[发明专利]一种移动终端毫米波相控阵磁偶极子天线及其天线阵列

说明书

本发明公开了一种移动终端毫米波相控阵磁偶极子天线及其天线阵列，包括用于实现不同单元馈电相位差的移相馈电网络以及用于实现磁偶极子辐射的半开放式基片集成波导谐振腔；半开放式基片集成波导谐振腔采用馈电探针，探针式馈电结构末端连接至移相馈电网络。移相馈电网络结构和半开放式基片集成波导谐振腔结构分别集成于两层层压的介质板上，最终天线结构为两层介质板层压而成，下层为移相网络层，上层为辐射结构层。将此天线阵列应用于终端毫米波通信能实现一种解决终端设备上半球面的信号覆盖问题的紧凑型方案。

技术领域

本发明涉及一种移动终端毫米波相控阵磁偶极子天线及其天线阵列，属于无线通信技术领域。

背景技术

作为无线通信系统的重要器件之一，毫米波天线或天线阵列的性能直接决定了系统可达到的性能水准。而对于终端设备，更要求其所使用天线，除了能满足传统的带宽和增益指标外，还需要具备小型化、宽波束覆盖等特点；特别的，如果该天线还能具备端射辐射特性，则可以带来更多诸如提高能量利用率、减少天线与设备内部电路之间干扰等额外益处。

由于大气对于电磁波的衰减效应在毫米波波段相对较为显著，具有高增益特性的阵列天线形式格外受到青睐，并被视为是毫米波通信系统的潜在天线方案。考虑到高增益天线阵列固有的窄波瓣宽度以及终端设备的实际应用需求，终端设备上的天线整列也需要具备可靠的波束扫描特性。

针对手机或平板电脑等终端应用场景，其信号辐射的全方位覆盖能力也很有实际意义。然而使用单一天线或者单一天线阵列，并不能满足手持终端设备信号在整个三维空间上半球面全方位覆盖的需求。对于这一实际问题，业界到目前为止还没有明确的解决方案，但随着毫米波通信系统的疾速发展，提出一种终端设备信号辐射全方位覆盖解决方案的必要性和实际意义不言而喻。

发明内容

本发明的目的就是为了解决现有技术方案之不成熟而提供的一种能集成在终端设备中的毫米波天线阵列，在性能上具有端射辐射和波束扫描特性，在结构上具有低轮廓、轻质材、易集成和共形方便等优点；特别的，在应用到手机或平板电脑等终端设备上时，使终端辐射信号覆盖超过半球面。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种移动终端毫米波相控阵磁偶极子天线，包括半开放式基片集成波导谐振腔、位于该半开放式基片集成波导谐振腔内部的馈电探针和微带线，微带线通过馈电探针耦合进入半开放式基片集成波导谐振腔。

进一步的，所述半开放式基片集成波导谐振腔为一边开放的半开放式基片集成波导谐振腔，依靠基片集成波导谐振腔开放的侧边实现磁偶极子特性的辐射，并具备端射特征，利用手机等移动终端的金属外框提升天线性能的同时，解决了金属外框屏蔽毫米波信号的瓶颈问题。

进一步的，还包括上层介质板和下层介质板，在所述上层介质板的上表面和下表面分别设有第一金属地板和第二金属地板，该上层介质板中设有金属化过孔群，所述金属化过孔群构成半开放式基片集成波导谐振腔，所述微带线设置在下层介质板下表面，即第一金属地板与微带线通过馈电探针相连。

进一步的，在所述第二金属板中，与馈电探针位置相对应处，设有面积大于馈电探针投影面积的挖空区域。

进一步的，所述馈电探头位于半开放式基片集成波导谐振腔的中心轴偏上位置。

本发明还公开了一种移动终端毫米波相控阵磁偶极子天线阵列，包括若干上述的一种移动终端毫米波相控阵磁偶极子天线和设置在下层介质板下表面替换微带线的移相馈电网络。

进一步的，所述移相馈电网络为同幅度等相位馈电网络或同幅度不等相位馈电网络，利用不同的相移特性的移相网络进行馈电，可以得到H面的波束扫描特性。

进一步的，相邻所述的一种移动终端毫米波相控阵磁偶极子天线共用一排金属化过孔，作为半开放式基片集成波导谐振腔闭合的一边。