CN103682596B

CN103682596B - 用于移动终端的宽频带四天线系统

Info

Publication number: CN103682596B
Application number: CN201310651618.XA
Authority: CN
Inventors: 杜正伟; 王岩
Original assignee: Tsinghua University
Current assignee: Tsinghua University
Priority date: 2013-12-05
Filing date: 2013-12-05
Publication date: 2016-03-30
Anticipated expiration: 2033-12-05
Also published as: CN103682596A

Abstract

用于移动终端的宽频带四天线系统属于移动终端多天线设计领域，其特征在于，四天线系统的四个辐射天线单元分别位于主介质板的四个角上，辐射天线单元使用激励分枝和寄生分枝产生双谐振扩展天线频带，使用多条去耦线和折叠T形槽结构减小四个辐射天线单元之间的耦合，且减小去耦结构在多天线系统中的占用面积，具有宽频带内低回波损耗、宽频带内低互耦以及小尺寸的优点，适用于小尺寸移动终端的四天线系统结构。

Description

用于移动终端的宽频带四天线系统

技术领域

本发明属于移动终端多天线设计领域，涉及一种在宽频带内具有低回波损耗、低互耦特性的四天线系统，适用于在小型移动终端上实现多输入多输出通信技术。

背景技术

为了满足人们对更高生活水平和更高生活质量的需求，移动通信运营商需要给用户提供更高的数据率和更稳定的数据传输服务。因此，移动通信正逐步从第三代移动通信(thethirdgeneration，3G)时代向以LTE(LongTermEvolution，长期演进)为标志的第四代移动通信(thefourthgeneration，4G)时代迈进。目前，MIMO(Multiple-InputMultiple-Output，多输入多输出)技术已经被认为是发展LTE和4G的关键技术之一，其是4G实现更高数据率传输和更稳定数据传输的核心。MIMO技术就是在移动通信的收发端分别安装多个天线，其在不增加发射功率和频谱使用的条件下，利用多个天线提供的并行子信道来增加系统容量、提高通信质量，从而实现更高数据率传输和更稳定数据率传输的目标。因MIMO技术不增加发射功率和频谱使用，其不仅仅克服日益紧缺的频谱资源问题，也满足人们对低功耗、绿色通信的需求，因此被认为是现代通信史上最重大的技术突破之一。

如果在移动通信系统的移动终端上安装多个天线，需要这些天线在较低回波损耗的条件下，天线之间具有较低的互耦。但是，由于移动终端空间有限，使移动终端留给天线设计的体积非常小，多个天线之间的距离非常近，使多个天线很难同时满足低回波损耗和低互耦的要求。虽然移动终端的多天线设计已经成为国内外学者研究的热点，但是在移动终端中设计出性能优越的多天线系统依然是一个世界性的难题。此外，在未来的移动通信系统中，2G/3G/4G将长期共存，多模多频移动终端是必然的发展趋势，因此设计出宽频带的多天线系统具有极大的实际应用价值。

通过对现有技术文献和专利检索发现，同时满足较好阻抗匹配和较低互耦的多天线系统多数为双天线系统。这些双天线系统包括：工作在2.4-GHz、2.4/5.2-GHz、2.4/5.2/5.8-GHzWLAN频段的单频带或者双频带双天线系统；工作在2.4GHz到4.2GHz频段范围内的宽频带双天线系统，此双天线系统可以应用到2.4-GHzWLAN和2.5/3.5-GHzWiMAX通信系统；工作在2.4GHz到6.55GHz频段范围内的宽频带双天线系统，此双天线系统可以应用到2.4/5.2/5.8-GHzWLAN和2.5/3.5/5.5-GHzWiMAX通信系统；工作在UMTS频段的单频带双天线系统；工作在UMTS和2.4-GHzWLAN频段的双频带双天线系统；工作于GSM1900和UMTS频带的双频带双天线系统；工作在GSM1800/GSM1900/UMTS/LTE2300/LTE2500/2.4GHzWLAN频带的宽频带双天线系统。

在未来的第四代移动通信系统中，4×4的MIMO系统将会得到较大应用。因此，需要在移动终端中安装四个天线。为了能在移动终端上安装四个天线，需要每个天线的尺寸在进一步减小的同时，各个天线之间的互耦仍然很小。因此，移动终端四天线系统的设计比移动终端双天线系统的设计具有更大的难度，仅有较少的文献和专利涉及。专利[CN101030672A]提出了一款四天线系统，其在UMTS频段内的回波损耗低于-10dB、互耦小于-11.5dB。但是，此四天线系统的工作频段，只能满足UMTS频带的应用，不能同时覆盖2G/3G/4G频带，即不具备多模多频工作特性。为了设计出可以同时覆盖2G/3G/4G频带的移动终端四天线系统，且同时满足结构紧凑、小尺寸的需求，本发明在专利[CN103151607A]的基础上，提出一款四天线系统，其在GSM1800/GSM1900/UMTS/LTE2300/LTE2500/2.4GHzWLAN频带内的回波损耗小于-10dB、互耦小于-15dB，可以同时覆盖2G/3G/4G频带，具备多模多频工作特性。

发明内容

本发明的目的是为第四代移动通信系统设计出一款宽频带四天线系统，此四天线系统可以在宽频带/多频带内具有较低的回波损耗和较低的互耦，其克服了目前移动终端四天线系统工作频段限制的不足。

本发明所述的用于移动终端的宽频带四天线系统，其特征在于，含有：介质板(1)、金属地(2)、辐射天线单元(3)、微带馈线(4)、去耦线(5)和折叠T形槽(6)，其中：

介质板(1)，呈矩形，共三块，分别为：主介质板(11)、垂直连接于所述主介质板(11)正面右侧的右侧介质板(12)以及垂直连接于所述主介质板(11)正面左侧的左侧介质板(13)，所述右侧介质板(12)的底面和外侧面分别有第一金属涂层(121)和第二金属涂层(122)，所述左侧介质板(13)的底面和外侧面分别有第三金属涂层(131)和第四金属涂层(132)；

辐射天线单元(3)，共四个，分别为：位于所述主介质板(11)右上角的辐射天线单元(31)、位于所述主介质板(11)左上角的辐射天线单元(32)、位于所述主介质板(11)左下角的辐射天线单元(33)和位于所述主介质板(11)右下角的辐射天线单元(34)，四个辐射天线单元(31、32、33、34)均沿所述主介质板(11)的纵轴方向上下对称分布，其中：

右上角辐射天线单元(31)，由位于所述主介质板(11)正面右上角的“C”形激励分枝(311)和位于所述主介质板(11)背面对应位置的“C”形寄生分枝(312)构成；

左上角辐射天线单元(32)的激励分枝(321)和寄生分枝(322)、左下角辐射天线单元(33)的激励分枝(331)和寄生分枝(332)以及右下角辐射天线单元(34)的激励分枝(341)和寄生分枝(342)分别按照与右上角辐射天线单元(31)的激励分枝(311)和寄生分枝(312)相同的方式构成；

各所述激励分枝(311、321、331、341)和寄生分枝(312、322、332、342)用于产生谐振，实现在宽频带内的低回波损耗；

金属地(2)，用于模拟移动通信系统的移动终端中除辐射天线单元(3)、微带馈线(4)和去耦线(5)外的其它金属部分，四个辐射天线单元(31、32、33、34)的寄生分枝(312、322、332、342)的末端与金属地(2)相连；

微带馈线(4)，共四条，由第一微带馈线(41)、第二微带馈线(42)、第三微带馈线(43)和第四微带馈线(44)共同构成，位于所述主介质板(11)的正面、依次与所述辐射天线单元(31、32、33、34)的四个激励分枝(311、321、331、341)的末端相连，进行馈电；

去耦线(5)，共六条，由第一去耦线(51)、第二去耦线(52)、第三去耦线(53)、第四去耦线(54)、第五去耦线(55)和第六去耦线(56)共同构成，其中：

第一去耦线(51)，位于所述主介质板(11)的正面上方，用于连接右上角辐射天线单元(31)的激励分枝(311)的末端和左上角辐射天线单元(32)的激励分枝(321)的末端；

第二去耦线(52)，位于所述主介质板(11)的正面上方，呈“П”形，用于连接右上角辐射天线单元(31)的激励分枝(311)的末端沿水平方向的分枝边和左上角辐射天线单元(32)的激励分枝(321)的相同位置；

第三去耦线(53)，位于所述主介质板(11)的正面上方，内接于右上角辐射天线单元(31)的激励分枝(311)的垂直边和右上角辐射天线单元(32)的激励分枝(321)的垂直边；

所述第一去耦线(51)、第二去耦线(52)和第三去耦线(53)用于减小位于所述主介质板(11)右上角的辐射天线单元(31)和位于所述主介质板(11)左上角的辐射天线单元(32)之间的耦合；

第四耦合线(54)、第五去耦线(55)和第六去耦线(56)均位于所述主介质板(11)的正面下方，连接方式依次与所述第一去耦线(51)、第二去耦线(52)和第三去耦线(53)相同，用于减小位于所述主介质板(11)左下角的辐射天线单元(33)和位于所述主介质板(11)右下角的辐射天线单元(34)之间的耦合；

折叠“T”形槽(6)，是一种垂直槽和水平槽相互垂直的“T”形槽，共两个，在主介质板(11)的背面是天线的金属地板(2)，在金属地板(2)左右两侧沿纵向刻有所述折叠“T”形槽的水平方向的槽(611、621)，在右侧介质板(12)的外侧面的金属涂层上刻有所述折叠“T”形槽的垂直方向的槽(612)，在左侧介质板(13)的外侧面的金属涂层上刻有所述折叠“T”形槽的垂直方向的槽(622)，在金属地板(2)右侧上刻有的水平方向的槽(611)和在右侧介质板(12)的外侧面的金属涂层上刻有的垂直方向的槽(612)构成位于所述主介质板(11)右侧的折叠“T”形槽，在金属地板(2)左侧上刻有的水平方向的槽(621)和在左侧介质板(13)的外侧面的金属涂层上刻有的垂直方向的槽(622)构成位于所述主介质板(11)左侧的折叠“T”形槽，两个折叠“T”形槽(6)用于减小位于所述主介质板(11)上面两对所述辐射天线单元(31、32)和位于所述主介质板(11)下面两对所述辐射天线单元(33、34)之间的耦合，同时也减小了所述T形槽(6)在所述主介质板(11)上的占用面积。

本发明对比已有技术具有以下显著优点：

1.本发明提出的用于移动终端的宽频带四天线系统，其四个辐射天线单元在很宽的频带内都具有较低的回波损耗和较低的互耦；

2.本发明提出的四天线系统结构紧凑、尺寸较小，适用于移动终端特别是小尺寸移动终端的多天线结构特点；

3.本发明提出的折叠“T”形槽(6)，用于减小位于所述主介质板(11)上面两对所述辐射天线单元(31、32)和位于所述主介质板(11)下面两对所述辐射天线单元(33、34)之间的耦合，同时也减小了所述折叠“T”形槽(6)在所述主介质板(11)上的占用面积。

附图说明

图1为本发明提供的一种用于移动终端的宽频带四天线系统的三维图。

图2为图1的A向视图即俯视图，包括主介质板(11)上的四条微带馈线41、42、43和44，四天线系统的四个辐射天线单元(31、32、33、34)的四个激励分枝311、321、331和341，六条去耦线51、52、53、54、55和56。

图3为图1的B向视图即后向视图，包括主介质板(11)上四天线系统的四个辐射天线单元(31、32、33、34)的四个寄生分枝312、322、332和342，右侧介质板(12)底面上的金属涂层121，左侧介质板(13)底面上的金属涂层131，金属地2，位于所述主介质板(11)右侧折叠“T”形槽(61)水平方向上的槽611，位于所述主介质板(11)左侧折叠“T”形槽(62)水平方向上的槽621。

图4为图1的C向视图即左向视图，包括右侧介质板(12)外侧面上的金属涂层122，位于所述主介质板(11)右侧折叠“T”形槽(61)垂直方向上的槽612。

图5为图1的D向视图即右向视图，包括左侧介质板(13)外层面上的金属涂层132，位于所述主介质板(11)左侧折叠“T”形槽(62)垂直方向上的槽622。

图6为图1中印刷在主介质板正面的四天线系统的详细金属结构图和实施尺寸图(由于四天线系统上下对称，仅仅给出位于主介质板上面两对辐射天线单元和去耦线的详细金属结构图和实施尺寸图，主介质板正面金属用黑色显示，主介质板背面金属不显示)，单位均为毫米(mm)。

图7为图1中印刷在主介质板背面的四天线系统的详细金属结构图和实施尺寸图(由于四天线系统上下对称，仅仅给出位于主介质板上面两对辐射天线单元的详细金属结构图和实施尺寸图，主介质板背面金属用黑色显示，主介质板正面金属不显示)，单位均为毫米(mm)。

图8为图1中印刷在主介质板背面的金属地和折叠“T”形槽水平方向上的槽的详细结构图和实施尺寸图(主介质板背面金属用黑色显示，主介质板正面金属不显示)，单位均为毫米(mm)。

图9为图1中印刷在右侧介质板外侧的金属涂层和折叠“T”形槽垂直方向上的槽的详细结构图和实施尺寸图(由于四天线系统左右对称，仅仅给出右侧介质板外侧的金属涂层和折叠“T”形槽垂直方向上的槽的结构图和实施尺寸图，左侧介质板外侧的金属涂层和折叠“T”形槽垂直方向上的槽的结构图和实施尺寸图省略，右侧介质板外侧的金属涂层用黑色显示)，单位均为毫米(mm)。

图10为图6、图7、图8和图9实施实例中四天线系统的回波损耗测量图(S11、S22、S33和S44)，S11、S22、S33和S44是在一个微带馈线接激励源，另外三个微带馈线接50欧姆匹配负载的条件下测得的，由于四天线系统结构对称，S11、S22、S33、S44的测量结果一致。

图11为图6、图7、图8和图9实施实例中四天线系统的右上方辐射天线单元和左上方辐射天线单元之间的耦合系数(S12)以及四天线系统左下方辐射天线单元和右下方辐射天线单元之间的耦合系数(S34)测量图，S12和S34是在被测量的两对辐射天线单元的微带馈线接激励源，另外两个辐射天线单元的微带馈线接匹配负载的条件下测得的，由于四天线系统结构对称，S12和S34的测量结果一致。

图12为图6、图7、图8和图9实施实例中四天线系统的右上方和左下方两对辐射天线单元之间的耦合系数(S13)以及左上方和右下方两对辐射天线单元之间的耦合系数(S24)测量图，S13和S24是在被测量的两对辐射天线单元的微带馈线接激励源，另外两对辐射天线单元的微带馈线接匹配负载的条件下测得的，由于四天线系统结构对称，S13和S24测量结果一致。

图13为图6、图7、图8和图9实施实例中四天线系统的右上方和右下方两对辐射天线单元之间的耦合系数(S14)以及左上方和左下方两个辐射天线单元之间的耦合系数(S23)测量图，S13和S24是在被测量的两对辐射天线单元的微带馈线接激励源，另外两对辐射天线单元的微带馈线接匹配负载的条件下测得的，由于四天线系统结构对称，S14和S23的测量结果一致。

图14为图6、图7、图8和图9实施实例中四天线系统工作在1.8GHz、2.1GHz和2.55GHz时的实测三维空间辐射方向图：(a)主介质板右上方辐射天线单元接激励源，主介质板左上方、左下方和右下方辐射天线单元接匹配负载时，其工作在1.8GHz、2.1GHz和2.55GHz时的实测三维空间辐射方向图；(b)主介质板左上方辐射天线单元接激励源，主介质板右上方、左下方和右下方辐射天线单元接匹配负载时，其工作在1.8GHz、2.1GHz和2.55GHz时的实测三维空间辐射方向图；(c)主介质板左下方辐射天线单元接激励源，主介质板右上方、左上方和右下方辐射天线单元接匹配负载时，其工作在1.8GHz、2.1GHz和2.55GHz时的实测三维空间辐射方向图；(d)主介质板右下方辐射天线单元接激励源，主介质板右上方、左上方和右下方辐射天线单元接匹配负载时，其工作在1.8GHz、2.1GHz和2.55GHz时的实测三维空间辐射方向图。

图15为图6、图7、图8和图9实施实例中四天线系统的四个辐射天线单元的实测增益(由于四天线系统结构对称，四个辐射天线单元的实测增益一致)，天线增益是在一个辐射天线单元的微带馈线接激励源、另外三个辐射天线单元的微带馈线接匹配负载的条件下测得的。

图16为图6、图7、图8和图9实施实例中四天线系统的四个辐射天线单元的实测效率(由于四天线系统结构对称，四个辐射天线单元的实测效率一致)，天线效率是在一个辐射天线单元的微带馈线接激励源、另外三个辐射天线单元的微带馈线接匹配负载的条件下测得的。

对附图中的标示说明如下：

11为主介质板；12为右侧介质板；13为左侧介质板；41为位于所述主介质板(11)右上角的辐射天线单元(31)的微带馈线，42为位于所述主介质板(11)左上角的辐射天线单元(32)的微带馈线，43为位于所述主介质板(11)左下角的辐射天线单元(33)的微带馈线，44为位于所述主介质板(11)右下角的辐射天线单元(34)的微带馈线；311为位于所述主介质板(11)右上角的辐射天线单元(31)的激励分枝，311和41相连，321为位于所述主介质板(11)左上角的辐射天线单元(32)的激励分枝，321和42相连，331为位于所述主介质板(11)左下角的辐射天线单元(33)的激励分枝，331和43相连，341为位于所述主介质板(11)右下角的辐射天线单元(34)的激励分枝，341和44相连；312为位于所述主介质板(11)右上角的辐射天线单元(31)的寄生分枝，312和311构成位于所述主介质板(11)右上角的辐射天线单元31，322为位于所述主介质板(11)左上角的辐射天线单元(32)的寄生分枝，322和321构成位于所述主介质板(11)左上角的辐射天线单元32，332为位于所述主介质板(11)左下角的辐射天线单元(33)的寄生分枝332，332和331构成位于所述主介质板(11)左下角的辐射天线单元33，342为位于所述主介质板(11)右下角的辐射天线单元(34)的寄生分枝342，342和341构成位于所述主介质板(11)右下角的辐射天线单元34；51、52和53为所述主介质板(11)上方的三条去耦线，51、52和53与311和321相连，51、52和53可以减小位于所述主介质板(11)右上角辐射天线单元(31)和位于所述主介质板(11)左上角辐射天线单元(32)之间的耦合，54、55和56为所述主介质板(11)下方的三条去耦线，54、55和56与331和341相连，54、55和56可以减小位于所述主介质板(11)左下角辐射天线单元(33)和位于所述主介质板(11)右下角辐射天线单元(34)之间的耦合；121为所述右侧介质板(12)底部的金属涂层，131为所述左侧介质板(13)底部的金属涂层，122为所述右侧介质板(12)外层面的金属涂层，132为所述左侧介质板(13)底部的金属涂层；2为所述主介质板(11)背面的金属地，2与121、122、131、132相连；611为位于所述主介质板(11)右侧的折叠“T”形槽的水平方向的槽，612为位于所述主介质板(11)右侧的折叠“T”形槽的垂直方向的槽，611和612构成位于所述主介质板(11)右侧的折叠“T”形槽，621为位于所述主介质板(11)左侧的折叠“T”形槽的水平方向的槽，622为位于所述主介质板(11)左侧的折叠“T”形槽的垂直方向的槽，621和622构成位于所述主介质板(11)左侧的折叠“T”形槽，使用折叠T形槽可以减小槽在金属地板2上的占用尺寸，611、612、621、622用于减小位于所述主介质板(11)上面两对所述辐射天线单元(31、32)和位于所述主介质板(11)下面两对所述辐射天线单元(33、34)之间的耦合。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

本发明提出了一款用于移动终端的宽频带四天线系统，实现了低成本、易集成、小尺寸及宽频带/多频带工作的多天线结构，如图1-图5所示。整个四天线系统结构印刷在主介质板11、右侧介质板12和左侧介质板13上，包括四个辐射天线单元：位于主介质板右上角的辐射天线单元(由311和312构成)、位于主介质板左上角的辐射天线单元(由321和322构成)、位于主介质板左下角的辐射天线单元(由331和332构成)、位于主介质板右下角的辐射天线单元(341和342构成)；四条微带馈线包括41、42、43、44，41和311相连，用来馈电激励分枝311和寄生分枝312，42和321相连，用来馈电激励分枝321和寄生分枝322，43和331相连，用来馈电激励分枝331和寄生分枝332，44和341相连，用来馈电激励分枝341和寄生分枝342；6条去耦线包括51、52、53、54、55和56，51、52、53与311、321相连，用来减小位于主介质板右上方的辐射天线单元和位于主介质板左上方的辐射天线单元之间的耦合，54、55、56与331、341相连，用来减小位于主介质板左下方的辐射天线单元和位于主介质板右下方的辐射天线单元之间的耦合；在主介质板11的背面是天线的金属地板2，在金属地板2上刻有所述折叠“T”形槽的水平方向的槽611、621，在右侧介质板12的外侧面的金属涂层上刻有所述折叠“T”形槽的垂直方向的槽612，在左侧介质板13的外侧面的金属涂层上刻有所述折叠“T”形槽的垂直方向的槽622，611和612构成位于所述主介质板(11)右侧的折叠“T”形槽，621和622构成位于所述主介质板(11)左侧的折叠“T”形槽，两个折叠“T”形槽，用于减小位于所述主介质板(11)上面两对所述辐射天线单元(31、32)和位于所述主介质板(11)下面两对所述辐射天线单元(33、34)之间的耦合，同时也减小了所述T形槽(6)在所述主介质板(11)上的占用面积。

本发明的技术方案是这样实现的：每个辐射天线单元的激励分枝(311、321、331、341)和寄生分枝(312、322、332、342)用来产生两个谐振，从而实现在宽频带内具有低回波损耗；位于主介质板上方的三条去耦线(51、52、53)连接在311和321之间，从而在31和32之间产生新的耦合来抵消原始的耦合，进而实现了位于主介质板右上方的辐射天线单元和位于主介质板左上方的辐射天线单元之间的低互耦；位于主介质板下方的三条去耦线(54、55、56)连接在331和341之间，从而在33和34之间产生新的耦合来抵消原始的耦合，进而实现位于主介质板左下方的辐射天线单元和位于主介质板右下方的辐射天线单元之间的低互耦；折叠T形槽(611、612、621、622)可以抑制耦合电场从主介质板的上方传输到主介质板的下方(或者从主介质板的下方传输到主介质板的上面)，从而减小主介质板上方的两对辐射天线单元和主介质板下方的两对辐射天线单元之间的耦合。通过激励分枝(311、321、331、341)、寄生分枝(312、322、332、342)、去耦线(51、52、53、54、55、56)和折叠T形槽(611、612、621、622)实现四天线系统在宽频带内的低回波损耗和低互耦特性。

为了说明本发明是一种在宽频带内具有低回波损耗、低互耦特性的四天线系统，下面给出一个具体实例。

在本实例中，天线的主介质板、右侧介质板和左侧介质板均采用介质基片厚度为0.8mm、相对介电常数为4.4、损耗角正切为0.02的FR4基板，四天线系统的各部分尺寸如图6-图9所示，图中所有尺寸的单位均为毫米(mm)。

以图6-图9所示尺寸制作的四天线系统的回波损耗(S11、S22、S33、S44)测试结果如图10所示，由于结构对称，S11、S22、S33、S44测试结果一致，S11、S22、S33和S44是在一个微带馈线接激励源，另外三个微带馈线接50欧姆匹配负载的条件下测得的。由图10可知，四天线系统测试回波损耗小于-10dB的阻抗带宽为1.13GHz(1.7-2.83GHz)，可以完全覆盖GSM1800(1710—1880MHz)、GSM1900(1850—1990MHz)、UMTS(1920—2170MHz)、LTE2300(2300—2400MHz)、LTE2500(2500—2690MHz)和2.4-GHzWLAN(2400—2484MHz)等多个频带。图11为以图6-图9所示尺寸制作的四天线系统的位于主介质板上面两对辐射天线单元之间的耦合系数(S12)和位于主介质板下面两对辐射天线单元之间的耦合系数(S34)测量图，S12和S34是在被测量的两对辐射天线单元的微带馈线接激励源，另外两对辐射天线单元的微带馈线接匹配负载的条件下测得的，由于四天线系统结构对称，S12和S34测试结果一致。由图11可知，在1.76GHz到2.74GHz的频带内，其测试互耦小于-15dB，也可以覆盖GSM1800、GSM1900、UMTS、LTE2300、LTE2500和2.4-GHzWLAN等多个频带。图12为以图6-图9所示尺寸制作的四天线系统的位于主介质板右上方和主介质板左下方两对辐射天线单元之间的耦合系数(S13)以及位于主介质板左上方和主介质板右下方两对辐射天线单元之间的耦合系数(S24)测量图，S13和S24是在被测量的两对辐射天线单元的微带馈线接激励源，另外两对辐射天线单元的微带馈线接匹配负载的条件下测得的，由于四天线系统结构对称，S13和S24测试结果一致。由图12可知，在整个测试频带内，其互耦都小于-15dB，可以覆盖GSM1800、GSM1900、UMTS、LTE2300、LTE2500和2.4-GHzWLAN等多个频带。图13为图6-图9所示尺寸制作的四天线系统的位于主介质板右上方和主介质板右下方两对辐射天线单元之间的耦合系数(S14)以及位于主介质板左上方和主介质板左下方两个辐射天线单元之间的耦合系数测量图(S23)，S14和S23是在被测量的两个辐射天线单元的微带馈线接激励源，另外两个辐射天线单元的微带馈线接匹配负载的条件下测得的，由于四天线系统结构对称，S14和S23的测试结果一致。由图13可知，在整个测试频带内，其互耦都小于-15dB，可以覆盖GSM1800、GSM1900、UMTS、LTE2300、LTE2500和2.4-GHzWLAN等多个频带。

图14为以图6-图9所示尺寸制作的四天线系统工作在1.8GHz、2.1GHz和2.55GHz时的实测三维空间辐射方向图，其中，(a)为主介质板右上方辐射天线单元接激励源，主介质板左上方、左下方和右下方辐射天线单元接匹配负载时，其在1.8GHz、2.1GHz和2.55GHz时的实测三维空间辐射方向图；(b)为主介质板左上方辐射天线单元接激励源，主介质板右上方、左下方和右下方辐射天线单元接匹配负载时，其在1.8GHz、2.1GHz和2.55GHz时的实测三维空间辐射方向图；(c)为主介质板左下方辐射天线单元接激励源，主介质板右上方、左上方和右下方辐射天线单元接匹配负载时，其在1.8GHz、2.1GHz和2.55GHz时的实测三维空间辐射方向图；(d)为主介质板右下方辐射天线单元接激励源，主介质板右上方、左上方和右下方辐射天线单元接匹配负载时，其在1.8GHz、2.1GHz和2.55GHz时的实测三维空间辐射方向图。由图14可知，该四天线系统的四个辐射天线单元的辐射方向图覆盖空间互补的区域，从而可以提供较好的天线分集，适用于MIMO通信系统。

图15为以图6-图9所示尺寸制作的四天线系统的四个辐射天线单元的实测增益，由于四天线系统结构对称，四个辐射天线单元的实测增益完全一致。天线增益是在一个辐射天线单元的微带馈线接激励源、另外三个辐射天线单元的微带馈线接匹配负载的条件下测得的。由图15可知，四个辐射天线单元的增益在整个频带内大于1.7dBi。

图16为以图6-图9所示尺寸制作的四天线系统的四个辐射天线单元的实测效率，由于四天线系统结构对称，四个辐射天线单元的实测效率完全一致。天线效率是在一个辐射天线单元的微带馈线接激励源、另外三个辐射天线单元的微带馈线接匹配负载的条件下测得的。由图16可知，四个辐射天线单元的效率在整个频带内大于57％，具有较好的辐射性能。

由于本设计结构紧凑、尺寸小、宽频带内回波损耗小、宽频带内互耦小、三维空间辐射方向图互补、效率高，满足移动通信系统移动终端的多天线设计需求。

Claims

1.用于移动终端的宽频带四天线系统，其特征在于，含有：介质板(1)、金属地(2)、辐射天线单元(3)、微带馈线(4)、去耦线(5)和折叠T形槽(6)，其中：