混合高增益天线系统、设备和方法技术方案

用于混合高增益天线的设备、系统和方法，其中多个天线基本对称地安装，使得这些天线给天线上方的表面共同提供180°的天线覆盖。在一些实施例中，混合高增益天线系统可以以足够的倾斜安装在移动设备上，使得天线共同提供大约180°的天线覆盖。在一些实施例中，混合高增益天线系统被配置为在大约26GHz至30GHz之间的目标频率处达到大约10dBi至12dBi之间的增益。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】混合高增益天线系统、设备和方法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62/614,092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。
本文公开的主题一般地涉及天线系统和设备。更具体地说，本文公开的主题涉及用于具有多个天线的移动设备的天线配置。
技术介绍
第五代移动通信网络(也称为5G)与目前的第四代(4G)通信网络长期演进(LTE)相比有望在数据传输速率、可靠性和延迟方面提供重大改进。此外，预计新一代移动电话的最终具有仅为5mm的天线间隙。由于移动设备内可用于放置天线的空间很小，因此可能会给未来的移动设备带来重大限制，并可能限制移动设备中天线系统的增益。因此，需要一种既能满足5G通信网络的技术要求(更高的数据速率)又能装入大多数新一代移动电话中可用的5mm间隙空间内的紧凑型天线。
技术实现思路
根据本公开，提供了用于制造例如但不限于5G移动设备的至少28GHz的混合高增益天线系统的设备、系统和方法。本公开主题的设计利用被放置在移动设备的间隙中的混合高增益天线，并使天线指向不同的方向来覆盖大约180度(180°)的表面。在一个方面，提供了一种移动设备，所述移动设备包括：位于所述移动设备的第一间隙空间中的第一多个天线，其中所述第一多个天线中的每个天线被定向成在所述第一间隙空间上方给第一设备表面提供天线覆盖范围的相应子集；其中所述第一多个天线被配置为在所述移动设备的所述第一间隙空间上方给所述第一设备表面共同提供天线覆盖范围；并且其中所述第一多个天线相对于所述移动设备的纵向中心线基本对称地布置在所述第一间隙空间中。本公开的天线、系统和设备中的至少一些是宽带的、大覆盖范围天线，在所有相关工作频率上具有高增益。在另一方面，所述第一多个天线中的每个天线被配置为通过具有相应的波束宽度和取向，以在所述第一间隙空间上方给所述第一设备表面提供大约180°的天线覆盖范围的子集。本文公开的主题提供的一些优点包括，本主题中使用的每个单个天线都独立于系统中的其他天线，并且它们不是阵列的一部分。因此，关于每个天线可以彼此间隔开的距离的约束较少。另外，可以使用不同类型的天线，而不仅仅是下文用于仿真的八木宇田设计。最后，由本主题引入的显着优点是以下事实：不需要移相器来操纵天线波束即可获得期望的覆盖。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示出了包括本公开的示例天线系统的示例移动设备的正视图；图2示出了位于基板上的仿真天线系统；图3A至3B是示出包括S参数的仿真天线系统的结果的图；图4包括示出了对28GHz的天线的远场的分析的图；图5是根据本公开的一个实施例的用于制造和操作移动设备的示例方法的流程图；图6示出了基板上的第二仿真天线系统；图7包括示出第二仿真天线系统的回波损耗的分析的曲线图；图8包括示出第二仿真天线系统的互耦的分析的曲线图；图9包括示出每个天线元件的以dB为单位的所实现的增益的曲线图；图10包括示出28GHz第二仿真天线系统的所实现的增益特性的曲线图；以及图11包括示出38GHz第二仿真天线系统的所实现的增益特性的曲线图。具体实施方式本公开描述了用于即将到来的5G无线通信网络的移动设备和用于移动设备的天线系统。在一些实施例中，系统使用混合高增益天线，其被放置在移动设备的间隙中并且指向不同的方向(例如，覆盖大约180°的范围)。在这样的实施例中，位于移动设备的间隙中的每个天线被配置为覆盖整个大约180°的波束宽度工作范围的离散子集。也就是说，有足够数量的天线，这些天线具有相同或不同的单个波束宽度，并且天线之间的间距足够大，以覆盖大于任一天线的角度范围的总角度范围，例如覆盖180°的总波束宽度。在一些实施例中，每个天线被配置为覆盖相同的范围，例如但不限于45°。在这样的实施例中，因为每两个天线将覆盖90°，所以将需要4个分立天线来覆盖180°的工作范围。在一些实施例中，每个分立天线被配置为覆盖不同的波束宽度范围，例如但不限于，一个或多个天线被配置为覆盖45°并且一个或多个天线被配置为覆盖30°。在一些实施例中，当每个分立天线的工作范围是30°时，需要六个天线，因为六个天线的工作范围的总和大约等于180°。因此，在一些实施例中，每个天线可以被配置为具有30°的波束宽度，并且每个天线可以被配置为在大约10dBi至12dBi之间的范围内实现增益。此外，在一些实施例中，移动设备可以包括奇数个天线元件，其中天线元件之一安装在间隙空间的中心，其余天线元件关于中心天线对称地布置。在某些情况下，新一代移动电话的间隙只有5mm高，这是一个很大的限制，它可能会限制每个组件的增益。在此公开的主题包括一些可能的解决方案，这些解决方案尝试在给定5mm间隙约束的情况下解决未来5G无线网络的吞吐量和数据速率需求。图1示出了示例移动设备100的正视图。移动设备100包括间隙空间102、左纵向侧104和右纵向侧106。移动设备100包括位于间隙空间102上方的设备表面108。在一些实施例中，移动设备100包括天线系统，该天线系统使用，例如但不限于，多个高增益准八木天线，例如但不限于在Alhalabi、RamadanA.和GabrielM.Rebeiz所发表的“High-gainYagi-Udaantennasformillimeter-waveswitched-beamsystems(用于毫米波开关波束系统的高增益八木-宇田天线，IEEETransactionsonAntennasandPropagation57.11(2009年)：第3672至3676页)”中描述的那些天线，该文章的全部内容在此纳入作为参考。通常，八木-宇田天线具有中到高增益以及相对单向的辐射方向图(例如，具有单向端射形状的辐射方向图)。这些特征使得八木-宇田天线或准八木天线理想地用于本公开的一些实施例中。也就是说，本主题不限于使用八木-宇田天线等，而是还可以使用多种其他类型的高增益天线中的任何一种来实现。在一些实施例中，移动设备100包括安装在间隙空间102的左半侧中的第一组天线：第一天线112、第二天线114和第三天线116。在一些实施例中，移动设备100还包括安装在间隙空间102的右半侧中的第二组天线：第四天线116'、第五天线114'和第六天线112'。第一天线112、第二天线114和第三天线116是按照从移动设备100的从左纵向侧104到纵向中心线110的顺序安装的，并且第四天线116'、第五天线114'和第六天线112'是按照从右纵向侧106到纵向中心线110的相同顺序安装的。因此，包括第一天线112、第二天线114和第三天本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种移动设备，包括：/n位于所述移动设备的第一间隙空间中的第一多个天线，其中所述第一多个天线中的每个天线被定向成在所述第一间隙空间上方给第一设备表面提供天线覆盖范围的相应子集；/n其中所述第一多个天线被配置为在所述移动设备的所述第一间隙空间上方给所述第一设备表面共同提供天线覆盖范围；并且/n其中所述第一多个天线相对于所述移动设备的纵向中心线基本对称地布置在所述第一间隙空间中。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180105 US 62/614,0921.一种移动设备，包括：
位于所述移动设备的第一间隙空间中的第一多个天线，其中所述第一多个天线中的每个天线被定向成在所述第一间隙空间上方给第一设备表面提供天线覆盖范围的相应子集；
其中所述第一多个天线被配置为在所述移动设备的所述第一间隙空间上方给所述第一设备表面共同提供天线覆盖范围；并且
其中所述第一多个天线相对于所述移动设备的纵向中心线基本对称地布置在所述第一间隙空间中。


2.根据权利要求1所述的移动设备，其中所述第一多个天线包括奇数个天线，并且有一个天线位于所述纵向中心线上。


3.根据权利要求1所述的移动设备，其中所述第一多个天线中的每个天线被配置为通过具有相应的波束宽度和取向，以在所述第一间隙空间上方给所述第一设备表面提供大约180°的天线覆盖范围的子集。


4.根据权利要求3所述的移动设备，其中所述第一多个天线在所述移动设备的所述第一间隙空间上方给所述第一设备表面共同提供大约180°的天线覆盖范围。


5.根据权利要求1所述的移动设备，其中所述第一多个天线包括六个天线，每个天线具有大约30°的波束宽度。


6.根据权利要求5所述的移动设备，其中所述六个天线中的第一对天线中的每个天线具有大约15°的倾斜，其中所述第一对天线中的每个天线的倾斜方向相对于彼此为大致相反的倾斜方向；
其中所述六个天线中的第二对天线中的每个天线具有大约45°的倾斜，其中所述第二对天线中的每个天线的倾斜方向相对于彼此为大致相反的倾斜方向；以及
其中所述六个天线中的第三对天线中的每个天线具有大约75°的倾斜，其中所述第三对天线中的每个天线的倾斜方向相对于彼此为大致相反的倾斜方向。


7.根据权利要求1所述的移动设备，其中所述第一多个天线中的每一个被配置为在目标频率处达到大约10dBi至12dBi之间的增益。


8.根据权利要求7所述的移动设备，其中所述目标频率在大约26GHz与30GHz之间。


9.根据权利要求1所述的移动设备，其中所述第一多个天线中的每一个是高增益准八木天线。


10.根据权利要求1所述的移动设备，其中所述第一间隙空间具有大约10mm或更小的横向长度。


11.根据权利要求1所述的移动设备，其中所述第一间隙空间具有大约5mm或更小的横向长度。


12.根据权利要求1所述的移动设备，其中所述移动设备被配置为独立地驱动所述第一多个天线中的每一个。


13.根据权利要求1所述的移动设备，其中所述移动设备还包括开关，所述开关被配置为在所述第一多个天线中的每一个之间切换无线电馈送。


14.根据权利要求1所述的移动设备，包括位于所述移动设备的第一端上的所述第一多个天线和位于所述移动设备的第二端上的第二多个天线；
其中所述第二多个天线中的每个天线被定向成在第二间隙空间上方给第二设备表面提供天线覆盖范围的相应子集；并且
其中所述第二多个天线被配置为在所述移动设备的所述第二间隙空间上方给所述第二设备表面共同提供天线覆盖范围。


15.根据权利要求1所述的移动设备，还包括导向器，所述导向器被配置为最大化所述第一多个天线中的每个天线的波束方向性。


16.一种用于制造移动设备的方法，包括：
在所述移动设备的第一间隙空间中布置第一多个天线；
对所述第一多个天线中的每个天线进行定向，以在所述第一间隙空间上方给第一设备表面提供...

【专利技术属性】
技术研发人员：卡拉·迪·保拉，张帅，格特·弗罗伦德·佩德森，
申请(专利权)人：维斯普瑞公司，
类型：发明
国别省市：美国;US