[發明專利]一種移動終端的毫米波數字多波束天線陣裝置及實現方法

在審

• 申請號: 201811478022.3
• 申請日: 2018-12-05
• 公開（公告）號: CN109768381A
• 公開（公告）日: 2019-05-17
• 發明（設計）人: 洪偉;余超;吳凡;蔣之浩
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q21/08;H01Q1/24;H01Q23/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發明公開了一種移動終端的毫米波數字多波束天線陣裝置及實現方法，所述裝置包括數字域波束成形網絡、模擬數字轉換器/數字模擬轉換器、多通道發射/接收射頻前端和電偶極子天線陣。本發明所述的天線陣列通過組建電偶極子天線陣列，具有低輪廓、易集成和H面寬波束覆蓋的特點，且本發明利用數字域波束成形網絡的不同的相移特性饋電，可以得到E面的波束掃描及多波束特性，采用三付電偶極子天線陣列的方案可以滿足終端設備超過半球的三維空間覆蓋需求，其中主要空間區域滿足雙極化。

技術領域

本發明屬于無線通信系統，具體涉及一種毫米波數字多波束天線陣列裝置及其實現方法。

背景技術

毫米波與目前低于6GHz的通信系統相比，在未來無線通信系統中可以提供廣泛的可用頻譜，用于支持寬帶調制信號，達到通信系統中高數據吞吐量的要求。雖然毫米波蜂窩具有巨大的潛力，但是毫米波頻率下的電磁波會遭受自由空間路徑損耗引起的高衰減。幸運的是，較短的毫米波信號的波長可以在較小的空間內采用天線陣列，來獲得較高的天線增益，并通過先進的多波束或波束掃描技術來實現毫米波系統的靈活性。

數字多波束技術采用先進的數字域波束成形技術，預編碼多輸入多輸出通信系統可以同時生成多個波束，或者完成多個波束的動態掃描，支持單用戶以及多用戶的多輸入多輸出的數據流傳輸，完成更好的信號覆蓋率，提高毫米波蜂窩通信的效率。

針對移動終端(如手機、平板電腦、筆記本電腦等)應用場景，其信號輻射的全方位覆蓋能力也很有實際意義。然而使用單一數字多波束陣列，其掃描覆蓋范圍有限，并不能滿足手持終端設備信號在整個三維空間上半球面全方位覆蓋的需求。對于這一實際問題，業界到目前為止還沒有明確的解決方案，但隨著毫米波通信系統的疾速發展，提出一種終端設備信號輻射全方位覆蓋解決方案具有必要性和實際意義。

發明內容

發明目的：針對上述現有技術的不足，本發明提供一種移動終端的毫米波數字多波束天線陣裝置，本發明另一個目的是提供一種移動終端的毫米波數字多波束天線陣裝置的實現方法。

技術方案：一種移動終端的毫米波數字多波束天線陣裝置，包括模擬數字轉換器/數字模擬轉換器、多通道發射/接收射頻前端、電偶極子天線陣。所述裝置用于移動終端，所述電偶極子天線陣分別與多通道發射/接收射頻前端相連，且后面級聯模擬數字轉換器/數字模擬轉換器。

進一步的，所述的電偶極子天線陣通過金屬化通孔相連，且與移動終端的金屬外框連接；

進一步的，所述電偶極子天線陣為雙面印刷設置；

進一步的，所述電偶極子其數量為四個；

進一步的，所述移動終端為移動電子設備，包括手機、平板電腦和筆記本電腦；

更進一步的，所述裝置與終端上的金屬邊框相集成，設置在移動終端的上側面、下側面、左側面或右側面，且包括四個面的任意一種或任意兩種及其以上的組合設置。

一種移動終端的毫米波數字多波束天線陣裝置的實現方法，所述天線陣列設置在移動終端設置在終端設備的上側面、左側面或右側面，與終端上的金屬邊框相集成，分別覆蓋終端設備的上方、左方和右方三個方向的信號，通過電偶極子天線陣列方向圖在其H面的寬波束特性實現三維空間覆蓋。

進一步的，所述方法包括以下狀態的設置方式：

(1)發射狀態:對不同通道信號在數字域波束成形網絡中施加不同的等相位差的相移因子，并進行疊加，進入數字模擬轉換器，最后通過多通道發射射頻前端，饋電給電偶極子天線陣，進行輻射；

(2)接收狀態:由電偶極子天線陣接收的信號，發送到多通道接收射頻前端，進入模擬數字轉換器，最后通過在數字域波束成形網絡中施加不同的等相位差的相移因子，并進行疊加。