天線方向圖的可重構方法、天線裝置及無線通信設備制造方法及圖紙

本發明專利技術公開了一種天線方向圖的可重構方法、天線裝置及無線通信設備，選擇其中一個天線作為基準天線，將第二個天線設置在距離基準天線λ/8的位置處；確定電磁信號在空間中的強弱分布；調整第二個天線與基準天線之間的相位差，使第二個天線與基準天線形成的天線系統的最大輻射方向指向或者接近空間中電磁信號最強的方位。本發明專利技術通過在無線通信設備中設置多個天線，根據無線通信設備所處通信環境的變化自動調整多個天線之間的相位差，以控制天線裝置的方向圖由全向到定向智能切換，通過調整天線方向圖的最大輻射方向指向或者接近通信環境中通信信號最好的方位，由此可以實現設備之間最優的信號交互，繼而顯著提升了無線通信設備的通信性能。

Reconfigurable method of antenna pattern, antenna device and radio communication device

The invention discloses a method, a reconfigurable antenna device and wireless communication device for antenna, select one antenna as a reference antenna, a second antenna is provided at a position from a reference antenna lambda /8; determine the electromagnetic signal in the space distribution of intensity; adjusting the phase between the second antenna and the antenna base the poor, the maximum radiation direction of the second antenna and the antenna base formed antenna system to or close to the strongest signal in space electromagnetic range. The present invention provided by a plurality of antennas in wireless communication equipment, according to the change of communication environment of the wireless communication device to automatically adjust the phase difference between a plurality of antennas, antenna device to control the direction map by omni-directional to directional intelligent switching, pointing through the radiation direction to adjust the antenna or close range communication signal communication in the best, which can realize the signal interaction between the equipment, and significantly improves the communication performance of the wireless communication device.

【技術實現步驟摘要】
天線方向圖的可重構方法、天線裝置及無線通信設備
本專利技術屬于天線裝置
，具體地說，是涉及一種可以對天線的方向圖實現重構的方法及天線裝置。
技術介紹
隨著技術的發展和社會的進步，移動通信已經與每個人的生活密切地聯系在一起。與此同時，實現任何時間、任何地點的高質量通信一直以來是移動通信研究者所必須面對的問題，當然，這也是移動終端用戶所追求的通信效果。然而，現實并非與理論或者想象的完全一致，復雜的移動通信環境與已有的移動終端設計之間存在的矛盾使得某些時候移動終端在某些地點的通信質量不佳，甚至無法實現通信。究其根本，是因為在對移動終端的天線裝置進行設計時，均是以理想空間為前提，將移動終端的天線方向圖設計成在水平面內全向輻射或者近乎全向輻射，亦即天線是各向同性的。由此一來，移動終端的天線在實際工作中，定式地向360°輻射信號或者接收信號。如果該移動終端處于基站分布不均勻或者說某一個方位信號好而另外幾個方位信號極弱的環境時，由于該移動終端的天線在工作中360°地接收和發射信號，因此會造成兩方面的不良后果：一是功率的浪費；二是因有效輻射方向上的天線輻射功率偏低而造成與通信基站之間的信號交互效果偏差。為了改善移動終端的通信性能，目前的解決辦法都是從天線裝置的結構設計入手，通過調整天線裝置在移動終端內部的安裝位置、天線自身的拓撲結構以及與天線連接的射頻通道的電路設計等方面，來提高天線裝置對通信信號的收發質量。但是，隨著移動通信環境越來越復雜，同時移動終端評估中預留給天線的環境日趨惡化，這種通過優化天線自身結構來改善移動終端通信性能的設計方法已經面臨著很大的設計難度，很難達到期望的設計效果。
技術實現思路
本專利技術針對現有的移動終端為改善其通信性能，從天線裝置的自身結構優化設計入手所帶來的設計難度大的弊端，提出了一種根據無線通信設備所處的通信環境對天線的方向圖進行重構的全新設計思想，以提高無線通信設備在復雜通信環境下的信號收發質量。為解決上述技術問題，本專利技術采用以下技術方案予以實現：一方面，本專利技術提供了一種天線方向圖的可重構方法，應用在具有多天線的無線通信設備中，包括選擇其中一個天線作為基準天線，將第二個天線設置在距離所述基準天線λ/8的位置處，所述λ為所述基準天線和第二個天線接收的電磁信號的波長；確定所述電磁信號在空間中的強弱分布；調整所述第二個天線與所述基準天線之間的相位差，使基準天線和第二個天線形成的天線系統的最大輻射方向指向或者接近空間中電磁信號最強的方位。又一方面，本專利技術還提供了一種天線裝置，包括基準天線、第二個天線、第一移相器和功率檢測與控制單元；所述第二個天線與所述基準天線的距離為λ/8，所述λ為所述基準天線和第二個天線接收的電磁信號的波長；所述第一移相器用于調整所述第二個天線與所述基準天線之間的相位差；所述功率檢測與控制單元控制所述基準天線和所述第二個天線接收空間中的電磁信號，并根據兩個天線的接收功率判斷所述電磁信號在空間中的強弱分布，進而根據所述電磁信號在空間中的強弱分布狀況，控制所述第一移相器調整所述第二個天線與所述基準天線之間的相位差，使基準天線和第二個天線形成的天線系統的最大輻射方向指向或者接近空間中電磁信號最強的方位。另一方面，本專利技術還提供了一種無線通信設備，包括信號源、基準天線、第二個天線、第一移相器和功率檢測與控制單元；所述第二個天線與所述基準天線的距離為λ/8，所述λ為所述基準天線和第二個天線接收的電磁信號的波長；所述第一移相器用于調整所述第二個天線與所述基準天線之間的相位差；所述功率檢測與控制單元控制所述基準天線和所述第二個天線接收空間中的電磁信號，并根據兩個天線的接收功率判斷所述電磁信號在空間中的強弱分布，進而根據所述電磁信號在空間中的強弱分布狀況，控制所述第一移相器調整所述第二個天線與所述基準天線之間的相位差，使基準天線和第二個天線形成的天線系統的最大輻射方向指向或者接近空間中電磁信號最強的方位；所述功率檢測與控制單元連接所述的信號源。與現有技術相比，本專利技術的優點和積極效果是：本專利技術通過在無線通信設備中設置多個天線，根據無線通信設備所處通信環境的變化自動調整多個天線之間的相位差，以控制天線裝置的方向圖由全向到定向智能切換，通過調整天線裝置的最大輻射方向指向或者接近通信環境中電磁信號最強的方位，由此可以實現設備之間最優的信號交互，繼而顯著提升無線通信設備的通信性能。本專利技術采用重構天線裝置在水平面內的輻射方向的設計理念，來改善天線裝置的信號收發質量，由此解決了現有無線通信設備因天線自身結構設計的局限性與日趨復雜的通信環境之間的矛盾，使得無線通信設備無論處于何種通信環境下，都能與周圍的基站或者無線路由器等交互設備實現最好的信號傳輸，從而保證了無線通信設備的正常通信質量，改善了用戶對高性能無線通信設備的實際體驗，能夠更好地應對日趨復雜的通信環境對無線通信設備中天線設計的苛刻要求。結合附圖閱讀本專利技術實施方式的詳細描述后，本專利技術的其他特點和優點將變得更加清楚。附圖說明為了更清楚地說明本專利技術實施例中的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本專利技術的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1是本專利技術所提出的天線方向圖可重構方法的一種實施例的流程圖；圖2是為實現圖1所示天線方向圖可重構方法提出的天線裝置的一種實施例的電路原理框圖；圖3是本專利技術所提出的天線方向圖可重構方法的另一種實施例的流程圖；圖4是為實現圖3所示天線方向圖可重構方法提出的天線裝置的一種實施例的電路原理框圖；圖5A-圖5E是移動終端與其周圍基站的五種分布狀態圖；圖6A-圖6C是基準天線與第二個天線所形成的天線系統的三種天線輻射方向圖；圖7A-圖7C是基準天線與第三個天線所形成的天線系統的三種天線輻射方向圖。具體實施方式下面結合附圖對本專利技術的具體實施方式作進一步詳細地說明。本實施例為了使無線通信設備能夠更好地適應各種復雜的通信環境，保證無線通信設備的正常通信質量，提出了一種可以根據無線通信設備所處通信環境的變化，自適應地調整其天線系統的輻射方向，即，對天線方向圖進行重構，通過使天線系統的最大輻射方向始終指向或者接近通信環境中電磁信號最強的方向，由此達到改善無線通信設備通信質量的設計目的。下面通過兩個具體的實施例，分別對天線方向圖可重構方法及其電路結構設計進行詳細地闡述。實施例一，本實施例在無線通信設備中設置有兩個天線，如圖2所示，選擇其中一個天線ANT1作為基準天線，并設置第二個天線ANT2與所述基準天線ANT1的間距為λ/8。在本實施例中，所述λ表示需要通過所述基準天線ANT1和第二個天線ANT2接收的電磁信號的波長。對于手機來說，即指通過基站天線發射的通信信號（無線電信號）的波長。為了更加清楚地描述所述基準天線ANT1與所述第二個天線ANT2之間的相對位置關系，本實施例通過建立第一平面直角坐標系進行解釋說明。將所述基準天線ANT1和第二個天線ANT2均設置在第一平面直角坐標系的X軸的軸線上，并使所述基準天線ANT1與第二個天線ANT2的中間點與第一平面直角坐標系的坐標原點O重合。確定了坐標原點O后，對于所述第二個本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種天線方向圖的可重構方法，應用在具有多天線的無線通信設備中，其特征在于，選擇其中一個天線作為基準天線，將第二個天線設置在距離所述基準天線λ/8的位置處，所述λ為所述基準天線和第二個天線接收的電磁信號的波長；確定所述電磁信號在空間中的強弱分布；調整所述第二個天線與所述基準天線之間的相位差，使基準天線和第二個天線形成的天線系統的最大輻射方向指向或者接近空間中電磁信號最強的方位。

【技術特征摘要】
1.一種天線方向圖的可重構方法，應用在具有多天線的無線通信設備中，其特征在于，選擇其中一個天線作為基準天線，將第二個天線設置在距離所述基準天線λ/8的位置處，所述λ為所述基準天線和第二個天線接收的電磁信號的波長；確定所述電磁信號在空間中的強弱分布；調整所述第二個天線與所述基準天線之間的相位差，使基準天線和第二個天線形成的天線系統的最大輻射方向指向或者接近空間中電磁信號最強的方位。2.根據權利要求1所述的天線方向圖的可重構方法，其特征在于，建立第一平面直角坐標系，所述基準天線和所述第二個天線均位于所述第一平面直角坐標系的X軸的軸線上，所述第一平面直角坐標系的坐標原點為所述基準天線與第二個天線的中間點；若電磁信號在空間中均勻分布，則調整所述第二個天線與所述基準天線之間的相位差為零，使基準天線和第二個天線形成的天線系統全向輻射；若電磁信號在空間中非均勻分布，則調整所述第二個天線與所述基準天線之間的相位差，使基準天線和第二個天線形成的天線系統的最大輻射方向指向X軸的正方向或者X軸的負方向。3.根據權利要求2所述的天線方向圖的可重構方法，其特征在于，設置第三個天線，將第三個天線設置在距離所述基準天線λ/8的位置處；建立第二平面直角坐標系，所述基準天線和所述第三個天線均位于所述第二平面直角坐標系的Y軸的軸線上，所述第二平面直角坐標系的坐標原點為所述基準天線與第三個天線的中間點；當空間中電磁信號最強的方位位于或臨近所述X軸的正半軸方向時，利用所述基準天線和第二個天線接收電磁信號，并調整第二個天線與基準天線之間的相位差，使基準天線和第二個天線形成的天線系統的最大輻射方向指向X軸的正方向；當空間中電磁信號最強的方位位于或臨近所述X軸的負半軸方向時，利用所述基準天線和第二個天線接收電磁信號，并調整第二個天線與基準天線之間的相位差，使基準天線和第二個天線形成的天線系統的最大輻射方向指向X軸的負方向；當空間中電磁信號最強的方位位于或臨近所述Y軸的正半軸方向時，利用所述基準天線和第三個天線接收電磁信號，并調整第三個天線與基準天線之間的相位差，使基準天線和第三個天線形成的天線系統的最大輻射方向指向Y軸的正方向；當空間中電磁信號最強的方位位于或臨近所述Y軸的負半軸方向時，利用所述基準天線和第三個天線接收電磁信號，并調整第三個天線與基準天線之間的相位差，使基準天線和第三個天線形成的天線系統的最大輻射方向指向Y軸的負方向。4.根據權利要求3所述的天線方向圖的可重構方法，其特征在于，將所述第二個天線設置在所述X軸的正半軸上，將所述第三個天線設置在所述Y軸的負半軸上；當空間中電磁信號最強的方位位于所述第一平面直角坐標系中的-45°至45°之間的區域內時，則調整所述第二個天線與所述基準天線之間的相位差為135°，使基準天線和第二個天線形成的天線系統的最大輻射方向指向X軸的正方向；當空間中電磁信號最強的方位位于所述第一平面直角坐標系中的-135°至135°之間的區域內時，則調整所述第二個天線與所述基準天線之間的相位差為-135°，使基準天線和第二個天線形成的天線系統的最大輻射方向指向X軸的負方向；當空間中電磁信號最強的方位位于所述第二平面直角坐標系中的45°至135°之間的區域內時，則調整所述第三個天線與所述基準天線之間的相位差為-135°，使基準天線和第三個天線形成的天線系統的最大輻射方向指向Y軸的正方向；當空間中電磁信號最強的方位位于所述第二平面直角坐標系中的-45°至-135°之間的區域內時，則調整所述第三個天線與所述基準天線之間的相位差為135°，使基準天線和第三個天線形成的天線系統的最大輻射方向指向Y軸的負方向。5.一種天線裝置，其特征在于，包括：基準天線；第二個天線，其與所述基準天線的距離為λ/8，所述λ為所述基準天線和第二個天線接收的電磁信號的波長；第一移相器，其用于調整所述第二個天線與所述基準天線之間的相位差；功率檢測與控制單元，其控制所述基準天線和所述第二個天線接收空間中的電磁信號，并根據兩個天線的接收功率判斷所述電磁信號在空間中的強弱分布，進而根據所述電磁信號在空間中的強弱分布狀況，控制所述第一移相器調整所述第二個天線與所述基準天線之間的相位差，使基準天線和第二個天線形成的天線系統的最大輻射方向指向或者接近空間中電磁信號最強的方位。6.根據權利要求5所述的天線裝置，其特征在于，所述基準天線和所述第二個天線均設置在第一平面直角坐標系的X軸的軸線上，所述第一平面直角坐標系的坐標原點為所述基準天線與第二個天線的中間點；所述功率檢測與控制單元在檢測到所述電磁信號在空間中均勻分布時，控制所...

【專利技術屬性】
技術研發人員：吳凱，胡育根，郭湘榮，
申請(專利權)人：青島海信移動通信技術股份有限公司，
類型：發明
國別省市：山東,37