CN114597652A - 天线阵列 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种天线阵列，该天线阵列包括至少一个天线模块，所述天线模块包括天线基板、第一缝隙天线和第二缝隙天线；所述第一缝隙天线与所述第二缝隙天线位于所述天线基板上，所述第一缝隙天线与所述第二缝隙天线共用相同的缝隙，所述第一缝隙天线的工作模式与第二缝隙天线的工作模式正交。本申请通过设置天线阵列中天线模块的两个缝隙天线的工作模式正交，实现这两个缝隙天线的模式分集，从而提高同一天线模块中的两个缝隙天线之间的隔离度，保证天线阵列的辐射性能。

Description

天线阵列

技术领域

本申请涉及通信技术领域，尤其涉及一种天线阵列。

背景技术

随着通信行业步入5G时代，大规模多输入多输出massive MIMO技术在各种通信设备中得到了广泛的应用。由于移动端的通信设备(尤其是智能手机)的体积较小，为保证天线之间的高隔离度，移动端的通信设备的天线阵列通常会采用4*4的MIMO阵列。但在通信速率进一步提升的今天，4单元的天线阵列(即4*4的MIMO阵列)难以满足通信需求。此时，通常会采用单极子天线，来增加天线阵列的规模，满足通信需求。其中，通过采用单极子天线增加规模后的天线阵列可能为8*8的MIMO阵列，或者规模更大的MIMO阵列，例如10*10的MIMO阵列，12*12的MIMO阵列，甚至16*16的MIMO阵列。以智能手机为例，单极子天线通常需要垂直于基板放置，并沿着智能手机的侧壁排列。也就是说，采用单极子天线会对智能手机的厚度产生较大的影响，不利于智能手机的轻薄化设计。相比之下，基于缝隙辐射的阵列天线通常依靠基板上刻蚀的槽缝实现辐射，不会额外占用智能手机的内部空间，因此采用缝隙天线能够较好的减少天线对智能手机的厚度的影响，有利于智能手机的轻薄化设计。

在现有技术中，缝隙天线通常依靠空间分集来提高天线之间的隔离度，但是随着天线规模的扩大，天线之间可用于隔离的区域越来越小，天线之间的隔离度越来越低，导致整个天线阵列的辐射性能降低。

发明内容

本申请提供了一种天线模块，以解决由于天线规模的扩大导致天线之间用于隔离的区域越来越小，从而降低天线之间的隔离度，导致天线阵列的辐射性能降低的问题。

本申请提供了一种天线阵列，该天线阵列包括至少一个天线模块；所述天线模块包括天线基板、第一缝隙天线和第二缝隙天线；所述第一缝隙天线与所述第二缝隙天线位于所述天线基板上，所述第一缝隙天线与所述第二缝隙天线共用相同的缝隙，所述第一缝隙天线的工作模式与所述第二缝隙天线的工作模式正交。

可选地，所述第一缝隙天线包括第一端口与第一缝隙；所述第一端口位于所述第一缝隙上远离所述第一微带线的一端对应的天线基板的上表面的位置处，所述第一端口用于激发所述第一缝隙天线；所述第一缝隙为T型缝隙，所述T型缝隙位于所述天线基板的下表面上，所述天线基板的下表面接地；

所述第二缝隙天线包括第二端口、第一缝隙的T型的顶端以及第一微带线；所述第二端口位于所述第一微带线上远离所述第一缝隙的一端，所述第二端口用于激励所述第二缝隙天线；所述第一微带线为L型微带线；所述第一微带线位于所述天线基板的上表面；所述第一微带线的L型的底端与所述第一缝隙的T型的顶端部分重合。

可选地，所述第二缝隙天线还包括第二微带线，所述第二微带线为L型微带线；所述第二微带线位于所述天线基板的上表面，所述第二微带线与所述第一微带线通过所述第二端口连接为一个整体。

可选地，所述第一微带线与所述第二微带线在空间上呈90°夹角。

可选地，所述第一缝隙天线还包括第二缝隙，所述第二缝隙与所述第一缝隙的T型的顶端平行，所述第二缝隙与所述第一缝隙的T型的底端垂直。

可选地，所述第二缝隙根据所述第一缝隙上的最小的电流强度对应的位置确定。

可选地，所述天线模块工作在N78频段上。

可选地，所述第二缝隙天线工作在所述N78频段与所述N79频段上，所述第一缝隙天线工作在所述N78频段上。

可选地，所述第一缝隙天线与所述第二缝隙天线均工作在N78频段与所述N79频段上。

可选地，所述第一端口处串联电感，所述电感用于匹配阻抗。

本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：

本申请实施例提供的该天线模块，通过设置天线阵列中天线模块的两个缝隙天线的工作模式正交，实现这两个缝隙天线的模式分集，从而提高同一天线模块中的两个缝隙天线之间的隔离度，保证天线阵列的辐射性能。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

为了更清楚地说明本发明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，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种天线模块的示意图一；

图2为本申请实施例提供的一种天线阵列的示意图一；

图3为本申请实施例提供的一种天线模块的示意图二；

图4为本申请实施例提供的一种天线阵列的示意图二；

图5为本申请实施例提供的一种天线模块的示意图三；

图6为本申请实施例提供的一种天线阵列的示意图三；

图7为本申请实施例提供的一种天线阵列的示意图四；

图8为本申请实施例提供的一种缝隙天线在工作频段时的电流分布图；

图9为本申请实施例提供的一种天线阵列在仿真过程中的S参数的示意图；

图10为本申请实施例提供的一种天线阵列在仿真过程中的ECC曲线的示意图；

图11为本申请实施例提供的一种天线阵列在仿真过程中的辐射效率的示意图；

图12为本申请实施例提供的一种天线阵列在实际应用中的S参数的示意图；

图13为本申请实施例提供的一种天线阵列在仿真过程与实际应用中的S参数的对比的示意图；

图14为本申请实施例提供的一种天线阵列在仿真过程与实际应用中的ECC曲线的对比的示意图；

图15为本申请实施例提供的一种天线阵列在仿真过程与实际应用中的辐射效率的对比的示意图；

图16为本申请实施例提供的一种天线阵列在N78频段上的辐射方向的示意图；

图17为本申请实施例提供的一种天线阵列在N79频段上的辐射方向的示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，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做出创造性劳动的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。

为了解决由于天线规模的扩大导致天线之间用于隔离的区域越来越小，从而降低天线之间的隔离度，导致天线阵列的辐射性能降低的问题，本申请实施例提供了一种天线阵列，该天线阵列中包括至少一个天线模块，这至少一个天线模块的结构是相同的，每一天线模块中均包括天线基板与两个缝隙天线，因此，可以该至少一个天线模块中的一个为例，对本申请实施例中的天线阵列中的天线模块进行介绍，该天线模块的结构可以如图1所示。

在一种可能的实现方式中，天线模块中包括天线基板、第一缝隙天线和第二缝隙天线。需要说明的是，上述天线阵列中的至少一个天线模块可以是共用一个天线基板的，也就是说，这至少一个天线模块的天线基板可以为一个整体，且上述第一缝隙天线与第二缝隙天线均位于天线基板上。其中，对于同一天线基板来说，天线基板上存在至少一个天线模块，但这至少一个天线模块中每一天线模块是彼此独立的，也就是说，每一天线模块均可在天线基板上独立工作。示例性的，这至少一个天线模块中的天线基板可以为例如Fr-4介质板。

另外，上述第一缝隙天线与第二缝隙天线共用相同的缝隙，且第一缝隙天线的工作模式与第二缝隙天线的工作模式正交。一般的，通过将第一缝隙天线的工作模式与第二缝隙天线的工作模式设置为正交，可实现第一缝隙天线与第二缝隙天线之间的模式分集，从而在第一缝隙天线与第二缝隙天线共用相同缝隙的情况下，保证两个缝隙天线之间的隔离度大于14dB。

具体地，第一缝隙天线包括第一端口与第一缝隙，第二缝隙天线包括第二端口、第一缝隙的T型的顶端以及第一微带线。也就是说，第一缝隙天线与第二缝隙天线共用第一缝隙。其中，第一缝隙为T型缝隙，该T型缝隙位于天线基板的下表面上，该天线基板的下表面接地。第一微带线为L型微带线，该第一微带线位于天线基板的上表面，第一微带线的L型的底端与第一缝隙的T型的顶端部分重合。

另外，上述第一端口位于第一缝隙上远离第一微带线的一端对应的天线基板的上表面的位置处，该第一端口用于激发第一缝隙天线。其中，该第一缝隙天线一般通过地平面上流动的环形电流实现辐射。上述第二端口位于第一微带线上远离第一缝隙的一端，该第二端口用于激励第二缝隙天线。其中，该第二缝隙天线一般通过地平面上的缝隙与微带线形成谐振腔来实现辐射。

上述第一端口、第二端口、第一缝隙以及第一微带线之间的位置关系可如图1所示。其中，关于金属框架的介绍可以参见下述对图2中的金属框架进行介绍的内容，在此不进行赘述。另外，如图1所示，结合金属框架，也可以说第一端口位于金属框架的开槽处，其中，该开槽为金属框架上与第一缝隙上远离第一微带线的一端对应的天线基板的上表面的位置相接触的区域。

在一种可能的实现方式中，上述天线阵列中的至少一个天线模块是轴对称分布的。

示例性的，以天线阵列中包括4个天线模块，这4个天线模块是轴对称分布在金属框架中的天线基板上为例，该天线阵列的结构如图2所示。这4个天线模块分别为第一天线模块、第二天线模块、第三天线模块以及第四天线模块。其中，第一天线模块包括天线基板、第一缝隙天线以及第二缝隙天线，第二天线模块包括天线基板、第三缝隙天线以及第四缝隙天线，第三天线模块包括天线基板、第五缝隙天线以及第六缝隙天线，第四天线模块包括天线基板、第七缝隙天线以及第八缝隙天线。需要说明的是，上述金属框架可用于模拟手机外壳，该金属框架对天线阵列的影响可视为手机外壳对手机内放置的天线阵列的影响。另外，该天线基板与金属框架之间存在空隙，可用于放置4G天线。该空隙的数量可以为图2所示的两个。

在上述图2给出的天线阵列的示例中，第一缝隙天线包括第一端口与第一缝隙，第二缝隙天线包括第二端口、第一缝隙的T型的顶端以及第一微带线。相类似的，第三缝隙天线包括第三端口与第三缝隙，第四缝隙天线包括第四端口、第三缝隙的T型的顶端以及第三微带线。第五缝隙天线包括第五端口以及第五缝隙，第六缝隙天线包括第六端口、第五缝隙的T型的顶端以及第五微带线。第七缝隙天线包括第七端口以及第七缝隙，第八缝隙天线包括第八端口、第七缝隙的T型的顶端以及第七微带线。另外，关于第二天线模块、第三天线模块、第四天线模块中的天线基板以及缝隙天线的介绍，可以参见上述对第一天线模块中的天线基板与缝隙天线的介绍，在此不进行赘述。

另外，以图2所示的天线阵列为例，对天线阵列的尺寸以及天线阵列中的天线模块的尺寸等进行介绍。金属框架的尺寸为长l1*l2，其中，l1为145mm，l2为75mm，该金属框架的宽度均匀，且该金属框架的宽度可忽略不计即l2-l4＝0。天线基板的尺寸为l3*l4，其中，l3为135mm，l4为75mm，且该天线基板的高度可以为0.8mm。金属框架与天线基板之间存在的可用于放置4G天线的空隙的尺寸为l5*l4，其中，l5为5mm，l4为75mm。第一微带线的尺寸为b2*b1、b3*b1以及b1*b1，其中，b2为2.5mm，b3为5.25mm，b1为微带线的宽度，且b1为1.5mm。第一缝隙的尺寸为a1*a2以及a1*a3，其中，a2为28.4mm，a3为5mm，a1为该第一缝隙的宽度，且a1为1mm。需要注意的是，图2主要用于示出天线阵列的结构，图2所示的天线阵列的尺寸并不是按照天线阵列的尺寸进行缩放得到的，因此，在图2中缝隙的宽度可能并不完全一致，且可能存在缝隙的宽度大于微带线的宽度的情况。也就是说，图2所示的天线阵列的尺寸以上述描述为准。相类似的，下述对天线阵列的尺寸的介绍以相应示例部分的文字表述为准。

在另一种可能的实现方式中，上述天线阵列中的至少一个天线模块之间是随机分布的。

需要说明的是，在上述图1-图2对应的实现方式中，天线阵列中的至少一个天线模块均工作于N78频段。其中，本申请实施例中所述N78频段即3400MHz-36MHz，以下不再进行赘述。另外，在上述天线模块中，通过设置第一缝隙天线的工作模式与第二缝隙天线的工作模式正交，可实现天线模块中的第一缝隙天线与第二缝隙天线之间的模式分集，从而在天线之间可用于隔离的区域较小的情况下，提高第一缝隙天线与第二缝隙天线之间的隔离度，提高空间利用率，保证天线阵列的辐射性能。

为了实现上述图1所给出的天线模块中的第二缝隙天线的高频响应，或者说，为了使第二缝隙天线可工作在高频下，本申请实施例在图1所示的天线模块的基础上还提供了另一种天线模块。

相对于图1所示的天线模块，本申请实施例所提供的另一种天线模块中增加了第二微带线。此时，第一缝隙天线包括第一端口与第一缝隙，第二缝隙天线包括第二端口、第一缝隙的T型的顶端、第一微带线以及第二微带线。关于该第一缝隙天线的介绍以及缝隙天线中的天线基板的介绍可以参见上述内容，在此不进行赘述。

其中，第二微带线为L型微带线，且该第二微带线位于天线基板的上表面。另外，该第二微带线与第一微带线通过第二端口连接为一个整体。也就是说，由于第二端口位于第一微带线上远离第一缝隙的一端，第一微带线与第二微带线可视为经第二端口并联。

在一种可能的实现方式中，第一微带线与第二微带线在空间上呈90°夹角。此时，也就是说，第一微带线与第二微带线正交。该天线结构间的正交可以减少天线结构间的互耦，从而保证第一缝隙天线与第二缝隙天线的辐射性能。

示例性的，上述包含第二微带线的天线模块的结构可以如图3所示。也就是说，上述第一微带线、第二微带线、第一端口、第二端口以及第一缝隙之间的位置关系可参见图3。

在一种可能的实现方式中，上述包含有第二微带线的至少一个天线模块可以是轴对称分布的。

示例性的，以天线阵列中包括4个天线模块，这4个天线模块是轴对称分布在金属框架中的天线基板上为例，该天线阵列的结构如图4所示。这4个天线模块分别为第一天线模块、第二天线模块、第三天线模块以及第四天线模块。其中，第一天线模块包括天线基板、第一缝隙天线以及第二缝隙天线，第二天线模块包括天线基板、第三缝隙天线以及第四缝隙天线，第三天线模块包括天线基板、第五缝隙天线以及第六缝隙天线，第四天线模块包括天线基板、第七缝隙天线以及第八缝隙天线。关于金属框架以及金属框架和天线基板之间的空隙的介绍可以参见对上述图2的示例进行介绍的内容，在此不进行赘述。

在图4所给出的天线阵列的示例中，对第一缝隙天线、第三缝隙天线、第五缝隙天线以及第七缝隙天线的介绍也可参见对上述图2所给出的示例进行介绍的内容，在此不进行赘述。第二缝隙天线包括第二端口、第一缝隙的T型的顶端、第一微带线以及第二微带线。相类似的，第四缝隙天线包括第四端口、第三缝隙的T型的顶端、第三微带线以及第四微带线，第六缝隙天线包括第六端口、第五缝隙的T型的顶端、第五微带线以及第六微带线，第八缝隙天线包括第八端口、第七缝隙的T型的顶端、第七微带线以及第八微带线。

另外，以图4所示的天线阵列为例，对金属框架的尺寸、天线基板的尺寸、金属框架与天线基板之间的空隙的尺寸、第一微带线的尺寸、第一缝隙的尺寸的介绍可以参见上述对图2所给出的示例的介绍，在此不进行赘述。第二微带线的尺寸为b4*b1以及b2*b1，其中，b4为23mm。

在上述图3-图4对应的实现方式中，天线模块中的第二缝隙天线工作在N78与N79频段上，第一缝隙天线工作在N78频段上。也就是说，通过增加第二微带线，可实现第二缝隙天线的高频响应。其中，本申请实施例中所述N79频段即4800MHz-5000MHz，以下不再进行赘述。

为了实现上述图3所给出的天线模块的第一缝隙天线在高频上的谐振，或者说，为了使第一缝隙天线可工作在高频上，本申请实施例在图3所示的天线模块的基础上还提供的另一种天线模块。

相对于图3所示的天线模块，本申请实施例所提供的另一种天线模块中增加了第二缝隙。此时，第一缝隙天线包括第一端口、第一缝隙以及第二缝隙，第二缝隙天线包括第二端口、第一缝隙的T型的顶端、第一微带线以及第二微带线。关于该第二缝隙天线的介绍可以参见上述对图3中的第二缝隙天线的介绍，在此不进行赘述。另外，关于缝隙天线中的天线基板的介绍也可以参见上述内容，在此不进行赘述。

其中，第二缝隙与第一缝隙的T型结构的顶端平行，该第二缝隙与第一缝隙的T型的底端垂直。该第二缝隙位于天线基板的下表面。

示例性的，上述包含第二缝隙的天线模块的结构可以如图5所示。也就是说，上述第一微带线、第二微带线、第一端口、第二端口、第一缝隙以及第二缝隙之间的位置关系可参见图5。

需要说明的是，增加第二缝隙，可以使第一缝隙天线在高频上产生谐振，从而使第一缝隙天线可工作在高频上。

具体地，上述第二缝隙根据第一缝隙上的最小的电流强度对应的位置确定。需要说明的是，通过这一方式，可减少新增的第二缝隙对已有的谐振模式所产生的影响，使得第一缝隙与第二缝隙独立工作在不同的频率上。

示例性的，以天线阵列中包括4个天线模块，这4个天线模块是轴对称分布在金属框架中的天线基板上为例，该天线阵列的结构如图6所示。这4个天线模块分别为第一天线模块、第二天线模块、第三天线模块以及第四天线模块。其中，第一天线模块包括天线基板、第一缝隙天线以及第二缝隙天线，第二天线模块包括天线基板、第三缝隙天线以及第四缝隙天线，第三天线模块包括天线基板、第五缝隙天线以及第六缝隙天线，第四天线模块包括天线基板、第七缝隙天线以及第八缝隙天线。关于金属框架以及金属框架和天线基板之间的空隙的介绍可以参见对上述图2的示例进行介绍的内容，在此不进行赘述。

在图6所给出的天线阵列的示例中，对第二缝隙天线、第四缝隙天线、第六缝隙天线以及第八缝隙天线的介绍可参见对上述图4所给出的示例进行介绍的内容，在此不进行赘述。第一缝隙天线包括第一端口、第一缝隙以及第二缝隙。相类似的，第三缝隙天线包括第三端口、第三缝隙以及第四缝隙，第五缝隙天线包括第五端口、第五缝隙以及第六缝隙，第七缝隙天线包括第七端口、第七缝隙以及第八缝隙。

另外，以图6所示的天线阵列为例，对金属框架的尺寸、天线基板的尺寸、金属框架与天线基板之间的空隙的尺寸、第一微带线的尺寸、第一缝隙的尺寸的介绍可以参见上述对图2所给出的示例的介绍，对第二微带线的尺寸的介绍可以参见上述对图4所给出的示例的介绍，在此不进行赘述。第二缝隙的尺寸为a4*a1，其中，a4为9.7mm，a1为第二缝隙的宽度，且a1为1mm。

需要说明的是，在图5-图6对应的实现方式中，图5所给出的天线模块中的第一缝隙天线与第二缝隙天线均可以工作在在N78频段与N79频段上。也就是说，天线阵列中每一天线模块中的两个缝隙天线均可以工作在N78频段与N79频段上。

在一种可能的实现方式中，在第一端口处串联电感，该电感用于匹配阻抗。

示例性的，如图7所示，以图6所示的天线阵列为例，第一端口处串联第一电感。相类似的，第三端口处串联第二电感、第五端口处串联第三电感、第七端口处串联第四电感。

为了更加清楚的体现图5所示的天线模块中相对于图1所示的天线模块中增加的缝隙与微带线的作用，本申请还以图5所示的天线模块为例，给出了该天线模块中第一缝隙天线与第二缝隙天线工作在N78频段上的电流分布图，以及该天线模块中第一缝隙天线与第二缝隙天线工作在N79频段上的电流分布图，如图8的(a)-(d)所示。

其中，图8的(a)为第一缝隙天线工作在N78频段上的电流分布图，此时，电流主要分布在第一缝隙附近。图8的(c)为第一缝隙天线工作在N79频段上的电流分布图，此时，电流主要分布在第二缝隙附近。也就是说，第一缝隙天线工作在低频时主要依靠第一缝隙实现辐射，第一缝隙天线工作在高频时，主要依靠第二缝隙实现辐射。

需要说明的是，上述缝隙天线在低频时工作在全波模式下，在高频时工作在半波模式下。以第一缝隙天线为例，第一缝隙天线的谐振频率与该第一缝隙天线的尺寸成反比，且该谐振频率与波长成反比，也就是说，对于该第一缝隙天线，波长与尺寸相关联。结合第一缝隙中a2(例如上述28.4mm)、第二缝隙的长度a4(例如上述9.7mm)以及

其中，f1为3.4(GHz)，f2为4.9(GHz)，λ1为谐振频率为f1时的波长，λ2为谐振频率为f2时的波长。因此，可以确定在高频时第一缝隙天线工作在半波模式下。

图8的(b)为第二缝隙天线工作在N78频段上的电流分布图，在图8的(b)中，第二缝隙天线所形成的谐振腔的长度与第一缝隙的T型的顶端的长度相等。图8的(d)为第二缝隙天线工作在N79频段上的电流分布图，在图8的(d)中，第二缝隙天线中新增第二微带线后，该第二缝隙天线在高频时形成新的谐振腔。结合第一缝隙的T型的顶端的长度a2(例如上述28.4mm)，该新的谐振腔的长度可以为

其中，f1为3.4(GHz)，f2为4.9(GHz)，λ1为谐振频率为f1时的波长，λ2为谐振频率为f2时的波长，x为新的谐振腔的长度。

下面以图7给出的天线阵列为例，对该天线阵列的仿真结果以及实际应用中的效果进行说明：

以上述图7给出的天线阵列为例进行天线性能仿真，得到该天线阵列的S参数，如图9所示。需要说明的是，一般的，在天线之间的隔离度较高的情况下，天线之间的信号传输的损耗比较小，也即天线之间的串扰比较小。也就是说，在本申请实施例所给出的天线阵列中，主要观察天线模块中的两个天线之间的S参数的大小，即可确定这两个天线之间的信号损耗也就是信号串扰的大小，从而确定该天线阵列的性能优劣。因此，虽然图9仅给出了关于天线之间的S参数的部分仿真数据，但也可通过图9确定该天线阵列的性能的优劣。

在图9中，横轴为天线的工作频率，纵轴为S参数的取值。其中，S11表示从第一端口输出的信号在该第一端口的回波损耗(也可以说是反射系数)，S15表示从第一端口输出的信号在第五端口的损耗(或者说耦合系数)，S21表示从第二端口输出的信号在第一端口的耦合系数，S22表示第二端口输出的信号在该第二端口的回波损耗，S32表示第三端口输出的信号在该第二端口的耦合系数。通过图9所示的N78频段与N79频段的天线间的S参数，可以确定天线阵列间的串扰主要存在于天线模块之中，且对天线模块中的两个缝隙天线进行模式分集后，可保证第一端口与第二端口之间的隔离度大于14dB。

以上述图9中的仿真数据为例进行计算，得到天线间的包络相关系数(envelopecorrelation coefficient，ECC)曲线，如图10所示。需要说明的是，图10中仅提供了三条较为有参考价值的ECC曲线。在图10中，Ant1-Ant2为第一缝隙天线与第二缝隙天线之间的ECC值，Ant1-Ant5为第一缝隙天线与第五缝隙天线之间的ECC值，Ant2-Ant3为第二缝隙天线与第三缝隙天线之间的ECC值。在图10中，天线工作在N78频段和N79频段时，上述三条曲线的ECC的取值最大不超过0.03，且天线工作在N78频段和N79频段时，同一天线模块内的两个缝隙天线之间的ECC值也小于0.05。

此时，该天线阵列中的天线在N78和N79频段上的辐射效率如图11所示。其中，Ant1表示第一缝隙天线的辐射效率，Ant2表示第二缝隙天线的辐射效率。如图11所示，在N78频段，包括第一缝隙天线与第二缝隙天线的第一天线模块的辐射效率为45％-69％，在N79频段，包括第一缝隙天线与第二缝隙天线的第一天线模块的辐射效率为40％-60％。

图7给出的天线阵列在实际应用的过程中，可得到天线间的S参数的曲线如图12所示。在图12中，S11表示实际应用过程中测量得到的从第一端口输出的信号在该第一端口的回波损耗，S22表示实际应用过程中测量得到的从第一端口输出的信号在该第一端口的回波损耗，S12表示实际应用过程中测量得到的从第一端口输出的信号在该第二端口的耦合系数，S13表示实际应用过程中测量得到的从第一端口输出的信号在该第三端口的耦合系数，S15表示实际应用过程中测量得到的从第一端口输出的信号在该第五端口的耦合系数，S23表示实际应用过程中测量得到的从第二端口输出的信号在该第三端口的耦合系数，S24表示实际应用过程中测量得到的从第二端口输出的信号在该第四端口的耦合系数，S25表示实际应用过程中测量得到的从第二端口输出的信号在该第五端口的耦合系数。通过图12可以确定，在工作频带内，同一天线模块中的缝隙天线的隔离度大于14dB，且两个天线模块之间的隔离度大于20dB。

需要说明的是，图7给出的天线阵列在实际应用的过程中，通常通过SMA接头为第二缝隙天线中的微带线馈电。一般的，该SMA接头被焊接在地平面即天线基板的下表面上。相类似的，其他天线模块中的第四缝隙天线、第六缝隙天线以及第八缝隙天线均通过SMA接头为天线内的微带线馈电。另外，第一缝隙天线通过焊接在金属框架上的同轴接头(例如50Ω同轴接头)进行馈电。相类似的，第三缝隙天线、第五缝隙天线以及第七缝隙天线均通过焊接在金属框架上的50Ω同轴接头馈电。在一种可能的实现方式中，50Ω同轴电缆的外导体被焊接在金属框架的一侧，内导体在串联焊接电感(例如2nH电感)的后焊接在金属框架的另一侧。

如图13所示，S11-Simulated表示仿真过程中从第一端口输出的信号在该第一端口的回波损耗，S11-Measured表示实际应用的过程中测量得到的从第一端口输出的信号在该第一端口的回波损耗，S22-Simulated表示仿真过程中从第二端口输出的信号在该第二端口的回波损耗，S22-Measured表示实际应用的过程中测量得到的从第二端口输出的信号在该第二端口的回波损耗。通过图13可以确定，测量结果S11-Measured与仿真结果S11-Simulated具有较高的相似度，测量结果S22-Measured与仿真结果S22-Simulated具有较高的相似度，且第一缝隙天线与第二缝隙天线在工作频带(N78频段和N79频段)中均有超过10dB的回波损耗。

示例性的，以图7中的天线阵列为例，根据对该8MIMO天线阵列实际测量得到的S参数进行计算得到的该天线阵列的ECC曲线，可以如图14中的(a)和图14中的(b)所示。图14中的(a)为在N78频段中对该8MIMO天线阵列实际测量得到的S参数进行计算得到的该天线阵列的ECC曲线，图14中的(b)为在N79频段中对该8MIMO天线阵列实际测量得到的S参数进行计算得到的该天线阵列的ECC曲线。其中，Ant1-Ant2-Simulated表示仿真过程中从第一端口输出的信号在该第二端口的ECC值，Ant2-Ant3-Simulated表示仿真过程中从第二端口输出的信号在该第三端口的ECC值，Ant1-Ant5-Simulated表示仿真过程中从第一端口输出的信号在该第五端口的ECC值，Ant1-Ant2-Measured表示实际测量过程中从第一端口输出的信号在该第二端口的ECC值，Ant2-Ant3-Measured表示实际测量过程中从第二端口输出的信号在该第三端口的ECC值，Ant1-Ant5-Measured表示实际测量过程中从第一端口输出的信号在该第五端口的ECC值。

需要说明的是，通过图14可以看出，图7所示的天线阵列在实际测量中得到ECC值在工作频段上均小于0.05，也就是说，该天线阵列具有较好的分集性能，也即该天线阵列中模式分集的效果较好。

示例性的，在微波暗室中对图7所示的天线阵列测量得到的辐射效率如图15的(a)和图15的(b)所示。图15的(a)为在N78频段上对该天线阵列实际测量得到的该天线阵列的辐射效率，图15的(b)为在N79频段上对该天线阵列实际测量得到的该天线阵列的辐射效率。其中，Ant1-Simulated表示仿真过程中第一缝隙天线的辐射效率，Ant2-Simulated表示仿真过程中第二缝隙天线的辐射效率，Ant1-Measured表示实际测量过程中第一缝隙天线的辐射效率，Ant2-Measured表示实际测量过程中第二缝隙天线的辐射效率。通过图15中的(a)可以看出，在N78频段上天线模块中的缝隙天线的(实际)辐射效率高于预期(仿真)辐射效率，在N79频段上天线模块中的缝隙天线的(实际)辐射效率与预期(仿真)辐射效率相吻合。另外，Theta＝0表示在俯仰面(垂直面)上的角度为0，Phi＝0表示在方位面(水平面)上的角度为0，Theta＝0表示在俯仰面(垂直面)上的角度为0，Phi＝0表示在方位面(水平面)上的角度为0，Theta＝90表示在俯仰面(垂直面)上的角度为90，Phi＝90表示在方位面(水平面)上的角度为90。

示例性的，在微波暗室中对图7所示的天线阵列测量得到的辐射方向如图16和图17所示。其中，图16为在N78频段(例如3.5GHz)上对该天线阵列实际测量得到的辐射方向，图17为在N79频段(例如4.9GHz)上对该天线阵列实际测量得到的辐射方向。其中，Sim-Eyheta表示仿真过程中该天线阵列在E面上的辐射方向，Sim-Ephi表示仿真过程中该天线阵列在P面上的辐射方向，Mea-Eyheta表示实际测量过程中该天线阵列在E面上的辐射方向，Mea-Ephi表示实际测量过程中该天线阵列在P面上的辐射方向。通过图16和图17可以看出，在工作频段(N78频段和N79频段)下，实际测量得到的天线的辐射方向和仿真得到的天线的辐射方向图有很高的相似度，也就是说，该天线阵列在实际测量中使用的馈电结构是合理的。

需要说明的是，上述在微波暗室中对图7所示的天线阵列测量时，除被测的缝隙天线外，其他七个缝隙天线的端口均与50Ω匹配负载连接。

下表一为现有技术中的天线阵列与本申请实施例所提供的天线阵列的结构和性能的对比：

表一

通过上述表一可以看出，本申请实施例所提供的MIMO天线阵列在表一所示的所有的双频带天线阵列中具有较高的隔离度和较低的ECC值。即使和单频带天线阵列相比，本申请实施例所给出的天线阵列的隔离度和ECC值较为理想(即隔离度较高、ECC值较低)。除此之外，该天线阵列在工作频带的回波损耗维持在10dB以上，并且具有较为良好的辐射性能。因此，本申请实施例所提出的MIMO天线阵列具有较好的性能。

需要说明的是，本申请实施例所提供的天线阵列为基于模式分集的高隔离度双频8单元天线阵列，可以较好地适应5G MIMO应用。在N78、N79两个频带上，该天线阵列具有超过10dB的回波损耗，并且天线间的隔离度大于14dB。除此之外，天线间的ECC值小于0.05，天线具有超过40％的总效率，测量结果与仿真结果吻合度较高。更为重要的是，基于模式分集得到的天线阵列相对于以往的天线阵列的结构有更高的空间利用率，因此本申请实施例所提出的8×8MIMO天线阵列在保证空间利用率的情况下，可以较好的保证天线性能。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种天线阵列，其特征在于，所述天线阵列包括至少一个天线模块；所述天线模块包括天线基板、第一缝隙天线和第二缝隙天线；所述第一缝隙天线与所述第二缝隙天线位于所述天线基板上，所述第一缝隙天线与所述第二缝隙天线共用相同的缝隙，所述第一缝隙天线的工作模式与所述第二缝隙天线的工作模式正交。

2.根据权利要求1所述的天线阵列，其特征在于，所述第一缝隙天线包括第一端口与第一缝隙；所述第一端口位于所述第一缝隙上远离第一微带线的一端对应的天线基板的上表面的位置处，所述第一端口用于激发所述第一缝隙天线；所述第一缝隙为T型缝隙，所述T型缝隙位于所述天线基板的下表面上，所述天线基板的下表面接地；

所述第二缝隙天线包括第二端口、第一缝隙的T型的顶端以及所述第一微带线；所述第二端口位于所述第一微带线上远离所述第一缝隙的一端，所述第二端口用于激励所述第二缝隙天线；所述第一微带线为L型微带线；所述第一微带线位于所述天线基板的上表面；所述第一微带线的L型的底端与所述第一缝隙的T型的顶端部分重合。

3.根据权利要求2所述的天线阵列，其特征在于，所述第二缝隙天线还包括第二微带线，所述第二微带线为L型微带线；所述第二微带线位于所述天线基板的上表面，所述第二微带线与所述第一微带线通过所述第二端口连接为一个整体。

4.根据权利要求3所述的天线阵列，其特征在于，所述第一微带线与所述第二微带线在空间上呈90°夹角。

5.根据权利要求4所述的天线阵列，其特征在于，所述第一缝隙天线还包括第二缝隙，所述第二缝隙与所述第一缝隙的T型的顶端平行，所述第二缝隙与所述第一缝隙的T型的底端垂直。

6.根据权利要求5所述的天线阵列，其特征在于，所述第二缝隙根据所述第一缝隙上的最小的电流强度对应的位置确定。

7.根据权利要求1或2所述的天线阵列，其特征在于，所述天线模块工作在N78频段上。

8.根据权利要求3或4所述的天线阵列，其特征在于，所述第二缝隙天线工作在所述N78频段与所述N79频段上，所述第一缝隙天线工作在所述N78频段上。

9.根据权利要求5或6所述的天线阵列，其特征在于，所述第一缝隙天线与所述第二缝隙天线均工作在N78频段与所述N79频段上。

10.根据权利要求2所述的天线阵列，其特征在于，所述第一端口处串联电感，所述电感用于匹配阻抗。

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