CN103811869B - 一种多输入多输出天线系统及移动终端 - Google Patents
一种多输入多输出天线系统及移动终端 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103811869B CN103811869B CN201210444011.XA CN201210444011A CN103811869B CN 103811869 B CN103811869 B CN 103811869B CN 201210444011 A CN201210444011 A CN 201210444011A CN 103811869 B CN103811869 B CN 103811869B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- antenna
- minor matters
- mimo
- medium substrate
- input
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
- Details Of Aerials (AREA)
Abstract
本发明提供了一种多输入多输出天线系统及移动终端。其中所述天线系统包括：介质基板；MIMO天线阵列，所述MIMO天线阵列包括布置在所述介质基板上的第一天线单元和第二天线单元；与第一天线单元连接的第一激励端口，用于对第一天线单元进行馈电；与第二天线单元连接的第二激励端口，用于对第二天线单元进行馈电；在所述第一天线单元和第二天线单元之间还连接有用于减弱天线单元之间的能量耦合的平衡线。本发明能够在较小空间内实现高隔离度的MIMO天线。
Description
技术领域
本发明涉及移动终端技术领域，具体涉及一种多输入多输出（MIMO，Multiple-InputMultiple-Output）天线系统及移动终端。
背景技术
近几年，无线通信正朝着大容量、高传输率和高可靠性方向发展，这使得针对有限的频谱资源，如何最大限度的提高频谱利用率，成为当前研究的一个热门课题。MIMO技术是一种多天线技术，即在无线通信系统的接收端和发射端都配备有多个天线，创造出多个并行空间信道，多个信息流经过多个信道在同一频带同时传输，可以成倍地增加系统容量，提高频谱的利用效率。该技术作为提高数据传输率的重要手段得到人们极大的关注，被认为是未来新一代移动通信系统(4G)的备选关键技术之一。因此，近几年受到了广泛的研究与关注。
迄今为止，MIMO技术的应用也受到一些因素的限制。一个重要的因素就是天线问题。MIMO天线系统对终端天线的设计与评估提出了新的挑战：一方面用户要求小型化高质量的用户体验，另一方面MIMO天线系统要求各个天线具有平衡的射频和电磁性能的同时，具有高隔离度（Isolation）和低包络相关性系数（EnvelopeCorrelationCoefficient）。在传统的MIMO系统中，各个天线通常在半个工作波长的距离上。对于无线终端产品，如手机、数据卡、CPE、Hotspot类产品，这样的距离是非常苛刻的要求。因此，如何在有效的空间内完成多个天线的设计，在保证天线效率的同时，消减各天线之间的耦合从而保证较高的隔离度，成为终端MIMO天线设计的关键问题。
为提高MIMO天线之间的耦合隔离度，通常会使用以下方法，如：增大天线间距；引入EBG（ElectromagneticBandGap，电磁带隙）结构；天线地板刻槽；增加寄生导体或寄生缝隙结构；增加网络以改变天线馈电和相位等。而增大天线间距在实际应用中往往受到天线安装体积的限制；增加寄生导体或寄生缝隙结构会增加天线的净空；引入EBG结构、天线地板刻槽和增加网络都需要较大的天线地板，同样不利于天线的小型化。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例的目的是提供一种MIMO天线系统及移动终端，能够在较小空间内实现高隔离度的MIMO天线。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供方案如下：
一种多输入多输出MIMO天线系统，包括：
介质基板；
MIMO天线阵列，所述MIMO天线阵列包括布置在所述介质基板上的第一天线单元和第二天线单元；
与第一天线单元连接的第一激励端口，用于对第一天线单元进行馈电；
与第二天线单元连接的第二激励端口，用于对第二天线单元进行馈电；
在所述第一天线单元和第二天线单元之间还连接有用于减弱天线单元之间的能量耦合的平衡线。
优选地，上述MIMO天线系统中，
所述第一激励端口通过微带线和一用于改善天线工作频率处的阻抗特性的集总元件阻抗匹配网络连接至第一天线单元；
所述第二激励端口通过微带线和另一用于改善天线工作频率处的阻抗特性的集总元件阻抗匹配网络连接至第二天线单元。
优选地，上述MIMO天线系统中，
所述微带线的特征阻抗为50欧姆。
优选地，上述MIMO天线系统中，
所述集总元件阻抗匹配网络包括并联集总元件和串联集总元件。
优选地，上述MIMO天线系统中，
所述第一天线单元和第二天线单元对称分布在所述介质基板一端的两侧，且各自均包括有一呈曲折线状的第一天线枝节、一平行于介质基板顶端的第二天线枝节和一垂直于介质基板顶端的第三天线枝节；
各个天线单元的第一天线枝节、第二天线枝节和第三天线枝节逐个相连，且第三天线枝节的末端通过微带线和集总元件阻抗匹配网络连接至对应的激励端口。
优选地，上述MIMO天线系统中，
所述平衡线包括第一平衡线和第二平衡线，其中，
第一平衡线连接在第一天线单元的第三天线枝节和第二天线单元的第三天线枝节之间，形成第一条耦合通路；第二平衡线连接在第一天线单元的第二天线枝节和第二天线单元的第二天线枝节之间，形成第二条耦合通路。
优选地，上述MIMO天线系统中，
所述介质基板的上表面和下表面还印制有天线地板，所述天线地板均呈U型槽状，所述第一天线单元和第二天线单元排列在所述介质基板顶端的天线净空内。
优选地，上述MIMO天线系统中，
所述第一天线单元和第二天线单元的工作频率均为2.4GHz。
本发明实施例还提供了一种移动终端，包括如上所述的多输入多输出MIMO天线系统。
从以上所述可以看出，本发明实施例提供的MIMO天线系统及移动终端，至少具有以下有益效果：
1、天线单元可采用紧凑型的天线形式，整个天线系统的占用空间长度可减小到工作频率上的六分之一真空波长或更低，实现了MIMO天线系统的小型化。
2、天线结构简单，为平面结构，成本低，适用于各种手持终端设备中。
3、天线排列在同一个天线净空内，平衡线的引入能保证天线两端口之间有较高隔离度的同时，具有较低的包络相关性系数。
附图说明
图1（a）为本发明实施例的MIMO天线系统的介质基板结构示意图；
图1（b）为本发明实施例的MIMO天线系统的上表面结构示意图；
图1（c）为本发明实施例的MIMO天线系统的下表面结构示意图；
图2为本发明实施例的MIMO天线系统的上表面结构局部放大示意图；
图3为本发明实施例的MIMO天线系统的|S12|随平衡线结构变化的频率响应曲线图；
图4为本发明实施例的MIMO天线系统的|S11|、|S22|和|S12|频率响应曲线图；
图5为本发明实施例的MIMO天线系统的效率曲线图；
图6为本发明实施例的MIMO天线系统的包络相关性系数（envelopecorrelationcoefficient）曲线图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明进行详细描述。
多天线系统中，由于天线单元之间间距小，相邻天线单元之间相互作用而产生能量互耦，因此天线间的隔离度低。本发明实施例提出一种基于平衡线提高隔离度的紧凑型MIMO天线系统，可以在小空间内实现高隔离度MIMO天线。
单极子天线结构广泛应用于各种通讯天线设计中，本发明实施例采用曲折结构的单极子天线来实现MIMO天线的小型化，通过在天线的特定位置连接平衡线，通过平衡线改变端口处的耦合电流，从而达到去耦的目的。另外，由于天线的负载阻抗影响着天线端口的驻波，因此在增加平衡线后，可以进一步对天线进行阻抗匹配。本发明实施例采用集总元件对天线进行阻抗匹配，相比传统的微带线匹配，更有利于多天线系统的小型化。
为达到上述目的，本发明实施例的技术方案可以如此实现：一种利用平衡线提高隔离度的紧凑型MIMO天线系统，包括介质基板、紧凑型第一天线单元和第二天线单元、第一平衡线和第二平衡线、天线地板、集总元件阻抗匹配网络、第一激励端口和第二激励端口。
其中，紧凑型天线单元对称分布介质基板一端两侧，形成MIMO天线阵列；第一平衡线和第二平衡线分别在天线不同枝节位置与两个天线单元相连，用于减弱两天线单元之间的能量耦合，使各天线单元既能独立工作，又可以组成天线阵工作；集总元件阻抗匹配网络用于改善天线工作频率处的阻抗特性；
在上述方案中，两条平衡线与两个天线单元的连接位置及尺寸变化会影响两个天线单元之间的耦合，从而达到调节MIMO天线隔离度的目的。
在上述方案中，平衡线的引入会对天线的输入阻抗产生影响，引起天线阻抗的失配。上述集总元件阻抗匹配网络的引入，可以改善天线工作频率处的阻抗特性。
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
如图1所示，本发明实施例的MIMO天线系统包括介质基板11、上表面天线地板12、下表面天线地板13、MIMO双天线区域14和馈电区域15。上表面天线地板12和MIMO双天线区域14印制在所述介质基板11的上表面，下表面天线地板13印制在所述介质基板11的下表面。
图2给出了本发明实施例的MIMO天线系统的上表面结构局部放大示意图，第一天线单元140（由第三天线枝节142、第二天线枝节144和第一天线枝节146构成）与第二天线单元141（由第三天线枝节143、第二天线枝节145和第一天线枝节147构成）对称分布于MIMO双天线区域14内；其中天线枝节146和147为曲折线，以减小天线净空面积；第一平衡线148与第三天线枝节142和143连接在一起，形成一条耦合通路；第二平衡线149与第二天线枝节144和145连接在一起，形成第二条耦合通路；馈电区域15内，第一激励端口151和第二激励端口152通过50欧姆微带线（153和154）及集总元件阻抗匹配网络（由并联集总元件155和串联集总元件156构成）分别对第一天线单元140和第二天线单元141进行馈电。
本发明实施例中的两条平衡线148和149构成了两条耦合通路，平衡线的引入能影响第一天线单元140与第二天线单元141能量耦合，从而控制两个天线单元之间的隔离度。图3为本发明实施例的MIMO天线系统的|S12|随平衡线结构变化的频率响应曲线图，其中灰色竖线区域为天线工作频段区域（2.4-2.48GHz）。加第一平衡线148（即图3中所述的平衡线一）和第二平衡线149（即图3中所述的平衡线二）后，天线单元之间的隔离度得到了极大地提高。最终状态为加入集总元件阻抗匹配网络后的状态，其工作频段的隔离度明显优于未加平衡线的状态。
图4为本发明实施例的MIMO天线系统的|S11|、|S22|和|S12|频率响应曲线图，其中灰色竖线区域为天线工作频段区域（2.4-2.48GHz）。从图中可以看出，MIMO天线系统在工作频段区域内反射损耗较小，隔离度大于12dB。
图5为本发明实施例的MIMO天线系统的效率曲线图，其中灰色竖线区域为天线工作频段区域（2.4-2.48GHz）。天线单元激励端口处的效率在工作频段区域内大于46%，具有较高的效率。
图6为本发明实施例的MIMO天线系统的包络相关性系数（envelopecorrelationcoefficient）曲线图，其中灰色竖线区域为天线工作频段区域（2.4-2.48GHz）。两天线单元之间的包络相关性系数小于0.3，具有较低的包络相关性系数。
本发明实施例中的匹配网络采用集总元件，具体采用何种元件以及元件阻值的选择，可以根据实际阻抗情况确定，本发明对此不作具体限定。
本发明实施例中的两个紧凑型天线单元使用的是曲折型单极子结构，可以用其他形式的紧凑型天线形式来替换，本发明对此不作具体限定。
本发明实施例中采用两条平衡线连接天线单元来减小天线互耦，可以一条或多条平衡线在天线不同位置连接以减小互耦，本发明对此不作具体限定。
本发明实施例中的天线地板为开U型槽天线地板，可以用其他形式的天线地板来替换，本发明对此不作具体限定。
本发明实施例中的两个天线单元均是工作在2.4GHz频段，改变天线的尺寸可以改变工作频率。
以上所述仅是本发明的实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种多输入多输出MIMO天线系统，其特征在于，包括：
介质基板；
MIMO天线阵列，所述MIMO天线阵列包括布置在所述介质基板上的第一天线单元和第二天线单元；
与第一天线单元连接的第一激励端口，用于对第一天线单元进行馈电；
与第二天线单元连接的第二激励端口，用于对第二天线单元进行馈电；
在所述第一天线单元和第二天线单元之间还连接有用于减弱天线单元之间的能量耦合的平衡线；
所述第一激励端口通过微带线和一用于改善天线工作频率处的阻抗特性的集总元件阻抗匹配网络连接至第一天线单元；
所述第二激励端口通过微带线和另一用于改善天线工作频率处的阻抗特性的集总元件阻抗匹配网络连接至第二天线单元；
所述第一天线单元和第二天线单元对称分布在所述介质基板一端的两侧，且各自均包括有一呈曲折线状的第一天线枝节、一平行于介质基板顶端的第二天线枝节和一垂直于介质基板顶端的第三天线枝节；
各个天线单元的第一天线枝节、第二天线枝节和第三天线枝节逐个相连，且第三天线枝节的末端通过微带线和集总元件阻抗匹配网络连接至对应的激励端口。
2.如权利要求1所述的多输入多输出MIMO天线系统，其特征在于，
所述微带线的特征阻抗为50欧姆。
3.如权利要求1所述的多输入多输出MIMO天线系统，其特征在于，
所述集总元件阻抗匹配网络包括并联集总元件和串联集总元件。
4.如权利要求1所述的多输入多输出MIMO天线系统，其特征在于，
所述平衡线包括第一平衡线和第二平衡线，其中，
第一平衡线连接在第一天线单元的第三天线枝节和第二天线单元的第三天线枝节之间，形成第一条耦合通路；第二平衡线连接在第一天线单元的第二天线枝节和第二天线单元的第二天线枝节之间，形成第二条耦合通路。
5.如权利要求1所述的多输入多输出MIMO天线系统，其特征在于，
所述介质基板的上表面和下表面还印制有天线地板，所述天线地板均呈U型槽状，所述第一天线单元和第二天线单元排列在所述介质基板顶端的天线净空内。
6.如权利要求1所述的多输入多输出MIMO天线系统，其特征在于，
所述第一天线单元和第二天线单元的工作频率均为2.4GHz。
7.一种移动终端，其特征在于，包括如权利要求1至6任一项所述的多输入多输出MIMO天线系统。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201210444011.XA CN103811869B (zh) | 2012-11-08 | 2012-11-08 | 一种多输入多输出天线系统及移动终端 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201210444011.XA CN103811869B (zh) | 2012-11-08 | 2012-11-08 | 一种多输入多输出天线系统及移动终端 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103811869A CN103811869A (zh) | 2014-05-21 |
| CN103811869B true CN103811869B (zh) | 2016-08-03 |
Family
ID=50708293
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201210444011.XA Active CN103811869B (zh) | 2012-11-08 | 2012-11-08 | 一种多输入多输出天线系统及移动终端 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103811869B (zh) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016123924A1 (zh) * | 2015-02-05 | 2016-08-11 | 中兴通讯股份有限公司 | 一种多输入多输出天线及终端 |
| TWI591895B (zh) * | 2015-09-22 | 2017-07-11 | 和碩聯合科技股份有限公司 | 天線模組 |
| CN107645038B (zh) * | 2016-07-20 | 2019-11-29 | 华为技术有限公司 | 一种天线及移动终端 |
| WO2019205029A1 (zh) * | 2018-04-25 | 2019-10-31 | 华为技术有限公司 | 一种天线及移动终端 |
| CN109103597A (zh) * | 2018-08-03 | 2018-12-28 | 瑞声精密制造科技(常州)有限公司 | 多天线系统及移动终端 |
| CN109994819B (zh) * | 2019-03-25 | 2020-06-23 | 联想(北京)有限公司 | 一种天线、天线系统及电子设备 |
| CN114552218A (zh) * | 2020-11-24 | 2022-05-27 | 华为技术有限公司 | 一种多输入多输出mimo天线以及通信装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102437427A (zh) * | 2010-09-29 | 2012-05-02 | 比亚迪股份有限公司 | 一种天线装置及终端设备 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010081520A (ja) * | 2008-09-29 | 2010-04-08 | Ykc:Kk | 反射層付き電波放射体の構造 |
-
2012
- 2012-11-08 CN CN201210444011.XA patent/CN103811869B/zh active Active
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102437427A (zh) * | 2010-09-29 | 2012-05-02 | 比亚迪股份有限公司 | 一种天线装置及终端设备 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103811869A (zh) | 2014-05-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103811869B (zh) | 一种多输入多输出天线系统及移动终端 | |
| EP2053692B1 (en) | Mimo antenna and communication device using the same | |
| CN106471671B (zh) | 集成在多层印刷电路板上的天线馈电器 | |
| CN102104193B (zh) | 一种多输入多输出天线系统 | |
| CN102110900B (zh) | 一种移动终端的阵列天线及其实现方法 | |
| CN102104185A (zh) | 多输入多输出阵列天线 | |
| CN101316008B (zh) | 具有高隔离低相关特性的mimo移动终端多天线 | |
| CN102856645B (zh) | 支持lte mimo技术的手机天线结构 | |
| CN106935960A (zh) | 一种天线单元及mimo天线和终端 | |
| CN102856644B (zh) | 一种开关控制的lte mimo手机天线结构 | |
| CN107275799A (zh) | 用于改善多个多频天线工作频段隔离度的寄生天线阵列 | |
| CN104638365A (zh) | 一种无去耦结构的四单元宽带缝隙mimo天线 | |
| CN109149082A (zh) | 一种紧凑型mimo天线及包含其的通讯设备 | |
| CN102576936A (zh) | 用于减少通信设备中的近场辐射和特殊吸收比率(sar)值的方法 | |
| CN204741070U (zh) | 天线装置 | |
| CN201868567U (zh) | 一种终端mimo天线 | |
| CN204760533U (zh) | 天线装置 | |
| CN204391276U (zh) | 天线装置 | |
| CN204333258U (zh) | 一种基于超材料的小型化双频mimo天线 | |
| CN113451788B (zh) | 天线、天线模组及无线网络设备 | |
| CN108232436B (zh) | 一种基于寄生地结构的高隔离多输入多输出天线 | |
| CN204497364U (zh) | 一种多输入多输出天线及终端 | |
| CN103915685B (zh) | 一种基于印刷电路板的小尺寸宽带宽的四单元mimo天线 | |
| CN204391268U (zh) | 天线装置 | |
| CN204391264U (zh) | 一种多输入多输出天线、数据卡和终端 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |