CN106233531B - 具有可调去耦结构的mimo天线 - Google Patents

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Abstract

一种MIMO天线，包括：第一天线；第二天线；及可调去耦结构。所述可调去耦结构设置于所述第一天线及第二天线之间，用于降低所述第一天线及第二天线之间的耦合，所述可调去耦结构包括串联的第一可调电容及第二可调电容和并联的第一可调电感及第二可调电感。

Description

具有可调去耦结构的MIMO天线
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种具有可调去耦结构的MIMO天线。
背景技术
MIMO(Multi-input Multi-output，多输入多输出)天线技术是MIMO无线通信技术的主要核心技术之一，传统的SISO(Single-input Single-output，单输入单输出)天线系统在信道容量上具有一个不可突破的瓶颈——香农容量的限制。在无尺寸限制的条件下，天线数量越多，系统吞吐率会随着天线的数量成倍的增加。
但是对于终端设备，尺寸是严格限制的，将多个天线集中在小的空间内，将会引起很大的互耦，天线的性能也将随之下降。如何在有限的尺寸下，在终端一侧实现多个天线单元之间的高隔离问题是天线设计的一个难点。
现有的一种实现MIMO天线高隔离的方法是利用中和线连接两个天线单元，天线之间的耦合电流通过中和线进行中和从而提高了天线之间的隔离度。然而，这种采用中和线的方式也只能对工作在特定频段的天线进行隔离，如果天线的工作频率发生变化，则需要不同长度的中和线。
发明内容
本发明提供一种具有可调去耦结构的MIMO天线，能对工作在不同频段的多个天线单元进行隔离。
一种MIMO天线，包括：
第一天线；
第二天线；及
可调去耦结构，设置于所述第一天线及第二天线之间，用于降低所述第一天线及第二天线之间的耦合，所述可调去耦结构包括串联的第一可调电容及第二可调电容和并联的第一可调电感及第二可调电感。
具体地，所述可调去耦结构的等效电路包括第一去耦电路及第二去耦电路，所述第一去耦电路及第二去耦电路的电路结构相同且呈对称设置。
具体地，所述第一去耦电路包括所述串联的第一可调电容及第二可调电容和并联的第一可调电感及第二可调电感，所述第一可调电容的一端连接一第一端口，所述第一可调电容的另一端连接一第一节点；所述第二可调电容的一端连接所述第一节点，另一端连接所述第二可调电感；所述第一可调电感的两端分别连接所述第一节点及一第二节点；所述第二可调电感的一端接所述第二可调电容，另一端连接所述第二节点。
具体地，每一天线连接一可调匹配网络，用于调节所述第一天线及第二天线的频段。
具体地，所述MIMO天线包括控制器，用于控制所述可调匹配网络以调节所述第一天线及第二天线的频段；所述控制器还用于控制所述可调去耦结构的可调电感的电感值或可调电容的电容值。
具体地，所述第一可调电感及第二可调电感为电子器件或微带线电感；所述第一可调电容及第二可调电容为电子器件或微带线电容。
所述具有可调去耦结构的MIMO天线利用可调去耦结构解决第一天线及第二天线之间的去耦，所述第一可调去耦结构包括可调的串联电容及可调的并联电感，能对工作在不同频段的天线进行去耦。
附图说明
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他的附图。
图1为本发明MIMO天线实施例一的组成图；
图2为图1中可调去耦结构的电路或等效电路图；
图3为未设置去耦结构的MIMO天线的结构示意图；
图4为图3中未设置去耦结构的MIMO天线的隔离度仿真图；
图5为设有可调去耦结构的MIMO天线的结构示意图；
图6为图5中设有可去耦结构的MIMO天线在电感不同时对应的不同的隔离度仿真曲线图。
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的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明涵盖的范围。
请参阅图1，在本发明一实施例中，一种MIMO天线系统包括至少两个天线10及设于该两天线10之间的可调去耦结构40。每一天线10连接有一可调天线匹配网络20，用于调节与之相连的天线的频段。所述MIMO天线系统还包括控制单元50，所述控制单元50与所述可调天线匹配网络20相连，用于控制所述可调天线匹配网络20以调节天线的频段；所述控制单元50还与所述可调去耦结构40相连，用于调节所述可调天线匹配网络20以对不同工作频率的天线去耦。所述至少两个天线10设置于一介质基板30上。所述介质基板30的背面覆有金属薄膜作为接地板；该两天线10可设置于所述介质基板30的正面；所述可调去耦结构40也可以印制于介质基板30的正面。
所述可调去耦结构40可由电子器件组成的电路或微带线结构等形式实现。在一实施例中，所述可调去耦结构40的电路或等效电路结构如图2所示，具体包括：
第一去耦电路42；第一去耦电路42包括电容C11、C12及电感L11及L12；电容C11的一端与第一端口P1相连，电容C11的另一端与节点A相连；电容C12的一端与所述节点A相连，电容C12的另一端与电感L12相连；电感L11的两端分别连接所述节点A及节点B，节点B与第二端口P2相连；电感L12的一端与所述电容C12相连，另一端与节点B相连；及
第二去耦电路44；所述第二去耦电路44包括电容C21、C22及电感L21及L22；电容C22的一端与第三端口P3相连，电容C22的另一端与节点C相连；电容C21的一端与所述节点C相连，电容C21的另一端与电感L21相连；电感L22的两端分别连接所述节点C及节点D，节点D与第四端口P4相连；电感L21的一端与所述电容C21相连，另一端与节点D相连。
所述第一去耦电路42及第二去耦电路44的电路结构相同且呈对称设置。所述第一去耦电路42及第二去耦电路44均包括串联电容及并联电感，电容C11、C12、C21、C22均为可调电容；电感L11、L12、L21、L22均为可调电感。
在本发明实施例中，所述电容C11、C12、C21、C22可以是数字电容，所述控制单元50可输出数字信号控制所述数字电容的电容值；所述电感L11、L12、L21、L22可以是数字电感，所述控制单元50可输出数字信号控制所述数字电感的电感值。调节所述可调去耦结构40的电容值或电感值，可使所述可调去耦结构40的谐振频率不同。所述天线10的工作频率越高，所述可调去耦结构40的谐振频率也需调节得越高，如此方可满足MIMO天线的去耦要求。MIMO天线的两个天线同时工作时，两者之间产生的干扰能量可被所述可调去耦结构吸收，且可调去耦结构的电容能产生开路的效果，因而能达到去耦及隔离效果，使MIMO天线的隔离度满足设计要求。
在实际应用中，所述可调去耦结构40包括第一去耦电路42及第二去耦电路44其中之一亦可达到去耦效果。
请参阅图3，天线1及天线2之间未设置去耦结构，图4中两条曲线S(2，1)和S(2，2)分别表示图3中MIMO天线的回波损耗和隔离度曲线，从图4所示的仿真图可以看到，以天线的工作频率为2GHZ为例，所述MIMO天线系统的天线1和天线2之间的隔离度约为-6dB，大于天线设计规定的最大隔离度-10dB；表明天线1和2之间的耦合较大。
请参阅图5，天线1及天线2之间设置有所述可调去耦结构；图6所示的三条曲线是在电感分别为1nH、2nH、3nH时图5中MIMO天线的隔离度曲线，同样以天线的工作频率为2GHZ为例，这三条隔离度曲线对应的隔离度分别为-27dB、-22dB、-15dB，均小于天线设计规定的最大隔离度-10dB，且天线的工作频率为2GHZ时，电感值越小，隔离度越高。
本发明提出一种具有可调去耦结构的MIMO天线，所述可调去耦结构可解决天线1和天线2之间任意频段的去耦，从而提供了一种去耦结构简单，且去耦的频段可调的MIMO天线。
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 (6)

1.一种多输入多输出MIMO天线，其特征在于，包括：
第一天线；
第二天线；及
可调去耦结构的等效电路，设置于所述第一天线及第二天线之间，用于降低所述第一天线及第二天线之间的耦合，所述可调去耦结构的等效电路包括：第一可调电容及第二可调电容，和第一可调电感及第二可调电感，所述第一可调电感与所述第一可调电容及第二可调电容相连，所述第二可调电感与所述第二可调电容相连，所述第一可调电容和第二可调电容串联，所述第一可调电感和第二可调电感并联。
2.根据权利要求1所述的MIMO天线，其特征在于：所述可调去耦结构的等效电路包括第一去耦电路及第二去耦电路，所述第一去耦电路及第二去耦电路的电路结构相同且呈对称设置。
3.根据权利要求2所述的MIMO天线，其特征在于：所述第一去耦电路包括所述串联的第一可调电容及第二可调电容和并联的第一可调电感及第二可调电感，所述第一可调电容的一端连接一第一端口，所述第一可调电容的另一端连接一第一节点；所述第二可调电容的一端连接所述第一节点，另一端连接所述第二可调电感；所述第一可调电感的两端分别连接所述第一节点及一第二节点；所述第二可调电感的一端接所述第二可调电容，另一端连接所述第二节点。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的MIMO天线，其特征在于：每一天线连接一可调匹配网络，用于调节所述第一天线及第二天线的频段。
5.根据权利要求4所述的MIMO天线，其特征在于：所述MIMO天线包括控制器，用于控制所述可调匹配网络以调节所述第一天线及第二天线的频段；所述控制器还用于控制所述可调去耦结构的可调电感的电感值或可调电容的电容值。
6.根据权利要求1所述的MIMO天线，其特征在于：所述第一可调电感及第二可调电感为电子器件或微带线电感；所述第一可调电容及第二可调电容为电子器件或微带线电容。
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