[发明专利]波束可控天线设备、系统和方法

说明书

用于厘米波和毫米波移动终端的紧凑型波束可控天线阵列的设备、系统和方法，该天线阵列具有不带移相器的可控波束。在一些实施例中，一种天线阵列包括有源天线元件和与有源天线元件间隔开的至少一个寄生元件。至少一个寄生元件中的每一个与接地元件之间的阻抗是可调节的，以沿着所需方向在有源天线元件上操纵信号束。

相关申请交叉引用

本申请要求2018年1月5日提交的序列号为62/614,083的美国临时专利申请的优先权益，该申请的全部公开内容在此纳入作为参考。

技术领域

本文公开的主题一般地涉及移动天线系统和设备。更具体地说，本文公开的主题涉及厘米波和毫米波移动终端以及其他移动设备。

背景技术

第五代移动通信网络(也称为5G)预计在几个频率范围内运行，包括3-30GHz甚至超过30GHz。3-30GHz波段被称为厘米波段，而30-300GHz波段被称为毫米波段。与目前的第四代(4G)通信网络长期演进(LTE)相比，使用这些频段，5G移动通信网络有望在数据传输速率、可靠性和延迟方面提供重大改进。

在厘米波(cm-wave)和毫米波(mm-wave)频率下，必须同时在发射和接收端都应用具有高增益的波束可控天线阵列。常规地，波束可控阵列是通过利用移相器和馈电网络改变每个元件的相位来实现的。然而，在厘米波段和毫米波段，移相器和馈电网络的损耗非常大，这增加了波束可控天线系统的功耗。由于移动终端的电池寿命短，该问题极大地限制了厘米波和毫米波在移动终端中的应用。

发明内容

根据本公开提供了用于制造波束可控天线的设备、系统和方法。在一个方面，一种波束可控天线包括第一寄生元件、与所述第一寄生元件间隔开的第二寄生元件，以及位于所述第一寄生元件与所述第二寄生元件之间的有源天线元件。所述第一寄生元件与所述接地元件之间的第一阻抗以及所述第二寄生元件与所述接地元件之间的第二阻抗分别可独立调节，并且所述第一阻抗和所述第二阻抗是可调节的，以沿着所需方向在所述有源电线元件上操纵信号。

本文公开的主题提供的一些优点包括在没有用于改变相位的移相器和复杂馈电网络的情况下操纵波束。继而，本文下面公开的主题比以前的方法更简单且更具成本效益。此外，本文公开的主题具有紧凑型配置，该配置可以灵活地放在移动终端内部拥挤环境的空闲区域。在此上下文中，术语“灵活”表示无需将阵列放置在电话底架周围的任何特定位置。根据涉及的实际情况，阵列可以根据所涉及的实际方案放在电话底架周围的许多位置。此外，可以将天线阵列、开关和负载的短路和/或断开传输装置一起集成到封装中。

尽管上文已经描述了本文公开的主题的某些方面，并且这些方面全部或部分地通过当前公开的主题实现，但是当结合下面最佳描述的附图阅读时，其他方面也随着描述的进行变得显而易见。

附图说明

通过应该结合仅作为说明性的非限制性示例给出的附图阅读的以下详细描述，本主题的特征和优点更容易理解，其中：

图1示出了根据本公开主题的实施例的设置在移动设备上的波束可控天线系统的透视俯视图；

图2示出了根据本公开主题的实施例的波束可控天线系统的示意性电路图；

图3示出了根据本公开主题的实施例的波束可控天线系统的透视俯视图；

图4示出了根据本公开主题的实施例的波束可控天线系统的平面图；

图5示出了根据本公开主题的实施例的用于调节波束可控天线系统的寄生元件的阻抗的开关的示意性表示；

图6示出了根据本公开主题的实施例的波束可控天线系统的平面图；

图7A至7D是示出根据本公开主题的实施例的在寄生元件系统的各种阻抗设置下的波束可控天线的辐射方向图的图形；