CN108321551A - 一种天线阵列以及天线装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及无线通信技术领域，公开了一种天线阵列以及天线装置。该天线阵列包括：天线单元对，天线单元对包括第一天线单元以及第二天线单元；第一天线单元与第二天线单元处于同一平面，并且二者极化方向为平行于二者所处平面的任意方向，第一天线单元与第二天线单元的极化方向正交，可通过改变第一天线单元以及第二天线单元输出辐射电场的振幅以及相位，实现天线阵列输出不同极化形式的辐射电场。通过上述方式，本发明能够提高天线装置的无线电信号传输效率。

Description

一种天线阵列以及天线装置
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，特别是涉及一种天线阵列以及天线装置。
背景技术
本发明的发明人在长期的研究发明过程中发现，具有无线通信功能的电子产品，如笔记本电脑、个人数字助理(PersonalDigital Assistant)、移动终端等，是通过天线来发射或接收无线电波，以传递或交换无线电信号。因此，为了让使用者能更方便地使用无线通信，理想天线的频宽应在许可范围内尽可能地增加，而尺寸则应尽量减小，以配合电子产品体积缩小的趋势。
进行传递或交换无线电信号的天线之间的极化方向需要相互匹配，才可避免由于极化方向不匹配而造成极化损耗，目前无论是4颗天线、8颗天线或者是更多数量的天线，依照其现有的排布方式，由于受到极化方向的限制，影响天线的无线电信号传输效率。
发明内容
有鉴于此，本发明主要解决的技术问题是提供一种天线阵列以及天线装置，能够提高天线装置的无线电信号传输效率。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种天线阵列，该天线阵列包括天线单元对，天线单元对包括第一天线单元以及第二天线单元；第一天线单元与第二天线单元处于同一平面，并且二者极化方向为平行于二者所处平面的任意方向，第一天线单元与第二天线单元的极化方向正交，可通过改变第一天线单元以及第二天线单元输出辐射电场的振幅以及相位，实现天线阵列输出不同极化形式的辐射电场。
其中，第一天线单元的极化方向与第一方向的夹角等于第二天线单元的极化方向与第二方向的夹角，其中，第一方向与第二方向正交。
其中，第一天线单元的极化方向与第一方向的夹角以及第二天线单元的极化方向与第二方向的夹角为45°。
其中，第一天线单元的极化方向与第一方向的夹角以及第二天线单元的极化方向与第二方向的夹角为0°。
其中，第一天线单元以及第二天线单元输出的辐射电场的振幅相等，相位相差90°或270°。
其中，第一天线单元以及第二天线单元输出的辐射电场的振幅相等，相位相差0°或180°。
其中，第一天线单元输出极化方向沿第一方向的辐射电场，第二天线单元未输出辐射电场，以使天线阵列输出极化方向沿第一方向的辐射电场；或第二天线单元输出极化方向沿第二方向的辐射电场，第一天线单元未输出辐射电场，以使天线阵列输出极化方向沿第二方向的辐射电场。
其中，天线阵列包括多对天线单元对，多对天线单元对处于同一平面，并且天线阵列中的各天线单元的极化方向相互垂直或平行，可通过整合天线阵列中各天线单元输出的辐射电场，以使天线阵列输出不同极化形式的辐射电场，包括不同极化方向的线极化辐射电场、圆极化辐射电场以及椭圆极化辐射电场。
其中，第一天线单元以及第二天线单元的天线类型包括贴片天线、环形天线、单极天线以及开槽天线，第一天线单元以及第二天线单元在二者所处平面上的面积为二者所输出电磁波波长的四分之一，天线阵列中各相邻天线单元间距为天线单元所输出电磁波波长的二分之一。
为解决上述技术问题，本发明采用的又一个技术方案是：提供一种天线装置，该天线装置包括芯片集合以及上述实施例所阐述的天线阵列，该天线阵列包括天线单元对，天线单元对包括第一天线单元以及第二天线单元；第一天线单元与第二天线单元处于同一平面，并且二者极化方向为平行于二者所处平面的任意方向，第一天线单元与第二天线单元的极化方向正交，可通过改变第一天线单元以及第二天线单元输出辐射电场的振幅以及相位，实现天线阵列输出不同极化形式的辐射电场。
天线阵列中的各天线单元向芯片集合输出辐射电场，芯片集合可将天线阵列中的各天线单元向其输出的辐射电场进行整合，以实现天线装置输出不同极化形式的辐射电场。
本发明的有益效果是：区别于现有技术中，天线受其极化方向的限制，致使天线的无线电信号传输效率较低，本发明所提供的天线阵列，包括天线单元对，天线单元对包括第一天线单元以及第二天线单元，第一天线单元与第二天线单元处于同一平面，并且二者极化方向为平行于二者所处平面的任意方向，能够使天线阵列扁平化，减小天线阵列所占用的空间，第一天线单元与第二天线单元的极化方向正交，可通过改变第一天线单元以及第二天线单元输出辐射电场的振幅以及相位，实现天线阵列输出不同极化形式的辐射电场，通过增加天线阵列所辐射电场的极化方向种类以及使天线阵列输出圆极化辐射电场，提高天线阵列辐射以及接收电磁波的效率，进而提高天线装置的无线电信号传输效率。
附图说明
图1是本发明天线阵列第一实施例的结构示意图；
图2是本发明天线阵列第二实施例的结构示意图；
图3是本发明天线阵列第三实施例的结构示意图；
图4是本发明天线阵列第四实施例的结构示意图；
图5是本发明天线阵列第五实施例的结构示意图；
图6是本发明天线装置一实施例的结构示意图；
图7是本发明天线装置另一实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
为解决现有技术天线装置无线电信号传输效率较低的技术问题，本发明提供一种天线阵列，该天线阵列包括天线单元对，天线单元对包括第一天线单元以及第二天线单元；第一天线单元与第二天线单元处于同一平面，并且二者极化方向为平行于二者所处平面的任意方向，第一天线单元与第二天线单元的极化方向正交，可通过改变第一天线单元以及第二天线单元输出辐射电场的振幅以及相位，实现天线阵列输出不同极化形式的辐射电场。以下进行详细阐述。
本发明所提供的天线阵列适用环境可以为智能手机、平板电脑等移动终端，或者是对讲机、传呼机等无线电通信装置，亦或是笔记本电脑等电子设备，通过本发明所提供的天线阵列与外部端口进行无线电信号传输，当然，本发明所提供的天线阵列适用环境包括但不限于上文所述，需要天线阵列传输无线电信号进行信号沟通交流动作的装置均可为本发明天线阵列的适用环境，在此不做限定。
请参阅图1，图1是本发明天线阵列第一实施例的结构示意图。
在本实施例中，天线阵列100包括天线单元对101，天线单元对101包括第一天线单元102以及第二天线单元103；第一天线单元102与第二天线单元103处于同一平面，并且二者极化方向为平行于二者所处平面的任意方向，第一天线单元102与第二天线单元103的极化方向正交，可通过改变第一天线单元102以及第二天线单元103输出辐射电场的振幅以及相位，实现天线阵列100输出不同极化形式的辐射电场。
第一天线单元102与第二天线单元103的天线类型可以包括贴片天线、环形天线、单极天线以及开槽天线，第一天线单元102与第二天线单元103在垂直于二者所处平面方向上厚度较小，使得第一天线单元102与第二天线单元103趋于扁平化结构，从而使天线阵列100趋于扁平化，减小天线阵列100所占用的空间，进而使装配有天线阵列100的天线装置结构更趋于扁平化，能够减小天线装置结构的体积，并且区别于天线阵列100中各天线单元在垂直于各自所处平面方向上的厚度较大的情况，天线单元呈“高突”状，该结构形式下的天线单元重心与天线单元所处平面的距离较大，在天线单元安装过程中以及安装后使用过程中，容易发生重心偏移，致使天线单元结构损坏，而扁平化结构的天线单元，即天线单元在垂直于其所处平面方向上厚度较小，其重心较为靠近天线单元所处平面，在天线单元安装过程中以及安装后使用过程中，不容易发生重心偏移，很大程度上避免天线单元结构损坏。
可选地，第一天线单元102以及第二天线单元103在二者所处平面上的面积为二者所输出电磁波波长的四分之一，天线阵列100中各相邻天线单元的间距为天线单元所输出电磁波波长的二分之一，当然，第一天线单元102与第二天线在二者所处平面上的面积以及二者之间的间距可以做适当调整，在此不做限定。
在本实施例中，第一天线单元102的极化方向与第一方向104的夹角等于第二天线单元103的极化方向与第二方向105的夹角，其中，第一方向104与第二方向105正交。为描述第一天线单元102与第二天线单元103的极化方向，在第一天线单元102与第二天线单元103所处平面上引入第一方向104以及第二方向105，为后续便于描述本实施例的技术方案，天线阵列100的极化方向角度均基于第一方向104以及第二方向105定义描述，具体为：与第二方向105重合且同向的极化方向角度为0°，与第二方向105重合但不同向的极化方向角度为180°，第二方向105逆时针旋转90°即为第一方向104，与第一方向104重合且同向的极化方向角度为90°，与第一方向104重合但不同向的极化方向角度为270°，在第一方向104与第二方向105定义的二维坐标系中，天线单元的极化方向角度沿逆时针方向递增为正。
第一天线单元102的极化方向与第一方向104的夹角以及第二天线单元103的极化方向与第二方向105的夹角可以为0°～90°中任意角度，其中包括0°以及90°，本实施例以第一天线单元102的极化方向与第一方向104的夹角以及第二天线单元103的极化方向与第二方向105的夹角为45°进行详细阐述，如图1所示，第一天线单元102以及第二天线单元103的极化方向为经过第一天线单元102以及第二天线单元103的虚线延伸方向，仅为举例而言，并非因此对本实施例所阐述的第一天线单元102的极化方向与第一方向104的夹角以及第二天线单元103的极化方向与第二方向105的夹角造成限定。
可选地，通过向第一天线单元102以及第二天线单元103馈入不同相位以及振幅的无线电信号，即可实现第一天线单元102以及第二天线单元103整合输出不同极化形式的辐射电场。整合数据以及结果如表(1)所示：
表(1)
请参阅表(1)，天线1代表第一天线单元102，天线2代表第二天线单元103，振幅以及相位代表馈入第一天线单元102以及第二天线单元103的无线电信号振幅以及相位，整合极化角代表整合第一天线单元102以及第二天线单元103所输出的辐射电场之后得到整合辐射电场的极化方向与第二方向105的夹角，整合振幅代表整合辐射电场的振幅。
天线极化是描述天线辐射电磁波矢量空间指向的参数。由于电场与磁场有恒定的关系，故一般都以电场矢量的空间指向作为天线辐射电磁波的极化方向。
电场矢量在空间的取向固定不变的电磁波叫线极化。有时以地面为参数，电场矢量方向与地面平行的叫水平极化，与地面垂直的叫垂直极化。电场矢量与传播方向构成的平面叫极化平面。垂直极化波的极化平面与地面垂直；水平极化波的极化平面则垂直于入射线、反射线和入射点地面的法线构成的入射平面。在三维空间内，沿垂直于第一方向104以及第二方向105传播的电磁波，其瞬时电场可写为：E＝Ex+Ey，其中，Ex为瞬时电场在第二方向105上的电场分量，Ey为瞬时电场在第一方向104上的电场分量。
当电磁波的极化面与大地法线面之间的夹角从0～360度周期地变化，即电场大小不变，方向随时间变化，电场矢量末端的轨迹在垂直于传播方向的平面上投影是一个圆时，称为圆极化。在电场的水平分量和垂直分量振幅相等，相位相差90度或270度时，可以得到圆极化。圆极化，若极化面随时间旋转并与电磁波传播方向成右螺旋关系，称右圆极化；反之，若成左螺旋关系，称左圆极化。
当电场在第一方向104与第二方向105上的分量和相位差均不满足上述条件时，合成矢量端点的轨迹为一个椭圆。椭圆极化波的椭圆长短轴之比，称为轴比，当椭圆的轴比等于1，椭圆极化波即是圆极化波。当轴比为无穷时，电波的极化为线极化。根据电场旋转方向不同，椭圆极化和圆极化可分为右旋极化和左旋极化两种。沿波的传播方向看去，电场矢量在截面内顺时针方向旋称右旋极化，逆时针方向旋称左旋极化。
以上可以看出，当第一天线单元102的极化方向与第一方向104的夹角以及第二天线单元103的极化方向与第二方向105的夹角为45°时，第一天线单元102以及第二天线单元103输出的辐射电场的振幅相等，相位相差0°或180°，则第一天线单元102与第二天线单元103的整合辐射电场为线极化辐射电场，通过改变馈入无线电信号方式改变整合辐射电场的极化方向，如表(1)所示，极化方向与第二方向105的夹角可以为90°或270°、135°或315°、45°或225°以及0°或180°，若第一天线单元102以及第二天线单元103输出的辐射电场的振幅相等，相位相差90°或270°，也就是-90°，第一天线单元102与第二天线单元103的整合辐射电场为圆极化电场，相位差为90°时，整合辐射电场为右手圆极化电场，相位差为270°或-90°时，整合辐射电场为左手圆极化电场。
其中，针对整合辐射电场为圆极化电场的表项，若各相位差不变，改变馈入第一天线单元102与第二天线单元103的无线电信号振幅，相应的整合辐射电场即为椭圆极化电场，或者是馈入第一天线单元102与第二天线单元103的无线电信号振幅不变，相位差改变，同样也能实现相应的整合辐射电场为椭圆极化电场，即当馈入第一天线单元102与第二天线单元103的无线电信号的振幅与相位不满足上述整合辐射电场为线极化辐射电场或圆极化辐射电场的振幅以及相位所需满足的条件，第一天线单元102与第二天线单元103的整合辐射电场即为椭圆极化电场。
其中，振幅整合公式为其中，A为整合辐射电场的振幅，a为第一天线单元102所输出辐射电场在整合辐射电场极化方向上的振幅分量，b为第二天线单元103所输出辐射电场在整合辐射电场极化方向上的振幅分量。
当然，本实施例所阐述的是当第一天线单元102的极化方向与第一方向104的夹角以及第二天线单元103的极化方向与第二方向105的夹角为45°的特殊情况，可通过改变第一天线单元102的极化方向与第一方向104的夹角以及第二天线单元103的极化方向与第二方向105的夹角，馈入第一天线单元102以及第二天线单元103的无线电信号的振幅以及相位依旧如表(1)所示，相应的整合辐射电场的极化方向与第二方向105的夹角会对应改变，举例而言，第一天线单元102的极化方向与第一方向104的夹角以及第二天线单元103的极化方向与第二方向105的夹角改变为25°，相应的整合辐射电场的极化方向与第二方向105的夹角对应改变，例如整合辐射电场的极化方向与第二方向105的夹角由90°改变为70°。可以理解的是，馈入第一天线单元102以及第二天线单元103的无线电信号相位不变，改变振幅，同样能改变整合辐射电场的极化方向，例如表(1)中馈入第一天线单元102与第二天线单元103的无线电信号相位均为0°，振幅均为1，整合后的整合辐射电场极化方向与第二方向105的夹角为90°或270°，若馈入第一天线单元102或第二天线单元103的无线电信号振幅不为1，第一天线单元102与第二天线单元103在二者极化方向上的振幅沿第一方向104以及第二方向105作正交分解，二者在第二方向105上的振幅分量不相等，因此二者的整合辐射电场极化方向上的振幅存在沿第二方向105的振幅分量，之后将其与整合辐射电场极化方向上的振幅沿第一方向104的振幅分量正交合成，整合辐射电场极化方向并不与第一方向104重合，因此整合后的整合辐射电场极化方向与第二方向105的夹角不为90°或270°，存在一定角度的偏转。
因此本实施例所阐述的天线阵列100可以通过改变馈入第一天线单元102与第二天线单元103的无线电信号的相位以及振幅，在不改变第一天线单元102与第二天线单元103结构形式的前提下，改变第一天线单元102与第二天线单元103的整合辐射电场的极化方向以及极化形式，可使天线阵列100在第一方向104以及第二方向105定义的平面内与第二方向105成角度的所有极化方向的线极化电场、圆极化电场以及椭圆极化电场，或者是改变第一天线单元102的极化方向与第一方向104的夹角以及第二天线单元103的极化方向与第二方向105的夹角，从而改变第一天线单元102与第二天线单元103所输出辐射电场的整合辐射电场极化方向，实现天线阵列100输出不同极化方向的线极化辐射电场、圆极化辐射电场以及椭圆极化辐射电场。
需要说明的是，天线阵列100中的第一天线单元102以及第二天线单元103的极化方向是固定的，本实施例通过改变馈入第一天线单元102与第二天线单元103的无线电信号的相位以及振幅，在不改变第一天线单元102与第二天线单元103结构形式的前提下，改变第一天线单元102与第二天线单元103的整合辐射电场的极化方向以及极化形式，或者是改变第一天线单元102的极化方向与第一方向104的夹角以及第二天线单元103的极化方向与第二方向105的夹角，从而改变第一天线单元102与第二天线单元103所输出辐射电场的整合辐射电场极化方向，实现天线阵列100输出不同极化方向的线极化辐射电场、圆极化辐射电场以及椭圆极化辐射电场，能够使天线阵列100不受第一天线单元102以及第二天线单元103的极化方向约束，提高天线阵列100辐射或接收电磁波的的效率。
请参阅图2，图2是本发明天线阵列第二实施例的结构示意图。需要说明的是本实施例与上述实施例不同之处在于第一天线单元的极化方向与第一方向的夹角以及第二天线单元的极化方向与第二方向的夹角为0°。
在本实施例中，天线阵列200包括天线单元对201，天线单元对201包括第一天线单元202以及第二天线单元203；第一天线单元202与第二天线单元203处于同一平面，并且二者极化方向为平行于二者所处平面的任意方向，第一天线单元202与第二天线单元203的极化方向正交，可通过改变第一天线单元202以及第二天线单元203输出辐射电场的振幅以及相位，实现天线阵列200输出不同极化形式的辐射电场。
在本实施例中，第一天线单元202的极化方向与第一方向204的夹角等于第二天线单元203的极化方向与第二方向205的夹角，其中，第一方向204与第二方向205正交。为描述第一天线单元202与第二天线单元203的极化方向，在第一天线单元202与第二天线单元203所处平面上引入第一方向204以及第二方向205，为后续便于描述本实施例的技术方案，天线阵列200的极化方向角度均基于第一方向204以及第二方向205定义描述，具体为：与第二方向205重合且同向的极化方向角度为0°，与第二方向205重合但不同向的极化方向角度为180°，第二方向205逆时针旋转90°即为第一方向204，与第一方向204重合且同向的极化方向角度为90°，与第一方向204重合但不同向的极化方向角度为270°，在第一方向204与第二方向205定义的二维坐标系中，天线单元的极化方向角度沿逆时针方向递增为正。
第一天线单元202的极化方向与第一方向204的夹角以及第二天线单元203的极化方向与第二方向205的夹角可以为0°～90°中任意角度，其中包括0°以及90°，本实施例以第一天线单元202的极化方向与第一方向204的夹角以及第二天线单元203的极化方向与第二方向205的夹角为0°进行详细阐述，如图2所示，第一天线单元202以及第二天线单元203的极化方向为经过第一天线单元202以及第二天线单元203的虚线延伸方向，本实施例中第一天线单元202以及第二天线单元203的极化方向与对应的第一方向204以及第二方向205重合，仅为举例而言，并非因此对本实施例所阐述的第一天线单元202的极化方向与第一方向204的夹角以及第二天线单元203的极化方向与第二方向205的夹角造成限定。
可选地，通过向第一天线单元202以及第二天线单元203馈入不同相位以及振幅的无线电信号，即可实现第一天线单元202以及第二天线单元203整合输出不同极化形式的辐射电场。整合数据以及结果如表(2)所示：
表(2)
请参阅表(2)，天线1代表第一天线单元202，天线2代表第二天线单元203，振幅以及相位代表馈入第一天线单元202以及第二天线单元203的无线电信号振幅以及相位，整合极化角代表整合第一天线单元202以及第二天线单元203所输出的辐射电场之后得到整合辐射电场的极化方向与第二方向205的夹角，整合振幅代表整合辐射电场的振幅。以上可以看出，当第一天线单元202的极化方向与第一方向204的夹角以及第二天线单元203的极化方向与第二方向205的夹角为0°时，第一天线单元202以及第二天线单元203输出的辐射电场的振幅相等，相位相差0°或180°，则第一天线单元202与第二天线单元203的整合辐射电场为线极化辐射电场，通过改变馈入无线电信号方式改变整合辐射电场的极化方向，如表(2)所示，极化方向与第二方向205的夹角可以为135°或315°以及45°或225°，需要说明是，第一天线单元202馈入无线电信号，第二天线单元203未馈入无线电信号，即第一天线单元202输出极化方向沿第一方向204的辐射电场，第二天线单元203未输出辐射电场，天线阵列200则会输出极化方向沿第一方向204的整合辐射电场，整合极化角为90°或270°，第一天线单元202未馈入无线电信号，第二天线单元203馈入无线电信号，即第二天线单元203输出极化方向沿第二方向205的辐射电场，第一天线单元202未输出辐射电场，天线阵列200则会输出极化方向沿第二方向205的整合辐射电场，整合极化角为0°或180°；若第一天线单元202以及第二天线单元203输出的辐射电场的振幅相等，相位相差90°或270°，也就是-90°，第一天线单元202与第二天线单元203的整合辐射电场为圆极化电场，相位差为90°时，整合辐射电场为右手圆极化电场，相位差为270°或-90°时，整合辐射电场为左手圆极化电场。
因此本实施例所阐述的天线阵列200可以通过改变馈入第一天线单元202与第二天线单元203的无线电信号的相位以及振幅，在不改变第一天线单元202与第二天线单元203结构形式的前提下，改变第一天线单元202与第二天线单元203的整合辐射电场的极化方向以及极化形式，可使天线阵列200在第一方向204以及第二方向205定义的平面内与第二方向205成角度的所有极化方向的线极化电场、圆极化电场以及椭圆极化电场，或者是改变第一天线单元202的极化方向与第一方向204的夹角以及第二天线单元203的极化方向与第二方向205的夹角，从而改变第一天线单元202与第二天线单元203所输出辐射电场的整合辐射电场极化方向，实现天线阵列200输出不同极化方向的线极化辐射电场、圆极化辐射电场以及椭圆极化辐射电场，详情已在上述实施例中详细阐述，在此就不再赘述。
综上所述，本发明所提供的天线阵列，包括天线单元对，天线单元对包括第一天线单元以及第二天线单元，第一天线单元与第二天线单元处于同一平面，并且二者极化方向为平行于二者所处平面的任意方向，能够使天线阵列扁平化，减小天线阵列所占用的空间，第一天线单元与第二天线单元的极化方向正交，可通过改变第一天线单元以及第二天线单元输出辐射电场的振幅以及相位，实现天线阵列输出不同极化方向的线极化辐射电场、圆极化辐射电场等不同极化形式的辐射电场，通过增加天线阵列所辐射电场的极化方向种类以及使天线阵列输出圆极化辐射电场，提高天线阵列辐射以及接收电磁波的效率，进而提高天线装置的无线电信号传输效率。
请参阅图3，图3是本发明天线阵列第三实施例的结构示意图。
在本实施例中，天线阵列300包括多对天线单元对301，多对天线单元对301处于同一平面，并且天线阵列300中的各天线单元302的极化方向相互垂直或平行，可通过整合天线阵列300中各天线单元302输出的辐射电场，以使天线阵列300输出不同极化形式的辐射电场，包括不同极化方向的线极化辐射电场、圆极化辐射电场以及椭圆极化辐射电场。本实施例所阐述的天线阵列300包括两对天线单元对301，该两对天线单元对301中的各天线单元302的极化方向相互垂直或平行，且各天线单元302呈一维线性排列，仅为论述需要，并非因此对本实施例所阐述的天线阵列300所包括天线单元对301的数量造成限定。
在本实施例中，两对天线单元对301中各天线单元302呈一维线性排列，可以是沿在各天线单元302所处平面上的任意直线延伸方向，可以是各天线单元302沿第二方向304一维线性排列，相邻天线单元302的极化方向相互垂直正交，通过向天线阵列300中各天线单元302馈入不同振幅以及相位的无线电信号，以使天线阵列300整合输出不同极化形式的辐射电场。整合数据以及结果如表(3)所示：
表(3)
请参阅表(3)，第一天线305、第二天线306、第三天线307以及第四天线308代表本实施例的天线阵列300中各天线单元302，振幅以及相位代表馈入各天线单元302的无线电信号振幅以及相位，整合极化角代表整合各天线单元302所输出的辐射电场之后得到整合辐射电场的极化方向与第二方向304的夹角，整合振幅代表整合辐射电场的振幅。
本实施例所阐述的天线阵列300所馈入无线电信号的整合方法如上述实施例所阐述的天线阵列300所示，在此就不再赘述。需要说明的是，改变天线阵列300所输出辐射电场的极化形式不仅可以通过上述实施例所阐述的改变馈入第一天线单元302与第二天线单元302的无线电信号的相位以及振幅，在不改变第一天线单元302与第二天线单元302结构形式的前提下，改变第一天线单元302与第二天线单元302的整合辐射电场的极化方向以及极化形式，或者是改变第一天线单元302的极化方向与第一方向303的夹角以及第二天线单元302的极化方向与第二方向304的夹角，从而改变第一天线单元302与第二天线单元302所输出辐射电场的整合辐射电场极化方向，实现天线阵列300输出不同极化方向的线极化辐射电场、圆极化辐射电场以及椭圆极化辐射电场，还可以通过不同的天线单元对301馈入不同振幅以及相位的无线电信号，以使不同的天线单元对301所整合得到的整合辐射电场拥有不同的极化形式，包括不同极化方向的线极化辐射电场、圆极化辐射电场以及椭圆极化辐射电场。
举例而言，本实施例中天线阵列300所包括的两对天线单元对301，若其中一对天线单元对301的整合辐射电场极化方向与第二方向304的夹角为90°，另一对天线单元对301的整合辐射电场极化方向与第二方向304的夹角不为90°，则两对天线单元对301的极化方向通过正交合成，所整合得到的整合辐射电场极化方向与第二方向304的夹角即不为90°，存在一定角度偏转，因此本实施例可以在不改变天线阵列300排布结构的前提下，通过不同的天线单元对301馈入不同振幅以及相位的无线电信号，实现天线阵列300输出极化方向与第二方向304成任意夹角的线极化辐射电场、或者是圆极化辐射电场，亦或是椭圆极化辐射电场。当然，也可以不改变所馈入无线电信号的振幅以及相位，改变天线阵列300中天线单元302与其相对应的第一方向303或第二方向304的夹角，实现天线阵列300输出不同极化方向的线极化辐射电场、圆极化辐射电场以及椭圆极化辐射电场。
请参阅图4，图4是本发明天线阵列第四实施例的结构示意图。
在本实施例中，天线阵列400包括多对天线单元对401，多对天线单元对401处于同一平面，并且天线阵列400中的各天线单元402的极化方向相互垂直或平行，可通过整合天线阵列400中各天线单元402输出的辐射电场，以使天线阵列400输出不同极化形式的辐射电场，包括不同极化方向的线极化辐射电场、圆极化辐射电场以及椭圆极化辐射电场。本实施例所阐述的天线阵列400包括两对天线单元对401，该两对天线单元对401中的各天线单元402的极化方向相互垂直或平行，且各天线单元402呈二维阵列排列，仅为论述需要，并非因此对本实施例所阐述的天线阵列400所包括天线单元402对401的数量造成限定。
在本实施例中，两对天线单元对401中各天线单元402呈二维阵列排布，各天线单元402的极化方向与其相对应的第一方向403或第二方向404的夹角为45°，各相邻天线单元402的极化方向正交，通过向天线阵列400中各天线单元402馈入不同振幅以及相位的无线电信号，以使天线阵列400整合输出不同极化形式的辐射电场。整合数据以及结果如表(4)所示：
表(4)
请参阅表(4)，第一天线405、第二天线406、第三天线407以及第四天线408代表本实施例的天线阵列400中各天线单元402，振幅以及相位代表馈入各天线单元402的无线电信号振幅以及相位，整合极化角代表整合各天线单元402所输出的辐射电场之后得到整合辐射电场的极化方向与第二方向404的夹角，整合振幅代表整合辐射电场的振幅。
请参阅图5，图5是本发明天线阵列第五实施例的结构示意图。
在本实施例中，天线阵列500包括多对天线单元对501，多对天线单元对501处于同一平面，并且天线阵列500中的各天线单元502的极化方向相互垂直或平行，可通过整合天线阵列500中各天线单元502输出的辐射电场，以使天线阵列500输出不同极化形式的辐射电场，包括不同极化方向的线极化辐射电场、圆极化辐射电场以及椭圆极化辐射电场。本实施例所阐述的天线阵列500包括两对天线单元对501，该两对天线单元对501中的各天线单元502的极化方向相互垂直或平行，且各天线单元502呈二维阵列排列，仅为论述需要，并非因此对本实施例所阐述的天线阵列500所包括天线单元对501的数量造成限定。
在本实施例中，两对天线单元对501中各天线单元502呈二维阵列排布，各天线单元502的极化方向与其相对应的第一方向503或第二方向504的夹角为0°，各相邻天线单元502的极化方向正交，如图5所示，各天线单元502的极化方向与对应的第一方向503或第二方向504重合，通过向天线阵列500中各天线单元502馈入不同振幅以及相位的无线电信号，以使天线阵列500整合输出不同极化形式的辐射电场。整合数据以及结果如表(5)所示：
表(5)
请参阅表(5)，第一天线505、第二天线506、第三天线507以及第四天线508代表本实施例的天线阵列500中各天线单元502，振幅以及相位代表馈入各天线单元502的无线电信号振幅以及相位，整合极化角代表整合各天线单元502所输出的辐射电场之后得到整合辐射电场的极化方向与第二方向504的夹角，整合振幅代表整合辐射电场的振幅。
需要说明是，本发明所提供的天线阵列所包含天线单元对的数量包括但不限于上述实施例所阐述，天线阵列可以包括三对、四对甚至更多对数的天线单元对，各天线单元对的排布方式如上述实施例所述，即可实现天线阵列输出不同极化形式的辐射电场，并且本发明所提供的天线阵列可以用于输出毫米波等电磁波，在此不做限定。
综上所述，本发明所提供的天线阵列，包括多对天线单元对，天线单元各天线单元处于同一平面，并且极化方向为平行于各天线单元所处平面的任意方向，能够使天线阵列扁平化，减小天线阵列所占用的空间，各天线单元的极化方向正交，可通过改变各天线单元输出辐射电场的振幅以及相位，实现天线阵列输出不同极化方向的线极化辐射电场、圆极化辐射电场等不同极化形式的辐射电场，通过增加天线阵列所辐射电场的极化方向种类以及使天线阵列输出圆极化辐射电场，提高天线阵列辐射以及接收电磁波的效率，进而提高天线装置的无线电信号传输效率。
请参阅图6，图6是本发明天线装置一实施例的结构示意图。
在本实施例中，天线装置600包括芯片集合601以及天线阵列602，天线阵列602为上述实施例中所阐述的天线阵列602，在此就不再赘述，天线阵列602中的各天线单元604向芯片集合601输出辐射电场，芯片集合601将所接收到的辐射电场进行整合，以得到整合辐射电场，并将所得到的整合辐射电场输出，从而实现天线装置600输出不同极化形式的辐射电场，其中包括不同方向的线极化辐射电场、圆极化辐射电场以及椭圆极化辐射电场。
本实施例中的天线阵列602设置于天线装置600一侧，为使天线装置600所占面积进一步缩小，天线阵列602中的各天线单元604在天线装置600侧边呈一维线性排列，并且平行于对应的天线装置600侧边。
在本实施例中，天线阵列602中的各天线单元604与芯片集合601之间通过馈入端口603连接，天线单元604将其输出的电磁波通过馈入端口603输入芯片集合601，芯片集合601从相应馈入端口603接收天线单元604输出的电磁波并进行整合工作，以实现天线装置600输出不同极化形式的辐射电场，其中，各天线单元604均连接有对应的馈入端口603。
请参阅图7，图7是本发明天线装置另一实施例的结构示意图。
在本实施例中，天线装置700包括芯片集合701以及天线阵列702，天线阵列702为上述实施例中所阐述的天线阵列702，在此就不再赘述，天线阵列702中的各天线单元向芯片集合701输出辐射电场，芯片集合701将所接收到的辐射电场进行整合，以得到整合辐射电场，并将所得到的整合辐射电场输出，从而实现天线装置700输出不同极化形式的辐射电场，其中包括不同方向的线极化辐射电场、圆极化辐射电场以及椭圆极化辐射电场。
本实施例中的天线阵列702设置于天线装置700中，天线阵列702中的各天线单元排列方式不局限于上述实施例所阐述的天线装置700中天线阵列702的一维线性排列方式，本实施例所阐述的天线阵列702中的各天线单元可以为二维阵列排列，如上述实施例所示；当然，本实施例所阐述的天线阵列702中的各天线单元同样也可以为一维线性排列，在此不做限定。
在本实施例中，天线阵列702中的各天线单元与芯片集合701之间通过馈入端口703连接，天线单元将其输出的电磁波通过馈入端口703输入芯片集合701，芯片集合701从相应馈入端口703接收天线单元输出的电磁波并进行整合工作，以实现天线装置700输出不同极化形式的辐射电场，其中，各天线单元均连接有对应的馈入端口703。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种天线阵列，其特征在于，所述天线阵列包括天线单元对，所述天线单元对包括第一天线单元以及第二天线单元；
所述第一天线单元与所述第二天线单元处于同一平面，并且二者极化方向为平行于二者所处平面的任意方向，所述第一天线单元与所述第二天线单元的极化方向正交，可通过改变所述第一天线单元以及所述第二天线单元输出辐射电场的振幅以及相位，实现所述天线阵列输出不同极化形式的辐射电场。
2.根据权利要求1所述的天线阵列，其特征在于，所述第一天线单元的极化方向与第一方向的夹角等于所述第二天线单元的极化方向与第二方向的夹角，其中，所述第一方向与所述第二方向正交。
3.根据权利要求2所述的天线阵列，其特征在于，所述第一天线单元的极化方向与所述第一方向的夹角以及所述第二天线单元的极化方向与所述第二方向的夹角为45°。
4.根据权利要求2所述的天线阵列，其特征在于，所述第一天线单元的极化方向与所述第一方向的夹角以及所述第二天线单元的极化方向与所述第二方向的夹角为0°。
5.根据权利要求3或4所述的天线阵列，其特征在于，所述第一天线单元以及所述第二天线单元输出的辐射电场的振幅相等，相位相差90°或270°。
6.根据权利要求3或4所述的天线阵列，其特征在于，所述第一天线单元以及所述第二天线单元输出的辐射电场的振幅相等，相位相差0°或180°。
7.根据权利要求4所述的天线阵列，其特征在于，
所述第一天线单元输出极化方向沿所述第一方向的辐射电场，所述第二天线单元未输出辐射电场，以使所述天线阵列输出极化方向沿所述第一方向的辐射电场；或
所述第二天线单元输出极化方向沿所述第二方向的辐射电场，所述第一天线单元未输出辐射电场，以使所述天线阵列输出极化方向沿所述第二方向的辐射电场。
8.根据权利要求1所述的天线阵列，其特征在于，所述天线阵列包括多对所述天线单元对，多对所述天线单元对处于同一平面，并且所述天线阵列中的各天线单元的极化方向相互垂直或平行，可通过整合所述天线阵列中各天线单元输出的辐射电场，以使所述天线阵列输出不同极化形式的辐射电场，包括不同极化方向的线极化辐射电场、圆极化辐射电场以及椭圆极化辐射电场。
9.根据权利要求8所述的天线阵列，其特征在于，所述第一天线单元以及所述第二天线单元的天线类型包括贴片天线、环形天线、单极天线以及开槽天线，所述第一天线单元以及所述第二天线单元在二者所处平面上的面积为二者所输出电磁波波长的四分之一，所述天线阵列中各相邻天线单元间距为天线单元所输出电磁波波长的二分之一。
10.一种天线装置，其特征在于，所述天线装置包括芯片集合以及如权利要求1～9任一项所述的天线阵列，所述天线阵列中的各天线单元向所述芯片集合输出辐射电场，所述芯片集合可将所述天线阵列中的各天线单元向其输出的辐射电场进行整合，以实现所述天线装置输出不同极化形式的辐射电场。
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