CN107706529A - 一种去耦组件、多天线系统及终端 - Google Patents

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Abstract

本发明的实施例提供一种去耦组件、多天线系统及终端，涉及通信技术领域，可改变电磁波的辐射方向，从而在较大的频率范围内达到去耦效果。该多天线系统包括：相邻的第一天线单元和第二天线单元，所述第一天线单元和所述第二天线单元之间设置有去耦组件；其中，所述去耦组件由具有电各向异性或电磁双各向异性的电磁材料构成，以降低所述第一天线单元和所述第二天线单元之间产生的耦合。

Description

一种去耦组件、多天线系统及终端
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种去耦组件、多天线系统及终端。
背景技术
通常，为保证通信质量，接收端内的各个天线在收发信号时是相互隔离的，但是对于手机等接收端，其尺寸一般是有严格限制的，将多个天线集中在有限的小空间内，将导致不同天线进行辐射时产生较为严重的耦合现象，使天线之间的隔离度降低。
对此，现有技术中通常在接收端的天线之间搭建去耦网络(例如增设LC去耦电路)、中和线、或者陷波凹槽，来中和天线之间的耦合电流，从而达到去耦效果。
但是，上述去耦方式只能针对一个或多个固定的频段达到去耦效果，一旦天线工作的频段发生改变，相应的去耦网络、中和线、或者陷波凹槽需要重新进行设计，例如，天线工作的频段为频段1时，天线之间设置宽度为D1的中和线即可达到去耦效果，但宽度为D1的中和线可能仅在频段1内具有去耦效果，那么，随着未来天线的工作频段将越来越多，天线可以选择不同的频段收发信号，当天线在频段2工作时，宽度为D1的中和线便无法达到去耦效果。
发明内容
本发明的实施例提供一种去耦组件、多天线系统及终端，可改变电磁波的辐射方向，从而在较大的频率范围内达到去耦效果。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
第一方面，本发明的实施例提供一种多天线系统，该多天线系统包括：相邻的第一天线单元和第二天线单元，该第一天线单元和该第二天线单元之间设置有去耦组件；其中，该去耦组件由具有电各向异性或电磁双各向异性的电磁材料构成，以降低该第一天线单元和该第二天线单元之间产生的耦合。
其中，当上述第一天线单元和第二天线单元之间未设置去耦组件时，以第一天线单元为例，第一天线单元可以朝一定方向辐射电磁波，该方向的电磁波进入自由空间后，在各个方向上辐射的难易程度一致，因此，这两个天线单元的辐射区域在这两个天线单元之间的空间产生了交集，产生了耦合，使天线单元之间的隔离度降低，而在第一天线单元和第二天线单元之间设置上述去耦组件之后，由于上述去耦组件具有电磁双各向异性或电各向异性，因此，去耦组件可以在较大的频率范围内改变其所在位置处电磁波的辐射方向，降低第一天线单元和第二天线单元辐射出的电磁波朝着彼此所在的区域传播的能量，从而减小这两个天线单元产生的辐射区域的交集，即降低第一天线单元和第二天线单元之间的耦合，达到去耦效果。
在一种可能的设计中，该去耦组件包括N个第一去耦单元，N为大于0的整数；该第一去耦单元包括：绝缘的电介质基板，以及设置在该电介质基板上的至少一个闭合导电环，其中，该闭合导电环所在的平面，与设置该第一天线单元和该第二天线单元的接地板相交。
在一种可能的设计中，该闭合导电环的法线分别指向该第一天线单元和该第二天线单元。
此时，第一去耦单元垂直于电介质基板方向的相对磁导率远小于平行于电介质基板方向的相对磁导率；第一去耦单元垂直于电介质基板方向的相对介电常数远小于平行于电介质基板方向的相对介电常数，也就是说，第一去耦单元具有显著的电磁双各向异性，并且，由于上述第一去耦单元在1GHz-6GHz范围内的色散较小，因此，第一去耦单元在1GHz-6GHz范围内等效的电磁参数(即上述各方向上的相对磁导率和介电常数)都是比较稳定的。
在一种可能的设计中，相邻两个该第一去耦单元之间相互接触；其中，该电介质基板的厚度小于0.5个介质波长，该介质波长是指该第一天线单元工作时辐射的电磁波在该电磁材料中的波长，该第一天线单元的工作频率大于或等于该第二天线单元的工作频率。
在一种可能的设计中，相邻两个该第一去耦单元之间设置有间距，其中，该电介质基板的厚度与该间距大小之和小于0.5个介质波长，该介质波长是指该第一天线单元工作时辐射的电磁波在该电磁材料中的波长，该第一天线单元的工作频率大于或等于该第二天线单元的工作频率。
在一种可能的设计中，该电介质基板的任意边长小于0.5个该介质波长。
此时，上述去耦组件中的第一去耦单元可近似被视为均匀的电磁介质。
在一种可能的设计中，该电介质基板包括：与该第一天线单元相对的第一表面，以及与该第二天线单元相对的第二表面，该闭合导电环设置在该第一表面和/或该第二表面。
在一种可能的设计中，该去耦组件包括M个第二去耦单元，M为大于0的整数；该第二去耦单元包括：平行设置的第一介质基板和第二介质基板，该第一介质基板所在的平面与设置该第一天线单元和该第二天线单元的接地板相交，其中，该第一介质基板的介电常数与该第二介质基板的介电常数不同。
在一种可能的设计中，该第一天线单元的介电常数与该第二天线单元的介电常数相等；其中，该第一介质基板的介电常数大于该第一天线单元的介电常数，该第二介质基板的介电常数小于该第一天线单元的介电常数。
在一种可能的设计中，该第一天线单元和该第二天线单元均包括：天线支架，以及安装在天线支架上的辐射主体；该辐射主体与该去耦组件之间设有间距。
在一种可能的设计中，该多天线系统还包括与该去耦组件相对设置的接地板。
在一种可能的设计中，该多天线系统包括：沿接地板两端对称设置的第一天线组和第二天线组，该第一天线组包括沿该接地板边缘依次排列的第三天线单元、该第一天线单元、该第二天线单元以及第四天线单元，其中，在该第一天线单元和该第二天线单元之间设置有该去耦组件。
在一种可能的设计中，该多天线系统包括：沿接地板的4个顶点设置的四组天线对，每组天线对包括该第一天线单元和该第二天线单元，该第一天线单元和该第二天线单元之间设置有该去耦组件。
第二方面，本发明的实施例提供一种去耦组件，该去耦组件设置于相邻的第一天线单元和第二天线单元之间，其中，该去耦组件由具有电各向异性或电磁双各向异性的电磁材料构成，以降低该第一天线单元和该第二天线单元之间的耦合。
第三方面，本发明的实施例提供一种终端，该终端包括如第一方面中任一项所述的多天线系统。
本发明中，上述去耦组件、多天线系统及终端的名字对设备本身不构成限定，在实际实现中，这些设备可以以其他名称出现。只要各个设备的功能和本发明类似，即属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内。
另外，第二方面至第三方面中任一种设计方式所带来的技术效果可参见第一方面中不同设计方式所带来的技术效果，此处不再赘述。
本发明的这些方面或其他方面在以下实施例的描述中会更加简明易懂。
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。
图1为本发明实施例提供的一种去耦组件的应用场景示意图一；
图2为本发明实施例提供的一种第一去耦单元的放大示意图一；
图3为本发明实施例提供的一种第一去耦单元的放大示意图二；
图4为本发明实施例提供的一种去耦组件的应用场景示意图二；
图5为本发明实施例提供的一种多天线系统的结构示意图一；
图6为本发明实施例提供的一种去耦原理的示意图；
图7为本发明实施例提供的去耦前后第一天线单元与第二天线单元之间的天线辐射方向的对比示意图；
图8为本发明实施例提供的一种去耦组件的应用场景示意图三；
图9为本发明实施例提供的一种多天线系统的结构示意图二；
图10为本发明实施例提供的第一去耦单元的等效相对磁导率和等效相对介电常数的变化示意图；
图11为本发明实施例提供的去耦前后第一天线单元和第二天线单元的S参数的对比示意图；
图12为本发明实施例提供的去耦前后第一天线组内各个天线单元的辐射效率的示意图；
图13为本发明实施例提供的一种多天线系统的结构示意图三；
图14为本发明实施例提供的去耦前后第一天线单元和第二天线单元之间发生耦合的对比示意图；
图15为本发明实施例提供的去耦前后第一天线单元和第二天线单元的辐射效率的示意图。
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描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
另外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
本发明的实施例提供一种去耦组件，具体的，该去耦组件可设置于相邻的第一天线单元和第二天线单元之间，其中，该去耦组件由具有电各向异性或电磁双各向异性的电磁材料构成，以降低第一天线单元和第二天线单元之间产生的耦合。
其中，各向异性(Anisotropy或Anisotropic)，是指传播电磁场的物质的本构参数(例如，介电常数、磁导率等)在各个方向上的分量不完全相同，例如，各向异性可以具体包括：电各向异性(即介电常数在各个方向上的分量不完全相同)，磁各向异性(即磁导率在各个方向上的分量不完全相同)，以及电磁双各向异性(即介电常数在各个方向上的分量不完全相同，且磁导率在各个方向上的分量不完全相同)。
也就是说，只要任意一个方向上介电常数的分量和其他方向上该介电常数的分量在数值上不同，即具有电各向异性；只要任意一个方向上磁导率的分量和其他方向上该磁导率的分量在数值上不同，即具有磁各向异性；只要任意一个方向上介电常数的分量和其他方向上该介电常数的分量在数值上不同，并且，任意一个方向上磁导率的分量和其他方向上该磁导率的分量在数值上不同，即具有电磁双各向异性。
需要说明的是，后续本发明是实施例中将以相对介电常数(relativepermittivity)和相对磁导率(relative permeability)，作为去耦组件的等效电磁参数来详细阐述去耦组件的去耦原理。
其中，相对介电常数是指：介质在外加电场时会产生感应电荷而削弱电场，原外加电场(真空中)与介质中电场的比值，并且，介电常数＝相对介电常数*真空介电常数ε0，ε0＝8.854187817×10-12F/m(近似值)；类似的，磁导率＝相对磁导率*真空磁导率μ0，μ0＝4π×10-7H/m(近似值)。
具体的，当上述第一天线单元和第二天线单元之间未设置去耦组件时，以第一天线单元为例，第一天线单元可以朝一定方向辐射电磁波，该方向的电磁波进入自由空间(Free Space)后，在各个方向上辐射的难易程度一致，因此，这两个天线单元的辐射区域在这两个天线单元之间的空间产生了交集，产生了自由空间耦合，使天线单元之间的隔离度降低，而在第一天线单元和第二天线单元之间设置上述去耦组件之后，由于上述去耦组件具有电磁双各向异性或电各向异性，因此，去耦组件可以改变其所在位置处第一天线单元和第二天线单元产生的电磁波的辐射方向，降低第一天线单元和第二天线单元辐射出的电磁波朝着彼此所在的区域传播的能量，从而减小这两个天线单元产生的辐射区域的交集，即降低第一天线单元和第二天线单元之间的耦合，达到去耦效果。
其中，自由空间是电磁学中的一个定义，一般指理论上的完美真空(theoretically perfect vacuum)，有时也指电磁波传播的参考介质(a referencemedium)，本发明的后续实施例中涉及到的自由空间统一指代空气。
同时，由于去耦组件的电磁双各向异性或电各向异性通常在较大的频率范围内都是较为稳定的，因此，上述去耦方式可在较大的频率范围内降低第一天线单元和第二天线单元在之间产生的耦合现象。
示例性的，如图1所示，为本发明实施例提供的一种去耦组件100的应用场景示意图，上述去耦组件100具体包括N(N为大于0的整数)个第一去耦单元10，这N个第一去耦单元10堆叠在第一天线单元11和第二天线单元12之间。
其中，如图2中的(a)所示，为图1中任一个第一去耦单元10的放大示意图，第一去耦单元10具有电磁双各向异性，该第一去耦单元10包括：绝缘的电介质基板21，以及设置在电介质基板21上的至少一个闭合导电环22，并且，该闭合导电环22所在的平面，与设置天线单元11和天线单元12的接地板13相交，也就是说，闭合导电环22所在的电介质基板21不能与接地板13平行或重合。
示例性的，该闭合导电环22所在的平面与接地板之间的夹角可以在45°-90°之间。
优选的，如图2中的(a)所示，该闭合导电环22的法线(即垂直于闭合导电环22所在平面的直线)的两端，分别指向第一天线单元11和第二天线单元12，例如，电介质基板21可以垂直设置于上述接地板上，且电介质基板21上的闭合导电环22与第一天线单元11(或第二天线单元12)的侧面平行，此时，闭合导电环22的法线的两端分别指向第一天线单元11的中心和第二天线单元12的中心，当然，由于第一天线单元11和第二天线单元12是立体的，因此，当闭合导电环22的法线分别指向第一天线单元11和第二天线单元12上的任意位置时，均可认为闭合导电环22的法线分别指向第一天线单元11和第二天线单元12。
其中，电介质基板21可以为平面，也可以为曲面，本发明实施例对此不做限定。
可选的，相邻两个第一去耦单元10之间可以相互接触，也可以设置一定间距，当相邻两个第一去耦单元10之间相互接触时，电介质基板21的厚度可小于0.5个介质波长(该介质波长是指工作频率较大的天线单元，例如第一天线单元11，在工作频率工作时辐射的电磁波在上述电磁材料中的波长)，即电介质基板21的厚度位于亚波长(Subwavelength)的范围内，例如，电介质基板21的厚度可以为0.1个介质波长，即电介质基板21的厚度位于深亚波长(Deep Subwavelength)的范围内；当相邻两个第一去耦单元10之间设置有一定间距时，电介质基板21的厚度与该间距大小之和应小于0.5个介质波长。
类似的，电介质基板21的任意边长也可以小于0.5个介质波长，例如，电介质基板21的任意边长为0.2个介质波长。
此时，该去耦组件100中的第一去耦单元10可近似被视为均匀的电磁介质。
或者，如图2中的(b)所示，在电介质基板21所在的平面内，还可以设置J*K(J和K均为大于1的整数)个第一去耦单元10，此时，每个第一去耦单元10内闭合导电环22所在的平面仍与接地板13相交，并且，每一个第一去耦单元10中电介质基板21的厚度仍然可以小于0.5个介质波长，电介质基板21的任意边长仍然可以小于0.5个介质波长，而这J*K个第一去耦单元10中，相邻的两个第一去耦单元10之间可以相互接触，也可以设置一定缝隙，本发明实施例对此不作任何限定。
例如，在图2中(b)所示的2*2个第一去耦单元10中，每个第一去耦单元10为正方形，假设每个第一去耦单元10的边长为0.25个介质波长，且相邻第一去耦单元10之间不设置缝隙，此时，这2*2个第一去耦单元10组成的矩形的边长等于0.5个介质波长；假设每个第一去耦单元10的边长为0.25个介质波长，但相邻第一去耦单元10设置缝隙，此时，这2*2个第一去耦单元10组成的矩形的边长则大于0.5个介质波长；又或者，假设每个第一去耦单元10的边长为0.1个介质波长，且相邻第一去耦单元10之间不设置缝隙，此时，这2*2个第一去耦单元10组成的矩形的边长为0.2个介质波长，小于0.5个介质波长。
另外，如图3所示，电介质基板21具体可包括与第一天线单元11相对的第一表面201，以及与第二天线单元12相对的第二表面202，而该闭合导电环22可设置在第一表面201上，也可以设置在第二表面202上，或者，还可以同时设置在第一表面201和第二表面202上，本发明实施例对此不做限定。
并且，如图4所示，一个第一去耦单元10内闭合导电环22的个数可以为一个或多个，闭合导电环22的形状可以为矩形、圆形、椭圆等等任意的封闭性状即可，以便构造出闭合磁流环，从而实现电磁双各向异性，并且，闭合导电环22的横截面积可以和第一天线单元11(或第二天线单元12)的尺寸一致，也可以大于或小于第一天线单元11(或第二天线单元12)的尺寸，本发明实施例对此不做限定，如图4中的(a)所示，一个第一去耦单元10内包括4个闭合导电环22，且第一去耦单元10的宽度和高度均大于第一天线单元11(或第二天线单元12)的横截面的宽度和高度；如图4中的(b)所示，一个第一去耦单元10内包括1个闭合导电环22，且第一去耦单元10的宽度与第一天线单元11(或第二天线单元12)的横截面的宽度相等，但第一去耦单元10的高度低于第一天线单元11(或第二天线单元12)的横截面的高度；又或者，如图4中的(c)所示，一个第一去耦单元10内包括2个闭合导电环22，且第一去耦单元10的宽度略窄于与第一天线单元11(或第二天线单元12)的横截面的宽度，但第一去耦单元10的高度高于第一天线单元11(或第二天线单元12)的横截面的高度。
需要说明的是，设置在第一天线单元11和第二天线单元12之间的N个第一去耦单元10可以相互接触，也可以设置一定间距，并且，这N个第一去耦单元10的体积，可以小于、大于或等于第一天线单元11和第二天线单元12之间的空间的体积，本发明实施例对此不做限定。
基于上述任一种去耦组件100，本发明实施例还提供一种多天线系统，该系统至少包括：相邻的第一天线单元11和第二天线单元12，其中，第一天线单元11和第二天线单元12之间设置有上述任一种去耦组件100，以降低第一天线单元11和第二天线单元12之间产生的耦合。
其中，第一天线单元11和第二天线单元12均包括：天线支架，以及安装在天线支架上的辐射主体，该辐射主体在一定工作频率下可辐射电磁波，以使得第一天线单元11和第二天线单元12以辐射主体辐射出的电磁波为载体进行数据收发。
例如，该辐射主体可以为PIFA(Planar Invert F Antenna，平面倒F天线)，PILA(Planar Invert L Antenna，平面倒L天线)，IFA(Invert F Antenna，倒F天线)，ILA(Invert L Antenna，倒L天线)，单极子天线(monopole antenna)，或者回路天线(loopantenna)等，本发明实施例对此不做限定。
另外，该辐射主体与去耦组件100之间可设有间距，即辐射主体不与去耦组件100中的闭合导电环22直接接触，避免去耦组件100与辐射主体发生短路。
进一步地，如图5所示，上述多天线系统中还可以包括与去耦组件100相对设置的接地板13，该接地板13可与去耦组件100相接触，也可以与去耦组件100之间设置一定间距。
以下，将以图5中的2个天线单元构成的多天线系统为例，解释本发明实施例提供的去耦组件100的去耦原理。
示例性的，如图5所示，第一天线单元11和第二天线单元12之间填充有多个第一去耦单元10，设第一天线单元11和第二天线单元12的尺寸为：8.2mm*5mm*4mm(即长*宽*高)，第一天线单元11和第二天线单元12之间的距离为5mm，每个第一去耦单元10中的电介质基板21为聚四氟乙烯玻璃布介质板(其相对介电常数为2.55)基板，电介质基板21的尺寸为：5mm×5mm×0.25mm，电介质基板21的一侧印刷有边长为4.7mm，线宽为0.15mm的正方形金属闭合导电环22，该闭合导电环22的法线方向指向第一天线单元11和第二天线单元12。
由于该介质基板21的厚度为0.25mm，该厚度远小于0.5个介质波长，因此，该第一去耦单元10可以等效为均匀的电磁介质，在1GHz-6GHz范围内，第一去耦单元10的色散较小，其等效的电磁参数为：μ⊥≈0.13，μ||≈1，ε⊥≈2.55，ε||≈32。
其中，μ为相对磁导率，ε为相对介电常数，μ⊥为第一去耦单元10在垂直于介质基板21方向的相对磁导率，μ||为第一去耦单元10在平行于电介质基板21方向的相对磁导率，类似的，ε⊥为第一去耦单元10在垂直于电介质基板21方向的相对介电常数，ε||为第一去耦单元10在平行于电介质基板21方向的相对介电常数。
可以看出，在图5所示的第一去耦单元10中，第一去耦单元10垂直于电介质基板21方向的相对磁导率μ⊥远小于平行于电介质基板21方向的相对磁导率μ||；第一去耦单元10垂直于电介质基板21方向的相对介电常数ε⊥远小于平行于电介质基板21方向的相对介电常数ε||，也就是说，第一去耦单元10具有显著的电磁双各向异性，并且，由于上述第一去耦单元10在1GHz-6GHz范围内的色散较小，因此，第一去耦单元10在1GHz-6GHz范围内等效的电磁参数(即上述μ⊥、μ||、ε⊥以及ε||)都是比较稳定的。
正是因为上述第一去耦单元10在较大的频率范围内具有电磁双各向异性，因此，其具有改变第一天线单元11和第二天线单元12的辐射方向的作用。
这是因为：如图6中的(a)所示，如果第一天线单元11和第二天线单元12之间不设置具有电磁双各向异性的去耦组件100，以第一天线单元11为例，第一天线单元11周围的物质是空气(也可称为自由空间)，其色散曲线在平面内呈现圆形，即表示第一天线单元11朝一定方向辐射电磁波后，该电磁波在自由空间内的各个方向上辐射的难易程度一致，此时，如图6中的(c)所示，第一天线单元11辐射的电磁波可以沿着不同的方向进行辐射，导致相邻的第一天线单元11与第二天线单元12的辐射方向具有交集，从而产生了较大的耦合。
如果在第一天线单元11与第二天线单元12之间填充去耦组件100，如图6中的(b)所示，此时，第一天线单元11与第二天线单元12之间的区域的色散曲线在平面内呈椭圆状，电磁波在该区域的传播方向如图6中的(d)所示，即电磁波在该区域的传播受到一定限制，主要集中朝着图6中的(b)中椭圆短轴的方向传播，而椭圆短轴的方向，即为图2中与闭合导电环22的法线方向垂直的方向，因此，此时第一天线单元11与第二天线单元12的辐射方向的交集减小，从而降低了第一天线单元11与第二天线单元12之间的耦合，实现去耦效果。
进一步地，图7为去耦前后第一天线单元11与第二天线单元12之间的天线辐射方向的对比示意图。如图7中的(a)所示，在去耦前，第一天线单元11与第二天线单元12之间的辐射方向有交集，两个天线单元会朝着彼此相对的方向辐射，导致耦合；在第一天线单元11与第二天线单元12之间添加去耦组件100后，第一天线单元11与第二天线单元12之间的辐射方向几乎没有交集，两个天线单元不会朝着彼此正对的方向辐射，从而降低了第一天线单元11与第二天线单元12之间的耦合。
又或者，如图8所示，为本发明实施例提供的又一种去耦组件100的应用场景示意图，上述去耦组件100具体包括M(M为大于0的整数)个第二去耦单元20，这M个第二去耦单元20也堆叠在第一天线单元11和第二天线单元12之间。
与图1所示的第一去耦单元10不同的是，第二去耦单元20具有电各向异性，仍如图8所示，第二去耦单元20包括：平行设置的第一介质基板23和第二介质基板24，第一介质基板23所在的平面与设置第一天线单元11和第二天线单元12的接地板13相交。
其中，第一介质基板23的相对介电常数与第二介质基板24的相对介电常数不同。
可选的，当第一天线单元11的相对介电常数与第二天线单元12的相对介电常数相等时，第一介质基板23的相对介电常数大于第一天线单元11的相对介电常数，而第二介质基板24的相对介电常数小于第一天线单元11的相对介电常数。
进一步地，为了使第二去耦单元20可近似被视为均匀的电磁介质，与第一去耦单元10类似的，可以设置第一介质基板23和第二介质基板23的厚度之和小于0.5个介质波长。
优选的，可以设置第一介质基板23和第二介质基板23的厚度之和小于0.2个介质波长。
示例性的，仍如图8所示，第一天线单元11和第二天线单元12之间填充有多个第二去耦单元20，设第一天线单元11和第二天线单元12的尺寸为：10mm*5mm*5mm，其相对介电常数均为4.4，第一天线单元11和第二天线单元12之间的距离为8mm，每个第二去耦单元10包括第一介质基板23和第二介质基板24，其中，第一介质基板23的相对介电常数为2.55，第二介质基板23的相对介电常数为40，第一介质基板23和第二介质基板24的尺寸均为：5mm×5mm×0.5mm。
此时，第二去耦单元20等效的电磁参数为：ε⊥≈4.8，ε||≈21.3，可以看出，第二去耦单元20垂直于第一介质基板23方向的相对介电常数ε⊥远小于平行于第一介质基板23方向的相对介电常数ε||，但第二去耦单元20在各个方向上的相对磁导率相同，也就是说，第一去耦单元10具有显著的电各向异性。
那么，与图6类似的，在第一天线单元11与第二天线单元12之间填充第二去耦单元20之后，第一天线单元11与第二天线单元12产生的电磁波，在填充第二去耦单元20的区域的传播受到一定限制，此时，第一天线单元11与第二天线单元12的辐射方向的交集减小，从而降低了第一天线单元11与第二天线单元12之间的耦合，实现去耦效果。
基于上述2个天线单元构成的多天线系统中的去耦原理，本发明实施例提供的去耦原理还可以应用在2个以上的天线单元构成的多天线系统中，例如，MIMO(Multiple-Input Multiple-Output，多输入多输出)天线系统中。
以下，将分别使用上述去耦原理，阐述对以下两种8个天线单元构成的多天线系统实现去耦的设计方式。
实施例1
本发明的实施例提供一种多天线系统，如图9所示，该系统包括：沿接地板13两端对称设置的第一天线组31和第二天线组32。
以第一天线组31为例，该第一天线组31包括：沿接地板13边缘依次排列的第三天线单元33、第一天线单元11、第二天线单元12以及第四天线单元34；类似的，第二天线组32与第一天线组31对称设置，故此处不再赘述。
其中，在第一天线单元11和第二天线单元12之间设置有上述任一种去耦组件100，以降低第一天线单元11和第二天线单元12之间产生的耦合。
示例性的，接地板13包括FR-4环氧玻璃布层压板以及在FR-4环氧玻璃布层压板的一面印刷的金属铜皮，FR-4环氧玻璃布层压板的尺寸为：136mm×68mm，且厚度为1mm，其相对介电常数约为4.4。在第一天线组31中，第三天线单元33和第四天线单元34的尺寸均为4.2mm×4.2mm×1.6mm，第一天线单元11和第二天线单元12的尺寸均为8.2mm×5mm×4mm，可以看出，第一天线单元11和第二天线单元12之间的距离为5mm，处于亚波长的范围内，使第一天线单元11和第二天线单元12之间容易产生耦合。
那么，如图9所示，可以在第一天线单元11和第二天线单元12之间可设置去耦组件100，去耦组件100由多个如图2所示的第一去耦单元10组成，第一去耦单元10中电介质基板21可以为聚四氟乙烯玻璃布介质板(相对介电常数为2.55)，其尺寸为：5mm×5mm×0.25mm，电介质基板21的单侧印刷有边长为4.7mm，线宽为0.15mm的正方形金属闭合导电环22，其中，闭合导电环22的法线分别指向第一天线单元11和第二天线单元12。
此时，在1GHz-6GHz的频率范围内，第一去耦单元10的等效相对磁导率μ||趋近于1，等效相对介电常数ε⊥约等于2.55，而μ⊥和ε||的取值如图10所示，其中，μ⊥的实部的取值在0.1-0.15范围内，μ⊥的虚部的取值趋近于0，相应的，ε||的实部的取值大于30，ε||的虚部的取值趋近于0，即第一去耦单元10在1GHz-6GHz的频率范围内具有显著的电磁双各向异性。
其中，需要说明的是，一般自然界中大多数材料都是各向同性的，此时，在每个固定的频率上，其相对介电常数和相对磁导率可以用常数来表示。
但是，当使用的材料为各向异性时，例如，上述第一去耦单元10，其相对介电常数和相对磁导率可以用张量(tensor)的形式来表示，并且，无论是各向同性还是各向异性的材料，其相对介电常数的虚部和实部的比值可定义为损耗正切(loss tangent)，可用来表示材料的损耗。
在多天线系统的设计中，一般要选用损耗比较低的材料为佳，这是因为：一旦电磁波在损耗比较大的材料中传播，天线单元辐射出去的能量一部分会损耗在材料当中，从而使天线单元的辐射效率降低。
而在上述实施例中，由于相对介电常数ε||的虚部趋近于0，因此，与之相对应的损耗正切值趋近于0，那么，天线单元辐射出的电磁波的损耗很小，从而可以降低对天线单元的辐射效率的不利影响。
对上述结构的多天线系统进行仿真后，可以得到第一天线组31中第一天线单元11和第二天线单元12之间的回波损耗和耦合的仿真结果，如图11所示，为去耦前后第一天线单元11和第二天线单元12的S参数(S parameter，散射参数)的对比示意图，可以看出，去耦前第一天线单元11和第二天线单元12之间的耦合大于-10dB，而去耦后第一天线单元11和第二天线单元12之间的耦合小于-10dB，耦合降低了约7个dB，并且，去耦后第一天线单元11和第二天线单元12之间的回波损耗在相应频带内低于-10dB。
进一步的，由于第一天线单元11和第二天线单元12之间的耦合降低，可提高第一天线组内各个天线单元的辐射效率，如图12所示，在4.25GHz-4.9GHz的频带范围内，各天线单元的辐射效率均超过50％。
可以看出，对于图9所示的单频段的多天线系统，通过在第一天线单元和第二天线单元之间设置上述去耦组件100，可在较大的频率范围内有效降低相邻天线单元之间的耦合，从而提高天线单元的辐射效率。
实施例2
本发明的实施例提供一种多天线系统，如图13所示，该系统包括：沿接地板13的4个顶点设置的四组天线对。
其中，每组天线对包括第一天线单元11和第二天线单元12，第一天线单元11和第二天线单元12之间设置有上述任一种去耦组件100，以降低第一天线单元11和第二天线单元12之间产生的耦合。
示例性的，接地板13包括FR-4环氧玻璃布层压板，以及在FR-4环氧玻璃布层压板的一面印刷的金属铜皮，FR-4环氧玻璃布层压板的尺寸为：136mm×68mm，且厚度为1mm，其相对介电常数约为4.4。在每组天线对中，第一天线单元11和第二天线单元12的尺寸均为5mm×5mm×2.5mm，第一天线单元11和第二天线单元12之间的间距为16mm，该间距处于亚波长的范围内，此时，第一天线单元11和第二天线单元12之间的耦合较大，影响第一天线单元11和第二天线单元12的辐射效率。
对此，可在第一天线单元11和第二天线单元12之间设置去耦组件100，该去耦组件100由多个如图2所示的第一去耦单元10组成，第一去耦单元10中电介质基板21的尺寸：7mm×7mm×0.25mm，其材料为聚四氟乙烯玻璃布介质板(相对介电常数为2.55)基板，电介质基板21的单侧印刷有边长为6.6mm，线宽为0.15mm的正方形金属闭合导电环22，其中，闭合导电环22的法线分别指向第一天线单元11和第二天线单元12。
对上述结构的多天线系统进行仿真后，以任一组天线对为例，如图14所示，当第一天线单元11和第二天线单元12之间没有设置去耦组件100时，第一天线单元11和第二天线单元12之间的耦合在4.23GHz-5.58GHz的频带范围内大于-10dB，导致第一天线单元11和第二天线单元12的辐射效率大为降低；而在第一天线单元11和第二天线单元12之间设置去耦组件100后，第一天线单元11和第二天线单元12之间的耦合在所有频段内均小于-10dB，如图14所示，去耦组件100能够在较宽的频率范围内(3GHz-6GHz内)将耦合从-7.5dB降低到-14dB，降低幅度约为6.5dB。
可以看出，去耦组件100能够显著降低第一天线单元11和第二天线单元12之间产生的耦合。
进一步地，由于第一天线单元11和第二天线单元12之间的耦合降低，可提高第一天线单元11和第二天线单元12的辐射效率，如图15所示，当第一天线单元11和第二天线单元12之间没有设置去耦组件100时(即去耦前)，第一天线单元11和第二天线单元12只能在4.4GHz-5.9GHz的单频段内实现有效辐射(即辐射效率大于50％)，而在第一天线单元11和第二天线单元12之间设置去耦组件100后(即去耦后)，第一天线单元11和第二天线单元12在3.64GHz-3.86GHz和4.52GHz-5.06GHz这两个频段内的辐射效率均大于50％。
可以看出，对于图13所示的双频段的多天线系统，通过在天线对的第一天线单元11和第二天线单元12之间设置上述去耦组件100，可在较大的频率范围内有效降低相邻天线单元之间的耦合，从而提高天线单元的辐射效率。
进一步地，本发明实施例提供一种终端，该终端可包括上述实施例中描述的任一种多天线系统，以降低终端内天线单元之间的耦合。
其中，该终端可以是手机、平板电脑、PDA(Personal Digital Assistant，掌上电脑)等，本发明实施例对此不做限定。
至此，本发明的实施例提供一种去耦组件、多天线系统及终端，该多天线系统包括相邻的第一天线单元和第二天线单元，该第一天线单元和第二天线单元之间设置有去耦组件；其中，该去耦组件由具有电磁双各向异性或电各向异性的电磁材料构成，基于这种电磁双各向异性或电向异性，去耦组件可以改变其所在位置处电磁波的辐射方向，降低第一天线单元和第二天线单元辐射出的电磁波朝着彼此所在的区域传播的能量，从而减小这两个天线单元产生的辐射区域的交集，并且，由于上述去耦组件在较宽的频率范围内色散较小，即上述去耦组件在较宽的频率范围内等效的电磁参数都是比较稳定的，因此，可以在较宽的频率范围内达到去耦效果。
在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
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以权利要求的保护范围为准。

Claims (15)

1.一种多天线系统，其特征在于，所述多天线系统包括：相邻的第一天线单元和第二天线单元，所述第一天线单元和所述第二天线单元之间设置有去耦组件；
其中，所述去耦组件由具有电各向异性或电磁双各向异性的电磁材料构成，以降低所述第一天线单元和所述第二天线单元之间产生的耦合。
2.根据权利要求1所述的多天线系统，其特征在于，所述去耦组件包括N个第一去耦单元，N为大于0的整数；
所述第一去耦单元包括：绝缘的电介质基板，以及设置在所述电介质基板上的至少一个闭合导电环，其中，所述闭合导电环所在的平面，与设置所述第一天线单元和所述第二天线单元的接地板相交。
3.根据权利要求2所述的多天线系统，其特征在于，所述闭合导电环的法线分别指向所述第一天线单元和所述第二天线单元。
4.根据权利要求2或3所述的多天线系统，其特征在于，相邻两个所述第一去耦单元之间相互接触；
其中，所述电介质基板的厚度小于0.5个介质波长，所述介质波长是指所述第一天线单元工作时辐射的电磁波在所述电磁材料中的波长，所述第一天线单元的工作频率大于或等于所述第二天线单元的工作频率。
5.根据权利要求2或3所述的多天线系统，其特征在于，相邻两个所述第一去耦单元之间设置有间距，
其中，所述电介质基板的厚度与所述间距大小之和小于0.5个介质波长，所述介质波长是指所述第一天线单元工作时辐射的电磁波在所述电磁材料中的波长，所述第一天线单元的工作频率大于或等于所述第二天线单元的工作频率。
6.根据权利要求4或5所述的多天线系统，其特征在于，所述电介质基板的任意边长小于0.5个所述介质波长。
7.根据权利要求2-6中任一项所述的多天线系统，其特征在于，所述电介质基板包括：与所述第一天线单元相对的第一表面，以及与所述第二天线单元相对的第二表面，所述闭合导电环设置在所述第一表面和/或所述第二表面。
8.根据权利要求1所述的多天线系统，其特征在于，所述去耦组件包括M个第二去耦单元，M为大于0的整数；
所述第二去耦单元包括：平行设置的第一介质基板和第二介质基板，所述第一介质基板所在的平面与设置所述第一天线单元和所述第二天线单元的接地板相交，其中，所述第一介质基板的介电常数与所述第二介质基板的介电常数不同。
9.根据权利要求8所述的多天线系统，其特征在于，所述第一天线单元的介电常数与所述第二天线单元的介电常数相等；其中，
所述第一介质基板的介电常数大于所述第一天线单元的介电常数，所述第二介质基板的介电常数小于所述第一天线单元的介电常数。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的多天线系统，其特征在于，所述第一天线单元和所述第二天线单元均包括：天线支架，以及安装在天线支架上的辐射主体；所述辐射主体与所述去耦组件之间设有间距。
11.根据权利要求1-10中任一项所述的多天线系统，其特征在于，所述多天线系统还包括与所述去耦组件相对设置的接地板。
12.根据权利要求1-11中任一项所述的多天线系统，其特征在于，所述多天线系统包括：沿接地板两端对称设置的第一天线组和第二天线组，所述第一天线组包括沿所述接地板边缘依次排列的第三天线单元、所述第一天线单元、所述第二天线单元以及第四天线单元，
其中，在所述第一天线单元和所述第二天线单元之间设置有所述去耦组件。
13.根据权利要求1-11中任一项所述的多天线系统，其特征在于，所述多天线系统包括：沿接地板的4个顶点设置的四组天线对，每组天线对包括所述第一天线单元和所述第二天线单元，所述第一天线单元和所述第二天线单元之间设置有所述去耦组件。
14.一种去耦组件，其特征在于，所述去耦组件设置于相邻的第一天线单元和第二天线单元之间，其中，所述去耦组件由具有电各向异性或电磁双各向异性的电磁材料构成，以降低所述第一天线单元和所述第二天线单元之间的耦合。
15.一种终端，其特征在于，所述终端包括如权利要求1-13中任一项所述的多天线系统。
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