一種應(yīng)用于移動設(shè)備的電控無源陣列5g天線的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種應(yīng)用于移動設(shè)備的電控無源陣列5G天線，包括：多個ESPAR天線單元，每個ESPAR電線單元分別用于生成具有預(yù)設(shè)方向的電磁波信號；金屬地板，多個ESPAR天線單元均與金屬地板連接，多個ESPAR天線單元在金屬地板上按照所需的增益和方向形成相控陣天線。本發(fā)明具有如下優(yōu)點：在實現(xiàn)波束掃描的前提下，可以大大降低系統(tǒng)復雜度和成本；配合ESPAR天線本身的波束掃描，利用不同單元饋電幅度和相位控制可更方便的進行波束賦形。
【專利說明】
一種應(yīng)用于移動設(shè)備的電控無源陣列5G天線
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及移動通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種應(yīng)用于移動設(shè)備的電控無源陣列5G天線。
【背景技術(shù)】
[0002]第四代移動通信技術(shù)已經(jīng)趨于成熟，基于下一代(5G)的移動通信標準還未確定的前提下，首先進行移動設(shè)備上天線技術(shù)的研究。目前5G技術(shù)比較可能會采用的技術(shù)為毫米波技術(shù)，對于移動終端來說，有必要采用陣列天線提高空間電磁波的某一方向增益。但對于移動終端設(shè)備和無線路由器來說，傳統(tǒng)的相控陣形式復雜度高，成本更高。
[0003]現(xiàn)有的電控無源陣列天線(ElecironicalIy Steerable ParasiticArrayRadiator Antenna，ESPAR)天線均基于下面類圓形金屬基座設(shè)計，天線放置于中間位置，實現(xiàn)電控波束掃描的規(guī)則一致性。但在5G的應(yīng)用中，因為天線工作頻率高，天線尺寸小，相對于天線來說底部金屬地板尺寸過大，且單個ESPAR天線的性能具有局限性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明旨在至少解決上述技術(shù)問題之一。
[0005]為此，本發(fā)明的目的在于提出一種應(yīng)用于移動設(shè)備的電控無源陣列5G天線，在實現(xiàn)波束掃描的前提下，可以大大降低系統(tǒng)復雜度和成本。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的實施例公開了一種應(yīng)用于移動設(shè)備的電控無源陣列5G天線，包括:多個ESPAR天線單元，每個所述天線單元分別用于生成具有預(yù)設(shè)方向的電磁波信號;金屬地板，多個所述ESPAR天線單元均與所述金屬地板連接，多個所述ESPAR天線單元在所述金屬地板上按照所需的增益和方向形成相控陣天線。
[0007]根據(jù)本發(fā)明實施例的應(yīng)用于移動設(shè)備的電控無源陣列5G天線，利用多個ESPAR天線組成陣列，在實現(xiàn)波束掃描的前提下，可以大大降低系統(tǒng)復雜度和成本。另外，配合ESPAR天線本身的波束掃描，利用不同單元饋電幅度和相位控制可更方便的進行波束賦形。
[0008]另外，根據(jù)本發(fā)明上述實施例的應(yīng)用于移動設(shè)備的電控無源陣列5G天線，還可以具有如下附加的技術(shù)特征:
[0009]進一步地，所述ESPAR天線單元包括:饋電金屬元件，用于產(chǎn)生全向的電磁波信號；多個電控金屬元件，每個所述電控金屬元件用于在連通所述金屬地板時反射所述饋電金屬元件發(fā)出的電磁波信號，每個所述電控金屬元件還用于在未連通所述金屬地板時作為引向器對所述饋電金屬元件發(fā)出的電磁信號進行引向；多個電控開關(guān)，多個所述電控開關(guān)與多個所述電控金屬元件一一對應(yīng)設(shè)置，多個所述電控開關(guān)分別用于控制對應(yīng)的電控金屬元件與所述金屬地板的連接和斷開;其中，所述饋電金屬元件設(shè)置在所述ESPAR天線單元的中心位置，多個所述電控金屬元件圍繞所述饋電金屬元件設(shè)置。
[0010]進一步地，所述饋電金屬元件和多個所述電控金屬元件組成一個圓柱形結(jié)構(gòu)，所述饋電金屬元件的底面設(shè)置在所述圓柱形結(jié)構(gòu)的中心，多個所述電控金屬元件分別設(shè)置在所述圓柱形結(jié)構(gòu)的側(cè)壁位置。
[0011]進一步地，多個所述電控金屬元件均布在所述圓柱形結(jié)構(gòu)的側(cè)壁位置。
[0012]進一步地，所述饋電金屬元件和多個所述電控金屬元件均為圓柱形。
[0013]進一步地，所述圓柱形結(jié)構(gòu)的底面直徑為4mm且高為2mm，所述饋電金屬元件的底面直徑為Imm且高為2mm，所述金屬電控元件的底面直徑為0.2mm且高為2mm。
[OOM]進一步地，所述電控金屬元件為八個。
[0015]本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。
【附圖說明】
[0016]本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結(jié)合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0017]圖1是本發(fā)明一個實施例的應(yīng)用于移動設(shè)備的電控無源陣列5G天線的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2是本發(fā)明一個實施例的ESPAR天線單元的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019I圖3是本發(fā)明一個實施例的ESPAR天線單元的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖4是本發(fā)明一個實施例的ESPAR天線八個狀態(tài)下的水平面輻射方向圖；
[0021]圖5是本發(fā)明一個實施例的ESPAR天線陣列側(cè)向輻射方向圖；
[0022]圖6是本發(fā)明一個實施例的ESPAR天線陣列斜向輻射方向圖；
[0023]圖7是本發(fā)明一個實施例的ESPAR天線陣列端向輻射方向圖。
【具體實施方式】
[0024]下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0025]在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。
[0026]在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接;可以是機械連接，也可以是電連接;可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。
[0027]參照下面的描述和附圖，將清楚本發(fā)明的實施例的這些和其他方面。在這些描述和附圖中，具體公開了本發(fā)明的實施例中的一些特定實施方式，來表示實施本發(fā)明的實施例的原理的一些方式，但是應(yīng)當理解，本發(fā)明的實施例的范圍不受此限制。相反，本發(fā)明的實施例包括落入所附加權(quán)利要求書的精神和內(nèi)涵范圍內(nèi)的所有變化、修改和等同物。
[0028]以下結(jié)合附圖描述根據(jù)本發(fā)明實施例的應(yīng)用于移動設(shè)備的電控無源陣列5G天線。
[0029]圖1是本發(fā)明一個實施例的應(yīng)用于移動設(shè)備的電控無源陣列5G天線的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]如圖1所示，一種應(yīng)用于移動設(shè)備的電控無源陣列5G天線，包括多個ESPAR天線單元I和金屬地板2。
[0031]其中，每個ESPAR電線單元I分別用于生成具有預(yù)設(shè)方向的電磁波信號。多個ESPAR天線單元2均與金屬地板I連接，多個ESPAR天線單元I在金屬地板2進行組合，組合后可以得到所需的增益和方向進行組合形成相對較為簡單的相控陣天線。
[0032]圖2是本發(fā)明一個實施例的ESPAR天線單元的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖，圖3是本發(fā)明一個實施例的ESPAR天線單元的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。在本發(fā)明的一個實施例中，如圖2和圖3所示，ESPAR天線單元包括饋電金屬元件101、多個電控金屬元件102和多個電控開關(guān)(圖中未示出，放置于電控金屬元件102與金屬地板2之間)。其中，饋電金屬元件101類似于單極子天線，用于產(chǎn)生全向輻射的電磁波信號。每個電控金屬元件用于在連通金屬地板2時反射饋電金屬元件101發(fā)出的電磁波信號，每個電控金屬元件還用于在未連通時作為引向器對饋電金屬元件101發(fā)出的電磁波信號進行引向。多個電控開關(guān)與多個電控金屬元件102 對應(yīng)設(shè)置，多個電控開關(guān)分別用于控制對應(yīng)的電控金屬元件102與金屬地板2的連通與斷開。饋電金屬元件101設(shè)置在ESPAR天線單元的中心位置，多個電控金屬元件102圍繞饋電金屬元件設(shè)置。
[0033I具體地，設(shè)置在ESPAR天線單元I中心位置的饋電金屬元件1I產(chǎn)生全向福射的電磁波信號，用戶根據(jù)需要發(fā)送電磁波的方向連通相應(yīng)背向的饋電金屬元件101，被連通的電控金屬元件102用于反射從饋電金屬元件101方向的電磁波，未被連通的電控金屬元件102則作為引向器對饋電金屬元件101發(fā)出的電磁信號進行引向。同時，反射的電磁波與原有饋電金屬元件101發(fā)出的電磁波可以進行疊加從而增強在某個方向上的增益。
[0034]在本發(fā)明的一個實施例中，饋電金屬元件101和多個電控金屬元件102組成一個圓柱形結(jié)構(gòu)，饋電金屬元件101的底面設(shè)置在圓柱形結(jié)構(gòu)的中心，多個電控金屬元件102分別設(shè)置在圓柱形結(jié)構(gòu)的側(cè)壁位置，方便連通相應(yīng)的電控金屬元件102以實現(xiàn)對方向和增益上的控制。
[0035]在本發(fā)明的一個實施例中，多個電控金屬元件102均布在所述圓柱形結(jié)構(gòu)的側(cè)壁位置，進一步使對方向和增益上的控制更加簡單。
[0036]在本發(fā)明的一個實施例中，饋電金屬元件101和多個電控金屬元件102均為圓柱形。圓柱形的饋電金屬元件1I能使得向各個方向發(fā)出的電磁波能量均衡。圓柱形的電控金屬元件102能使得反射或引向效果更好。
[0037]在本發(fā)明的一個實施例中，經(jīng)過本申請發(fā)明人進行了大量實驗得出，圓柱形結(jié)構(gòu)(即一個ESPAR天線單元)的底面直徑為4mm且高為2mm，饋電金屬元件的底面直徑為Imm且高為2mm，金屬電控元件的底面直徑為0.2mm且高為2mm時效果最好。
[0038]在本發(fā)明的一個實施例中，電控金屬元件102為八個，對控制方向和增益效果最好。如圖4所示，由于電控金屬元件102為八個，共能產(chǎn)生八個狀態(tài)，最高可實現(xiàn)增益為10.9dB，利用此八個狀態(tài)可以覆蓋水平面，可實現(xiàn)增益在9.1dB以上。
[0039]請再次參考圖1，在本發(fā)明的一個示例中，采用四個ESPAR天線單元I排成陣列。每個ESPAR天線單元間距為一個波長。通過ESPAR天線本身的波束掃描，結(jié)合不同的相位控制，陣列天線可實現(xiàn)高增益的水平面波束掃描。三種狀態(tài)輻射方向圖如圖5，6和7所示，圖5為陣列天線的側(cè)向輻射方向圖，可見其可實現(xiàn)增益最高可達14.8dB。圖6為斜向輻射方向圖，最高可實現(xiàn)增益同樣可以達到14.8dB。圖7為端向輻射方向圖，最高可實現(xiàn)增益可達11.3dB。另外，在不同狀態(tài)下，單元之間的隔離度始終保持在_20dB以下。
[0040]另外，本發(fā)明實施例的應(yīng)用于移動設(shè)備的電控無源陣列5G天線的其它構(gòu)成以及作用對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言都是已知的，為了減少冗余，不做贅述。
[0041]在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。
[0042]盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解:在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同限定。
【主權(quán)項】
1.一種應(yīng)用于移動設(shè)備的電控無源陣列5G天線，其特征在于，包括: 多個ESPAR天線單元，每個所述ESPAR天線單元分別用于生成具有預(yù)設(shè)方向的電磁波信號； 金屬地板，多個所述ESPAR天線單元均與所述金屬地板連接，多個所述ESPAR天線單元在所述金屬地板上按照所需的增益和方向形成相控陣天線。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于移動設(shè)備的電控無源陣列5G天線，其特征在于，所述ESPAR天線單元包括: 饋電金屬元件，用于產(chǎn)生全向輻射的電磁波信號； 多個電控金屬元件，每個所述電控金屬元件用于在連通所述金屬地板時反射所述饋電金屬元件發(fā)出的電磁波信號，每個所述電控金屬元件還用于在未連通所述金屬地板時作為引向器對所述饋電金屬元件發(fā)出的電磁信號進行引向； 多個電控開關(guān)，多個所述電控開關(guān)與多個所述電控金屬元件一一對應(yīng)設(shè)置，多個所述電控開關(guān)分別用于控制對應(yīng)的電控金屬元件與所述金屬地板的連通與斷開； 其中，所述饋電金屬元件設(shè)置在所述ESPAR天線單元的中心位置，多個所述電控金屬元件圍繞所述饋電金屬元件設(shè)置。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)用于移動設(shè)備的電控無源陣列5G天線，其特征在于，所述饋電金屬元件和多個所述電控金屬元件組成一個圓柱形結(jié)構(gòu)，所述饋電金屬元件的底面設(shè)置在所述圓柱形結(jié)構(gòu)的中心，多個所述電控金屬元件分別設(shè)置在所述圓柱形結(jié)構(gòu)的側(cè)壁位置。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的應(yīng)用于移動設(shè)備的電控無源陣列5G天線，其特征在于，多個所述電控金屬元件均布在所述圓柱形結(jié)構(gòu)的側(cè)壁位置。5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的應(yīng)用于移動設(shè)備的電控無源陣列5G天線，其特征在于，所述饋電金屬元件和多個所述電控金屬元件均為圓柱形。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的應(yīng)用于移動設(shè)備的電控無源陣列5G天線，其特征在于，所述圓柱形結(jié)構(gòu)的底面直徑為4mm且高為2mm，所述饋電金屬元件的底面直徑為Imm且高為2mm，所述金屬電控元件的底面直徑為0.2mm且高為2_。7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的應(yīng)用于移動設(shè)備的電控無源陣列5G天線，其特征在于，所述電控金屬元件為八個。
【文檔編號】H01Q1/50GK106099392SQ201610624720
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年8月2日 公開號201610624720.4, CN 106099392 A, CN 106099392A, CN 201610624720, CN-A-106099392, CN106099392 A, CN106099392A, CN201610624720, CN201610624720.4
【發(fā)明人】陳劫塵, 郭海鵬, 李代強
【申請人】信維創(chuàng)科通信技術(shù)（北京）有限公司