專利名稱：：具有極化分集的天線的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明總的來說涉及無線通信，且更具體地涉及具有極化分集的天線系統(tǒng)。
背景技術：
：在通信系統(tǒng)中，存在對于更高的數據吞吐量的日益增長的需求以;M目對應的減少可能擾亂數據通信的干擾的動力。例如，在電氣與電子工程師協(xié)會(IEEE)802.11網絡中，如基站的接入點可通過無線鏈路與一個或多個遠程接收節(jié)點如網M口卡通信.該無線M可能容易受到來自其它接入點和站(節(jié)點)、其它無線電發(fā)送設備、在接入點與遠程接收節(jié)點之間的無線M環(huán)境中的改變或擾動等的干擾。該干擾可能通過強制在更低的數據速率進行通信來使無線M降級，或可能足夠強以至于完全擾亂無線鏈路。一種用于減少在接入點與遠程接收節(jié)點之間的無線鏈路中的干擾的解決方案是在"分集"方案中提供數個全向天線。在這樣的實施中，接入點的常見配置包括經由開關網絡耦合到兩個或者更多在物理上分離的全向天線的數據源。接入點可選擇用來維持無線鏈路的全向天線中的一個。由于全向天線之間的分離，所以各天線經歷不同的信號環(huán)境并且各天線對無線M造成不同的干擾水平。開關網,數據源耦合到在無線銜洛中經歷最少干擾的任何全向天線.對接入點使用兩個或更多全向天線的一個問題在于典型的全向天線被垂直極化。垂直極化射頻(RF)能量在辦公或居住空間內部不像例如水平極化RF能量那樣高效地傳播。迄今為止，用于產生水平極化RF天線的現有技術解決方案尚未提供足夠的RF性能以在商業(yè)上獲得成功。
發(fā)明內容由于天線M能量，天線的增益是一種無源現象。天線不增加功率，而是功率被重新分布以在某個方向上提供比例如各向同性天線所傳輸的輻射功率更多的輻射功率。因此，如果天線在某方向上具有大于一的增益，則該天線在其它方向上必然具有小于一的增益。高增益天線具有范圍更長和信號質量更好的優(yōu)點，但是需要在特定方向上的仔細對準。低增益天線具有更短范圍，但是天線定向一般無足輕重。在了解了這些原理的情況下，本發(fā)明的實施例允許使用垂直極化天線陣列和水平極化天線陣列二者。本發(fā)明的水平極化天線陣列允許通過例如產生和影響特定輻射圖形(例如基本上全向輻射圖形)的可選天線元件、>^射器(reflector)和/或導向器(director)將RF能量高效分布到通信環(huán)境中.結合垂直極化陣列，可產生特定高增益無線環(huán)境，使得一個無線環(huán)境不會干擾其它附近的無線環(huán)境(例如在辦公樓的樓層之間)，并且還避免其它環(huán)境所產生的干擾。本發(fā)明的一個實施例提供一種天線系統(tǒng)。該天線系統(tǒng)可以是多輸入和多輸出(MIMO)天線系統(tǒng)。該天線系統(tǒng)包括耦合到垂直極化天線陣列的多個水平極化天線陣列。各極化陣列可耦合到不同的無線電設備(radio)。垂直極化天線陣列可生成與一個水平極化天線陣列所生成的輻射圖形基本上垂直的輻射圖形。水平極化天線陣列可包括選擇性地耦合到射頻饋送端口(radiofrequencyfeedport)的天線元件。在一些實施例中，當第一和笫二天線元件耦合到射頻饋送端口時，水平極化天線陣列中的一個所生成的輻射圖形基本上為全向并且基本上在水平極化天線陣列的平面中.在一些實施例中，水平極化天線陣列可包括用以對耦合到射頻饋送端口的天線元件所生成的輻射圖形進行限制或者另外進行影響的及Jt器或導向器。在其它實施例中，一個或多個天線元件包括減'll電子并改變天線元件的i皆振的負載結構(loadingstructure)。天線元件在一個實施例中基本上定位到方形襯底的邊緣。在另一實施例中，天線元件基本上定位到三角形襯底的邊緣。本發(fā)明的一些實施例可在系統(tǒng)中的天線陣列上實施一系列寄生元件。這些元件中的至少兩個元件可通過開關網絡選擇性i^目互耦合。通過寄生元件的選擇性耦合，這些元件可共同地用作反射器或導向器，而在耦合之前這些元件對于發(fā)射的輻射圖形可以已經是有效地不可見的。通過共同地用作例如反射器，可以通過在特定方向上^JN"回圖形來影響陣列的驅動元件所發(fā)射的輻射圖形，從而增加在該方向上的圖形的增益。在本發(fā)明的一些實施例中，水平極化天線陣列的射頻饋送端口通過天線元件選擇器耦合到天線元件。天線元件選擇器在一個實施例中包括RF開關。在另一實施例中，天線元件選擇器包括p型、本征、n型(PIN)二極管。在天線系統(tǒng)的一個實施例中，通過將垂直陣列裝配到水平陣列的印刷電路板(PCB)中的一個或多個矩形縫中，水平極化天線陣列耦合到垂直極化天線陣列。垂直陣列上的連接器片可在水平陣列的PCB中的一個或多個矩形縫處焊接到水平陣列。在當前公開的天線系統(tǒng)的另一實施例中，7JC平和垂直極化天線陣列可通過PCB連接器元件耦合。PCB連接器元件的一部分可裝配到在水平擬/f匕天線陣列的PCB內形成的一個或多個矩形縫內。PCB連接器元件上的i^接器片可在矩形縫處焊接到水平極化陣列。PCB連接器也可焊接到垂直極化天線陣列。例如，焊接可發(fā)生在水平和/或垂直陣列的PCB上的饋送器(feed)相交處和/或PCB連接器處。放置到RF走線的零歐姆電阻器跳線也可用來實現耦合。本發(fā)明的又一實施例乂>開了一種包括水平極化天線陣列的天線系統(tǒng)，該水平極化天線陣列具有被配置成選擇性地耦合到射頻饋送端口的多個天線元件。當多個天線元件的第一天線元件和第二天線元件耦合到射頻饋送端口時，生成基本上在水平極化天線陣列的平面中的基本上全向輻射圖形。該系統(tǒng)還包括耦合到7JC平極化天線陣列的垂直極化天線陣列.垂直極化天線陣列生成與多個水平極化天線陣列所生成的輻射圖形基本上垂直的輻射圖形。在一個替代實施例中，通過將每一個垂直極化天線陣列裝配到在水平極化天線陣列中的一個的印刷電路板內形成的矩形縫內，《吏各水平;fel化天線陣列耦合到垂直極化天線陣列中的一個。在另一替代實施例中，通過將印刷電路板連接器元件的一部分裝配到在水平極化天線陣列的一個的印刷電路板內形成的矩形縫內，使各水平極化天線陣列耦合到垂直極化天線陣列中的一個。各垂直極化天線陣列在連接器片處焊接到印刷電路板連接器元件。圖1圖示了根據本發(fā)明實施例的示例雙極化、高增益、全向天線系統(tǒng)。圖2A圖示了如在圖1中提及的和在本發(fā)明的示例實施例中實施的天線系統(tǒng)的各個組件，包括垂直極化全向陣列、兩個水平極化全向陣列和饋送PCB。圖2B圖示了不含饋送PCB的在圖1中公開的天線系統(tǒng)的替代實施例.圖3圖示了可在本發(fā)明的實施例中實施的示例垂直極化全向陣列。圖4A圖示了可在本發(fā)明的示例實施例中實施的具有可選元件的水平極化天線陣列的方形配置。圖4B圖示了可在本發(fā)明的替代實施例中實施的具有可選元件和/反射器/導向器的水平4U匕天線陣列的方形配置。圖4C圖示了可在本發(fā)明的替代實施例中實施的包括選擇性耦合的天線元件和選擇性耦合的^Jt器/導向器的示例天線陣列。圖4D圖示了可在本發(fā)明的替代實施例中實施的具有可選元件的水平極化天線陣列的三角形配置。圖4E圖示了圖4A所示的和根據本發(fā)明示例實施例的水平極化天線陣列的一個天線元件的示例尺寸組。圖5圖示了根據本發(fā)明替代實施例的一系列低增益天線陣列。圖6圖示了可從實施本發(fā)明的各種實施例而得到的一系列輻射圖形。圖7圖示了關于水平和垂直天線陣列一系列所測量的輻射圖形的圖。圖8圖示了用于耦合在本發(fā)明的各種實施例中公開的各種天線陣列和PCB饋送器的示例天線機械結構。圖9圖示了用于將多于一個垂直天線陣列耦合到水平陣列的替>^天線機械結構，其中該耦合包括水平陣列的PCB中的多個槽.具體實施方式圖1圖示了根據本發(fā)明實施例的示例雙極化、高增益、全向天線系統(tǒng)100。對當前公開的本質上同軸的天線系統(tǒng)的任何提及不應被(唯一地)理解為包括同軸線纜穿過的空心導管的天線元件。在這里乂^開的天線系統(tǒng)的某些實施例(如天線系統(tǒng)100)中，一^開了共享包括垂直天線陣列的共同的軸的兩個水平天線陣列。該系統(tǒng)以如下程度同軸4吏得這些水平陣列共享由垂直陣列形成的前述共同的垂直軸，然而也設想了其它配置。然而，關于實施當前〃^開的*化、高增益、全向天線系統(tǒng)100的通信裝置可使用包括同軸饋送器的各種布線W^/(cablingmechanism)。盡管公開了相互垂直的水平和垂直天線陣列，但是各種陣列不必沿著前述軸相互垂直(例如以90度相交)。在當前公開的本發(fā)明的實踐中設想了各種陣列配置。例如，垂直陣列可以耦合到關于該垂直陣列以45度角布置的另一天線陣列。關于兩個或更多陣列l(wèi)吏用各種相交角還可允許特定RF發(fā)射圖形的成形.圖2A圖示了如在圖1中提及的且在本發(fā)明的示例實施例中實施的天線系統(tǒng)100的各個組件。如圖1所示的天線系統(tǒng)100包括以下在圖3中詳述的垂直極化全向陣列210。如圖1所示的天線系統(tǒng)100還包括關于圖4A-4D詳細討論的至少一個水平核/化全向天線陣列220。圖1所示的天線系統(tǒng)100還包括用于耦合例如兩個水平極化全向天線陣列如陣列220的饋送PCB230。不同的無線電設備可耦合到不同極化中的每一個。由變化的陣列(例如關于水平而言垂直)生成的輻射圖形可關于特定的RF發(fā)射圖形基本上相似。可替代地，由水平和垂直陣列生成的輻射圖形可以基本上互不相同。在一些實施例中，垂直核_化陣列210可包括如參照圖3具體圖示的兩個或更多垂直相J匕元件。兩個垂直極化元件可耦合以形成垂直極化陣列210。在一些實施例中，垂直極化陣列是全向的。饋送PCB230(在一些實施例中)耦合如圖1所示的水平極化天線陣列220.在這樣的實施例中，饋送PCB230可在位于水平陣列220上的饋送槽240處耦合水平極化全向陣列。在替代實施例中，饋送PCB230可在天線或用于支持的PCB上的任何位置或者在天線或用于支持的PCB內的任何槽處耦合各水平極化全向天線陣列220.饋送PCB230可在PCB中的相交走線(trace)元件處焊接到水平天線陣列220,例如，水平陣列中的RF走線可通過如例如在圖8的背景下討論的陣列的相交來與垂直陣列中的類似走線相交。在省略前述饋送PCB230的一些實施例中，可在走線元件互連處引入如零歐姆電阻器跳線(jumper)的中間部件。零歐姆電阻器跳線有效地用作與例如使用前述饋送PCB230相比關于尺寸、特定天線陣列布置和配置以及進一步地關于在制造過程中可能引起的成本而言更容易管理的線鏈接(wirelink)。也可出現走線的直接焊接。盡管圖l和圖2A所示的饋送PCB230耦合兩個水平天線陣列220,然而水平陣列220可利用在上文中和在圖8的背景下討論的技術進一步耦合或單獨耦合到垂直極化天線陣列210或其元件.通過前述走線耦合兩個(或更多)陣列可允許RF饋送器穿過(traverse)兩個完全不同的陣列。例如，RF饋送器可將水平極化陣列"跳接"(jump)到垂直極化陣列。在包括如這里討論的零歐姆電阻器和/或連接器片(connectortab)的各種中間元件的背景下可發(fā)生該"跳接"。圖2B圖示了在圖1中公開的天線系統(tǒng)的不包括饋送PCB的替代實施例。圖2B的實施例包括前述水平陣列220a和220b以及垂直陣列210a和210b。取代了利用饋送PCB230，各種陣列可通過經由如在圖8的背景下討論的各種PCB縫以及如這里討論的焊接/跳，送走線來插入陣列的組合來相互耦合。圖2B的小圖示出可出現該陣列—陣列耦合的地方。圖3圖示了可在本發(fā)明的實施例中實施的如圖1和圖2所示的且包括兩個天線元件310和320的示例垂直極化全向陣列210。天線陣列210的垂直極化全向天線元件310和320可形成于具有第一側340和第二側350的襯底330上。圖3中的黑線310a描繪的垂直極化全向陣列210的部分可以在襯底的一側(340)上。相反，圖3中的虛線320a所描繪的垂直極化全向陣列210的部分可以在襯底330的另一側(350)上。在一些實施例中，襯底330包括PCB如FR4、Rogers4003或者其它介電材料。圖3中天線陣列210的垂直極化全向天線元件310和320耦合到饋送端口360。饋送端口被描繪成在圖3的垂直極化全向陣列元件310的基座處的小圓圍，饋送端口360可被配置成接收和/或發(fā)送RF信號到通信設備和用于選擇一個或多個天線元件的耦合網絡(未示出)?？蓮睦珩詈系角笆鲴詈暇W絡的RF同軸線纜接收RF信號。耦合網絡可包括DC隔離電容器和有源RF開關以將射頻饋送端口360耦合到一個或多個天線元件。RT開關可包括PIN二極管或砷化鎵場效應晶體管(GaAsFET)或本領域中已知的其它開關器件。PIN二極管可包括單極單投開關以接通或關斷各天線元件(即將各天線元件耦合到饋送端口360或者將該天線元件從饋送端口360解耦合)。圖4A圖示了可在本發(fā)明的示例實施例中實施的具有可選元件的水平極化天線陣列400的方形配置。在圖4A中，水平極化天線陣列400包括具有第一側(實線410)和可基本上平行于第一側的笫二側(虛線420)的襯底(圖4A的平面)。該襯底可包括例如PCB如FR4、Rogers4003或一些其它介電材料。在圖4A中襯底的第一側(實線410)上，天線陣列400包括射頻饋送端口430和四個天線元件410a-410d。雖然在圖4A中描繪了四個改良偶極天線(dipole)(即天線元件)，然而關于陣列400可實施更多或更少的天線元件。另外，盡管圖4A的天線元件410a-410d基本上定位到方形襯底的邊緣并從而最小化天線陣列400的尺寸，但是也可以實施其它形狀。在一些實施例中，這些元件可基本上布置到襯底的中間或中央。例如，圖4D圖示了可在本發(fā)明的替代實施例中實施的具有可選元件的水平相/化天線陣列的三角形配置。三角形水平;fel化天線陣列的各邊可以與如圖4A所示的方形水平極化天線陣列400的邊相等或成比例。關于例如圖4A中所示的示例方形配置，其它實施例可實施不相等或不成比例的邊。三角形陣列上的天線元件可如其方形對等天線元件那樣基本上布置到陣列的邊緣或中間/中央。返回圖4A，天線元件410a-410d形成關于射頻饋送端口430徑向對稱的布局，然而可實施許多不對稱布局、矩形布局和/或僅在一個軸上對稱的布局。另外，雖然圖4A描繪了相同尺寸的天線元件410a-410d,但是天線元件410a-410d不需要尺寸相同。在圖4A中的虛線所描繪的襯底的第二側上，天線陣列400包括接地組件420。接地組件420的一部分(例如部分420a)可被配置成結合天線元件410a形成改良偶極天線。如圖4A所示，通it^彼jH^目對的方向上延伸的各個傳導走線420a-420d對各天線元件410a-410d完成偶極天線。所得到的改良偶極天線提供例如圖7所示的水平極化定向輻射圖形(即基本上在天線陣列400的平面中)。為了最小化或減小天線陣列400的尺寸，各改良偶極天線(例如天線元件410a和接地組件420的部分420a)可包括一個或多個負載結構440。為了進行清楚的i兌明，在圖4A中^5Utt從天線元件410a和部分420a形成的改良偶極天線的負載結構440進行編號。通過配置負載結構440以減慢電子并改變各改良偶極天線的諧振，改良偶極天線在電學上變得更短。換句話說，在給定的工作頻率，提供負栽結構440減小了改良偶極天線的尺寸。為天線陣列400的一個或多個改良偶極天線提供負栽結構440最小化了天線陣列440的尺寸。圖4B圖示了可在本發(fā)明的替代實施例中實施的具有可選元件和反射器/導向器的水平極化天線陣列400的方形配置。圖4B的天線陣列400包括一個或多個^^射器/導向器450。>^射器/導向器450包括限制了天線元件415a結合接地組件的部分425a形成的改良偶極天線的定向輻射圖形的無源元件(與輻射RF能量的有源元件相對照)。為了清楚，在圖4B中僅標記了元件415a和部分425a。由于反射器/導向器450，天線元件415和部分425在配置上與圖4A的天線元件410和部分420略有不同。反射器/導向器250可放置在村底的任一側上?？梢园ǜ郊?gt;^射器/導向器(未示出)以進一步影響一個或多個改良偶極天線的定向輻射圖形。在一些實施例中，天線元件可選擇性地或永久地耦合到射頻饋送端口。然而，反射器/導向器(例如寄生元件)可被配置成反射器/導向器的長度可通過將一個或多個反射器/導向器選擇性地彼此耦合來改變。例如，長度為100密耳的一系列斷開的和單獨的寄生元件可以以與前述天線元件的選擇性耦合相似的方式選擇性地耦合。通過將多個前述元件耦合在一起，這些元件可有效地變成對有源天線元件發(fā)射的RF圖形進行反射以及另外地進行成形和影響的反射器(例如反向朝著驅動偶極天線導致在該方向上的更高的增益)。天線陣列所發(fā)射的RF能量可通過這些反射器/導向器集中起來，以解決給定無線環(huán)境的特定細微差別。類似地，可以有效地使寄生元件(通過解耦合)對于任何發(fā)射的輻射圖形透明。在其它陣列(例如垂直極化陣列)上可實施相似的反射器系統(tǒng)，關于導向器元件或可共同用作導向器的一系列元件可4吏用類似的實施。導向器遠離源集中來自該源的能量，從而增大天線的增益。在本發(fā)明的一些實施例中，可使用^^射器和導向器二者來影響天線結構的增益?？梢栽趦蓚€陣列、單個陣列或特定陣列上實施^^射器/導向器(例如，在兩個水平陣列和單個垂直陣列的情況下，>^射器/導向器系統(tǒng)可僅存在于水平陣列中的一個上或可替代地不存在于水平陣列上而僅存在于垂直陣列上)。圖4C圖示了包括選擇性地耦合到無線電饋送端口的一系列天線元件的示例天線陣列。此外，該天線陣列包括可共同地用作例如Jl射器的一系列選擇性地耦合的寄生元件。根據選擇性地耦合的元件的特定長度，選擇性J^合的元件還可用作導向器。天線和寄生元件的選擇性耦合可利用上i^合網絡和各種中間元件(例如PIN二極管)。通過天線和寄生元件的選擇性耦合控制，可對RF發(fā)射圖形和作為結果的無線環(huán)境進行進一步控制。圖4E圖示了圖4A所示的水平極化天線陣列400的一個天線元件的才艮據本發(fā)明示例實施例的示例尺寸組。天線陣列400的單獨組件(例如天線元件410a和部分420a)的尺寸可取決于天線陣列400的期望工作頻率，RF仿真軟件(例如來自ZelandSoftware的IE3D)可幫助建立單獨組件的尺寸。圖4E所示的天線陣列400的天線組件尺寸是基于Rogers4003PCB襯底針對在2.4GHz附近的^Ht而設計的。具有不同的介電性能的不同襯底如FR4可能需要與圖4E中所示不同的尺寸。返回圖4A和圖4B，射頻饋送端口430(結^&何種類的天線元件)以與圖3所示的饋送端口360相似的方式從通信設備(未示出)接收RF信號和/或向其發(fā)送RF信號。通信設備實際上可包括用于生成和/或接收RF信號的任何設備。通信設備可包括例如無線電調制器/解調器。通信設備還可包括發(fā)射機和/或接收機，如802.11接入點、802.11接收機、機頂盒、膝上型計算機、IP使能的電視機、PCMCIA卡、遙控、網絡電話或遠程終端如手持游戲設備。在一些實施例中，通信設備可包括用于"洛由器接收視頻的數據分組(datapacket)的電路以及用于將數據分組轉換成本領域中已知的符合802.11的RF信號的電路。通信設備可包括用于通過無線鏈路，例如802.11無線網絡，與一個或多個遠程接收節(jié)點(未示出)通信的接入點。該設備還可通過使能數個遠程接收節(jié)點之間的通信來形成無線局域網的一部分，如上所言，天線元件選擇器(未示出)可用來將射頻饋送端口430耦合到一個或多個天線元件410。天線元件選擇器可包括RF開關(未示出)，如PIN二極管、GaAsFET或本領域中已知的其它RF開關器件。在圖4A中所示的天線陣列400中，天線元件選擇器包括四個PIN二極管，各PIN二極管將天線元件410a-410d中的一個連接到射頻饋送端口430。在本實施例中，PIN二極管包括單極單投開關以接通或關斷各天線元件(即將各天線元件410a-410d耦合到射頻饋送端口430或者將各天線元件410a-410d從射頻饋送端口430解耦合)。一系列控制信號可用來偏置各PIN二極管。在PIN二極管正向偏置且導通DC電流的情況下，PIN二極管開關接通且選擇相對應的天線元件。在二極管反向偏置的情況下，PIN二極管開關關斷。在本實施例中，射頻饋送端口430和天線元件選擇器的PIN二極管在具有天線元件410a-410d的襯底的一側上，然而其它實施例分離了射頻饋送端口430、天線元件選擇器和天線元件410a-410d。在一些實施例中，一個或多個發(fā)光二極管(LED)(未示出)耦合到天線元件選擇器。LED用作天線元件410a-410d中的哪個接通或關斷的視覺指示器。在一個實施例中，LED與PIN二極管放置在電路中，使得LED在對應天線元件410被選中時發(fā)光。在一些實施例中，天線組件(例如天線元件410a-410d、接地組件420和反射器/導向器450)由RF傳導材料形成。例如，天線元件410a-410d和接地組件420可由金屬或其它RF傳導材料形成。各天線元件410a-410d與接地組件420共面而不是如圖4A和圖4B所示設置在襯底的相對側上。在一些實施例中，天線組件可共形地裝配到殼.在這樣的實施例中，天線元件選擇器包括與天線元件410a-410d分離的結構(未示出)。天線元件選擇器可裝配于相對小的PCB上而PCB可電耦合到天線元件410a-410d。在一些實施例中，開關PCB直接焊接到天線元件410a-410d。在根據IEEE802.11標準的無線LAN的示例實施例中，天線陣列被設計成在約2.4GHz到2.4835GHz的頻率范圍上工作。在選擇所有四個天線元件410a-410d以得到全向輻射圖形的情況下，天線陣列400的組合頻率響應約為90MHz.在一些實施例中，不考慮接通的天線元件410a-410d的數目，將天線元件410a-410d中的多于一個天線元件耦合到射頻饋送端口430都維持與在802.11無線LAN頻率上的低于10dB的回波損耗(returnloss)的匹配?？蛇x天線元件410a-410d可組合以得到定向性比單個天線元件的輻射圖形更低的組合輻射圖形。例如，選擇所有天線元件410a-410d得到定向性比單個天線元件的定向輻射圖形更低的基本上全向輻射圖形。類似地，選擇兩個或更多天線元件(例如彼此相對地定位的天線元件410a和天線元件410c)可得到基本上全向輻射圖形。以這一方式，選擇天線元件410a-410d的子集或者基本上所有天線元件410a-410d可得到用于天線陣列400的基本上全向輻射圖形。^Jt器/導向器450可在方位角上進一步限制天線元件410a-410d中的一個或多個天線元件的定向輻射圖形。關于可選配置的其它益處乂^開在2005年1月21曰提交的名為"SystemandMethodforaMinimizedAntennaApparatuswithSelectableElements"的美國專利申請No.11/041,145中，其公開內容先前已通過引用包括在此。圖5圖示了根據本發(fā)明替代實施例的一系列低增益天線陣列。在天線陣列510中，水平極化全向陣列520耦合到兩個垂直極化全向陣列530a和530b。垂直極化全向陣列(530a和530b)可產生更高增益的輻射圖形，而水平極化全向陣列520可產生更低增益的輻射圖形。在天線陣列540中，饋送PCB550耦合到兩個水平極化全向陣列560a和560b，這兩個水平極化全向陣列560a和560b(又)耦合到一個垂直相J匕全向陣列570。饋送PCB550和兩個水平極化全向陣列560a和560b可產生更高增益的輻射圖形，而垂直極化全向陣列570產生更低增益的輻射圖形。在又一實施例(580)中，單個水平極化全向陣列590可耦合到一個垂直極化全向陣列595。水平極化全向陣列590和垂直極化全向陣列595各自可產生更低增益的輻射圖形.圖6圖示了可從實施本發(fā)明的各種實施例得到的一系列可能的輻射圖形。在圖形610中，單個垂直天線陣列620發(fā)射低增益輻射圖形，在圖形630中，單個水平陣列640發(fā)射類似的低增益輻射圖形。天線元件660a和660b的雙垂直陣列如由PCB饋線(feedline)690耦合的一對水平天線元件680a和680b關于圖形670—樣發(fā)射更高增益的輻射圖形650。圖7圖示了一系列測量的輻射圖形700的圖。例如，圖710圖示了關于示例水平陣列的測量的示例輻射圖形。又例如，圖720圖示了關于示例垂直天線陣列的測量的示例輻射圖形。圖8圖示了用于耦合在本發(fā)明的各種實施例中公開的各種天線陣列和PCB饋送器的示例天線機械結構。小矩形縫810a-810c可形成于水平招/f匕全向陣列820的PCB內。類似地，小矩形縫可形成于垂直極化全向陣列830的PCB內。垂直極化全向陣列830可裝配在水平極化全向陣列820的縫810c中的一個內。垂直極化全向陣列830的連接器片840a可焊接到水平極化全向陣列820的連接器片840b。在一些實施例中，連接器片包括銅。一個或多個垂直極化全向陣列830可經由縫810a-810c裝配到水平極化全向陣列820內。兩個(或更多)陣列經由連接器片(或任何其它耦合機構如直接焊接)的耦合可允許RF饋送器穿過兩個完全不同的陣列。例如，RF饋送器可將水平極化陣列"跳接"到垂直極化陣列。一個或多個饋送PCB850也可裝配到水平極化全向陣列820內的小縫860中。具體地，饋送PCB850的特別配置的部分870裝配到小縫860中。一個或多個饋送PCB850可通過這種方式耦合到水平極化全向陣列820。在其它實施例中，一個或多個饋送PCB850可耦合到垂直極化全向陣列830。在這點上也可使用前述連接器片/焊接方法。類似地，一個或多個水平^l化全向陣列820可以用任何多種方式耦合到一個或多個垂直極化全向陣列830。類似地，本領域技術人員應理解饋送PCB850可耦合到一個或多個水平極化全向陣列820和/或一個或多個垂直極化全向陣列830。圖9圖示了用于將多于一個垂直天線陣列耦合到水平陣列的替代天線機械結構，其中該耦合包括水平陣列的PCB中的多個槽。如圖9所示，水平陣列910包括用于接納垂直陣列930的多個槽920。水平陣列910和垂直陣列930的實際耦合可通過與上述方式相似的方式(例如在走線處直接焊接和/或使用跳線電阻器)進行。這里公開的實施例用于^兌明的目的。此處所迷的結構和方法的各種變化或修改對于本領域技術人員而言是明顯的。例如，關于使用多個天線作為發(fā)射機和/或接收機的MIMO無線技術可使用本發(fā)明的實施例，以相對于使用相同帶寬的單輸入和單輸出(SISO)系統(tǒng)產生顯著的容量改善，并傳輸功率。該MIMO天線系統(tǒng)的例子公開在美國臨時專利申請No.60/865，148中，先前已通過引用將其包括在此。這樣的變化、修改和/或改變依賴于本公開的教導并且這些教導已通過這些變化、修改和/或改變使現有技術得到進步，則該變化、修改和/或改變應被認為落入本發(fā)明的精神和范圍之內。因此，此處的說明和附圖應當參照在所附權利要求中闡明的具體限制來限定。權利要求1.一種多輸入多輸出(MIMO)天線系統(tǒng)，包括至少一個水平極化天線陣列；以及耦合到所述至少一個水平極化天線陣列的垂直極化天線陣列。2.根據權利要求l所述的MIMO天線系統(tǒng)，其中所述垂直極化天線陣列被配置成生成與所述至少一個水平極化天線陣列所生成的輻射圖形基本上垂直的輻射圖形。3.根據權利要求1所述的MIMO天線系統(tǒng)，其中所述垂直極化天線陣列被配置成生成與所述至少一個水平極化天線陣列所生成的輻射圖形基本上相似的輻射圖形。4.根據權利要求1所述的MIMO天線系統(tǒng)，其中所述垂直極化天線陣列被配置成生成與所述至少一個水平極化天線陣列所生成的輻射圖形基本上不同的輻射圖形。5.根據權利要求l所述的MIMO天線系統(tǒng)，其中所述至少一個水平極化天線陣列包括被配置成選擇性地耦合到射頻饋送端口的多個天線元件。6.根據權利要求5所述的MIMO天線系統(tǒng)，其中當所述多個天線元件中的第一天線元件和第二天線元件耦合到所述射頻饋送端口時生成基本上在所述至少一個水平極化天線陣列的平面中的基本上全向輻射圖形。7.根據權利要求5所述的MIMO天線系統(tǒng)，其中所述多個天線元件中的至少一個天線元件包括被配置成減慢電子并改變所述多個天線元件中的所述至少一個天線元件的it振的負載結構。8.根據權利要求5所述的MIMO天線系統(tǒng)，其中在所述至少一個水平極化天線陣列上的所述多個天線元件基本上被定位到方形襯底的邊緣。9.根據權利要求5所述的MIMO天線系統(tǒng)，其中在所述至少一個水平核/化天線陣列上的所述多個天線元件基本上被定位到方形襯底的中間。10.根據權利要求5所述的MIMO天線系統(tǒng)，其中在所述至少一個水平極化天線陣列上的所述多個天線元件基本上被定位到三角形襯底的邊緣。11.根據權利要求5所述的MIMO天線系統(tǒng)，其中在所述至少一個水平極化天線陣列上的所述多個天線元件基本上被定位到三角形襯底的中間。12.根據權利要求5所述的MIMO天線系統(tǒng)，其中所述射頻饋送端口通過天線元件選擇器選擇性地耦合到所述多個天線元件中的至少一個天線元件。13.根據權利要求12所述的MIMO天線系統(tǒng)，其中所述天線元件選擇器包括RF開關。14.根據權利要求12所述的MIMO天線系統(tǒng)，其中所述天線元件選擇器包括PIN二極管。15.根據權利要求6所述的MIMO天線系統(tǒng)，還包括被配置成影響耦合到所述射頻饋送端口的所述第一天線元件和所述第二天線元件的輻射圖形的至少一個反射器或導向器。16.根據權利要求l所述的MIMO天線系統(tǒng)，其中通過將所述垂直極化天線陣列裝配到在所述至少一個水平極化天線陣列的印刷電路板內形成的至少一個矩形縫內，使所述至少一個水平;feL化天線陣列耦合到所述垂直極化天線陣列。17.根據權利要求16所述的MIMO天線系統(tǒng)，其中所述垂直極化天線陣列上的連接器片在所述至少一個水平極化天線陣列的所述印刷電路板內形成的所述至少一個矩形縫處焊接到所述至少一個水平極化陣列。18.根據權利要求l所述的MIMO天線系統(tǒng)，其中通過將印刷電路板連接器元件的一部分裝配到在所述至少一個水平極化天線陣列的印刷電路板內形成的矩形縫內，而借助所述印刷電路板連接器元件使所述至少一個水平極化天線陣列耦合到所述垂直極化天線陣列，從而允許射頻(RF)饋送器穿過所述至少一個水平^fel化陣列和所述垂直^L化陣列。19.根據權利要求18所述的MIMO天線系統(tǒng)，其中所述印刷電路板連接器元件上的連接器片在所述至少一個水平極化天線陣列的所述印刷電路板內形成的所述矩形縫處焊接到所述至少一個水平極化陣列。20.根據權利要求19所述的MIMO天線系統(tǒng)，其中所述印刷電路板連接器元件還在連接器片處焊接到所述垂直極化天線陣列。21.根據權利要求l所述的MIMO天線系統(tǒng)，其中各天線陣列耦合到不同的無線電設備。22.根據權利要求l所述的MIMO天線系統(tǒng)，其中所述至少一個水平極化天線陣列在所述至少一個水平極化天線陣列和所述垂直極化天線而允許RF饋送器穿過所述至;、一個水平極化陣列和所述垂直i化陣列。23.根據權利要求22所述的MIMO天線系統(tǒng)，其中所述至少一個水姆電阻器跳線來耦合。24.根據權利要求l所述的MIMO天線系統(tǒng)，其中所述至少一個水平極化天線陣列和所述垂直極化天線陣列中的每一個包括多個寄生天線元件，各陣列上的所述多個寄生天線元件中的至少兩個寄生天線元件被配置成通過開關網絡選擇性^目互耦合，所述多個寄生天線元件中的所述至少兩個寄生天線元件的選擇性耦合使所述多個寄生天線元件中的所述至少兩個寄生天線元件的每一個共同地將輻射圖形能量反射回所述輻射圖形的源，所述輻射圖形的《Jt增加了所^A射的輻射圖形在所述圖形反射的方向上的增益。25.根據權利要求l所述的MIMO天線系統(tǒng)，其中所述至少一個水平極化天線陣列和所述垂直極化天線陣列中的至少一個包括多個寄生天線元件，各陣列上的所述多個寄生天線元件中的至少兩個寄生天線元件被配置成通過開關網絡選擇性iM目互M,所述多個寄生天線元件中的所述至少兩個寄生天線元件的選擇性耦合使所述多個寄生天線元件中的所述至少兩個寄生天線元件的每一個共同地將輻射圖形能量反射回所述輻射圖形的源，所述輻射圖形的反射增加了所述>^射的輻射圖形在所述圖形反射的方向上的增益。26.—種多輸入多輸出(MIMO)天線系統(tǒng)，包括多個水平極化天線陣列，每個水平極化天線陣列包括多個天線元件，所述多個天線元件被配置成選擇性地耦合到射頻饋送端口，其中將第一天線元件和第二天線元件耦合到所述射頻饋送端口生成基本上在所述水平極化天線陣列的平面中的J4Ui全向輻射圖形；以及多個垂直極化天線陣列，耦合到所述多個水平極化天線陣列，其中所述多個垂直極化天線陣列被配置成生成與所述多個水平極化天線陣列所生成的輻射圖形基本上垂直的輻射圖形。27.根據權利要求26所述的MIMO天線系統(tǒng)，其中通過將所述多個垂直極化天線陣列的每一個裝配到在所述多個水平極化天線陣列的一個的印刷電i^板內形成的至少一個矩形縫內，使所述多個水平極化天線陣列的每一個耦合到所述多個垂直極化天線陣列中的一個。28.根據權利要求26所述的MIMO天線系統(tǒng)，其中通過將印刷電路板連接器元件的一部分裝配到在所述水平極化天線陣列的一個的印刷電路板內形成的至少一個矩形縫內，并在連接器片處將所述多個垂直^l化天線陣列的每一個焊接到印刷電路板連接器元件，使所述多個水平極化天線陣列的每一個耦合到所述多個垂直極化天線陣列中的一個。全文摘要一種水平極化天線陣列允許通過可選天線元件和重定向器將RF能量高效分布到通信環(huán)境中，這些可選天線元件和重定向器產生如基本上全向輻射圖形的特定輻射圖形。結合垂直極化陣列，可產生特定高增益無線環(huán)境，使得一個環(huán)境不干擾其它附近的無線環(huán)境且避免這些其它環(huán)境所產生的干擾。還可通過使用水平和/或垂直天線陣列的特定配置來產生更低增益的圖形。在優(yōu)選實施例中，此處所公開的天線系統(tǒng)用在多輸入多輸出(MIMO)無線環(huán)境中。文檔編號H01Q9/28GK101401256SQ200680048001公開日2009年4月1日申請日期2006年12月26日優(yōu)先權日2005年12月23日發(fā)明者威廉·凱契,維多·夏頓,貝納德·巴龍申請人:魯庫斯無線公司