一种天线及通信设备

摘要

本发明实施例提供一种天线及通信设备。所述天线包括：至少一个有源阵列模块；所述有源阵列模块包括多个有源集成天线单元，所述有源集成天线单元之间具有第一预设距离，且所述各有源集成天线单元之间有填充介质，所述填充介质具有预设介质参数；所述预设介质参数是根据所述第一预设距离和相邻所述有源集成天线单元之间的辐射波的预设相位差确定的。所述通信设备包括所述天线。本发明实施例提供的天线及通信设备在保证良好辐射功能的同时减小了天线的阵列体积。

权利要求

1.一种天线，其特征在于，包括：

至少一个有源阵列模块，所述有源阵列模块包括多个有源集成天线单元，所述有源集成天线单元之间具有第一预设距离，且所述各有源集成天线单元之间有填充介质，所述填充介质具有预设介质参数；所述预设介质参数是根据所述第一预设距离和相邻所述有源集成天线单元之间的辐射波的预设相位差确定的，所述预设相位差为相邻所述有源集成天线之间的填充介质为真空，且所述各有源集成天线之间的间距为第二预设距离时所产生的相位差；相应地，所述第一预设距离不大于所述第二预设距离；

所述有源阵列模块包括由n×m个所述有源集成天线单元组成的二维结构；其中，n和m均为正整数；

或者，所述有源阵列模块包括由p×q×r个所述有源集成天线单元组成的三维结构；其中，p、q和r均为正整数；

所述天线还包括壳体，所述有源阵列模块设置在所述壳体内表面；所述壳体的表面上设置有至少一个通孔，用于向所述有源阵列模块中包括的各有源集成天线单元之间注入具有所述预设介质参数的填充介质。

2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述有源阵列模块包括基板，所述基板是由所述填充介质形成的，且所述各有源集成天线单元集成嵌入在所述基板内部。

3.根据权利要求2所述的天线，其特征在于，所述天线还包括天线背板，所述有源阵列模块设置在所述天线背板上，且所述有源阵列模块设置有可插拔接口，用于与所述天线背板插拔连接。

4.根据权利要求3所述的天线，其特征在于，所述有源阵列模块按照矩阵拼接排列，形成包括N×M个所述有源阵列模块的二维结构；其中，N和M均为正整数。

5.根据权利要求3所述的天线，其特征在于，所述有源阵列模块为多个；相应地，所述有源阵列模块形成包括P×Q×R个所述有源阵列模块的三维结构；其中，P、Q和R均为正整数。

6.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述有源阵列模块还可以设置在所述壳体内部；相应地，所述壳体内部设置有支撑结构，用于支撑所述有源阵列模块中包括的各所述有源集成天线单元。

7.一种通信设备，其特征在于，包括如权利要求1至6任意一项所述的天线。

说明书

一种天线及通信设备

技术领域

[0001] 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设备。

背景技术

[0002] 随着通信技术的快速发展，天线作为通信过程中重要的通信工具，人们对于其通信性能和结构尺寸的大小的要求也越来越高，因此，在保证通信性能的条件下减小天线的结构尺寸的问题越来越受到关注。

[0003] 现有技术条件下，针对现有3D MIMO天线，为了有效减小其阵列体积，目前主要采用微带贴片阵元，但是，因微带天线是一种封闭式端辐射电抗式天线，存在窄频带、高Q值和低效率等固有缺陷，而开放式半波天线具有阻抗最小，纯阻性，无电抗，虚功电损耗最小，辐射功率最大等固有优点，由微带贴片组成的阵列产生的波束赋形、空间分集和空间复用等效果，与3D MIMO半波天线阵列相比具有很大的差距。虽然3D MIMO半波天线阵列具有的良好辐射性能，但是阵元间距需要符合电磁波辐射中的相干条件，这就增大了天线的阵列体积，若减小阵元间距又将影响各阵元辐射电磁波的相干条件。

[0004] 因此，如何在保证良好辐射功能的同时减小天线的阵列体积是目前业界亟待解决的重要课题。

发明内容

[0005] 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设备。

[0006] 一方面，本发明实施例提供一种天线，包括：

[0007] 至少一个有源阵列模块，所述有源阵列模块包括多个有源集成天线单元，所述有源集成天线单元之间具有第一预设距离，且所述各有源集成天线单元之间有填充介质，所述填充介质具有预设介质参数；所述预设介质参数是根据所述第一预设距离和相邻所述有源集成天线单元之间的辐射波的预设相位差确定的。

[0008] 另一方面，本发明实施例提供一种通信设备，包括上述天线。

[0009] 本发明实施例提供的天线及通信设备，通过在半开放式半波天线的有源集成天线单元之间填充具有特定介质参数的填充介质，减小各有源集成天线单元的间距，在保证良好辐射功能的同时减小了天线的阵列体积。

附图说明

[0010] 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。

[0011] 图1为本发明一实施例提供天线的结构示意图；

[0012] 图2为现有技术条件下的天线的结构示意图；

[0013] 图3为本发明一实施例提供的有源阵列模块的结构示意图；

[0014] 图4为本发明另一实施例提供的有源阵列模块的结构示意图；

[0015] 图5位本发明另一实施例提供的天线的结构示意图；

[0016] 图6为本发明又一实施例提供的天线结构示意图；

[0017] 图7为本发明一实施例提供的天线的垂直面波束传输仿真图；

[0018] 图8为本发明一实施例提供的天线的水平面波束传输仿真图；

[0019] 图9为本发明一实施例提供的天线的仿真方向图；

[0020] 图10为本发明另一实施例提供的天线的垂直面波束传输仿真图；

[0021] 图11为本发明另一实施例提供的天线的水平面波束传输仿真图；

[0022] 图12为本发明另一实施例提供的天线的仿真方向图；

[0023] 图13为本发明又一实施例提供的天线的垂直面波束传输仿真图；

[0024] 图14为本发明又一实施例提供的天线的水平面波束传输仿真图；

[0025] 图15为本发明又一实施例提供的天线的仿真方向图。

具体实施方式

[0026] 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。

[0027] 图1为本发明一实施例提供天线的结构示意图，如图1所示，本实施例提供一种天线，包括：

[0028] 至少一个有源阵列模块101，各有源阵列模块101包括多个有源集成天线单元102，有源集成天线单元102之间具有第一预设距离，且各有源集成天线单元102之间有填充介质，所述填充介质具有预设介质参数；所述预设介质参数是根据所述第一预设距离和相邻所述有源集成天线单元之间的辐射波的预设相位差确定的。

[0029] 具体地，如图1所示，本发明实施例提供一种天线，天线中包括至少一个有源阵列模块101。有源阵列模块101包括多个有源集成天线单元102，各有源集成天线单元102之间具有第一预设距离，各有源集成天线单元102之间有填充介质，所述填充介质具有预设介质参数，所述预设介质参数是根据所述第一预设距离和相邻所述有源集成天线单元102之间的辐射波的预设相位差确定的。其中，图2为现有技术条件下的天线的结构示意图，如图2所示，所述相邻所述有源集成天线单元102之间的辐射波的预设相位差可以是有源阵列模块201包括的各有源集成天线单元202在x轴方向上的间距为0.5λ，在y轴方向上的间距为0.25λ，在z轴方向上的间距为0.6λ，且所述相邻所述有源集成天线单元202之间为真空时，所述相邻所述有源集成天线单元202之间产生的辐射波的相位差，其中所述λ为所述有源集成天线单元202的工作波长，所述有源集成天线单元202与所述有源集成天线单元102一致；所述预设相位差也可以是其他条件下的相位差，具体可以根据实际情况进行调整，此处不做具体限定。所述可以理解的是，各有源集成天线单元102之间的所述第一预设距离是根据天线的阵列体积的设计要求确定的，且各有源集成天线单元102之间的所述第一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，有源阵列模块和有源集成天线单元表示其具有有源电路，能够独立的工作。

[0030] 有源集成天线单元102即三维半波天线的阵元振子，下述的阵元与有源集成天线单元102一致，根据天线理论，三维半波天线阵列在x、y、z轴方向上相邻阵元间的相位差为：

[0031]

[0032]

[0033] ψz＝αz+kdzcosθ＝αz+φz  (3)

[0034] 式中 φz＝kdzcosθ均是阵元间距波程差引起的相位差，从式(1)～(3)中可以看出，三维半波天线阵列方向图函数中的相位差，实际上是激励源产生的相位差(αx、αy、αz)与阵元间距波程差产生的相位差(φx、φy、φz)之和。根据电磁场理论，各阵元振子发射的电磁波在传播过程中由波程差引起的相位差是由相邻阵元的间距和间距间填充介质的共同作用引起的，因此，改变相邻阵元的间距或改变相邻阵元间填充介质，都可以达到改变相邻阵元间由波程差引起的相位差的目的，因此，可以通过改变阵元间的填充介质的性质来减小相邻阵元间的间距，在不改变辐射功能的条件下，降低阵列架构尺寸，将三维半波天线小型化。

[0035] 例如，设所述有源集成天线单元102辐射电磁波在真空中的波长为λ，如图2所示，对于传统的半波天线阵列，阵元间为真空，且相邻阵元间距分别是：x轴阵元间距为dx＝λ/2、y轴阵元间距为dy＝λ/4、z轴阵元间距为dz＝0.6λ，则真空中波数为k＝2π/λ。

[0036] 另外，如图1所示，根据设计需求，将所述天线的相邻阵元间距分别设计为dx’＝λ/4、dy’＝λ/8、dz’＝dz＝0.6λ，且相邻阵元间填充相对介电常数为εr、相对磁导率为μr的填充介质，则所述填充介质中的波数为 应当说明的是，所述半波天线
的阵元长度为λ/2，当dz’＝0.5dz＝0.3λ时，相邻阵元在Z轴方向上的间距为0.3λ，但是0.3λ小于所述阵元长度，无法实现空间上的排布，因此，此处设计dz’＝dz＝0.6λ，而且由于阵元间距是按照阵元中心之间的距离进行计算的，当dz’＝dz＝0.6λ时，相邻阵元的边缘在Z轴方向上仅为0.1λ，也就是填充介质在Z轴方向上的厚度仅为0.1λ，在Z轴方向上的相位差在真空中和填充介质中产生的相位差相差不大，因此，只需满足kdx＝k’dx’、kdy＝k’dy’时，即可使得图1所示的天线辐射性能与图2所示的天线的辐射性能一致。

[0037] 根据式(1)和(2)可得，满足式如下条件即可：

[0038]

[0039]

[0040] 则可得：εrμr＝(dx/dx’)2＝4、(εrμr)＝(dy/dy’)2＝4，也就是所述预设介质参数为4，因此，只要图1中各相邻阵元之间的填充介质满足εrμr＝4即可使得图1所示的天线辐射性能与图2所示的天线产生的辐射性能一致，并且，此时图1所示的天线的阵列体积与图2所示的天线的阵列体积相比，明显缩小。

[0041] 本发明实施例提供的天线，通过在半开放式半波天线的有源集成天线单元之间填充具有特定介质参数的填充介质，减小各有源集成天线单元的间距，在保证良好辐射功能的同时减小了天线的阵列体积。

[0042] 在上述实施例的基础上，进一步地，所述有源阵列模块包括由n×m个所述有源集成天线单元组成的二维结构；其中，n和m均为正整数；

[0043] 或者，所述有源阵列模块包括由p×q×r个所述有源集成天线单元组成的三维结构；其中，p、q和r均为正整数。

[0044] 具体地，所述有源阵列模块中包括的有源集成天线单元可以按照矩阵排列，形成由n×m个所述有源集成天线单元组成的二维结构，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。例如，图3为本发明一实施例提供的有源阵列模块的结构示意图，如图3所示，n＝2，m＝2，其中x方向和z方向各有2个有源集成天线单元302，即4个有源集成天线单元302排列成二维结构，各有源集成天线单元302之间采用50欧低损耗微型同轴电缆连接，此时有源阵列模块401的厚度为d1。

[0045] 另外，所述有源阵列模块中包括的有源集成天线单元还可以按照矩阵排列，形成由p×q×r个所述有源集成天线单元组成的三维结构，其中，p、q和r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。例如，图4为本发明另一实施例提供的有源阵列模块的结构示意图，如图4所示，p＝2，q＝2，r＝2，其中x方向、y方向和z方向各有2个有源集成天线单元402，即8个有源集成天线单元402排列成三维结构，图中仅表示出4个有源集成天线单元，另外4个没有在图中表示，各有源集成天线单元402与上述实施例中的有源集成天线单元302一致，此时有源阵列模块401的厚度为d2，d2＞d1。

[0046] 可以理解的是，本发明实施例中各有源集成天线单元采用二维结构排列方式，可降低有源阵列模块的厚度。

[0047] 在上述实施例的基础上，进一步地，所述有源阵列模块包括基板，所述基板是由所述填充介质形成的，且所述各有源集成天线单元集成嵌入在所述基板内部。

[0048] 具体地，所述有源阵列模块包括基板，所述基板是由所述填充介质形成的，所述基板的介质参数等于所述预设介质参数，且所述由多个所述有源集成天线单元组成的所述二维结构或所述三维结构集成嵌入在所述基板内部。其中，所述基板可以是由多种材料混合而成，具体可以根据所述预设介质参数(εrμr＝4)、基板所采用的材料的介电常数εr、磁导率μr以及基板厚度d，先调制介质参数满足εrμr＝4的粉末状填充介质，并通过泡沫材料使其成型，形成所述基板，由于所述有源集成天线单元是集成嵌入在所述基板内部，因此，所述基本不仅是所述有源集成天线单元产生的辐射波的传输介质，同时起到固定阵元的作用。例如，如图3所示，本发明实施例提供的有源阵列模块301包括2×2个有源集成天线单元302组成的二维结构，有源集成天线单元302集成嵌入在基板303内部，有源集成天线单元302和基板303形成构成一个独立的有源阵列模块301，有源阵列模块301与上述实施例中的有源阵列模块101一致，有源集成天线单元302与上述实施例中的有源集成天线单元102。

[0049] 在上述实施例的基础上，进一步地，所述天线还包括天线背板，所述有源阵列模块设置在所述天线背板上，且所述有源阵列模块设置有可插拔接口，用于与所述天线背板插拔连接。

[0050] 具体地，参看图1，所述天线还包括天线背板103，在各有源阵列模块101中设置可插拔接口，用于与天线背板103插拔连接，以方便有源阵列模块101的更换维修等，并可以根据实际使用的需要随时增加或减少天线中的有源阵列模块101，还可以根据实际使用的尺寸需要，调整各有源阵列模块在所述天线背板103上的排列方式，从而达到调整天线尺寸的目的。例如，如图1所示，本发明实施例提供的天线包括天线背板103，以及通过插拔接口插接在天线背板103上边的4个有源阵列模块101。

[0051] 在上述实施例的基础上，进一步地，所述有源阵列模块按照矩阵拼接排列，形成包括N×M个所述有源阵列模块的二维结构；其中，N和M均为正整数。

[0052] 具体地，所述有源阵列模块按照矩阵拼接排列，形成包括N×M个所述有源阵列模块的二维结构；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。当所述有源阵列模块为一个时，此时，N＝1，M＝1。当所述有源阵列模块为多个时，继续参看图1，N＝2，M＝2，其中x方向和z方向各有2个所述有源阵列模块，4个有源阵列模块102在天线背板103上按照矩阵拼接排列，形成一个更大的平面二维结构。

[0053] 在上述实施例的基础上，进一步地，所述有源阵列模块为多个；相应地，所述多个有源阵列模块形成包括P×Q×R个所述有源阵列模块的三维结构；其中，P、Q和R均为正整数。

[0054] 具体地，当所述有源阵列模块为多个时，所述多个有源阵列模块也可以前后拼接而形成三维结构，为使所述天线具有较小的体积，组成三维结构的单个所述有源阵列模块可以相应设计得小一些。例如，图5位本发明另一实施例提供的天线的结构示意图，如图5所示，本发明实施例提供的天线P＝1，Q＝3，R＝1，其中x方向和z方向均有1个所述有源阵列模块，y方向有3个所述有源阵列模块，3个有源阵列模块排列成三维结构。

[0055] 本发明实施例提供的天线，通过在半开放式半波天线的有源集成天线单元之间填充具有特定性质的填充介质，减小各有源集成天线单元的间距，在保证良好辐射功能的同时减小了天线的阵列体积。

[0056] 在上述实施例的基础上，进一步地，所述天线还包括壳体，所述有源阵列模块设置在所述壳体内表面；所述壳体的表面上设置有至少一个通孔，用于向所述有源阵列模块中包括的各有源集成天线单元之间注入具有所述预设介质参数的填充介质。

[0057] 具体地，所述天线还包括壳体，所述有源阵列模块固定在所述壳体内表面上，所述壳体表面设置有至少一个通孔，所述有源阵列模块中包括的各有源集成天线单元之间的填充介质是通过所述通孔注入的，其中，所述壳体采用非金属材料，如塑料等，本发明实施例不做具体限定。实际应用中可以将所述壳体设置为立方形，将所述各有源集成天线单元设置成U×2×V的三维结构，使得所述有源集成天线单元在y方向上为两个，在y方向上所述有源集成天线单元分别设置在所述壳体的内表面上。例如，图6为本发明又一实施例提供的天线结构示意图，如图6所示，本发明实施例提供的天线包括立方形壳体601、有源阵列模块602、有源集成天线单元603，U＝2，V＝2，有源阵列模块602在x方向、y方向和z方向均包括2个所述有源集成天线单元603，所述有源集成天线单元分别固定在方形壳体601其中的两个相对的内表面上。

[0058] 其中，所述填充介质为粉末状或液态，所述填充介质同样是由多种材料混合而成的，具体可以根据所述预设介质参数、所采用的材料的介电常数、磁导率，调制并均匀混合得到满足介质参数的粉末状或液态填充介质。可以理解的是，所述壳体可以设置为立方形壳体，还可以设置成其他形状的壳体；所述通孔可以是圆形通孔或方形通孔，还可以是其他形状的通孔，具体可以根据实际情况进行调整，此处不做具体限定。应当说明的是，当所述天线内部的有源阵列模块固定之后，如果根据设计需求的所述预设相位差发生改变时，则可以在有源阵列模块包括的有源集成天线单元结构不变的情况下，通过所述通孔更换不同介电常数和磁导率的粉状或液状填充介质，满足更新后的设计需求。

[0059] 在上述实施例的基础上，进一步地，所述有源阵列模块还可以设置在所述壳体内部；相应地，所述壳体内部设置有支撑结构，用于支撑所述有源阵列模块中包括的各所述有源集成天线单元。

[0060] 具体地，所述有源阵列模块还可以设置在所述壳体内部，且所述壳体内部设置有支撑结构，所述支撑结构用于支撑所述有源阵列模块中包括的各所述有源集成天线单元，所述壳体采用非金属材料，如塑料等，本发明实施例不做具体限定，且所述支撑结构的材料可也应为非金属材料，可以与所述壳体相同，也可以与所述壳体不同，具体可以根据实际情况进行调整，此处不做具体限定。

[0061] 本发明实施例提供的天线，通过在半开放式半波天线的有源集成天线单元之间填充具有特定介质参数的填充介质，减小各有源集成天线单元的间距，在保证良好辐射功能的同时减小了天线的阵列体积。

[0062] 应当说明的是，在上述各实施例中，所述填充介质是将具有不同介电常数的多种材料和具有不同磁导率的多种材料混合获得的，当然，只要填充介质满足所述预设介质参数，所述材料也可以是一种。例如，水泥的相对介电常数为4～6，聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚氨基甲酸酯等树脂材料的相对介电常数为2.4～2.6，普通铸铁粉的相对磁导率约为200～400，可将水泥，树脂材料粉，及少量铸铁粉，按一定比例混合、调均，加工成形后使其成为质体密集、均匀的混合物泡沫体，也就是上述实施例中如图3所示基板303。针对如图6所示的天线，所述各有源集成天线单元之间的填充介质可以是粉末状或者液态，由于混合获得的填充介质的介电常数值和磁导率值可以根据混合材料的混合比例动态确定，所以可以采用多种成本较低的固体或液体普通材料混合形成混合粉末或混合液体作为所述填充介质，介质参数可以根据设计需求，重复进行动态调整。

[0063] 在所述填充介质的选择过程中，符合设计要求、满足介电常数参数的介质选择范围相对较广，而磁导率参数的介质选择范围相对较窄。由于真空中ε0＝8.85e-12H/m、μ0＝1.26e-6F/m，两者相差倍数为μ0/ε0＝1.4e+5，在确定所述预设介质参数后，也就是确定了所述填充介质的介电常数和磁导率乘积(εrμr)的值后，可以侧重考虑介电常数，从而使所述填充电介质的选择范围更广一些。当然，不管所述填充介质是粉末状还是液态，填充介质都应选择阻燃系数较高、腐蚀性较弱、不易挥发，价格低廉、易于获得的普通材质。常用材料的介电常数和磁导率如表1所示。

[0064] 表1

[0065]

[0066] 在上述实施例的基础上，进一步地，所述预设相位差为相邻所述有源集成天线之间的填充介质为真空，且所述各有源集成天线之间的间距为第二预设距离时所产生的相位差；相应地，所述第一预设距离不大于所述第二预设距离。

[0067] 具体地，所述预设相位差为相邻所述有源集成天线之间的填充介质为真空，且所述各有源集成天线之间的间距为第二预设距离时所产生的相位差，参看图2，所述各有源集成天线之间的间距为第二预设距离具体为所述有源集成天线单元202在x轴方向上的间距为0.5λ，在y轴方向上的间距为0.25λ，在z轴方向上的间距为0.6λ。由于设计目的是在产生相同的辐射性能的条件下，缩小所述天线的体积，因此，本发明实施例所述的天线的有源阵列模块包括的各有源集成天线单元之间的所述第一预设距离设置为不大于所述第二预设距离，例如，如图1所示，将所述第一预设距离设置为在x轴方向上的间距为0.25λ，在y轴方向上的间距为0.125λ，在z轴方向上的间距为0.3λ，也可以根据实际情况将所述z轴方向上的间距保留为0.6λ，具体原因，前述实施例中已经做出详细说明，此处不再赘述。

[0068] 本发明实施例提供的天线，通过在半开放式半波天线的有源集成天线单元之间填充具有特定介质参数的填充介质，减小各有源集成天线单元的间距，在保证良好辐射功能的同时减小了天线的阵列体积。

[0069] 在上述实施例的基础上，进一步地，本发明实施例提供一种通信设备，包括上述任意一个实施例中所述的天线。

[0070] 具体地，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，所述通信设备可以是用户终端、基站和中继设备，还可以是其他通信设备，具体可以根据实际情况进行调整，此处不做具体限定。例如，针对如图1所示的天线，阵列架构扩展和调整较为方便，只需要增加或减少所述有源阵列模块，以及根据需要调整各所述有源阵列模块的相对位置关系即可，但定型后的各有源阵列模块不仅确定了所述有源集成天线单元的架构，也确定了所述有源阵列模块的辐射波长，所以如图1所示的天线更适合基站的大规模3D MIMO天线架构；针对如图6所示的天线，可以根据设计需求更换所述填充介质，在所述有源集成天线单元的架构不变时，更换所述填充介质就可以改变所述有源阵列模块的辐射波长，由于如图6所示的天线是一个壳体结构，壳体及壳体内的有源阵列模块包括的有源集成天线单元的架构确定后，阵元数量也就确定了，所以该类型的天线更适合用户终端或中继设备的小型3D MIMO天线架构。

[0071] 本发明实施例提供的通信设备，通过在半开放式半波天线的有源集成天线单元之间填充具有特定介质参数的填充介质，减小各有源集成天线单元的间距，在保证良好辐射功能的同时减小了天线的阵列体积。

[0072] 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通过在有源集成天线单元之间增加填充介质、缩小天线阵列体积的同时，保证良好辐射功能，具体分析如下：

[0073] FDTD仿真建模建立在实际阵列架构的基础上，只要建模与现实场景接近，就可以计算出所述有源集成天线单元之间距离调整前后，所述有缘阵列模块辐射电磁波产生的方向图，由于受到计算资源限制，仿真只能对天线作近距分析，仅仅以此证明采用填充介质且在保证良好辐射功能的条件下实现天线阵列小型化的可行性和实用性。

[0074] 首先，取x、y、z轴对应的阵元数分别为Nx＝2、Ny＝2、Nz＝2，相邻阵元间距分别为dx＝λ/2、dy＝λ/4、dz＝0.6λ，半波天线阵元长L＝λ/2，辐射电磁波频率f＝6e9Hz，这是一种2×2×2无填充介质的阵列有源阵列模块。取FDTD空间步长Δx＝Δy＝Δz＝λ/24，则辐射区中X轴方向有14元胞、Y轴方向有8元胞、Z轴方向有26元胞，总场区外边与辐射区外边取50元胞，时间迭代次数取400，则此条件下的FDTD PML仿真效果如图7-9所示，其中，图7为该仿真条件下垂直面波束传输仿真图；图8为该仿真条件下水平面波束传输仿真图；图9为该仿真条件下的仿真方向图。

[0075] 将上述阵元在y轴方向上的间距调整为dy＝λ/8，其他条件完全相同，阵元之间同样没有无填充介质，再次进行FDTD仿真，获得的FDTD PML仿真效果如图10-12所示，其中，图10为该仿真条件下垂直面波束传输仿真图；图11为上述仿真条件下水平面波束传输仿真图；图12为上述仿真条件下的仿真方向图。

[0076] 根据图7-12可以看出，当y轴阵元间距降低一半后，最明显的变化是阵列背后出现较为严重的电磁波泄漏。图12中的仿真方向图实际上是图10和图11中最大圆周线上的归一化电场强度的绝对值在时间迭代内的平均值的表述曲线，强度越小曲线越接近原点。通过比较，图12和图9水平方向图宽度与垂直方向图宽度一样，但方向图背后泄漏的电磁场说明dy的减小使阵列正面辐射强度下降。

[0077] 进一步的，在将y轴阵元间距降低一半后，除了在y轴阵元间增加了相对介电常数εr＝2和磁导率μr＝2的填充介质外，其他的条件完全相同，再次进行FDTD仿真，获得的FDTD PML仿真效果如图13-15所示，其中，图13为该仿真条件下垂直面波束传输仿真图；图14为上述仿真条件下水平面波束传输仿真图；图15为上述仿真条件下的仿真方向图。

[0078] 根据图12和图15所示，虽然在y轴方向的阵元间距都是dy＝λ/8，但没有在阵元间加入填充介质时，阵列背后有明显的电磁泄漏，增加了填充介质后，阵列背后的电磁泄漏明显减小。再将图15与图9比较，dy减小了一倍，但图15的阵元将加入了填充介质，虽然理论上电磁辐射效果应是一样，但填充介质的区域有限，加之介质感应场的扰动，两者近场仿真效果虽有一定区别，但图15的电磁泄漏明显优于图12。综上所述，可通过仿真证明本发明实施例提供的天线能够实现通过在有源集成天线单元之间增加填充介质、缩小天线阵列体积的同时，保证良好辐射功能。

[0079] 以上所描述的天线和通信终端的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。

[0080] 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。

[0081] 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。