相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本專利申請(qǐng)要求于2015年6月20日提交的標(biāo)題為“antennaelementforsignalswiththreepolarizations(用于信號(hào)的三極化天線元件)”的美國專利申請(qǐng)no.14/745,421的優(yōu)先權(quán)，該項(xiàng)申請(qǐng)通過參引并入本文，如同將其內(nèi)容全部復(fù)制在此一樣。

本發(fā)明涉及一種用于信號(hào)的具有三個(gè)極化方向的緊湊型天線元件和一種用于操作這種天線元件的方法。

背景技術(shù)：

基站天線通常安裝在業(yè)務(wù)量密集的大都市地區(qū)。因此，緊湊型天線模塊相比于體積較龐大的天線模塊更受歡迎，這是因?yàn)榫o湊型模塊是美觀的(例如，不易覺察的)并且緊湊型模塊更易于安裝和維護(hù)。許多基站天線采用天線元件的陣列來實(shí)現(xiàn)高級(jí)天線功能，例如波束成形等。因此，用于減小單個(gè)天線元件的輪廓以及用于減小天線元件陣列的尺寸(例如，寬度等)的技術(shù)和構(gòu)造是期望的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，天線元件包括：第一偶極元件，該第一偶極元件配置成在第一極化方向上發(fā)射或接收電磁信號(hào)；第二偶極元件，該第二偶極元件配置成在第二極化方向上發(fā)射或接收電磁信號(hào)；以及單極元件，該單極元件配置成在第三極化方向上發(fā)射或接收電磁信號(hào)。天線元件還包括天線反射元件，其中，第一偶極元件，第二偶極元件和單極元件排列布置在天線反射元件上，并且其中，第一極化方向、第二極化方向和第三極化方向均不相同。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，用于通信電磁信號(hào)的方法包括：由單極元件在第一極化方向上接收或發(fā)射第一電磁信號(hào)分量，由第一偶極元件在第二極化方向上接收或發(fā)射第二電磁信號(hào)分量，以及由第二偶極元件在第三極化方向上接收或發(fā)射第三電磁信號(hào)分量，其中，第一偶極元件、第二偶極元件和單極元件排列布置在天線反射元件上，并且其中，第一極化方向、第二極化方向和第三極化方向均不相同。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，天線元件包括：天線反射元件；單極元件，該單極元件沿第一方向布置在天線反射元件上；第一偶極元件，該第一偶極元件沿第二方向布置在天線反射元件上；以及第二偶極元件，該第二偶極元件沿第三方向布置在天線反射元件上，其中，第二方向以相對(duì)于第一方向成約+45°角的方式布置，其中，第三方向以相對(duì)于第一方向成約-45°角的方式布置，并且其中，單極元件、第一偶極元件和第二偶極元件圍繞中心軸線布置，中心軸線與天線反射元件正交。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，公開了一種用于將電磁信號(hào)通信至天線元件以及從天線元件通信電磁信號(hào)的方法。天線元件包括天線反射元件、沿第一方向布置在天線反射元件上的單極元件、沿第二方向布置在天線反射元件上的第一偶極元件、以及沿第三方向布置在天線反射元件上的第二偶極元件，其中，第二方向以相對(duì)于第一方向成約+45°角的方式布置，其中，第三方向以相對(duì)于第一方向成約-45°角的方式布置，并且其中，單極元件、第一偶極元件和第二偶極元件圍繞中心軸線布置，中心軸線與天線反射元件正交。該方法包括由單極元件接收或發(fā)射第一電磁信號(hào)分量、由第一偶極元件接收或發(fā)射第二電磁信號(hào)分量、以及由第二偶極元件接收或發(fā)射第三電磁信號(hào)分量。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，系統(tǒng)包括天線元件，該天線元件包括配置成在第一極化方向上發(fā)射或接收電磁信號(hào)的第一偶極元件、配置成在第二極化方向上發(fā)射或接收電磁信號(hào)的第二偶極元件、配置成在第三極化方向上發(fā)射或接收電磁信號(hào)的單極元件、以及天線反射元件，其中，第一偶極元件、第二偶極元件和單極元件排列布置在天線反射元件上，并且其中，第一極化方向，第二極化方向和第三極化方向均不相同。

附圖說明

為了更完整地理解本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在參照以下結(jié)合附圖進(jìn)行的描述，在附圖中：

圖1a示出了根據(jù)實(shí)施方式的具有三個(gè)正交極化的緊湊型天線元件；

圖1b示出了根據(jù)實(shí)施方式的緊湊型天線元件是如何構(gòu)成的；

圖2a示出了根據(jù)實(shí)施方式的單極天線元件的三維視圖；

圖2b示出了根據(jù)實(shí)施方式的單極元件的第一介電基板；

圖2c示出了根據(jù)實(shí)施方式的單極元件的第二介電基板；

圖3a示出了根據(jù)實(shí)施方式的偶極天線元件的三維視圖；

圖3b示出了根據(jù)實(shí)施方式的偶極天線元件的截面圖；

圖3c示出了根據(jù)實(shí)施方式的偶極天線元件的截面圖；

圖3d示出了根據(jù)實(shí)施方式的上基板的細(xì)節(jié)；

圖3e示出了根據(jù)實(shí)施方式的偶極天線元件的俯視圖；

圖4a和圖4b示出了單極元件和偶極元件的輻射圖案；

圖5a至圖5d示出了緊湊型天線元件的電性能的曲線圖；以及

圖6示出了用于操作緊湊型天線元件的方法。

具體實(shí)施方式

系統(tǒng)運(yùn)營商要求多輸入多輸出(multipleinputandmultipleoutput,mimo)天線具有越來越多的容量。增加這種系統(tǒng)的容量的一種方式是提供具有三個(gè)正交極化方向的天線。

各實(shí)施方式提供了具有三個(gè)正交極化方向的緊湊型天線元件。各實(shí)施方式還提供了具有三個(gè)獨(dú)立輸入端口的天線元件。天線元件可以包括三個(gè)排列布置的元件，例如兩個(gè)偶極元件和一個(gè)單極元件。第一偶極元件可以相對(duì)于單極元件旋轉(zhuǎn)45°的角度，并且第二偶極元件可以相對(duì)于單極元件旋轉(zhuǎn)-45°的角度。單極元件和整個(gè)緊湊型天線元件可以包括約λ/6的高度。在一些實(shí)施方式中，緊湊型天線元件包括與折疊式單極排列布置的交叉偶極，其中，交叉偶極中的每個(gè)偶極包括小型化的平衡-不平衡變換器(balun)。在另外的實(shí)施方式中，描述了用于操作緊湊型天線元件的方法。

本發(fā)明的各實(shí)施方式包括增加mimo天線元件的容量、有效地利用可用的位置和空間、以及減小天線元件的尺寸的優(yōu)點(diǎn)。另一優(yōu)點(diǎn)是這樣的緊湊型天線元件可以檢測(cè)任何電磁信號(hào)。

應(yīng)當(dāng)指出的是，與元件20、30和50彼此遠(yuǎn)離地定位相比，在元件20、30和50彼此靠近地定位時(shí)，緊湊型天線元件10的性能如關(guān)于圖5a至圖5d詳細(xì)論述的出人意料地更好。這三個(gè)獨(dú)立的天線元件以關(guān)于中心軸線(c-軸線)幾乎完全對(duì)稱的方式協(xié)同定位。對(duì)稱性可能是在三個(gè)協(xié)同定位的元件之間獲得高隔離度的關(guān)鍵。在該實(shí)施方案中，如圖5a中所示，端口至端口的隔離度(port-toportisolation)優(yōu)于30db(分貝)，并且如圖5b至圖5d中所示，交叉極化鑒別率(crosspolediscrimination)(極化純度)是優(yōu)異的。

圖1a至圖1b圖示了具有三個(gè)正交極化的緊湊型天線元件10。緊湊型天線元件10由四個(gè)單獨(dú)元件構(gòu)成，即：兩個(gè)偶極元件20、30、一個(gè)單極元件50和一個(gè)天線反射元件60。第一偶極元件20可以配置成在第一極化方向上接收或發(fā)射電磁信號(hào)，第二偶極元件30可以配置成在第二極化方向上接收或發(fā)射電磁信號(hào)，并且單極元件50可以配置成在第三極化方向上接收或發(fā)射電磁信號(hào)。在一些實(shí)施方式中，偶極元件20是+45^o或約+45^o極化的偶極元件，偶極元件30是-45°或約-45°極化的偶極元件，并且單極元件50是豎向極化的單極元件。約45°表示45°+/-5％或2％。

在一些實(shí)施方式中，兩個(gè)偶極元件20、30相對(duì)于單極元件50的主方向m各自旋轉(zhuǎn)約45°。兩個(gè)極化的偶極元件20、30相對(duì)于彼此旋轉(zhuǎn)90°。緊湊型天線元件10布置在反射元件60(例如，天線水平反射器；地面)上。緊湊型天線元件10的高度h(在z方向上)為約λ/6.5，其中，λ為電磁信號(hào)的波長。約λ/6.5表示λ/6.5+/-10％，或者替代性地λ/6.5+/-5％，或者甚至λ/6.5+/-2％。緊湊型天線元件10的長度l(在x方向上)為約λ/2，并且緊湊型天線元件10的寬度w(在y方向上)為約λ/2。在一些實(shí)施方式中，緊湊型天線元件10關(guān)于中心軸線是對(duì)稱的。約λ/2表示λ/2+/-10％，或者替代性地λ/2+/-5％，或者甚至λ/2+/-2％。在一些實(shí)施方式中，上偶極探測(cè)器的端到端的總長度在頻帶的下限頻率附近為大約λ/2，而較小的下偶極探測(cè)器的端到端的總長度在頻帶的上限頻率附近為大約λ/2。

圖1b公開了偶極元件20、30和單極元件50如何排列布置以形成緊湊型天線元件10。這些元件20、30和50可以以圍繞中心軸線、即c-軸線定位的方式布置在共用天線反射元件60上。c-軸線可以被定義為穿過天線反射元件60的中心點(diǎn)并且與天線反射元件60正交。這些元件20、30和50可以被排列布置成使得它們關(guān)于c-軸線對(duì)稱地布置(參見圖1a)。

所有偶極元件20、30和單極元件50可以包括介電基板。每個(gè)介電基板通常是薄膜基板，該薄膜基板的厚度在大多數(shù)情況下薄于約600μm，或者薄于約500μm，盡管較厚的基板結(jié)構(gòu)在技術(shù)上也是可能的。薄膜基板包括具有或不具有導(dǎo)電層的電絕緣材料，例如介電材料?；蹇梢园▽訅后w。在一些實(shí)施方式中，薄膜基板不包括半導(dǎo)體材料。典型的薄膜基板材料可以是柔性印刷電路板材料，比如聚酰亞胺箔、聚萘二甲酸乙二醇酯(pen)箔、聚乙烯箔、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(pet)箔和液晶聚合物(lcp)箔。另外的基板材料包括聚四氟乙烯(ptfe)和其他氟化聚合物，比如全氟烷氧基(pfa)和氟化乙烯丙烯(fep)、(無定形氟碳聚合物)、和從taconic可獲得的hyrelex材料。在一些實(shí)施方式中，基板是多介電層基板。

如圖2a至圖2c所公開的，單極元件50可以是折疊式單極元件。折疊式單極元件50可以由兩個(gè)介電基板51、52構(gòu)成。基板51、52布置在天線反射元件60上。基板51、52可以連接成使得基板51、52在天線反射元件60上形成十字形或x形件并且可以相對(duì)于彼此正交布置。布置51、52可以關(guān)于穿過中心點(diǎn)cp的中心c-軸線是對(duì)稱的。每個(gè)介電基板51、52的每個(gè)側(cè)部或翼部516-519的長度在從中心點(diǎn)cp測(cè)量時(shí)可以是相同的。

圖2b示出了包括第一主表面510和第二主表面511的介電基板51，第二主表面511與第一主表面510相反。第一主表面510和第二主表面511經(jīng)由側(cè)表面521-528連接。側(cè)表面522機(jī)械地連接至天線反射元件60。在一些實(shí)施方式中，基板51可以形成u形件，其中，水平側(cè)表面526比豎向側(cè)表面525、527長。在其他實(shí)施方式中，基板51可以具有不同的形狀，比如v形形狀或其他類似的形狀。在一些實(shí)施方式中，單極元件50可以僅由金屬制成而不包括介電基板。

在基板51的第一主表面510上可以印刷有第一導(dǎo)電層圖案(例如，金屬圖案)535，并且在基板511的第二主表面上可以印刷有第二導(dǎo)電層圖案(例如，金屬圖案)536。第一圖案535可以通過邊緣鍍層(例如，設(shè)置在側(cè)表面527、528上或者設(shè)置在這兩個(gè)表面527和528上的電連接部)或通過通孔電連接至第二圖案536。除了該連接之外，兩個(gè)圖案535、536借助于介電基板51的基板材料是隔離的。第一圖案535將饋電點(diǎn)537通過豎向?qū)Ь€連接至第二圖案536，第一圖案535此時(shí)以鏡像的方式設(shè)置以形成基板51的內(nèi)部形狀，例如第一圖案535形成u形形狀。通過邊緣連接部或通孔連接至第一圖案535的第二圖案536使導(dǎo)線沿對(duì)角線方向朝向側(cè)表面522向下布設(shè)。圖案536可以從u形部的頂部沿對(duì)角線方向向下布設(shè)至由側(cè)表面521/522形成的拐角。圖案535和536可以包括銅、銅合金、鋁、鋁合金或其組合。位于側(cè)表面521/522的拐角處的圖案536可以電連接至天線反射元件60。相反，饋電點(diǎn)537可以與天線反射元件60電隔離?；?1可以具有凹部，使得第二基板52可以安置在該凹部中。

基板51可以包括約2λ/5的長度和約λ/6的高度h，其中，λ是電磁信號(hào)的波長。約2λ/5表示5λ/5+/-10％，或者替代性地2λ/5+/-5％，或者甚至2λ/5+/-2％。

圖2c示出了具有第一主表面540和第二主表面541的基板52的側(cè)視圖?；?2可以與基板51相同，并且可以包括與關(guān)于基板51所描述的特征相同的特征。然而，基板52根本不具有饋電點(diǎn)，并且因此也沒有饋電點(diǎn)537。

回到圖2a，基板51、52中的每一者可以具有凹部、槽或縫，該凹部、槽或縫的寬度等于相應(yīng)的另一基板51、52的寬度，使得兩個(gè)基板51、52可以機(jī)械地連接或安置在一起，如圖2a所示。第二基板52的導(dǎo)電層圖案543、544可以經(jīng)由點(diǎn)539處的通孔或電焊料連接件連接至基板51的導(dǎo)電層圖案535、536。

圖3a至圖3e示出了偶極元件20、30的若干不同視圖。關(guān)于圖3a至圖3e，僅描述了偶極元件20，這是因?yàn)榕紭O元件30與偶極元件20相同。然而，在一些實(shí)施方式中，偶極元件30與偶極元件20相比可以是不同的。

圖3a示出了偶極元件20的三維視圖。偶極元件20包括三個(gè)介電基板210、230、250(例如電路板)。偶極元件20包括豎向基板210、第一水平基板230和第二水平基板250。豎向基板210可以以與天線反射元件60的平面正交的方式布置，而第一水平基板230和第二水平基板250可以平行于天線反射元件60布置。豎向基板210可以通過側(cè)表面安置在天線反射元件60上。

每個(gè)偶極元件20、30可以包括微帶平衡-不平衡變換器，該微帶平衡-不平衡變換器集成在介電基板中且電連接至下偶極的偶極探測(cè)器和上偶極的偶極探測(cè)器。下偶極可以激發(fā)上偶極。

現(xiàn)在參照?qǐng)D3b和圖3c，豎向基板210包括第一主表面211、第二主表面212以及將第一主表面211與第二主表面212連接的側(cè)表面213-216。豎向基板210可以布置在天線反射元件60上，使得天線反射元件60機(jī)械地連接至基板210的側(cè)表面216。

豎向基板210可以包括由第一主表面211支承或印刷在第一主表面211上的導(dǎo)線225。導(dǎo)線225可以連接至饋電點(diǎn)226。饋電點(diǎn)226與天線反射元件60電隔離。豎向基板210還可以包括由第二主表面212支承或印刷在第二主表面212上的導(dǎo)電板227、228。導(dǎo)電板227、228可以電連接(例如，焊接)至天線反射元件60。導(dǎo)電板227、228彼此不連接并間隔開了間隙。該間隙是必需的以激發(fā)該點(diǎn)處的差分阻抗。精確的差分阻抗對(duì)間隙的尺寸敏感。具有間隙的豎向基板210提供至下偶極探測(cè)器235的平衡的饋送連接部分。平衡的饋送連接部分可以是約90ω的平衡饋送間隙。具有印刷圖案225、227、228的豎向基板210可以形成具有不平衡的50ω的饋電點(diǎn)226的平衡-不平衡變換器。

豎向基板210可以包括在40mm至80mm之間的長度l1或約60mm(+/-10％)的長度和在20mm至40mm之間的寬度w1或約30mm(+/-10％)的寬度。導(dǎo)線225、饋電點(diǎn)226和導(dǎo)電板227、228可以包括相同的導(dǎo)電材料，比如銅或銅合金，或者替代性地鋁或鋁合金。在一些實(shí)施方式中，用于線225和板227、228的材料可以是不同的。導(dǎo)電板227、228可以是平衡-不平衡變換器接地件。

第一水平基板230可以是下偶極元件?？梢詢H在第一水平基板230的主表面231、232(參見圖3b)中的一者上印刷有導(dǎo)電材料圖案235，例如下偶極探測(cè)器(參見圖3e)。下偶極探測(cè)器235可以位于第一主表面(例如上主表面)231上，或者替代性地位于第二主表面(例如，下主表面)232上(參見圖3b)。下偶極探測(cè)器235可以包括兩個(gè)導(dǎo)電板237、239，所述兩個(gè)導(dǎo)電板237、239呈具有相同形式的正多邊形，比如斜方形或菱形。斜方形可以不是對(duì)稱的斜方形，但是可以包括更靠近中心點(diǎn)chs的較長邊242、243。替代性地，板237、239可以包括曲線形狀，或者可以是在中心點(diǎn)chs附近具有窄特征且在梢端處具有更廣或更寬特征以提供良好的帶寬和輻射圖案的多邊形。在中心點(diǎn)附近變窄是可取的，使得下偶極探測(cè)器235的兩個(gè)導(dǎo)電板237、239可以靠近平衡-不平衡變換器間隙差分饋電點(diǎn)。這有助于至下偶極貼片的導(dǎo)電連接。每個(gè)板237、239的五個(gè)頂點(diǎn)可以是尖銳的或倒圓的。板可以具有多于或少于五個(gè)的頂點(diǎn)。在一些實(shí)施方式中，板237、239可以不呈矩形。板237、239中的每一者可以電連接至連接件245、247，連接件245、247可以是通孔或邊緣連接元件?？梢酝ㄟ^將第一水平基板230的導(dǎo)電圖案與豎向基板210焊接來建立電連接件245、247。下偶極探測(cè)器235的板237、239經(jīng)由電連接件245、247連接至平衡-不平衡變換器的平衡饋電點(diǎn)(導(dǎo)電板227、228之間的間隙)。導(dǎo)電板227、228的間隙可以同導(dǎo)體245與導(dǎo)體247之間的間隙相同。該平衡饋電點(diǎn)配置成由平衡-不平衡變換器輸入端口226激發(fā)。

第一水平基板230可以包括在60mm至100mm之間的長度l2或約80mm(+/-10％)的長度l2以及在20mm至40mm之間的寬度w2或約30mm(+/-10％)的寬度w2。下偶極探測(cè)器235的每個(gè)導(dǎo)電板237、239可以包括約λ/4的長度ld1。約λ/4表示λ/4+/-10％，或者替代性地λ/4+/-5％，或者甚至λ/4+/-2％。第一水平基板230可以比第一豎向基板210長。導(dǎo)電材料圖案可以包括導(dǎo)電材料比如銅或銅合金，或者替代性地鋁或鋁合金。

第二水平基板250可以是上偶極元件?？梢詢H在第二水平基板250的主表面251、252(參見圖3b)中的一者上印刷有導(dǎo)電材料圖案255，例如上偶極探測(cè)器(參見圖3e)。上偶極探測(cè)器255可以位于第一主表面(例如，上主表面)251上。上偶極探測(cè)器255可以包括呈具有相同形式的正多邊形比如斜方形或菱形的兩個(gè)導(dǎo)電板257、259。斜方形可以不是對(duì)稱的斜方形，但是可以包括更靠近中心點(diǎn)chs的較長邊262、263。替代性地，板257、259包括曲線形狀或者可以是如以上關(guān)于板237、239所描述的多邊形。上偶極探測(cè)器255的板257、259可以靠近中心點(diǎn)chs，使得可以通過小的電感連接部分而在那里安置小電容。在一些實(shí)施方式中，板257、259可以不呈矩形。板257、259中的每一者可以電容性地(或者在一些實(shí)施方式中，感應(yīng)地)連接至電容器265。電容器265可以位于下(第二)主表面252上。電容器265可以是平行板電容器。電容器265在兩個(gè)板257、259之間創(chuàng)建電容連接。沒有針對(duì)下偶極探測(cè)器235的電容連接部或電容器。電容器265具有使偶極輸入阻抗匹配的頻帶變寬的效果。

第二水平基板250可以包括在80mm至120mm之間的長度l2或約100mm(+/-10％)的長度l2以及在30mm至50mm之間的寬度w2或約40mm(+/-10％)的寬度w2。上偶極探測(cè)器235的每個(gè)導(dǎo)電板257、259可以包括約λ/4的長度ld2。上偶極探測(cè)器255的端到端總長度在頻帶的下限頻率附近為大約λ/2，而較小的下偶極探測(cè)器235的端到端的總長度在頻帶的上限頻率附近為大約λ/2。在一些實(shí)施方式中，這種構(gòu)型有助于產(chǎn)生高的頻帶寬度。

在一些實(shí)施方式中，上偶極的總長度可以是大約6.25cm，對(duì)于下偶極(針對(duì)wifi(無線局域網(wǎng))的2.4ghz-2.5ghz)而言，下偶極的總長度可以是大約6cm。高度可以為大約2cm(λ/6)。

第二水平基板250可以比第一水平基板230長且寬。導(dǎo)電材料圖案可以包括導(dǎo)電材料，比如銅或銅合金，或者替代性地鋁或鋁合金。

在一些實(shí)施方式中，在第一偶極元件235與第二偶極元件255之間不存在導(dǎo)電連接。下偶極元件230至上偶極元件250之間的距離會(huì)影響耦合的強(qiáng)度。該距離可以為約1mm至5mm，或者替代性地，約2mm至3mm。

圖4a示出了偶極元件20、30的輻射圖案，并且圖4b示出了單極元件50的輻射圖案。

圖5a至圖5d示出了針對(duì)1.7ghz-2.7ghz頻帶中的信號(hào)而優(yōu)化的緊湊型三極天線元件10的實(shí)施方式的電氣性能曲線圖。圖5a示出了在輸入端口s11、s22和s33處的回波損耗低于-10db并示出了耦合系數(shù)s13、s32和s21低于-30db。

圖5b示出了第一偶極元件20(集成在緊湊型天線元件10中)在1.7ghz、2.2ghz和2.7ghz處的共極化輻射和交叉極化輻射，而圖5c示出了第二偶極元件30針對(duì)相同頻率的共極化輻射和交叉極化輻射。如從曲線圖可以看到的，第一偶極元件20和第二偶極元件30的交叉極化圖案低于-15db。兩個(gè)偶極元件在整個(gè)頻率范圍內(nèi)顯示出相同的良好性能：在頻率范圍內(nèi)的低的旁波瓣(低于-20db)、低的反向輻射以及波束寬度在頻率范圍內(nèi)具有較小變化。圖5d示出了單極元件50(集成在緊湊型天線元件10中)在1.7ghz、2.2ghz和2.7ghz處的共極化輻射和交叉極化輻射。與其他元件類似，單極元件50顯示出非常好的電性能。交叉極化增益低于-22db，而共極化最大增益為約5db。

圖6示出了用于操作緊湊型天線元件的方法300。包括與單極元件排列布置的兩個(gè)偶極元件的緊湊型天線元件在步驟302中接收電磁信號(hào)。電磁信號(hào)可以包括針對(duì)每個(gè)正交極化方向的電磁信號(hào)分量。豎向極化的單極元件在其極化方向上接收或拾取(第一)電磁信號(hào)分量，第一極化的偶極元件在其極化方向上接收或拾取(第二)電磁信號(hào)分量，并且第二極化的偶極元件在其方向上接收或拾取(第三)電磁信號(hào)分量(步驟304)。緊湊型天線元件將這些電磁信號(hào)分量發(fā)送至緊湊型天線元件的相應(yīng)饋電點(diǎn)。例如，第一電磁信號(hào)分量被發(fā)送至單極元件的饋電點(diǎn)，第二電磁信號(hào)分量被發(fā)送至第一偶極元件的饋電點(diǎn)，并且第三電磁信號(hào)分量被發(fā)送至第二偶極元件的饋電點(diǎn)。

本發(fā)明的各實(shí)施方式可以包括具有多個(gè)緊湊型天線元件的天線陣列。例如，天線陣列可以被實(shí)現(xiàn)為mimo天線。

天線元件的各實(shí)施方式可以用于300mhz(兆赫)至30ghz之間的頻帶。例如，天線可以在gsm、umts或lte無線系統(tǒng)中操作?？蛇m用的頻帶可以是790mhz-860mhz，1.7ghz-1.9ghz和2.5ghz-2.7ghz。天線元件的其他實(shí)施方式可以用于2.4ghz-2.5ghz和5ghz-6ghz(wifi頻帶)。替代性地，天線元件的各實(shí)施方式可以使用在60ghz頻帶例如57ghz-66ghz、在e頻帶(例如，71ghz-76ghz和81ghz-86ghz)以及在90ghz頻帶例如92ghz-95ghz中。

本發(fā)明的各實(shí)施方式可以應(yīng)用于雷達(dá)系統(tǒng)比如汽車?yán)走_(dá)，或者電信應(yīng)用比如在基站或用戶設(shè)備(例如，手持裝置)中的收發(fā)器應(yīng)用。

本發(fā)明的各實(shí)施方式包括天線元件，該天線元件包括配置成在第一極化方向上發(fā)射或接收電磁信號(hào)的第一偶極元件、配置成在第二極化方向上發(fā)射或接收電磁信號(hào)的第二偶極元件、配置成在第三極化方向上發(fā)射或接收電磁信號(hào)的單極元件、以及天線反射元件，其中，第一偶極元件、第二偶極元件和單極元件排列布置在天線反射元件上，并且其中，第一極化方向、第二極化方向和第三極化方向均不相同。

各實(shí)施方式設(shè)置成天線元件包括約λ/6的高度，其中，λ是電磁信號(hào)的波長。

另外的實(shí)施方式設(shè)置成第一偶極元件相對(duì)于單極元件的主方向旋轉(zhuǎn)約45°，并且其中，第二偶極元件相對(duì)于單極元件的主方向旋轉(zhuǎn)約-45°。

各實(shí)施方式設(shè)置成第一偶極元件和第二偶極元件彼此正交地布置為交叉式雙偶極元件。

各實(shí)施方式設(shè)置成交叉式雙偶極元件是對(duì)稱的。

各實(shí)施方式設(shè)置成單極元件是對(duì)稱的并且包括約λ/6的高度。

各實(shí)施方式設(shè)置成第一極化方向、第二極化方向和第三極化方向均彼此正交。

各實(shí)施方式設(shè)置成單極元件是折疊式單極元件。

一些實(shí)施方式包括用于操作天線元件的方法，該方法包括：在單極元件處接收第一電磁信號(hào)分量，在第一偶極元件處接收第二電磁信號(hào)分量，以及在第二偶極元件處接收第三電磁信號(hào)分量。

本發(fā)明的各實(shí)施方式包括天線元件，該天線元件包括：天線反射元件、沿第一方向布置在天線反射元件上的單極元件、沿第二方向布置在天線反射元件上的第一偶極元件、以及沿第三方向布置在天線反射元件上的第二偶極元件，

其中，第二方向以相對(duì)于第一方向成約+45°角的方式布置，其中，第三方向以相對(duì)于第一方向成約-45°角的方式布置，并且其中，單極元件、第一偶極元件和第二偶極元件圍繞中心軸線布置，中心軸線與天線反射元件正交。

各實(shí)施方式設(shè)置成天線反射元件是導(dǎo)電板，并且單極元件包括兩個(gè)介電基板，所述兩個(gè)介電基板各自具有兩個(gè)主表面以及將兩個(gè)主表面連接的側(cè)表面，介電基板彼此正交布置，在每個(gè)主表面上印刷有導(dǎo)電圖案，并且其中，每個(gè)基板通過側(cè)表面布置在天線反射元件上。

各實(shí)施方式設(shè)置成介電基板中的僅一個(gè)介電基板包括輸入端口，而另一介電基板不包括輸入端口。

另外的實(shí)施方式設(shè)置成單極元件具有約λ/6.5的高度，其中，λ是電磁信號(hào)的波長。

另外的實(shí)施方式設(shè)置成第一偶極元件和第二偶極元件各自包括三個(gè)介電基板，所述三個(gè)介電基板各自具有兩個(gè)主表面以及將兩個(gè)主表面連接的側(cè)表面，第一介電基板通過底側(cè)表面布置在天線反射元件上，第二介電基板和第三介電基板平行于天線反射元件布置，并且其中，第三介電基板布置在第一介電基板的頂側(cè)表面上。

各實(shí)施方式設(shè)置成每個(gè)偶極元件包括布置在第二介電基板上的下偶極探測(cè)器和布置在第三介電基板上的上偶極探測(cè)器。

各實(shí)施方式設(shè)置成上偶極探測(cè)器大于下偶極探測(cè)器，并且每個(gè)偶極元件包括平衡-不平衡變換器。

各實(shí)施方式提供了用于操作天線元件的方法，該方法包括：在單極元件處接收第一電磁信號(hào)分量，在第一偶極元件處接收第二電磁信號(hào)分量，以及在第二偶極元件處接收第三電磁信號(hào)分量。

本發(fā)明的各實(shí)施方式包括具有天線元件的系統(tǒng)。天線元件包括配置成在第一極化方向上發(fā)射或接收電磁信號(hào)的第一偶極元件、配置成在第二極化方向上發(fā)射或接收電磁信號(hào)的第二偶極元件、配置成在第三極化方向上發(fā)射或接收電磁信號(hào)的單極元件、以及天線反射元件，其中，第一偶極元件、第二偶極元件和單極元件排列布置在天線反射元件上，并且其中，第一極化方向、第二極化方向和第三極化方向均不相同。

雖然已經(jīng)參照示例性實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是該描述并非旨在理解為限制性的。通過參照描述，示例性實(shí)施方式的各種改型及組合以及本發(fā)明的其他實(shí)施方式對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是明顯的。因此，所附權(quán)利要求意圖涵蓋任何這樣的改型或各實(shí)施方式。