CN108258396B

CN108258396B - 一种天线及通信终端

Info

Publication number: CN108258396B
Application number: CN201611236400.8A
Authority: CN
Inventors: 张长清
Original assignee: China Mobile Communications Group Co Ltd; China Mobile Group Hunan Co Ltd
Current assignee: China Mobile Communications Group Co Ltd; China Mobile Group Hunan Co Ltd
Priority date: 2016-12-28
Filing date: 2016-12-28
Publication date: 2019-12-31
Anticipated expiration: 2036-12-28
Also published as: CN108258396A

Abstract

本发明实施例提供一种天线及通信终端。所述天线包括：发射子天线、接收子天线和屏蔽装置，其中：所述发射子天线和所述接收子天线分离设置，所述屏蔽装置设置在所述发射子天线和所述接收子天线之间；所述接收子天线和所述发射子天线均包括多个高频阵列模块和多个低频阵列模块，所述高频阵列模块和所述低频阵列模块间隔叠放。所述通信终端包括所述天线。本发明提供的天线及通信终端，通过包括高频阵列模块和低频阵列模块的发射子天线发射不同频率的信号，同时通过包括高频阵列模块和低频阵列模块的接收子天线接收不同频率的信号，实现了全双工、多载频通信的功能。

Description

一种天线及通信终端

技术领域

本发明实施例涉及通信技术领域，尤其涉及一种天线及通信终端。

背景技术

随着科技的发展，无线通信在人们生活中的应用越来越多，人们对无线通信的要求也越来越高。

随着目前移动通信的普及和广泛应用，5G系统将会是一个移动蜂窝网、移动互联网、物联网、车联网、工业互联网等综合网络汇集的平台，其广泛的无线接入能力可以支持人与人、人与物、物与物的任意通信与交互，可以支持包括传感器、摄像头、监听器和控制器等获取的所有数据的传输。5G网络中不仅会有大量的标准帧结构的语音数据流和互联网数据流，还会存在大量的特殊短帧结构的控制数据流，存在大量的经过专业压缩处理的专用视频、音频数据流，以及大量的经过低功率微基站或中继站桥接路过的数据流，为了提高数据传输的速率和信令传输的可行性，运行在由大小基站组合群覆盖的网络中的数据流与信令流采用的频谱将是不同的，因此，无线通信中对与多频谱通信应用的要求越来越强烈。

为了适应不同场景的无线通信，5G系统将会采用全新的全双工CCFD技术和不同频段支持不同业务类型的无线传输方案，形成空中接口无线信道的频段多样化应用。为了应对广泛的接入需求和多样性，也为了适应热点区域的密集性和不均性接入特点，5G网络还会逐渐降低传统需求的无缝覆盖标准，推进以大基站为中心和小基站补充协调的有效覆盖机制。为了提高数据传输的速率和信令传输的可行性，运行在新型的由大小基站组合群覆盖的网络中的数据流与信令流，采用的频率将是不同的。

现有技术条件下，目前的移动终端虽然采用了MIMO天线，但不支持CCFD技术，也没有多载频传输机制，由于LTE系统使用的主频率多为2.35GHz，且移动终端尺寸的限制，波长高达7.8cm的天线系统无法在移动终端中过多使用，因此，目前移动终端中使用的MIMO天线，绝大多数使用的是2发2收，不能够满足全双工收发、多频谱通信的需求。

因此，提供一种全双工多载频天线的问题是目前业界亟待解决的需要课题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明实施例提供一种天线及通信终端。

一方面，本发明实施例提供一种天线，包括：

发射子天线、接收子天线和屏蔽装置，其中：

所述发射子天线和所述接收子天线分离设置，所述屏蔽装置设置在所述发射子天线和所述接收子天线之间；

所述接收子天线和所述发射子天线均包括多个高频阵列模块和多个低频阵列模块，所述高频阵列模块和所述低频阵列模块间隔叠放；其中，所述高频阵列模块和所述低频阵列模块均包括绝缘基板，以及设置在所述绝缘基板上的多个集成贴片单元。

另一方面，本发明实施例提供一种通信终端，包括上述天线。

本发明实施例提供的天线及通信终端，通过包括高频阵列模块和低频阵列模块的发射子天线发射不同频率的信号，同时通过包括高频阵列模块和低频阵列模块的接收子天线接收不同频率的信号，实现了全双工、多载频通信的功能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的天线的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的发射子天线包括的低频阵列模块的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的发射子天线包括的高频阵列模块的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的接收子天线包括的低频阵列模块的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的接收子天线包括的高频阵列模块的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的发射子天线包括的2×2低频阵列模块的赋形波束方向图；

图7为本发明实施例提供的发射子天线包括的4×2高频阵列模块的赋形波束方向图；

图8为本发明实施例提供的发射子天线包括的4×4高频阵列模块的赋形波束方向图；

图9为本发明实施例提供的多频波束重叠波形图；

图10为本发明实施例提供的同频波束重叠波形图；

图11为本发明实施例提供的不同信噪比下接收子天线获得的误码率曲线图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例提供的天线的结构示意图，如图1所示，本实施例提供一种天线，包括：发射子天线101、接收子天线102和屏蔽单元103，其中：

发射子天线101和接收子天线102分离设置，屏蔽单元103设置在发射子天线101和接收子天线102之间；

发射子天线101和接收子天线102均包括多个104和多个低频阵列模块105，高频阵列模块104和低频阵列模块105间隔叠放；其中，其中，所述高频阵列模块104和所述低频阵列模块105均包括绝缘基板106，以及设置在绝缘基板106上的多个集成贴片单元107。

具体地，具体地，如图1所示，本发明实施例提供一种天线，天线中包括分离设置的发射子天线101和接收子天线102，以及设置在发射子天线101和接收子天线102之间的屏蔽单元103。发射子天线101包括多个高频阵列模块104和多个低频阵列模块105，高频阵列模块104和低频阵列模块105间隔叠放；接收子天线102均包括多个高频阵列模块104和多个低频阵列模块105，高频阵列模块104和低频阵列模块105间隔叠放；其中，高频阵列模块104和低频阵列模块105均包括绝缘基板106，以及设置在绝缘基板106上的多个集成贴片单元107。低频阵列模块105的工作波长为λ₁，用于低频数据的通信，高频阵列模块104的工作波长为λ₂，用于低频数据的通信，λ₁>λ₂。可以理解的是，由于高频阵列模块104和低频阵列模块105的工作波长不同，高频阵列模块104中包括的各个集成贴片单元107之间的预设距离与低频阵列模块105包括的各个集成贴片单元107之间的预设距离不同，而高频阵列模块104和低频阵列模块105的几何尺寸大小相同，因此，高频阵列模块104包括的各个集成贴片单元107的数量和低频阵列模块105包括的各个集成贴片单元107的数量不同；各集成贴片单元107之间的预设距离也可以相同或不同，具体可以根据实际需要进行设置，本发明实施例不作具体限定。其中，所述各个集成贴片单元107采用1/4波天线，因为与半波天线垂直波瓣角只有78°相比，1/4波天线的垂直波瓣角高达148°，功率密度较小、方向性较差，但由1/4波天线组成的1/4波天线阵列，可以优化波束的方向性，且易于控制。

其中，各个高频阵列模块104和各个低频阵列模块105中包括的单个集成贴片单元107就可以独立实现波束赋形功能，各集成贴片单元107之间实现空间复用和空间分集功能，因此，高频阵列模块104可以用于高频信号的处理，低频阵列模块105可以用于低频信号的处理，发射子天线101和接收子天线102均包括多个高频阵列模块104和多个低频阵列模块105，因此，所述发射子天线101和接收子天线102可以处理多频信号，实现多载频通信功能；发射子天线101和接收子天线102分离布局设置，且二者之间设置屏蔽单元103，由于发射子天线101和接收子天线102同时频共享，屏蔽单元103用于消除或降低发射信号对接收信号的影响，以使得所述天线同时进行信号的接收和发送，实现全双工通信功能，综上所述，本发明实施例提供的天线能够同时实现全双工、多载频通信功能。

本发明实施例提供的天线，通过包括高频阵列模块和低频阵列模块的发射子天线发射不同频率的信号，同时通过包括高频阵列模块和低频阵列模块的接收子天线接收不同频率的信号，实现了全双工、多载频通信的功能。

在上述实施例的基础上，进一步地，所述高频阵列模块和所述低频阵列模块均包括绝缘基板，以及设置在所述绝缘基板上的多个集成贴片单元，具体为：

所述集成贴片单元按照矩阵排列，且所述集成贴片单元之间具有第一预设距离，所述第一预设距离是根据所述高频阵列模块或所述低频阵列模块对应的集成贴片单元工作波长确定的。

具体地，继续参看图1，高频阵列模块104和低频阵列模块105均包括绝缘基板106，绝缘基板106上设置有多个集成贴片单元107，集成贴片单元107按照矩阵排列，且集成贴片单元107之间具有预设距离，高频阵列模块104包括的集成贴片单元107之间的预设距离是根据高频阵列模块104的工作波长确定的，低频阵列模块105包括的集成贴片单元107之间的所述预设距离是根据低频阵列模块105的工作波长确定的。

在上述实施例的基础上，进一步地，所述集成贴片单元按照矩阵排列，具体为：

所述发射子天线包括的多个所述高频阵列模块和所述低频阵列模块中的所述多个集成贴片单元按照矩阵排列形成包括N×M个所述集成贴片单元的二维结构；其中，N和M均为正整数。

具体地，所述高频阵列模块和低频阵列模块中包括的所述多个集成贴片单元按照矩阵排列形成包括N×M个所述集成贴片单元的二维结构；其中，N和M均为正整数，具体数值可以根据实际需要进行设置，本发明实施例不作具体限定。图2为本发明实施例提供的发射子天线包括的低频阵列模块的结构示意图，如图2所示，N＝2，M＝2，其中x方向和z方向各有2个所述集成贴片单元，即4个集成贴片单元排列成正方形的二维结构，其中，相邻的集成贴片单元沿如图2所示的x轴方向的距离为a₁，z轴方向的距离为b₁。图3为本发明实施例提供的发射子天线包括的高频阵列模块的结构示意图，如图3所示，所述发射子天线包括的所述高频模块中，N＝4，M＝4，其中x方向和y方向各有4个所述集成贴片单元，即16个集成贴片单元排列成正方形的二维结构，其中，相邻的集成贴片单元沿如图3所示的x轴方向的距离为a₂，z轴方向的距离为b₂。由于所述发射子天线用于发射信号，对于发射子天线必须要求N≥2且M≥2，发射子天线中的高频阵列模块和低频阵列模块包括的集成贴片单元是典型的平行振子阵和共轴振子的结合，可以通过调整x轴阵元和z轴阵元间的相位差，改变辐射信号的辐射方向和辐射波束的波瓣角，使其跟踪基站天线、避开本地接收天线。其中，a₁、b₁、a₂和b₂为上述实施例中描述的预设距离，a₁和b₁的值可以相同也可以不同，a₂和b₂的值可以相同也可以不同，可以根据实际情况进行调整，此处不做具体限定。

在上述实施例的基础上，进一步地，所述低频阵列模块的工作波长为λ₁，所述高频阵列模块的工作波长为λ₂，λ₁>λ₂；相应地，所述集成贴片单元之间具有第一预设距离，具体为：

所述发射子天线包括的多个所述高频阵列模块和所述低频阵列模块中的所述各集成贴片单元在x轴方向上的间距为0.25λ的整数倍，在z轴方向上的间距为0.6λ的整数倍，其中，λ＝λ₁或λ＝λ₂。

具体地，将所述发射子天线包括的多个所述高频阵列模块和所述低频阵列模块中的所述各集成贴片单元在x轴方向上的间距设置为0.25λ的整数倍，在z轴方向上的间距设置为0.6λ的整数倍，其中λ为所述高频阵列模块或所述低频阵列模块的工作波长。也就是说，参看图2，对于所述低频阵列模块，其工作波长为λ₁，则所述低频阵列模块中包括的各集成贴片单元在x轴方向上的间距设置为0.25λ₁的整数倍，在z轴方向上的间距设置为0.6λ₁的整数倍。参看图3，对于所述高频阵列模块，其工作波长为λ₂，则所述高频阵列模块中包括的各集成贴片单元在x轴方向上的间距设置为0.25λ₂的整数倍，在z轴方向上的间距设置为0.6λ₂的整数倍。本发明实施例中，将所述有源阵列模块中包括的有源集成天线单元在x轴方向和z轴方向上的间距设置为不相同是为了更好的实现波束赋形功能，当然，所述有源阵列模块中包括的有源集成天线单元在x轴方向和z轴方向上的间距设置为相同，具体可以根据实际使用需要进行设置，本发明实施例不作具体限定。

所述接收子天线包括的多个所述高频阵列模块和所述低频阵列模块中的所述多个集成贴片单元按照矩阵排列形成包括P×1个所述集成贴片单元的一维结构；其中，P为正整数。

具体地，图4为本发明实施例提供的接收子天线包括的低频阵列模块的结构示意图，如图4所示，P＝4，即4个集成贴片单元排列成一维平行结构，相邻的集成贴片单元沿如图4所示的x轴方向的距离为c₁。图5为本发明实施例提供的接收子天线包括的高频阵列模块的结构示意图，如图5所示，P＝8，即8个集成贴片单元排列成一维平行结构，相邻的集成贴片单元沿如图5所示的x轴方向的距离为c₂。接收子天线只用于接收信号，不会对外形成干扰，无需进行波束赋形的方向调整，为了提高接收子天线的接收增益，可采用一维平行结构，阵元也就是各集成贴片单元之间相干性较小，可以利用编码获得较高的接收分集增益即可，当然，所述接收子天线包括的所述高频阵列模块和所述低频阵列模块中的所述多个集成贴片单元也可以按照二维结构进行设置，可以根据实际情况进行调整，此处不做具体限定。

所述接收子天线包括的多个所述高频阵列模块和所述低频阵列模块中的所述各集成贴片单元在x轴方向上的间距为0.25λ±d，其中，d＝0.01λ，λ＝λ₁或λ＝λ₂。

具体地，将所述接收子天线包括的多个所述高频阵列模块和所述低频阵列模块中的所述各集成贴片单元在x轴方向上的间距设置为0.25λ的整数倍，其中λ为所述高频阵列模块或所述低频阵列模块的工作波长。也就是说，参看图4，对于所述低频阵列模块，其工作波长为λ₁，则所述低频阵列模块中包括的各集成贴片单元在x轴方向上的间距设置为0.25λ₁±0.01λ₁。参看图5，对于所述高频阵列模块，其工作波长为λ₂，则所述高频阵列模块中包括的各集成贴片单元在x轴方向上的间距设置为0.25λ₂±0.01λ₂。其中，d＝0.01λ是一个可变的微量扰动，目的就是扰动两阵元间的相干。可以理解的是，根据实际使用需要，综合天线的实际结构等其他因素，所述各有源阵也可以将所述接收子天线包括的多个所述高频阵列模块和所述低频阵列模块中的所述各集成贴片单元在x轴方向上的间距设置为其他数值，具体可以根据实际使用需要进行设置，本发明实施例不作具体限定。

在上述各实施例中，所述发射子天线包括的所述低频阵列模块和所述高频阵列模块的几何尺寸大小相同，所述接收子天线包括的所述低频阵列模块和所述高频阵列模块的几何尺寸大小相同。

具体地，同时参看图2和图3，若以低频阵列模块的主频率f₁＝3GHz、波长λ₁＝10cm为模块大小的设计标准，对于发射子天线，包括所述4个集成贴片单元的所述低频阵列模块的绝缘基板的宽度可以设计为D_x＝a₁+1.5＝0.25λ₁+1.5＝4cm，高度可以设计为D_z＝b₁+4＝0.6λ₁+4＝10cm；此时，发射子天线中包括所述16个集成贴片单元的所述高频阵列模块的主频率f₂＝6GHz、波长λ₂＝5cm，0.25λ₂×3＝3.75＜4cm，0.6λ₂×3＝9＜10cm，则同样大小的所述绝缘基板完全可以支持16个所述集成贴片单元。对于接收子天线，包括所述4个集成贴片单元的所述低频阵列模块的绝缘基板的宽度可以设计为D_x＝9cm>c₁×3+1.5＝(0.25λ₁±0.01λ₁)×3＝7.5±0.3cm，高度可以设计为D_z＝0.25λ₁+0.5＝3cm；其中，由于所述各个集成贴片单元107采用1/4波天线，因此，天线长度为0.25λ，则所述接收子天线包括的绝缘基板的高度只需大于所述天线的长度即可，具体尺寸可以根据实际情况进行调整；此时，接收子天线中包括所述8个集成贴片单元的所述高频阵列模块的主频率f₂＝6GHz、波长λ₂＝5cm，c₂×7＝(0.25λ₂±0.01λ₂)×7＝8.75±0.35＜9cm，则同样大小的所述绝缘基板完全可以支持8个所述集成贴片单元。可以理解的是，所述发射子天线包括的所述低频阵列模块和所述高频阵列模块的绝缘基板的尺寸和所述接收子天线包括的所述低频阵列模块和所述高频阵列模块的尺寸可以相同也可以不同，具体可以根据实际情况进行调整，此处不做具体限定。

在上述各实施例中，所述发射子天线包括的高频阵列模块和低频阵列模块中的所述集成贴片单元包括相控器，所述相控器包括辐射功放单元、耦合震荡单元和相控阵元。

具体地，所述发射子天线包括的高频阵列模块和低频阵列模块中的每个所述集成贴片单元都包括有相控器，相控器包括射频功放单元、定位处理单元和相控阵元，用于对信号进行处理，实现波束赋形功能。可以理解的是，所述高频阵列模块和低频阵列模块用于产生赋形波束，所以每个所述高频阵列模块或低频阵列模块的信号是同一用户信号，但每个集成贴片单元的信号与其前后左右上下相邻的各集成贴片单元的相同信号存在相位差，所述相位差可以通过各集成贴片单元中的相控器灵活调整，每个相同集成贴片单元的信号强度也可以根据实际需求确定。所以，虽然各集成贴片单元的位置固定不变，但通过调节各集成贴片单元的信号强度和相位，同样可以方便获得指向任意方向的赋形波束，所述发射子天线包括的高频阵列模块和低频阵列模块中的集成贴片单元，还有射频功放单元、定位处理单元、相控单元，甚至可以包括射频调制等功能单元。除此之外，所述发射子天线包括的高频阵列模块和低频阵列模块中的每个所述集成贴片单元的相控器还包括波束赋形算法芯片，波束赋形的功能完全可以由高频阵列模块或低频阵列模块独立执行，天线只需为其提供目标终端的波达方向参数即可。由于所述发射子天线包括的高频阵列模块或低频阵列模块中集成贴片单元的几何位置可以按照波束赋形的理论定位，无需采用预编码和其他补偿技术，又由于基于波束赋形的阵元权值算法比较简单，可以固化集成，既可降低模块的技术度，又可减少消耗系统资源的软件操作，所以所述发射子天线包括的高频阵列模块或低频阵列模块可以快速执行波束赋形功能。

在上述各实施例中，所述发射子天线包括的多个高频阵列模块和所述低频阵列模块集成设置，形成高频集成电路板；所述接收子天线包括的多个高频阵列模块和所述低频阵列模块集成设置，形成低频集成电路板。

具体地，当高频数据和低频数据同为谐波时，高频率载波和低频率载波之间的相关的性关系小于0.3，由此可知，所述各有源阵列模块之间的干扰主要为同频阵列模块之间的干扰，也就是高频阵列模块与高频阵列模块之间干扰、低频阵列模块与低频阵列模块之间的干扰，高频阵列模块与低频阵列模块之间产生的多通信信道间的干扰较小。所述发射子天线包括的多个高频阵列模块和所述低频阵列模块间隔叠放，且所述多个高频阵列模块和所述低频阵列模块均包括绝缘基板，保证所述高频阵列模块和低频阵列模块之间的之间产生的多通信信道间的干扰较小，并将所述发射子天线包括的多个高频阵列模块和所述低频阵列模块多层集成压合，形成高频集成电路板；同样，所述接收子天线包括的多个高频阵列模块和所述低频阵列模块集成设置，形成低频集成电路板。本发明实施例中，将所述发射子天线和所述接收子天线集成设置，主要为了减小所述发射子天线和所述接收子天线的体积，便于其设置在相应的移动终端中。

本发明实施例还提供一种通信终端，所述通信终端包括上述天线。

本发明实施例提供的一种通信终端，应用上述实施例中的天线进行信号的接收、处理和发送，具体可以是手机终端，或其他通信终端，本发明实施例不作具体限定。

下面结合理论分析，以验证本发明实施例提供的天线能够实现全双工、多载频通信的功能，具体分析如下：

MIMO天线是以振子作为辐射单元，用于进行信号的接收、处理和发送，下述的振子与上述实施例中的所述集成贴片单元一致。的空间复用和空间分集等基本功能与传统MIMO天线就没有多少差别，通过相关编码技术，可以使各集成贴片单元支持不同信号的用户复用即空间分集，或相同信号的空间复用功能，实现用户复用或空间复用的措施主要是使各集成贴片单元尽可能保持辐射信号的无关性，而这个无关性则主要由各集成贴片单的间距决定的，与现有技术的MIMO天线相同。因此，本发明实施例主要研究所述发射子天线包括的高频阵列模块和所述低频阵列模块产生波束赋形的过程。

设有基站位于MIMO天线正面处，其中R、θ、分别为P点的球坐标，若以Y轴为MIMO天线平面法线，则θ是辐射单元的倾角，是辐射单元的方位角，R为MIIMO天线中心坐标原点至P点的距离。据此可以研究MIMO天线中某个辐射单元d(i,j,k)对处基站的波束赋形。

根据天线理论，1/4波长天线的方向图函数：

1/4波天线是一种天线长度为1/4波长的直线天线，由其组成的一维天线阵列有两种，一种是由N_x个1/4波天线平行组成的平行振子阵列，一种是N_z个1/4波天线共轴组成的共轴振子阵列，根据1/4波天线阵列方向图乘积定理，N_x阵元平行振子阵列和N_z阵元共轴振子阵列的方向图函数可分别表示为：

式中，是相邻振子间的相位差。可以看出，平行振子阵列的方向图与下倾角和方位角相关，是定向阵列；共轴振子阵列的方向图仅与下倾角相关，是方位角全向性阵列。

所有二维平面1/4波天线阵列是由平行振子阵列和共轴振子阵列组成。设二维平面1/4波天线阵列在x轴上的阵元数为N_x、z轴上的阵元数为N_z，设x轴上各阵元间距为d_x、z轴上各阵元间距为d_z，设x轴上相邻阵元激励电流的相位差为α_x、z轴上相邻阵元激励电流的相位差为α_z。根据1/4波天线阵列方向图乘积定理，二维平面1/4波天线阵列的方向图函数可表示为：

显然，是1/4波长天线方向图函数，[sin(Nxψx/2)/sin(ψx/2)]是沿x轴的平行振子阵列阵因子，[sin(Nzψz/2)/sin(ψz/2)]是沿z轴的共轴振子阵列阵因子。

通过公式(4)计算得到的2×2低频阵列模块、4×2高频阵列模块和4×4高频阵列模块的赋形波束方向图，计算参数是：对于2×2低频阵列模块，f₁＝3GHz、λ₁＝10cm、dx₁＝0.25λ₁、dz₁＝0.6λ₁；对于4×2高频阵列模块和4×4高频阵列模块，f₂＝6GHz、λ₂＝5cm、dx₂＝λ₂/4、dz₂＝0.6λ₂；且α_x＝0°、α_z＝-60°、0≤θ≤π、并设每个阵子的辐射强度为单位1。图6为本发明实施例提供的发射子天线包括的2×2低频阵列模块的赋形波束方向图，如图6所示，其中水平方向图是椭圆全向性波束；垂直方向图是单向定向波束，波瓣角44°，上倾角12°。图7为本发明实施例提供的发射子天线包括的4×2高频阵列模块的赋形波束方向图，如图7所示，水平方向图是伸向Y轴两侧的定向波束，方向角56°；垂直方向图与图4中的垂直方向图相同，也是定向波束，波瓣角44°，上倾角12°。图8为本发明实施例提供的发射子天线包括的4×4高频阵列模块的赋形波束方向图，如图8所示，水平波束图与图5中的水平波束图相同，也是伸向Y轴两侧的定向波束，方向角56°；单向垂直波瓣角22°，上倾角15°。由图6、图7和图8可以看出，因为图6和图7在z轴上的阵子数一致，所以两者的垂直波瓣相同；因为图7和图8在x轴上的阵子数一致，所以两者的水平波瓣相同。另外，上面三个阵列模块的垂直波束都有副瓣，但图6和图7只有一个副瓣，且位于z轴上方，副瓣对主瓣存在辐射贡献；图8有三个副瓣，其中两个位于z轴下方，存在直接干扰下方接收天线的可能，虽然副瓣强度较小，但仍然不可取。此外，三个阵列模块图8中的垂直波瓣角是前两者的一半，对于需要时刻寻址基站的移动终端来讲，过强的辐射方向局限了搜寻范围，使终端不易及时发现基站而影响快速登录，同样不可取。然后，在垂直空间非常紧张的移动终端上增加垂直阵子，既增加了设备阵子布局和CCFD干扰消除的难度，辐射波束的有益效果性也不大。所以，如果移动终端中只采用低高频两个载波，设计方案倾向采用2×2低频阵列模块和4×2高频阵列模块。

下面通过理论证明将所述发射子天线包括的所述高频集成阵列模块和低频集成阵列模块间隔叠放集成设置的可行性。时域有限差分(Finite Difference Time Domain，FDTD)是一种基于时间和空间、对Maxwell旋度方程进行有限差分离散、具有两阶精度、用中心有限差分格式近似代替微分形式的迭代数值计算法，通过FDTD算法仿真可以生成多频波束重叠波形图和同频波束重叠波形图。图9为本发明实施例提供的多频波束重叠波形图，如图9所示，为f＝3GHz和f'＝6GHz时两波相互重叠后，两波互不相干，在交叠处既可以看到f＝3GHz波长较长的波纹，又可以看到f'＝6GHz波长较短的波纹。图10为本发明实施例提供的同频波束重叠波形图，如图10所示，所示为f＝f'＝3GHz时两波相互重叠后，两波相互干扰，因为两波频率一样，都是长波长，交叠处两波存在显示的相长相消干扰条纹。综上所述，在不同载频的多层集成高频集成阵列模块和低频集成阵列模块同时发射信号时，两者互不相干，因此，所述发射子天线可以加将所述高频集成阵列模块和低频集成阵列模块间隔叠放集成设置。

此外，接收子天线采用了MIMO接收分集技术。图11为不同信噪比下接收子天线获得的误码率曲线图，如图11所示，4发射天线与1、2、3、4接收子天线在发收信号采用通用STBC编码后，不同信噪比下接收子天线获得的误码率，由图11可以看出，在4根发射天线的前提下，接收天线越多，接收信号的性能越好，在同一信噪比值(如SNR＝10dB)时，每增加1根接收天线可以使系统的误码率降低1个数量级。当然，接收天线数量的增加，也会增大天线间的同频干扰，设计方案除了要求使用STBC编码外，还要求各阵元间距不得等于λ/2的整数倍，减少阵元间的相关性。显然，接收子天线的低频阵列模块可以用4元平行振子，接收子天线的高频阵列模块可以使用8元平行振子，或8×2二维阵子阵列。

综上所述，可以通过采用2×2低频阵列模块和4×2高频阵列模块间隔叠放集成设置形成所述发射集成电路板作为发射子天线；采用4×1低频阵列模块和8×1高频阵列模块间隔叠放集成设置形成所述接收集成电路板作为接收子天线，同时实现全双工、多载频通信功能。

本发明提供的通信终端的实施例具体可以用于执行上述各方法实施例的处理流程，其功能在此不再赘述，可以参照上述方法实施例的详细描述。

以上所描述的天线及通信终端实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种天线，其特征在于，包括发射子天线、接收子天线和屏蔽单元，其中：

所述发射子天线和所述接收子天线分离设置，所述屏蔽单元设置在所述发射子天线和所述接收子天线之间；

所述发射子天线和所述接收子天线均包括多个高频阵列模块和多个低频阵列模块，所述高频阵列模块和所述低频阵列模块间隔叠放；其中，所述高频阵列模块和所述低频阵列模块均包括绝缘基板，以及设置在所述绝缘基板上的多个集成贴片单元；

各个集成贴片单元采用1/4波天线；

发射子天线是平行振子阵列和共轴振子阵列的结合，接收子天线是一维平行阵列；

发射子天线各个集成贴片单元间距固定，相位差可调。

2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述高频阵列模块和所述低频阵列模块均包括绝缘基板，以及设置在所述绝缘基板上的多个集成贴片单元，具体为：

所述集成贴片单元按照矩阵排列，且所述集成贴片单元之间具有预设距离，所述预设距离是根据所述高频阵列模块或所述低频阵列模块对应的工作波长确定的。

3.根据权利要求2所述的天线，其特征在于，所述集成贴片单元按照矩阵排列，具体为：

4.根据权利要求3所述的天线，其特征在于，所述低频阵列模块的工作波长为λ₁，所述高频阵列模块的工作波长为λ₂，λ₁>λ₂；相应地，所述集成贴片单元之间具有第一预设距离，具体为：

5.根据权利要求2所述的天线，其特征在于，所述集成贴片单元按照矩阵排列，具体为：

6.根据权利要求5所述的天线，其特征在于，所述低频阵列模块的工作波长为λ₁，所述高频阵列模块的工作波长为λ₂，λ₁>λ₂；相应地，所述集成贴片单元之间具有第一预设距离，具体为：

所述接收子天线包括的多个所述高频阵列模块和所述低频阵列模块中的所述各集成贴片单元在x轴方向上的间距为0.25λ的整数倍，其中，λ＝λ₁或λ＝λ₂。

7.根据权利要求1或2所述的天线，其特征在于，所述低频阵列模块和所述高频阵列模块的几何尺寸大小相同。

8.根据权利要求1或2所述的天线，其特征在于，所述发射子天线包括的高频阵列模块和低频阵列模块中的所述集成贴片单元包括相控器，所述相控器包括辐射功放单元、耦合震荡单元和相控阵元。

9.根据权利要求1或2所述的天线，其特征在于，所述发射子天线包括的多个高频阵列模块和多个低频阵列模块集成设置，形成发射集成电路板；所述接收子天线包括的多个高频阵列模块和多个低频阵列模块集成设置，形成接收集成电路板。

10.一种通信终端，其特征在于，包括如权利要求1至9任意一项所述的天线。