CN109256619A - 天线组件、天线组件控制方法及相关产品 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种天线组件天线组件控制方法及相关产品，包括：滑轨；N个滑动机构，所述N个滑动机构可滑动地设置于所述滑轨上；N个辐射体，每一个所述滑动机构上设有一个所述辐射体；N个馈源和N个移相器，每一个所述馈源通过一个移相器电连接至一个所述辐射体，以通过所述移相器调节馈入所述辐射体的激励信号的相位，进而控制所述N个辐射体的波束按照第一角度间距进行波束扫描；所述滑动机构用于驱动所述N个辐射体沿所述滑轨滑动，以改变相邻两个所述辐射体之间的距离，进而控制所述N个辐射体的波束按照第二角度间距进行波束扫描。本申请提供的技术方案具有成本低的优点。

Description

天线组件、天线组件控制方法及相关产品

技术领域

本申请涉及移动终端技术领域，具体涉及一种天线组件、天线组件控制方法及相关 产品。

背景技术

随着智能手机等电子设备的大量普及应用，智能手机能够支持的应用越来越多，功 能越来越强大，智能手机向着多样化、个性化的方向发展，成为用户生活中不可缺少的电子用品。随着电子设备天线数量的增加，天线阵列出现了，天线阵列即将多根天线呈 阵列分布，例如呈向量分布或矩阵分布。

在天线组件(也可以称为天线阵列)的应用中，要求天线的增益高，导致天线的波束变窄，天线的单一波束覆盖角度变小，要解决高增益天线的宽覆盖问题，波束扫描是 目前应用的最广的技术方法。波束扫描通过添加大量的移相器来实现，波束扫描角度梯 度越小，移相器需要的位数越多，成本也越高昂，所以现有的天线阵列的成本高。

发明内容

本申请实施例提供了一种天线组件、天线组件控制方法及相关产品，以期实现减少 波速扫描角度梯度，实现降低成本的优点。

第一方面，本申请实施例提供一种天线组件，包括：

滑轨；

N个滑动机构，所述N个滑动机构可滑动地设置于所述滑轨上；

N个辐射体，每一个所述滑动机构上设有一个所述辐射体；

N个馈源和N个移相器，每一个所述馈源通过一个移相器电连接至一个所述辐射体， 以通过所述移相器调节馈入所述辐射体的激励信号的相位，进而控制所述N个辐射体的 波束按照第一角度间距进行波束扫描；

所述滑动机构用于驱动所述N个辐射体沿所述滑轨滑动，以改变相邻两个所述辐射 体之间的距离，进而控制所述N个辐射体的波束按照第二角度间距进行波束扫描；

所述N为大于等于2的整数。。

可选的，所述N个辐射体的波束按照第一角度间距进行波束扫描时，所述N个辐 射体的波束可分别指向于相互间隔第一角度间距的N个角度，所述N个辐射体的波束 按照第二角度间距进行波束扫描，所述N个辐射体的波束可分别指向于相互间隔第二角 度间距的N个角度，所述第二角度间距小于所述第一角度间距。

可选的，当所述N个辐射体之间的距离逐渐增大时，所述N个辐射体的波束向第 一方向偏移第一预设角度，所述第一预设角度小于所述第一角度间距。

可选的，当所述N个辐射体之间的距离逐渐减小时，所述N个辐射体的波束向第 二方向偏移第二预设角度，所述第二预设角度小于所述第一角度间距，所述第二方向与 所述第一方向相反。

可选的，所述天线阵列还包括：控制器，具体用于所述控制器，具体用于计算第二角度间距d2；

α为天线的馈电相位差，β为2π/波长，θ2为天线波束扫描第二角度。

第二方面，提供一种第一方面提供的天线组件控制方法，所述方法应用与电子装置， 所述方法包括：

接收第一波束扫描命令，该第一波束扫描命令包括第一角度θ1；

依据该第一角度θ1确定相邻两个辐射体之间的距离d1；

控制N个滑动机构在该滑轨移动使得N个辐射体相邻两个辐射体之间的距离为d1，触发N个辐射体发射波束执行波束扫描。

可选的，所述依据该第一角度θ1确定相邻两个辐射体之间的距离d1具体包括：

α为天线的馈电相位差，β为2π/波长，θ1为天线波束扫描角度。

第三方面，提供一种电子设备，包括第一方面提供的天线阵列，所述天线阵列的数量为一个或多个。

第四方面，提供一种电子设备，其特征在于，包括第一方面提供的天线阵列、处理器、存储器、通信接口，以及一个或多个程序，所述一个或多个程序被存储在所述存储 器中，并且被配置由所述处理器执行，所述程序包括用于执行如第二方面提供的方法中 的步骤的指令。

第五方面，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，存储用于电子数据交换的 计算机程序，其中，所述计算机程序使得计算机执行如第三方面所述的方法。

可以看出，本申请提供的技术方案设置有滑轨以及N个滑动机构，这样通过控制N个滑动机构带动N个辐射体(天线)移动，从而改变多根天线之间的间距d，通过调节 间距d来调整波速扫描角度的变化，此结构无需增加移相器，因此其具有降低成本的优 点。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有 技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还 可以根据这些附图获得其他的附图。

图1a是一种天线组件示意图；

图1b是一种天线阵列示意图；

图1c是一种天线的机械扫描水平示意图；

图1d是一种天线的机械扫描转动示意图；

图2是本申请实施例提供的一种天线阵列的结构示意图；

图3是本申请实施例提供的一种n元的均匀直线式天线阵列的结构示意图；

图4是本申请实施例提供的一种天线阵列控制方法的流程示意图；

图5是本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图；

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整 地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不 同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或 设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可 选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含 在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同 的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

本申请实施例所涉及到的电子设备可以包括各种具有无线通信功能的手持设备、车 载设备、可穿戴设备、计算设备或连接到无线调制解调器的其他处理设备，以及各种形式的用户设备(User Equipment，UE)，移动台(Mobile Station，MS)，终端设备(terminaldevice)等等。为方便描述，上面提到的设备统称为电子设备。

参阅图1a，图1a为一种天线组件的示意图。如图1a所示，该天线阵列呈单列分布，也可以称为向量分布，即多根天线呈一维线阵且相邻两个天线之间的距离d相等。如图 1b所示，该天线阵列呈多列分布，也可以称为矩阵分布，即如图1b所示的天线阵列具 有如图1a所示的多维线阵，相邻两个一维线阵之间的单元间距相等。

参阅图1c以及图1d为天线的机械扫描示意图，如图1c所示，通常天线的波束指 向为阵面的法向，其天线增益越高，波束越窄，单一波束覆盖的角度也就越窄。实现天 线信号的广覆盖，通常采用两种方法：波束机械扫描(如图1c以及图1d所示)和电扫 描(移相器控制)。如图1c以及图1d所示，该波束机械扫描中天线阵面转动，天线波束 也会随之转动，这样即能够实现波速扫描角度的变化。

参阅图2，图2为本申请提供的一种天线组件的结构示意图，如图2所示，该天线 组件包括：N个辐射体201(以天线为例)、滑轨202和N个滑动机构203，其中，该N 个滑动机构203与N根天线201配对设置，该N个滑动机构203能沿滑轨202移动且 带动对应的辐射体移动，该天线组件包括：N个馈源和N个移相器，每一个所述馈源通 过一个移相器电连接至一个所述辐射体，以通过所述移相器调节馈入所述辐射体的激励 信号的相位，进而控制所述N个辐射体的波束按照第一角度间距进行波束扫描；

所述滑动机构用于驱动所述N个辐射体沿所述滑轨滑动，以改变相邻两个所述辐射 体之间的距离，进而控制所述N个辐射体的波束按照第二角度间距进行波束扫描。上述N为大于等于2的整数。

本申请提供的技术方案设置有滑轨以及N个滑动机构，这样通过控制N个滑动机构带动辐射体(例如天线)移动，从而改变多个辐射体之间的间距d，通过调节间距d 来调整波速扫描角度的变化。

可选的，上述天线组件还可以包括：控制器，该控制器用于控制所述滑动机构沿所述滑轨的移动距离。

可选的，辐射体以天线为例，多根天线中每根天线包括：馈源2011，移相器2012、同轴馈线2013和天线辐射体2014，天线辐射体在底部滑动机构的牵引下位置会在X轴 方向变化，从而改变单元天线间的间距d；同轴馈线为柔性馈线，负责把信号从馈源传 输到天线辐射体进行辐射，同时其柔性结构又不影响天线辐射体在滑轨上的移动，移相 器提供相控阵波束扫描时各单元天线需要的馈电相位。

参阅图3，图3为n元的均匀直线式天线阵列，天线阵列的波束指向还与单元的激励相位有密切关系。均匀直线阵是最为简单的天线阵列形式，下面将以这种阵列形式简 单地介绍一些相控阵天线阵列的原理。

均匀直线阵是将相同的天线单元等间距直线排列，各天线单元的馈电幅度相等，馈 电相位以均匀比例递增或递减。不考虑单元天线的方向图，假设单元天线为理想点源天线，两相邻单元的间距为d，各单元天线的馈电幅度相等，馈电相位从单元0至单元n 依次滞后α，(每个天线单元通过馈电系统中的移相器来实现馈电相位的不同)。

天线阵在观察点P处的电场强度为：

E＝E₀(1+e^jφ+e^j2φ+e^j3φ+…+e^j(n-1)φ) (2-1)

其中

φ＝βdcosθ-α (2-2)

化简式(2-1)，可得：

式(2-3)中

式(2-4)定义为式2-1所示的n元均匀直线天线阵的阵因子，从式(2-3)中可知：当f(φ) 取最大值时，天线阵在观察点P处产生的电场强度最大，即天线阵的主波束指向点P。

f(φ)取最大值的前提条件是：

求解式(2-5)，可得：

α＝βdcosθ (2-6)

由式(2-6)可知：均匀直线式天线阵的最大辐射方向θ_max与相邻阵列单元的间距d和 馈电相位差α有关。因此，可知通过改变阵列单元的馈电相位差α就可以改变天线阵的最大辐射方向，从而实现天线阵的波束扫描。这就是相控阵天线的基本工作原理，β＝2 π/波长(波束的波长)。

当α＝0时，

此时，天线阵的最大辐射方向为天线阵轴线的法向。因此，此种情况称为侧射式天线阵。

当α＝βd时，

θ_max＝2nπ(n＝0，1，2，…) (2-8)

此时，天线阵的最大辐射方向为天线阵轴线方向，且波束指向各阵元馈电相位滞后 的方向。因此，此种情况称为端射式天线阵。

依据式2-6可以非常明显的看出，如d固定，由于α、β均为定值，所以其对应的 θ固定，那么如果改变θ，例如将θ改变成θ1，在α、β均为定值的情况下，就需要 更改d，具体的，

参阅图4，图4提供了一种天线阵列控制方法，该方法用于控制如图3所示的天线阵列，该方法包括由电子执行，该方法如下步骤：

步骤S401、接收第一波束扫描命令，该第一波束扫描命令包括第一角度θ1；

步骤S402、依据该第一角度θ1确定N个辐射体中相邻两个辐射体之间的距离d1；

步骤S403、控制N个滑动机构在该滑轨移动使得相邻两个辐射体之间的距离为d1，触发N个辐射体发射波束执行波束扫描。

可选的，上述步骤S402的实现方法具体可以为：

依据

计算得到d1，其中，α为天线的馈电相位差，β可以为2π/波长。

上述步骤S403的实现方法具体可以包括：

确定相邻两个辐射体之间的未移动之前的间隔d0，确定N个滑动机构的移动距离＝d0-d1。

可选的，上述方法还可以包括：

接收第二波束扫描命令，该第二波束扫描命令包括：扫描的角度范围【θ2，θ3】， 依据该角度范围【θ2，θ3】确定相邻两根天线之间的距离d的范围【d2,d3】,控制N 个滑动机构在该滑轨移动使得相邻两根天线之间的距离d在该范围【d2,d3】内，触发多 根天线发射波束执行【θ2，θ3】的波束扫描。

第六方面，如图5所示，本申请实施例提供了电子设备500的结构示意图，所述电子设备500包括应用处理器510、存储器520、通信接口530以及一个或多个程序521， 该通信接口530可以包括如图2所示的天线阵列。其中，所述一个或多个程序521被存 储在上述存储器520中，并且被配置由上述应用处理器510执行，所述一个或多个程序 521包括用于执行以下步骤的指令；

本申请实施例还提供一种计算机存储介质，其中，该计算机存储介质存储用于电子 数据交换的计算机程序，该计算机程序使得计算机执行如上述方法实施例中记载的任一 方法的部分或全部步骤，上述计算机包括电子设备。

本申请实施例还提供一种计算机程序产品，上述计算机程序产品包括存储了计算机 程序的非瞬时性计算机可读存储介质，上述计算机程序可操作来使计算机执行如上述方 法实施例中记载的任一方法的部分或全部步骤。该计算机程序产品可以为一个软件安装 包，上述计算机包括电子设备。

需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制， 因为依据本申请，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也 应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定 是本申请所必须的。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分， 可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置，可通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如上述单元的划分，仅仅为 一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合 或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论 的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合 或通信连接，可以是电性或其它的形式。

上述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示 的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是 各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

上述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时， 可以存储在一个计算机可读取存储器中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或 者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储器中，包括若干指令用以使得一台计算机 设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本申请各个实施例上述方法的全 部或部分步骤。而前述的存储器包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、 随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可 以存储程序代码的介质。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以 通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储器中，存储器可以包括：闪存盘、只读存储器(英文：Read-Only Memory，简称：ROM)、随机存 取器(英文：Random Access Memory，简称：RAM)、磁盘或光盘等。

以上对本申请实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实 施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上 均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

以上是本申请实施例的实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说， 在不脱离本申请实施例原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也 视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种天线组件，其特征在于，包括：

滑轨；

N个滑动机构，所述N个滑动机构可滑动地设置于所述滑轨上；

N个辐射体，每一个所述滑动机构上设有一个所述辐射体；

N个馈源和N个移相器，每一个所述馈源通过一个移相器电连接至一个所述辐射体，以通过所述移相器调节馈入所述辐射体的激励信号的相位，进而控制所述N个辐射体的波束按照第一角度间距进行波束扫描；

所述滑动机构用于驱动所述N个辐射体沿所述滑轨滑动，以改变相邻两个所述辐射体之间的距离，进而控制所述N个辐射体的波束按照第二角度间距进行波束扫描；

所述N为大于等于2的整数。

2.根据权利要求1所述的天线组件，其特征在于，所述N个辐射体的波束按照第一角度间距进行波束扫描时，所述N个辐射体的波束可分别指向于相互间隔第一角度间距的N个角度，所述N个辐射体的波束按照第二角度间距进行波束扫描，所述N个辐射体的波束可分别指向于相互间隔第二角度间距的N个角度，所述第二角度间距小于所述第一角度间距。

3.根据权利要求2所述的天线组件，其特征在于，当所述N个辐射体之间的距离逐渐增大时，所述N个辐射体的波束向第一方向偏移第一预设角度，所述第一预设角度小于所述第一角度间距。

4.根据权利要求3所述的天线组件，其特征在于，当所述N个辐射体之间的距离逐渐减小时，所述N个辐射体的波束向第二方向偏移第二预设角度，所述第二预设角度小于所述第一角度间距，所述第二方向与所述第一方向相反。

5.根据权利要求1所述的天线组件，其特征在于，所述馈源与所述移相器之间通过柔性同轴线电连接，所述移相器与所述辐射体之间通过柔性同轴线电连接。

6.根据权利要求1所述的天线组件，其特征在于，所述天线组件还包括：控制器，

所述控制器，具体用于计算第二角度间距d2；

α为天线的馈电相位差，β为2π/波长，θ2为天线波束扫描的第二角度。

7.一种如权利要求1所述的天线组件控制方法，其特征在于，所述方法应用与电子装置，所述方法包括：

接收第一波束扫描命令，该第一波束扫描命令包括第一角度θ1；

依据该第一角度θ1确定N个辐射体中相邻两个辐射体之间的距离d1；

控制N个滑动机构在该滑轨移动使得N个辐射体相邻两个辐射体之间的距离为d1，触发N个辐射体发射波束执行波束扫描。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述依据该第一角度θ1确定相邻两个辐射体之间的距离d1具体包括：

α为天线的馈电相位差，β为2π/波长，θ1为天线波束扫描角度。

9.一种电子设备，其特征在于，包括处理器、存储器、通信接口，以及一个或多个程序，所述一个或多个程序被存储在所述存储器中，并且被配置由所述处理器执行，所述通信接口包括如权利要求1-5任意一项所述的天线组件，所述程序包括用于执行如权利要求7-8任意一项所述的方法中的步骤的指令。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，存储用于电子数据交换的计算机程序，其中，所述计算机程序使得计算机执行如权利要求7-8任意一项所述的方法。