CN104993240A - 一种大幅度提高天线隔离度的方法及天线 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种大幅度提高天线隔离度的方法及天线。该方法包括：向天线辐射体同时馈入同相信号和反相信号，在所述天线辐射体中同时产生的差模辐射和共模辐射实现所述天线隔离度的提高。该天线包括天线辐射体、模式分离驱动电路、第一辐射馈源、第二辐射馈源；第一辐射馈源的一端与所述模式分离驱动电路相连，另一端接地；第二辐射馈源的一端与所述模式分离驱动电路相连，另一端接地；模式分离驱动电路还与所述天线辐射体相连；模式分离驱动电路将所述第一辐射馈源的电信号以同相信号输入所述天线辐射体，产生共模辐射；同时将所述第二辐射馈源的电信号以反相信号输入所述天线辐射体，产生差模辐射。利用双辐射模提高天线隔离度。

Description

一种大幅度提高天线隔离度的方法及天线

技术领域

本发明涉及天线，具体地，涉及一种大幅度提高天线隔离度的方法及天线。

背景技术

随着通信技术的发展，在同一个设备上需要集成越来越多的天线，天线之间的耦合会导致信号干扰与效率下降等诸多问题，因此如何在近距离情况下增加天线的隔离度一直是工程研究的热点。增加天线隔离度的传统措施有：增加收发天线距离、正交极化和平衡线隔离（专利：US7688273B2）。前两种措施要求有很大空间来放置天线，因此很难应用到移动通信设备上，第三种措施对隔离度的提高有限。而面对电子器件越来越集成化的需求，急需提出一种不增加额外体积的天线隔离技术。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种创新的增加天线隔离度的设计方法和结构，利用反相馈电与同相馈电同时激励起天线上的两种辐射模式，通过模式分离驱动电路将两种模式分开，从而实现非常优异的隔离度性能。

根据本发明提供的一种大幅度提高隔离度的天线，包括天线辐射体、模式分离驱动电路、第一辐射馈源、第二辐射馈源；

所述第一辐射馈源的一端与所述模式分离驱动电路相连，另一端接地；

所述第二辐射馈源的一端与所述模式分离驱动电路相连，另一端接地；

所述模式分离驱动电路还与所述天线辐射体相连；

所述模式分离驱动电路用于在天线发射状态，将所述第一辐射馈源的电信号以同相信号输入所述天线辐射体，产生共模辐射；同时将所述第二辐射馈源的电信号以反相信号输入所述天线辐射体，产生差模辐射；

在天线接收状态，将所述天线辐射体的共模辐射以同相信号输入所述第一辐射馈源和第二辐射馈源；同时将所述天线辐射体的差模辐射以反相信号输入所述第一辐射馈源和第二辐射馈源。

作为一种实施例，所述模式分离驱动电路包括相互耦合的主线圈与副线圈；

所述主线圈的中点连接至所述第一辐射馈源，两端连接所述天线辐射体；

所述副线圈的一端与所述第二辐射馈源连接，另一端接地；

所述第一辐射馈源在所述主线圈的两端产生所述同相信号，所述第二辐射馈源在所述副线圈的两端产生反相电压，所述主线圈的两端耦合副线圈获得所述反相信号。

作为一种实施例，还包括第一匹配电路和第二匹配电路；

所述第一辐射馈源经过所述第一匹配电路与所述模式分离驱动电路相连，

所述第二辐射馈源经过所述第二匹配电路与所述模式分离驱动电路相连。

作为一种实施例，所述天线辐射体包括第一辐射体和第二辐射体；所述第一辐射体和第二辐射体分别与所述主线圈的两端相连。

作为一种实施例，所述第一辐射体包括共连至所述主线圈同一端的若干个辐射单体，所述第二辐射体包括共连至所述主线圈同一端的若干个辐射单体。

基于同一构思，本发明还提供一种大幅度提高天线隔离度的方法，基于上述天线，包括：发射过程和接收过程；

所述发射过程包括：

所述模式分离驱动电路将所述第一辐射馈源的电信号以同相信号输入所述天线辐射体，在所述天线辐射体产生共模辐射，

同时，将所述第二辐射馈源的电信号以反相信号输入所述天线辐射体，在所述天线辐射体产生差模辐射；

所述接收过程包括：

所述模式分离驱动电路将所述天线辐射体的共模辐射以同相信号输入所述第一辐射馈源和第二辐射馈源，

同时，所述模式分离驱动电路将所述天线辐射体的差模辐射以反相信号输入所述第一辐射馈源和第二辐射馈源。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本专利在天线距离很小的情况下，性能优势尤为突出，理论上可以将天线隔离度作到无穷大；并且这种方法具有普适性，对辐射体形式没有特殊要求，既可以作用于两个分离辐射体，也可以在同一辐射体不同端口上达到非常好的隔离度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见，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。附图中：

图1是反相馈电产生差模辐射的等效结构示意图；

图2是同相馈电产生共模辐射的等效结构示意图；

图3是一种大幅度提高隔离度的天线等效结构示意图；

图4是一种利用线圈耦合实现大幅度提高隔离度的天线结构示意图；

图5是仅设置单个天线辐射体的大幅度提高隔离度的天线结构示意图；

图6是另一种大幅度提高隔离度的天线等效结构示意图。

101-第一天线辐射体，102-第二天线辐射体，201-模式分离驱动电路，301-第二匹配电路，302-第一匹配电路，401-第二辐射馈源，402-第一辐射馈源，501-耦合线圈对。

具体实施方式

下文结合附图以具体实施例的方式对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，还可以使用其他的实施例，或者对本文列举的实施例进行结构和功能上的修改，而不会脱离本发明的范围和实质。

传统的天线设计中，各个天线端口独立馈电，当天线之间距离比较近时，由于辐射导体体之间的存在耦合电容，导致天线之间的耦合度随距离减小而上升，因此当天线距离较小时，天线之间的隔离度会变得很差。在试验中，当两个天线距离较近时，会产生两种耦合电流，第一种是地板上的感应电流，由辐射体与地板之间的容性耦合产生，第二种电流是另一个辐射导体上的感应电流，是两个辐射体之间的容性耦合产生。在传统认识中，辐射体之间的耦合电流是导致隔离度降低的主要因素，是有害的，需要通过特殊设计降低它从而提高隔离度，譬如在两个辐射体之间串联感性元件。

两个辐射体之间的耦合电流也会产生辐射，如果将其中一个辐射体作为“天线”，将另外一个辐射体作为“地”，并在它们之间馈入反相信号，则会在两个辐射体上产生反相电流，此时两辐射体在地板上产生的感应电流幅度相等，相位相反，从而互相对消，使得地板上的总感应电流非常微弱，对辐射的影响可以忽略不计，本专利把这种辐射模式称为差模辐射，如图1所示。

如果在两个端口上馈入同相信号，则两个辐射体上的电流始终同相，两端口在地板上的电流同相叠加，此时可以将两辐射体看成一个整体，这个总辐射体与地板之间的耦合电容与耦合电流产生辐射，本专利称之为共模辐射，如图2所示。

在两个辐射体比较接近时，差模辐射和共模辐射都很强烈，因此完全可以通过差模与共模驱动电路同时激励两种辐射模式，将两路信号分别馈入到差模共模驱动电路中，并通过特殊巧妙的设计将差模与共模信号分开，实现两路信号的隔离，本文把这种驱动电路成为“模式分离驱动电路”。

本发明提出一种大幅度提高隔离度的天线的实施例，如图4所示，包括天线辐射体、模式分离驱动电路、第一辐射馈源、第二辐射馈源；

所述第一辐射馈源的一端与所述模式分离驱动电路相连，另一端接地；

所述第二辐射馈源的一端与所述模式分离驱动电路相连，另一端接地；

所述模式分离驱动电路还与所述天线辐射体相连；

所述模式分离驱动电路用于在天线发射状态，将所述第一辐射馈源的电信号以同相信号输入所述天线辐射体，产生共模辐射；同时将所述第二辐射馈源的电信号以反相信号输入所述天线辐射体，产生差模辐射；

在天线接收状态，将所述天线辐射体的共模辐射以同相信号输入所述第一辐射馈源和第二辐射馈源；同时将所述天线辐射体的差模辐射以反相信号输入所述第一辐射馈源和第二辐射馈源。

本发明公开一种提高天线隔离度的方法，此方案可广泛应用在包括基站在内的电信设备上，以及包括移动终端在内的电子设备上。

如图3所示，所述天线辐射体包括第一辐射体和第二辐射体，两个天线辐射体类型不限，也不要求类型一样，两个天线辐射体的RF端口分别接到模式分离驱动电路201的输出端口，模式分离驱动电路201为本设计中最关键器件，其功能为实现差模共模信号的隔离驱动。第二辐射馈源的电信号经模式分离驱动电路201后转换成反相信号驱动两个辐射体，即产生差模辐射。第一辐射馈源的电信号经此模式分离驱动电路201后转换成同相信号驱动两个辐射体，即产生共模辐射。

在模式分离驱动电路201进行转换的同时，差模信号与共模信号在电路中相互分开到第一辐射馈源和第二辐射馈源中，使得两种模式之间隔离度非常高。模式分离驱动电路201的输入端分别接到第二匹配电路301与第一匹配电路302上，匹配电路能够实现辐射馈源与模式分离驱动电路201之间的阻抗匹配，减小反射损耗，从而提高差模或共模辐射性能。匹配电路再分别与所述第一辐射馈源402、第二辐射馈源401相接。

在本专利中，第一辐射馈源402与第二辐射馈源401只是为了表示馈源与模式分离驱动电路201内部电路的不同连接关系而作的命名，实际上馈源本身并无任何结构或者电学上的特殊性，第一辐射馈源402与第二辐射馈源401上承载射频信号，其频率带宽均不限，发射接收信号的功能也不限，两个馈源既可以同为发射端，也可以同为接收端，或者一个为发射端而另一个为接收端。

作为一种实施例，如图4所示，所述模式分离驱动电路包括相互耦合的主线圈与副线圈；

所述主线圈的中点连接至所述第一辐射馈源，两端连接所述天线辐射体；

所述副线圈的一端与所述第二辐射馈源连接，另一端接地；

所述第一辐射馈源在所述主线圈的两端产生所述同相信号，所述第二辐射馈源在所述副线圈的两端产生反相电压，所述主线圈的两端耦合副线圈获得所述反相信号。

作为一种实施例，还包括第一匹配电路和第二匹配电路；

所述第一辐射馈源经过所述第一匹配电路与所述模式分离驱动电路相连，

所述第二辐射馈源经过所述第二匹配电路与所述模式分离驱动电路相连。

两个辐射体的RF端口分别接到线圈耦合对中501的主线圈两端，从主线圈中间位置引线出来经过第一匹配电路302连接到第一辐射馈源402上，副线圈一端接地，另一端通过第二匹配电路301接到第二辐射馈源401上。在此设计中，第一辐射馈源402产生的电信号施加在主线圈中心抽头与“地”之间，主线圈两端之间不存在电压差，因此第一辐射馈源402只能在两天线RF端口上产生同相激励，而不会干扰第二辐射馈源401的差模信号。第二辐射馈源401产生的电信号从副线圈耦合到主线圈上，其效果相当于将第二辐射馈源401产生的电信号施加在主线圈两端，因此第二辐射馈源401只会在天线的两端口上产生反相激励，形成差模辐射，同样也不会干扰第一辐射馈源402中的电信号。第一辐射馈源402对应共模信号，第二辐射馈源401对应差模信号，由此实现相互隔离。

如图4所示，所述第一辐射体和第二辐射体分别与所述主线圈的两端相连。

本发明的方案也包括如图5所示的结构，即天线辐射体仅仅有一个辐射结构，同时连接模式分离驱动电路201的两个输出端口，也即同时与所述主线圈的两端相连。

作为一种实施例，所述第一辐射体包括共连至所述主线圈同一端的若干个辐射单体，所述第二辐射体包括共连至所述主线圈同一端的若干个辐射单体。

作为一种简化的结构，也可以如图6所示，第一辐射馈源402、第二辐射馈源401直接与模式分离驱动电路201连接。

基于同一构思，本发明提出了利用双辐射模大幅度提高天线隔离度的方法和天线，具有应用范围普遍与性能优异的特点。本发明提供一种大幅度提高天线隔离度的方法，基于所述的天线，包括：发射过程和接收过程；

所述发射过程包括：

所述模式分离驱动电路将所述第一辐射馈源的电信号以同相信号输入所述天线辐射体，在所述天线辐射体产生共模辐射，

同时，将所述第二辐射馈源的电信号以反相信号输入所述天线辐射体，在所述天线辐射体产生差模辐射；

所述接收过程包括：

所述模式分离驱动电路将所述天线辐射体的共模辐射以同相信号输入所述第一辐射馈源和第二辐射馈源，

同时，所述模式分离驱动电路将所述天线辐射体的差模辐射以反相信号输入所述第一辐射馈源和第二辐射馈源。

向天线辐射体同时馈入同相信号和反相信号，在所述天线辐射体中同时产生的差模辐射和共模辐射实现所述天线隔离度的提高。利用天线辐射体的共模辐射与差模辐射来发射或接收信号，通过模式分离驱动电路将差模辐射与共模辐射信号引入到射频端口，从而实现射频端口间的高隔离度。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，本领域技术人员知悉，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等同替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种大幅度提高隔离度的天线，其特征在于，包括天线辐射体、模式分离驱动电路、第一辐射馈源、第二辐射馈源；

所述第一辐射馈源的一端与所述模式分离驱动电路相连，另一端接地；

所述第二辐射馈源的一端与所述模式分离驱动电路相连，另一端接地；

所述模式分离驱动电路还与所述天线辐射体相连；

所述模式分离驱动电路用于在天线发射状态，将所述第一辐射馈源的电信号以同相信号输入所述天线辐射体，产生共模辐射；同时将所述第二辐射馈源的电信号以反相信号输入所述天线辐射体，产生差模辐射；

在天线接收状态，将所述天线辐射体的共模辐射以同相信号输入所述第一辐射馈源和第二辐射馈源；同时将所述天线辐射体的差模辐射以反相信号输入所述第一辐射馈源和第二辐射馈源。

2.根据权利要求1所述的一种大幅度提高隔离度的天线，其特征在于，所述模式分离驱动电路包括相互耦合的主线圈与副线圈；

所述主线圈的中点连接至所述第一辐射馈源，两端连接所述天线辐射体；

所述副线圈的一端与所述第二辐射馈源连接，另一端接地；

所述第一辐射馈源在所述主线圈的两端产生所述同相信号，所述第二辐射馈源在所述副线圈的两端产生反相电压，所述主线圈的两端耦合副线圈获得所述反相信号。

3.根据权利要求1或2所述的一种大幅度提高隔离度的天线，其特征在于，还包括第一匹配电路和第二匹配电路；

所述第一辐射馈源经过所述第一匹配电路与所述模式分离驱动电路相连，

所述第二辐射馈源经过所述第二匹配电路与所述模式分离驱动电路相连。

4.根据权利要求3所述的一种大幅度提高隔离度的天线，其特征在于，所述天线辐射体包括第一辐射体和第二辐射体；所述第一辐射体和第二辐射体分别与所述主线圈的两端相连。

5.根据权利要求4所述的一种大幅度提高隔离度的天线，其特征在于，所述第一辐射体包括共连至所述主线圈同一端的若干个辐射单体，所述第二辐射体包括共连至所述主线圈同一端的若干个辐射单体。

6.一种大幅度提高天线隔离度的方法，其特征在于，基于权利要求1-5任一所述的天线，包括：发射过程和接收过程；

所述发射过程包括：

所述模式分离驱动电路将所述第一辐射馈源的电信号以同相信号输入所述天线辐射体，在所述天线辐射体产生共模辐射，

同时，将所述第二辐射馈源的电信号以反相信号输入所述天线辐射体，在所述天线辐射体产生差模辐射；

所述接收过程包括：

所述模式分离驱动电路将所述天线辐射体的共模辐射以同相信号输入所述第一辐射馈源和第二辐射馈源，

同时，所述模式分离驱动电路将所述天线辐射体的差模辐射以反相信号输入所述第一辐射馈源和第二辐射馈源。