具有独立子模块的可重新配置的多频带基站天线

本申请依据35U.S.C.§119要求享有2018年12月13日提交的美国临时专利申请序列号62/779,468和2018年10月5日提交的美国临时专利申请序列号62/741,568的优先权，每个申请的全部内容通过引用并入本文中。

背景技术

本发明大体上涉及无线电通信，并且更具体地涉及用于蜂窝通信系统的基站天线。

蜂窝通信系统是本领域中众所周知的。在蜂窝通信系统中，一个地理区域被划分成由相应的基站提供服务的一系列被称为“小区”的区域。基站可以包括一个或多个天线，这些天线配置成提供与由基站服务的小区内的移动用户的双向射频(“RF”)通信。在许多情况下，每个小区都被划分为“扇区”。在一种常见的配置中，六角形形状的小区在方位角平面中被划分成三个120°扇区，并且每个扇区由一个或多个基站天线提供服务，这些基站天线具有近似65°的方位角半功率束宽(HPBW)。通常，基站天线安装在塔或其它升高的结构上，其中辐射方向图(本文中也称作“天线波束”)由向外指向的基站天线生成。基站天线通常实施为辐射元件的线性或平面相控阵列。

为了适应日益增长的蜂窝通信量，蜂窝运营商已经在各种新频带中增加了蜂窝服务。尽管在一些情况下，可以使用所称的“宽带”辐射元件的线性阵列在多个频带中提供服务，但在其它情况下，必须使用辐射元件的不同线性阵列(或平面阵列)来支持不同频带中的服务。

随着频带数量的激增，并且随着增加扇区划分已变得更普遍(例如，将小区划分成六个、九个或甚至十二个扇区)，部署在典型基站处的基站天线的数目已经显著增加。然而，由于例如局部区划条例和/或天线塔的重量和风载荷约束，在给定基站可以部署的基站天线的数目通常存在限制。为了在不进一步增加基站天线的数目的情况下提高容量，已经引入了多频带基站天线，其包括辐射元件的多个线性阵列。一种非常常见的多频带基站天线设计包括：“低频带”辐射元件的两个线性阵列，其用于在617-960MHz频带中的一些或全部中提供服务；以及“中频带”辐射元件的两个线性阵列，其用于在1427-2690MHz频带中的一些或全部中提供服务。四个线性阵列以并排方式安装。还关注部署包括“高频带”辐射元件的一个或多个线性阵列的基站天线，所述高频带辐射元件在较高频带中操作，例如3.3-4.2GHz频带中的一些或全部。由于基站天线中含有更多数量的线性阵列，因此设计、制造和测试这些天线变得更加困难、耗时和昂贵。

发明内容

根据本发明的实施例，提供了基站天线，其包括：包括第一反射器的第一背板、安装成从第一反射器向前延伸的第一辐射元件的竖直延伸阵列、联接到第一辐射元件的竖直延伸阵列的至少一个第一RF端口，以及附接到第一背板的子模块。所述子模块包括：包括与第一反射器分开的第二反射器的第二背板；与第一辐射元件的竖直延伸阵列横向间隔开的第二辐射元件的竖直延伸阵列，第二辐射元件安装成从第二反射器向前延伸的；以及联接到第二辐射元件的竖直延伸阵列的多个第二RF端口。第一辐射元件和第二辐射元件构造成服务于包括基站天线的基站的公共扇区。

在一些实施例中，子模块可构造成在附接到第一背板之前与第一背板可滑动地配合。

在一些实施例中，至少一个引导件可从第一反射器向前延伸，并且第二反射器包括构造成与至少一个引导件可滑动地配合的轨道。

在一些实施例中，第二背板包括第一横向延伸突出部和第二横向延伸突出部，所述第一横向延伸突出部构造成当子模块与第一背板可滑动地配合时沿着第一反射器的后表面滑动，所述第二横向延伸突出部构造成当子模块与第一背板可滑动地配合时沿着第一反射器的前表面滑动。在此类实施例中，第一绝缘间隔件可置于第一横向延伸突出部与第一反射器之间，并且第二绝缘间隔件可置于第二横向延伸突出部与第一反射器之间。

在一些实施例中，止挡特征可以从第一反射器向前延伸。

在一些实施例中，第二反射器可以位于第一反射器的前方。

在一些实施例中，第二反射器可与第一反射器共面。

在一些实施例中，子模块可进一步包括联接在第二RF端口与第二辐射元件的竖直延伸阵列之间的移相器。移相器可安装在第二背板的后侧上。

在一些实施例中，第二辐射元件的竖直延伸阵列可以是包括在子模块中的第二辐射元件的多个竖直延伸线性阵列中的一个，并且子模块可以进一步包括联接在第二RF端口与第二辐射元件的竖直延伸阵列之间的校准电路。

在一些实施例中，子模块可进一步包括联接在第二RF端口与第二辐射元件的竖直延伸阵列之间的移相器。

在一些实施例中，基站天线可以进一步包括沿着第一反射器的下边缘向前和向后延伸的第一端板，以及覆盖第一端板的端盖。在一些实施例中，子模块可包括沿着第二反射器的下边缘向前和向后延伸的第二端板。在一些实施例中，第一端板包括开口，并且第二端板接收在开口内。

在一些实施例中，基站天线可进一步包括安装成从第一反射器向前延伸的第三辐射元件的竖直延伸阵列，并且第二辐射元件的竖直延伸阵列可定位于第一辐射元件的竖直延伸阵列与第三辐射元件的竖直延伸阵列之间。

在一些实施例中，当沿着垂直于第一反射器的轴线观察时，第一反射器的周边可以限定覆盖区，并且至少一些第二辐射元件可以在该覆盖区内。

在一些实施例中，子模块可以经由多个紧固件附接到第一背板。

根据本发明的其它实施例，提供了基站天线，其包括：包括第一反射器的第一背板；安装成从第一反射器向前延伸的第一辐射元件的竖直延伸阵列；包括第二反射器的子模块，所述子模块与第一背板可滑动地配合；以及安装成从第二反射器向前延伸的第二辐射元件的竖直延伸阵列。

在一些实施例中，第二辐射元件的竖直延伸阵列可以与第一辐射元件的竖直延伸阵列横向间隔开。

在一些实施例中，第二反射器可以平行于第一反射器延伸。

在一些实施例中，第二反射器可与第一反射器共面。

在一些实施例中，子模块可以进一步包括安装在第二反射器的底部处的子模块端板，以及安装在子模块端板中的多个RF端口。

在一些实施例中，至少一个引导件可从第一反射器向前延伸，并且第二反射器可包括构造成与至少一个引导件可滑动地配合的轨道。

在一些实施例中，第二反射器可以是第二背板的一部分，并且第二背板可包括第一横向延伸突出部和第二横向延伸突出部，所述第一横向延伸突出部构造成当子模块与第一背板可滑动地配合时沿着第一反射器的后表面滑动，所述第二横向延伸突出部构造成当所述子模块与第一背板可滑动地配合时沿着第一反射器的前表面滑动。

在一些实施例中，第一绝缘间隔件可置于第一横向延伸突出部与第一反射器之间，并且第二绝缘间隔件可置于第二横向延伸突出部与第一反射器之间。

在一些实施例中，第二反射器可以是第二背板的一部分，并且子模块可进一步包括联接在第二RF端口中的第一个与第二辐射元件的竖直延伸阵列之间的移相器，其中移相器安装在第二背板的后侧上。

在一些实施例中，子模块可进一步包括多个RF端口，并且第二辐射元件的竖直延伸阵列是包括在子模块中的第二辐射元件的多个竖直延伸线性阵列中的一个，并且子模块进一步包括联接在RF端口与第二辐射元件的竖直延伸阵列之间的校准电路。

在一些实施例中，基站天线可以进一步包括沿着所述第一反射器的下边缘向前和向后延伸的主端板，以及覆盖主端板的端盖。

在一些实施例中，子模块可以进一步包括安装在第二反射器的底部处的子模块端板，以及安装在子模块端板中的多个RF端口，并且主端板可以包括开口，并且子模块端板可以接收在开口内。

在一些实施例中，当沿着垂直于第一反射器的轴线观察时，第一反射器的周边限定覆盖区，并且至少一些第二辐射元件在该覆盖区内。

在一些实施例中，第二反射器可以位于第一反射器的前方。

根据本发明的又一些实施例，提供了基站天线，所述基站天线包括：包括第一反射器的第一背板、安装成从第一反射器向前延伸的第一辐射元件的竖直延伸阵列，以及由多个紧固件附接到第一背板的子模块。子模块包括：安装在第一反射器前方的第二反射器；与第一辐射元件的竖直延伸阵列横向间隔开的第二辐射元件的竖直延伸阵列，所述第二辐射元件安装成从第二反射器向前延伸；以及联接到第二辐射元件的竖直延伸阵列的多个RF端口。

在一些实施例中，第二反射器可与第一反射器共面。

在一些实施例中，子模块可构造成在附接到第一背板之前与第一背板可滑动地配合。

在一些实施例中，至少一个引导件可从第一反射器向前延伸，并且第二反射器可包括构造成与至少一个引导件可滑动地配合的轨道。

在一些实施例中，第二反射器可为第二背板的一部分，第二背板包括第一横向延伸突出部和第二横向延伸突出部，所述第一横向延伸突出部构造成当子模块与第一背板可滑动地配合时沿着第一反射器的后表面滑动，所述第二横向延伸突出部构造成当子模块与第一背板可滑动地配合时沿着第一反射器的前表面滑动。

在一些实施例中，当沿着垂直于第一反射器的轴线观察时，第一反射器的周边可以限定覆盖区，并且至少一些第二辐射元件可以在该覆盖区内。

在一些实施例中，子模块可进一步包括联接在RF端口与第二辐射元件的竖直延伸阵列之间的移相器。

在一些实施例中，第二辐射元件的竖直延伸阵列可以是包括在子模块中的第二辐射元件的多个竖直延伸线性阵列中的一个，并且子模块可以进一步包括联接在RF端口与第二辐射元件的竖直延伸阵列之间的校准电路。

在一些实施例中，第二辐射元件的竖直延伸阵列可包括构造为波束成形阵列的辐射元件的四个竖直延伸的线性阵列。

根据本公开的又一些方面，提供了基站天线组件，其可以包括：基站天线，所述基站天线具有框架、覆盖框架的天线罩和底端盖；以及无线电装置，所述无线电装置在基站天线的后侧上安装到框架。底端盖包括多个向上延伸的连接器端口。

在一些实施例中，底端盖包括向后延伸的唇缘，所述唇缘比所述天线罩进一步向后延伸，并且连接器端口安装成从向后延伸的唇缘的顶表面向上延伸。

在一些实施例中，无线电装置可为波束成形无线电装置，所述波束成形无线电装置包括面向连接器端口的多个向下延伸的无线电装置连接器端口，所述连接器端口从向后延伸的唇缘的顶表面向上延伸。

根据本发明的又一些实施例，提供了基站天线组件，所述基站天线组件包括：基站天线，所述基站天线具有框架和覆盖框架的天线罩；以及在基站天线的后侧上安装在框架上的第一无线电装置和第二无线电装置，其中第二无线电装置安装在第一无线电装置上方。天线罩的后表面包括第一开口，并且多个连接器端口延伸穿过所述第一开口。

在一些实施例中，面板可以安装在第一开口中，并且多个连接器端口可以安装在面板中。

在一些实施例中，第一开口可以位于第一无线电装置上方和第二无线电装置下方。

在一些实施例中，基站天线组件可进一步包括位于第一无线电装置下方的第二开口。

在一些实施例中，基站天线组件可进一步包括位于第二无线电装置上方的第二开口。

在一些实施例中，基站天线组件可进一步包括位于第一开口上方和第二无线电装置下方的第二开口。

在一些实施例中，基站天线组件可进一步包括覆盖多个连接器端口和第一无线电装置上的多个无线电装置连接器端口两者的盖。

在一些实施例中，盖可包括多个热通风口。

在一些实施例中，基站天线组件可进一步包括位于第一无线电装置与第二无线电装置之间的挡板。挡板可构造成将由第一无线电装置产生的热引导离开第二无线电装置。

在一些实施例中，第一无线电装置可以安装在板上，并且板可以通过与一个或多个引导结构协作的至少一个导轨附接到基站天线。

在一些实施例中，导轨可包括槽。

在一些实施例中，槽可具有大体上C形的横截面。

在一些实施例中，一个或多个引导结构可包括安装在相应柱上的多个轮。

在一些实施例中，一个或多个引导结构可包括杆。

在一些实施例中，导轨可安装在基站天线上，并且一个或多个引导结构可与第一无线电装置相对地安装在板上。

根据本发明的又一些实施例，提供了基站天线组件，其包括：基站天线，所述基站天线具有框架和覆盖框架的天线罩；以及第一无线电装置，所述第一无线电装置安装在无线电装置支承板上，所述无线电装置支承板在基站天线的后侧上附接到框架。第一导轨安装在基站天线和板中的一个上，并且一个或多个协作引导结构安装在基站天线和无线电装置支承板中的另一个上，其中导轨和一个或多个协作引导结构构造成使得当一个或多个协作引导结构接收在导轨中的槽内时，无线电装置支承板安装在基站天线上。

在一些实施例中，槽可具有大体上C形的横截面。

在一些实施例中，一个或多个引导结构可包括安装在相应柱上的多个轮。

在一些实施例中，一个或多个引导结构可包括杆。

在一些实施例中，导轨可安装在基站天线上，并且一个或多个引导结构可与第一无线电装置相对地安装在无线电装置支承板上。

在一些实施例中，基站天线组件可以进一步包括跨接线缆组件，所述跨接线缆组件包括多条连接器化跨接线缆，并且每条跨接线缆的第一连接器可以是盲配连接器。

在一些实施例中，每条跨接线缆的第一连接器可安装在安装板中的相应开口中，并且开口可以与第一无线电装置上的无线电装置连接器端口的图案相同的图案布置。

在一些实施例中，每条跨接线缆的第二连接器可包括盲配连接器。

根据本发明的又一些实施例，提供了基站天线组件，所述基站天线组件包括：基站天线，所述基站天线具有框架、覆盖框架的天线罩，以及底端盖；在基站天线后侧上安装到框架的第一无线电装置；以及在第一无线电装置上方在基站天线的后侧上安装到框架的第二无线电装置。天线罩的后表面包括第一开口，并且具有多个进入孔的面板安装在第一开口中，并且多个连接器化线缆从基站天线的内部延伸穿过进入孔中的相应一个。

附图说明

图1是根据本发明的实施例的基站天线的透视图。

图2是图1的基站天线的天线组件的前视图。

图3是图2的天线组件的示意性横截面视图，其中元件安装在主背板后方，并且省略了子模块背板。

图4是图1的基站天线的主背板的局部后视图，其中子模块安装在主背板上。

图5和图6分别是图1的基站天线的局部分解透视图和透视图，其中天线罩和一些RF端口省略，其示出与天线的主反射器可滑动地配合的独立(self-contained)子模块。

图7是图1的基站天线的另一局部分解透视图，其中天线罩和一些RF端口省略。

图8是图1的基站天线中包括的独立子模块的透视前视图。

图9是图8中所示的子模块的后部透视后视图。

图10是图8中所示的子模块的端视图。

图11和12分别是图8中所示的子模块的部分分解透视后视图和后视图，其示出了包括在子模块中的移相器。

图13是图1的天线的主背板和子模块背板的透视图，其示出了可安装在主背板上的轨道和可包括在子模块上的引导件，以允许子模块可滑动地配合在主背板上。

图14是沿着图13的线14-14截取的横截面视图。

图15是安装在主背板上的图8中所示的完整子模块的放大横截面视图。

图16是沿着图13的线14-14的一部分截取的放大横截面视图，其示出了允许子模块可滑动地安装在主背板上的引导件和轨道系统。

图17是沿着图13的线14-14的一部分截取的另一放大横截面视图，其示出了紧固件如何可用于将子模块固定到主背板。

图18和19是示出可设在主背板上以便于将子模块安装在主背板上的适当位置的止挡件的透视图。

图20是主背板和子模块背板的局部透视图，其示出了可设在子模块背板上以允许子模块可滑动地配合在主背板上的协作凸缘。

图21是安装在主背板上的图20的子模块的局部横截面视图。

图22是安装在主背板上的图20的子模块的局部横截面视图，其具有用于将子模块固定到主背板的紧固件。

图23是根据本发明的实施例的子模块的RF路径的示意性框图。

图24是根据本发明的其它实施例的子模块的RF路径的示意性框图。

图25是根据本发明的其它实施例的天线的透视图，其包括两件式底端盖。

图26是根据本发明的其它实施例的基站天线的透视图。

图27是图26的基站天线的放大局部透视图。

图28A是根据本发明的其它实施例的基站天线的前透视图。

图28B是图28A的基站天线的后透视图。

图28C是图28A的基站天线的前视图。

图28D是图28A的基站天线的后视图。

图29A是图28A-D的基站天线的后视图，其中一对有源天线安装在基站天线上以提供天线组件。

图29B是图29A的天线组件的侧视图。

图29C是图29A的天线组件的后透视图。

图29D是图29A的天线组件的局部后透视图，其中移除了天线罩。

图30A-30D是示出图28A-28D的基站天线中包括的连接器端口阵列的备选布置的示意性后视图。

图31是具有大量RF连接器端口的基站天线的前透视图。

图32是根据本发明的实施例的天线组件的示意性后视图，示出了用于将天线组件连接到安装结构的安装托架可以如何在与无线电装置间隔开的位置处接触天线组件以便于无线电装置的现场替换。

图33A和33B分别是包括具有通风孔的装饰盖的根据本发明实施例的天线组件的示意性后视图和示意性后透视图。

图34是根据本发明的实施例的天线组件的示意性侧视图，其包括用于将从下部无线电装置排出的热量重新引导远离上部无线电装置的挡板。

图35是根据本发明的其它实施例的天线组件的后视图，所述天线组件在其后盖中包括进入孔，所述进入孔允许同轴跨接线缆从无线电装置直接延伸以附接到天线的内部部件。

图36A是基站天线的后透视图，其示出了导轨可以如何安装在基站天线上，导轨用于在天线的背面上安装波束成形无线电装置。

图36B是图36A的基站天线的后透视图，其示出了可以如何使用导轨在天线上安装无线电装置支承板。

图36C是示出无线电装置支承板上的引导结构可以如何接收在安装在天线上的导轨中的一个内的放大视图。

图36D示出了分解和组装的后透视图，其示出了在无线电装置支承板安装在基站天线上之后，波束成形无线电可以如何安装在无线电装置支承板上。

图36E是示出将波束成形无线电装置连接到基站天线的跨接线缆的放大局部视图。

图37A是呈轨道形式的备选引导结构的示意性透视图。

图37B是无线电装置支承板的示意性透视图，所述无线电装置支承板具有安装在其上的多个柱安装旋钮形式的引导结构。

图38A是示出包括在每条跨接线缆的一端上的连接器板和在每条跨接线缆的另一端上的集群连接器的跨接线缆组件可如何用于将波束成形无线电装置连接到基站天线的透视图。

图38B是具有安装在其中的盲配合连接器的图38A的连接器板的示意性透视图。

具体实施方式

根据本发明实施例，提供了包括一个或多个独立子模块的可重新配置多频带天线。这些天线可包括主模块和可附接到主模块的至少一个独立子模块。主模块包括至少第一辐射元件阵列，并且子模块包括至少第二辐射元件阵列。子模块可完全独立的，因为包括在子模块中的一个或多个辐射元件阵列与将这些辐射元件阵列连接到无线电装置的一个或多个RF端口之间的RF路径包括在子模块内。因此，子模块可包括例如与子模块阵列相关联的RF端口、在RF端口与辐射元件之间延伸的RF传输路径，以及沿着RF路径包括的任何移相器、功率分离器/组合器、双工器等。如果子模块包括用于执行波束成形的辐射元件阵列，则子模块可进一步包括校准端口以及适当的校准电路。子模块可任选地包括其它元件，如例如用于子模块中包括的任何移相器的RET致动器和/或机械连杆，但这些部件可备选地包括在主模块中且连接到子模块或全部省略。每个子模块可以具有其自身的背板和反射器，其可以构造成优化子模块的性能。

在一些实施例中，子模块可以与主模块可滑动地配合。在其它实施例中，子模块可以简单地放置在主模块中或主模块上，并且固定在适当位置。

与常规天线相比，包括独立子模块的本发明实施例的天线具有许多优点。首先，由于子模块包括在RF端口和辐射元件之间的完整RF路径，因此每个子模块可独立于天线的任何其它子模块和主模块而制造和测试。这允许天线的各个部分并行制造和测试，这可以减少制造时间。另外，如果子模块的某个方面需要重新设计、调整或更换，则可以执行此工作而不需要改变天线的主模块。子模块途径还使得易于改变子模块的各个方面，如子模块反射器与天线罩的距离，而不影响天线设计的其余部分。子模块途径还使天线可重新配置，因为第一子模块可从天线中取出，并用不同子模块(例如，具有在不同频带中操作的阵列的不同配置的子模块)替换，以便改变天线的能力。子模块途径对于包括波束成形能力的天线可能是特别有利的，因为可在子模块与天线的其余部分配合之前执行波束成形能力的测试和校准。

在一些实施例中，基站天线包括主模块，主模块具有包括第一反射器的第一背板。第一辐射元件的竖直延伸阵列安装成从第一反射器向前延伸，并且至少一个第一RF端口联接到第一辐射元件的竖直延伸阵列。这些天线进一步包括附接到第一背板的子模块。子模块包括第二背板，第二背板具有与第一反射器分开的第二反射器。第二辐射元件的竖直延伸阵列安装成从第二反射器向前延伸，并且与第一辐射元件的竖直延伸阵列横向间隔开。多个第二RF端口联接到第二辐射元件的竖直延伸阵列。第一辐射元件的竖直延伸阵列和第二辐射元件的竖直延伸阵列构造成服务于基站的共同扇区。例如，两个阵列可以构造成向方位平面中的共同120°扇区提供覆盖。

在其它实施例中，基站天线包括第一背板，第一背板包括第一反射器。第一辐射元件的竖直延伸阵列可安装成从第一反射器向前延伸。这些天线进一步包括具有第二反射器的子模块。子模块与第一背板可滑动地配合。第二辐射元件的竖直延伸阵列安装成从第二反射器向前延伸。

在其它实施例中，基站天线包括第一背板，第一背板包括第一反射器，并且第一辐射元件的竖直延伸阵列安装成从第一反射器向前延伸。这些天线进一步包括由多个紧固件附接到第一背板的子模块。子模块包括第二反射器，第二反射器安装在第一反射器的前方，使得第二反射器比第一反射器更接近天线罩的前表面。子模块进一步包括第二辐射元件的竖直延伸阵列，第二辐射元件的竖直延伸阵列安装成从第二反射器向前延伸；以及联接到第二辐射元件的竖直延伸阵列的多个第二RF端口，使得子模块是包括用于第二辐射元件的竖直延伸阵列的完整RF路径的独立子模块。第一辐射元件和第二辐射元件的竖直延伸阵列可以彼此横向间隔开。

现在将参考附图更详细地描述本发明的实施例。

图1-12示出了根据本发明的某些实施例的基站天线100。在下面的描述中，将使用以下术语描述天线100，这些术语假设安装天线100以在塔上使用，其中，天线100的纵向轴线L沿竖直轴线延伸，并且天线100的前表面安装成与指向天线100的覆盖区域的塔相对。

首选参考图1，基站天线100是沿着纵向轴线L延伸的细长结构。基站天线100可以具有大致矩形横截面的管状形状。天线100包括天线罩110和顶端盖120。天线罩110和顶端盖120可以包括单个整体单元，这可以有助于天线100的防水。一个或多个安装托架(未示出)可以设置在天线100的后侧上，该安装托架可用于将天线100安装到例如天线塔上的天线安装架(未示出)上。天线100还包括底端盖130，该底端盖包括安装在其中的多个连接器140。当安装天线100以用于正常操作时，天线100通常以竖直配置(即，纵向轴线L可大体上垂直于由地平线限定的平面)安装。天线罩110、顶盖120和底盖130可以形成天线100的外部壳体。天线组件200可以容纳在壳体(图2)内。天线组件200可以在底盖130附接到天线罩110之前通常从底部可滑动地插入到天线罩110中。

图2和图3分别是基站天线100的天线组件200的前视图和横截面视图。图3的横截面视图沿图2的线3-3截取。如图2-3所示，天线组件200包括具有侧壁212和主反射器214的主背板210。背板210可以充当天线组件200的结构部件，并且充当安装在其上的辐射元件的接地平面和反射器。背板210还可以包括沿着背板210的后部在侧壁212之间延伸的托架或其它支承结构(未示出)。在图3中，省略了安装在限定于侧壁212与主反射器214的后侧之间的腔室215中的天线100的各种机械和电子部件，例如移相器、远程电子倾斜单元、机械连杆、控制器、双工器等，以简化绘图，并且图3中包括天线罩110的横截面以提供背景。

主背板210限定天线组件200的主模块。一个或多个独立子模块300(图4-12)可安装在主模块上且附连到主模块。图1-12中描绘的天线100包括一个这样的独立子模块300。

主反射器214可以包括在天线100的纵向方向L上延伸的大体上平坦的金属表面。天线100的一些辐射元件(下文论述)可安装成从主反射器214向前延伸，并且这些辐射元件的偶极子辐射器可安装在主反射器214前方每个辐射元件的操作频率的波长的大致1/4。主反射器214可以充当安装在其上的天线100的辐射元件的反射器和接地平面。

如图2-3所示，天线100可以包括多个双偏振辐射元件222、232、242、252。辐射元件包括低频带辐射元件222、第一中频带辐射元件232、第二中频带辐射元件242和高频带辐射元件252。低频带辐射元件222可以安装成从主反射器214向上延伸，并且可以以两列安装以形成低频带辐射元件222的两个线性阵列220-1、220-2。在一些实施例中，每个低频带线性阵列220可基本上沿着天线100的全长延伸。低频带辐射元件222可构造成在第一频带中发射和接收信号。在一些实施例中，第一频带可以包括617-960MHz频率范围或其一部分(例如，617-896MHz频带、696-960MHz频带等)。应当注意，在此相似的元件可以通过它们的完整参考数字(例如，线性阵列220-2)单独地指代，并且可以通过它们的参考数字的第一部分(例如，线性阵列220)来共同地指代。低频带线性阵列220可以或可以不配置为在第一频带的相同部分中发射和接收信号。例如，在一个实施例中，第一线性阵列220-1中的低频带辐射元件222可以配置成发射和接收700MHz频带中的信号，并且第二线性阵列220-2中的低频带辐射元件222可以配置成发射和接收800MHz频带中的信号。在其它实施例中，第一线性阵列220-1和第二线性阵列220-2两者中的低频带辐射元件222可以配置成发射和接收700MHz(或800MHz)频带中的信号。

第一中频带辐射元件232可同样安装成从主反射器214向上延伸，并且可以以两列安装以形成第一中频带辐射元件232的两个线性阵列230-1、230-2。中频带辐射元件232的线性阵列230-1、230-2可以沿着主反射器214的相应侧边缘延伸。第一中频带辐射元件232可构造成在第二频带中发射和接收信号。在一些实施例中，第二频带可以包括1427-2690MHz频率范围或其一部分(例如，1710-2200MHz频带，2300-2690MHz频带等)。在所描绘的实施例中，第一中频带辐射元件232配置成在第二频带的下部分(例如1427-2200MHz频带中的一些或全部)中发射和接收信号。第一中频辐射元件232的线性阵列230-1、230-2可配置成在第二频带的相同部分或第二频带的不同部分中发射和接收信号

第二中频带辐射元件242可以以四列安装在天线100的上中心部分中，以形成第二中频带辐射元件242的四个线性阵列240-1至240-4。第二中频带辐射元件242可配置成在第二频带中发射和接收信号。在所描绘的实施例中，第二中频带辐射元件242配置成在第二频带的上部分(例如2300-2700MHz频带中的一些或全部)中发射和接收信号。在所描绘的实施例中，第二中频带辐射元件242可以具有与第一中频带辐射元件232不同的设计。

高频带辐射元件252可以以四列安装在天线100的下中心部分中，以形成高频带辐射元件252的四个线性阵列250-1至250-4。高频带辐射元件252可配置成在第三频带中发射和接收信号。在一些实施例中，第三频带可以包括3300-4200MHz频率范围或其一部分。

在其它实施例中，低频带、中频带和高频带辐射元件的线性阵列的数目可以与图2-3中所示的不同。例如，每种类型的辐射元件的线性阵列的数目可以与所示不同，可以省略一些类型的线性阵列和/或可以增加其它类型的阵列，每个阵列的辐射元件的数目可以与所示不同，和/或阵列可以不同地布置。作为一个具体实例，在另一个实施例中，第二中频带辐射元件242的四个线性阵列240-1至240-4可以替换为超高频带辐射元件的四个线性阵列，所述四线性阵列在5GHz频带中发射和接收信号。

在所描绘的实施例中，低频带辐射元件和中频带辐射元件222、232、242可各自安装成从主反射器214向前延伸。高频带辐射元件252可各自安装成从子模块反射器向前延伸，如下文将进一步详细描述。

低频带辐射元件222的每个阵列220-1、220-2可用于形成一对天线束，即针对两个偏振中每一个偏振一个天线束，在所述两个偏振处，双偏振辐射元件设计成发射和接收RF信号。同样，第一中频带辐射元件232的每个阵列232、第二中频辐射元件242的每个阵列242，以及高频带辐射元件252的每个阵列252可以构造成形成一对天线束，即用于两个偏振中每一个偏振一个天线束，在所述偏振处，双偏振辐射元件设计成发射和接收RF信号。每个线性阵列220、230、240、250可以配置成向基站的扇区提供服务。例如，每个线性阵列220、230、240、250可以配置成在方位平面中提供大致120°的覆盖度，使得基站天线100可以充当三个扇区基站的扇区天线。当然，将认识到，线性阵列可配置成在不同方位波束宽度上提供覆盖。虽然在所描绘的实施例中所有辐射元件222、232、242、252都是双偏振辐射元件，但应认识到，在其它实施例中，一些或全部双偏振辐射元件可以由单偏振辐射元件替换。还应当认识到，虽然辐射元件在所描绘的实施例中示为偶极辐射元件，但是在其它实施例中可以使用其它类型的辐射元件，如例如，贴片辐射元件。

如图2中最佳示出，辐射元件222、232、242、252中的一些或全部可安装在馈线板224、234、244、254上，所述馈线板将RF信号耦合到独立辐射元件222、232、242、252并从独立辐射元件耦合RF信号，其中一个或多个辐射元件222、232、242、252安装在每个馈线板224、234、244、254上。线缆(未示出)可用于将每个馈线板224、234、244、254连接到天线100的其它部件，如，双工器、移相器、校准板等。

如上所述，根据本发明的实施例的基站天线可以是包括一个或多个独立子模块的可重新配置的天线。基站天线100包括一个这样的子模块300。图4-7更详细地示出了子模块300与天线100的其余部分之间的关系。具体而言，图4是具有安装在其上的子模块300的主背板210的局部后视图。图5和图6分别是基站天线100的局部分解透视图和透视图，其示出了子模块300如何与主背板210可滑动地配合。图7是天线100的另一局部分解透视图，其示出了端板，端板可以安装在主背板210的底部，正好在底端盖130内部。

如图4-7所示，子模块300可以可滑动地接收在主背板210上。如图4最佳所示，在一些实施例中，当天线100完全组装好时，主反射器214可以具有开口216，并且子模块300可以接收在此开口216的大致区域中。然而，应认识到，本发明的实施例不限于此，并且可在其它实施例中使用一个或多个较小开口，或者可完全省略该开口216。

如图5和6中所示，子模块300可以从天线100的底部可滑动地插入到主背板210上。图5示出了当其已经与主背板210部分配合时的子模块300，而图6示出了在已完全安装之后的子模块300。如图5最佳所示，端板260可以安装在主背板210的底部处。端板260可包括多个连接器开口262。各种连接器或“端口”(未示出)可安装在底端盖中且可延伸穿过每个连接器开口262。连接器可包括用于线性阵列220、230、240的RF连接器以及控制连接器，例如天线接口信号组(“AISG”)连接器。端板260可进一步包括较大的子模块开口264。子模块开口264可以大小设定成允许子模块300(包括安装在其上的高频带辐射元件252)通过开口264插入以与主背板210配合。底端盖130可以安装到端板260上。

端板260的提供避免了将底端盖130分离成两件的任何需要，并且因此，端板260的提供使得易于使用标准一件式端盖130。这可以改善天线100抵抗水/水分进入的能力。端板260可以由非金属材料(例如，塑料)形成，以避免添加任何附加的金属与金属连接，所述金属与金属连接可以是无源互调(“PIM”)畸变的潜在源。

图8-12是子模块300的各种视图。具体而言，图8和9分别是子模块300的透视前视图和后视图，图10是子模块300的端视图，并且图11和12分别是子模块300的局部分解透视后视图和后视图，其示出了其中包括的移相器。

如图2-3和8-12中所示，子模块300包括子模块背板310。子模块背板310可以包括侧壁312和子模块反射器314。高频带辐射元件252的四个线性阵列250可以安装成从子模块反射器314向前延伸。如图3最佳可见，子模块反射器314可以安装在主反射器214的前方。这可以有利地将高频带辐射元件252定位成更靠近天线罩110，使得天线罩110在高频带辐射元件252的近场内。

子模块反射器314的后表面和侧壁312可以限定腔室316。子模块端板320可安装在子模块300的底端上。子模块端板320可包括多个开口322。各种连接器330、332可安装在开口322中。具体而言，可以提供八个RF连接器或“端口”330，其用于在高频带无线电装置(未示出)与包括在子模块300中的高频带辐射元件250的线性阵列250之间耦合高频带RF信号。为每个高频带线性阵列250提供两个RF端口，即第一RF端口330和第二RF端口330，所述第一RF端口将第一偏振高频带RF信号耦合在高频带无线电装置与线性阵列250之间，所述第二RF端口将第二偏振高频带RF信号耦合在高频带无线电装置与线性阵列250之间。由于辐射元件252是倾斜交叉偶极辐射元件，故第一偏振和第二偏振可为-45°偏振和+45°偏振。

如图9和11-12最佳所示，各种电子和/或机械部件可安装在腔室316中，腔室包括校准电路340、移相器342和机械连杆机构344以及各种线缆、连接器和/或其它RF传输路径，其通过校准电路340和移相器342提供从RF端口330到高频带辐射元件252的RF传输路径，以及从RF端口330到校准电路340且返回到校准端口332的RF传输路径。附图中省略了大多数线缆/连接器以简化附图。在一些实施例中，校准电路340可以实施为校准电路板，所述校准电路板包括其中实施的多个功率分配器和功率组合器。

如图8和10所示，可以提供可重复使用的可移除塑料手柄346，其可辅助可滑动地插入子模块300以与主背板214配合，并且在稍后从天线100移除子模块。可重复使用的塑料手柄346可包括可插入到子模块端板320中的螺纹开口中的固定螺钉348。在安装底端盖130之前移除塑料手柄346。

如图11-12中所示，在所描绘的实施例中，总共八个移相器342安装在子模块300中。八个移相器342各自堆叠在四个移相器342的两个层中。每个移相器342可以连接到RF端口330中的相应一个。移相器342可以实施为例如刷弧移相器，例如授予Timofeev的美国专利号7,907,096中公开的移相器，其公开内容在此整体并入本文。移相器342可以并排成对安装。机械连杆机构344可联接到移相器342中的至少一个移相器。机械连杆机构344可以联接到RET致动器(未示出)。RET致动器可以是子模块300的一部分，或可以是主模块的一部分。RET致动器可向机械连杆机构344施加力，所述力继而调整移相器上的可移动元件，以便调整高频带线性阵列250中的一个或多个的下倾斜角。在一些实施例中，每个高频带线性阵列250的下倾斜度可独立地可调整，而在其它实施例中，相同的下倾斜度可应用于所有高频带线性阵列250。

值得注意的是，子模块300可包括独立子模块，其包括天线100的所有部件，所述部件沿着包括在子模块300中的四个高频带线性阵列250的RF路径。因此，子模块300可完全可操作以发射和接收RF信号，而不管子模块300是否安装在天线100的其余部分内。这可以是高度有利的，因为它允许子模块300与天线100的其余部分分开进行测试和校准。例如，如果子模块300包括波束成形天线(如天线100的情况)，则必须执行校准过程以确定沿着RF路径的振幅和/或相位的差异，使得这些差异可由无线电装置适应。此校准过程可在子模块300制造之后但在子模块300与天线100的其余部分配合之前执行。同样，针对每个线性阵列执行各种RF测试，以便识别任何潜在问题，如例如沿着RF路径的PIM源、故障连接、未对准的元件等，使得这些问题可以被纠正。再次，由于子模块300是独立的，因此可以在子模块300与天线100的其余部分配合之前执行这些测试和子模块300的任何必要返工。

图13-17是天线100的主背板210和子模块背板310的部分的各种视图，其示出可用于使子模块300与主背板210可滑动地配合的引导件和轨道系统。具体而言，图13和14分别是主背板210和子模块背板310的透视图和横截面视图，图15是安装在主背板210上的完整子模块300的放大横截面视图，并且图16和17是更详细地示出引导件和轨道系统的放大横截面视图。

如图13-17所示，多个引导件270可以沿着主反射器214中的开口216的任一侧安装。引导件270可以在天线100的纵向方向上延伸的两行中对准。虽然在开口216的每一侧上提供多个引导件270，但应认识到，在其它实施例中，可提供单个引导件。每个引导件270可包括例如限定通道272的通道铁。子模块300的背板310包括可沿着背板310的任一侧向外延伸的一对轨道316。每个轨道316可以在天线100的纵向方向上延伸。当子模块300滑动到天线组件200中时，每个轨道316可以接收在引导件270的通道272中的相应一个中。

如图16-17中最佳可见，子模块背板310包括一对向外延伸的唇缘318，当子模块300与天线组件200的其余部分可滑动地配合时，所述唇缘位于主反射器214后方。绝缘间隔件319，如例如，聚酯薄膜垫片，可以置于每个唇缘318与主反射器214的后表面之间，以防止其间的直接金属与金属的接触。这可以帮助改进天线100的PIM性能。唇缘318、绝缘间隔件319和主反射器214可形成电容器，使得子模块反射器314电容性地连接到主反射器214。在一些实施例中，绝缘间隔件319可以粘合地附接到唇缘318或主反射器214中的一个。绝缘间隔件319可确保在主反射器214与子模块反射器314之间提供一致的电容。

如图17所示，一旦子模块300处于天线组件200内的适当安装位置，诸如螺栓302的紧固件就可穿过唇缘318和主反射器214中的相应开口插入，并且旋入对应螺母304中，以便将子模块300牢固地附连到主反射器214。在一些实施例中，可以使用非金属螺栓和螺母。

如图13和18-19中可见，一个或多个止挡件219可安装在主反射器214上或以其它方式形成于主反射器中。止挡件219防止子模块300滑动超过止挡件219并进一步进入天线组件200。因此，止挡件219可确保子模块300一致地安装在天线组件200内的正确位置中。止挡件219可以例如通过主反射器214中冲压U形开口，并且然后向上弯曲在U形开口内的主反射器214的部分以产生充当止挡件219的向上延伸突片来形成。可提供多个突片/止挡件219。如图18-19中可见，突片219可包括接收螺栓217的狭槽或孔口。一旦子模块300已完全插入到天线组件200中，螺栓217就可以用于将子模块背板310牢固地附连到止挡件219。在一些实施例中，螺栓217(和对应的螺母)可以由非金属材料形成，并且可以在突片219与子模块背板310之间设置绝缘垫圈。这可以确保在主反射器(其突片219是其的一部分)与子模块背板310之间不存在可能生成PIM畸变的金属与金属的接触。在其它实施例中，可以在突片219与子模块背板310之间提供直接的电流连接，所述直接电流连接提供到子模块反射器314的电流接地连接。

在其它实施例中，止挡件219可以通过在主反射器214上安装向前延伸结构而不是通过在主反射器214中形成向上(或向下)延伸突片来形成。

图20-22示出了基站天线100的修改版本，其包括主反射器214’和以与上文所论述不同的方式可滑动地配合的子模块背板310’。具体而言，图20是主反射器214’和子模块背板310’的局部透视图，并且图21和图22是其的局部横截面视图。

如图20-22所示，主反射器214’可包括开口216，所述开口的大小(当从天线100的前部观察时)可以与子模块300大致相同。子模块背板310’包括子模块反射器314、从子模块反射器314向后延伸的一对相对侧壁312(在图中仅可见侧壁312中的一个)，以及从每个侧壁312的后部延伸的一个或多个向外延伸的第一唇缘313和一个或多个向外延伸的第二唇缘315。第一唇缘313和第二唇缘315可以定位在与由子模块反射器314限定的平面不同的距离处。具体而言，第一唇缘313可以比第二唇缘315位于由子模块反射器314限定的平面后方更远。因此，当子模块300与主反射器214’可滑动地配合时，第一唇缘313可以在主反射器214’后方，并且第二唇缘315可以在主反射器214’前方，并且主反射器214’中的开口216的边缘可以在第一唇缘313与第二唇缘315之间捕获。

绝缘间隔件319(图16-17)例如，聚酯薄膜垫片，可以置于每个唇缘313、315与主反射器214'的对应表面之间，以防止其间的直接金属与金属接触。这可以帮助改进天线100的PIM性能。唇缘313、315、绝缘间隔件319和主反射器214’可形成电容器，使得子模块背板(包括反射器314)电容连接到主反射器214’。在一些实施例中，绝缘间隔件319可粘合地附接到唇缘313、315或主反射器214'中的一个。

如图22所示，一旦子模块300处于天线组件200内的适当安装位置，诸如螺栓302的紧固件就可穿过第二唇缘315和主反射器214’中的相应开口插入，并且旋入对应螺母304中，以便将子模块300牢固地附连到主反射器214。在一些实施例中，可以使用非金属螺栓和螺母。

通常，波束成形天线的校准电路340置于RF端口330与移相器342之间的电路径上，如图23示意性所示。然而，在一些实施例中，校准模块340可改为置于移相器342与辐射元件252之间的电路径上，如图24示意性所示。通常，同轴线缆用于将校准电路340连接到移相器342。然而，在一些实施例中，盲配合连接器可用于将校准电路连接到移相器，以便减少跨接线缆连接的数目。如图24中进一步示出，线缆或印刷电路板与印刷电路板的连接器可以用来将校准电路340连接到馈线板组件244。

虽然上文论述的天线包括：包括下端板的主背板和覆盖下端板的一件式底端盖130，但应认识到，本发明的实施例不限于此。例如，在其它实施例中，可以省略下端板，并且可以提供包括两个单独件132、134的底端盖130’，如图25所示。件132可包括具有切开区域133的常规底端盖。件134可以是独立子模块的一部分，并且可具有安装在其中的多个RF端口330(图8)，所述多个RF端口连接到包括在子模块300中的辐射元件252(图2)。此设计可以更简单，但在结构上也可能不像本文所述包括一件式底端盖130的天线那样坚固和/或防水。应注意，图25中所示的天线具有多连接器RF端口331(也称为“集群”连接器)，而不是八个单独的RF端口330。

还将认识到，子模块不必构造成与天线组件的其余部分可滑动地配合。例如，在一些实施例中，子模块可以简单地放置在主反射器上，并且使用例如紧固件固定在适当位置。这种设计实施起来可能更简单并且更便宜。然而，在某些天线中，可能没有足够的空间以这种方式(即，不滑动)将子模块直接放置在主反射器上，因为一些辐射元件可上覆完成的天线中的子模块反射器，并且因此防止简单地将子模块放置在主反射器上。例如，就基站天线100而言这是此情况，因为图2示出了低频带辐射元件222延伸与包括在子模块300中的高频带辐射元件252的外线性阵列250重叠。

使用独立子模块对于波束成形天线可能是特别有利的，因为波束成形天线需要增加配置天线所需的时间的附加校准步骤。通过使用独立子模块来形成多频带天线的波束成形部分中的一些或全部，可以单独地校准和测试每个子模块，从而允许并行地执行校准和测试操作并且因此更快完成。重新加工未能通过此类测试的子模块的部件可能更容易，因为技术人员随时可以接近子模块反射器的后侧和安装在其上的部件。因此，例如，根据本发明的实施例，移除和替换子模块中故障的焊接接头可能更容易得多。

图26是根据本发明的其它实施例的基站天线400的透视图。图27是图26的基站天线400的放大局部透视图。除了基站天线400具有安装在其后表面上的一对无线电装置410之外，基站天线400可以类似于上文所描述的基站天线100。另外，用于将高频带线性阵列250-1到250-4连接到无线电装置的RF端口430和校准端口432可安装在底端盖450中。如图26-27中所示，RF端口430和校准端口432可以从包括在底端盖450上的向后延伸的唇缘452的上表面454向上延伸。高频带线性阵列250-1到250-4可以是天线400的独立子模块460的一部分，其方式与上文参考基站天线100描述的相同，其中子模块300和460之间的主要差别在于，在子模块460中，RF端口430和校准端口432具有图26-27中所示的不同配置。

根据本发明的其它实施例，提供了基站天线，所述基站天线具有安装在天线的背面上以提供天线组件的一个或多个无线电装置。这些天线组件中包括的基站天线可以具有用于安装在基站天线的后表面上的无线电装置的连接器端口阵列(或其它连接)，这可以提供设计和性能优点。在一些实施例中，基站天线可设计成使得由任何原始设备制造商制造的无线电装置可安装在天线的背面上。这允许蜂窝运营商单独购买基站天线和安装在其上的无线电装置，从而为蜂窝运营商提供更大的灵活性，以选择满足操作需求、价格限制和其它考虑因素的天线和无线电装置。将参考图28A-36更详细地论述这些基站天线的各个实施例。

首先参看图28A-28D，描绘的基站天线510设计成使得一对蜂窝无线电装置可以安装在其壳体的背面上。具体而言，图28A和图28B分别是基站天线510的前透视图和后透视图，而图28C和图28D分别是基站天线510的前视图和后视图。

如图28A-28D中所示，基站天线510包括顶端盖512、底端盖514和天线罩520。天线罩520的后表面522包括一对开口。连接器板530安装在每个开口中，并且形成连接器端口532的阵列534的多个RF连接器端口532安装在每个连接器板530中。在所描绘的实施例中，每个连接器板530在其中安装有总共九个连接器端口532。每个连接器端口532可以包括RF连接器端口，该RF连接器端口可由例如同轴跨接线缆的合适连接器化线缆连接到无线电装置上的RF端口。在一个示例性实施例中，每个RF连接器端口532可以包括双面连接器端口，使得相应的同轴跨接线缆可以连接到每个RF连接器端口532的每一侧。因此，天线510外部的第一同轴跨接线缆(未示出)可以在每个RF连接器端口532与安装在天线510背面上的无线电装置(未示出)上的相应RF连接器端口之间延伸，天线510内部的第二同轴跨接线缆(未示出)可以在每个RF连接器端口532与天线510的一个或多个内部部件之间延伸。

图29A-29D是示出在两个波束成形无线电装置550已经安装在天线的背面上以提供天线组件500之后图28A-28D的基站天线510的各种视图。具体而言，图29A是天线组件500的后视图，图29B是天线组件500的侧视图，图29C是天线组件500的后透视图，并且图29D是去除了天线罩520的天线组件500的部分后透视图。

参考图29A-29D中，可以看出天线组件500包括图28A-28D的基站天线510和安装在天线罩520的后表面上的一对蜂窝无线电装置550。九条同轴跨接线缆560在设置在每个无线电装置550上的九个连接器端口552与设置在连接器板530中的对应一个上的九个连接器端口532之间延伸。

图29A-29D的天线组件500可具有优于常规天线的许多优点。随着蜂窝运营商升级其网络以支持第五代(“5G”)服务，正在部署的基站天线变得越来越复杂。例如，由于现有基站的天线塔上的空间限制和/或允许的天线计数，不可能简单地添加新天线来支持5G服务。因此，蜂窝运营商选择通过在单个天线中包括以各种不同频带操作的辐射元件的线性阵列来部署支持多代蜂窝服务的天线。因此，例如，蜂窝运营商现在通常请求支持三个、四个或甚至五个或更多不同频带中的服务的单一基站天线。此外，为了支持5G服务，这些天线可以包括支持有源波束成形的多列辐射元件阵列。蜂窝运营商正寻求在大小与支持少得多的频带的常规基站天线相当的基站天线中支持所有这些服务。这带来了若干挑战。

实现上述基站天线的一个挑战是天线上包括的RF连接器端口的数目显著增加。虽然具有六个、八个或十二个连接器端口的天线在过去是常见的，但新天线可能需要多得多的RF连接。例如，上述基站天线200可以包括低频带辐射元件222的两个线性阵列220、第一中频带辐射元件232的两个线性阵列230、第二中频带辐射元件242的四列平面阵列240，以及高频带辐射元件252的四列平面阵列250。所有辐射元件222、232、242、252可以包括双偏振辐射元件。因此，每列辐射元件将由无线电装置上的两个单独的连接器端口馈电，因此，在基站天线200上总共需要二十四个RF连接器端口以在辐射元件的十二个单独列与其在蜂窝无线电装置上的相关联的RF连接器端口之间传递RF信号。此外，辐射元件230、240的四列平面阵列中的每一个作为波束成形阵列操作，因此每个此类阵列需要校准连接器端口，从而将天线上所需的RF连接器端口的总数增加到二十六个。通常还需要额外的控制端口，例如，所述控制端口用于控制天线中包括的电子倾斜电路。

常规地，上文所描述的RF连接器端口以及任何控制端口已安装在基站天线的下端盖中。在此位置安装RF连接器端口可有助于将RF连接器端口定位在与天线分开安装的远程无线电装置头附近，这可改善所安装设备的美观外观性并减少RF线缆损耗。另外，将RF连接器端口安装成从底端板向下延伸有助于防止基站天线通过RF连接器端口进水，并且可以防止RF连接器端口被雨淋。

遗憾的是，随着一些基站天线所需的RF连接器端口的数目增加，虽然天线的总体大小保持相对恒定，但是底端盖上的RF连接器端口之间的间距可能显著减少。例如，在图31中可以看到这一点，其是具有大量RF连接器端口532的基站天线的透视图。当RF连接器端口532与图31中所示的天线中的情况一样靠近在一起时，技术人员可能难以将同轴跨接线缆安装(并且适当地紧固)到RF连接器端口532上。如果跨接线缆未正确安装到其对应的RF连接器端口532上，则可能发生各种问题，包括无源互调畸变或甚至RF连接丢失，从而需要昂贵且耗时的爬上塔来纠正这种情况。另外，随着RF连接器端口532的密度增加，技术人员将跨接线缆中的一个或多个连接到错误RF连接器端口532的可能性也随之增加，还是需要爬上塔进行纠正。这个问题可能由于以下事实而加剧：RF连接器端口532的阵列越密集，底端盖上用于辅助技术人员进行安装过程的标签的空间越小。

如上文所论述，在根据本发明的实施例的天线组件500中，RF连接器端口532的两个阵列534设在基站天线510的后表面上。连接器端口532的阵列534中的一个阵列可以包括用于第二中频带辐射元件242的四列平面阵列240的RF连接器端口532，并且RF连接器端口532的另一阵列534可以包括用于高频带辐射元件252的四列平面阵列250的RF连接器端口532。如图29A-29D中所示，这允许波束成形无线电装置550的每一个上的RF连接器端口552通过非常短的同轴跨接线缆560连接到基站天线510上的对应的RF连接器端口532。这可能导致RF线缆损耗的多达2-3dB的改善，这可以提供吞吐量的显著增加。另外，通过将波束成形无线电装置550直接安装到基站天线510上，蜂窝运营商可以避免为两个无线电装置550的租赁塔成本，因为租赁成本通常基于单独安装在天线塔上的元件的数量。另外，通过将RF连接器端口532中的十八个移动到天线510的背面，安装在底端盖514上的RF连接器端口532的数目可以显著减少(例如，在上文所阐述的实例中，减少到八个RF连接器端口)。这可以使技术人员更容易正确地安装跨接线缆560，并且为易于读取辅助安装的标签留出足够的空间。

此外，在一些实施例中，基站天线510可设计成使得由各种不同设备制造商制造的无线电装置550可安装在其上。例如，基站天线510的框架(位于天线罩520内部)可以包括轨道或沿着无线电装置550可以安装在其后表面上的其它竖直延伸构件。这可以允许蜂窝运营商根据本发明的实施例从第一供应商订购基站天线510，从第二供应商订购第一波束成形无线电装置550，从第三供应商订购第二波束成形无线电装置550，并且然后将这三者组合在一起以形成天线组件500。这为蜂窝运营商提供了选择最适合蜂窝运营商需求的供应商和/或设备的极大的灵活性。

基站天线510构造成使得RF连接器端口532的第一阵列534-1安装在天线罩520的后表面的底部附近，且RF连接器端口532的第二阵列534-2安装在天线罩520的后表面的中间附近。在此设计中，波束成形无线电装置550安装在其RF连接器端口532的相应阵列534上方。然而，应认识到，本发明的实施例不限于此配置。例如，图30A-30C是示意性后视图，其示出根据本发明的其它实施例的可用于基站天线中的RF连接器端口532的阵列534的备选布置。

如图30A所示，在第一备选实施例中，提供了天线组件500A，其中RF连接器端口532的第一阵列534-1可安装在天线510的后表面的顶部附近，并且RF连接器端口532的第二阵列534-2可安装在天线510的后表面的中间附近。在此实施例中，波束成形无线电装置550可安装在其RF连接器端口532的对应阵列534下方。如图30B所示，在第二备选实施例中，提供了天线组件500B，其中RF连接器端口532的第一阵列534-1和第二阵列534-2可各自安装在天线510的后表面的中间附近，其中一个波束成形无线电装置550安装在RF连接器端口532的阵列534上方，并且另一个波束成形无线电装置550安装在RF连接器端口532的阵列534下方。如图30C所示，在第三备选实施例中，提供了天线组件500C，其中RF连接器端口532的第一阵列534-1可安装在天线510的后表面的顶部附近，并且RF连接器端口532的第二阵列534可安装在天线510的后表面的底部附近，并且两个波束成形无线电装置550可安装在RF端口532的两个阵列534之间。

如上文所论述，根据本发明的实施例的天线组件500的潜在优点之一是它们可以允许在波束成形无线电装置550与基站天线510之间延伸的极短跨接线缆560，这可以显著减少RF线缆损耗。通过有意地选择RF连接器端口532的阵列534的位置，可以相对于将RF连接器端口532连接到基站天线510的内部部件的内部跨接线缆获得RF线缆损耗的类似减少。例如，当无线电装置550是波束成形无线电装置时，内部跨接线缆通常将在RF连接器端口532与对应移相器或校准电路之间延伸。因此，如果RF连接器端口532的阵列534位于对应移相器(或校准板)附近，则可使用短内部跨接线缆，从而进一步减少RF线缆损耗。

虽然图28A-30C示出了用于两个波束成形无线电装置550的RF连接器端口532安装在基站天线组件500和500A-500C的后表面上的连接器板上的实施例，应当认识到，本发明的实施例不限于此。例如，这些实施例中的任一个可以被修改，使得用于两个波束成形无线电装置550中的下方一个的RF连接器端口532安装在基站天线510的底端盖514上。用于两个波束成形无线电装置550中下方一个的RF连接器端口532安装在基站天线510的底端盖514上的这种基站组件500D的一个实例在图30D中示出。图30B的基站天线500B可以类似地被修改，使得连接器端口532的阵列534-1重新定位到底端盖514。

根据本发明的实施例的天线组件，例如天线组件500，也可以设计成使得无线电装置550可以是现场可更换的。在本文中，现场可更换无线电装置是指安装在基站天线上的无线电装置550，所述无线电装置在基站天线安装在例如在天线塔上使用时可以被移除并用另一个无线电装置替换。为了便于这种现场可替换能力，天线组件500可以设计为使得附接到天线组件500和天线塔(或其它安装结构)之间的安装托架570连接到基站天线510，而不是连接到无线电装置550。另外，如图32所示，安装托架570可以与无线电装置550间隔开，使得当天线510安装在天线塔上时，技术人员可以接近并移除无线电装置550。

接下来参考图33A和33B，天线组件500的实施例示为包括覆盖并保护无线电装置550上的RF连接器端口552的装饰盖580、安装在天线罩520后部上的连接器端口532的阵列534以及在其间延伸的跨接线缆560。此外，在一些实施例中，装饰盖580可包括多个通风口582，所述多个通风口可便于由相应无线电装置550产生的热量远离天线组件500传递。如图所示，下盖580上的通风口582可以成形为将排出的热空气引导远离上无线电装置550。装饰盖580还可以为RF连接器端口532和跨接线缆560提供环境保护。如图34所示，在其它实施例中，挡板584可设在下无线电装置550与上无线电装置550之间，其将从下无线电装置550排出的热空气引导远离上无线电装置。

关于图28A-34图示的天线组件500的各种实施例使用外部跨接线缆560将波束成形无线电装置550上的RF连接器端口552连接到安装在天线罩520的后表面或底端盖514上的RF连接器端口532。然而，应认识到，在其它实施例中，可备选地使用盲配合连接器。图35A-35C示出了包括此类盲配合连接的天线阵列600。具体而言，图35A和35B分别是天线组件600的后视图和分解透视图，而图35C是一对侧视图，其示出了无线电装置650可如何经由无线电装置(未示出)上的盲配合连接器和安装在基站天线610的背面上的对应盲配合连接器632电连接到基站天线610。

根据本发明的其它实施例，包括在天线组件500中的RF连接器532可以由进入孔替换。图35是包括这种设计的天线组件700的后视图。如图35所示，天线组件700包括基站天线710，基站天线具有安装在其后表面上的一对波束成形无线电装置750。天线710的天线罩720包括在其中具有进入开口732的一对面板730。跨接线缆760可以从每个无线电装置750上的每个RF连接器端口752延伸穿过对应的进入孔732，以连接到基站天线710内的内部部件。

应认识到，在不脱离本发明的范围的情况下，可对上述天线组件进行许多修改。例如，虽然上述实施例示出了两个无线电装置安装在天线背面上，但应了解，在其它实施例中，不同数量的无线电装置可安装在天线上。例如，在其它实施例中，取决于例如蜂窝运营商要求，一个、三个、四个或更多个无线电装置可安装在天线的背面上。还应当认识到，虽然波束成形天线示为安装在上述天线的背面上，但是本发明的实施例不限于此。例如，在其它实施例中，连接到无源线性阵列的无线电装置可安装在天线的背面上。然而，在许多情况下，将波束成形无线电装置安装在天线的背面(其通常作为时分双工无线电装置操作)上可能是有利的，因为这些无线电装置可以比馈送无源频分双工线性阵列220、230的无线电装置更小和/或重量更轻，并且由于波束成形无线电装置通常具有更多RF连接器端口，因此，将波束成形无线电装置安装在天线的背面上，并将相关联的RF连接器端口移动到天线的背面还释放了底端盖上的更多空间，简化了安装过程。

作为另一实例，上文论述了根据本发明实施例的使用跨接线缆连接或盲配合连接器将波束成形无线电装置与基站天线电连接的天线组件。如下文将进一步详细论述，应认识到，在另一些实施例中，可使用压配合连接器。此类压配合连接器以与上述盲配合连接器类似的方式操作，但压配合连接器在安装期间可能对技术人员可见，使得更容易安装无线电装置，尤其当安装在天线塔的顶部执行时。

根据本发明的又一些实施例，滤波器可加在安装在根据本发明的实施例的天线组件上的无线电装置上的至少一些RF连接器端口与天线上RF连接器端口之间。在一些国家，与某些蜂窝无线电装置相关联的频带可以部分地保留用于其它用途。在这些国家中，因此可以使用频带的仅一部分。适应此类要求的一种方式是部署设计成仅在一部分频带中操作的无线电装置。然而，通过在无线电装置和天线之间添加外部滤波器，可以消除更换无线电装置的需要。此外，在一些情况下，滤波器可以实施为在线(inline)装置，所述联机装置可以例如连接到跨接线缆，或在一些实施例中甚至可以集成到跨接线缆中。

根据本发明的又一些实施例，提供了在基站天线上安装波束成形无线电装置以提供基站组件的方法。提供了适合工厂安装的安装方法以及用于在基站天线上现场安装(或替换)波束成形无线电装置的方法。在随后的讨论中，主要将参考图28A-29D中的波束成形无线电装置550安装到基站天线510上来描述安装方法。然而，应认识到，这些技术可用于本文公开的其它实施例中的任一个，视情况进行适当修改。

参考图36A，在一些实施例中，一个或多个导轨590可以安装在基站天线510的后表面上。例如，基站天线510的框架可以具有在框架的向后延伸的侧壁之间延伸的支承托架(未示出)，并且每个导轨590可以使用螺钉或其它附接机构穿过天线罩520安装到支承托架中的一个上。在图36A所示的实施例中，为每个波束成形无线电装置550提供一对水平定向的导轨590。

如图36A所示，每个导轨590可以使用槽钢实施，所述槽钢具有前板591、向后延伸的顶壁和底壁592，以及从相应顶壁和底壁592向下和向上延伸的唇缘593，使得导轨590具有限定内部槽594的大体C形横截面。安装孔595可穿过前壁591设置，所述前壁接收螺钉或其它紧固件596，所述螺钉或其它紧固件用于将每个导轨590安装在基站天线510的支承板或其它结构部件(未示出)上。在示例性实施例中，导轨590可由铝或钢形成。

如图36B所示，可以提供构造成用于安装在导轨590上的无线电装置支承板800。每个无线电装置支承板800可以包括例如基本上平面的金属板，金属板中具有安装孔810。然而，无线电装置支承板800不必是平面的，并且可包含例如向后延伸的唇缘820或其它非平面特征(例如，板无线电装置支承板800可为波纹板)。每个无线电装置支承板800的大小和安装孔810的位置可基于待安装在基站天线510上的波束成形无线电装置550的设计来定制。因此，可以为不同的波束成形无线电装置制造商和/或不同的波束成形无线电装置550模型提供不同的无线电装置支承板800。例如，图36D所示的波束成形无线电装置550(下文论述)包括其中具有开口553的顶部安装凸缘和底部安装凸缘551(在图中仅可见底部安装凸缘551)。开口553可以与无线电装置支承板800上的安装孔810对准，使得每个波束成形无线电装置550可以使用螺钉、螺栓或其它紧固件安装在相应的无线电装置支承板800上。

参考图36C，一个或多个引导结构830可以使用例如螺钉或螺栓安装在无线电装置支承板800的前表面上。在所描绘的实施例中，每个引导结构830包括安装在安装柱834上的可旋转轮832。轮832的大小设定成接收在槽594中，槽限定在导轨590中的一个的前板591、顶壁和底壁592以及唇缘593之间。唇缘593可以间隔开超过安装柱834的高度但小于轮832的高度的距离。因此，具有呈安装在柱834上的轮832形式的引导结构830的无线电装置支承板800可以通过平行于导轨590横向滑动无线电装置支承板800而安装在一个或多个导轨590上，使得轮832接收在导轨590中的槽594内。尽管图中未示出，但是诸如突片或螺栓的止挡件可以设在槽594的一端处，一旦无线电装置支承板800上的引导结构830已完全插入到导轨590的相应槽594中，所述止挡件防止无线电装置支承板800(和安装在其上的无线电装置550)相对于基站天线510进一步侧向移动。止挡件可包括例如穿过基部站天线510的天线罩520插入到支承托架中的螺钉或螺栓，其中螺钉/螺栓的头部在槽594内或刚好在槽594外，使得插入到导轨590中的第一轮832最终邻接螺钉/螺栓的头部以防止无线电装置支承板800的进一步侧向移动。第二止挡件还可安装在导轨590中的一个或多个的另一端处，在其安装之后防止无线电装置支承板800在任一方向上的侧向移动。第二止挡件可以是任何适当的结构，包括螺钉、螺栓、搭扣式止挡件、闩锁等。

参考图36D，一旦在其上安装有波束成形无线电装置550的无线电装置支承板800安装在基站天线510的后表面上，则可使用例如螺钉或其它紧固件将波束成形无线电装置550安装在相应的无线电装置支承板800上。参考图36E，然后可以安装跨接线缆560，其将每个波束成形无线电装置550上的连接器端口552电连接到基站天线510上的相应RF连接器端口532。

将引导结构830实施为安装在柱834上的可旋转轮832可以提供极低摩擦界面，这可以使安装者更容易地将无线电装置支承板800(具有或没有安装在其上的波束成形无线电装置550)安装在基站天线510上。然而，应当认识到，可以使用各种各样的其它引导结构830。例如，图37A示出了另一个实施例，其中引导结构830包括具有大体上T形横截面的杆840，所述大体T形横截面具有基部842和远端844。远端844可以接收在导轨590的槽594内。杆840可以涂覆有低摩擦材料，以使杆840更容易滑动到导轨590中的槽594中。图37B示出了又一个实施例，其中通过用安装在柱854上的静态旋钮852来替换图36C的柱安装轮832/834来实施引导结构830。许多其它实施方式是可能的。还应当认识到，在又一些实施例中，引导结构830可以安装在基站天线510的后表面上，并且导轨590可以安装在无线电装置支承板800上。

波束成形无线电装置550也可以在现场容易地更换。众所周知，基站天线通常安装在塔上，通常在地面上方数百英尺处。基站天线也可能较大、较重，并安装在从塔向外延伸的天线安装架上。因此，更换基站天线可能是困难且昂贵的。基站天线组件500的波束成形无线电装置550可以是可现场更换的，不需要将基站天线510与天线安装架分离。相反，可以移除在基站天线510与波束成形无线电装置550之间延伸的跨接线缆560，并且也可以移除或松开任何止动机构，例如止动螺栓或闩锁，其用于将安装了波束成形无线电装置550的每个无线电装置支承板800保持在基站天线510上的适当位置(以防止无线电装置支承板800相对于无线电装置550横向移动)。然后，可以简单地通过横向滑动无线电装置支承板800直到引导结构830摆脱相应导轨590中的槽594为止，来移除安装了波束成形无线电装置550的每个无线电装置支承板800。接着，安装在适当无线电装置支承板800上的不同波束成形无线电装置550可邻近于导轨590定位，使得无线电装置支承板800上的引导结构830与导轨590对准。安装器可以接着横向移动新的无线电装置支承板800，使得引导结构830被基站天线510上的相应导轨590捕获。一旦新无线电装置支承板800(其上安装了新的波束成形无线电装置550)完全安装在导轨590上，上述的止动/闭锁机构就可接合以防止新无线电装置支承板800相对于基站天线510横向移动。应当注意，在一些实施例中，新的波束成形无线电装置550可以在不使用任何工具或仅使用螺丝刀的情况下安装。

如上文所论述，常规跨接线缆560可用于将波束成形无线电装置550上的每个连接器端口552连接到基站天线510上的相应RF连接器端口532。如上文所论述，RF连接器端口532可以例如安装在天线510的后表面上的板530上或天线510的底端盖514上。任何适当的RF连接器可用于RF连接器端口532，如例如4.3/10连接器。在其它实施例中，可在波束成形无线电装置550上或在天线上使用盲配合连接器以简化将波束成形无线电装置550电连接到基站天线510。

例如，参考图38A，在一些实施例中，可提供多个连接器化跨接线缆870，其中每条跨接线缆870在其第一端上具有盲配合连接器872。盲配合连接器872可以是推入连接器。每个盲配合连接器872可以安装在连接器板860中。波束成形无线电装置550由各种不同制造商销售，并且每个波束成形无线电装置550上的连接器端口552的布局将因制造商和/或不同无线电装置型号而不同。连接器板860可针对每个不同的波束成形无线电装置550设计提供，其中每个连接器板860具有用于盲配合连接器872的开口，所述开口与相应波束成形无线电装置550设计上的连接器端口552布置对准。图38B是连接器板860的放大透视图，其示出了安装在其中的盲配合连接器872。图38B中省略了每条跨接线缆870的线缆部分，以更好地示出盲配合连接器872如何安装在连接器板860中。连接器板860可以被推入到位，使得盲配合连接器872插入到波束成形无线电装置550上的对应连接器端口552中，以便在单次操作中将所有跨接线缆870连接到波束成形无线电装置550，简化了安装过程。连接器板860的使用还可减小将跨接线缆870连接到波束成形无线电装置550上的错误连接器端口552的可能性。

如图38A进一步所示，每条跨接线缆870的第二端可连接到一个或多个集群连接器880。集群连接器可以包括固定地预安装在共用板中的多个连接器。在图38A所示的实施例中，提供了两个集群连接器880-1、880-2，其中五条跨接线缆870连接到第一集群连接器880-1，并且其余四条跨接线缆870连接到第二集群连接器880-2。基站天线510上的RF端口532可以布置成与两个集群连接器880配合，并且每个集群连接器880可以被推到四个或五个RF连接器端口532的对应组上，以便快速且容易地将跨接线缆870连接到基站天线510。合适的集群连接器在2019年4月4日提交的序列号为16/375,530的美国专利申请中公开，所述美国专利申请的整个内容以引用的方式并入本文中。

在其它实施例中(未示出)，未安装在连接器板860中的每条跨接线缆870的端部可具有安装在其上的常规RF连接器。在此类实施例中，每条跨接线缆870可由安装者单独地连接到基站天线510上的相应RF连接器端口532。在又一些实施例(也未示出)中，相应跨接线缆870的第二端可安装在第二连接器板860中，且第二连接器板860可推入到基站天线510的RF连接器端口532上的适当位置，以便在单次操作中将所有跨接线缆870连接到基站天线510。

还应当认识到，在线缆的两端具有集群连接器的跨接线缆组件可以在其它实施例中使用或替代地用于提供波束成形无线电装置550与基站天线510之间的RF连接。

上文已经参考附图描述了本发明的实施例，在附图中示出了本发明的实施例。然而，本发明可以许多不同的形式体现，且不应解读为限制于本文陈述的实施例。而是，提供这些实施例以使得本公开将是透彻和完整的，并且这些实施例将向本领域技术人员充分传达本发明的范围。贯穿全文，相同的数字表示相同的元件。

将理解尽管本文中可以使用术语第一、第二等来描述各个元件，但这些元件不应由这些术语限制。这些术语仅用以将一个元件与另一元件区分开来。例如，在不偏离本发明的范围的情况下，第一元件可称作第二元件，并且类似地，第二元件可称作第一元件。如本文所使用，术语“和/或”包括相关联所列项目中的一个或多个的任何和所有组合。

将理解，当一个元件被描述为在另一个元件“上”时，该元件可以直接在另一个元件上，或者也可以存在中间元件。相反，当一个元件被描述为“直接在”另一个元件上时，则不存在任何中间元件。还将理解，当一个元件被描述为“连接”或“耦合”到另一个元件时，该元件可以直接连接或耦合到另一个元件，或者可以存在中间元件。相反，当一个元件被描述为“直接连接”或“直接耦合”到另一个元件时，则不存在任何中间元件。用来描述元件之间的关系的其它词语应以类似方式解读(即，“在……之间”相对“直接在……之间”，“相邻”相对“直接相邻”等)。

相对术语，例如“下方”或“上方”或“上部”或“下部”或“水平”或“竖直”在本文中可以用于描述一个元件、层或区域与另一个元件、层或区域的关系，如附图中所示。将理解，这些术语除了附图中描绘的定向之外还意图涵盖装置的不同定向。

本文所使用的术语仅出于描述特定实施例的目的，并不旨在限制本发明。如本文所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”也意图包括复数形式，除非上下文另外明确指出。还将理解，术语“包括”、“包含”和/或“具有”在本文中使用时，指存在所述的特征、操作、元件和/或部件，但不排除存在或添加一个或多个其它特征、操作、元件、部件和/或其分组。

上文公开的所有实施例的方面和元件可以任何方式组合和/或与其它实施例的方面或元件组合，以提供多个附加实施例。