本實(shí)用新型涉及無線通信領(lǐng)域，具體說的是第五代天線陣列與第四代天線共存的終端。

背景技術(shù)：

隨著無線通信技術(shù)的快速發(fā)展，第五代(5G)無線通信系統(tǒng)將在2020年商業(yè)化。在能支持5G通信系統(tǒng)的手機(jī)中，目前流行的4G LTE通訊系統(tǒng)將被保留，也即是說在未來的手機(jī)中，4G LTE將會和5G共存。此外5G使用的毫米波頻段的天線不僅要以天線陣列的形式存在，而且為了增強(qiáng)傳輸速率還將以MIMO的形式存在。由于手機(jī)中能放置天線的空間有限，特別在目前的手機(jī)中，上、下兩端都已經(jīng)被4G LTE(以及其它的天線如GPS等)天線占據(jù)，所以如何放置5G的MIMO天線陣列將是我們所要面臨的問題。

近期，三星提出了5G MIMO天線陣列在手機(jī)中的應(yīng)用(“Study and prototyping of practically large-scale mmWave antenna systems for 5G cellular devices,”IEEE Communications Magazine,September 2014,pp.63-69),具體而言在三星的設(shè)計(jì)中是把5G MIMO天線放置在手機(jī)的上、下兩端，如圖1所示。然而，我們知道在能支持5G通訊的未來手機(jī)中，目前使用的4G LTE通訊系統(tǒng)(以及其它天線如GPS等)將和5G通訊系統(tǒng)共存，而且4G LTE(和其它的天線)天線已經(jīng)被放置在手機(jī)的上、下兩端。為了滿足未來手機(jī)中5G與4G共存的問題，5G MIMO天線陣列的放置需要避開手機(jī)上、下兩端。換言之，三星提出的把5G MIMO天線的放置在手機(jī)的上、下兩端的設(shè)計(jì)在實(shí)際的操作中將面臨能否有效地和4G LTE(以及其它天線系統(tǒng))共存的問題；而且從對MIMO天線(陣列)系統(tǒng)包括包絡(luò)相關(guān)系數(shù)ECC和CC通道容量的天線工作性能要求方面都將產(chǎn)生影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是：提供第五代天線陣列與第四代天線共存的終端，實(shí)現(xiàn)5G天線系統(tǒng)與4GLTE天線系統(tǒng)的共存，且保證天線系統(tǒng)具有良好的工作性能。

為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為：

第五代天線陣列與第四代天線共存的終端，包括4G LTE天線系統(tǒng)，所述4G LTE天線系統(tǒng)設(shè)置在終端的邊緣位置；

還包括5G天線陣列，所述5G天線陣列也設(shè)置在終端的邊緣位置。

其中，所述4G LTE天線系統(tǒng)分布在終端的上端部和/或下端部；

所述5G天線陣列為5G MIMO天線陣列，包括第一天線陣列和第二天線陣列。

其中，所述第一天線陣列和第二天線陣列并排設(shè)置在所述終端的左側(cè)或右側(cè)。

其中，所述第一天線陣列和第二天線陣列對稱設(shè)置在所述終端的左右兩側(cè)。

其中，所述第一天線陣列和第二天線陣列非對稱設(shè)置在所述終端的左右兩側(cè)。

其中，所述第一天線陣列和第二天線陣列分別設(shè)置在終端的相鄰邊位置。

其中，所述4G LTE天線系統(tǒng)包括4G第一天線和4G第二天線，所述4G第一天線設(shè)置在終端的上端部，所述4G第二天線設(shè)置在終端的下端部。

其中，所述第一天線陣列設(shè)置在所述4G第一天線的正下方，所述第二天線陣列設(shè)置在所述第一天線陣列所處邊的相鄰邊位置。

其中，所述第一天線陣列設(shè)置在所述4G第二天線的正上方，所述第二天線陣列設(shè)置在所述第一天線陣列所處邊的相鄰邊位置。

其中，所述第一天線陣列靠近第二天線陣列設(shè)置。

本實(shí)用新型的有益效果在于：本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了終端中4G LTE天線系統(tǒng)與5G MIMO天線陣列的共存，且能夠使各天線系統(tǒng)的性能得到保證。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中5G MIMO天線在終端中的放置示意圖；

圖2為實(shí)施例中具體實(shí)施方式一5G MIMO天線在手機(jī)中的放置示意圖；

圖3為實(shí)施例中具體實(shí)施方式二5G MIMO天線在手機(jī)中的放置示意圖；

圖4為實(shí)施例中具體實(shí)施方式三5G MIMO天線在手機(jī)中的放置示意圖；

圖5為實(shí)施例中具體實(shí)施方式四5G MIMO天線在手機(jī)中的一放置示意圖；

圖6為實(shí)施例中具體實(shí)施方式四5G MIMO天線在手機(jī)中的另一放置示意圖；

圖7為圖1至圖6各種放置方式中第一天線陣列的S-參數(shù)圖；

圖8為圖1至圖6各種放置方式中第二天線陣列的S-參數(shù)圖；

圖9為圖1至圖6各種放置方式中第一天線陣列和第二天線陣列之間的隔離度曲線圖；

圖10為采用圖1至圖6各種放置方式的5G MIMO天線的包絡(luò)相關(guān)系數(shù)ECC圖；

圖11為采用圖1至圖6各種放置方式的5G MIMO天線的通道容量CC曲線圖；

圖12為圖2放置方式的第一天線陣列的遠(yuǎn)場輻射圖；

圖13為圖2放置方式的第二天線陣列的遠(yuǎn)場輻射圖；

圖14為圖5放置方式的第一天線陣列的遠(yuǎn)場輻射圖；

圖15為圖5放置方式的第二天線陣列的遠(yuǎn)場輻射圖。

標(biāo)號說明：

1、終端；2、4G LTE天線系統(tǒng)；3、5G天線陣列；4、上端部；5、下端部；

6、第一天線陣列；7、第二天線陣列；8、左側(cè)；9、右側(cè)；

10、4G第一天線及其他天線；11、4G第二天線及其他天線。

具體實(shí)施方式

為詳細(xì)說明本實(shí)用新型的技術(shù)內(nèi)容、所實(shí)現(xiàn)目的及效果，以下結(jié)合實(shí)施方式并配合附圖予以說明。

本實(shí)用新型最關(guān)鍵的構(gòu)思在于：將4G LTE天線系統(tǒng)與5G MIMO天線陣列都設(shè)置在終端的邊緣位置，實(shí)現(xiàn)二者的共存，同時(shí)保證各自具有良好的工作性能。

請參照圖2，本實(shí)用新型提供一種第五代天線陣列與第四代天線共存的終端，包括4G LTE天線系統(tǒng)，所述4G LTE天線系統(tǒng)設(shè)置在終端的邊緣位置；

還包括5G天線陣列，所述5G天線陣列也設(shè)置在終端的邊緣位置。

從上述描述可知，本實(shí)用新型的有益效果在于：將4G LTE天線系統(tǒng)和5G天線陣列都設(shè)置在終端的邊緣，從而實(shí)現(xiàn)二者在終端內(nèi)的共存，且不影響各自的天線工作性能。

進(jìn)一步的，所述4G LTE天線系統(tǒng)分布在終端的上端部和/或下端部；

所述5G天線陣列為5G MIMO天線陣列，包括第一天線陣列和第二天線陣列。

如圖2所示，進(jìn)一步的，所述第一天線陣列和第二天線陣列并排設(shè)置在所述終端的左側(cè)或右側(cè)。

如圖3所示，進(jìn)一步的，所述第一天線陣列和第二天線陣列對稱設(shè)置在所述終端的左右兩側(cè)。

如圖4所示，進(jìn)一步的，所述第一天線陣列和第二天線陣列非對稱設(shè)置在所述終端的左右兩側(cè)。

由上述描述可知，在現(xiàn)有普遍將4G LTE天線系統(tǒng)分布設(shè)置在終端上下端部位置的基礎(chǔ)上，避開上述位置，將5G天線陣列的兩個(gè)天線陣列以并排方式設(shè)置在終端的一側(cè)邊位置，或者以對稱方式或非對稱方式設(shè)置在終端的兩側(cè)邊位置，不僅實(shí)現(xiàn)了4G和5G天線系統(tǒng)的共存，同時(shí)又能保證二者的天線具有良好的輻射范圍。

如圖5和圖6所示，進(jìn)一步的，所述第一天線陣列和第二天線陣列分別設(shè)置在終端的相鄰邊位置。

進(jìn)一步的，所述4G LTE天線系統(tǒng)包括4G第一天線和4G第二天線，所述4G第一天線設(shè)置在終端的上端部，所述4G第二天線設(shè)置在終端的下端部。

進(jìn)一步的，所述第一天線陣列設(shè)置在所述4G第一天線的正下方，所述第二天線陣列設(shè)置在所述第一天線陣列所處邊的相鄰邊位置。

進(jìn)一步的，所述第一天線陣列設(shè)置在所述4G第二天線的正上方，所述第二天線陣列設(shè)置在所述第一天線陣列所處邊的相鄰邊位置。

進(jìn)一步的，所述第一天線陣列靠近第二天線陣列設(shè)置。

由上述描述可知，還可以將5G MIMO天線陣列的其中一個(gè)天線陣列疊加設(shè)置在一4G天線上，然后另一天線陣列設(shè)置在左/右側(cè)邊位置。

本實(shí)用新型的實(shí)施例為：

提供一種第五代天線陣列與第四代天線共存的終端1，能夠?qū)崿F(xiàn)4G LTE天線系統(tǒng)2與5G MIMO天線陣列的共存，且能夠保證各天線系統(tǒng)的性能良好。

所述終端1可以是平板、手機(jī)等其他有無線通信需求的智能移動終端。而5G天線陣列3可以采用基于微帶線的并聯(lián)饋電網(wǎng)絡(luò)，或者其它的饋電網(wǎng)絡(luò)形式(如串聯(lián)、串并聯(lián)結(jié)合；以及基于基片集成波導(dǎo)(SIW，Substrate Integrated Waveguide)技術(shù)的串、并聯(lián)以及串并聯(lián)結(jié)合)。下面以終端1為手機(jī)，以及5G天線陣列3采用基于微帶線的并聯(lián)饋電網(wǎng)絡(luò)的情況進(jìn)行說明。

在手機(jī)中內(nèi)置包括4G LTE天線系統(tǒng)2、5G天線陣列3以及其他天線系統(tǒng)。優(yōu)選的，所述5G天線陣列3為5G MIMO天線陣列，包括第一天線陣列6和第二天線陣列7。

所述4G LTE天線系統(tǒng)2設(shè)置在終端1的邊緣位置。現(xiàn)有技術(shù)中，所述4G LTE天線系統(tǒng)2以及其他天線系統(tǒng)一般分布在終端1的上端部4和下端部5，或者單獨(dú)設(shè)置在上端部4或者下端部5。

在4G LTE天線系統(tǒng)2以及其他天線系統(tǒng)已經(jīng)占據(jù)手機(jī)上、下端部5的情況下，本實(shí)施例提供下述五種5G MIMO天線陣列的放置方案：

具體實(shí)施方式一(Case2)：

如圖2所示，可以將5G MIMO天線陣列的第一天線陣列6和第二天線陣列7并排設(shè)置在手機(jī)的左側(cè)8或右側(cè)9。

具體實(shí)施方式二(Case3)：

如圖3所示，將5G MIMO天線陣列的第一天線陣列6和第二天線陣列7對稱地分別設(shè)置在手機(jī)的左右兩側(cè)。具體的，可以將5G MIMO天線陣列整體設(shè)置在手機(jī)靠近上端部4位置、中間位置或者靠近下端部5位置。

具體實(shí)施方式三(Case4)：

如圖4所示，將5G MIMO天線陣列的第一天線陣列6和第二天線陣列7非對稱地分別設(shè)置在手機(jī)的左右兩側(cè)。

具體實(shí)施方式四(Case5和Case6)：

如圖5和圖6所示，將5G MIMO天線陣列的第一天線陣列6和第二天線陣列7分別設(shè)置在手機(jī)的相鄰邊位置。具體的，可以將第一天線陣列6或第二天線陣列7其一也設(shè)置在手機(jī)的上端部4位置或者下端部5位置，若上端部4或者下端部5的最外沿已經(jīng)設(shè)置有4G LTE天線系統(tǒng)2以及其他天線系統(tǒng)，則與其間隔一定距離的疊加設(shè)置；將另一個(gè)天線矩陣(第二天線陣列7或第一天線陣列6)設(shè)置在手機(jī)的左側(cè)8或者右側(cè)9位置，其中，如圖5所示，第一天線陣列6可以靠近第二天線陣列7設(shè)置；如圖6所示，也可以是第一天線陣列6遠(yuǎn)離第二天線陣列7設(shè)置。

進(jìn)一步具體的，在本具體實(shí)施方式中，所述4G LTE天線系統(tǒng)2包括4G第一天線和4G第二天線，所述4G第一天線及其他天線10設(shè)置在手機(jī)的上端部4，所述4G第二天線及其他天線11設(shè)置在手機(jī)的下端部5。優(yōu)選的，所述4G第一天線為4G副天線，4G第二天線為4G主天線。5G MIMO天線陣列的其中一個(gè)天線陣列可以設(shè)置在4G副天線以及其他天線的正下方位置，即與4G副天線及其他天線間隔一定距離的疊加設(shè)置在手機(jī)的上端部4(Case5)；當(dāng)然，也可以將5G MIMO天線陣列的其中一個(gè)天線陣列設(shè)置在4G主天線及其他天線的正上方位置，即與4G主天線及其他天線間隔一定距離的疊加設(shè)置在手機(jī)的下端部5(Case6)。而另一個(gè)天線陣列可以與該天線陣列臨近或者遠(yuǎn)離的設(shè)置在手機(jī)的左側(cè)8或者右側(cè)9的邊緣位置。

需要說明的是，手機(jī)上除了預(yù)留給4G LTE天線系統(tǒng)以及其他天線系統(tǒng)的邊緣位置，5G MIMO天線陣列在手機(jī)中其他邊緣位置的放置方式都是可行的。

針對上述不同具體實(shí)施方式，以所述5G天線陣列能夠支持37GHz(37-38.5GHz)頻段和39GHz(38.5-40GHz)頻段的雙頻5G MIMO天線陣列作為標(biāo)準(zhǔn)來驗(yàn)證5G MIMO天線陣列的相關(guān)工作性能。

請參閱圖7至圖15

圖7為圖1至圖6中5G MIMO天線陣列的第一天線陣列的S-參數(shù)圖；圖8為圖1至圖6中5G MIMO天線陣列的第二天線陣列的S-參數(shù)圖；圖9為圖1-圖6中5G MIMO天線陣列的第一天線陣列和第二天線陣列之間的隔離度曲線圖。

由圖7、圖8以及圖9中的曲線可以看出，5G MIMO天線陣列如論采用上述具體實(shí)施方式的哪一種設(shè)置方式，天線陣列1和2的S-參數(shù)(S-參數(shù)在-10dB以下)以及隔離度(隔離度S12在-30dB以下)都能滿足包含37-40GHz(也即包含37GHz和39GHz兩個(gè)頻段)的要求。

雖然S-參數(shù)和隔離度是判斷MIMO天線(陣列)系統(tǒng)是否工作的條件之一，但是為了對MIMO天線(陣列)進(jìn)行有效的評估，有關(guān)MIMO天線的包絡(luò)相關(guān)系數(shù)(ECC，Envelope Correlation Coefficient)以及通道容量(CC,Channel Capacity)等參數(shù)的特性也是要被考慮的因素。特別，包絡(luò)相關(guān)系數(shù)ECC是通過3D輻射遠(yuǎn)場計(jì)算得出的；通道容量(CC)是通過文章(“Multiple element antenna efficiency and its impact on diversity and capacity,”IEEE Transactions on Antennas and Propagation,Vol.60,February 2012,pp.529-538)中的公式(28)得到的，特別MIMO天線(陣列)的ECC以及天線的效率都包含在該公式中。越低的ECC值和越高的CC值表明MIMO天線(陣列)系統(tǒng)的性能越好。

在本實(shí)施例中，圖11分別為圖1-圖6中5G MIMO天線陣列的包絡(luò)相關(guān)系數(shù)(ECC)以及通道容量(CC)曲線圖。特別的，通道容量(CC)的曲線是在信號噪聲比SNR＝20dB的條件下得到的。從ECC和CC兩個(gè)方面看，在5G MIMO天線為圖5的放置方式時(shí)(Case 5，即圖5中的結(jié)構(gòu))具有最佳ECC和CC特性；圖2的放置方式(Case 2,也即圖2中的結(jié)構(gòu))具有最差ECC和CC特性。但是無論是哪種情況都能滿足5G MIMO天線陣列對ECC和CC的要求。而圖1的放置方式不僅占用了4G LTE天線系統(tǒng)以及其他天線系統(tǒng)的原有位置，不適合5G天線系統(tǒng)和4G LTE天線系統(tǒng)在未來手機(jī)中的共存，而且從對MIMO天線(陣列)系統(tǒng)的ECC和CC的要求方面看，也不是最佳放置5G MIMO天線陣列的方式。

另外，在圖1-圖6所示的6種5G MIMO天線陣列的放置情況中，每種放置方式的天線陣列的3D遠(yuǎn)場輻射圖之間是有一定規(guī)律的：比如只有在Case 5和Case 6的情況下，第一天線陣列和第二天線陣列的3D遠(yuǎn)場輻射圖才是相互正交的，其余的都是相互平行的。圖12和圖13為圖2 Case 2的放置方式下得到的兩個(gè)天線陣列的相互平行的遠(yuǎn)場輻射圖；圖14和圖15為圖5 Case 5的放置方式下得到的兩個(gè)天線陣列的相互正交的遠(yuǎn)場輻射圖。相互正交的遠(yuǎn)場分布將導(dǎo)致較小的ECC值，也即將導(dǎo)致較佳的MIMO天線(陣列)系統(tǒng)。此外，從圖12至圖15中還可以看出，本實(shí)施例使用的第一天線陣列和第二天線陣列具有大于16dBi的方向性(或增益)和好于-0.8dB的天線總輻射效率。這也從側(cè)面說明本實(shí)施例所采用的5G MIMO天線陣列是有效的，換言之本實(shí)用新型中對5G MIMO天線陣列在未來手機(jī)中在如何放置方面得到的結(jié)論是有效的。

綜上所述，本實(shí)用新型提供的第五代天線陣列與第四代天線共存的終端，將5G MIMO天線陣列的第一天線陣列和第二天線陣列并排設(shè)置在所述終端的左側(cè)或右側(cè)，或者對稱設(shè)置在所述終端的左右兩側(cè)，或者非對稱設(shè)置在所述終端的左右兩側(cè)，或者分別設(shè)置在終端的相鄰邊位置；能夠?qū)崿F(xiàn)第五代天線陣列與第四代天線的共存，同時(shí)又能保證各自具有良好的工作性能。

以上所述僅為本實(shí)用新型的實(shí)施例，并非因此限制本實(shí)用新型的專利范圍，凡是利用本實(shí)用新型說明書及附圖內(nèi)容所作的等同變換，或直接或間接運(yùn)用在相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本實(shí)用新型的專利保護(hù)范圍內(nèi)。