CN107317121A - 一种基于三维毫米波阵列天线的移动终端 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于三维毫米波阵列天线的移动终端，其包括位于顶部的第一壳体板面、设置在所述第一壳体板面两侧的第二壳体板面与第三壳体板面，所述第二壳体板面位于移动终端的前表面上方，所述第三壳体板面位于移动终端的后表面上方，所述第二壳体板面的长度小于所述第三壳体板面，所述第一壳体板面、所述第二壳体板面以及所述第三壳体板面上均设置有毫米波阵列天线单元并形成三维毫米波天线阵列，每个所述毫米波阵列天线单元的阵元连通形成一个分支，所述分支上均设置有导通开关，所有的所述分支并联设置。本发明能够覆盖更大的扫描角度的空间，且能够适应终端内部的空间，提高信号传输效果和效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种移动终端，特别是涉及一种基于三维毫米波阵列天线的移动终端。
背景技术
波长为1~10毫米的电磁波称毫米波，它位于微波与远红外波相交叠的波长范围，因而兼有两种波谱的特点，为下一代通信的主要频段。毫米波阵列天线是通过等幅同相等方式实现的平面或者立体的天线阵列。目前还没有毫米波终端上市，毫米波主要的研究方向还是在基站或是单体天线的研究上，通信终端例如手机上的研究还停留在毫米波组阵阶段，主要是研究阵子和组阵的形式。
现有技术中的移动终端中绝大多数都是一维的直线型阵列天线或二维的面阵列天线，其扫描角度较小，其职能对着一个方向夹角的空间进行扫描，导致其信号接受能力受限。
因此，有必要提供一种新的基于三维毫米波阵列天线的移动终端来解决上述问题。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种基于三维毫米波阵列天线的移动终端，能够覆盖更大的扫描角度的空间，且能够适应终端内部的空间，提高信号传输效果和效率。
本发明通过如下技术方案实现上述目的：一种基于三维毫米波阵列天线的移动终端，其包括位于顶部的第一壳体板面、设置在所述第一壳体板面两侧的第二壳体板面与第三壳体板面，所述第二壳体板面位于移动终端的前表面上方，所述第三壳体板面位于移动终端的后表面上方，所述第二壳体板面的长度小于所述第三壳体板面，所述第一壳体板面、所述第二壳体板面以及所述第三壳体板面上均设置有毫米波阵列天线单元并形成三维毫米波天线阵列，每个所述毫米波阵列天线单元的阵元连通形成一个分支，所述分支上均设置有导通开关，所有的所述分支并联设置。
进一步的，所述第二壳体板面与所述第三壳体板面垂直于所述第一壳体板面设置。
进一步的，所述毫米波阵列天线单元中的相邻两个阵元之间的距离为4-6mm。
所述毫米波阵列天线单元中的所述阵元为矩形金属贴片。
进一步的，所述矩形金属贴片的边长为1-4mm。
进一步的，所述毫米波阵列天线单元的谐振频点在28GHZ时，所述矩形金属贴片的边长为3-4 mm。
进一步的，所述毫米波阵列天线单元的谐振频点在60GHZ时，所述矩形金属贴片的边长为1-2mm。
与现有技术相比，本发明一种基于三维毫米波阵列天线的移动终端的有益效果在于：通过设置三维的毫米波阵列天线，提高了天线的扫描角度，提高了通信效果，并将三个维度上的毫米波阵列天线并联设置，通过开关切换实现对毫米波阵列天线维度的变换，从而实现改变天线方向图的功能，进一步提高了通信效果和接收的信号强度，进而提高数据吞吐量，对5G、6G甚至更高速网络的实现奠定了重大基础。
附图说明
图1为本发明实施例中毫米波阵列天线单元分布的结构示意图；
图中数字表示：
1第一壳体板面；2第二壳体板面；3第三壳体板面；4毫米波阵列天线单元。
具体实施方式
实施例：
请参照图1，本实施例为基于三维毫米波阵列天线的移动终端，其包括位于顶部的第一壳体板面1、设置在第一壳体板面1两侧的第二壳体板面2与第三壳体板面3，第二壳体板面2位于移动终端的前表面上方，第三壳体板面3位于移动终端的后表面上方，第二壳体板面2的长度小于第三壳体板面3，第一壳体板面1、第二壳体板面2以及第三壳体板面3上均设置有毫米波阵列天线单元4形成有三维毫米波天线阵列，每个毫米波阵列天线单元4的阵元连通形成一个分支，所述分支上均设置有导通开关，所有的所述分支并联设置。
本实施例基于三维毫米波阵列天线的移动终端可以是手机、平板电脑、对讲机等各类终端产品。
毫米波阵列天线单元4可由多组（大于或等于2组）线阵列天线或者面阵列天线构成，不同的面阵列天线之间呈一定夹角设置，该角度最佳为90度。本实施例中所述三维毫米波天线阵列依附于同一支架，但在实际设计中，所述三维毫米波天线阵列也分别依附于不同的支架，每组毫米波天线阵列支架也可以保持一段距离。本实施例中，所述三维毫米波天线阵列由三组阵列天线构成，第一壳体板面1和第二壳体板面2上设置有一行毫米波阵列天线单元4，第三壳体板面3上设置有两行毫米波阵列天线单元4，每组毫米波阵列天线单元4含有十个阵元。在其他实施例中，每个维度上的毫米波阵列天线的组数、夹角、每组天线的阵元个数都可以变化。毫米波阵列天线单元4中的相邻两个阵元之间的距离由毫米波阵列天线的辐射频率决定，对于28GHz的毫米波，所述阵元之间的距离约为5mm，对于60GHz的毫米波，所述阵元之间的距离约为3mm。
毫米波阵列天线单元4中的阵元为矩形金属贴片，所述矩形金属贴片的边长为1-4mm，毫米波阵列天线单元4的谐振频点在28GHZ时，所述矩形金属贴片的边长为3-4 mm；毫米波阵列天线单元4的谐振频点在60GHZ时，所述矩形金属贴片的边长为1-2mm。这样能够保证单元的所述矩形金属贴片产生的辐射谐振频率在对应的毫米波波段。相邻两个所述矩形金属贴片之间的距离会显着影响各个单元之间的耦合特性，对最后阵列的整体方向图和波束赋形（波束赋形是一种基于天线阵列的信号预处理技术，波束赋形通过调整天线阵列中每个阵元的加权系数产生具有指向性的波束，从而能够获得明显的阵列增益）效果产生影响。因此，本实施例中，相邻两个矩形金属贴片21之间的纵向或横向距离为4-6mm，具体的，在28GHz频段设计时，以6mm为较好的间隔，在设计60GHz阵列时，单元的间隔要相应的等比例缩小，此时，选择4mm为最佳。
不同的面（线）阵列天线可由微带天线、微缝天线、偶极天线等天线形式构成。不同的面（线）阵列天线都能通过相位调控实现波束赋形功能，不同的面（线）阵列天线的扫描角度不同。如图1中三个方向的波瓣图所示，三组面（线）阵列天线的扫面方向分别指向终端前向、终端上部及终端后向。每一组毫米波阵列天线单元4的扫描角度约为30-100度，所述三维毫米波天线阵列的合计扫面角度将远大于一维线型阵列天线和二维面阵列天线的扫描角度。
本实施例通过在每个所述分支上设置所述导通开关实现对不同的面（线）阵列天线进行选择调控，在不同的情形下，切换到不同的面阵列天线进行通信。当进行毫米波通信时，所述导通开关通过导通或断开，对通信效果及接收到的信号强度等指标进行扫描并切换至最佳的状态进行通信。其中，开关不同端口与毫米波天线阵列之间可以存在功分器以及调相器等器件从而实现毫米波阵列天线的相位控制。
本实施例基于三维毫米波阵列天线的移动终端的有益效果在于：通过设置三维的毫米波阵列天线，提高了天线的扫描角度，提高了通信效果，并将三个维度上的毫米波阵列天线并联设置，通过开关切换实现对毫米波阵列天线维度的变换，从而实现改变天线方向图的功能，进一步提高了通信效果和接收的信号强度，进而提高数据吞吐量，对5G、6G甚至更高速网络的实现奠定了重大基础。
以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种基于三维毫米波阵列天线的移动终端，其特征在于：其包括位于顶部的第一壳体板面、设置在所述第一壳体板面两侧的第二壳体板面与第三壳体板面，所述第二壳体板面位于移动终端的前表面上方，所述第三壳体板面位于移动终端的后表面上方，所述第二壳体板面的长度小于所述第三壳体板面，所述第一壳体板面、所述第二壳体板面以及所述第三壳体板面上均设置有毫米波阵列天线单元并形成三维毫米波天线阵列，每个所述毫米波阵列天线单元的阵元连通形成一个分支，所述分支上均设置有导通开关，所有的所述分支并联设置。
2.如权利要求1所述的基于三维毫米波阵列天线的移动终端，其特征在于：所述第二壳体板面与所述第三壳体板面垂直于所述第一壳体板面设置。
3.如权利要求1所述的基于三维毫米波阵列天线的移动终端，其特征在于：所述毫米波阵列天线单元中的相邻两个阵元之间的距离为4-6mm。
4.如权利要求3所述的基于三维毫米波阵列天线的移动终端，其特征在于：所述毫米波阵列天线单元中的所述阵元为矩形金属贴片。
5.如权利要求4所述的基于三维毫米波阵列天线的移动终端，其特征在于：所述矩形金属贴片的边长为1-4mm。
6.如权利要求5所述的基于三维毫米波阵列天线的移动终端，其特征在于：所述毫米波阵列天线单元的谐振频点在28GHZ时，所述矩形金属贴片的边长为3-4 mm。
7.如权利要求5所述的基于三维毫米波阵列天线的移动终端，其特征在于：所述毫米波阵列天线单元的谐振频点在60GHZ时，所述矩形金属贴片的边长为1-2mm。
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