优选地，每个谐振频率范围与移动通信频带的发送范围或接收范围对应，其中辐射元件的谐振频率范围优选地不同时覆盖移动通信频带的发送范围和接收范围。

[0073] 在这方面，无论具体设计如何，辐射元件中的至少一个且优选所有的辐射元件优选地被配置用于窄带信号。辐射元件的窄带配置允许使用具有低选择性和低边缘陡度以及因此具有小尺寸和低成本的滤波器。

[0074] 优选地，辐射元件的每个谐振频率范围仅覆盖移动通信频带的发送频率范围或仅覆盖其接收频率范围。特别地，辐射元件的谐振频率范围优选不同时覆盖移动通信频带的发送范围和接收范围。

[0075] 然而，根据本发明，辐射元件中的至少一个且优选所有辐射元件可以具有多个单独的谐振频率范围。因此，单个辐射元件可以用于在多个谐振频率范围内发送或接收，因此可以用于多个移动通信频带。例如，第一谐振频率范围可以覆盖第一移动通信频带和/或第一移动通信频带的第一发送范围或接收范围，并且第二谐振频率范围可以覆盖第二移动通信频带和/或第二移动通信频带的发送范围或接收范围。在这种情况下，两个谐振频率范围之间优选地具有较大的间隔。这特别地可以通过使用第二谐振频率范围的基频的谐波来实现。如果根据本发明使用介电辐射元件，则谐振频率范围可以由介电谐振器的尺寸来预定。

[0076] 根据一个可行的实施方式，辐射元件还可以具有三个或更多个单独的谐振频率范围，或者可以彼此单独地覆盖三个或更多个分开的移动通信频带。辐射元件优选地具有正好两个或三个或更多个单独的谐振频率范围，或者彼此单独地覆盖正好两个或三个或更多个不同的移动通信频带。

[0077] 在本发明的一个可行的实施方式中，根据第一实施方式的至少两个接收路径和至少两个发送路径，或根据第二实施方式的至少四个接收路径或至少四个发送路径可以各自与四个彼此单独地物理上间隔开的辐射元件中之一连接。根据本发明，用于发送和接收的两个辐射元件以及用于发送和接收的不同极化部因此彼此物理上间隔开。特别地，如上所述，四个辐射元件可以用于二维天线布置，并且可以特别地布置成两行和两列。

[0078] 此外，在第一实施方式和优选实施方式中，根据本发明的天线或基站可具有至少四个物理上间隔开的辐射元件。基站优选地具有正好四个辐射元件。它们优选地形成二维天线布置，即辐射元件的位置生成二维平面。该平面优选地具有竖直取向。

[0079] 基站优选地包括至少四个并且更优选地正好四个辐射元件。特别地，相对于彼此旋转45°或90°的两个相似且优选相同的物理间隔开的辐射元件可用于发送路径。同样，相对于彼此旋转45°或90°的两个相似且优选相同的物理间隔开的辐射元件可用于接收路径。用于发送路径和接收路径的介电辐射元件优选地具有不同的谐振频率范围。可替选地，相对于彼此旋转90°的四个相似且优选相同的物理上间隔开的辐射元件，可用于四个发送路径和接收路径。

[0080] 然而，基站还可以具有至少两个并且更优选地正好两个或四个辐射元件，每个辐射元件具有用于不同极化部的至少两个单独的连接部。

[0081] 如果基站具有两个辐射元件，则第一辐射元件优选地与两个发送路径连接，而第二辐射元件与两个接收路径连接，并且辐射元件的极化部的取向相同，或两个辐射元件元件各自与两个发送路径或两个接收路径连接，并且辐射元件的极化部被不同地取向，并且特别地以旋转45°而取向。

[0082] 具有四个辐射元件的基站可以由具有两个辐射元件的两个这种基站组成，其中两个组合的基站内的辐射元件的布置优选地被反转和/或呈镜像。基站内的辐射元件极化部的取向对于所有辐射元件可以是相同的，或者对于所有辐射元件可以是不同的，或者它可以部分不同并且部分相同。

[0083] 辐射元件可以相对于彼此竖直间隔布置或水平间隔布置。辐射元件沿竖直方向和水平方向的间隔优选为上述间隔，即特别地在0.2λ至0.6λ之间。辐射元件可以优选地布置成水平行和/或竖直列，各行和格列个具有至少两个辐射元件。特别地，天线可以具有至少两行辐射元件和至少两列辐射元件。

[0084] 如上所述，至少一个辐射元件可以具有两个单独的输入部。以这种方式，具有仅一个输入部的四个天线的功能可由具有两个单独的输入部的两个天线提供。此外，上述天线或基站的所有辐射元件都可以具有这种设计。

[0085] 优选地，诸如这样的天线的两个单独的输入部与辐射元件的两个不同的极化部对应。然而，由两个输入部确定的场分布和/或模式优选地具有相同的谐振频率范围。特别地，可以提供为，辐射元件通过第一连接部连接到第一发送路径，并且通过第二连接部连接到第二发送路径，其中两个发送路径优选用于在相同的频带中发送。还可以提供为，辐射元件通过第一连接部连接到第一接收路径，并且通过第二连接部连接到第二接收路径，其中两个接收路径优选用于在相同的频带中接收。优选地，接收路径和发送路径各自与单独的辐射元件连接。

[0086] 如果采用介质辐射元件，则两个输入部由不同的带状线提供，由此相同的介质谐振器在不同的极化部中被激发。

[0087] 以这种方式，在一个可行的实施方式中，根据本发明的天线或基站的至少四个发送路径可以与具有相同或不同极化部并且优选地相对于彼此旋转45°的两个物理上间隔开的辐射元件的连接部连接，和/或至少四个接收路径与具有相同或不同极化部并且优选地相对于彼此旋转45°的两个物理上间隔开的辐射元件的连接部连接。

[0088] 天线或基站优选地包括至少四个发送路径和/或四个接收路径，它们与两个相似并且优选相同的辐射元件连接，其中两个辐射元件优选地被布置成使得它们相对于彼此旋转特定角度，更优选相对于彼此旋转45°。

[0089] 可替选地，天线或基站可以具有至少八个发送路径和/或八个接收路径，它们与四个相似且优选相同的辐射元件连接，其中四个辐射元件优选地被布置成使得它们相对于彼此旋转特定角度，更优选相对于彼此旋转45°。

[0090] 天线或基站优选地包括至少四个发送路径和四个接收路径以及用于发送路径的至少两个辐射元件和用于接收路径的至少两个辐射元件。同样，相对于彼此旋转45°的两个相似且优选相同的物理间隔开的辐射元件可用于接收路径。可替选地，天线或基站可以具有至少八个发送路径或八个接收路径。

[0091] 根据本发明的天线优选地是有源天线。特别地，可以在接收和/或发送路径中布置放大器。在这种情况下，至少一个单独的放大器被分配给每个接收路径和/或发送路径。在适当的情况下，也可以将多个放大器分配给发送路径和/或接收路径。特别地，可以将放大器分配给辐射元件的每个谐振频率范围。因此，如果辐射元件具有多个谐振频率范围，则可以向其分配多个放大器。通过辐射元件的谐振频率范围之间的间隔，进而可以使用具有低选择性和/或边缘陡度的滤波器。

[0092] 此外优选地，每个放大器的发送功率可以小于2瓦特。

[0093] 此外，每个放大器都可以连接到辐射元件。这些可以优选地是低质量的滤波器，特别是因为将分离发送路径和接收路径并且优选地将使用窄带辐射元件。

[0094] 根据本发明的天线的辐射元件可以布置在共用印刷电路板上，其中辐射元件优选地通过布置在印刷电路板上的带状线部馈电。为此，优选地，根据本发明的天线的所有辐射元件布置在一个共用印刷电路板上。

[0095] 可替选地或此外，根据本发明的天线的辐射元件，优选地，根据本发明的天线的所有辐射元件布置在共用反射器的前面。

[0096] 在天线的有源配置中，第一实施方式中的放大器和/或滤波器可以布置在也布置有辐射元件的同一印刷电路板上。为此，多层印刷电路板是优选的。然而，在第二实施方式中，可以设置单独的组件，在该组件上布置电子设备特别是放大器和/或过滤器，且该组件例如通过同轴电缆与支撑辐射元件的组件连接。在这种情况下，至少一个波导优选地与每个辐射元件关联。

[0097] 根据本发明，可以使用具有或不具有电镀的介电体作为辐射元件。

[0098] 此外，介电体可以布置在支架上。支架可以主要是用于辐射元件的机械支架。

[0099] 还可以设置用于辐射元件的介电支架。特别地，天线可以配备有介电板，介电谐振器设置在该介电板上或该介电板在介电谐振器附近具有供介电谐振器通过的凹部。介电板优选地与印刷电路板平行布置，在印刷电路板上布置有辐射元件，特别是介电谐振器。这里的介电板可用于扩展介电辐射元件的带宽。介电板的介电材料优选地具有比介电谐振器的介电材料更低的相对介电常数。可替选地或此外，也可以使用元件，特别是具有较低相对介电常数的谐振器或用于扩展宽带和/或增加介电谐振器的质量或边缘陡度的其它技术。

[0100] 本发明的介电辐射元件优选地具有平行离子介电体。使用平行六面体介电体使得更容易地调节介电辐射元件的极化部和频率范围。

[0101] 可替选地或此外，介电辐射元件的介电体可经由布置在介电体下方的带状线和/或槽馈电。

[0102] 天线可以具有壳体，特别是封闭和/或抗风化的壳体，使得天线可以被部署在户外以用于移动通信基站。

[0103] 根据本发明使用的辐射元件的谐振频率范围最初不被进一步限制。然而，辐射元件的谐振频率范围优选在1GHz和35GHz之间。

[0104] 此外，谐振频率范围可以处于以下一个或多个范围内：1.650GHz-2.750GHz；3GHz-5GHz；4.5GHz-7.5GHz和21GHz-35GHz。这里，单个辐射元件优选地具有至少两个谐振频率范围，这两个频率范围都在这些范围中之一中。

[0105] 特别地，辐射元件可以具有至少两个谐振频率范围，它们处于不大于其中心频率的50％的共用频率范围内。

[0106] 但是，这些频率范围不被一个单个辐射元件的谐振频率范围所覆盖。

[0107] 相反，辐射元件的各个谐振频率范围优选地具有小于相应的谐振频率范围的中心频率的20％，更优选小于其10％，最优选小于其5％的最大宽度。

[0108] 除了上述辐射元件之外，本发明的可能的改进提供为，根据本发明的天线可以具有优选地布置在上述辐射元件之间的另外的辐射元件。另外的辐射元件优选地与辐射元件一起布置在共用印刷电路板上，或者集成到支撑辐射元件的印刷电路板中。

[0109] 这些另外的辐射元件优选地具有比上述辐射元件更高的谐振频率范围，其中进一步优选的是，另外的辐射元件的最低谐振频率范围的中心频率大于根据本发明的辐射元件的最高使用谐振频率范围的中心频率，优选大于辐射元件的最高使用谐振频率范围的中心频率的1.2倍、更优选大于其1.5倍、甚至更优选大于其1.8倍、最优选大于其2.0倍。

[0110] 在一个可行的实施方式中，另外的辐射元件可以是具有较小体积的介电谐振器，其中另外的辐射元件的体积优选小于所述最大辐射元件的40％、更优选小于其20％，最优选小于其10％。

[0111] 可替选地或此外，另外的辐射元件可以被配置为印刷电路板辐射元件，其中另外的辐射元件特别是集成到对辐射元件进行馈电的印刷电路板中的贴片天线和/或缝隙天线和/或辐射结构。

[0112] 除了所要求保护的天线之外，本发明还包括具有天线的基站，如上所述。特别地，在这种情况下，天线可以根据本发明的第一方面和/或第二方面和/或根据本发明的第一实施方式或第二实施方式来配置。

[0113] 根据本发明的基站优选地包括具有至少两种操作模式的控制系统，其中辐射元件可以在第一操作模式中被彼此单独和/或分别操作，并且可以在第二操作模式中被互连成一个或多个组。优选以上面已经关于根据本发明的第二方面的天线所描述的方式在第一操作模式中和第二操作模式中操作。

[0114] 特别地，不同基站的辐射元件可以用于不同的通信信道和/或在第一操作模式中分离高频信号。可替选地或此外，具有相同极化部的不同基站的辐射元件可以用于相同的通信信道和/或在第二操作模式中与共用的、可能相移的高频信号一起使用。此外，也可以单独地控制组内的各个辐射元件的振幅。因此，第一操作模式使得许多不同的通信信道可用。另一方面，在第二操作模式中，波束成形或波束转向应用是可行的。这里，根据本发明的系统间隔和组间隔被设计用于在第一操作模式中和第二操作模式中的操作。基站的控制系统优选地允许多种不同的操作模式。此外，操作模式优选地允许在各个辐射元件之间进行不同互连。

[0115] 基站的天线优选地以关于根据本发明的天线的上述已更详细描述的方式来配置。还优选的是，基站的控制系统实现上述已经描述的功能。

[0116] 基站的控制系统优选地与根据本发明的天线的放大器连接。然后优选通过数字波束成形来控制操作模式。

[0117] 基站还可以包括第一天线和第二天线。优选地，第一天线仅具有发送路径，而第二天线仅具有接收路径。可替选地或此外，第一天线可以包括一个且优选多个具有四个发送路径的基站，并且第二天线可以包括一个且优选多个具有四个接收路径的基站。特别地，天线和/或基站以上述更详细描述的方式构造。

[0118] 除了根据本发明的天线和基站之外，本发明还包括具有如上所述的至少一个天线的装置。特别地，该装置可以包括第一天线和第二天线。优选地，第一天线仅具有发送路径，而第二天线仅具有接收路径。可替选地或此外，第一天线可以包括一个且优选多个具有四个发送路径的基站，并且第二天线可以包括一个且优选多个具有四个接收路径的基站。特别地，天线和/或基站以上述更详细描述的方式构造。

[0119] 除了根据本发明的天线和基站之外，本发明还包括用于操作如上所述的天线和/或基站的方法。一个或多个辐射元件，特别是不同基站的一个或多个辐射元件优选地在第一操作模式中被彼此单独地和/或分别操作，并且在第二操作模式中被互连成一个或多个组。

[0120] 根据本发明的方法优选地以上述更详细描述的关于根据本发明的天线和基站的方式进行。

附图说明

[0121] 现在将借助于示例性实施方式和附图更详细地描述本发明。

[0122] 以下示出：

[0123] 图1：与根据现有技术的相应基站和/或天线相比，以示意图示出了根据本发明的天线和基站的第一实施方式的两个变型，

[0124] 图2：与根据现有技术的具有多个基站的相应天线相比，以示意图示出了根据本发明的具有根据第一实施方式的多个基站的天线的实施方式；

[0125] 图3：与根据现有技术的具有多个基站的相应天线相比，以示意图示出了根据本发明的具有既水平又竖直地彼此相邻布置的根据第一实施方式的多个基站的天线的另一实施方式；

[0126] 图4：以示意图示出了根据本发明的具有根据第一实施方式的多个基站的天线的实施方式，其中指示出了相关的系统间隔；

[0127] 图5：以示意图示出了根据本发明的天线的实施方式和根据第一实施方式的基站，具有各个辐射元件的远场辐射图样；

[0128] 图6：是具有至少两个根据第一实施方式的基站的天线的所要求保护的实施方式的两个操作模式的示意图，其中基站的辐射元件在第一操作模式下单独操作并且在第二种操作模式下被互连成组，

[0129] 图7：以示意图示出了具有多个根据第一实施方式的基站的根据本发明的天线的实施方式，其中示出了用于发送路径和接收路径的电子设备的成列布置；

[0130] 图8：以示意图示出了根据本发明的天线和基站的第二实施方式的四个变型；

[0131] 图9：以示意图示出了具有多个根据第二实施方式的基站的根据本发明的天线的实施方式，其中示出了对于发送路径和接收路径使用两个单独的天线；

[0132] 图10：是根据本发明的天线的第一具体实施方式的立体图；

[0133] 图11：是图10所示的实施方式的俯视图和侧视图；

[0134] 图12：是根据本发明的天线的第二具体实施方式的立体图；

[0135] 图13：是图12所示的实施方式的俯视图和侧视图；

[0136] 图14是根据本发明的两个辐射元件的频率图(S参数)，各具有两个单独的谐振频率范围；

[0137] 图15：与根据现有技术的天线和根据第一实施方式的天线相比，以示意图示出了根据本发明的天线和基站的第三实施方式，其中使用双极化辐射元件；和

[0138] 图16：以示意图示出了根据本发明的天线和基站的第五实施方式，其中使用双极化辐射元件。

具体实施方式

[0139] 本发明提供了一种用于多列天线的多端口天线或多端口基站，其在所使用的滤波器和双工器方面避免了传统天线的复杂性以及相关的损耗，并且对于各个辐射元件的互连还允许灵活部署。

[0140] 图1示出了与根据现有技术的相应基站相比，根据本发明的多端口天线或多端口基站的第一实施方式的两个变型。在上行中示出了使用X极辐射元件，在下行中示出了使用竖直极化辐射元件和水平极化辐射元件。在此虚线表示接收频率5，短划线表示发送频率6。

[0141] 在本发明的第一实施方式中，使用多端口天线10和20代替单个双极化辐射元件1和2，其中两个极化部3、3’和4、4’具有相同的中心点并分别用于发送和接收。所述多柱天线具有四个单独的辐射元件11-14和21-24，其中两个辐射元件11、12和21、22用于接收，两个辐射元件13、14和23、24用于发送。用于发送的两个辐射元件11、12和21、22具有彼此正交并且彼此以一定距离布置的极化部。类似地，用于发送的两个辐射元件13、14和23、24也彼此以一定距离布置并且具有彼此正交的极化部。特别地，在相应辐射元件的中心点之间存在确定的间隔。

[0142] 在上列10所示的天线中，每个辐射元件11-14具有与竖直方向成45°角的极化部。相较而言，在下行示出的多端口天线中，用于接收频率的第一辐射元件21被竖直极化，而用于接收频率的第二辐射元件22被水平极化。类似地，用于发送频率的第一辐射元件23被水平极化，而用于发送频率的第二辐射元件24被竖直极化。

[0143] 根据本发明的多端口天线和多端口基站10和20具有与现有技术中的天线和基站大约相同的体积。根据本发明，因此不仅简单地涉及波束减少。而是，安装了新的核心小区，其中存在两个用于发送的元件和两个用于接收的元件。

[0144] 用于接收的两个辐射元件11、12和21、22优选地具有相同的谐振频率或被用于在相同频带中接收。特别地，对于两个辐射元件，可以利用布置成相对于彼此旋转90°的相似且优选相同的辐射元件。因此，除了正交极化部之外，两个辐射元件因此具有相同且优选相同的接收特性。

[0145] 类似地，用于发送的两个辐射元件13、14和23、24可以具有相同的谐振频率，或者可以用于在相同频带中发送。特别地，在这种情况下，对于两个辐射元件，也可以利用布置成相对于彼此旋转90°的相似且优选相同的辐射元件。

[0146] 如本发明所要求保护的，对于发送路径和接收路径使用不同辐射元件还使得相应的辐射元件优化其发射性能和接收性能。特别地，分配给发送频率的辐射元件可以与分配给接收频率的辐射元件具有不同的谐振频率范围。

[0147] 所有四个辐射元件的间隔布置还使得改进了天线和基站的MIMO和波束成形特性。

[0148] 根据本发明的天线优选是有源天线，其中每个辐射元件自身设置有至少一个放大器。特别地，每个发送路径包括至少一个发射台，并且每个接收路径包括至少一个接收放大器。在这种情况下，优选使用频率特定的辐射元件和/或窄带辐射元件，使得放大器可以通过简单的低选择性高通滤波器或带通滤波器与辐射元件连接。这样，能够省略具有相应尺寸和成本的高选择性滤波器。

[0149] 根据本发明的第一方面，使用介电辐射元件以允许各个辐射元件之间的小的单个辐射元件间隔。这里，相邻辐射元件的中心点之间的沿水平方向和竖直方向的间隔测量为0.2λ至0.6λ，其中λ表示所涉及的辐射元件的最低共振频带的中心频率的波长。单个辐射元件间隔相对于所涉及的辐射元件的最低共振频带的中心频率的波长λ而言优选为0.2λ-0.3λ。优选地，使用具有介电谐振器的辐射元件作为辐射元件。然而，根据本发明的介电辐射元件可以是借助介电材料而尺寸减小的偶极子天线、贴片天线、单极天线或PIFA天线(平面倒F型天线)。

[0150] 根据与实施方式的第一方面相结合的第三方面，可以将多个多端口基站(例如图1所示的那些)组合成一个天线。将根据本发明的由根据本发明的多个多部分基站10组成的这种多端口天线30本身与图2中的根据现有技术的相应的天线7进行比较。如图2所示，根据第一实施方式的多个基站10在竖直方向相互堆叠布置。如已经针对图1所示的基站10所描述的那样构造基站。根据本发明，以相同的方式重复各个基站中的辐射元件的布置。

[0151] 在图2的中心示出了根据现有技术的基站1和根据本发明的基站10的立体图，其中也在此实施本发明的第一方面。根据本发明的基站10包含布置在共用反射器18上的四个介电辐射元件11-14。在本实施方式中，使用具有介电谐振器的辐射元件作为辐射元件。

[0152] 在根据第一实施方式的图3中示出了由多个如本发明所要求保护的根据第一实施方式的基站10和20组成的如本发明所要求保护的多端口天线的另外两个实施方式40和50。在图3所示的实施方式中，天线具有沿竖直方向和水平方向布置的基站。在上列中，以X极辐射元件示出了根据本发明的多端口基站10；在下行中，以竖直极化的辐射元件和水平极化的辐射元件示出了根据本发明的基站20。

[0153] 在本实施方式中，天线具有两列和两行，各由基站形成。自然地，也可以想到具有成比例地更多列和/或成比例地更多行的天线。与现有技术的对应辐射元件8和9的比较进而显示，根据本发明的基站能够在安装空间方面替代现有技术中的辐射元件。

[0154] 图4再次示出了在图2中示出的多端口天线30，其中根据第一实施方式多个基站10在竖直方向上堆叠布置基站。每个基站由四个辐射元件11-14组成，其中如上所述，发送路径和接收路径以及极化部在此被分离。图4更详细地示出了系统间距。

[0155] 各个辐射元件之间的竖直间隔31在0.2λ和0.6λ之间，其中测量了相应辐射元件的中心点之间的间隔，其中λ至少表示所涉及的辐射元件的最低谐振频率范围的中心频率的波长，并且优选为所涉及的所有辐射元件的所有使用的谐振频率范围的中心频率的波长。相同的间隔也适用于水平方向。相邻基站的相同的辐射元件具有为单个辐射元件间隔两倍的间隔，即在0.4λ和1.2λ之间的间隔32。相邻基站的相似或相同的辐射单元之间的间隔在图4中沿竖直方向示出。如果多个基站水平地彼此相邻布置，则该间隔优选地同样是单个辐射单元间隔的两倍，即在0.4λ和1.2λ之间。

[0156] 如在图5中更详细地示出的，根据本发明的基站10的各个辐射元件11-14的远场图由于不对称金属环境而在第一实施方式中具有稍微不同的形式。图5示出了根据本发明的基站10，其具有用于接收频率的两个辐射元件11和12以及用于发送频率的两个辐射元件13和14。如图5所示，两个辐射元件11和12用于1.710MHz至1.785MHz的相同频带。两个发送辐射器13和14用于1.805MHz和1.880MHz之间的相同频带。因此，对于两个辐射元件11和12，使用旋转90°的相似且优选相同的辐射元件，并且对于两个发送辐射器13和14，使用相对于彼此旋转90°的相似且优选相同的辐射元件。用于接收的辐射元件(Rx1和Rx2)和用于发送的辐射元件(Tx1和Tx2)因此具有针对相应的频率而优化的不同谐振频率范围。特别地，Tx辐射元件和Rx辐射元件的谐振频率范围窄到使得，尽管它们覆盖移动通信频带的发射频率范围或接收频率范围，但是它们不同时覆盖这两个范围。此外，谐振频率范围的各自的中心频率彼此偏移。

[0157] 用于辐射元件11-14的各个辐射图样11’-14’示于图5的右侧，其中在每种情况下它是辐射元件的远场。

[0158] 不同的辐射图样在基站10的各个辐射元件11-14之间产生更好的去耦。本发明利用这种去耦，即远场的不对称性或远场的“斜视”来在各个辐射元件之间实现更好的去耦值。特别地，这在相邻的单个辐射元件之间产生改进的去耦，其中去耦另外受到小的间隔和极化的限制。这以牺牲远场对称性为代价，或者在MIMO应用中，以牺牲信号路径之间的性能差异为代价。

[0159] 如果使用多个基站，如本发明的第三方面和第四方面，则它们可以通过电源网络被单独馈电并以任何所需的方式互连。特别地，相邻基站的相似或相同的辐射元件互连的组布置使得在这里可以执行竖直和/或水平波束成形和/或波束转向。此外，巧妙的互连还可以在基站中的各个辐射元件的远场对称性方面实现平衡。特别地，在这里可以对具有不同相位和/或振幅的各个元件进行成比例的供电。

[0160] 根据本发明，当各个辐射元件被单独馈电时，基站的不对称性因此有助于相邻辐射元件的去耦，但是当它们互连(例如，波束成形或交错)时这可以通过巧妙的馈电来平衡。这在4G和5G传输方法中是特别有利的，这是因为元件将根据环境(城市或农村)和利用程度(容量或覆盖范围)被单独馈电或互联。

[0161] 基于根据本发明的由两个基站20组成的天线，在图6中示出了两个这样的操作模式A和B。每个基站依次具有四个辐射元件21-24。基站20是根据第一实施方式的图1所示的基站20，具有竖直极化和水平极化的辐射元件。也可以以相同的方式使用具有X极辐射元件的基站10。

[0162] 在图6左侧所示的操作模式A中，与每个基站的辐射元件23、24和21、22相关联的发送路径27和28以及接收路径25和26(在此没有详细示出)被单独操作。特别是当需要更大的传输能力时且通常对于城市地区而言，可以采用这种操作模式。

[0163] 另一方面，在图6右侧所示的操作模式B中，相邻基站的相似或相同的辐射元件被互联成组。如图6右侧所示，相邻基站的接收路径25连接在一起形成共接收路径35，并且接收路径26连接在一起以形成共接收路径36。类似地，相邻基站的发送路径27连接在一起以形成共发送路径37，并且发送路径28连接在一起以形成共发送路径38。这种类型的交错特别地允许波束成形，其中为此对各个互连发送路径和互连接收路径优选地以不同的相位并且可能以不同的振幅进行操作。特别地，当移动通信网络需要更多的覆盖范围时，通常在乡村，移动通信可以采用这种操作模式。

[0164] 当然，各个元件的显著更复杂的交错也是可行的，特别是当使用具有多个被布置成既竖直成行又水平成行的基站的天线时。因此，可以存在多种不同的操作模式，其中在不同的群集中互连和操作辐射元件。

[0165] 当针对图6所示的两种操作模式进行优化时，各个辐射元件之间的单个辐射元件间隔小于或等于0.25λ，因此在相邻基站的相似或相同辐射元件之间产生小于或等于0.5λ的有效间隔。对于单独馈电而言，小于或等于0.25λ的间隔是有利的，而小于或等于0.5λ的间隔对于波束成形或波束转向是最佳的。

[0166] 然而，这种小的间隔可能导致各个辐射元件之间的隔离不足。因此，所要求的两个相邻辐射元件之间的单个辐射元件间隔0.2λ至0.6λ，或所要求的相邻基站的辐射元件之间的组间隔0.4λ至1.2λ，表示了在用于辐射元件的单独馈电、波束成形、波束转向和充分去耦的最佳系统间隔之间的折中。这是准确的，特别是当辐射元件不仅仅使用一个频率时，如下面所更详细地解释的。

[0167] 优选地，辐射元件之间的竖直单个辐射元件间隔和水平单个辐射元件间隔在0.2λ和0.3λ之间，其中λ表示所涉及的辐射元件的最低谐振频率范围的中心频率的波长，且相邻基站的相似或相同辐射元件的竖直组间隔和水平组间隔优选在0.4λ和0.6λ之间，其中λ代表所涉及的辐射元件的最低谐振频率范围的中心频率的波长。

[0168] 如下所述，如果辐射元件具有多个用于覆盖不同移动频带的共振频带，则对于所有所使用的辐射元件的共振频带的中心频率，辐射元件之间的竖直单个辐射元件间隔和水平单个辐射元件间隔优选在0.2λ和0.6λ之间，并且相邻基站的相似或相同的辐射元件的竖直组间隔和水平组间隔优选在0.4λ和1.2λ之间。

[0169] 还优选地，对于采用的辐射元件的最高共振频带的中心频率，辐射元件之间的竖直单个辐射元件间隔和水平单个辐射元件间隔也可以在0.4λ和0.6λ之间，并且相邻基站的相似或相同辐射元件之间的竖直组间隔和水平组间隔可以在0.8λ和1.2λ之间。

[0170] 根据本发明，相邻辐射元件之间的隔离度至少为10dB，更优选为15dB。特别地，对于单独馈电和互连两者，可以在接收路径和发送路径之间实现10dB、优选为15dB的隔离度。此外，相邻辐射元件之间和/或接收路径和发送路径之间的隔离度也可以大于20dB或25dB。

[0171] 电源网络可以单独地向各个天线端口和辐射元件供电，和/或以任何所需的相位和振幅将它们互连。在一个实施方式中，可以例如通过数字波束成形和/或通过数字波束成形处理器数字地控制相应的操作模式。以这种方式，可以根据对基站的当前要求以适当的操作模式操作天线。

[0172] 在第一实施方式中，根据本发明的基站的两个Rx辐射元件11、12和21、22优选地在基站中成列或成行布置，两个Tx辐射元件13、14和23、24也是如此。如图1至图6所示，它们优选地成列布置。如图7所示，这提供了如下优点：Rx天线21、22的连接部和/或电子设备46以及Tx天线23、24的连接部和/或电子设备47同样可以在天线的交替列44和45中逐列布置。这使得改进了发送路径和接收路径的去耦并简化了天线设计。

[0173] 图8的右半部分示出了根据本发明的基站的第二实施方式，与在左侧示出的多种变型的第一实施方式相比，通过该第二实施方式，发送路径和接收路径的甚至更大的物理间隔是可行的。

[0174] 与左侧所示的具有两个Rx辐射元件11、12和21、22以及两个Tx辐射元件13、14和23、24的基站10和20的第一实施方式相对比，基站10’和20’仅具有Rx辐射元件71-74和81-
84，并且基站10”和20”仅具有Tx辐射元件75-78和85-88。

[0175] 因此，根据第二实施方式的基站具有四个Tx辐射元件或四个Rx辐射元件。因此，根据第二实施方式的基站仅具有发送路径或仅具有接收路径，并且因此被配置为接收基站10’和20’或发送基站10”和20”。

[0176] 接收基站10’和20’包括与四个Rx辐射元件71-74和81-84连接的至少四个接收路径。另一方面，接收基站10”和20”包括与四个Tx辐射元件75-78和85-88连接的至少四个发送路径。然而，与第一实施方式一样，Rx辐射元件也可以与多个接收路径连接，并且Tx辐射元件可以与多个发送路径连接，特别是当采用使用多个共振频带的辐射元件时。

[0177] 四个辐射元件都具有相对于彼此旋转90°的极化部。因此，在本实施方式中在对角线上彼此相对设置的辐射元件对的极化部因此相对于彼此旋转180°。这使得如同根据现有技术的基站一样来操作在第一操作模式下的基站基站，其中辐射元件对互连使得极化部相对于彼此旋转180°。相比之下，在第二操作模式下，这些辐射元件对可以被单独操作或者可以与其它基站的辐射元件分别互连。

[0178] 接收基站10’中的Rx辐射元件71-74的极化部和发送基站10”中的Tx辐射元件75-78的极化部各自与竖直方向和/或水平方向成45°的角度；相比之下，接收基站20’中的Rx辐射单元81-84和发送基站20”中的Tx辐射元件85-88的极化部具有水平取向或竖直取向。

[0179] 因此，用于第二实施方式的Rx辐射元件优选地对应于也在第一实施方式中使用的Rx辐射元件，并且用于第二实施方式的Tx辐射元件优选地对应于也在第一实施方式中使用的Tx辐射元件，其中在基站中使用四个Rx辐射元件或四个Tx辐射元件，而不是两个Rx辐射元件和两个Tx辐射元件。

[0180] 特别地，基站中的所有Rx辐射元件可以用于相同的频率，并且特别地具有相同的共振频带和/或相同的设计。对于基站的Rx辐射元件，可以将相对于彼此旋转90°布置的四个相似和优选相同的辐射元件布置在天线的底板上。

[0181] 类似地，基站中的所有Tx辐射元件可以用于相同的频率，并且特别地具有相同的共振频带和/或相同的设计。对于基站的Tx辐射元件，可以将相对于彼此旋转90°布置的四个相似和优选相同的辐射元件布置在天线的底板上。

[0182] 如之前针对第一实施方式所示，用作Tx辐射元件和Rx辐射元件的辐射元件可以是具有介电谐振器(DRA)的辐射元件。优选地，在基站内用于四个辐射元件的介电谐振器和用于谐振器的馈线被布置成使得它们各自相对于彼此旋转90°。这里也优选使用平行六面体介电谐振器。

[0183] 第一实施方式的辐射元件之间的单个辐射元件间隔优选与针对第一实施方式的单个辐射元件间隔对应；对于相邻基站的相同辐射元件之间的组间隔也是如此。

[0184] 如第一实施方式那样，根据第二实施方式的天线优选包括在竖直和/或水平方向上相邻的多个相似且优选相同的基站。

[0185] 如图9所示，以这种方式创建由多个接收基站20’组成的接收组天线100或由多个发送基站20”组成的发送组天线110”。优选地，接收路径46的电子设备与接收基站20’一起被安装在第一组件中，而发送路径47的电子设备与发送基站20”一起被安装在第二组件中。由于发送路径和接收路径以及相应的电子设备和相关的辐射元件之间的物理间隔，实现了对发送路径和接收路径的进一步改进的隔离。这里，如果需要，接收组天线100和发送组天线110可以被配置为单独的天线，其也可以具有单独的壳体。

[0186] 图10和图11表示根据本发明的第一实施方式的具有四个辐射元件21-24的基站的第一具体实施方式。辐射元件是竖直极化的辐射元件和水平极化的辐射元件，因此基站对应于图1所示的基站20。然后，通过简单地将整个装置旋转45°，得到X极基站。

[0187] 这里使用的辐射元件21-24是介电谐振器，其中本实施方式中的介电谐振器是平行六面体介电体。所述介质谐振器通过带状线61被馈电电力，带状线61又与同轴连接部63连接。辐射元件和介电谐振器被布置在共同的印刷电路板60上。印刷电路板60的上侧具有金属涂层64，其中槽62布置在介电谐振器下方。形成相应谐振器的输入部的带状线段61布置在印刷电路板60的下侧或不同的平面上。带状线段61和电镀表面64中的槽62彼此垂直，其中各交点位于介电谐振器的正下方。

[0188] 介电辐射元件的谐振频率取决于介电体的尺寸，下面将对其进行更详细的描述。介电体可以具有分别例如在0.02λ和0.2λ之间的范围内的高度、宽度和长度，其中λ表示相应辐射元件的最低共振频带的中心频率的波长。长度和宽度的和优选小于0.2λ，使得根据本发明，可以容易地用单个辐射元件间隔彼此相邻地布置介电谐振器。

[0189] 对于用于接收的两个辐射元件21和22，使用相同的介电谐振器，即具有相同尺寸的介电体。然而，两个介电体相对于彼此旋转90°，它们的电源也是如此。因此，使用具有相同谐振频率范围但是具有正交极化部的两个辐射元件来进行发送。类似地，对于用于发射的两个辐射元件23和24，使用相同的介电谐振器，即具有相同尺寸的介电体。这里，两个介电体及其电源也分别彼此偏移90°，因此产生相同的谐振频率范围，但是产生正交极化部。虽然介电谐振器21、22、23、24的谐振频率范围是不同的，但是它们优选根据发送频率范围和接收频率范围而进行优化。

[0190] 图12和图13示出了根据本发明的基站的另一个具体实施方式，其基于图10和图11所示的实施方式，并且还具有共用反射器66和介电板65。反射器66通过间隔元件67布置在印刷电路板60下面并平行于其延伸。介电板65布置在印刷电路板的上侧，并且介电谐振器被施加到介电板上。介电板使介电谐振器的谐振频带变宽。印刷电路板通过连接元件68连接。

[0191] 图10至图13的实施方式中仅示出一个单个基站。然而，如上所述，可以彼此相邻地布置多个基站。特别地，可以以相同的单个辐射元件间隔彼此相邻地布置多个相似且优选相同的基站，该间隔也应用于基站内。可以在竖直和水平上彼此相邻地布置基站。

[0192] 如果使用多个基站，那么它们优选不是由单独的元件形成，如图10至图13所示。而是，不同基站的辐射元件优选布置在相同的印刷电路板上，并且，如果可行，则具有相同的反射器和/或连续的介电板。根据本发明，基站优选为抽象结构元件，其在天线内组合而不彼此分离。

[0193] 图10至图13中的实施方式是根据本发明的第一实施方式中的天线或基站的实施方式，其中天线或基站具有两个发送路径和两个接收路径和/或两个Rx辐射元件和两个Tx辐射元件。

[0194] 借助图10至图13针对第一实施方式所描述的完全相同的具体设计也可以用于根据第二实施方式的天线或基站，在第二实施方式中天线或基站具有四个发送路径或四个接收路径，因此具有四个Rx辐射元件或四个Tx辐射元件。在这种情况下，如图10至13所示，针对所有辐射元件仅采用相同的介电谐振器，而不是对于Rx辐射元件和Tx辐射元件采用两种不同的介电谐振器。因此这些相同的介电谐振器是所有的Rx辐射元件或Tx辐射元件，并且根据其配置具有适当的谐振频率范围。

[0195] 正如图10至图13所示，四个介电谐振器及其馈电线都相对于彼此旋转90°，使得基站具有以角度0°、90°、180°和270°布置的四个相同的辐射元件。在这种类型的基站中，因此产生具有相对于彼此旋转180°的辐射元件的两个辐射元件对，其中两个辐射元件对彼此偏移90°。这样的对中的两个辐射元件可以在第一操作模式下互连，在这种情况下，它们基本上对应于根据现有技术的偶极子辐射元件，但是它们也可以被单独操作。

[0196] 在附图中未示出的一个可能的变型中，可以在印刷电路板60上与辐射元件21至24相邻地特别是在辐射元件21至24之间布置另外的辐射元件。

[0197] 这些另外的辐射元件可用于在更高的移动通信频带中发送和/或接收。由于宽的频率间隔，根据本发明的其它辐射元件仅会对辐射元件21至24产生较小的影响。

[0198] 在可行的实施方式中，另外的辐射元件同样可以是介电谐振器，但是优选为比根据本发明的辐射元件21-24体积明显更小的辐射元件。特别地，其体积可以小于辐射元件21至24的体积的10％。

[0199] 可替选地或此外，另外的辐射元件也可以被配置为印刷电路板辐射元件，其中它们特别是集成到印刷电路板60中的贴片天线和/或缝隙天线和/或辐射结构。

[0200] 如上所述，根据本发明的天线优选地是有源天线，而不管实施方式如何，因此发送路径和接收路径分别具有放大器。发送路径和接收路径可以另外具有滤波器。在一种可能的配置中，发送路径和接收路径的电子设备可以布置在其上也布置有辐射元件的同样的电路板上。特别地，为此，可以使用多层电路板。例如，电子设备可以布置在印刷电路板的后侧。然而，可替选地，可以为具有放大器和/或滤波器的电子设备设置单独的组件，特别是单独的印刷电路板。所述组件然后通过同轴线连接到辐射元件，如图10至图13所示的基站的情况也是如此。在这种情况下，至少一个并且优选地恰好一个连接部和/或同轴线优选地与各个辐射元件关联。

[0201] 可以想到将控制发送路径和接收路径的互连或单独操作的电子设备与有源天线的电子设备分开，或者可以将其集成到同一组件中。优选地，例如，通过数字波束成形和/或借助于数字波束成形处理器数字化地进行控制。

[0202] 如上所述，根据本发明的介电辐射元件是窄带辐射元件。通过对于Rx和Tx使用这种类型的单独的窄带辐射元件，减少了互调并且避免了双工滤波器中的额外衰减。因此，可以依靠具有低选择性的简单滤波器而不是高选择性的滤波器。具有介电谐振器的辐射元件固有地具有非常窄的带宽。特别是由于针对每个极化使用单独的介电辐射元件，所以通过使用介电板来覆盖移动通信频带的整个发送和接收范围，可以稍微扩展带宽。

[0203] 此外，本发明提供为，可将另外的频带、特别是另外的模式或场分布添加到各个辐射元件。更高的频率/模式特别适合于此目的。

[0204] 特别地，各个辐射元件可以具有两个间隔相对较远的谐振频率范围，以覆盖两个谐振频率范围内的两个移动通信频带及其相应的发送和接收范围。

[0205] 图14示出了两个示例性辐射元件的频率图，其中第一个用于接收(Rx)，第二个用于发射(Tx)。该图还示出了S参数。用于接收的辐射元件Rx具有覆盖频带3的1,710MHz和1,785MHz之间的接收范围的第一谐振频率范围，以及覆盖频带7的2,500MHz和2,570MHz之间的接收范围的第二接收频率范围。另一方面，用于发射的辐射元件Tx具有覆盖频带3的1,
805MHz和1,880MHz之间的接收范围的第一谐振频率范围，和覆盖频带7的2,620MHz和2,
690MHz之间的接收范围的第二谐振频率范围。根据本发明，Rx辐射元件和Tx辐射元件因此具有窄的谐振频率范围，每个谐振频率范围覆盖一个或更多的移动通信频段的接收频率范围(Rx辐射元件)或发送频率范围(Tx辐射元件)，但不覆盖两者。

[0206] 也可以使用具有多于两个谐振频率范围(例如，具有三个谐振频率范围)的辐射元件。

[0207] 因此，上述谐振频率范围仅仅是本发明的实施方式的示例。根据本发明所使用的辐射元件的谐振频率范围也可以位于其它频带中，特别是在1GHz和35GHz之间的范围内。也可以想到，特别地使用约4GHz和/或6GHz和/或28GHz的频率范围。总的来说，所使用的范围可以分别相对于这些频率具有小于50％的宽度，其中每个谐振频率范围在这些较大范围内作为窄带存在。

[0208] 例如，辐射元件可以具有位于一个或多个以下范围内的谐振频率范围：1.650GHz–2.750GHz；3GHz–5GHz；4.5GHz–7.5GHz and 21GHz–35GHz。这里，单个辐射元件优选地具有至少两个谐振频率范围，这两个谐振频率范围都在这些范围之一中。

[0209] 如上所述，如果天线除了根据本发明的辐射元件之外还具有另外的辐射元件，则它们优选地具有一个或多个较高谐振频率范围。例如，根据本发明的辐射元件的谐振频率范围可以在上述范围的第一范围内，而另外的辐射元件的谐振频率范围可以高于上述范围。

[0210] 针对该谐振频率范围的辐射元件优选地与单独的放大器连接。特别地，当存在多个谐振频率范围时，多个放大器通过频率多工器连接到辐射元件。然而，由于谐振频率范围的窄带配置和谐振频率范围之间的宽间隔，所以使用具有低选择性的简单带通滤波器作为多工器。

[0211] 在到此已经描述的本发明的实施方式中，单独的辐射元件既用于发送路径和接收路径也用于正交极化部。因此，每个辐射元件仅用于在一个极化部中发射，并且用于发射或接收。在这种情况下，基站具有四个辐射元件，其优选地形成辐射元件的二维布置，并且特别地彼此之间以预定的竖直间隔和水平间隔布置。

[0212] 相比之下，在本发明的第三实施方式、第四实施方式和第五实施方式中可使用双极辐射元件91至94和91’至94’，这将借助于图15和图16更详细地描述。图1至图14中的实施方式也可以用双极化辐射元件实现。双极辐射元件还优选是介电辐射元件，特别是具有介电谐振器的辐射元件，尽管它们具有两个单独的输入部，通过该两个独立的输入部可以激活两种不同的辐射模式。各个辐射元件的两种辐射模式在极化和/或频率方面不同。由连接部引起的两种辐射模式优选地具有相同的谐振频率范围。然而，两种辐射模式在频率方面也可能不同，因此例如对于两个不同的移动通信频带可以使用辐射元件的两个连接部。

[0213] 如图15所详细示出，根据现有技术的基站1或2可以进而由根据本发明的具有大致相同的体积并由四个辐射元件91、92和93、94形成的基站90代替。辐射元件91和94是X极辐射元件；辐射元件92和93是具有竖直极化部和水平极化部的辐射元件。

[0214] 基站具有两个Rx辐射元件91和92，每个Rx辐射元件具有两个正交极化部，其中两个辐射元件91和92的极化部相对于彼此旋转45°。也可以使用相同的辐射元件，它们被布置成使得它们在天线的底板上相对于彼此旋转45°。

[0215] 基站还具有两个Tx发送元件93和94，每个Tx发送元件具有两个正交极化部，其中两个辐射元件93和94的极化部相对于彼此旋转45°。也可以使用相同的辐射元件，并且它们被布置成使得它们在天线的底板上相对于彼此旋转45°。

[0216] 因此，第三实施方式的设计对应于第一实施方式的设计，不同之处在于辐射元件具有两个极化部而不是一个极化部，并且它们相对于彼此旋转45°而不是90°。

[0217] 在未示出的第四实施方式中，基站还可以由四个双极化Rx辐射元件或四个双极化Tx辐射元件组成，其中它们优选为相对于彼此旋转45°的相同的辐射元件。因此，第四实施方式对应于第二实施方式，不同之处在于，辐射元件具有两个极化部而不是一个极化部，并且它们相对于彼此旋转45°而不是90°。

[0218] 根据第三实施方式和第四实施方式，天线可以由多个基站组成，该多个基站优选地在垂直和/或水平方向上彼此堆叠布置或相邻布置。

[0219] 图16示出了采用双极化Tx辐射元件121和双极化Rx辐射元件122的天线的第五实施方式的两个变型。因此，辐射元件121和122具有两个连接部，每个连接部与彼此正交的不同极化部对应。然而，与第三实施方式和第四实施方式不同，组成天线的辐射元件121和122的极化部被相同地取向。这里，本实施方式中的辐射元件121和122是X极辐射元件，但是也可以使用具有竖直极化部和水平极化部的辐射元件。所有Tx辐射元件121可被配置为相同和/或可以被相同地取向。此外，所有Rx辐射元件122可被配置为相同和/或可以被相同地取向。然而，Tx辐射元件121优选地具有与Rx辐射元件122不同的谐振频率范围。特别地，介电谐振器可以具有不同的尺寸。

[0220] 图16左侧所示的天线120包括交替地竖直堆叠布置的Tx辐射元件121和Rx辐射元件122，其中在该实施方式中仅设置一列。在该天线中，基站140仅由两个辐射元件、即Tx辐射元件121和Rx辐射元件122组成。在这种配置中，多个这种类型的基站彼此堆叠布置。

[0221] 图16右侧所示的天线130包括彼此水平相邻交替布置的Tx辐射元件121和Rx辐射元件122，其中在本实施方式中设置有两列。在该天线中，基站150由四个辐射元件，即两个Tx辐射元件121和两个Rx辐射元件122组成。Rx辐射元件122和Tx辐射元件121彼此相对地布置在基站的对角线上。在该配置中，多个基站150彼此堆叠布置。

[0222] 因此，基站150基本上由两个基站140构成，但是在两个组合的基站140中的辐射元件的布置是呈镜像的。可替选地，图16所示的天线130也可以被认为由仅具有两个辐射元件的基站140组成，其中相邻列中的基站沿竖直方向通过单个辐射元件间隔而彼此偏移。

[0223] 基站中的辐射元件之间的所述单个辐射元件间隔，例如，相邻基站的相似辐射元件之间的组间隔可以具有针对第一实施方式和第二实施方式的上述指示值。在本实施方式中，相对于所涉及的辐射元件的最低谐振频率范围的中心频率的波长，单个辐射元件间隔为0.25λ，且组间隔为0.5λ。

[0224] 特别是对于3D波束成形应用，小于或等于0.25λ的单个辐射元件间隔或小于或等于0.5λ的组间隔可以有利于，例如，在信道评价期间计算移动终端(“用户设备”，缩写为UE)的入射角(即位置)，以及针对其对基站的天线图进行定向。

[0225] 在第三方面、第四方面和第五方面中，同样，辐射元件都可以通过电源网络被单独供电，并以任何所需的方式互连。特别地，相邻基站的相似或相同的辐射元件互连的组布置使得可以进行竖直和/或水平波束成形和/或波束转向。另一方面，如果单独操作辐射元件，则天线的容量增加。特别地，在这种情况下辐射元件的各个连接部可以被单独馈电，并且还可以根据需要互连。

[0226] 包括例如在图16所示的实施方式中，可以以相同的方式使用借助于图6描述的操作模式A和B。当然，各个元件的显著更复杂的交错也是可行的。

[0227] 此外，图16中所示的天线还可以补充有另外的基站，特别是当使用具有水平和纵向成行布置的多个基站的天线时。因此，存在许多不同的操作模式，其中辐射元件互连和操作在不同的群组中。

[0228] 根据第三实施方式、第四实施方式和第五实施方式的辐射元件、系统和组间隔以及由多个基站组成的天线的配置优选与之前针对第一实施方式和第二实施方式作出的说明一致。

[0229] 下面再次介绍本发明的重要方面的概述：

[0230] 本发明提供了一种特别是用于多列天线的紧凑的多端口基站，其中通过使用介电材料使得各个辐射元件之间沿水平方向和垂直方向的单个辐射元件间隔可以是0.2λ至0.6λ。如此，当它们互连时防止了传统复杂性和对发射台和接收放大器的损耗。通过使用单独操作或互连的多个基站，同样可以执行水平和竖直的波束成形和/或波束转向，从而例如可以执行3D波束成形和/或波束转向，并通过4G或将来的5G传输技术实现更高的数据速率。

[0231] 使用的基站具有至少四个单独的单个辐射元件，它们选地布置在共用反射器的前面。这里对于相同频带的不同极化使用单独的辐射元件。此外，使用单独的辐射元件用于发送和接收。特别地，在相同频带中存在至少两个发送路径和/或在相同频带中存在至少两个接收路径，或者在相同频带中存在四个发送路径或在相同频带中存在四个接收路径。用于发送的辐射元件和用于接收的辐射元件针对相应的频率范围进行了优化，即发送辐射元件和接收辐射元件具有不同的谐振频率。根据本发明，各个辐射元件彼此以单个辐射元件间隔被物理间隔开，并且特别地在竖直和水平方向上间隔开。

[0232] 因此，当辐射元件是被单独馈电时并且当它们被成组馈电时，新的基站允许大于10dB的去耦。优选地，能够实现好于15dB的去耦。

[0233] 在竖直方向和水平方向的小的0.2至0.6λ的单个辐射元件间隔使得例如在4G和5G传输方法中MIMO增益、特别是波束成形率增加。

[0234] 通过对于Rx和Tx使用单独的窄带辐射元件，减少了互调，并且避免了此时不再需要的用于Rx和Tx的双工滤波器中的附加衰减。此外，可以依靠具有低选择性的简单带通滤波器而不是高选择性的滤波器。

[0235] 当各个辐射元件具有窄带配置或针对窄带范围设计的配置时，对于传统移动通信频带，它们可以被安装在非常低的高度。

[0236] 具有不同极化部的辐射元件的物理分离布置改善了相邻辐射元件之间的去耦。对于使用单独的辐射元件以用于发送和接收频带也是如此。通过使用介电辐射元件，实现了沿水平方向和垂直方向的0.2到0.6λ的小的单个辐射元件间隔，这为单独馈电和组馈电提供了适当的系统间隔。

[0237] 天线由多个介电单个辐射元件的重复群组形成，特别是由沿竖直方向和/或水平方向重复的多个相似且优选相同的基站形成。相邻基站的相似或相同辐射元件之间的间隔优选在0.4λ和1.2λ之间。

[0238] 因此，所使用的放大器的发送功率可以小于2瓦特。