解读华为新专利：新型波束扫描天线阵列，可用于毫米波通信

【嘉德点评】 华为的这项发明专利提出了一种集边射和端射于一体的波束扫描天线阵列，可用于毫米波通信并应用于5G终端，获得高增益的同时，提供较宽的波束覆盖范围来克服空间的衰减。

集微网消息，随着5G商用逐步走向规模化，作为关键技术之一的毫米波通信凭借其高带宽、低时延等优势成为人们关注的焦点。毫米波通信可最大程度的释放5G的潜能，并推动各行各业的数字化转型，彻底改变原有的生活方式。在毫米波的产品研发过程中，华为以其自身的技术优势，率先研发出多代商用毫米波天线模组。

在移动通信领域，智能终端快速普及，移动用户与无线数据业务快速增长、以及工业互联网的发展直接推动了毫米波技术发展，因此射频终端使用毫米波成为关键技术。然而由于毫米波波长短，容易受到大气中气体分子、水凝物和悬浮尘埃等的吸收和散射作用影响，路径损耗很严重，因此使用大规模天线结合波束成形技术以克服路径损耗和遮挡成为主要研究思路。为了获得边射与端射的波束覆盖，现有的波束扫描天线阵列需要分别设计边射天线与端射天线，并集成在天线系统中，从而增加了天线系统的复杂度和尺寸。

为此，华为于2019年4月1日提出了一项名为“一种集边射和端射于一体的波束扫描天线阵列”的发明专利（申请号：201910258631.6），可以集边射与端射天线于一体，实现更宽范围的波束覆盖，专利的申请人为华为技术有限公司。

图1 毫米波双极化微带天线单元结构图

图1展示了本发明提供的一种毫米波双极化微带天线单元结构，包括层叠设置的辐射单元1和馈电单元2，二者相互耦合。辐射单元1包括2层或2层以上的介质板，其第一表面上设有相对设置的辐射贴片，承担辐射能量的作用。馈电单元2包括第三介质板30，其第一表面上设有第一接地板301，并与第二介质板20的第二表面邻接设置，第二表面上设有相对设置的馈线400与缝隙300，并与该第一辐射贴片101和第二辐射贴片201耦合。此外，辐射贴片越多越多，带宽越宽，但是同时也会加大天线阻抗匹配的难度，反而使得天线的工作带宽变窄，因此这一专利中选择采用2层辐射贴片。

图2 天线单元的缝隙结构图

图2展示了该发明中提出的一种毫米波双极化微带天线单元的缝隙结构图，第一缝隙302、第二缝隙303分别与该第一馈线401、第二馈线402相对设置。为使得通过两个馈线的射频能量分别均匀传递至两缝隙，将缝隙和馈线对称，即第一馈线401在该第一接地板301上的第一投影406的延伸方向垂直于该第一缝隙302的延伸方向，且该第一缝隙302沿第一投影406的延伸方向对称设置，第二馈线和缝隙同理，这种结构有利于避免射频能量射频能量传递不均引起的阻抗失配。

简而言之，华为的这项发明提出了一种集边射和端射于一体的波束扫描天线阵列，其天线单元均匀排布在基板上，可用于毫米波通信并应用于5G终端，获得高增益的同时，提供较宽的波束覆盖范围来克服空间的衰减。

面对着5G所带来的庞大市场前景，各大科技巨头如华为、高通、三星等纷纷开展毫米波技术竞赛，并推出一系列天线模组、接收机产品，华为公司作为国内通信一线设备商，凭借在5G方面的技术优势，相信未来必将创造巨大的经济价值。
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