CN103887606A - 天线装置和用于形成天线装置的方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种天线装置和用于形成天线装置的方法。所述天线装置包括：第一天线单元，位于所述电子设备的第一位置，具有第一馈电端；第二天线单元，位于所述电子设备的与所述第一位置邻近的第二位置，具有第二馈电端；地单元，位于所述第一馈电端和第二馈电端之间。在根据本发明实施例的技术方案中，通过在相邻的天线单元之间设置地单元，能够降低相邻天线单元的干扰，从而使能够邻近地放置不同的天线单元以节约天线装置所占用的空间。

Description

天线装置和用于形成天线装置的方法

技术领域

本发明涉及通信技术领域，更具体地，涉及一种天线装置和用于形成天线装置的方法

背景技术

随着通信技术的发展，用于通信的工作频段在逐渐增加。然而，由于天线技术的限制，难以使用一个天线来实现各个工作频段的通信。为此，可能需要在电子设备中设置两个或更多数目的天线，以使得电子设备能够工作在不同的工作频段。此外，在第三代移动通信技术、第四代移动通信技术中，采用多输入多输出（MIMO，multi-input multi-output）天线系统，在MIMO天线中也需要设置两个甚或更多数目的天线来进行通信，以提高通信系统的容量和频谱利用率。

在同一电子设备中设置两个或更多天线的情况下，不同的天线之间相互干扰，从而降低了天线性能。针对两个天线之间的相互干扰问题，现有解决方案是将两个天线分别布置在电子设备的不同位置并且尽量远离，以降低相互干扰。例如，将MIMO天线设计在移动电话机的上下两端，通过增加物理距离来降低MIMO天线间的隔离度方法。

分开地在电子设备上布置天线会占用大的空间，不利于电子设备的小型化。并且，当电子设备中的天线数目增加时，难以在保证天线性能的情况下选择合适的位置来设置各个天线。例如，当在移动电话机上采用4入4出的MIMO天线，不能满足对于四个天线之间的隔离度需求。

因此，期望存在一种天线隔离技术来降低相邻天线的干扰，从而能够邻近地放置不同的天线以节约电子设备的空间。

发明内容

本发明实施例提供了一种天线装置和用于形成天线装置的方法，其能够降低相邻天线单元的干扰，从而使能够邻近地放置不同的天线单元以节约天线装置所占用的空间。

一方面，提供了一种天线装置，应用于电子设备，包括：第一天线单元，位于所述电子设备的第一位置，具有第一馈电端；第二天线单元，位于所述电子设备的与所述第一位置邻近的第二位置，具有第二馈电端；地单元，位于所述第一馈电端和第二馈电端之间。

在所述天线装置中，所述地单元的长度和宽度可取决于所述第一馈电端和第二馈电端之间的距离。

在所述天线装置中，第一馈电端和第二馈电端可对称地位于所述地单元的两侧。

在所述天线装置中，所述天线装置可以是多输入多输出天线，该多输入多输出天线还可包括：第三天线单元，位于所述电子设备的第三位置，该第三位置远离所述第一位置和第二位置，该第三天线单元具有第三馈电端。

在所述天线装置中，所述多输入多输出天线还可包括：第四天线单元，位于所述电子设备的第四位置，该第四位置邻近所述第三位置、并且远离所述第一位置和第二位置，该第四天线单元具有第四馈电端；附加地单元，位于所述第三馈电端和第四馈电端之间。

在所述天线装置中，所述地单元或所述附加地单元可以是所述电子设备的地的一部分。

另一方面，提供了一种用于形成天线装置的方法，应用于电子设备，所述方法包括：在电子设备的第一位置设置第一天线单元，该第一天线单元具有第一馈电端；在电子设备的与所述第一位置邻近的第二位置设置第二天线单元，该第二天线单元具有第二馈电端；在所述第一馈电端和第二馈电端之间设置地单元。

在所述用于形成天线装置的方法中，所述在所述第一馈电端和第二馈电端之间设置地单元可包括：确定所述第一馈电端和第二馈电端之间的距离；基于所述第一馈电端和第二馈电端之间的距离来设置所述地单元的长度和宽度。

在所述用于形成天线装置的方法中，所述在所述第一馈电端和第二馈电端之间设置地单元可包括：确定所述第一馈电端和第二馈电端的中间位置；在所述中间位置上设置所述地单元，使得第一馈电端和第二馈电端对称地位于所述地单元的两侧。

在所述用于形成天线装置的方法中，所述天线装置可以是多输入多输出天线，所述方法还包括：在所述电子设备的第三位置上设置第三天线单元，该第三位置远离所述第一位置和第二位置，该第三天线单元具有第三馈电端。

在所述用于形成天线装置的方法中，所述方法还可包括：在所述电子设备的第四位置上设置第四天线单元，该第四位置邻近所述第三位置、并且远离所述第一位置和第二位置，该第四天线单元具有第四馈电端；在所述第三馈电端和第四馈电端之间设置附加地单元。

在所述用于形成天线装置的方法中，所述地单元或所述附加地单元可以是所述电子设备的地的一部分。

在本发明实施例的上述天线装置和用于形成天线装置的方法中，通过在相邻的天线单元之间设置地单元，能够降低相邻天线单元的干扰，从而使能够邻近地放置不同的天线单元以节约天线装置所占用的空间。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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它的附图。

图1是图示了根据本发明实施例的天线装置的结构的框图；

图2图示了根据本发明另一实施例的天线装置的示例性结构图；

图3是图示了根据本发明实施例的用于形成天线的方法的流程图；

图4是图示了根据本发明另一实施例的用于形成天线的方法的流程图。

具体实施方式

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、完整地描述，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。

在本发明实施例的上述天线装置和用于形成天线装置的方法中，在不同的天线单元之间增加地单元，该地单元改变了相邻的不同天线单元之间的电流走向和耦合关系，从而改善了所述不同天线单元之间的隔离性能。

图1是图示了根据本发明实施例的天线装置100的结构的框图。该天线装置100可应用于各种电子设备，诸如移动通信终端、平板计算机、笔记本计算机、基站等，电子设备的种类不构成对本发明的限制。

该天线装置100包括：第一天线单元110，位于所述电子设备的第一位置，具有第一馈电端；第二天线单元120，位于所述电子设备的与所述第一位置邻近的第二位置，具有第二馈电端；地单元130，位于所述第一馈电端和第二馈电端之间。

所述第一天线单元110和第二天线单元120可以是利用任何技术实现的天线，例如微带天线、单极天线、环形天线等。具体的天线类型不构成对本发明的限制。

所述第一天线单元110具有第一馈电端，从而经由第一馈电端从该天线装置所应用于的电子设备的主处理电路接收信号以辐射出去、和将所接收的信号传送到所述主处理电路进行接收处理。在第一天线单元110为环形天线的情况下，其还可以具有用于连接地的第一馈地端；在第一天线单元110为单极天线的情况下，则其可以不具有所述第一馈地端。

所述第二天线单元120具有第二馈电端，从而经由第二馈电端从所述主处理电路接收信号以辐射出去、和将所接收的信号传送到所述主处理电路进行接收处理。与第一天线单元110类似地，第二天线单元120可根据其类型的不同而具有或不具有第二馈地端。

所述第一天线单元110的频率带宽和第二天线单元120的频率带宽可以具有相同的频段、也可以具有完全不同的频率。在第一天线单元110用于实现全球移动通信（GSM）通信、第二天线单元120用于实现时分同步码分多址（TD-SCDMA）通信的情况下，第一天线单元110的工作频段例如包括824-960MHz、1710-2170MHz，第二天线单元120的工作频段例如包括824-894MHz，此时两个天线单元之间具有部分重叠的工作频段。在第一天线单元110和第二天线单元120是MIMO天线中的不同天线单元的情况下，所述第一天线单元110和第二天线单元120可以是工作频段相同、也可以是工作频段不同的天线单元，从而利用不同天线单元之间的分集效益来提高通信系统的容量和频谱利用率。

由于第一天线单元110和第二天线单元120相邻地布置，第一馈电端和第二馈电端也相邻，因此在第一天线单元110和第二天线单元120的工作期间可能产生如下的相互干扰：（i）馈电端的干扰，天线信号分别第一馈电端与第二馈电端中传送时，由于两个馈电端的信号泄露，这导致相邻的两个馈电端之间相互干扰；（ii）自由空间中的相互干扰，当第一天线单元110和第二天线单元120的天线信号同时在自由空间中传送时，在第一天线单元110中会产生第二天线单元120所传送信号的镜像信号，这会到对第一天线单元110的信号传送造成干扰，并且在第二天线单元120中也会产生第一天线单元110所传送信号的镜像信号，这会到对第二天线单元110的信号传送造成干扰。

所述地单元130位于所述第一馈电端和第二馈电端之间，其对两个馈电端形成物理隔离，从而隔离第一馈电端和第二馈电端中泄露的信号，避免了上述的馈电端的干扰。此外，在所述第一馈电端和第二馈电端之间设置了地单元130，这会改变第一馈电端和第二馈电端中的电流走向，例如使得第一馈电端和第二馈电端中的部分电流流向所述地单元，当在第二天线单元120中产生第一天线单元110的辐射信号的镜像信号时、并且当在第一天线单元110中产生第二天线单元120的辐射信号的镜像信号时，第一馈电端和第二馈电端中流向所述地单元130的电流会产生彼此相反的相位，能够部分地甚或全部地相互抵消，从而减小了天线信号在自由空间中的相互干扰。也就是说，该地单元130不但物理地隔离第一天线单元110和第二天线单元120，并且改变了第一天线单元110和第二天线单元120中的电流走向，从而改变第一天线单元110和第二天线单元120之间的耦合关系，使得相互的干扰电流能够部分地抵消，从而改善了第一天线单元110和第二天线单元120之间的隔离效果。

所述地单元130的长度和宽度取决于所述第一馈电端和第二馈电端之间的距离。当第一馈电端和第二馈电端之间的距离远时，相互干扰会小，则地单元130的长度和宽度的尺寸可以较小；当第一馈电端和第二馈电端之间的距离近时，可增加地单元130的长度和宽度以增加其面积来增加隔离效果。该地单元130的长度可高于或等于所述两个馈电端中任一个的长度，以形成较好的物理隔离。

此外，第一馈电端和第二馈电端可对称地位于所述地单元130的两侧。这是因为所述第一天线单元110和第二天线单元120的辐射性能（例如，辐射功率）通常相同，此时将第一馈电端和第二馈电端对称地设置在所述地单元130的两侧会使得第一天线单元110和第二天线单元120中的镜像电流更多地相互抵消。在所述第一天线单元110和第二天线单元120的辐射性能不同的情况下，也可以调整第一馈电端和第二馈电端相对于所述地单元130的位置以达到最佳的抵消效果。

在具体实现中，所述地单元130可以是所述电子设备的地的一部分，其例如是电子设备的主处理单路板上的接地层的一部分。

在本发明实施例的上述天线装置的技术方案中，通过在相邻的天线单元之间设置地单元，能够降低相邻天线单元的干扰，从而使能够邻近地放置不同的天线单元以节约天线装置所占用的空间。

在天线装置中，还可以组合地使用不同的天线隔离手段，从而在同一电子设备中布置更多的天线单元。作为示例，除了如图1所示在电子设备中利用地单元来隔离相邻的第一天线单元110和第二天线单元120，所述天线装置还可以包括第三天线单元，该第三天线单元位于所述电子设备的第三位置，该第三位置远离所述第一位置和第二位置，该第三天线单元具有第三馈电端，从而利用地单元来隔离第一天线单元110和第二天线单元120，并通过远距离的布置来将第三天线单元与所述第一天线单元110和第二天线单元120隔离。进一步地，在天线装置中还可以包括：第四天线单元，位于所述电子设备的第四位置，该第四位置邻近所述第三位置、并且远离所述第一位置和第二位置，该第四天线单元具有第四馈电端；附加地单元，位于所述第三馈电端和第四馈电端之间。

图2图示了根据本发明另一实施例的天线装置的示例性结构图。在图2中，天线装置是具有四个天线单元的MIMO天线（四进四出），该天线装置包括：MIMO天线1，位于电子设备的印刷电路板（PCB）主板的左上方，具有第一馈电端和第一馈地端；MIMO天线2，位于电子设备的PCB主板的右上方，具有第二馈电端和第二馈地端；地单元，位于所述第一馈电端和第二馈电端之间；MIMO天线3，位于电子设备的PCB主板的左下方，具有第三馈电端和第三馈地端；MIMO天线4，位于电子设备的PCB主板的右下方，具有第四馈电端和第四馈地端；附加地单元，位于所述第三馈电端和第四馈电端之间。所述地单元或所述附加地单元是所述电子设备的地的一部分。

在图2中，利用地单元来隔离MIMO天线1和MIMO天线2，利用附加地单元来隔离MIMO天线3和MIMO天线4，并且所述MIMO天线1和MIMO天线2与MIMO天线3和MIMO天线4之间在位置上远离，通过PCB主板分开。由此可见，在图2的天线装置中，通过在天线单元之间设置地单元，可以将在电子设备中布置四个天线单元。然而，在现有的通过位置远离的方式来隔离天线单元的技术方案中，通常仅仅能布置两个天线单元。

所述隔离地的长度和宽度可根据MIMO天线1的第一馈电端与MIMO天线2的第二馈电端之间的距离来调整。MIMO天线1的电流激励和MIMO天线2的电流激励在所述地单元中相互抵消，从而可以有效改善MIMO天线1与MIMO天线2的隔离度性能。类似地，所述附加隔离地的长度和宽度可根据MIMO天线3的第三馈电端与MIMO天线4的第四馈电端之间的距离来调整，并且MIMO天线3和MIMO天线4的电流激励在所述地单元中相互抵消，从而可以有效改善二者的隔离度性能。

图3是图示了根据本发明实施例的用于形成天线的方法300的流程图。该用于形成天线的方法300可应用于各种电子设备，电子设备的种类不构成对本发明的限制。

所述用于形成天线的方法300包括：在电子设备的第一位置设置第一天线单元，该第一天线单元具有第一馈电端(S310)；在电子设备的与所述第一位置邻近的第二位置设置第二天线单元，该第二天线单元具有第二馈电端(S320)；在所述第一馈电端和第二馈电端之间设置地单元(S330)。

在S310中设置第一天线单元，在S320中设置第二天线单元。所述第一天线单元和第二天线单元可以是利用任何技术实现的天线，例如微带天线、单极天线、环形天线等。具体的天线类型不构成对本发明的限制。

所述第一天线单元经由其馈电端（即第一馈电端）与电子设备的主处理电路连接，以辐射和接收信号。根据天线类型的不同，所述第一天线单元还可以具有用于连接地的馈地端。所述第二天线单元经由其馈电端（即第二馈电端）与电子设备的主处理电路连接，以辐射和接收信号，其也可具有馈地端。所述第一天线单元的频率带宽和第二天线单元的频率带宽可以具有相同的频段、也可以具有完全不同的频率。

由于第一天线单元和第二天线单元相邻地布置，第一馈电端和第二馈电端也相邻，因此如果在第一天线单元和第二天线单元没有隔离措施，则在它们的工作期间可能产生馈电端的干扰和自由空间中的相互干扰（如结合图1所描述的）。

在S330中，所述第一馈电端和第二馈电端之间设置地单元。所述地单元对第一馈电端和第二馈电端形成物理隔离，从而隔离第一馈电端和第二馈电端中泄露的信号，避免了上述的馈电端的干扰。此外，设置在所述第一馈电端和第二馈电端之间的地单元也会改变第一馈电端和第二馈电端中的电流走向，例如使得第一馈电端和第二馈电端中的部分电流流向所述地单元，从而能够部分地甚或全部地相互抵消，从而减小了天线信号在自由空间中的相互干扰。因此，在S330中的地单元不但物理地隔离第一天线单元和第二天线单元，并且改变了第一天线单元和第二天线单元中的电流走向，从而改变第一天线单元和第二天线单元之间的耦合关系，使得相互的干扰电流能够部分地抵消，从而改善了第一天线单元和第二天线单元之间的隔离效果。

作为示例，可如下地在所述第一馈电端和第二馈电端之间设置地单元：确定所述第一馈电端和第二馈电端之间的距离；基于所述第一馈电端和第二馈电端之间的距离来设置所述地单元的长度和宽度。当第一馈电端和第二馈电端之间的距离远时，相互干扰会小，则地单元的长度和宽度的尺寸可以较小；当第一馈电端和第二馈电端之间的距离近时，可增加地单元的长度和宽度以增加其面积来增加隔离效果。该地单元的长度可高于或等于所述两个馈电端中任一个的长度，以形成较好的物理隔离。

在S330中设置地单元的过程中，还可以确定所述第一馈电端和第二馈电端的中间位置；并且在所述中间位置上设置所述地单元，使得第一馈电端和第二馈电端对称地位于所述地单元的两侧。在所述第一天线单元和第二天线单元的辐射性能（例如，辐射功率）相同的情况下，将第一馈电端和第二馈电端对称地设置在所述地单元的两侧会使得第一天线单元和第二天线单元中的镜像电流更多地相互抵消，从而以达到最佳的抵消效果。

在具体实现中，可以将所述电子设备的地的一部分作为地单元，例如可以将电子设备的主处理单路板上的接地层的一部分作为所述地单元。

在本发明实施例的用于形成天线的方法300的技术方案中，通过在相邻的天线单元之间设置地单元，能够降低相邻天线单元的干扰，从而使能够邻近地放置不同的天线单元以节约天线装置所占用的空间。

图4是图示了根据本发明另一实施例的用于形成天线的方法400的流程图。该用于形成天线的方法400包括：在电子设备的第一位置设置第一天线单元，该第一天线单元具有第一馈电端(S410)；在电子设备的与所述第一位置邻近的第二位置设置第二天线单元，该第二天线单元具有第二馈电端(S420)；在所述第一馈电端和第二馈电端之间设置地单元(S430)；在所述电子设备的第三位置上设置第三天线单元，该第三位置远离所述第一位置和第二位置，该第三天线单元具有第三馈电端(S440)；在所述电子设备的第四位置上设置第四天线单元，该第四位置邻近所述第三位置、并且远离所述第一位置和第二位置，该第四天线单元具有第四馈电端(S450)；在所述第三馈电端和第四馈电端之间设置附加地单元(S460)。

图4中的步骤S410、S420、S430分别与图3中的步骤S310、S320、S330对应。步骤S440、S440、S450与所述步骤S410、S420、S430类似，用以在不同的位置形成了利用附加地单元隔离的第三天线单元和第四天线单元。所述地单元或所述附加地单元是所述电子设备的地的一部分。利用图4的方法实现的天线装置的结构例如如图2所示，其中组合地使用不同的天线隔离手段，从而在同一电子设备中布置更多的天线单元。

要注意，可以根据需要来对图4的步骤进行增加和删除、或者调整其中的各个步骤的顺序。例如，在实现3入3出的MIMO天线时，可以从而图4中删除步骤S420和S430、或者删除S450和S460；还可以增加与S440类似的步骤，甚或增加了与S440、S440、S450类似的三个步骤。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的用于形成天线的方法（300、400）中所涉及的装置和单元的具体实现，可以参考前述装置实施例中的图示和操作，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，上述方法实施例中的部分步骤可以进行重新组合，或可以改变部分步骤之前的执行顺序。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1.一种天线装置，应用于电子设备，包括：

第一天线单元，位于所述电子设备的第一位置，具有第一馈电端；

第二天线单元，位于所述电子设备的与所述第一位置邻近的第二位置，具有第二馈电端；

地单元，位于所述第一馈电端和第二馈电端之间。

2.根据权利要求1的天线装置，其中，所述地单元的长度和宽度取决于所述第一馈电端和第二馈电端之间的距离。

3.根据权利要求1的天线装置，其中，第一馈电端和第二馈电端对称地位于所述地单元的两侧。

4.根据权利要求1的天线装置，其中，所述天线装置是多输入多输出天线，该多输入多输出天线还包括：

第三天线单元，位于所述电子设备的第三位置，该第三位置远离所述第一位置和第二位置，该第三天线单元具有第三馈电端。

5.根据权利要求4的天线装置，其中，所述多输入多输出天线还包括：

第四天线单元，位于所述电子设备的第四位置，该第四位置邻近所述第三位置、并且远离所述第一位置和第二位置，该第四天线单元具有第四馈电端；

附加地单元，位于所述第三馈电端和第四馈电端之间。

6.根据权利要求1或5的天线装置，其中，所述地单元或所述附加地单元是所述电子设备的地的一部分。

7.一种用于形成天线装置的方法，应用于电子设备，所述方法包括：

在电子设备的第一位置设置第一天线单元，该第一天线单元具有第一馈电端；

在电子设备的与所述第一位置邻近的第二位置设置第二天线单元，该第二天线单元具有第二馈电端；

在所述第一馈电端和第二馈电端之间设置地单元。

8.根据权利要求7的方法，其中，所述在所述第一馈电端和第二馈电端之间设置地单元包括：

确定所述第一馈电端和第二馈电端之间的距离；

基于所述第一馈电端和第二馈电端之间的距离来设置所述地单元的长度和宽度。

9.根据权利要求7的方法，其中，所述在所述第一馈电端和第二馈电端之间设置地单元包括：

确定所述第一馈电端和第二馈电端的中间位置；

在所述中间位置上设置所述地单元，使得第一馈电端和第二馈电端对称地位于所述地单元的两侧。

10.根据权利要求7的方法，其中，所述天线装置是多输入多输出天线，所述方法还包括：

在所述电子设备的第三位置上设置第三天线单元，该第三位置远离所述第一位置和第二位置，该第三天线单元具有第三馈电端。

11.根据权利要求10的方法，其中，所述方法还包括：

在所述电子设备的第四位置上设置第四天线单元，该第四位置邻近所述第三位置、并且远离所述第一位置和第二位置，该第四天线单元具有第四馈电端；

在所述第三馈电端和第四馈电端之间设置附加地单元。

12.根据权利要求7或11的方法，其中，所述地单元或所述附加地单元是所述电子设备的地的一部分。

Images