天线设备及天线设备阵列

技术领域

本公开大体上涉及电信设备领域，更具体地说，涉及天线设备及天线设备阵列。

背景技术

近年来，得益于包括分集天线、可重构天线等创新天线技术的构想，各式无线通信系统迅速发展。这种系统在不同的频带内操作，因此针对每个频带需要单独的辐射元件。通常，每个站点可能需要多个天线为这种系统提供专用天线。因此，迫切需要紧凑型天线这样的单一结构来服务于所有所需频带。此外，随着对天线与无线设备(例如有源天线系统(active antenna system，AAS))更深入集成的需求不断增长，要求出现能够在不影响天线关键性能指标(key performance indicator，KPI)的情况下扩展低剖面天线带宽的新方式。

传统上，越来越多的天线阵列集成在同一壳体中。然而，天线阵列这样的集成导致天线系统高度复杂，且大大地(恶劣地)影响了天线的外形，这对于所述天线系统的商业现场部署来说至关重要。然而，所述集成通常需要相当大的成本。因此，为了覆盖天线系统中的标准操作频带，包括但不限于保持相同射频(radio frequency，RF)性能的现代基站天线系统，且为了将天线元件与其他组件轻松集成，必须开发不同于传统技术的新概念/架构。

此外，在考虑天线(或辐射元件)性能的同时，将更多的天线(因此是频带)集成在一个小空间中意味着它们之间高度耦合(不必要的能量传递)，这会降低信号质量。系统(或天线)之间的耦合可能是限制性能的关键因素，因此也是限制天线提供的容量的关键因素。因此，控制或降低耦合度以尽可能减少其影响是至关重要的由此产生了对天线阵列之间具有改进隔离的天线或系统的需求。换句话说，需要一种系统或方法，用于在所需频带中使天线失谐以抑制与相邻天线的不必要耦合，尤其是具有交替频带的天线系统。

此外，传统上，双工器耦合到天线系统，以分离发射(TX)信号路径和接收(RX)信号路径。双工器允许TX和RX电路共享同一天线以节省空间和成本，同时将TX和RX信号相互隔离。通常，TX和RX信号占用不同的频带，这里双工器可以将带通滤波和频率复用的功能合并到天线设备上。然而，双工器本身作为附加设备占用了额外的空间和额外的成本，增加了天线的物理占用空间。此外，这种传统的天线设备是资源密集型的，即需要更多的人力、技能或努力和安装时间。通常，部件数量的增加导致接触点增加，并且为了进一步电耦合这种接触点，需要更多的焊接接头。另外，对于多于一个频带操作的传统天线设备，无故障无干扰的通信始终是一个挑战。

因此，根据上述讨论，需要克服与传统天线设备相关联的上述缺点。

发明内容

本公开寻求提供一种天线设备和天线设备阵列。本公开寻求提供一种解决与传统天线设备相关联的结构和制造复杂性以及安装努力的现有问题的方案。本公开的目的是提供一种至少部分地克服现有技术中遇到的问题的解决方案，并提供一种易于安装且具有较低结构和制造复杂性的改进天线设备。此外，本公开的天线设备寻求在具有改进性能的多个频带内操作，而不需要附加设备，例如双工器。此外，本公开寻求提供一种解决在多个频带内操作的相邻天线设备之间固有耦合的现有问题的解决方案，并将天线部署的影响降至最低。

本公开的目的是通过所附独立权利要求中提供的方案实现的。本公开的有利实现方式在从属权利要求中进一步定义。

在第一方面中，本公开提供了一种天线设备，包括：辐射器，所述辐射器被配置为在平行于天线设备的辐射轴的方向上辐射电磁信号，所述辐射器具有垂直于所述辐射轴的基本平面形状；以及与所述辐射器相邻的谐振结构，所述谐振结构具有平行于所述辐射器的基本平面形状，其中所述辐射器被配置为在第一频带中辐射电磁信号，并且所述谐振结构配置为具有所述第一频带内的谐振频率。

本公开的天线设备是一种低轮廓、轻重量、紧凑的天线设备，该设备集成了更多的频带并保持了小的外形尺寸。与传统天线设备相比，天线设备的大小紧凑，并且具有更低的复杂性(即结构和制造复杂性)。例如，天线设备不使用探针或电缆等部件来连接馈电线，从而降低天线设备的整体复杂性。此外，天线设备基于与谐振结构相关联的谐振频率对一个或多个频带(即子带)进行滤波，而不实现附加滤波器。此外，天线设备不需要任何附加设备(例如双工器)在多个频带内操作，并且还消除或极大地最小化相邻天线设备之间的耦合。因此，减少了附加设备和部件的数量，从而减少了安装天线设备所需的焊点数量。因此，降低了与天线设备相关联的整体结构和制造复杂性，这反过来又从时间、成本和劳动力的角度减少了安装操作量。此外，由于辐射器的辐射方向和平行于辐射轴的谐振结构，天线设备的方向性得到了提高。

在一种实现形式中，谐振结构布置在辐射器的无功近场中。

在另一种实现形式中，其中辐射器与谐振结构之间的距离基于第一频带的中心波长λ

在另一种实现形式中，谐振结构由金属片、印刷电路板或具有金属箔沉积物的板中的一种形成；并通过一个或多个支撑件安装到辐射器上，或安装在层压到辐射器上的衬底上。

以这种方式实现谐振结构使天线设备紧凑，并减少结构复杂性和安装操作量。此外，作为金属片、印刷电路板或金属化塑料的实现为设计滤波器提供了更大的灵活性。

在另一种实现形式中，辐射器是贴片天线，并且天线设备还包括具有平行于辐射器布置并与所述辐射器间隔开的平面结构的导向器。

与传统天线设备相比，贴片天线轮廓较低，重量较轻，且体积消耗较低。此外，成本较低，尺寸较小，且易于制造和一致性。

在另一种实现形式中，天线设备还包括与导向器相邻的至少一个第二谐振结构，所述谐振结构具有平行于所述导向器的基本平面形状，其中所述第二谐振结构配置为具有第一频带内的第二谐振频率。

导向器为天线设备提供了增加的阻抗带宽和高方向性。此外，通过充当寄生元件的谐振结构直接或间接地实现增加的阻抗带宽。

在另一种实现形式中，谐振结构被配置为充当天线设备的寄生元件。

充当寄生元件的谐振结构相对于谐振结构的大小和位置显著影响天线设备的输入阻抗。此外，带宽增强和/或增强辐射或通过谐振结构(或寄生元件)直接或间接地实现。

在另一种实现形式中，谐振结构的形状关于谐振结构的中心点对称。

在另一种实现形式中，谐振结构的长度基于谐振频率确定。

谐振结构的长度根据实现要求变化，以提供使天线设备操作的最佳频率范围。这种长度变化使两个及以上设备可以在没有耦合的情况下操作，从而提高了整体性能。

在另一种实现形式中，谐振频率基于由布置在天线设备附近的另一天线设备辐射的第二频带确定。

基于相邻天线设备的频带确定谐振频率使多个天线设备能够共存并在操作期间无耦合或干扰地操作，从而实现天线设备的最佳操作。

在第二方面中，本公开提供了一种由两个及以上天线设备组成的阵列，所述阵列包括第一方面中的两个及以上天线设备。

两个及以上附加设备与天线设备结合使用，让天线设备可以在多个频带(即两个以上的频带)中操作。天线设备的整体能力得到提高，且能在不降低自身性能的情况下容纳一个或多个天线设备。此外，这样的设置能让多个天线设备共存并在两个及以上天线设备之间耦合或无干扰地操作。此外，在单个阵列中集成多个天线设备提高了整体性能，降低了天线设备的整体复杂性和相关成本。

第二方面中的天线设备阵列实现了第一方面中的天线设备的所有优点和效果。

在另一种实现形式中，所述天线设备阵列包括在第一频带中操作并具有调谐到第一谐振频率的第一谐振结构的第一天线设备。此外，所述阵列包括在第二频带中操作并具有调谐到第二谐振频率的第二谐振结构的第二天线设备，其中所述第一谐振频率基于所述第二频带确定，所述第二谐振频率基于所述第一频带。

以这种方式实现所述阵列以及基于相邻天线设备的频带确定谐振频率使得所述阵列的天线设备能够共存，并在操作期间通过使高回波损耗的频带失谐而无耦合或干扰地操作，从而实现天线设备的最佳操作。此外，这样的实现方式使得所述阵列可以进行双工行为，而无需使用附加设备，如双工器。

在另一种实现形式中，包括第一天线设备的天线设备阵列被配置用于上行链路，第二天线设备被配置用于下行链路。

以这种方式实现天线设备阵列能够在不实现双工器的情况下与天线设备进行双向通信，从而降低物理占用空间和相关的制造成本。

在另一种实现形式中，第一频带与第二频带重叠。

由于天线设备的失谐重叠区域，即使频带的重叠性质也不会在天线设备的操作期间提供信号的干扰或散射影响。

在另一种实现形式中，第一频带和第二频带各自包括多个子带，第一频带的子带与第二频带的子带交织。

应理解，上文讨论的所有实现形式都可以组合在一起。需要说明的是，本申请中描述的所有设备、元件、电路、单元和模块可以在软件或硬件元件或其任何类型的组合中实现。本申请中描述的各种实体所执行的所有步骤以及所描述的各种实体要执行的功能均意在指相应实体用于执行相应步骤和功能。虽然在以下具体实施例的描述中，外部实体执行的具体功能或步骤没有在执行具体步骤或功能的实体的具体详述元件的描述中反映，但是技术人员应清楚，这些方法和功能可以通过相应的硬件或软件元件或其任何类型的组合实现。可以理解的是，本公开的特征易于以各种组合进行组合，而不脱离由所附权利要求书所定义的本公开的范围。

本公开的附加方面、优点、特征和目的从附图和结合以下所附权利要求书解释的说明性实现方式的详细描述中变得清楚。

附图说明

当结合附图阅读时，可以更好地理解以上发明内容以及说明性实施例的以下详细描述。为了说明本公开，本公开的示例性结构在附图中示出。但是，本公开不限于本文公开的具体方法和工具。此外，本领域技术人员应理解，附图不是按比例绘制的。在可能的情况下，相同的元件用相同的数字表示。

现在参考下图仅作为示例来描述本公开的实施例，其中：

图1是本公开实施例的天线设备的透视图；

图2是本公开实施例的图1的天线设备的分解视图，其中该设备的封闭壁被移除；

图3是本公开实施例的图1的天线设备和另一天线设备的透视图；

图4是本公开实施例的天线设备阵列的框图；

图5是本公开实施例的图4的天线设备阵列的示例性频带；

图6A是本公开实施例的在两个不同频带中的两个天线设备之间耦合的图形表示；

图6B是本公开实施例的在两个不同频带中的图6A的两个天线设备之间的耦合效果的图形表示；

图7A是本公开实施例的由第一天线设备在第一频带中辐射的电磁信号的回波损耗和极化的图形表示；

图7B是本公开实施例的由第二天线设备在第二频带中辐射的电磁信号的回波损耗和极化的图形表示；

图8-11是本公开的各种实施例的天线设备的谐振结构的示例性备选实施例。

在附图中，带下划线的数字用于表示带下划线的数字所在的项目或与带下划线的数字相邻的项目。不带下划线的数字与由将不带下划线的数字与项目关联的线标识的项目有关。当一个数字不带下划线并具有关联的箭头时，不带下划线的数字用于标识箭头指向的一般项目。

具体实施方式

以下详细描述说明了本公开的实施例以及可以实现这些实施例的方式。虽然已经公开了实施本公开的一些模式，但本领域技术人员应认识到，也可以存在用于实施或实践本公开的其他实施例。

图1是本公开实施例的天线设备的透视图。参考图1，示出了天线设备100。天线设备100包括辐射器102和谐振结构104(更好地示出在图2中)。辐射器102包括垂直于辐射轴X的基本平面形状。还示出了第一组支撑结构112，该第一组支撑结构包括天线设备100中的第一支撑结构112A、第二支撑结构112B、第三支撑结构112C和第四支撑结构112D。

天线设备100也可以称为天线的辐射元件、辐射设备或天线元件。天线设备100用于电信。例如，天线设备100可以用于无线通信系统。在一些实施例中，这种天线设备阵列或一个或多个天线设备可以用于通信系统。这种无线通信系统的示例包括但不限于基站(例如演进Node B(evolved Node B，eNB)、gNB等)、中继器设备、客户终端设备和其他定制的电信硬件。

辐射器102用于沿着天线设备100的X方向辐射电磁信号。清楚的是，当天线设备100操作时，辐射电磁信号。术语‘电磁信号’包括通过电场和磁场强度的同时周期性变化进行的信号传播，包括无线电波、微波、红外、光、紫外线、X射线和伽马射线。术语“辐射轴”是指方向与来自辐射器102的辐射电磁信号的方向相同的轴。辐射器102具有垂直于辐射轴X的基本平面形状。术语“基本上平面”是指辐射器102的形状，即平坦且不间断的形状，该形状可以进一步包括穿孔或开口、凹陷或其中的其他中断。此外，将理解，辐射器102的形状可以是弧形的或弯曲的。如图1所示，辐射器102具有基本平面形状，并在垂直于辐射轴X的方向上布置。辐射器102用于在第一频带中辐射电磁信号。电磁信号必须占用承载其大部分能量的频率范围，称为其带宽。术语“频带”可以表示一个通信通道，或者根据实现方式被细分为各种频带，例如第一频带、第二频带等。在一个示例中，第一频带可以由频率范围，即1.7GHz到2.0GHz定义。在另一个示例中，第二频带可以由频率范围，即1.8GHz到2.2GHz定义。

根据实施例，辐射器102是贴片天线。术语“贴片天线”是指具有低轮廓的天线类型，这种类型的天线可能安装在例如平坦辐射贴片之类的平坦表面上。值得注意的是，平坦的辐射贴片形成辐射器102的部分，该部分用于沿着X方向辐射电磁信号。通常，辐射器102包括安装在称为接地平面的较大金属片上的平坦的矩形金属片或“贴片”。在一种实现形式中，辐射器102为金属贴片辐射器。有益的是，贴片天线提供了低重量、低轮廓的平面配置。此外，贴片天线提供了易于制造和与其他设备(例如其他天线设备)集成的优点。

在一个实施例中，谐振结构104布置在天线设备100的辐射器102上方。术语“谐振结构”是指天线设备100的元件，该元件用于在操作期间以所需频率谐振。所需频率是谐振结构104对由天线设备100辐射的电磁信号进行滤波的优选频率。在这个意义上，谐振结构104在谐振结构104的谐振频率下使辐射器102失谐。谐振结构104与辐射器102相邻放置，与辐射器102相距预定距离。谐振结构104具有平行于辐射器102的基本平面形状。谐振结构104具有十字形结构(如图2中所示)，该十字形结构具有两个细长臂(也称为短线)。此外，谐振结构104具有均匀的形状，即谐振结构104的物理尺寸，例如谐振结构104的十字形结构的宽度和长度是均匀的。清楚的是，由于长度适当，谐振结构104在操作期间能以所需频率谐振。通常，短线的长度L是均匀的，因此谐振结构104的大小是均匀的，以实现所需的操作频率。然而，本领域技术人员将理解，谐振结构104的形状和大小可以改变，而不限制本公开的范围。此外，谐振结构104的大小和形状可能会改变，以适应所需的谐振频率。或者，通过改变谐振结构104的大小和形状，谐振频率可能会改变。例如，短线的长度可以改变，以向天线设备100提供双谐振。

根据一个实施例，谐振结构104的形状关于谐振结构104的中心点对称。值得注意的是，谐振结构104的对称十字形结构使得天线设备100表现出了双极化特性，即同时响应水平极化和垂直极化的无线电波。此外，可以清楚的是，当天线设备100用于表现出单极化特性时，即用于仅响应水平或垂直的一个极化方向，谐振结构104可以不被配置为具有非对称结构。

如图1所示，谐振结构104具有十字形结构。此外，十字形结构关于谐振结构104的中心点对称。换句话说，谐振结构104的中心点将谐振结构104分成两个相等的半部或谐振结构104的每个半部围绕中心点的相等镜像。换句话说，每个细长臂或短线的长度L是相同的。可选地，短线的长度L可以根据实现方式改变，而不限制本公开的范围。

谐振结构104配置为具有第一频带内的谐振频率。谐振结构104用于在辐射器102的第一频带内的谐振频率下操作。术语“谐振频率”是指谐振结构104对与天线设备100相关联的第一频带中的子带进行滤波的频率。

在一个实施例中，谐振结构104布置在辐射器102的无功近场中。术语“无功近场”是指与天线(例如天线设备100)相邻的区域。在所述区域中，电磁信号的电场(或E场)和磁场(或H场)彼此相差90度，因此是无功的。通常，无功近场是这样的区域，在该区域中，天线设备(例如天线设备100)中存在的电流和电荷的强电感和电容效应用于使电磁分量(例如电磁信号)不表现为远场辐射，即相对于与辐射器(例如辐射器102)的距离，所述电感和电容效应比远场辐射效应更快地降低功率。如图1所示，谐振结构104与辐射器102分开放置，并放置在辐射器102的无功近场内。

根据一个实施例，谐振结构104与辐射器102分开放置，其中辐射器102与谐振结构104之间的距离D基于第一频带的中心波长λ

根据一个实施例，谐振结构104由金属片、印刷电路板或具有金属化沉积物的电介质材料箔其中一个形成。在一个示例中，谐振结构104可以实现为单层印刷电路板、多层印刷电路板、柔性PCB或柔性刚性PCB。此外，谐振结构104可以使用折叠的金属片，例如铜、铝、铁等的金属片形成。此外，谐振结构104可以是具有金属化沉积物的电介质材料箔。在一种实现方式中，使用具有金属化沉积物的电介质箔(或非常薄的塑料)。在另一种实现方式中，谐振结构104为激光切割的金属片。使用电介质材料箔的板是使用通过将导电迹线或路径印刷到板的一侧或两侧上实现的金属化形成的。该板可以是热塑性部件、金属板、半导体片等。电介质箔的材料包括但不限于胶木或FR4玻璃环氧树脂。此外，可以使用气溶胶喷射、喷墨或丝网印刷中的至少一种来执行导电迹线的印刷。此外，谐振结构104通过一个或多个支撑件118(也称为支撑片)安装到辐射器102上，或者安装在层压到辐射器102上的衬底(未示出)上。一个或多个支撑件(也称为支撑片)设置在整个辐射器102的特定位置处，以将谐振结构104保持在与辐射器102的距离D处。“衬底”是指辐射器102的机械支撑件。为了提供所述支撑件，衬底主要由电介质材料(例如电介质箔的电介质材料)组成，并可能影响天线设备100的电性能。

根据另一实施例，天线设备100还包括导向器106，该导向器具有平行于辐射器102布置并与辐射器102间隔开的平面结构。“导向器”106是指天线设备100的元件，该元件用于增加辐射器102的辐射，即电磁信号的能量增益和方向性。术语“导向器”是指用于增加从动元件(例如辐射器102)在其自身方向上的辐射的元件。有益的是，导向器106平行于辐射器102布置，以增强辐射器102的辐射。通常，导向器106是寄生元件。或者，导向器106从辐射器102接收其能量。导向器106用于增强辐射，即在能量方面增强辐射电磁信号。或者，导向器106增加辐射器102的方向性。通常，导向器(例如导向器106)的大小小于从动元件(例如辐射器102)的大小。如图1所示，导向器106的大小小于辐射器102的大小。在一个示例中，导向器106的大小比从动元件(即辐射器102)小或短5％。

根据一个实施例，天线设备100还包括与导向器106相邻的至少一个第二谐振结构(例如谐振结构108)。第二谐振结构108与导向器106相邻布置，并具有类似于与辐射器102相邻布置的谐振结构104的形状，并且其中第二谐振结构108小于第一谐振结构104。第二谐振结构108具有平行于导向器106的基本平面形状。通常，第二谐振结构108布置成相邻并平行于导向器106。共同地，辐射器102、导向器106和谐振结构(即第一谐振结构104、第二谐振结构108)中的每一个彼此平行地布置，并垂直于辐射器102的辐射轴X布置。此外，第二谐振结构108配置为具有第一频带内的第二谐振频率。第二谐振频率可以与第一频带内的第一谐振频率不同。然而，第二谐振频率可以与第一谐振频率相同，以实现频带(例如第一频带)的增加的抑制电平。共同地，第一谐振频率和第二谐振频率使能第一频带中的区域，其中辐射器102失谐，即在谐振频率下失谐。

根据一个实施例，谐振结构(例如谐振结构104、第二谐振结构108)用于充当在谐振频率(例如分别是第一谐振频率、第二谐振频率)下操作的滤波器。具体来说，第一谐振结构104和第二谐振结构108以如下方式布置，即充当在谐振频率(例如用于谐振结构104的第一谐振频率、用于第二谐振结构108的第二谐振频率)下操作的滤波器。在此，谐振结构104、108用于抑制或对第一频带的子带，例如从1.8GHz到1.9GHz进行滤波。或者，天线设备100在第一频带中失谐。

根据一个实施例，谐振结构104、108用于充当天线设备100的寄生元件。术语“寄生元件”是指依赖于另一个元件(例如辐射器102)的馈电的元件。换句话说，寄生元件自身没有馈电，并有助于间接增强辐射(或电磁信号)。值得注意的是，谐振结构104、108(即寄生元件)不直接连接到馈电。或者，谐振结构104、108充当寄生元件，并从相邻元件(例如辐射器102)获得功率。如图1所示，谐振结构104电耦合到辐射器102以从其获得能量，并且不与天线设备100的馈电或馈电布置直接连接。

根据一个实施例，天线设备100包括两组支撑结构112、114，其中第一组支撑结构112布置在导向器106与第二谐振结构108之间，而第二组支撑结构114(如图2所示)布置在辐射器102与底座124之间。底座124可以实现为PCB，并且可以包括反射器，例如实现为PCB上的金属层。

每一组支撑结构，即第一组支撑结构112和第二组支撑结构114都是不导电的。此外，第一组支撑结构112用于将导向器106保持在与辐射器102的高度H处。如图1所示，第一组支撑结构112中的每个支撑结构包括两个末端，即第一末端和第二末端，其中第一组支撑结构112中的每个支撑结构的第一末端连接到导向器106，并且第一组支撑结构112中的每个支撑结构的第二末端连接到天线设备100的封闭壁110(配置天线腔)。通常，两组支撑结构112、114中的每一组由塑料制成，并且是不导电的。两组支撑结构112、114中的每一组可以由单件形成。天线设备100使用封闭壁110覆盖，该封闭壁与天线设备100的距离基于实现方式进行调整。术语“封闭壁”是指包围天线设备的壁，优选地由例如金属之类的导电材料制成。

根据一个实施例，第二谐振结构108包括在第二谐振结构108的十字形结构的每一末端处的延伸部分，并且可以机械地耦合到第一组支撑结构112。在谐振结构108的每一末端处，两个延伸部分(形成V型结构)可以布置成机械地耦合到第一组支撑结构112的四个支撑结构中的两个。在一个示例中，在谐振结构108的第一末端处，谐振结构的第一末端处的两个延伸部分可以耦合到第一支撑结构112A和第二支撑结构112B。类似地，在谐振结构108的第二末端处，第二谐振结构108的第二末端处的两个延伸部分可以耦合到第二支撑结构112B和第三支撑结构112C等。

根据一个实施例，其中谐振结构104、108的长度L基于谐振频率确定。通常，谐振结构104、108的长度L与谐振频率成反比。例如，谐振频率的频率越高，谐振结构104、108的长度L就越短，且反之亦然。或者，用于较高谐振频率的谐振结构104、108较短，以匹配电磁信号的长度，而用于低频无线信号的谐振结构104、108较长。如图1所示，第一谐振结构104的长度L大于谐振结构108的长度(未示出)，因此，第一谐振结构104的第一谐振频率低于第二谐振结构108的第二谐振频率。具体来说，第一谐振结构104的长度L基于第一频带内的第一谐振频率确定，而第二谐振结构108的长度(例如长度L)基于第一频带内的第二谐振频率确定。

图2是本公开实施例的天线设备100的分解视图。参考图2，示出了天线设备100的分解视图。如图所示，天线设备100包括辐射器102、导向器106、第一谐振结构104和第二谐振结构108。天线设备还包括布置在辐射器102下方和接地层(未示出)上方的馈电布置(未示出)，以及馈电布置可以驻留在其中的馈电腔122。此外，接地层和馈电布置可以使用印刷电路板形成，并且还包括电连接和布线，以实现从馈电布置到天线设备100的馈电。

进一步示出，第一谐振结构104和第二谐振结构108中的每一个包括设置在辐射结构104、108中的每一个中的不同位置处的多个穿孔。如图所示，第一谐振结构104包括布置在整个第一谐振结构104上的九个穿孔。具体来说，第一谐振结构104的每一末端包括两个穿孔，这两个穿孔之间的间隔可以相等，也可以不相等。除了谐振结构104的每一末端处的穿孔外，还存在基本上中心位置处的穿孔。值得注意的是，穿孔设置在整个谐振结构104的特定位置处，用于容纳第一组支撑片118。术语“支撑片”是指连接到例如辐射器102或谐振结构104之类的任何结构或从所述任何结构突出的材料的突出部，用于将结构保持或紧固在所需位置。

通常，第一谐振结构104上的多个穿孔(或九个穿孔)被设置为接收包括九个支撑片118A-I的第一组支撑片118，例如第一支撑片118A、第二支撑片118B，以这种推到第九支撑片118I(中心支撑片)。第一谐振结构104的多个穿孔(例如九个穿孔)中的每一个用于接收九个支撑片118A-I中的每一个的第二末端。通常，支撑片118A-I用于将第一谐振结构104保持在与辐射器102的距离D处。

类似地，第二谐振结构108包括布置在整个第二谐振结构108上的五个穿孔(类似于第一谐振结构104)。具体来说，第二谐振结构108的每一末端包括单个穿孔。除了在谐振结构108的每一末端处的单个穿孔外，还存在第二谐振结构108的基本上中心位置处的穿孔。通常，设置多个穿孔(或五个穿孔)以接收第二组支撑片120，该第二组支撑片包括五个支撑片120A-E，即第一支撑片120A、第二支撑片120B，以这种推到第五支撑片120E(中心支撑片)。第二谐振结构108的多个穿孔(例如五个穿孔)中的每一个用于接收五个支撑片120A-E中的每一个的第二末端。

值得注意的是，支撑片118、120形成为支撑结构112、114的整体部分。换句话说，支撑片118A-I是第一组支撑结构118的一部分，第二组支撑片120A-E是第二组支撑结构114的一部分。

图3示出了本公开实施例的天线设备100和另一个天线设备300(类似于天线设备100)的透视图。参考图3，示出了两个天线设备，即天线设备100和另一个天线设备300，它们彼此间隔开或隔开预定距离。天线设备300(或第二天线设备)在形状和结构上与天线设备100类似。通常，天线设备300包括第二辐射器302、与第二辐射器302相邻放置的第一谐振结构304以及与第二辐射器302相隔一定距离放置的导向器306(例如天线设备100的导向器106)。此外，另一天线设备300包括与导向器306相邻的第二谐振结构308。值得注意的是，两个天线设备100、300与封闭壁310(例如封闭壁110)间隔开，该封闭壁与天线设备100、300的距离基于实现方式进行调整。术语“封闭壁”是指包围一个或多个天线设备的壁，优选地由例如金属之类的导电材料制成。本领域技术人员将理解，两个天线设备之间的距离以及天线设备与封闭壁之间的距离可以在不限制本公开的范围的情况下改变。在一种实现方式中，两个天线设备，即天线设备100与另一个天线设备300之间的隔离度约为0.6λ

根据一个实施例，第一频带和第二频带各自包括多个子带，其中第一频带的子带与第二频带的子带交织。通常，例如第一频带和第二频带之类的频带中的每一个的子带至少部分地彼此重叠。此外，每个频带的操作子带可以彼此交替。术语“操作子带”是指由任何天线设备操作的子带。在一个示例中，第一频带的第一子带可以伴随有第二频带的第一子带或第二子带。在示例性场景中，范围为1.4GHz到2GHz的第一频带可以包括多个子带，例如1.71GHz到1.785GHz之间的第一子带和1.805GHz到1.88GHz之间的第二子带，并且范围为1.6GHz到2.4GHz的第二频带可以包括范围为1.92GHz到1.98GHz的第三子带和范围为2.11GHz到2.17Ghz的第四子带。在此，交织的子带存在于两个频带的重叠区域中，并且两个频带内的操作子带由与谐振结构104、108相关联的谐振频率定义。与谐振结构104、108相关联的谐振频率可以基于所需的操作频带进行选择。第一、第二、第三和第四子带等多个子带中的每一个子带可以基于不同的实现目的以交替方式存在。在一个示例中，第一子带可以用于上行链路通信，而第四子带可以用于下行链路通信。

根据一个实施例，谐振频率(例如第一谐振频率)基于与布置在天线设备100附近的另一个天线设备300(也称为第二天线设备)相关联的第二频带确定。第一谐振频率基于另一个天线设备300的第二频带确定。通常，谐振频率，例如与第一谐振结构104相关联的第一谐振频率基于另一个天线设备300的第二频带内的子带。类似地，谐振频率，例如与第二谐振结构304相关联的第二谐振频率基于第一频带内的子带。两个天线设备的选择性实现使得天线设备(即天线设备100和另一个天线设备300)中的每一个能够在不降低性能的情况下通过抑制第一频带或第二频带内的子带而一起操作，其中两个天线设备100、300之间的耦合是高的。

根据一个实施例，第一天线设备100和另一个天线设备300可用于与双工器组合作为一个系统。第一谐振结构104和第二谐振结构304可用于在两个天线设备的操作期间组合用作双工器。术语“双工器”是指支持通过单个路径进行双向(双工)通信的电子设备。在此，谐振结构104、304让天线设备100、300可以一起操作，并在单个频带中同时执行双向通信(例如，上行链路和下行链路)。在一种实现方式中，天线设备100可以在第一频带中执行下行链路，另一个天线设备300可以在第二频带中执行上行链路。或者，上行链路操作和下行链路操作可以反转。有益的是，天线设备100不需要任何附加部件(例如双工器)来操作，从而降低了整体大小和复杂性。

图4是本公开实施例的天线设备阵列400的框图。天线设备阵列400应当结合天线设备100或天线设备300(结合图1-3示出和解释)来读取。阵列400包括两个及以上天线设备(例如天线设备100、另一个天线设备300)。天线设备阵列400包括以阵列或网格形式布置的多个天线设备。例如，天线设备阵列400包括天线设备402(类似于天线设备100)、天线设备404(类似于另一个天线设备300)。天线设备402、404可以通过馈电线连接到单个接收器或发射器，所述馈电线以特定相位关系将功率馈送到这种天线设备402、404，以作为单个天线一起工作。如本文所述，天线设备100可以在第一频带中的双频率下操作，类似地，另一个天线设备300可以在第二频带中的双频率下操作。因此，天线设备阵列400可以同时在双频率其中一个或两个频率下操作。此外，阵列400中的天线设备402、404中的每一个可用于发射或接收电磁信号(例如由辐射器102辐射的电磁信号)。

天线设备阵列400可以包括两个及以上天线设备，例如天线设备100。在这种情况下，天线设备阵列400可在一个或多个频带(例如，第一频带、第二频带)下操作，即在一个、两个或两个以上频带内操作。此外，天线设备阵列400的两个及以上天线设备402、404可以通过馈电布置中的馈电线连接到多个接收器或发射器，所述馈电布置用于以特定相位关系将功率馈送到这样的两个及以上天线设备402、404，以作为单个天线或多个天线一起工作，以与多个无线通信设备通信。此外，多个无线通信设备的示例包括但不限于用户设备(例如智能手机)、客户终端设备、中继器设备、固定无线接入节点或其他通信设备或电信硬件。

根据一个实施例，天线设备阵列400包括在第一频带中操作并具有调谐到第一谐振频率的第一谐振结构(例如谐振结构104)的第一天线设备402和在第二频带中操作并具有调谐到第二谐振频率的第二谐振结构(例如谐振结构304)的第二天线设备404。在一种实现方式中，在第一频带中操作的第一天线设备402和在第二频带中操作的第二天线设备404组成双频带阵列400。在此，第一天线设备402的第一谐振频率定义了第一天线设备402的第一频带中的抑制子带，第二天线设备404的第二谐振频率定义了第二天线设备404的第二频带中的抑制子带。值得注意的是，两个天线设备402、404具有交错的频带并且紧密间隔，因此两个天线设备402、404之间的耦合倾向于高。因此，构成阵列400的天线元件以宽带方式调谐。

在一种实现方式中，基于第二天线设备404的第二频带内的操作子带，在第一频带内操作的第一天线设备402在第一谐振频率下失谐。例如，范围为1.8GHz到1.9GHZ的第一子带被第一天线设备402抑制。换句话说，第一天线设备402在第二天线设备404的第一操作子带中与第一谐振结构相关联的第一谐振频率下失谐。

相反，基于第一天线设备402的第一频带内的操作子带，在第二频带中操作的第二天线设备404在与第二谐振结构相关联的第二谐振频率下失谐。例如，在范围为1.8GHz到2.2GHz的第二频带中，范围为1.7GHz到1.8GHz的第一子带和范围为1.9GHZ到2.0GHZ的第二子带被第二天线设备404的第二谐振结构抑制。换句话说，第二天线设备404在第一天线设备402的第一操作子带和第二操作子带中失谐。

图5是本公开实施例的天线设备402、404的阵列400的示例性频带500。图5结合图1、2、3和4中的元件进行描述。参考图5，示出了天线设备402、404的阵列400的示例性第一频带504和示例性第二频带506的图形表示500。进一步示出了第一天线设备和第二天线设备的操作特性，即由两个天线设备中的每一个执行的操作类型。在一种实现方式中，第一频带504包括第一子带504A，其中第一天线设备执行上行链路操作，而第二频带506包括第二子带506A，其中第二天线设备执行下行链路操作。“重叠区域”502表示第一频带504和第二频带506彼此重合的区域。或者，重叠区域502由第一频带504和第二频带506的部分重叠形成，其中，重叠区域502包括第一重叠区域502A和第二重叠区域502B，此外，所述第一天线设备在所述第二重叠区域502B中执行上行链路操作，并且所述第二天线设备在所述第一重叠区域502A中执行下行链路操作。值得注意的是，重叠区域502和包括的子重叠区域502A、502B也是第一频带504和第二频带506的子带。在一个示例中，第一频带504包括数字蜂窝系统(digital cellular system，DCS)1800MHz频带，第二频带506包括国际移动电信(international mobile telecommunication，IMT)2100MHz频带。此外，在操作期间，两个天线设备可能在重叠区域502内或附近经历耦合。

因此，为了在操作期间消除两个天线设备之间的耦合，来自第一频带504和第二频带506的一个或多个子带分别被第一天线设备和第二天线设备的谐振结构抑制。具体来说，在第一频带504中，范围为1.8GHz到1.9GHZ的子带(例如第一重叠区域502A)被第一天线设备抑制，以使第二天线设备在被抑制的子带中不耦合地操作。类似地，在第二频带506中，范围为1.7GHz到1.8GHz的子带(例如第一子带504A)和范围为1.9GHZ到2.0GHZ的子带(例如第二重叠区域502B)被第二天线设备抑制，以使第一天线设备在被抑制的子带中操作。

根据一个实施例，第一频带504和第二频带506一起包括多个子带，包括但不限于第一子带504A、第二子带506A和重叠区域502。此外，重叠区域502包括两个子带，即第一重叠区域502A、第二重叠区域502B。此外，第一频带504的子带与形成重叠区域502的第二频带506的子带交织。或者，重叠区域502(即第一重叠区域502A、第二重叠区域502B)的子带包括在第一频带504和第二频带506内。通常，例如第一频带504和第二频带506之类的频带中的每一个的子带至少部分地彼此重叠。此外，每个频带502、504的操作子带可以彼此交替。

根据一个实施例，第一天线设备402被配置用于上行链路，第二天线设备404被配置用于下行链路。在此，天线设备402、404的阵列400被配置用于上行链路和下行链路操作。具体来说，上行链路操作由第一天线设备402执行，而下行链路操作由第二天线设备404执行。通常，由第一天线设备402和第二天线设备404分别执行的上行链路和下行链路操作在第一频带和第二频带的不同子带中执行。在一个示例中，范围为1.4GHz到2GHz的第一频带504可以包括多个子带，例如范围为1.71GHz到1.785GHz的第一子带504A和例如范围为1.92GHz到1.98GHz的第二重叠区域502B之类的第三子带。范围为1.6GHz到2.4GHz的第二频带506可以包括第二子带，例如在1.805GHz到1.88GHz之间的第一重叠区域502A，和例如范围为2.11GHz到2.17Ghz的第二子带506A之类的第四子带。第一、第二、第三和第四子带等多个子带中的每一个子带可以用于不同实现目的。在一个示例中，第一子带504A和第三子带502B可以用于上行链路通信，而第二子带502A和第四子带506A可以用于两个天线设备402、404进行的下行链路通信。

根据一个实施例，第一频带504与第二频带506重叠。第一频带504可以不同于第二频带506，并且其间的这种差异可以是实质性的或非实质性的。此外，第一频带504可能至少部分地与第二频带506重叠。因此，天线设备阵列400形成双频天线设备，即用于同时辐射两个频带504、506中的电磁信号(例如第一电磁信号)。在一个示例中，包括在1710MHz到1980MHz等第一频带下操作的至少一个第一天线设备(例如天线设备402)和在1805MHz到2170MHz下操作的至少一个第二天线设备(例如第二天线设备404)的阵列400在1805MHz和1980MHz之间的区域(例如重叠区域502)中重叠。

图6A是本公开实施例的图形表示600A，其描述了在第一频带504中与第一天线设备402相关联的回波损耗和耦合电平c。图6A结合图1、2、3、4和5中的元件进行描述。参考图6A，示出了描述与第一天线设备(与天线设备100类似)相关联的第一频带504中的回波损耗和耦合电平的图形表示600A。在此，包括两个谐振结构(例如图1的第一谐振结构104和第二谐振结构108)的第一天线设备用于抑制范围为1.8GHz到1.9GHz的子带602(由实线包围)。值得注意的是，这两个谐振结构一起用于提供较宽(或更宽)的子带以供第二天线设备(例如第二天线设备404)操作，因为每个谐振结构(例如第一谐振结构104或第二谐振结构108)单独地将太窄(或更窄)。因此，在1.8GHz到1.9GHz的频率范围内，天线设备因回波损耗(return loss，RL)低于-2dB而失谐，如实线所示。此外，如图所示，第一天线设备用于在第一频带内的子带中操作，即第一子带604A和第二子带604B，其中(或因为)回波损耗极低或可忽略不计。进一步示出，第一曲线612A和第二曲线612B指示与第一天线设备402中的每个极化相关联的回波损耗。此外，如图所示，第三曲线614指示第一天线设备中的两个极化之间的所得耦合度。

图6B是本公开实施例的图形表示600B，其描述了与第二频带506中的第二天线设备404相关联的回波损耗和耦合度。图6B结合图1、2、3、4、5和6A中的元件进行描述。参考图6B，示出了描述与第二天线设备(与另一个天线设备300类似)相关联的第二频带506中的回波损耗和耦合度的图形表示600B。在此，第二天线设备包括两个谐振结构(例如图3的第一谐振结构304和第二谐振结构308)，这两个谐振结构用于抑制范围为1.7GHz到1.8GHz的第一子带606(由虚线包围)和范围为1.9GHz到2.0GHz的第二子带608(由虚线包围)。值得注意的是，两个谐振结构单独使用，以提供两个单独的子带供第一天线设备操作(由虚线包围)。因此，在1.7GHz到1.8GHz的频率范围和1.9GHz到2.0GHz的频率范围内，第二天线设备(例如第二天线设备404)因回波损耗(return loss，RL)低于-2dB而失谐，如虚线所示。此外，如图所示，第二天线设备用于在第二频带506内的子带，即第三子带610中操作，其中回波损耗极低或可忽略不计。进一步示出，第一曲线616A和第二曲线616B指示与第二天线设备404中的每个极化相关联的回波损耗。此外，如图所示，第三曲线618指示第二天线设备中的两个极化之间的所得耦合度。

参考图7A，示出了图形表示700A，其描述了在共极化(Copol)耦合和交叉极化(Xpol)耦合方面在没有谐振结构的情况下操作的两个传统天线设备之间的相互耦合。图7A结合图1、2、3、4、5、6A和6B中的元件进行描述。通常，共极化是指天线设备的期望极化，而交叉极化(Xpol)是指天线设备的期望极化的正交对。图形表示700A表示Y轴上的耦合(或耦合度)相对于X轴上以千兆赫(GHz)计的频率的值。与共极化和交叉极化曲线相关联的耦合度的值以分贝(dB)表示。第一天线设备的第一共极化曲线706A用实线表示，而第二天线设备404的第二共极化曲线706B用虚线表示。类似地，第一天线设备的第一交叉极化曲线708A用实线表示，而第二天线设备的第二交叉极化曲线708B用虚线表示。值得注意的是，交叉极化耦合度小于共极化耦合度。

图7B是本公开实施例的图形表示700B，其描述了分别在两个不同频带(例如第一频带504、第二频带506)中操作的两个天线设备(例如第一天线设备100、第二天线设备300)之间的天线耦合的影响。图7B结合图1、2、3、4、5、6A、6B和7A中的元件进行描述。参考图7B，示出了图形表示700B，其描述了与谐振结构(例如第一谐振结构104和第二谐振结构304)一起操作的两个天线设备之间在共极化(Copol)耦合和交叉极化(Xpol)耦合方面的相互耦合。图形表示700B表示Y轴上相对于X轴上以千兆赫(GHz)计的频率的耦合度。与共极化和交叉极化曲线相关联的耦合度的值以分贝(dB)表示。第一曲线716A指示由于共极化(Copol)耦合而与在第一频带504中操作的第一天线设备相关联的耦合度。类似地，第二曲线716B指示由于共极化耦合而与在第二频带506中操作的第二天线设备相关联的耦合度。进一步示出，第一曲线718A指示由于交叉极化(Xpol)耦合而与在第一频带504中操作的第一天线相关联的耦合度。第二曲线718B指示由于交叉极化耦合而与在第二频带506中操作的第二天线设备相关联的耦合度。

从图7B可以明显看出，由于谐振结构的存在，与第一天线设备和第二天线设备两者相关联的耦合度的值下降。进一步描述，第一天线设备在两个子带中失谐，即由实线包围的第二子带(例如1.8GHz-1.9GHz)和第四子带(例如2.1GHz-2.2GHz)，而第二天线设备在两个子带中失谐，即由虚线包围的第一子带(例如1.7GHz-1.8GHz)和第三子带(例如1.9GHz-2.0GHz)。

如结合图7A所示并与之进行比较，与使用谐振结构操作的两个天线设备相关联的第一曲线716A和第二曲线716B相比，与不使用谐振结构操作的图7A的传统天线设备相关联的第一曲线706A和第二曲线706B具有更高的共极化耦合值。值得注意的是，720A、720B、720C、720D指示的共极耦合度值的下降可以看作是两个天线设备的特定失谐的结果。具体来说，在第二子带中失谐的第一天线设备、由实线包围的第四子带显示出720A、720C指示的共极化耦合度的下降，以及在第一子带中失谐的第二天线设备、由虚线包围的第三子带显示出720B、720D指示的共极化耦合度的下降。

共极化耦合值的下降表示由于耦合度降低而引起的两个天线设备性能的显著提高。有益的是，在第一天线设备和第二天线设备一起操作期间，实现了低耦合值。换句话说，少量的能量从一个天线设备传递到另一个天线设备。因此，两个天线设备能够在非常紧密的间隔下操作或操作，从而最大限度地减少天线部署的影响。

在一个实施例中，天线设备100和天线设备300可以各自包括在第一频带或第二频带中操作的两个及以上谐振结构(例如谐振结构104、谐振结构304)。具体来说，天线设备100或另一个天线设备300包括三个或四个谐振结构，这些谐振结构要么成对地布置在每个位置(即辐射器102或导向器106)，要么单独地布置在任一位置。两个及以上谐振结构用于单独操作以失谐或对任一频带中的单独子带进行滤波，或结合操作以更有效的方式失谐或对公共子带进行滤波。在一个示例性场景中，天线设备100包括总共三个谐振结构，其中三个谐振结构中的两个布置在辐射器102或导向器106的顶部和底部，换句话说，两个谐振结构可以布置在辐射器102处，第三谐振结构可以布置在导向器106处，反之亦然。在另一个示例性场景中，另一个天线设备300包括在每个位置成对布置的总共四个谐振结构，即两个谐振结构布置在辐射器302的顶部和底部，另外两个谐振结构布置在导向器306的顶部和底部。有益的是，两个及以上谐振结构(例如天线设备100的谐振结构)可以单独实现，以对第一或第二频带中的两个及以上较小的子带进行滤波(例如，供另一个天线设备300操作)，或者两个及以上谐振结构(例如第一天线设备的谐振结构)可以一起实现，以对第一频带或第二频带中的较大子带进行滤波(例如，供另一个天线设备300操作)。

图8-11是本公开的各种实施例的天线设备的谐振结构的备选实施例。图8-11结合图1、2、3、4、5、6A、6B、7A和7B中的元件进行描述。参考图8-11，示出了天线设备(例如天线设备100或另一个天线设备300)的谐振结构(例如谐振结构104、108、304和308)的备选实施例。值得注意的是，在不限制本公开的范围的情况下，备选图示是可根据实现要求应用于例如天线设备100或天线设备300的天线设备的谐振结构的备选实现方式或可能的配置。通常，谐振结构的大小和形状被改变，以根据实现要求设置谐振频率。本领域技术人员将理解，谐振结构的形状和大小的变化并不限制其功能和应用，而仅限制相关的谐振频率。具体来说，谐振频率的变化是由与谐振结构相关的短线的大小和形状的变化引起的。术语“短线”是指在天线设备的一个末端处连接的传输线或波导的长度。传统上，短线用于天线阻抗匹配电路、频率选择滤波器和UHF电子振荡器和RF放大器的谐振电路。值得注意的是，短线的实现用于将传输线与天线或负载匹配，其中所述匹配取决于短线的两根导线之间的间隔和传输线连接到短线的点。

参考图8，示出了具有双连接短线的谐振结构800，其中短线的长度被改变以设置谐振结构800的谐振频率。

参考图9，示出了谐振结构900，该谐振结构具有双连接的短线以及在谐振结构的中心处的附加谐振正方形902。在此，改变短线的长度和谐振正方形902的大小，以设置谐振结构900的谐振频率。

参考图10，示出了具有星形形状的谐振结构1000。如图所示，星形谐振结构具有构成四个短线的七个尖边，其中每个短线的长度可以不同。在一种实现方式中，第一短线1002具有如线1000A所示的相对于线1000B所示的第二短线1004的不同长度，其中第一短线1002和第二短线1004的不同短线长度为谐振结构1000提供双谐振(或双谐振频率)。通常，每个短线(例如第一短线1002、第二短线1004)彼此具有不同的长度，并负责向谐振结构1000提供不同的谐振频率。

参考图11，示出了具有十字形的谐振结构1100。如图所示，十字形谐振结构1100(与图1的谐振结构104或108类似)具有布置为十字形或十字形结构的两个短线，其中十字形(或十字形结构)的长度设置谐振结构1100的谐振频率。

在不脱离所附权利要求所定义的本公开范围的情况下，可以对上文描述的本公开的实施例进行修改。如“包括(including/comprising)”、“结合”、“具有”、“是/为”等用于描述和要求保护本公开的表述旨在以非排它性的方式解释，即允许未明确描述的项目、组件或元件也存在。对单数的引用也应解释为涉及复数。本文使用的词语“示例性”表示“作为一个示例、实例或说明”。任何被描述为“示例性的”实施例不一定解释为比其他实施例更优选或更有利，和/或排除其他实施例的特征的结合。本文使用的词语“可选地”表示“在一些实施例中提供且在其他实施例中没有提供”。应当理解，为了清楚起见而在单独实施例的上下文中描述的本公开的某些特征还可以通过组合提供在单个实施例中。相反地，为了简洁起见在单个实施例的上下文中描述的本发明的各个特征也可以单独地或以任何合适的组合或作为本公开的任何其他描述的实施例提供。