用于天线的馈电网络及天线的制作方法

本实用新型涉及通信领域，具体来说，涉及一种用于天线的馈电网络及天线。

背景技术：

蜂窝通信系统中的每个小区拥有为了向在地理上位于给定小区内的移动用户提供双向无线/射频(rf)通信而配置的一个或多个天线。一个或多个天线可以向小区提供服务，其中，通常使用多个天线并且每个天线配置成向小区的一个扇区提供服务。典型地，这些多个扇区天线配置在一座塔上，并由形成的朝向外面的、在水平面或方位面上不同指向的辐射波束(本文还称其为“天线波束”)来向各自的扇区提供服务。

图1a是常规的基站10的示意图。如图1a所示，基站10包括可以安装在凸起结构30上的天线20。在所示实施例中，凸起结构30是天线塔，但是应当理解，可以使用多种安装位置，包括例如，电线杆、建筑物、水塔等。如图1a中进一步所示，基站10还包括基站设备，例如基带单元40和无线电设备42。为了简化附图，图1a中示出了单个基带单元40和单个无线电设备42。但是应该理解，可以提供多于一个的基带单元40和/或无线电设备42。另外，虽然无线电设备42被示为与凸起结构30的底部处的基带单元40共同定位，但是应当理解，在其他情况下，无线电设备42可以是安装在凸起结构30上的邻近天线的远程无线电头。基带单元40可以从另一个源(例如，回程网络(未示出))接收数据，并且可以处理该数据并向无线电设备42提供数据流。无线电设备42可以生成包括在其中编码的数据的rf信号以及可以放大并将这些rf信号传送到天线20，以便通过电缆连接44进行传输。还应该理解，图1a的基站10通常可以包括各种其他设备(未示出)，例如电源、备用电池、电源总线、天线接口信号组(aisg)控制器等。

通常，基站天线包括辐射元件的一个或多个相控阵列，其中当天线被安装使用时，辐射元件被布置在一个或多个沿垂直方向的列中(本文中当提及“列”，除非特别指明，均是指沿垂直方向定向的列)。在本文中，“垂直”是指与由地平面限定的平面垂直的方向。天线中的元件沿垂直方向布置、设置或延伸，是指当天线安装在支撑结构上以用于操作并且不存在物理倾角时，这些元件沿与由地平面限定的平面垂直的方向布置、设置或延伸。

在具有常规3扇区配置的蜂窝基站中，每个扇区天线通常具有大约65°的波束宽度(本文中当提及“波束宽度”，除非特别指明，均是指方位面(azimuthplane)半功率(-3db)波束宽度)，如图1b所示。可替换地，基站可以具有6扇区配置，其可以用增加系统容量。在6扇区蜂窝配置中，通常使用产生在方位面中指向不同方向的两个单独的天线波束的双波束天线。每个天线波束可以具有比65°较窄的波束宽度，例如针对6扇区蜂窝配置常用的大约33°或45°的波束宽度。两个天线波束在方位面上可以如图1c所示指向相邻的扇区的中间，图1c为双波束天线在方位面的示例辐射图。可以通过在天线中配置多列辐射元件来得到较窄的波束宽度，例如3列或4列辐射元件。双波束天线(或多波束天线)可以用于减少塔上天线的数量。

技术实现要素：

本实用新型的目的之一是提供一种能够克服现有技术中至少一个缺陷的馈电网络及天线。

根据本实用新型的第一方面，提供了一种用于天线的馈电网络，所述天线的工作频带包括第一子频带和频率低于第一子频带的第二子频带，其中：所述天线包括辐射元件阵列，所述辐射元件阵列包括位于其侧部的第一列辐射元件和位于其中部的第二列辐射元件，所述馈电网络包括第一滤波器，所述第一滤波器被配置为至少部分滤除第一子频带内的信号，所述馈电网络被配置为经由所述第一滤波器向第一列辐射元件馈电并且不经由所述第一滤波器向第二列辐射元件馈电，从而使得馈送给第一列辐射元件的第一子频带内的信号的第一子分量的信号强度小于馈送给第二列辐射元件的所述第一子频带内的信号的第二子分量的信号强度，并且馈送给第一列辐射元件的第二子频带内的信号的第一子分量的信号强度不小于馈送给第二列辐射元件的所述第二子频带内的信号的第二子分量的信号强度。

根据本实用新型的第二方面，提供了一种用于天线的馈电网络，所述天线的工作频带包括第一子频带和频率低于第一子频带的第二子频带，其中：所述天线包括辐射元件阵列，所述辐射元件阵列包括位于其侧部的第一列辐射元件和位于其中部的第二列辐射元件，所述馈电网络包括针对第一子频带内的信号进行衰减的第一衰减器，所述馈电网络被配置为：经由所述第一衰减器向第一列辐射元件馈电并且不经由所述第一衰减器向第二列辐射元件馈电，从而使得馈送给第一列辐射元件的第一子频带内的信号的第一子分量的信号强度小于馈送给第二列辐射元件的第一子频带内的信号的第二子分量的信号强度，并且馈送给第一列辐射元件的第二子频带内的信号的第一子分量的信号强度不小于馈送给第二列辐射元件的所述第二子频带内的信号的第二子分量的信号强度。

根据本实用新型的第三方面，提供了一种用于天线的馈电网络，所述天线的工作频带包括第一子频带和频率高于第一子频带的第二子频带，其中：所述天线包括辐射元件阵列，所述辐射元件阵列包括位于其中部的第一列辐射元件和位于其侧部的第二列辐射元件，所述馈电网络包括第一滤波器，所述第一滤波器被配置为至少部分滤除第一子频带内的信号，所述馈电网络被配置为经由所述第一滤波器向第一列辐射元件馈电并且不经由所述第一滤波器向第二列辐射元件馈电，从而使得馈送给第一列辐射元件的第一子频带内的信号的第一子分量的信号强度小于馈送给第二列辐射元件的所述第一子频带内的信号的第二子分量的信号强度，并且馈送给第一列辐射元件的第二子频带内的信号的第一子分量的信号强度不小于馈送给第二列辐射元件的所述第二子频带内的信号的第二子分量的信号强度。

根据本实用新型的第四方面，提供了一种用于天线的馈电网络，所述天线的工作频带包括第一子频带和频率低于第一子频带的第二子频带，其中：所述天线包括辐射元件阵列，所述辐射元件阵列包括各自沿水平方向定向的多排辐射元件，其中每排辐射元件包括更靠近所述辐射元件阵列的侧部的第一辐射元件和更靠近所述辐射元件阵列的中部的第二辐射元件，所述馈电网络包括分别与所述多排辐射元件对应的多个功分器，每个功分器分别向每排辐射元件中的第一和第二辐射元件馈电，其中所述馈电网络还包括多个第一滤波器，每个第一滤波器被设置在相应的功分器中的向所述第一辐射元件馈电的馈电路径上并被配置为至少部分滤除在向所述第一辐射元件馈电的馈电路径上传递的信号中的第一子频带内的信号，所述多个第一滤波器被配置为使得馈送给各排辐射元件中的第一辐射元件的信号的第一子分量具有第一信号强度，以及馈送给各排辐射元件中的第二辐射元件的信号的第二子分量具有第二信号强度，其中，对于第一子频带，第一信号强度小于第二信号强度；并且对于第二子频带，第一信号强度不小于第二信号强度。

根据本实用新型的第五方面，提供了一种天线，其工作频带包括第一子频带和频率低于第一子频带的第二子频带，所述天线包括：辐射元件阵列，所述辐射元件阵列包括位于其侧部的第一列辐射元件和位于其中部的第二列辐射元件；以及如上所述的馈电网络。

根据本实用新型的第六方面，提供了一种天线，其工作频带包括第一子频带和频率低于第一子频带的第二子频带，所述天线包括：用于产生在方位面中的第一天线波束的第一辐射元件阵列，所述第一辐射元件阵列包括位于其侧部的第一列辐射元件和位于其中部的第二列辐射元件；用于产生在所述方位面中的第二天线波束的第二辐射元件阵列，所述第二辐射元件阵列包括位于其侧部的第三列辐射元件和位于其中部的第四列辐射元件，其中，所述第一辐射元件阵列和第二辐射元件阵列被定位为相对于彼此具有机械倾角以使得所述第一波束和第二波束在所述方位面中相对于彼此具有不同的指向；第一馈电网络，包括第一滤波器，所述第一滤波器被配置为至少部分滤除第一子频带内的第一信号，所述第一馈电网络被配置为经由所述第一滤波器向所述第一列辐射元件馈电并且不经由所述第一滤波器向第二列辐射元件馈电，从而使得馈送给第一列辐射元件的第一子频带内的第一信号的第一子分量的信号强度小于馈送给第二列辐射元件的所述第一子频带内的第一信号的第二子分量的信号强度，并且馈送给第一列辐射元件的第二子频带内的第一信号的第一子分量的信号强度不小于馈送给第二列辐射元件的所述第二子频带内的第一信号的第二子分量的信号强度；以及第二馈电网络，包括第二滤波器，所述第二滤波器被配置为至少部分滤除第一子频带内的第二信号，所述第二馈电网络被配置为经由所述第二滤波器向所述第三列辐射元件馈电并且不经由所述第二滤波器向第四列辐射元件馈电，从而使得馈送给第三列辐射元件的第一子频带内的第二信号的第三子分量的信号强度小于馈送给第四列辐射元件的所述第一子频带内的第二信号的第四子分量的信号强度，并且馈送给第三列辐射元件的第二子频带内的第二信号的第三子分量的信号强度不小于馈送给第四列辐射元件的所述第二子频带内的第二信号的第四子分量的信号强度。

通过以下参照附图对本实用新型的示例性实施例的详细描述，本实用新型的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本实用新型的实施例，并且连同说明书一起用于解释本实用新型的原理。

参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本实用新型，其中：

图1a是示意性地示出蜂窝通信系统中常规的基站的简化示意图。

图1b是示意性示出常规的3扇区蜂窝配置中的每个扇区天线的方位面中的信号辐射图。

图1c是示意性示出常规的6扇区蜂窝配置中的每个双波束天线的方位面中的信号辐射图。

图2a是示意性示出常规天线的结构的高度简化的框图。

图2b是图2a中的一个功分器的示意图。

图2c是对图2a中的辐射元件阵列的馈送信号的强度的示意图。

图3a是示意性地示出根据本实用新型实施例的天线的结构的高度简化的框图。

图3b是图3a中的一个滤波功分模块的实现的示意图。

图3c是图3a中的一个滤波功分模块的实现的示意图。

图3d是对图3a中的辐射元件阵列的馈送信号的强度的示意图。

图4是示意性地示出根据本实用新型实施例的馈电网络中包括的一个滤波器的频率响应的曲线图。

图5a是示意性地示出常规天线的rf信号在不同频率的示例性方位图。

图5b是示意性地示出根据本实用新型实施例的天线的rf信号在不同频率的示例性方位图。

注意，在以下说明的实施方式中，有时在不同的附图之间共同使用同一附图标记来表示相同部分或具有相同功能的部分，而省略其重复说明。在一些情况中，使用相似的标号和字母表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

为了便于理解，在附图等中所示的各结构的位置、尺寸及范围等有时不表示实际的位置、尺寸及范围等。因此，本实用新型并不限于附图等所公开的位置、尺寸及范围等。

具体实施方式

以下将参照附图描述本实用新型，其中的附图示出了本实用新型的若干实施例。然而应当理解的是，本实用新型可以以多种不同的方式呈现出来，并不局限于下文描述的实施例；事实上，下文描述的实施例旨在使本实用新型的公开更为完整，并向本领域技术人员充分说明本实用新型的保护范围。还应当理解的是，本文公开的实施例能够以各种方式进行组合，从而提供更多额外的实施例。

应当理解的是，在所有附图中，相同的附图标记表示相同的元件。在附图中，为清楚起见，某些特征的尺寸可以进行变形。

应当理解的是，本文中的用语仅用于描述特定的实施例，并不旨在限定本实用新型。本文使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)除非另外定义，均具有本领域技术人员通常理解的含义。为简明和/或清楚起见，公知的功能或结构可以不再详细说明。

在本文中，称一个元件位于另一元件“上”、“附接”至另一元件、“连接”至另一元件、“耦合”至另一元件、或“接触”另一元件等时，该元件可以直接位于另一元件上、附接至另一元件、连接至另一元件、联接至另一元件或接触另一元件，或者可以存在中间元件。相对照的是，称一个元件“直接”位于另一元件“上”、“直接附接”至另一元件、“直接连接”至另一元件、“直接耦合”至另一元件或、或“直接接触”另一元件时，将不存在中间元件。在本文中，一个特征布置成与另一特征“相邻”，可以指一个特征具有与相邻特征重叠的部分或者位于相邻特征上方或下方的部分。

在本文中，可能提及了被“耦接”在一起的元件或节点或特征。除非另外明确说明，“耦接”意指一个元件/节点/特征可以与另一元件/节点/特征以直接的或间接的方式在机械上、电学上、逻辑上或以其它方式连结以允许相互作用，即使这两个特征可能并没有直接连接也是如此。也就是说，“耦接”意图包含元件或其它特征的直接连结和间接连结，包括利用一个或多个中间元件的连接。

在本文中，诸如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“高”、“低”等的空间关系用语可以说明一个特征与另一特征在附图中的关系。应当理解的是，空间关系用语除了包含附图所示的方位之外，还包含装置在使用或操作中的不同方位。例如，在附图中的装置倒转时，原先描述为在其它特征“下方”的特征，此时可以描述为在其它特征的“上方”。装置还可以以其它方式定向(旋转90度或在其它方位)，此时将相应地解释相对空间关系。

在本文中，用语“a或b”包括“a和b”以及“a或b”，而不是排他地仅包括“a”或者仅包括“b”，除非另有特别说明。

在本文中，用语“示例性的”意指“用作示例、实例或说明”，而不是作为将被精确复制的“模型”。在此示例性描述的任意实现方式并不一定要被解释为比其它实现方式优选的或有利的。而且，本实用新型不受在上述技术领域、背景技术、发明内容或具体实施方式中所给出的任何所表述的或所暗示的理论所限定。

在本文中，用语“基本上”意指包含由设计或制造的缺陷、器件或元件的容差、环境影响和/或其它因素所致的任意微小的变化。用语“基本上”还允许由寄生效应、噪声以及可能存在于实际的实现方式中的其它实际考虑因素所致的与完美的或理想的情形之间的差异。

另外，仅仅为了参考的目的，还可以在本文中使用“第一”、“第二”等类似术语，并且因而并非意图限定。例如，除非上下文明确指出，否则涉及结构或元件的词语“第一”、“第二”和其它此类数字词语并没有暗示顺序或次序。

还应理解，“包括/包含”一词在本文中使用时，说明存在所指出的特征、整体、步骤、操作、单元和/或组件，但是并不排除存在或增加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、单元和/或组件以及/或者它们的组合。

图2a是示意性示出常规天线100的结构的高度简化的框图。天线100包括馈电网络110、以及辐射元件阵列120。辐射元件阵列120包括安装在背板124上的多列辐射元件121至123。rf信号可以通过所有三列121至123中的辐射元件传输。由于rf信号通过水平间隔开的多列辐射元件传输，因此得到的天线波束在方位面具有更窄的波束宽度。馈电网络110可以通过其端口115与无线电装置(未示出)连接以从其接收(和向其传送)rf信号。馈电网络110对来自无线电装置的rf信号进行处理后馈送到辐射元件阵列120。如图2a所示，在端口115处接收的rf信号被输入到移相器111。移相器111将接收的rf信号分成多个子分量，并在子分量上施加相位锥度(taper)。如本领域技术人员所知，通过将相位锥度施加于被馈送到一列(或多列)中的不同辐射元件的rf信号的子分量，可以对得到的天线波束施加电下倾角，可用于调整天线波束“覆盖”的区域的大小。移相器111的输出114-1至114-4分别经由功分器112-1至112-4对各排辐射元件125至128馈电。在本文中，一列辐射元件是指沿垂直方向定向的一个或多个辐射元件，一排辐射元件是指沿水平方向定向的一个或多个辐射元件。以辐射元件的排125为例，如图2b所示，经由移相器111的输出114-1传递的rf信号的子分量进一步被功分器112-1分成三个更小的子分量，功分器112-1的三个输出腿输出的rf信号的子分量分别被馈送到辐射元件的排125中的各个辐射元件125-1至125-3。经由馈电网络110馈送到辐射元件阵列120的特定排125至128的信号强度s11至s13(例如功率)可以是相同的，例如信号强度s11、s12、s13之比可以为1:1:1，也可以有所不同，例如信号强度s11、s12、s13之比可以为0.7:1:0.7。幅度锥度可以可选地施加到每列121至123中的辐射元件。例如，在一些实施例中，行125和/或128中的辐射元件可以比行126和/或127中的辐射元件接收更少的信号功率。

天线100的方位面波束宽度会随着频率的变化而变化。当其工作的频率范围较宽时(例如天线100工作在1695～2690mhz频带时)，方位面波束宽度的变化量会变得不可接受地大。图5a是示意性地示出常规天线的rf信号在不同频率的示例性方位图，也就是信号辐射的强度对方位角的函数图。图5a包含三条曲线，每条曲线对应不同的频率。特别地，实线对应于天线100的最低工作频率fmin，例如1695mhz；虚线对应于最高工作频率fmax，例如2690mhz；点线对应于位于fmin和fmax之间的一个工作频率fmid，例如2200mhz。如图5a所示，频率fmin处的方位角波束宽度约为40°，频率fmid处的方位角波束宽度约为35°，频率fmax处的方位角波束宽度约为25°。可见，最低工作频率fmin处与最高工作频率fmax处的方位角波束宽度之间相差了15°。结果，天线100的覆盖区域的大小将基于天线的工作频带内的rf信号的频率而显著地变化，这是不被期望的。

根据本实用新型的实施例，提供了用于基站天线的馈电网络，其可以表现出跨越天线的工作频带的方位角波束宽度的减小的变化。根据本实用新型实施例的馈电网络包括一个或多个滤波器，其可以至少部分滤除被馈送给辐射元件阵列中的至少一些列的特定频率范围内的信号。例如该滤波器可以设置在对位于侧部的至少一列辐射元件的馈电路径上，并且至少部分滤除馈送信号中的较高频带(本文中提及“较高频带”，除有特别说明之外，均值工作频带的较高部分)的信号。如此，对于馈送信号中的较高频带的信号，由于滤波器的滤除，可以使得馈送给位于辐射元件阵列的侧部的至少一列辐射元件的信号子分量的信号强度小于馈送给位于辐射元件阵列的中部的至少一列辐射元件的信号子分量的信号强度；而对于馈送信号中的较低频带(本文中提及“较低频带”，除有特别说明之外，均值工作频带的较低部分)的信号，该滤波器并不进行处理，可以使得馈送给位于辐射元件阵列的侧部的至少一列辐射元件的信号的子分量的信号强度不小于馈送给位于辐射元件阵列的中部的至少一列辐射元件的信号子分量的信号强度。对较高频带的信号的这种处理，使得辐射元件阵列在较高频带内的波束宽度可以被展宽，从而使得辐射元件阵列在较高频带内和较低频带内的波束宽度的差异被减小。

根据本实用新型又一个实施例的馈电网络可以包括第一和第二滤波器，其中，第一滤波器被配置为至少部分滤除被馈送给位于辐射元件阵列的侧部的至少一列辐射元件的较高频带的信号，第二滤波器被配置为至少部分滤除被馈送给位于辐射元件阵列的中部的至少一列辐射元件的较低频带的信号。如此，对于较高频带的信号，位于辐射元件阵列的侧部的至少一列辐射元件的信号子分量的信号强度小于中部的至少一列辐射元件的信号子分量的信号强度；而对于较低频带的信号，位于侧部的至少一列辐射元件的信号的子分量的信号强度大于中部的至少一列辐射元件的信号子分量的信号强度。对较高和较低频带的信号的这种处理，使得辐射元件阵列在较高频带内的波束宽度可以被展宽并且在较低频带内的波束宽度可以被压窄，从而使得辐射元件阵列在较高频带内和较低频带内的波束宽度的差异被减小。图5b是示意性地示出包括根据本实用新型又一个实施例的馈电网络的天线的rf信号在不同频率的示例性方位图。其中，实线对应于天线的最低工作频率fmin，例如1695mhz，在该频率的波束宽度为34.7°左右；虚线对应于最高工作频率fmax，例如2690mhz，在该频率的波束宽度为28.7°左右；点线对应于位于fmin和fmax之间的一个工作频率fmid，例如2200mhz，在该频率的波束宽度为32.3°左右。可见，最低工作频率fmin处与最高工作频率fmax处的波束宽度之间仅相差6°左右，该差异相比于常规的天线明显减小。

图3a是示意性地示出根据本实用新型实施例的天线200的结构的高度简化的框图，其中天线200包括根据本实用新型实施例的馈电网络210。应当理解，在结合图3a的描述中，省略了对与图2a和2b中所示出的天线100中的相同或相似的特征的描述。馈电网络210包括移相器211和滤波功分模块212-1至212-4。移相器211可以与无线电装置相连接，以从无线电装置接收和向无线电装置发送信号。移相器211具有多个输出214-1至214-4，分别提供四个经移相的信号。图中用一个方框表示移相器211，应当理解，移相器211可以被实现为一个单独的移相器，也可以被实现为多个移相器。

经移相的信号分别经由滤波功分模块212-1至212-4被馈送至辐射元件阵列220的各排辐射元件225至228。每个滤波功分模块212-1至212-4均被配置为通过功率分配，将来自移相器211的对应的输出214-1至214-4的信号分成三个更小的子分量，并同时对特定的一个子分量中的特定频率进行滤波(至少部分滤除)。滤波功分模块212-1至212-4输出的三个子分量分别被馈送给各排辐射元件225至228中的沿水平方向定向的三个辐射元件。每列辐射元件221至223包括沿垂直方向布置的多个辐射元件。在所描绘的实施例中，多个辐射元件沿直线布置。然而应当理解，多个辐射元件可以以任何已知的图案(pattern)被布置，例如沿垂直方向定向的多个辐射元件可以在水平方向上具有位置交错(stagger)。在图3a所示出的天线200中，每列辐射元件包括至少四个辐射元件。然而应当理解，每列辐射元件可以包括其他数量的辐射元件。可以使用任何适当的辐射元件，包括例如偶极子、交叉偶极子、贴片(patch)辐射元件、缝隙辐射元件、和/或喇叭辐射元件等。每个辐射元件可以是相同的。辐射元件可以从安装其的背板224向外延伸。

在一些实施例中，图3a中的每个滤波功分模块212-1至212-4均具有如图3b所示的结构(以滤波功分模块212-1为例)。滤波功分模块212-1具有一个输入和三个输出。一个输入耦接到移相器111的输出214-1，三个输出分别耦接到一排辐射元件225中的三个辐射元件225-1至225-3。在对辐射元件225-1和225-3(也就是一排中靠外的辐射元件)的馈电路径中分别设置有滤波器213-1和213-3，而对辐射元件225-2的馈电路径中未设置滤波器。滤波器213-1和213-3均被配置为至少部分滤除特定频带内的信号，例如天线200的工作频带中较高的频带。在一个具体的示例中，天线200的工作频带为1695～2690mhz，滤波器213-1和213-3可以被配置为部分地滤除工作频带内的较高部分的信号。图4所示为滤波器213-1或213-3的一种可能的频率响应曲线。具有图4所示频率响应曲线的滤波器，在2310～2690mhz的频带内可以部分地滤除信号以使得将该频带内的信号的强度衰减为比工作频带内的较低部分的信号强度低-5db左右，从而设置了该滤波器的馈电路径(例如对辐射元件225-1和225-3的馈电路径)馈送的该频带内的信号强度与未设置任何滤波器的馈电路径(例如对辐射元件225-2的馈电路径)馈送的该频带内的信号强度(例如功率)之比约为0.3:1。应当理解，滤波器213-1或213-3的频率响应曲线不限于图4所示的情况，只要使得在天线200的工作频带中较高的频带内的信号有所衰减即可。

在这些实施例中，每个滤波功分模块212-1至212-4中对同一列辐射元件馈电的馈电路径上的滤波器的配置均相同，从而使得对同一列辐射元件馈送的信号强度相同。参照图3d，即通过配置每个滤波功分模块212-1至212-4，使得馈送给辐射元件的列221中的各辐射元件的信号强度为s21，馈送给辐射元件的列222中的各辐射元件的信号强度为s22，以及馈送给辐射元件的列223中的各辐射元件的信号强度为s23。本实用新型的发明人通过研究发现，只要滤波器在部分滤除信号后，使得被滤波之后的信号与未被滤波的信号的强度之比在0.2:1至0.7:1的范围内，即对于较高频带，使得馈送给位于辐射元件阵列的侧部的至少一列辐射元件的信号强度(例如s21和s23)与馈送给位于辐射元件阵列的中部的至少一列辐射元件的信号的强度(例如s22)之比在0.2:1至0.7:1的范围内，即可得到较为明显的对较高频带内的波束宽度进行展宽的效果。滤波器对较高频带内的信号的滤除强度可以根据需要来设计。例如，在一些实施例中，被滤波之后的信号与未被滤波的信号的强度之比在0.3:1至0.5:1的范围内，在一些实施例中为0.3:1，在一些实施例中为0.5:1。由于各滤波功分模块212-1至212-4中的滤波器(例如滤波器213-1和213-3)分别部分地滤除各自馈电路径上的较高频带内的信号，而对于较低频带内的信号并无处理，因此分别馈送给三列辐射元件221至223的较低频带内的信号的强度之比即s21:s22:s23还可以为例如1:1:1。如此，与图2a和2b所示的常规天线相比，辐射元件阵列在较高频带内的波束宽度被展宽、而较低频带内的波束宽度保持不变，从而使得辐射元件阵列在较高频带内和较低频带内的波束宽度的差异被减小。

应当理解，仅在针对位于辐射元件阵列的一个侧部的一列辐射元件的馈电路径上包括滤波器，也可以达到本实用新型的效果，只要在较高频带内馈送到位于辐射元件阵列的侧部的至少一列辐射元件的信号强度(例如s21和/或s23)小于位于中部的至少一列辐射元件的信号的强度即可。例如，可以仅在针对一列辐射元件221的馈电路径上设置滤波器以部分滤除较高频带内的信号，使得分别馈送给三列辐射元件221至223的较高频带内的信号的强度之比s21:s22:s23可以为例如0.3:1:1并且较低频带内的信号的强度之比s21:s22:s23可以为例如1:1:1。这也可以使得辐射元件阵列在较高频带内的波束宽度被展宽，从而使得在较高频带内和较低频带内的波束宽度的差异被减小。

还应当理解，图3b中的滤波器213-1和213-3分别对各自的馈电路径上的较高频带内的信号的滤除强度(衰减程度)还可以是不同的。例如，可以配置各滤波功分模块212-1至212-4中的滤波器(例如滤波器213-1和213-3)以使得分别馈送给三列辐射元件221至223的较高频带内的信号的强度之比为例如0.3:1:0.4、0.6:1:0.5等，并且较低频带内的信号的强度之比为例如1:1:1。这也可以达到本实用新型的效果。在一些实施例中，在对位于辐射元件阵列的两个侧部的两列辐射元件221、223的信号滤除强度相同的情况下，可以在每个滤波功分模块212-1至212-4中仅设置一个这样的滤波器，然后将经过该滤波器处理的信号经由例如功分器、功率耦合器等分成至少两路信号，以分别馈送给两列辐射元件221、223中的辐射元件。

尽管以上描述中的滤波器均是部分滤除较高频带内的信号，还应当理解，各滤波功分模块212-1至212-4中的滤波器(例如滤波器213-1和/或213-3)还可以被配置为全部滤除较高频带内的信号。例如，配置各滤波功分模块212-1至212-4中的针对辐射元件的列221的滤波器(例如滤波器213-1)全部滤除较高频带内的信号，以使得分别馈送给三列辐射元件221至223的较高频带内的信号的强度之比s21:s22:s23可以为例如0:1:1、0:1:0.7等，这相当于在较高频带只有两列辐射元件工作，因此也可以达到将较高频带内的波束宽度展宽的效果。

在一些实施例中，图3a中的每个滤波功分模块212-1至212-4均具有如图3c所示的结构(以滤波功分模块212-1为例)。滤波功分模块212-1具有一个输入和三个输出。一个输入耦接到移相器111的输出214-1，三个输出分别耦接到一排辐射元件225中的三个辐射元件225-1至225-3。在对辐射元件225-1至225-3的馈电路径中分别设置有滤波器213-1至213-3。滤波器213-1至213-3均被配置为至少部分滤除特定频带内的信号，其中，滤波器213-1和213-3被配置为至少部分滤除天线200的工作频带中较高的频带，而滤波器213-2被配置为至少部分滤除天线200的工作频带中较低的频带。

在这些实施例中，每个滤波功分模块212-1至212-4中对同一列辐射元件馈电的馈电路径上的滤波器的配置均相同，从而使得对同一列辐射元件馈送的信号强度相同。参照图3d，即通过配置每个滤波功分模块212-1至212-4，使得馈送给辐射元件的列221中的各辐射元件的信号强度为s21，馈送给辐射元件的列222中的各辐射元件的信号强度为s22，以及馈送给辐射元件的列223中的各辐射元件的信号强度为s23。通过配置各滤波功分模块212-1至212-4，使得分别馈送给三列辐射元件221至223的较高频带内的信号的强度之比s21:s22:s23可以为例如0.3:1:0.3并且较低频带内的信号的强度之比s21:s22:s23可以为例如1:0.7:1。如此，与图2a和2b所示的常规天线中的辐射元件阵列120相比，辐射元件阵列220在较高频带内的波束宽度被展宽、并且在较低频带内的波束宽度被压窄，从而使得辐射元件阵列在较高频带内和较低频带内的波束宽度的差异被减小。虽然在一些实施例中，一列中的所有辐射元件可以接收具有上述相同强度的rf信号的子分量(例如，馈送到辐射元件的列223中每个辐射元件的信号强度是s23)，应当理解，在其他实施例中，可以向一列中的辐射元件馈送具有不同信号强度的rf信号的子分量。例如，与位于一列中间的辐射元件相比，馈送到在列的顶部和/或底部处(和/或附近)的辐射元件的rf信号的子分量可以具有降低的信号强度。在这样的实施例中，对于辐射元件阵列中的每一排，辐射元件之间的相对信号强度可以是相同的。

在一些实施例中，通过配置各滤波功分模块212-1至212-4中的位于中部的至少一列辐射元件(例如辐射元件的列222)的滤波器(例如滤波器213-2)，使得这些滤波器完全滤除较低频带内的信号。如此，在较低频带内，例如辐射元件阵列220可以被等效为仅存在两列辐射元件221和223，相当于显著增大了辐射元件的列之间的距离，使得较低频带内的波束宽度可以被压窄，从而使得辐射元件阵列在较高频带内和较低频带内的波束宽度的差异被减小。

在以上的示例中，以强度之比的具体数值为例进行了描述。应当理解，本实用新型的实施例不限于此，只要配置滤波器使得在较高频带内位于侧部的至少一列辐射元件的信号强度小于位于中部的至少一列辐射元件的信号强度、并且在较低频带内位于中部的至少一列辐射元件的信号强度小于位于侧部的至少一列辐射元件的信号强度即可。本实用新型的发明人通过研究发现，对于较高频带，只要使得位于侧部的至少一列辐射元件的信号强度与位于中部的至少一列辐射元件的信号强度之比在0.2:1至0.7:1的范围内，即可得到较为明显的对较高频带内的波束宽度进行展宽的效果；以及对于较低频带，只要使得位于中部的至少一列辐射元件的信号强度与位于侧部的至少一列辐射元件的信号强度之比在0.5:1至0.9:1的范围内，即可得到较为明显的对较低频带内的波束宽度进行压窄的效果。

在一个具体的示例中，天线200中的辐射元件阵列220的工作频带为1695～2690mhz，则较高频带可以指2200～2690mhz，较低频带可以指1695～2200mhz。滤波器213-1和213-3被配置为至少部分滤除2200～2690mhz频带内的信号，滤波器213-2被配置为至少部分滤除1695～2200mhz频带内的信号。应当理解，天线的工作频带还可以被划分为多于两个子频带，即除了较高频带和较低频带之外，天线的工作频带还包括其他的频带。例如，较高频带可以指2310～2690mhz，较低频带可以指1695～2050mhz。滤波器213-1和213-3被配置为至少部分滤除2310～2690mhz频带内的信号，滤波器213-2被配置为至少部分滤除1695～2050mhz频带内的信号，而各滤波功分模块212-1至212-4中的所有这些滤波器(例如滤波器213-1至213-3)均不对2050～2310mhz频带内的信号做上述滤除处理。

应当理解，还可以仅在针对位于辐射元件阵列的一个侧部的一列辐射元件的馈电路径上设置滤波器以至少部分滤除较高频带的信号；针对位于辐射元件阵列的两个侧部的两列辐射元件的馈电路径上的两个滤波器对较高频带内的信号的滤除强度(衰减程度)还可以是不同的；在对位于辐射元件阵列的两个侧部的两列辐射元件的信号滤除强度相同的情况下，可以仅用一个滤波器来滤波这两列辐射元件；以及各滤波器可以被配置为部分或完全滤除其所针对的特定频带内的信号。这些情况的示例可参考上文，此处省略重复说明。

在以上描述的实施例中，辐射元件阵列220包括三列辐射元件221、222、223。应当理解，每个辐射元件阵列可以包括其他个数的列的辐射元件。例如，辐射元件阵列可以包括四列辐射元件，并且通过能够提供四个输出的滤波功分模块来向这四列辐射元件馈电。在一些实施例中，可以仅在向位于辐射元件阵列的侧部的至少一列辐射元件馈电的馈电路径中设置滤波器以至少部分滤除较高频带内的信号，使得对于较高频带，馈送给四列辐射元件的信号的强度之比为例如0.3:1:1:0.3、0.5:1:1:0.5等，而对于较低频带，馈送给四列辐射元件的信号的强度之比为1:1:1:1。在一些实施例中，可以在向位于辐射元件阵列的侧部的至少一列辐射元件馈电的馈电路径中设置滤波器以至少部分滤除较高频带内的信号，并且在向位于辐射元件阵列的中部的至少一列辐射元件馈电的馈电路径中设置滤波器以至少部分滤除较低频带内的信号，使得对于较高频带，馈送给四列辐射元件的信号的强度之比为例如0.3:1:1:0.3、0.5:1:1:0.5等，而对于较低频带，馈送给四列辐射元件的信号的强度之比为例如1:0.5:0.5:1、1:0.9:0.9:1等。

在一些实施例中，本实用新型还可以用于双波束天线以及更多波束的天线。例如，根据本实用新型这些实施例的天线可以包括两个互相之间呈特定的机械倾角的辐射元件阵列，其中对两个辐射元件阵列中的至少一个辐射元件阵列的馈电网络可以如以上任一个实施例所述。在一些实施例中，可以用衰减器来代替上述实施例中的滤波器。在一些实施例中，可以在具有滤波功能的复用器中实现上述实施例中的滤波器的功能。

应当理解，天线还可以包括附图中未示出的其他常规组件，例如天线罩、反射器组件以及安装在其内的多个电路元件和其他结构。

本文主要针对天线在发射模式(其中辐射元件阵列发射电磁辐射)中的操作描述了实施例。应当理解，根据本实用新型实施例的天线可以在发射模式和/或接收模式(其中辐射元件阵列接收电磁辐射)下进行操作。对于这样的接收信号，本文所述滤波器可以至少部分地滤除工作频带的特定部分内的信号，以便对接收信号减小响应于在工作频段的较高和较低部分内的信号而产生的天线波束的波束宽度之间的差异。

另外，本公开的实施方式还可以包括以下示例：

1、一种用于天线的馈电网络，所述天线的工作频带包括第一子频带和频率低于第一子频带的第二子频带，其中

所述天线包括辐射元件阵列，所述辐射元件阵列包括位于其侧部的第一列辐射元件和位于其中部的第二列辐射元件，

所述馈电网络包括第一滤波器，所述第一滤波器被配置为至少部分滤除第一子频带内的信号，

所述馈电网络被配置为经由所述第一滤波器向第一列辐射元件馈电并且不经由所述第一滤波器向第二列辐射元件馈电，从而使得馈送给第一列辐射元件的第一子频带内的信号的第一子分量的信号强度小于馈送给第二列辐射元件的第一子频带内的信号的第二子分量的信号强度，并且馈送给第一列辐射元件的第二子频带内的信号的第一子分量的信号强度不小于馈送给第二列辐射元件的第二子频带内的信号的第二子分量的信号强度。

2、如1所述的馈电网络，其中所述馈电网络还包括第二滤波器，所述第二滤波器被配置为至少部分滤除第一子频带内的信号，

所述馈电网络被配置为经由所述第二滤波器向位于辐射元件阵列的第二侧部的第三列辐射元件馈电并且不经由所述第二滤波器向第二列辐射元件馈电，从而使得馈送给第三列辐射元件的第一子频带内的信号的第三子分量的信号强度小于馈送给第二列辐射元件的第一子频带内的信号的第二子分量的信号强度，并且馈送给第三列辐射元件的第二子频带内的信号的第三子分量的信号强度不小于馈送给第二列辐射元件的第二子频带内的信号的第二子分量的信号强度。

3、如2所述的馈电网络，其中第一滤波器和第二滤波器被配置为使得经由所述第一滤波器和第二滤波器分别馈送给第一列辐射元件和第三列辐射元件的第一子频带内的信号的第一和第三子分量的信号强度相同。

4、如1所述的馈电网络，其中馈送给第一列辐射元件的第一子频带内的信号的第一子分量的信号强度与馈送给第二列辐射元件的第一子频带内的信号的第二子分量的信号强度之比在0.2:1至0.7:1的范围内。

5、如1所述的馈电网络，其中馈送给第一列辐射元件的第一子频带内的信号的第一子分量的信号强度与馈送给第二列辐射元件的第一子频带内的信号的第二子分量的信号强度之比为0.3:1。

6、如2所述的馈电网络，其中馈送给第一列、第二列和第三列辐射元件的第一子频带内的信号的第一、第二和第三子分量的信号强度之比为0.3:1:0.3。

7、如1所述的馈电网络，其中

所述馈电网络还包括第三滤波器，所述第三滤波器被配置为至少部分滤除第二子频带内的信号，以及

所述馈电网络还被配置为经由第三滤波器向所述第二列辐射元件馈电并且不经由所述第三滤波器向第一列辐射元件馈电，从而使得馈送给第二列辐射元件的第二子频带内的信号的第二子分量的信号强度小于馈送给第一列辐射元件的第二子频带内的信号的第一子分量的信号强度。

8、如7所述的馈电网络，其中所述辐射元件阵列还包括位于辐射元件阵列中部的第四列辐射元件。

9、如8所述的馈电网络，还包括第四滤波器，所述第四滤波器被配置为至少部分滤除第二子频带内的信号，所述馈电网络经由所述第四滤波器向第四列辐射元件馈电并且不经由所述第四滤波器向第一列辐射元件馈电，从而使得馈送给第四列辐射元件的第二子频带内的信号的第四子分量的信号强度小于馈送给第一列辐射元件的第二子频带内的信号的第一子分量的信号强度。

10、如9所述的馈电网络，其中第三滤波器和第四滤波器被配置为使得经由所述第三滤波器和第四滤波器分别馈送给第二列辐射元件和第四列辐射元件的第二子频带内的信号的第二和第四子分量的信号强度相同。

11、如7所述的馈电网络，其中馈送给第一列辐射元件的第二子频带内的信号的第一子分量的信号强度与馈送给第二列辐射元件的第二子频带内的信号的第二子分量的信号强度之比在1:0.5至1:0.9的范围内。

12、如7所述的馈电网络，其中所述第二滤波器被配置为完全滤除第二子频带内的信号。

13、如2所述的馈电网络，其中所述辐射元件阵列还包括位于辐射元件阵列中部的第四列辐射元件，以及

其中馈送给第一至第四列辐射元件的第一子频带内的信号的第一至第四子分量的信号强度之比为0.3:1:0.3:1。

14、如13所述的馈电网络，其中所述馈电网络还包括第三和第四滤波器，所述馈电网络分别经由第三和第四滤波器向所述第二和第四列辐射元件馈电，所述第三和第四滤波器分别被配置为至少部分滤除第二子频带内的信号，以至于馈送给第一至第四列辐射元件的第二子频带内的信号的第一至第四子分量的信号强度之比为1:0.5:1:0.5。

15、一种用于天线的馈电网络，所述天线的工作频带包括第一子频带和频率低于第一子频带的第二子频带，其中

所述天线包括辐射元件阵列，所述辐射元件阵列包括位于其侧部的第一列辐射元件和位于其中部的第二列辐射元件，

所述馈电网络包括针对第一子频带内的信号进行衰减的第一衰减器，

所述馈电网络被配置为：经由所述第一衰减器向第一列辐射元件馈电并且不经由所述第一衰减器向第二列辐射元件馈电，从而使得馈送给第一列辐射元件的第一子频带内的信号的第一子分量的信号强度小于馈送给第二列辐射元件的第一子频带内的信号的第二子分量的信号强度，并且馈送给第一列辐射元件的第二子频带内的信号的第一子分量的信号强度不小于馈送给第二列辐射元件的所述第二子频带内的信号的第二子分量的信号强度。

16、如15所述的馈电网络，其中所述馈电网络还包括第二衰减器，其针对第一子频带内的信号进行衰减，

所述馈电网络被配置为经由所述第二衰减器向位于辐射元件阵列的第二侧部的第三列辐射元件馈电并且不经由所述第二衰减器向第二列辐射元件馈电，从而使得馈送给第三列辐射元件的第一子频带内的信号的第三子分量的信号强度小于馈送给第二列辐射元件的第一子频带内的信号的第二子分量的信号强度，并且馈送给第三列辐射元件的第二子频带内的信号的第三子分量的信号强度不小于馈送给第二列辐射元件的第二子频带内的信号的第二子分量的信号强度。

17、如16所述的馈电网络，其中第一衰减器和第二衰减器被配置为使得经由所述第一衰减器和第二衰减器分别馈送给第一列辐射元件和第三列辐射元件的第一子频带内的信号的第一和第三子分量的信号强度相同。

18、如15所述的馈电网络，其中

所述馈电网络还包括针对第二子频带内的信号进行衰减的第三衰减器，

所述馈电网络还被配置为经由第三衰减器向所述第二列辐射元件馈电并且不经由所述第三衰减器向第一列辐射元件馈电，从而使得馈送给第二列辐射元件的第二子频带内的信号的第二子分量的信号强度小于馈送给第一列辐射元件的第二子频带内的信号的第一子分量的信号强度。

19、如18所述的馈电网络，其中所述辐射元件阵列还包括位于辐射元件阵列中部的第四列辐射元件。

20、如19所述的馈电网络，还包括针对第二子频带内的信号进行衰减的第四衰减器，所述馈电网络经由所述第三衰减器向第二列辐射元件馈电并经由所述第四子衰减器向第四列辐射元件馈电。

21、如20所述的馈电网络，其中第三衰减器和第四衰减器被配置为使得经由所述第三衰减器和第四衰减器分别馈送给第二列辐射元件和第四列辐射元件的第二子频带内的信号的第二和第四子分量的信号强度相同。

22、如18所述的馈电网络，其中所述第三衰减器将第二子频带内的信号衰减到基本为零。

23、一种用于天线的馈电网络，所述天线的工作频带包括第一子频带和频率高于第一子频带的第二子频带，其中

所述天线包括辐射元件阵列，所述辐射元件阵列包括位于其中部的第一列辐射元件和位于其侧部的第二列辐射元件，

所述馈电网络包括第一滤波器，所述第一滤波器被配置为至少部分滤除第一子频带内的信号，

所述馈电网络被配置为经由所述第一滤波器向第一列辐射元件馈电并且不经由所述第一滤波器向第二列辐射元件馈电，从而使得馈送给第一列辐射元件的第一子频带内的信号的第一子分量的信号强度小于馈送给第二列辐射元件的所述第一子频带内的信号的第二子分量的信号强度，并且馈送给第一列辐射元件的第二子频带内的信号的第一子分量的信号强度不小于馈送给第二列辐射元件的所述第二子频带内的信号的第二子分量的信号强度。

24、一种用于天线的馈电网络，所述天线的工作频带包括第一子频带和频率低于第一子频带的第二子频带，其中

所述天线包括辐射元件阵列，所述辐射元件阵列包括各自沿水平方向定向的多排辐射元件，其中每排辐射元件包括更靠近所述辐射元件阵列的侧部的第一辐射元件和更靠近所述辐射元件阵列的中部的第二辐射元件，

所述馈电网络包括分别与所述多排辐射元件对应的多个功分器，每个功分器向每排辐射元件中的第一和第二辐射元件馈电，其中所述馈电网络还包括多个第一滤波器，每个第一滤波器被设置在相应的功分器中的向所述第一辐射元件馈电的馈电路径上并被配置为至少部分滤除在所述馈电路径上传递的信号中的第一子频带内的信号，

所述多个第一滤波器被配置为使得馈送给各排辐射元件中的第一辐射元件的信号的第一子分量具有第一信号强度，以及馈送给各排辐射元件中的第二辐射元件的信号的第二子分量具有第二信号强度，其中，对于第一子频带，第一信号强度小于第二信号强度；并且对于第二子频带，第一信号强度不小于第二信号强度。

25、一种天线，其工作频带包括第一子频带和频率低于第一子频带的第二子频带，所述天线包括：

辐射元件阵列，所述辐射元件阵列包括位于其侧部的第一列辐射元件和位于其中部的第二列辐射元件；以及

如1至24中任一项所述的馈电网络。

26、如25所述的天线，其中每个辐射元件包括偶极子、交叉偶极子、贴片辐射元件、缝隙辐射元件、和/或喇叭辐射元件。

27、一种天线，其工作频带包括第一子频带和频率低于第一子频带的第二子频带，所述天线包括：

用于产生在方位面中的第一天线波束的第一辐射元件阵列，所述第一辐射元件阵列包括位于其侧部的第一列辐射元件和位于其中部的第二列辐射元件；

用于产生在所述方位面中的第二天线波束的第二辐射元件阵列，所述第二辐射元件阵列包括位于其侧部的第三列辐射元件和位于其中部的第四列辐射元件，其中，所述第一辐射元件阵列和第二辐射元件阵列被定位为相对于彼此具有机械倾角以使得所述第一波束和第二波束在所述方位面中具有不同的指向；

第一馈电网络，包括第一滤波器，所述第一滤波器被配置为至少部分滤除第一子频带内的第一信号，所述第一馈电网络被配置为经由所述第一滤波器向所述第一列辐射元件馈电并且不经由所述第一滤波器向第二列辐射元件馈电，从而使得馈送给第一列辐射元件的第一子频带内的第一信号的第一子分量的信号强度小于馈送给第二列辐射元件的所述第一子频带内的第一信号的第二子分量的信号强度，并且馈送给第一列辐射元件的第二子频带内的第一信号的第一子分量的信号强度不小于馈送给第二列辐射元件的所述第二子频带内的第一信号的第二子分量的信号强度；以及

第二馈电网络，包括第二滤波器，所述第二滤波器被配置为至少部分滤除第一子频带内的第二信号，所述第二馈电网络被配置为经由所述第二滤波器向所述第三列辐射元件馈电并且不经由所述第二滤波器向第四列辐射元件馈电，从而使得馈送给第三列辐射元件的第一子频带内的第二信号的第三子分量的信号强度小于馈送给第四列辐射元件的所述第一子频带内的第二信号的第四子分量的信号强度，并且馈送给第三列辐射元件的第二子频带内的第二信号的第三子分量的信号强度不小于馈送给第四列辐射元件的所述第二子频带内的第二信号的第四子分量的信号强度。

28、如27所述的天线，其中每个辐射元件包括偶极子、交叉偶极子、贴片辐射元件、缝隙辐射元件、和/或喇叭辐射元件。

虽然已经通过示例对本实用新型的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本实用新型的范围。在此公开的各实施例可以任意组合，而不脱离本实用新型的精神和范围。本领域的技术人员还应理解，可以对实施例进行多种修改而不脱离本实用新型的范围和精神。本实用新型的范围由所附权利要求来限定。