CN109066087A - 一种移动通讯终端四单元毫米波天线系统 - Google Patents

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韩崇志
袁涛
王洪洋
王松
钱可伟
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Abstract

本发明公开了一种移动通讯终端四单元毫米波天线系统,其内嵌设置在移动终端壳体的上端面或下端面,所述天线系统包括介质板、由四个阵列设置在所述介质板上的矩形天线贴片单元构成的毫米波天线,每个所述矩形天线贴片单元的一侧开设有开槽,所述开槽内连接有深入到所述矩形天线贴片单元内部的长条形微带,所述长条形微带的另一端连接有一电控移相器。本发明能够覆盖5G移动通信需求的频段;将天线设计在手机的上或下端面,最大限度的减小了天线设计所占用的空间,这样可以让终端天线的设计有更大的自由度;创新性的引入了电控移相器单元进行相位控制,保证天线可以形成不同的方向图。

Description

一种移动通讯终端四单元毫米波天线系统
【技术领域】
本发明属于通讯技术领域,特别是涉及一种移动通讯终端四单元毫米波天线系统。
【背景技术】
第五代移动通信(简称5G),目前正在全世界范围内广泛的展开研究。第五代移动通信按照通信的频段需求,可以分成两个类别:一个是sub-6GHz范围,中国的工信部已经备案的具体频段为3.4-3.6GHz和4.8-5.0GHz,目前已经明确的基本需求指标是在这个范围内的通信的信道容量达到10Gbps/s;另外一个类别是毫米波波段通信(所谓毫米波通信是指进行通信的电磁波的实际波长在毫米这个数量级),典型的频段需求是38GHz和60GHz频段的毫米波通信。以前常用的智能终端天线的典型频段为824-960MHz和1710-2690MHz,无法满足5G移动通信的频段需求。5G移动通信的重点之一就是高速率传输(10Gbps/s以上)基于此高速率传输的基本需求,对天线的设计提出了全新的挑战。
【发明内容】
本发明的主要目的在于提供一种移动通讯终端四单元毫米波天线系统,克服了现有的移动通讯终端天线系统不能满足第五代移动通信需求的缺陷和现实情况。
本发明通过如下技术方案实现上述目的:一种移动通讯终端四单元毫米波天线系统,其内嵌设置在移动终端壳体的上端面或下端面,所述天线系统包括介质板、由四个阵列设置在所述介质板上的矩形天线贴片单元构成的毫米波天线,每个所述矩形天线贴片单元的一侧开设有开槽,所述开槽内连接有深入到所述矩形天线贴片单元内部的长条形微带,所述长条形微带的另一端连接有一电控移相器。
进一步的,所述介质板为介电常数在10以上的高介电常数板材。
进一步的,所述介质板设置有所述毫米波天线的另一相对表面上覆盖有一层金属地板层。
进一步的,所述金属地板层为铜材质。
进一步的,所述介质板的厚度小于等于1mm。
进一步的,在所述移动终端壳体的上端面或下端面设置有一凹槽,将所述介质板放置在所述凹槽中形成一个非金属区域,所述天线系统设置在该非金属区域。
进一步的,所述矩形天线贴片单元为正方形,且边长为2-4mm,每个所述矩形天线贴片单元之间的距离大于其边长。
进一步的,其工作频段为24GHz毫米波波段。
与现有技术相比,本发明一种移动通讯终端四单元毫米波天线系统的有益效果在于:能够覆盖5G移动通信需求的频段;将天线设计在手机的上或下端面,最大限度的减小了天线设计所占用的空间,这样可以让终端天线的设计有更大的自由度;创新性的引入了电控移相器单元进行相位控制,保证天线可以形成不同的方向图。
【附图说明】
图1为本发明实施例在移动终端上的位置结构示意图;
图2为本发明实施例的结构示意图;
图3为本发明实施例的仿真谐振曲线图;
图4为本发明实施例中电控移相器在四个不同相位下实现的辐射方向示意图;
图中数字表示:
100移动通讯终端四单元毫米波天线系统;101移动终端;1介质板;2矩形天线贴片单元;3毫米波天线;4长条形微带;5电控移相器。
【具体实施方式】
实施例:
请参照图1-图2,本实施例为移动通讯终端四单元毫米波天线系统100,其内嵌设置在移动终端壳体的上端面或下端面,所述天线系统包括介质板1、由四个阵列设置在介质板1上的矩形天线贴片单元2构成的毫米波天线3,每个矩形天线贴片单元2的一侧开设有开槽,所述开槽内连接有深入到矩形天线贴片单元2内部的长条形微带4,长条形微带4的另一端连接有一电控移相器5。
长条形微带4通过开槽结构深入到天线内部,更好的保证了贴片单元馈电的良好匹配。
通过在四个矩形天线贴片单元2馈电线下方连接四个电控移相器5,控制馈到各个天线贴片单元的能量的相位,通过调整的相位的不同,可以实现毫米波天线3阵列方向图的不同方向的灵活控制。
介质板1为介电常数在10以上的高介电常数板材。介质板1设置有毫米波天线的另一相对表面上覆盖有一层金属地板层,所述金属地板层常用的为铜,介质板1的厚度小于等于1mm,保证毫米波在介质板1内部的电磁场分布变化不明显,防止介质板1的厚度严重影响天线系统的性能。
本实施例中在移动终端壳体的上端面或下端面设置有一凹槽,将介质板1放置在所述凹槽中形成一个非金属区域,所述天线系统设置在该非金属区域。由于手机外壳一般都是金属材质的,将毫米波天线设置在这个非金属区域,能够有效的保证天线尽量好的辐射电磁能量。
矩形天线贴片单元2为正方形,且边长为2-4mm,每个矩形天线贴片单元2之间的距离大于其边长。由此,可以将毫米波单元之间的相互影响(即矩形天线贴片单元2之间得相互影响)降到最低。本实施例的工作频段为24GHz毫米波波段。
为了验证本实施例天线系统的辐射效果,对本实施例设计的天线系统进行了谐振参数仿真,其仿真谐振参数曲线如图3所示。从图3中可以看出,在24GHz的频率范围内可以实现小于-10dB的谐振深度,说明天线在此频率实现了良好的匹配。
图4是四个移相器控制不同相位差的时候,能够实现的不同的天线的辐射方向图的仿真结果,从图4中可以看到,在四个馈电相位发生变化的时候,天线的方向图的主瓣可以在-60°和60°之间变化,这样可以实现天线方向图的扫描效果。根据实际需要接受信号的来波方向,可以灵活调整四单元天线阵列的方向图的主瓣方向,从而使得在-60°和60°的范围内的电磁波能够较好的被本实施例设计的天线接收。
本实施例移动通讯终端四单元毫米波天线系统100,覆盖的范围是5G移动通信需求的频段,这是本设计的最大创新之处。同时,本设计中将天线设计在手机的上或下端面,最大限度的减小了天线设计所占用的空间,这样可以让终端天线的设计有更大的自由度;创新性的引入了电控移相器单元进行相位控制,保证天线可以形成不同的方向图。
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 (8)

1.一种移动通讯终端四单元毫米波天线系统,其特征在于:其内嵌设置在移动终端壳体的上端面或下端面,所述天线系统包括介质板、由四个阵列设置在所述介质板上的矩形天线贴片单元构成的毫米波天线,每个所述矩形天线贴片单元的一侧开设有开槽,所述开槽内连接有深入到所述矩形天线贴片单元内部的长条形微带,所述长条形微带的另一端连接有一电控移相器。
2.如权利要求1所述的移动通讯终端四单元毫米波天线系统,其特征在于:所述介质板为介电常数在10以上的高介电常数板材。
3.如权利要求1所述的移动通讯终端四单元毫米波天线系统,其特征在于:所述介质板设置有所述毫米波天线的另一相对表面上覆盖有一层金属地板层。
4.如权利要求3所述的移动通讯终端四单元毫米波天线系统,其特征在于:所述金属地板层为铜材质。
5.如权利要求1所述的移动通讯终端四单元毫米波天线系统,其特征在于:所述介质板的厚度小于等于1mm。
6.如权利要求1所述的移动通讯终端四单元毫米波天线系统,其特征在于:在所述移动终端壳体的上端面或下端面设置有一凹槽,将所述介质板放置在所述凹槽中形成一个非金属区域,所述天线系统设置在该非金属区域。
7.如权利要求1所述的移动通讯终端四单元毫米波天线系统,其特征在于:所述矩形天线贴片单元为正方形,且边长为2-4mm,每个所述矩形天线贴片单元之间的距离大于其边长。
8.如权利要求1所述的移动通讯终端四单元毫米波天线系统,其特征在于:其工作频段为24GHz毫米波波段。
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