适合大规模MIMO操作的集成有源天线的制作方法

适合大规模mimo操作的集成有源天线
1.相关申请的交叉引用
2.本技术主张2019年10月23日提交的第62/925,088号美国临时专利申请的优先权，所述美国临时专利申请的全部内容如同全文阐述一样以引用的方式并入本文中。


背景技术：

3.本发明大体上涉及无线电通信，且更具体地涉及用于蜂窝通信系统的基站天线。
4.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。通常，基站天线安装在塔上，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。
5.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，在支持5g服务中，蜂窝运营商还在部署具有辐射元件的多列阵列的天线，其支持多输入多输出(“mimo”)操作和/或有源波束成形。例如，具有包括四列、八列、十六列或更多列辐射元件的阵列的天线现在正被部署。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。
6.另外，为了增强性能，上述波束成形天线的无线电可集成到天线中。这可以减少插入损耗，简化安装，并且消除与在天线塔顶部上基站天线旁安装远程无线电头相关联的租赁成本。然而，将无线电集成到天线中导致其自身的一系列挑战。
附图说明
7.图1a、1b和1c分别是根据本发明构思的一些实施例的集成基站天线的前立视图、侧立视图和后立视图。
8.图2a和2b是图1a、1b和1c的集成基站天线的透视图。
9.图3是图1a、1b和1c的集成基站天线的分解透视图。
10.图4是图1a、1b、1c、2a和2b的集成基站天线的横截面图。
11.图5a和5b是根据发明构思的一些实施例的图3和图4的子组件的透视图，该子组件包括校准板和多个双工器。
12.图6a和6b是图3和图4的校准板/双工器子组件的分解透视图。
13.图7a是安装在图3和图4所示的支撑框架的防护轨上的图3和图4的校准板/双工器子组件的分解透视图，图7b和7c是其透视图。
14.图8a是图3和图4的天线和校准板/双工器子组件的分解透视图，图8b和8c是其透
视图。
15.图9a是安装在基站天线的天线罩和顶端盖和底端盖内的图3和图4的天线和校准板子组件的分解透视图，图9b是其透视图。
16.图10a是无线电单元模块安装在其上的图9a和9b的子组件的分解透视图，图10b是其透视图。
17.图10c是图9a和9b的无线电单元模块的透视图。
18.图11a、11b和11c分别是根据本发明构思的一些实施例的集成基站天线无线电单元模块的前立视图、侧立视图和后立视图。
19.图12a、12b和12c分别是根据本发明构思的一些实施例的模块化集成基站天线的前立视图、侧立视图和后立视图。
20.图13a和13b是图12a
–
12c的集成基站天线的透视图。
21.图14是图12a
–
12c、13a和13b的模块化集成基站天线的分解透视图。
22.图15a和15b是图14的模块化集成基站天线的校准板/双工器子组件的透视图。
23.图16是图14的模块化集成基站天线的支撑框架的透视图。
24.图17a是图14的模块化集成基站天线的校准板/双工器子组件的分解透视图，图17b和17c是其透视图。
25.图18a是图14的模块化集成基站天线的天线和校准板/双工器子组件的分解透视图，图18b和18c是其透视图。
26.图19a是图14的模块化集成基站天线的无线电和功率放大器电路模块的分解透视图，图19b是其透视图。
27.图20是封闭在天线罩中的图19a和19b的子组件的分解透视图。
28.图21a和21b是图14的模块化集成基站天线的功率放大器电路模块的透视图。
29.图22和23是模拟结果，其示出了图14的模块化集成基站天线的功率放大器电路模块的散热器的热耗散。
30.图24a、24b和24c分别是根据本发明构思的另外实施例的集成基站天线的前立视图、侧立视图和后立视图。
31.图25a和25b是图24a-24c的集成基站天线的透视图。
32.图26是图24a
–
24c、25a和25b的集成基站天线的分解透视图。
33.图27是图24a、24b、24c、25a和25b的集成基站天线的横截面图。
34.图28a和28b是图26和27的集成基站天线的无线电单元模块的透视图。
35.图29a和29b是安装在图26和27的功率放大器电路模块上的双工器的透视图。
36.图30a是图26和27的集成基站天线的天线和校准板/双工器子组件的分解透视图，图30b和30c是其透视图。
37.图31a和31b是安装在天线罩中的图30a
–
30c的子组件的透视图。
38.图32a和32b是联接到图31a和31b的子组件的图29a和29b的子组件的分解透视图。
39.图32c是联接到图31a和31b的子组件的图29a和29b的子组件的透视图。
40.图33a和33b是根据本发明构思的一些实施例的包括安装在其上的移相器的馈电板的平面图。
41.图34是根据本发明构思的一些实施例的集成基站天线中的无线电电路的示意图。
42.图35是根据本发明构思的实施例的一对照片，其示出可以在集成基站天线中使用的示例性相变散热器的前部和后部。
43.图36是根据本发明的构思的实施例的另一集成基站天线的分解透视图。
具体实施方式
44.在以下详细描述中，阐述许多具体细节以提供对本发明的实施例的透彻理解。然而，本领域的技术人员应理解，可在没有这些具体细节的情况下实践本发明的实施例。在一些情况下，没有详细描述众所周知的方法、程序、部件和电路，以免混淆本发明的实施例的公开内容。尽管没有相对于不同的实施例具体描述，但关于一个实施例描述的各方面可以并入不同的实施例中。也就是说，可以以任何方式和/或组合来组合所有实施例和/或任何实施例的特征。
45.本发明构思的一些实施例源于以下认识：出于各种原因，可能难以实施频分双工(“fdd”)大规模mimo天线，所述原因包括但不限于以下事项：(1)可包括在无线电电路和部件中的双工器通常较大，并且可能需要支持通带之外的尖锐滚降；(2)用于向天线束施加电子下倾的机电移相器和相关联的致动器以及机械连杆的数目可能较大；和(3)无线电电路和部件可以大体上低效率操作，例如，约10％，这可能导致将大量的电力转换成热量。本发明构思的一些实施例可提供天线组件，其中天线组件的各种部件可以被配置成直接配合，而不需要使用电缆联接这些部件。在较少的电缆的情况下，天线组件可以更小、更轻并且不太容易受到无源互调(pim)干扰，并且可以为一些功能提供改进的准确度，例如，校准无线电信号以确保提供给不同列的辐射元件的射频(“rf”)信号在幅值和相位对齐方面得到适当校准。
46.在本发明构思的一些实施例中，一些或所有机电移相器可以集成到辐射元件馈电板中，而不是分开实施并使用电缆附接到馈电板。通过在馈电板上实施机电移相器，它们可以位于天线的反射器的前方，即与辐射元件在反射器的相同侧上，其中馈电板通过板对板连接，例如使用板对板连接器或引脚，而无需使用电缆布线直接地通过校准板联接到双工器。将机电移相器与其相关联的致动器连接的机械连杆还可以至少部分地在反射器的前侧上实施，从而在反射器之后为无线电电路和其它部件提供额外空间。另外，在一些实施例中，一些双工器滤波功能可以在校准板上实施以减少双工器的尺寸。例如，每个双工器的低通滤波器可以在校准板上实施，这可以允许减小每个双工器的大小。
47.散热器可以放置在无线电电路和功率放大器电路之后，即，在双工器、校准板和辐射元件馈电板的相对侧上，以耗散热量。在本发明构思的一些实施例中，无线电电路和功率放大器电路可以安装在多个单独的支撑表面上，而不是放置在单个整体支撑表面上。单独的散热器可用于多个支撑表面中的每一个支撑表面，这可以提高由于无线电电路和功率放大器电路的划分而隔离热学热点的能力。
48.尽管本发明构思的一些实施例在本文中在具有波束成形能力的大规模mimo天线的上下文中描述，但应理解，还可根据本发明构思的其它实施例提供其它类型的天线。
49.现在将参考附图更详细地描述本发明构思的实施例。图1a、1b和1c分别是根据本发明构思的一些实施例的集成基站天线100，即包括集成无线电电路和功率放大器电路的基站天线的前立视图、侧立视图和后立视图。图2a和2b是集成基站天线100的透视图。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沿大致竖直轴线延伸，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。
50.参考图1a、1b、1c、2a和2b，集成基站天线100是沿着纵向轴线l延伸的细长结构。集成基站天线100可以具有大致矩形横截面的细长盒形形状。天线100包括天线罩110和顶端盖120。在一些实施例中，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。在其它实施例中，顶端盖120可以是用于支撑集成基站天线100的其它元件的框架的一部分。一个或多个安装托架(未示出)可以设置在集成基站天线100的后侧上，该安装托架可用于将天线100安装到为例如天线塔提供的天线安装架(未示出)上。集成基站天线100还包括底端盖130，该底端盖可以是例如用于支撑集成基站天线100的其它元件的框架的一部分。当安装集成基站天线100以用于正常工作时，集成基站天线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可以形成集成基站天线100的外部壳体。集成基站天线100还可以包括联接到集成基站天线100的背面的无线电单元模块140，该无线电单元模块中可包括无线电电路和功率放大器电路。集成基站天线100的侧面和背面可包括支撑框架150，该支撑框架可以为各种天线组件部件，例如双工器和包括馈电板的天线子组件提供结构支撑，辐射元件列安装在馈电板上。
51.图3是集成基站天线100的分解透视图。参考图3，集成基站天线100包括天线罩110和支撑框架150，该支撑框架包括顶端盖120和底端盖130。包括反射器160的天线子组件安装在支撑框架150与天线罩110之间，所述反射器上安装有多个馈电板162。每个馈电板162具有安装在其上的多个辐射元件165。辐射元件165布置成列。
52.辐射元件165可以包括双极化辐射元件。在所描绘的实施例中，每个辐射元件165包括第一偶极子辐射器和第二偶极子辐射器，所述第一偶极子辐射器被配置成以倾斜-45
°
极化发射和接收rf信号，所述第二偶极子辐射器被配置成以倾斜 45
°
极化发射和接收rf信号。辐射元件165可以被配置成以各种频带操作。根据本发明构思的一些实施例，辐射元件165可以被配置成在1.7ghz至2.2ghz频带中操作。在一些实施例中，辐射元件165结合无线电单元模块140中的无线电中的无线电电路和双频带双工器170可以在1.7
–
2.2ghz频率范围中的两个频带中操作。在所示的示例中，天线包括两个垂直堆叠的天线阵列，每个天线阵列包括八列辐射元件165，每列包括六个双极化辐射元件。在总共十六列且每个辐射元件是双极化的情况下，集成基站天线100可形成总共三十二根天线束以提供三十二个发射路径和三十二个接收路径。因此，天线100可以被称为32t/32r天线。应理解，可以在本发明构思的其它实施例中使用更多或更少列的辐射元件165。
53.每列辐射元件165可用于形成一对天线束，即两个极化中的每一个一个天线束，在所述两个极化处，双极化辐射元件设计成发射和接收rf信号。每列辐射元件165可以被配置成向基站的扇区提供服务。例如，每列辐射元件可以被构造成在方位平面中提供大致120
°
的覆盖度，使得集成基站天线100可以用作三扇区基站的扇区天线。将认识到，在其它实施例中，各列辐射元件可被构造成在不同方位波束宽度上提供覆盖。虽然在本文所描绘的实施例中所有辐射元件165都是双极化辐射元件，但应认识到，在其它实施例中，一些或全部双极化辐射元件可以用单极化辐射元件替换。还应当认识到，虽然辐射元件示为偶极子辐
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。
54.如图3中所示，支撑框架150可包括其中的开口155，该开口允许包含在无线电单元模块140的壳体142中的功率放大器电路连接到双工器170。如下文将描述，双工器170a、b可以经由防护轨152接收在支撑框架150中，并且可以通过开口155a、b联接到无线电单元模块140中的功率放大器电路。无线电单元模块140可包括光-电收发器电路145，即无线电电路，以及功率放大器电路147a、b。在一些实施例中，功率放大器电路147a、b可以分成两个功率放大器电路模块147a和147b，其中光-电收发器电路145在其间。散热器190可以联接到无线电单元模块140。散热器190可包括多个翅片191。散热器190可以经由例如螺栓或其它紧固件附接到框架。
55.图4是图1a、1b、1c、2a和2b的集成基站天线100的横截面图。如图3和图4中所示，双工器170a安装在支撑框架150的防护轨152之间，并且通过引脚175连接到功率放大器电路147a，所述引脚可以是超小型推入式(smp)引脚。无线电单元模块140可直接安装在散热器190上。散热器190包括从其延伸的多个外部翅片，该多个外部翅片促进来自功率放大器电路147a、b以及无线电模块140的光-电收发器电路145的热量的耗散。在一些实施例中，散热器190可以被配置成耗散由以5-10％效率使用1300瓦功率的电路产生的热量。双工器170a联接到校准板180，校准板又联接到多个馈电板162。多个辐射元件165安装在每个馈电板162上。馈电板162可以安装在反射器160的前表面上，所述反射器可以是大体上平坦的金属表面，并且可以充当安装在其上的辐射元件165的接地平面。馈电板162可以通过使用连接点182的板对板连接来联接到校准板180a。校准板180可用于测量传递到辐射元件165的每一列的rf信号之间的幅值和相位差，使得由rf路径的差异引起的幅值和相位的差可以由光-电收发器电路145解决，该光-电收发器电路可以例如数字补偿与不同列的辐射元件165相关联的rf信号的幅值或相位的差和/或物理路径调整。
56.如图3和图4的横截面图所示，可通过使用校准板180a、b中的每一个上的连接点182的板对板连接来进行馈电板162与校准板180a、b之间的电连接。校准板180a、b与双工器170a、b之间的连接可各自为smp引脚连接，双工器170a、b与功率放大器电路147a、b之间的连接也可为smp引脚175连接。这些板对板连接和smp引脚连接可以替换电缆，这可以通过消除作为pim干扰的潜在源的焊接接头来提高电性能，并且还可以减小天线组件的大小和重量。此外，在校准板180a、b(即，校准板180与辐射元件165之间)之后沿着rf路径消除电缆可以提高评估信号相位的准确性，因为电缆连接往往比板对板连接更可能引入相位误差。
57.在一些实施例中，机电移相器连同其相关联的机械连杆可形成于馈电板162上，因此可安装在反射器160的前侧上(即，与辐射元件165在反射器160的相同侧上)。与单独结构相反，在馈电板162上实施移相器不需要在单独移相器结构与馈电板162之间建立布线连接。消除这些“相位电缆”可以进一步减小天线组件100的大小和重量，简化制造过程，并且还去除作为pim干扰的潜在来源的许多焊点。每个移相器可具有接收rf信号的输入和联接到辐射元件165的子阵列的多个输出，其中每个子阵列包括一个或多个辐射元件165。移相器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。每个移相器可以联接到机械连杆，该机械连杆用于机械地调整移相器的设置，以便向由联接到移相器的辐射元件165列形成的天线束施加所需量的电子下倾。机械连杆可以联接到ret致动器，诸如直流电机组件(未示出)。ret致动器可向
机械连杆施加力，所述力继而调整移相器上的可移动元件，以便调整辐射元件列165中的一个或多个的下倾角。
58.图5a和5b是校准板/双工器子组件的透视图，所述校准板/双工器子组件包括校准板180和双工器170a。如图5a和5b中所示，校准板180a经由底板172a联接到双工器170a。图6a和6b是校准板/双工器子组件的分解透视图。如图6a和6b中所示，校准板180包括用于连接到馈电板162的板对板连接点182，以及用于连接到双工器170a上的母smp接口174a的公smp插针连接器184。在一些实施例中，每个双工器170a的一些滤波功能可以在校准板180上实施。例如，双工操作可能需要低通滤波器。在一些实施例中，用于每个双工器的这种低通滤波器可以在校准板180上实施，这可以允许减小每个双工器170a的大小。在其它实施例中，每个双工器的附加或不同的滤波器可以在校准板180上实施。
59.图7a是安装在支撑框架150的防护轨152上的图5a
–
5b和6a
–
6b的校准板/双工器子组件的分解透视图，图7b和7c是其透视图。如图7a
–
7c中所示，校准板180a、b的底板172a、b可用于使用螺钉186或另一合适的附接机构将校准板/双工器子组件附接到防护轨152。
60.图8a是包括反射器160、馈电板162和安装在其上的辐射元件165列的天线子组件以及安装在支撑框架150的防护轨152上的图5a
–
5b和6a
–
6b的校准板/双工器子组件的分解透视图，图8b和8c是其透视图。如图8a
–
8c中所示，校准板180a、b可经由板对板连接点182联接到馈电板162。
61.图9a和9b分别是安装在支撑框架150的防护轨152上的天线和校准板/双工器子组件的分解透视图和透视图，支撑框架由天线罩110和顶端盖120和底端盖130封闭。如图9a和9b中所示，端盖120和130可以是分离的或者可以与支撑框架150或天线罩110成一体或整体。支撑框架150可包括背板153，该背板包括用于双工器170a、b的开口155a、b。
62.图10a和10b分别是根据本发明构思的一些实施例的图8a
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8c的子组件的分解透视图和透视图，其中，无线电单元模块140安装在子组件上。如图10a和10b中所示，可以使用螺钉或其它合适的附接机构来安装无线电单元模块140。图10c是安装在散热器190内的腔中的无线电单元模块140的实施例的透视图。如图10c中所示，无线电单元模块140包括光-电收发器电路145，即无线电电路，以及功率放大器电路147a、b。在图10c所示的实施例中，功率放大器电路147a、b被划分为两个功率放大器电路模块147a、147b，其间具有光-电收发器电路145。功率放大器电路147a、b包括分别用于联接到双工器170a、b的smp连接器引脚175a、b。散热器190还可以包括提供无线电模块与外部设备之间的电和光学连接的光学连接器192和电力连接器194。
63.图11a、11b和11c分别是散热器190的前立视图、侧立视图和后立视图，散热器中安装了无线电单元模块140。散热器190上的翅片191可以被配置成耗散由无线电单元模块的功率放大器电路147a、b和光-电收发器电路145产生的热量。
64.图12a、12b和12c分别是根据发明构思的另外实施例的模块化集成基站天线200，即包括集成无线电电路和功率放大器电路的基站天线的前立视图、侧立视图和后立视图。图13a和13b是集成基站天线200的透视图。在下面的描述中，将使用以下术语描述天线200，这些术语假设安装天线200以在塔架上使用，其中，天线200的纵向轴线l沿竖直轴线延伸，并且天线200的前表面安装成与指向天线200的覆盖区域的塔架相对。在以下描述中，具有与上文关于图1a
–
11c所述实施例类似的附图标记的元件表示相似或相同的元件。
65.参考图12a、12b、12c、13a和13b，模块化集成基站天线200是沿着纵向轴线l延伸的细长结构。集成基站天线200可以具有大致矩形横截面的细长盒形形状。天线200包括天线罩210、顶端盖220和底端盖230。在所描绘的实施例中，天线罩210、顶端盖220和底端盖集成在一起作为单个整体单元。在其它实施例中，顶端盖220和/或底端盖230可以是分离的元件和/或可实施为用于支撑模块化集成基站天线200的其它元件的框架的一部分。一个或多个安装托架(未示出)可以设置在模块化集成基站天线200的后侧上。当安装集成基站天线200以用于正常工作时，模块化集成基站天线200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210、顶盖220和底盖230可以形成用于集成基站天线200的外部壳体的一部分。与上文参照图1a
–
11c描述的实施例相反，模块化集成基站天线200可以不包括无线电单元模块140，该无线电单元模块包括无线电电路145和功率放大器电路147a、b两者，而是可以将这些部件分为包括无线电电路模块240和多个功率放大器电路模块247a、b、c、d的单独的模块，该无线电电路模块包括光-电收发器电路245。光-电收发器电路245和功率放大器电路模块247a、b、c、d联接到模块化集成基站天线200的背面。模块化集成基站天线200的侧面和横向构件梁可包括支撑框架250，该支撑框架可以为各种天线组件部件，例如双工器和辐射元件列安装在其上的天线馈电板提供结构支撑。
66.图14是模块化集成基站天线200的分解透视图。参考图14，模块化集成基站天线200包括天线罩210，该天线罩包括顶端盖220和底端盖230以及支撑框架250。在支撑框架250与天线罩210之间提供一个反射器260，该反射器包括安装在其上的多个天线馈电板262。每个馈电板262具有安装在其上的多列辐射元件265。
67.如图14中所示，支撑框架250中可包括开口255，通过所述开口允许相应功率放大器电路模块247a、b、c、d中的功率放大器电路连接到双工器270。如下文将描述，双工器270a、b、c、d可经由防护轨252接收在支撑框架250中，可通过开口255a、b、c、d分别联接到功率放大器模块247a、b、c、d中的功率放大器电路。无线电电路模块245可包括光-电收发器电路，即无线电电路。在本发明构思的一些实施例中，一个或多个远程电子倾斜致动器组件可安装在无线电电路模块245上方的空间中，邻近其它双工器270a、b、c、d。
68.图15a和15b是根据发明构思的一些实施例的包括校准板280和双工器270a的校准板/双工器子组件的透视图。如图14、15a和15b中所示，校准板280经由底板272a联接到双工器270a。校准板280可包括用于连接到馈电板262的板对板连接点282和用于连接到双工器270a上的母smp连接器的公smp引脚连接器。
69.图16是根据本发明构思的一些实施例的支撑框架250的透视图。如图14和16中所示，支撑框架250包括防护轨252和横向构件梁253，代替上述背板153。横向构件梁253可限定支撑框架中的开口255a、b、c、d。
70.图17a是安装在支撑框架250的防护轨252上的图15a
–
15b的校准板/双工器子组件的分解透视图，图17b和17c是其透视图。如图14和17a
–
17c中所示，校准板280a、b、c、d的底板272a、b、c、d可用于使用螺钉或另一合适的附接机构将双工器270a、b、c、d和校准板280a、b、c、d的子组件附接到防护轨252。
71.图18a是安装在支撑框架250的防护轨252上的天线和校准板/双工器子组件的分解透视图，图18b和18c是其透视图。天线子组件包括辐射元件265列、馈电板262和反射器260。如图14和18a
–
18c中所示，校准板280a、b、c、d可经由板对板连接点282联接到馈电板
262。
72.图19a是联接到支撑框架250的无线电电路模块245和功率放大器电路模块247a、b、c、d的子组件的分解透视图，图19b是其透视图。如图14、19a和19b中所示，可以使用螺钉或另一合适的附接机构沿着防护轨252和横向构件梁253将无线电电路模块245和功率放大器电路模块247a、b、c、d联接到支撑框架250，使得功率放大器电路模块247a、b、c、d分别与双工器270a、b、c、d对准。双工器270a、b、c、d和功率放大器电路247a、b、c、d模块之间的连接可以是smp引脚连接。
73.图20是封闭在天线罩110中的图19a和19b的子组件的分解透视图。如图20所示，端盖220和230可以是分离的或者与支撑框架250或天线罩210成一体或成整体。
74.图21a和21b是根据本发明构思的一些实施例的功率放大器电路模块247的透视图。如图21a中所示，功率放大器电路模块247的外表面242可包括散热器，并包括从其延伸的翅片，所述翅片在不同方向上成角度，以便改善功率放大器电路模块247上方的气流从而增强其中所含放大器的冷却。功率放大器电路模块247的底表面243可包括smp引脚244，以用于将功率放大器电路模块247联接到双工器模块270。在其它实施例中，可以提供单独的散热器，并且无线电电路模块240可以安装在单独的散热器上或单独的散热器中。
75.图22和23是示出由于功率放大器电路模块247的外表面242上的翅片配置引起的热量耗散的热模拟的结果。如图22中所示，由功率放大器电路模块247的外表面242提供的散热器的平均温度约为85.5摄氏度。如图23所示，从功率放大器电路模块247的顶部(y轴)进入的空气可以指向远离功率放大器电路模块247的正和负水平(x轴)方向。
76.类似于上文关于图1a
–
11c描述的实施例，馈电板262与校准板280a、b、c、d之间的连接可以是使用校准板280a、b、c、d中的每一个上的连接点282的板对板连接，校准板280a、b、c、d与双工器270a、b、c、d之间的连接可以各自是smp引脚连接，双工器270a、b、c、d与功率放大器电路247a、b、c、d模块之间的连接也可以是smp引脚175连接。这些板对板连接和smp引脚连接可以替换电缆，这可以通过减少pim来改善电性能，并且还使得组件更紧凑。此外，校准板280处的电缆的消除可以提高评估信号相位的准确性，因为电缆布线可能由于其长度而引入一些相位误差。
77.在一些实施例中，移相器连同其相关联的机械控制机构可在反射器260的辐射元件265侧上的馈电板262上实施。这可以不需要在辐射元件265与单独的移相器组件之间的相电缆，从而提供pim性能的进一步改进和整体组件的更大紧凑性。
78.图12a
–
23的实施例可进一步提供模块化集成基站天线，其中无线电电路和功率放大器电路安装在多个单独的支撑表面上而不是放置在单个整体支撑表面上。单独的散热器可用于多个表面中的每一个表面，这可以由于无线电电路和功率放大器电路的划分而提高隔离热学热点的能力。单个散热器表面可以允许热在某些位置中积聚到不可接受的水平。
79.包括多个功率放大器电路模块247a、b、c、d，单独的无线电电路模块245和双工器模块270a、b、c、d的图12a
–
23的实施例的模块化可以允许天线的更容易配置以包括更多或更少的接收和传输路径。例如，可以移除功率放大器电路模块和双工器模块以将天线从32t32r型天线转换成16t16r型天线。
80.虽然图12a
–
23示出了示例实施例，其中每个功率放大器电路模块247的外表面242和无线电电路模块245的外表面形成为包括从其延伸的翅片的单独的散热器，应当理解，其
它布置是可能的。例如，在一些实施例中，散热器可以与功率放大器电路模块247分离和/或可以与无线电电路模块245分离。另外，散热器不需要是模块化的。例如，在另一实施例中，可以提供单个散热器，例如，挤出型翅片型散热器，其充当所有四个功率放大器电路模块247的散热器。无线电电路模块245可具有其自身的散热器。在一些实施例中，无线电电路模块245可具有挤出型散热器。在其它实施例中，相变散热器可以联接到无线电电路模块245，该无线电电路模块与安装在所有四个功率放大器电路模块247后面的挤出型散热器分开并且潜在地间隔开。无线电电路模块245中产生的大部分热量可以由其中包括的少量芯片组产生。在这种情况下，相变散热器在耗散热方面可能是非常有效的。图35是示出可安装在无线电电路模块245之后的示例相变散热器的前部和后部的一对照片。在另外其它实施例中，相变散热器可安装在功率放大器电路模块247之后。例如，单个大相变散热器或五个单独相变散热器可安装在无线电电路模块245和功率放大器电路模块247之后。
81.图24a、24b和24c分别是根据发明构思的其它另外实施例的集成基站天线300，即包括集成无线电电路和功率放大器电路的基站天线的前立视图、侧立视图和后立视图。图25a和25b是集成基站天线300的透视图。在下面的描述中，将使用以下术语描述天线300，这些术语假设安装天线300以在塔架上使用，其中，天线300的纵向轴线l沿竖直轴线延伸，并且天线300的前表面安装成与指向天线300的覆盖区域的塔架相对。在以下描述中，具有与上文关于图1a
–
23所述实施例类似的附图标记的元件表示相似或相同的元件。
82.参考图24a、24b、24c、25a和25b，集成基站天线300可具有大体矩形横截面的细长箱形形状。天线300包括天线罩310、顶端盖320和底端盖330。顶端盖320和底端盖330例如可以是用于支撑集成基站天线300的其它元件的框架的一部分。一个或多个安装托架(未示出)可以设置在集成基站天线300的后侧上。集成基站天线300通常以竖直配置安装。天线罩310、顶盖320和底盖330可以形成集成基站天线300的外部壳体。集成基站天线300还可以包括联接到集成基站天线300的背面的无线电单元模块340，该无线电单元模块中可包括无线电电路和功率放大器电路。无线电单元模块340的侧面和背面可包括支撑框架，该支撑框架可为各种天线组件部件，例如双工器、反射器和辐射元件列安装在其上的天线馈电板提供结构支撑。
83.图26是集成基站天线300的分解透视图。参考图26，集成基站天线300包括天线罩310，该天线罩包括顶端盖320和底端盖330。多个天线馈电板362安装在反射器360上。每个馈电板362包括安装在其上的多个辐射元件365。校准板380a、b连接到天线馈电板362。两个校准板380a、b分别安装在双工器370a、b上，双工器又分别安装在功率放大器电路模块347a、b上。该子组件接收到无线电单元模块340壳体342中，所述壳体可以充当散热器。光-电收发器电路345，即无线电电路安装在两个功率放大器电路模块347a、b之间。因此，集成基站天线300与集成基站天线100不同之处在于，未包括支撑框架150，并且双工器370a、b被定向成使得八个双工器背靠背而不是十六个双工器成一行。校准板380a、b可以制成比校准板180a、b窄，因为校准板380a、b可以覆盖两组八个双工器之间的接口，而不是布置成一行的一组十六个双工器的整个长度。
84.图27是图24a、24b、24c、25a和25b的集成基站天线300的横截面图。如图26和27中所示，双工器370a通过板对板连接点376连接到功率放大器电路347a。无线电单元模块340的壳体342可包括散热器，其中翅片从其延伸以促进热量从功率放大器电路347a、b和光-电
收发器电路345的耗散。在一些实施例中，散热器可以被配置成耗散由以1300瓦供电的射频电路产生的热量，所述射频电路以5％-10％的效率操作。双工器370a联接到校准板380，校准板又联接到辐射元件365列安装在其上的多个馈电板362。馈电板362安装在反射器360的前表面上，所述馈电板可以是大体上平坦的金属表面，并且可以充当辐射元件365列的接地平面。馈电板362可以通过使用连接点382的板对板连接来联接到校准板380。
85.如图26以及图27的横截面图中所示，馈电板362与校准板380a、b之间的连接可以是使用校准板180a、b中的每一个上的连接点182的板对板连接，校准板380a、b与双工器370a、b之间的连接可各自为smp引脚连接377，双工器370a、b与功率放大器电路模块347a、b之间的连接可以是使用连接点377的板对板连接。这不同于集成天线基站天线100，其中smp引脚连接175用于连接双工器370a、b和功率放大器电路模块347a、b。这些板对板连接和smp引脚连接可以替换电缆，这可以通过减少pim来改善电性能，并且还使得组件更紧凑。此外，校准板380a、b处的电缆的消除可以提高评估信号相位的准确性，因为布线可能由于其长度而引入一些相位误差。
86.在一些实施例中，移相器及其相关联的机械连杆可以在馈电板362上实施，并且因此可以安装在反射器360的前方。这可以不需要辐射元件365与单独的移相器组件之间的另外的电缆，从而提供pim性能的进一步改进和整体组件的更大紧凑性。
87.图28a和28b是根据本发明构思的一些实施例的无线电单元模块340的透视图。如图28a和28b中所示，无线电单元模块340包括可充当散热器的壳体342，并被配置成在其中接收功率放大器电路模块347a、b，其中，光-电收发器电路345即无线电电路安装在功率放大器电路模块之间。功率放大器电路模块347a、b中的每一个包括发射端口348和接收端口349。电源板351可提供用于连接到电源的接口。
88.图29a和29b是根据本发明构思的一些实施例的安装在功率放大器电路模块347a、b上的双工器370a、b的透视图。如图29a和29b中所示，双工器370a、b安装在功率放大器电路模块347a、b上，并向校准板380a、b提供输出端口371。
89.图30a是天线300的天线子组件的分解透视图，图30b和30c是其透视图，该天线子组件包括辐射元件365列、馈电板362、反射器360和校准板380a、b。如图30a
–
30c中所示，辐射元件列安装在馈电板362上，校准板380a、b可经由板对板连接点382a、b联接到馈电板362。
90.图31a和31b是安装在天线罩310中的图30a
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30c的子组件的透视图。如图31a和31b中所示，将天线子组件，包括辐射元件365、馈电板362、反射器360和校准板380a、b安装到天线罩310中。
91.图32a和32b是联接到图31a和31b的子组件的图29a和29b的子组件的分解透视图。图32c是根据本发明构思的一些实施例的联接到图31a和31b的子组件的图29a和29b的子组件的透视图。如图32a
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32c中所示，安装在无线电单元模块340内的功率放大器电路模块347a、b上的双工器370a、b联接到天线罩310中的校准板380a、b，其中天线罩310使用螺钉399或另一合适的附接机构联接到无线电单元壳体342。
92.图33a是根据本发明构思的一些实施例的包括其上的移相器的馈电板的平面图。如图33a中所示，馈电板162包括安装在与辐射元件165列相同侧上的移相器199。图33b是在辐射元件165安装在其上之前，馈电板162中的一个的平面(前)视图。如图33b中所示，每个
馈电板包括两个刷弧移相器199。在图33b中省略了移相器199的刷臂，以更好地在移相器的主印刷电路板(此处为馈电板162)和每个移相器的输入端口和输出端口(输出端口连接到辐射元件165)上显示迹线。尽管对于集成基站天线100移相器199在图33a和33b中显示为安装在馈电板162的前侧上，应理解，根据发明构思的各种实施例，移相器可安装在基站天线200和/或300的馈电板262(和反射器260)的前侧和/或馈电板362(和反射器360)360的前侧上。因此，根据本发明构思的一些实施例，一些或所有机电移相器199可以集成到辐射元件馈电板162、262、362中，而不是使用电缆附接到馈电板的分离的移相器组件。将机电移相器199连接到其相关联的致动器的机械连杆还可以至少部分地在反射器的前侧上实施，如图33a中所示。在反射器前方移动机械连杆在反射器之后为无线电电路和其它部件提供了额外的空间。
93.图34是根据发明构思的一些实施例的集成基站天线中的功率放大器模块的示意图。如图34中所示，功率放大器模块包括针对所描绘的天线阵列中所示的三十二列散热器中的每一列的发射和接收信道405。天线阵列中的每列双极化辐射元件165(即每个极化的一个发射/接收信道405)提供两个发射/接收信道405，并且天线阵列包括两个垂直堆叠的子阵列，每个子阵列具有八列双极化辐射元件165，因此需要三十二个发射/接收信道。每个发射/接收信道405联接在相应的模拟/数字转换电路410与相应的放大器电路415之间。放大器电路415包括发射路径中的功率放大器和接收路径中的低噪声放大器。发射路径还包括阻抗匹配电路420和循环器425(其保护功率放大器)。如图所示，发射和接收路径联接到双工器170和校准电路180。图34的功率放大器模块可以用于根据发明构思的不同实施例的本文所述的任何集成基站天线100、200和/或300中。
94.图36是作为图26的集成基站天线300的修改版本的集成基站天线300a的分解透视图。参考图36，集成基站天线300a可以包括与图26的基站天线300相同的天线罩310、顶端盖320、底端盖330、反射器360、馈电板362和辐射元件。基站天线300a包括总共四个校准板380a、b、c、d，这些校准板连接到天线馈电板362。四个校准板380a、b、c、d分别安装在双工器370a、b、c、d上。双工器370a、b安装在功率放大器电路模块347a上，而双工器370c、d安装在功率放大器电路模块347b上。光-电收发器电路345，即无线电电路安装在两个功率放大器电路模块347a、b之间。功率放大器电路模块347a、b以及光-电收发器电路345安装在散热器390上。另外，提供可支撑双工器370、校准板380、反射器360、馈电板362和/或辐射元件365的支撑框架350。如果不同实体对照无线电电路元件和散热器制造天线元件(包括校准板380和双工器370)，则基站天线300a的设计可能是特别有利的。
95.其它定义和实施例：
96.本文所使用的术语仅出于描述特定方面的目的，而并不旨在限制本公开。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，当在本说明书中使用时，术语“包括(comprises)”和/或“包括(comprising)指定存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件，但是不排除一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组合的存在或添加。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。在整个附图的描述中，相同的附图标记表示相同的元件。
97.应理解，虽然本文中可使用术语“第一”、“第二”等来描述各种元件，但这些元件不
应受这些术语限制。这些术语仅用以将一个元件与另一元件区分开来。因此，在不脱离本发明主题的教示的情况下，第一元件可被称为第二元件。
98.将理解，当元件被描述为在另一元件“上”、“附接”到另一元件、“连接”到另一元件、与另一元件“联接”、“接触”另一元件等时，其可直接在所述另一元件上、直接附加到所述另一元件、直接连接到所述另一元件、直接与所述另一元件联接或直接接触所述另一元件，或者也可以存在中间元件。相反，例如当元件被描述“直接地”在另一元件上、“直接地附接”到、“直接地连接”到、“直接地联接”到或“直接地接触”另一元件时，则不存在插入元件。本领域的技术人员还将理解，对“邻近”另一特征安置的结构或特征的引用可以具有叠覆或位于邻近特征之下的部分。
99.除非另外限定，否则本文中所使用的所有术语(包括技术术语和科技术语)具有本发明构思所属领域的一般技术人员通常所理解的相同含义。将进一步理解的是，例如在常用词典中定义的那些术语应被解释为具有与其在本说明书的上下文和相关领域中的含义一致的含义，并且除非本文明确定义，否则不应在理想化或过度正式的意义上解释。
100.已出于说明和描述的目的呈现本公开的描述，但本公开的描述不希望是详尽的或限于所公开形式的公开内容。在不脱离本公开的范围和精神的情况下，许多修改和变化对于本领域的一般技术人员而言将是显而易见的。选择并描述本公开的各方面以便最好地阐释本公开的原理及其实际应用，并且使得本领域的其它一般技术人员能够理解本公开的各种修改，这些修改适合于所预期的特定用途。
101.前文是对本发明的说明，并且不应解释为对本发明的限制。尽管已经描述了本发明的示例性实施例，但是本领域技术人员将容易理解，在实质上不脱离本发明的新颖教导和优点的情况下，可对示例性实施例进行许多修改。因此，所有这样的修改旨在包括在权利要求书所限定的本发明的范围内。本发明由所附权利要求书限定，权利要求的等同物包括在其中。