CN210926348U - 一种阵列天线及移动终端 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种阵列天线及移动终端，所述阵列天线包括：角反射器、多个半波振子以及馈电网络；其中，所述角反射器包括成预设夹角设置的第一反射板和第二反射板，所述第一反射板和所述第二反射板的角平分面上设有阵轴；多个所述半波振子沿所述阵轴排列。本实用新型实施例中，所述阵列天线的增益较高，副瓣较低、覆盖范围较广；不易受到移动终端内部其他功能器件的干扰。

Description

一种阵列天线及移动终端

技术领域

本实用新型涉及通信技术领域，特别是涉及一种阵列天线及移动终端。

背景技术

随着通信技术发展，用户对于移动终端的通信需求也越来越高。第五代移动通信网络(5th generation mobile networks，5G)移动终端由于具有极高的数据传输速率以及极低的时延，能够适用多种应用场景的需要，受到了用户的广泛关注。

现有的5G移动终端中，为了满足广域覆盖、高速率、低时延的要求，在毫米波频段通常采用毫米波单体天线。然而，随着移动终端的功能不断丰富，移动终端内的功能器件也越来越多，毫米波单体天线和很容易受到其他功能器件的干扰，造成方向图畸变，使得毫米波单体天线的性能下降甚至无法满足通信要求。而且，毫米波单体天线很难满足5G天线的高增益、低副瓣的要求。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种阵列天线，以解决现有的移动终端中，缺乏一种高增益、低副瓣、且不易受干扰的毫米波天线的问题。

一方面，本实用新型公开了一种阵列天线，包括：角反射器、多个半波振子以及馈电网络；其中，

所述角反射器包括成预设夹角设置的第一反射板和第二反射板，所述第一反射板和所述第二反射板的角平分面上设有阵轴；

多个所述半波振子沿所述阵轴排列。

另一方面，本实用新型还公开了一种移动终端，包括：上述阵列天线。

本实用新型包括以下优点：

本实用新型实施例中，所述阵列天线中包括角反射器以及多个半波振子；所述角反射器包括成预设夹角设置的第一反射板和第二反射板，所述第一反射板和所述第二反射板的角平分面上设有阵轴；多个所述半波振子沿所述阵轴排列。在实际应用中，由于多个所述半波振子沿所述阵轴排列，可以使得所述阵列天线的增益较高、副瓣较低、覆盖范围较广。而且，由于所述角反射器的隔离作用，可以使得所述阵列天线不易受到移动终端内部其他功能器件的干扰，提升所述阵列天线的通信性能。

附图说明

图1是本实用新型的一种阵列天线的结构示意图；

图2是图1所述的阵列天线的侧向结构示意图；

图3是本实用新型的一种馈电网络的结构示意图；

图4是本实用新型的另一种阵列天线的结构示意图；

图5是本实用新型的一种移动终端的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

参照图1，示出了本实用新型的一种阵列天线的结构示意图，参照图2，示出了图1所述的阵列天线的侧向结构示意图，所述阵列天线具体可以包括：角反射器10以及多个半波振子11；其中，所述角反射器10包括成预设夹角设置的第一反射板101和第二反射板102，第一反射板101和第二反射板102 的角平分面上设有阵轴；多个半波振子11沿所述阵轴排列。

本实用新型实施例中，角反射器10的第一反射板101和第二反射板102 可以采用金属材料制成。第一反射板101和第二反射板102成预设角度设置，第一反射板101和第二反射板102的角平分面上设有阵轴，多个半波振子11 沿所述阵轴排列。多个半波振子11沿所述阵轴排列，在多个半波振子11馈电时，可以使得所述阵列天线的增益加高、副瓣较低、覆盖范围较广。

一种优选方式，在半波振子的直径为0.5mm，长度为4.2mm，单个半波振子的增益可以为7.8dBi，φ面波束宽度为80°，θ面波束宽度为67°；而将4个半波振子11沿所述阵轴共线排列的情况下，所述阵列天线的波束覆盖范围φ面波束宽度可达78°，θ面的波束宽度可达120°，天线最高增益可达13dBi。也就是说，在多个半波振子11沿所述阵轴共线排列时，可以使得所述阵列天线的增益加高、副瓣较低、覆盖范围较广。

在本实用新型的一种可选实施例中，所述阵轴与可以第一反射板101、第二反射板102平行。在实际应用中，在所述阵轴与第一反射板101、第二反射板102平行的情况下，当多个半波振子11沿所述阵轴共线排列时，可以使得多个半波振子11可以对称的设置于第一反射板101、第二反射板102 之间，减小各半波振子11之间的互耦，使得所述阵列天线易于调节和控制。

在实际应用中，相邻的两个半波振子11之间的间距为1个工作波长。具体地，在相邻的两个半波振子11之间的间距为1个工作波长的情况下，可以使得多个半波振子11辐射出的电磁波可以同时同地达到预设的目的地，提高所述阵列天线的可调节性。

本实用新型实施例中，角反射器10可以用于将半波振子11的镜像电流限制在角反射器10内，避免半波振子10的电磁波辐射至角反射器10外，这样，不仅可以避免电磁波的浪费，还可以避免辐射至反射器10外的电磁波反射回来后对半波振子10造成干扰。而且，由于角反射器10的隔离作用，可以使得所述阵列天线不易受到移动终端内部其他功能器件的干扰，提升所述阵列天线的通信性能。

在实际应用中，第一反射板101和第二反射板102之间的预设夹角可以根据实际情况进行设定。例如，在信号较好的城市，为了增大接收范围，所述预设夹角为钝角；又如，在信号较差的乡村，为了集中能量接收信号，可以减小接收范围，所述预设夹角可以为锐角。

在本实用新型的一种可选实施例中，为了兼顾较好的天线增益和较为合适的接收范围，所述预设夹角可以为直角。也即，第一反射板101和第二反射板102可以垂直。在实际应用中，在第一反射板101和第二反射板102垂直的情况下，不仅可以便于第一反射板101和第二反射板102的加工，还可以便于角反射器10在移动终端上的安装。

可以理解的是，在实际应用中，本领域技术人员可以根据实际需要设置所述预设夹角的具体值，本实用新型实施例对于所述预设夹角的具体值可以不做限定。

在实际应用中，在半波振子11的数量为4个的情况下，角反射器10的长度L1可以为32mm，宽度L2、高度L3可以为5.3mm，第一反射板101、第二反射板102的厚度可以为0.3mm。

参照图3，示出了本实用新型的一种馈电网络的结构示意图，所述馈电网络可以包括控制器(图中未示出)、信号源12和多个移相器13，一个移相器13与一个半波振子11连接，信号源12通过多个移相器13与多个半波振子11连接，所述控制器分别与信号源12、多个移相器13连接，所述控制器可以用于，控制信号源12向多个半波振子11发送激励信号，并通过多个移相器13调节各半波振子的激励信号11的相位。

在实际应用中，由于所述馈电网路中，所述控制器可以用于控制信号源 12向多个半波振子11发送激励信号，并通过多个移相器13调节各半波振子 11的相位，这样，就可以调节所述阵列天线的波束宽度，实现覆盖范围的调节。

在本实用新型的一种可选实施例中，所述馈电网络还可以包括第一功分器14和至少两个第二功分器15；其中，第一功分器14的输入端与信号源 12连接，第一功分器14的两个输出端分别与一个第二功分器15的输入端连接；第二功分器15的两个输出端分别与一个移相器13连接。

在实际应用中，所述控制器与信号源12连接，所述控制器可以用于控制所述信号源12产生第一激励信号。所述第一功分器14的输入端与信号源 12连接，第一功分器14可以用于将信号源12产生的第一激励信号分成两路能量相等的第二激励信号。两个第二功分器15的输入端与第一功分器14的两个输出端连接，两个第二功分器15可以用于将第一功分器14产生的两路第二激励信号分成四路能量相等的激励信号，第二功分器15的两个输出端分别与一个移相器13连接，第二功分器15产生的激励信号可以通过移相器 13发送给半波振子11。

例如，如图3所示，在所述阵列天线中包括4个半波振子11的情况下，所述馈电网络中可以包括一个第一功分器14和两个第二功分器15，第一功分器14可以用于将信号源12产生的第一激励信号分成两路能量相等的第二激励信号，两个第二功分器15则可以将用于将第一功分器14产生的两路第二激励信号分成四路能量相等的激励信号，这四路激励信号可以发送给4个半波振子11。

本实用新型实施例中，由于所述馈电网路发送给半波振子11的激励信号由同一个信号源12通过功分器产生，一方面，可以使得各半波振子11的激励信号的能量和幅度保持一致，另一方便，还可以便于移相器13对所述激励信号的相位进行调节。

在实际应用中，所述控制器可以通过移相器13对半波振子11的激励信号的相位进行调节，通过调节各半波振子11的激励信号的相位，可以调节所述阵列天线的波束宽度，进而，可以实现所述阵列天线的覆盖范围调节。

例如，在图1所示的阵列天线中，在各半波振子11等幅同向馈电时，可以使得所述阵列天线的增益达到最大(13dB)，所述阵列天线的波束宽度最小，覆盖范围最小。

又如，在图1所示的阵列天线中，在各半波振子11的激励信号的相位为+90°，-90°，+90°，-90°时，也即相邻各半波振子11的激励信号的相位差为π时，可以使得所述阵列天线的波束宽度最大(可偏转60°)，覆盖范围最大(120°的角度范围)。

再如，在图1所示的阵列天线中，在各半波振子11的激励信号的相位差为0～π时，所述阵列天线的波束可以指向为某一侧，通过移相器13调节各半波振子11的激励信号之间相差，可以使得所述阵列天线的主波束发生偏转，以将所述阵列天线的覆盖范围调节至合适的范围。

参照图4，示出了本实用新型的另一种阵列天线的结构示意图，如图4 所示，角反射器10的背面可以设置电路板17，所述馈电网络可以固定安装于电路板17上，以实现所述馈电网络的固定，所述馈电网络可以通过馈线 18与半波振子11连接。

本实用新型实施中，所述阵列天线还包括：填充部16，填充部16填充于第一反射板101和第二反射板102之间，用于支撑多个半波振子11。具体地，在填充部16的支撑作用下，多个半波振子11可以沿所述阵轴共线排列。

可选地，填充部16的材质可以为泡沫或者聚碳酸酯等介电常数较低的介质。具体地，在填充部16的材质为介电常数较低的介质时，可以减小所述阵列天线内部的电磁波损耗，提高所述阵列天线的性能。

综上，本实用新型实施例所述的阵列天线至少包括以下优点：

本实用新型实施例中，所述阵列天线中包括角反射器、多个半波振子以及馈电网络；所述角反射器包括成预设夹角设置的第一反射板和第二反射板，所述第一反射板和所述第二反射板的角平分面上设有阵轴；多个所述半波振子沿所述阵轴共线排列。在实际应用中，由于多个所述半波振子沿所述阵轴共线排列，可以使得所述阵列天线的增益较高、副瓣较低、覆盖范围较广。而且，由于所述角反射器的隔离作用，可以使得所述阵列天线不易受到移动终端内部其他功能器件的干扰，提升所述阵列天线的通信性能。

本实用新型实施例还提供了一种移动终端，所述移动终端具体可以包括：上述阵列天线。所述移动终端可以包括但不局限于手机、平板电脑以及可佩戴式设备中的任意一种。

本实用新型实施例中，所述移动终端中所述阵列天线的增益较高、副瓣较低、覆盖范围较广。而且，所述阵列天线不易受到移动终端内部其他功能器件的干扰，提升所述阵列天线的通信性能。此外，在实际应用中，可以根据所述移动终端所处的位置的信号质量，调节所述阵列天线的波束宽度，实现天线覆盖范围的调节，以获得良好的用户使用体验。

参照图5，示出了本实用新型的一种移动终端的结构示意图，如图所示，阵列天线50固定于所述移动终端的中框51的侧边上。

在本实用新型的一种可选实施例中，所述移动终端包括中框51和至少两个阵列天线50；其中，中框51的两侧边缘设有对称设置的凹槽；阵列天线50的角反射器固定于所述凹槽内。

在实际应用中，可以在中框51的两侧边缘上预先加工与阵列天线50的形状匹配的凹槽，然后，再将阵列天线50的角反射器安装固定于所述凹槽内即可，安装方式较为简单。

在本实用新型的另一种可选实施例中，所述移动终端包括中框51和至少两个阵列天线50；其中，中框51的两侧边缘设有对称设置的凹槽；所述凹槽的侧壁和底部可以用于充当阵列天线50的角反射器，阵列天线50的半波振子固定于所述凹槽内。

在实际应用中，可以在中框51的两侧边缘上预先加工与阵列天线50的角反射器的形状匹配的凹槽，用所述凹槽的侧壁和底部充当阵列天线50的角反射器，然后再将阵列天线50的半波振子固定于所述凹槽内即可。这样，就可以减小阵列天线50在所述移动终端中所占的体积。

综上，本实用新型实施例所述的移动终端至少包括以下优点：

本实用新型实施例中，所述移动终端中所述阵列天线的增益较高、副瓣较低、覆盖范围较广。而且，所述阵列天线不易受到移动终端内部其他功能器件的干扰，提升所述阵列天线的通信性能。此外，在实际应用中，可以根据所述移动终端所处的位置的信号质量，调节所述阵列天线的波束宽度，实现天线覆盖范围的调节，以获得良好的用户使用体验。

最后，还需要说明的是，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、物品或者终端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、物品或者终端设备所固有的要素。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、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

以上对本实用新型所提供的一种阵列天线及一种移动终端，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型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实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，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实用新型的限制。

Claims (10)

1.一种阵列天线，其特征在于，包括：角反射器以及多个半波振子；其中，

所述角反射器包括成预设夹角设置的第一反射板和第二反射板，所述第一反射板和所述第二反射板的角平分面上设有阵轴；

多个所述半波振子沿所述阵轴排列。

2.根据权利要求1所述的阵列天线，其特征在于，所述阵列天线还包括馈电网络；其中，

所述馈电网络包括控制器、信号源和多个移相器，一个所述移相器与一个所述半波振子连接，所述信号源通过多个所述移相器与多个所述半波振子连接，所述控制器分别与所述信号源、多个所述移相器连接，所述控制器用于，控制所述信号源向多个所述半波振子发送激励信号，并通过多个所述移相器调节各半波振子的相位。

3.根据权利要求2所述的阵列天线，其特征在于，所述馈电网络还包括第一功分器和至少两个第二功分器；其中，

所述第一功分器的输入端与所述信号源连接，所述第一功分器的两个输出端分别与一个所述第二功分器的输入端连接；

所述第二功分器的两个输出端分别与一个所述移相器连接。

4.根据权利要求1所述的阵列天线，其特征在于，相邻的两个所述半波振子之间的间距为一个工作波长的距离。

5.根据权利要求1所述的阵列天线，其特征在于，所述第一反射板和所述第二反射板垂直。

6.根据权利要求1所述的阵列天线，其特征在于，所述阵列天线还包括：填充部，所述填充部填充于所述第一反射板和所述第二反射板之间，用于支撑多个所述半波振子。

7.根据权利要求6所述的阵列天线，其特征在于，所述填充部的材质为泡沫或者聚碳酸酯。

8.一种移动终端，其特征在于，包括：权利要求1至7任一项所述的阵列天线。

9.根据权利要求8所述的移动终端，其特征在于，所述移动终端包括中框和至少两个所述阵列天线；其中，

所述中框的两侧边缘设有对称设置的凹槽；

所述阵列天线的角反射器固定于所述凹槽内。

10.根据权利要求8所述的移动终端，其特征在于，所述移动终端包括中框和至少两个所述阵列天线；其中，

所述中框的两侧边缘设有对称设置的凹槽；

所述凹槽的侧壁和底部用于充当所述阵列天线的角反射器，所述阵列天线的半波振子设置于所述凹槽内。

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