【專利解密】華為毫米波天線陣列助力5G終端研發

2020-11-28 騰訊網

【嘉德點評】 華為的這項發明專利提出了一種集邊射和端射於一體的波束掃描天線陣列，可用於毫米波通信並應用於5G終端，獲得高增益的同時，提供較寬的波束覆蓋範圍來克服空間的衰減。

集微網消息，隨著5G商用逐步走向規模化，作為關鍵技術之一的毫米波通信憑藉其高帶寬、低時延等優勢成為人們關注的焦點。毫米波通信可最大程度的釋放5G的潛能，並推動各行各業的數位化轉型，徹底改變原有的生活方式。在毫米波的產品研發過程中，華為以其自身的技術優勢，率先研發出多代商用毫米波天線模組。

在移動通信領域，智能終端快速普及，移動用戶與無線數據業務快速增長、以及工業網際網路的發展直接推動了毫米波技術發展，因此射頻終端使用毫米波成為關鍵技術。然而由於毫米波波長短，容易受到大氣中氣體分子、水凝物和懸浮塵埃等的吸收和散射作用影響，路徑損耗很嚴重，因此使用大規模天線結合波束成形技術以克服路徑損耗和遮擋成為主要研究思路。為了獲得邊射與端射的波束覆蓋，現有的波束掃描天線陣列需要分別設計邊射天線與端射天線，併集成在天線系統中，從而增加了天線系統的複雜度和尺寸。

為此，華為於2019年4月1日提出了一項名為「一種集邊射和端射於一體的波束掃描天線陣列」的發明專利（申請號：201910258631.6），可以集邊射與端射天線於一體，實現更寬範圍的波束覆蓋，專利的申請人為華為技術有限公司。

圖1 毫米波雙極化微帶天線單元結構圖

圖1展示了本發明提供的一種毫米波雙極化微帶天線單元結構，包括層疊設置的輻射單元1和饋電單元2，二者相互耦合。輻射單元1包括2層或2層以上的介質板，其第一表面上設有相對設置的輻射貼片，承擔輻射能量的作用。饋電單元2包括第三介質板30，其第一表面上設有第一接地板301，並與第二介質板20的第二表面鄰接設置，第二表面上設有相對設置的饋線400與縫隙300，並與該第一輻射貼片101和第二輻射貼片201耦合。此外，輻射貼片越多越多，帶寬越寬，但是同時也會加大天線阻抗匹配的難度，反而使得天線的工作帶寬變窄，因此這一專利中選擇採用2層輻射貼片。

圖2 天線單元的縫隙結構圖

圖2展示了該發明中提出的一種毫米波雙極化微帶天線單元的縫隙結構圖，第一縫隙302、第二縫隙303分別與該第一饋線401、第二饋線402相對設置。為使得通過兩個饋線的射頻能量分別均勻傳遞至兩縫隙，將縫隙和饋線對稱，即第一饋線401在該第一接地板301上的第一投影406的延伸方向垂直於該第一縫隙302的延伸方向，且該第一縫隙302沿第一投影406的延伸方向對稱設置，第二饋線和縫隙同理，這種結構有利於避免射頻能量射頻能量傳遞不均引起的阻抗失配。

簡而言之，華為的這項發明提出了一種集邊射和端射於一體的波束掃描天線陣列，其天線單元均勻排布在基板上，可用於毫米波通信並應用於5G終端，獲得高增益的同時，提供較寬的波束覆蓋範圍來克服空間的衰減。

面對著5G所帶來的龐大市場前景，各大科技巨頭如華為、高通、三星等紛紛開展毫米波技術競賽，並推出一系列天線模組、接收機產品，華為公司作為國內通信一線設備商，憑藉在5G方面的技術優勢，相信未來必將創造巨大的經濟價值。

（校對/holly）

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