[发明专利]一种移动终端的毫米波数字多波束天线阵装置及实现方法

说明书

本发明公开了一种移动终端的毫米波数字多波束天线阵装置及实现方法，所述装置包括数字域波束成形网络、模拟数字转换器/数字模拟转换器、多通道发射/接收射频前端和电偶极子天线阵。本发明所述的天线阵列通过组建电偶极子天线阵列，具有低轮廓、易集成和H面宽波束覆盖的特点，且本发明利用数字域波束成形网络的不同的相移特性馈电，可以得到E面的波束扫描及多波束特性，采用三付电偶极子天线阵列的方案可以满足终端设备超过半球的三维空间覆盖需求，其中主要空间区域满足双极化。

技术领域

本发明属于无线通信系统，具体涉及一种毫米波数字多波束天线阵列装置及其实现方法。

背景技术

毫米波与目前低于6GHz的通信系统相比，在未来无线通信系统中可以提供广泛的可用频谱，用于支持宽带调制信号，达到通信系统中高数据吞吐量的要求。虽然毫米波蜂窝具有巨大的潜力，但是毫米波频率下的电磁波会遭受自由空间路径损耗引起的高衰减。幸运的是，较短的毫米波信号的波长可以在较小的空间内采用天线阵列，来获得较高的天线增益，并通过先进的多波束或波束扫描技术来实现毫米波系统的灵活性。

数字多波束技术采用先进的数字域波束成形技术，预编码多输入多输出通信系统可以同时生成多个波束，或者完成多个波束的动态扫描，支持单用户以及多用户的多输入多输出的数据流传输，完成更好的信号覆盖率，提高毫米波蜂窝通信的效率。

针对移动终端(如手机、平板电脑、笔记本电脑等)应用场景，其信号辐射的全方位覆盖能力也很有实际意义。然而使用单一数字多波束阵列，其扫描覆盖范围有限，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具有必要性和实际意义。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术的不足，本发明提供一种移动终端的毫米波数字多波束天线阵装置，本发明另一个目的是提供一种移动终端的毫米波数字多波束天线阵装置的实现方法。

技术方案：一种移动终端的毫米波数字多波束天线阵装置，包括模拟数字转换器/数字模拟转换器、多通道发射/接收射频前端、电偶极子天线阵。所述装置用于移动终端，所述电偶极子天线阵分别与多通道发射/接收射频前端相连，且后面级联模拟数字转换器/数字模拟转换器。

进一步的，所述的电偶极子天线阵通过金属化通孔相连，且与移动终端的金属外框连接；

进一步的，所述电偶极子天线阵为双面印刷设置；

进一步的，所述电偶极子其数量为四个；

进一步的，所述移动终端为移动电子设备，包括手机、平板电脑和笔记本电脑；

更进一步的，所述装置与终端上的金属边框相集成，设置在移动终端的上侧面、下侧面、左侧面或右侧面，且包括四个面的任意一种或任意两种及其以上的组合设置。

一种移动终端的毫米波数字多波束天线阵装置的实现方法，所述天线阵列设置在移动终端设置在终端设备的上侧面、左侧面或右侧面，与终端上的金属边框相集成，分别覆盖终端设备的上方、左方和右方三个方向的信号，通过电偶极子天线阵列方向图在其H面的宽波束特性实现三维空间覆盖。

进一步的，所述方法包括以下状态的设置方式：

(1)发射状态:对不同通道信号在数字域波束成形网络中施加不同的等相位差的相移因子，并进行叠加，进入数字模拟转换器，最后通过多通道发射射频前端，馈电给电偶极子天线阵，进行辐射；

(2)接收状态:由电偶极子天线阵接收的信号，发送到多通道接收射频前端，进入模拟数字转换器，最后通过在数字域波束成形网络中施加不同的等相位差的相移因子，并进行叠加。