CN108539416B - 同频双天线系统以及解耦合方法以及天线设备和移动终端 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种同频双天线的解耦合方法，包括使用预匹配网络对所述同频双天线系统进行初始相移、使用相移网络实现对初始相移之后的S参数中的S12或S21进行进一步相移、使用并联电纳消除网络将所需频段的Y12或Y21的虚部消除以及使用再匹配网络对所述同频双天线系统进行最后匹配。该方法考量双天线系统新的参数，更为贴近系统实际情况，同时利用反馈式设计，使得解耦合结果得到很大的优化。且该方法具有普适性，对任意的双天线类型，任意的天线间距，在恶劣的终端天线环境下，都能达到很好的解耦合结果，保证天线的性能。本发明同时也公开了一种同频双天线系统以及包括该同频双天线系统的天线设备以及使用该天线设备用以实现移动通信的移动终端。
Description
技术领域
本发明属于天线技术领域，尤其涉及一种同频双天线系统以及同频双天线的解耦合方法以及相应的天线设备和移动终端。
背景技术
随着第五代移动通信的到来，天线频带要求越来越多，MIMO天线技术作为第五代移动通信的核心技术之一，其应用也将越来越广泛，这意味着在未来天线的数量需求将成指数型增长。而在一般的终端应用中，比如电脑，手机等智能终端，可穿戴设备等，天线数量需求的增长，必将占用更多的空间，这与当前精简，紧凑的ID设计是相矛盾的。如何在有限的空间内挤下更多的天线单元，同时保证天线各方面的性能，比如带宽，效率，相关性等，是未来第五代移动通信智能终端设计中需要研究的一个重点，也是必然的发展方向。而天线解耦合技术又是解决天线空间与性能矛盾的核心技术手段之一。当前学术界所研究的天线解耦合技术主要分为两类，一种解耦方法是与天线本身物理结构相关的，通过天线形状的设计(包括天线本体和地的处理)来达到天线间辐射场的正交性从而解耦，这种方法十分依赖于天线本体结构上的设计，实际运用局限性非常大；另一类是与天线本身的物理结构设计不相关的，通过天线系统的散射矩阵参数(S参数)做处理，主要步骤包括移相，互导纳虚部消除，匹配这三个步骤，这种方法具有普适性，然而学术上的研究往往基于较为理想的模型，天线环境较为简单干净，使得单天线的回波损耗非常好(远小于-10dB)，以此来简化数学模型从而获得解耦合参数的解。但在实际环境中，比如手机终端里，天线环境恶劣、复杂且天线的回波损耗受影响的因素较多，很难达到学术界简化模型求解所需的前提条件，此时基于学术界的方法往往得不到理想的结果，甚至偏差较大。
发明内容
本发明的第一目的是提供一种同频双天线的解耦合方法，以解决在天线环境恶劣、复杂的情形下，基于学术界的方法得不到理想的解耦结果，甚至偏差较大的问题。
本发明的第二目的是提供一种同频双天线系统，以解决现有的同频双天线系统在实际环境中不能很好的满足解耦合的目标要求的问题。
本发明的第三目的是提供一种天线设备以及使用该天线设备的移动终端，以解决在保证天线各方面的性能的前提下如何在有限的空间内挤下更多的天线单元的问题。
为解决上述问题，本发明的技术方案为：
一种同频双天线的解耦合方法，该解耦合方法依序执行以下步骤：
No.1：使用预匹配网络对所述同频双天线系统进行初始相移，改变所述同频双天线的S参数的初始相位；
No.2：使用相移网络实现对初始相移之后的S参数中的S12或S21进行进一步相移，以实现
第一参考项小于第一参考值，所述第一参考项为所需频段中心频点处的Y12或Y21的实部的绝对值；
第二参考项小于第二参考值，所述第二参考项为所需频段两端频点处的Y12或Y21的实部值相对所需频段中心频点处的Y12或Y21的实部值的变化量；
第三参考项小于第三参考值，所述第三参考项为所需频段两端频点处的Y12或Y21的虚部值相对所需频段中心频点处的Y12或Y21的虚部值的变化量；
No.3：使用并联电纳消除网络将所需频段的Y12或Y21的虚部消除；
No.4：使用再匹配网络对所述同频双天线系统进行最后匹配。
根据本发明一实施例，所述步骤No.2具体为：
No.21：获取初始相移之后S参数中的S12或S21在所需频段对应的相位值；
No.22：设定所述第一参考值、第二参考值以及第三参考值；
No.23：对不同的所需频段设定对应的相位目标值，所述相位目标值为S12或S21进一步相移之后所需频段的中心频点对应的相位值；
其中，所述相位目标值为90度或-90度；
No.24：根据所述相位目标值，设置所述相移网络相应的移相参数；
No.25：检查经所述相移网络之后的第一参考项是否小于第一参考值；第二参考项是否小于第二参考值；第三参考项是否小于第三参考值；
若第一参考项小于第一参考值，且第二参考项小于第二参考值，且第三参考项小于第三参考值；则进入所述步骤No.3；
若第一参考项不小于第一参考值和/或第二参考项不小于第二参考值和/或第三参考项不小于第三参考值；则进入步骤No.26；
No.26：修正所述相位目标值，之后依序执行所述步骤No.24以及步骤No.25，并记录由所述步骤No.26进入所述步骤No.24的次数N，所述次数N初始值为0。
根据本发明一实施例，所述步骤No.26包括：
若所述次数N＝0，则进入步骤No.261；
若所述次数N≧1且N<M,M为预设递归次数，取大于1的正整数，则进入步骤No.262；
若所述次数N≧M，则进入步骤No.263；
No.261：在所述预匹配网络之后通过连接一50欧姆传输线逐频段调整所需频段的中心频点处的S12或S21的相位，使所需频段的中心频点处的Y12或Y21的实部为0，此时所需频段的中心频点处的S12或S21的相位值作为新的相位目标值θ(f)1；
之后依序执行所述步骤No.24以及步骤No.25，并记录由所述步骤No.26进入所述步骤No.24的次数N，此时N＝1；
No.262：
如果所需频段的互导纳曲线需要往正频率轴移动以实现第一参考项小于第一参考值或第二参考项小于第二参考值或第三参考项小于第三参考值，则新的相位目标值为：
θ(f)N+1＝θ(f)N+ABS(θ(f)N-θ(f)N-1)*α，
其中，θ(f)N+1为新的相位目标值，θ(f)N为当前的相位目标值，θ(f)N-1为前一次相位目标值，修正因子α∈(0，1)，θ(f)0＝±90°；
如果所需频段的互导纳曲线需要往负频率轴移动以实现第一参考项小于第一参考值或第二参考项小于第二参考值或第三参考项小于第三参考值，则新的相位目标值为：
θ(f)N+1＝θ(f)N-ABS(θ(f)N-θ(f)N-1)*α，
其中，θ(f)N+1为新的相位目标值，θ(f)N为当前的相位目标值，θ(f)N-1为前一次相位目标值，修正因子α∈(0，1)，θ(f)0＝±90°；
并且，
每次只考虑第一参考项小于第一参考值或第二参考项小于第二参考值或第三参考项小于第三参考值中的一项；
之后依序执行所述步骤No.24以及步骤No.25，并记录由所述步骤No.26进入所述步骤No.24的次数N；
N263：重新设计天线。
根据本发明一实施例，所述步骤No.3具体为：
No.31：获取所需频段的Y12或Y21的虚部值；
No.32：确定解耦合侧重点；
若侧重隔离带宽，则进入步骤No.33；
若侧重基于一定隔离度下的天线的阻抗带宽，则进入步骤No.34；
No.33：以所需频段的Y12或Y21的虚部值的均值为依据进行并联电纳消除网络参数设置；之后进入步骤No.4；
No.34：以所需频段的Y12或Y21的虚部的绝对值最小的点为依据进行并联电纳消除网络参数设置；之后进入步骤No.4。
根据本发明一实施例，所述步骤No.4包括：
若侧重隔离带宽，则进入步骤No.41；
No.41：所述再匹配网络对所述同频双天线做最终匹配；之后完成解耦；
若侧重基于一定隔离度下的天线的阻抗带宽，则进入步骤No.42；并且其中，
所述步骤No.42包括：
No.421：所述再匹配网络对所述同频双天线进行匹配；
No.422：验证所述同频双天线经所述步骤No.421匹配之后的隔离是否满足隔离要求；
若满足所述隔离要求，则完成解耦；
若大于所述隔离要求，则进入步骤No.423；
若小于所述隔离要求，则进入步骤No.424；
No.423：修正所述并联电纳消除网络参数，减小其电纳绝对值，以减小所需频段的Y12或Y21的虚部值的抵消量；
之后依序执行所述步骤No.421以及步骤No.422；
No.424：以与所述隔离要求相差最多的频点的Y12或Y21的虚部值为附加参考来修正所述并联电纳消除网络参数，以增大隔离要求相差最多的频点的Y12或Y21的虚部值的抵消量；
之后依序执行所述步骤No.421以及步骤No.422。
一种同频双天线系统，包括：
同频双天线，用以接收或者发射无线信号，所述同频双天线包括第一天线以及第二天线，且所述第一天线以及所述第二天线为相互邻近设计的单频段或多频段的同频天线；
预匹配网络，置于所述第一天线以及所述第二天线之后的第一位置处，以实现对所述同频双天线的S参数进行初始相移，并且其中，所述预匹配网络被配置成对所述同频双天线系统的阻抗恶化程度小于1dB或改进所述同频双天线的阻抗；
相移网络，置于所述预匹配网络之后的第二位置处，对初始相移之后的S参数中的S12或S21进行进一步相移，以实现
第一参考项小于第一参考值，所述第一参考项为所需频段中心频点处的Y12或Y21的实部的绝对值；
第二参考项小于第二参考值，所述第二参考项为所需频段两端频点处的Y12或Y21的实部值相对所需频段中心频点处的Y12或Y21的实部值的变化量；
第三参考项小于第三参考值，所述第三参考项为所需频段两端频点处的Y12或Y21的虚部值相对所需频段中心频点处的Y12或Y21的虚部值的变化量；
并且，所述相移网络被配置成对多频段中的不同频段均有对应的相移量；
并联电纳消除网络，置于所述相移网络之后的第三位置处，以实现，在所述第三位置处，将所需频段的Y12或Y21的虚部消除；
再匹配网络，置于所述并联电纳消除网络之后的第四位置处，用以对所述同频双天线系统进行最后匹配；以及
馈源，置于所述再匹配网络之后，用以对所述同频双天线系统馈电。
根据本发明一实施例，所述相移网络的特征阻抗均被配置为50欧姆。
根据本发明一实施例，所述预匹配网络被配置成经过所述初始相移之后，所述同频双天线系统在所述第一位置处的所述S参数中的S11和S22小于-7dB，所述S参数中的S12或者S21大于-10dB。
根据本发明一实施例，所述第一天线以及所述第二天线被配置成距离小于或等于0.1个波长距离。
根据本发明一实施例，所述第一天线为IFA天线、Loop天线、反射面天线、贴片天线、液晶分子天线中的任意一种；
所述第二天线为IFA天线、Loop天线、反射面天线、贴片天线、液晶分子天线中的任意一种。
一种天线设备，包括：
上述同频双天线系统；
一PCB板，所述同频双天线置于所述PCB板的边缘；以及
一金属框，所述PCB板置于所述金属框之上；
并且其中，
所述同频双天线还包括天线馈点以及天线支架，所述第一天线以及所述第二天线形成于所述天线支架上；
所述第一天线包括第一天线走线以及第一耦合金属片；所述第二天线包括第二天线走线以及第二耦合金属片。
一种移动终端，包括上述天线设备，以实现移动通信功能。
本发明由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：
1)本发明的一种同频双天线的解耦合方法相比于学术界传统方法，本方法着重考量并有针对性的处理双天线系统的导纳矩阵参数，更为贴近系统实际情况，同时利用反馈式设计，并可据此制定电脑程式，能够快速递归得到实际同频双天线系统相应的最优解耦合结果，避免了冗长复杂的数学计算。且本方法具有普适性，对任意的双天线类型，任意的天线间距，在恶劣的终端天线环境下，都能达到很好的解耦合结果，保证天线的性能。
2)本发明提供的一种同频双天线系统，包括同频双天线、预匹配网络、相移网络、并联电纳消除网络、再匹配网络以及馈源。其中预匹配网络可以优化双天线系统的阻抗并且对系统做预相移，在一定情况下可以优化后续解耦合的结果，比如使解耦网络占用布板面积更小或优化多频段解耦的可解范围。相移网络和并联电纳消除网络以极大的优化解耦带宽，或根据耦合指标和天线回波损耗指标做出权衡优化。再匹配网络对双天线系统做最终匹配，确保天线的阻抗最优，并确定最终系统的隔离度。
3)本发明提供的一种天线设备能够在保证天线各方面的性能的前提下，尽量压缩天线空间，更有利于终端灵活的设计。
4)本发明提供的一种的移动终端能够在有限的空间内挤下更多的天线单元。
附图说明
图1为本发明使用的一种同频双天线的S参数图；
图2图1对应的的S12的相位图；
图3为经过预匹配网络初始相移后的双天线的S参数图；
图4为图3对应的S12的相位图；
图5为对S12或S21进行进一步相移的流程图；
图6为修正相位目标值的流程图；
图7为经过预匹配网络之后，再进行相位目标值为90度相移的S12相位图；
图8为图7对应的Y12实部的曲线图；
图9为图7对应的Y12虚部的曲线图；
图10为使用常规解耦合方法移相后对应Y12实部曲线图；
图11为使用常规解耦合方法移相后对应Y12虚部曲线图；
图12为3.4GHz-3.6GHz频段中心频点处的Y12或Y21的实部为0的曲线图；
图13为图12对应的S12的相位图；
图14为4.8GHz-5GHz频段中心频点处的Y12或Y21的实部为0的曲线图；
图15为图14对应的S12的相位图；
图16为第一次修正相移参数之后的同频双天线系统的对应的S12的相位图；
图17为图16对应的Y12实部曲线；
图18为图16对应的Y12虚部曲线；
图19为第二次修正相移参数之后的同频双天线系统的对应的S12的相位图；
图20为图19对应的Y12实部曲线；
图21为图19对应的Y12虚部曲线；
图22为并联电纳消除网络和再匹配网络实现步骤流程图；
图23为侧重隔离带宽修正并联电纳消除网络参数后Y12的虚部曲线；
图24为侧重隔离带宽得到的最终S参数曲线；
图25为兼顾隔离和天线阻抗带宽修正并联电纳消除网络参数后Y12的虚部曲线；
图26为兼顾隔离和天线阻抗带宽得到的最终S参数曲线；
图27是对应图25与图1的效率比较图。
图28为本发明的一种同频双天线系统模块示图；
图29为本发明一实施例中预匹配网络对应的拓扑结构；
图30为本发明一实施例中经过预匹配进行相移的拓扑电路图；
图31为本发明一实施例中通过50欧姆传输线逐频段获取初始修正移相目标值的电路示意图；
图32为本发明一实施例中经过预匹配，第二次修正相移以及并联电纳消除网络的电路图；
图33为本发明一实施例中包括再匹配网络的电路图；
图34为本发明的一种天线设备的结构示图；
图35为本发明的一种同频双天线设计的细部结构图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种同频双天线系统以及同频双天线的解耦合方法以及天线设备和移动终端作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。
实施例1
一种同频双天线的解耦合方法，该解耦合方法依序执行以下步骤：
No.1：使用预匹配网络对同频双天线系统进行初始相移，改变同频双天线的S参数的初始相位；
No.2：使用相移网络实现对初始相移之后的S参数中的S12或S21进行进一步相移，以实现第一参考项小于第一参考值，第一参考项为所需频段中心频点处的Y12或Y21的实部的绝对值；第二参考项小于第二参考值，第二参考项为所需频段两端频点处的Y12或Y21的实部值相对所需频段中心频点处的Y12或Y21的实部值的变化量；第三参考项小于第三参考值，第三参考项为所需频段两端频点处的Y12或Y21的虚部值相对所需频段中心频点处的Y12或Y21的虚部值的变化量；
No.3：使用并联电纳消除网络将所需频段的Y12或Y21的虚部消除；
No.4：使用再匹配网络对同频双天线系统进行最后匹配。
参看图1，为本发明使用的一种同频双天线的S参数图，
可见此双天线系统在所需频段(即目标频段)3.4GHz-3.6GHz和4.8GHz-5GHz内S11和S22均小于-8dB，S12(也可当做S21)远大于-10dB，回波损耗好但隔离很差。图2给出了对应S12在目标频段内中心频点对应的相位(数值分别为1.2573度和-133.71度)。设定目标隔离度12.5dB，即S12在目标频段内小于-12.5dB，阻抗带宽尽量宽。
参看图3，是经过预匹配网络初始相移后的双天线的S参数图，可以看出双天线系统的阻抗没有恶化；图4为对应的S12相位图，相比于原始相位(1.2573度和-133.71度)，S12在目标频段内有了较大相移(-54.195度和152.64度)。
进一步地，参看图5，步骤No.2具体为：
No.21：获取初始相移之后S参数中的S12或S21在所需频段对应的相位值；
No.22：设定第一参考值、第二参考值以及第三参考值；
具体地，第一参考值为0.003；第二参考值以及第三参考值为0.005；进一步地，在本实施例中，设定互导纳Y12(也可当做Y21)满足：在目标频段中心频点的Y12实部的绝对值小于0.0025(即第一参考值为0.0025)，两端频点Y21实部值和虚部值相对于中心频点对应的值变化在0.0045(即第二参考值以及第三参考值为0.0045)以内。
No.23：对不同的所需频段设定对应的相位目标值，相位目标值为S12或S21进一步相移之后所需频段的中心频点对应的相位值；其中，相位目标值为90度或-90度；
No.24：根据相位目标值，设置相移网络相应的移相参数；
No.25：检查经相移网络之后的第一参考项是否小于第一参考值；第二参考项是否小于第二参考值；第三参考项是否小于第三参考值；若第一参考项小于第一参考值，且第二参考项小于第二参考值，且第三参考项小于第三参考值；则进入步骤No.3；若第一参考项不小于第一参考值和/或第二参考项不小于第二参考值和/或第三参考项不小于第三参考值；则进入步骤No.26；
No.26：修正相位目标值，之后依序执行步骤No.24以及步骤No.25，并记录由步骤No.26进入步骤No.24的次数N，次数N初始值为0。
具体地，参看图6，步骤No.26包括：若次数N＝0，则进入步骤No.261；若次数N≧1且N<M,M为预设递归次数，取大于1的正整数，则进入步骤No.262；若所述次数N≧M，则进入步骤No.263；No.261：在预匹配网络之后通过连接一50欧姆传输线调整所需频段的中心频点处的S12或S21的相位(当然，此处也可以通过稍复杂的数学计算得出，但远没有通过直接对各频段用50欧姆传输线数次递归得到相移的最佳值来得方便)，使所需频段的中心频点处的Y12或Y21的实部为0，此时所需频段的中心频点处的S12或S21的相位值作为新的相位目标值θ(f)1；之后依序执行步骤No.24以及步骤No.25，并记录由步骤No.26进入步骤No.24的次数N，此时N＝1；
No.262：如果所需频段的互导纳曲线需要往正频率轴移动以实现第一参考项小于第一参考值或第二参考项小于第二参考值或第三参考项小于第三参考值，则新的相位目标值为：
θ(f)N+1＝θ(f)N+ABS(θ(f)N-θ(f)N-1)*α，
其中，θ(f)N+1为新的相位目标值，θ(f)N为当前的相位目标值，θ(f)N-1为前一次相位目标值，修正因子修正因子α∈(0，1)，θ(f)0＝±90°；
如果所需频段的互导纳曲线需要往负频率轴移动以实现第一参考项小于第一参考值或第二参考项小于第二参考值或第三参考项小于第三参考值，则新的相位目标值为：
θ(f)N+1＝θ(f)N-ABS(θ(f)N-θ(f)N-1)*α，
其中，θ(f)N+1为新的相位目标值，θ(f)N为当前的相位目标值，θ(f)N-1为前一次相位目标值，修正因子修正因子α∈(0，1)，θ(f)0＝±90°；
并且，每次只考虑第一参考项小于第一参考值或第二参考项小于第二参考值或第三参考项小于第三参考值中的一项；之后依序执行步骤No.24以及步骤No.25，并记录由步骤No.26进入步骤No.24的次数N；
N263：重新设计天线。
图7为经过预匹配网络之后，再进行相位目标值为90度相移的S12相位图，图8、图9分别为对应的Y12实部和虚部曲线图，通过Y12虚实部曲线图可见预匹配网络改善了初步解耦合结果。作为对比，图10、图11为使用常规解耦合方法移相后对应Y12实部和虚部数值曲线图，明显看到，此时在4.8GHz-5GHz频段的Y12实部远大于常规的互导纳Y12目标范围。可见在实际非理想模型下(小净空，强耦合)，按照传统学术界的方法，结果和理想值会偏差较大。
虽然通过Y12虚实部曲线图可见预匹配网络改善了初步解耦合结果，但仍未符合互导纳Y12预设目标：在所需频段中心频点的Y12实部的绝对值小于0.0025，所需频段两端频点Y21实部和虚部值相对于中心频点值变化在0.0045以内。此时N＝0，因此，执行步骤No.261，图12为3.4GHz-3.6GHz频段中心频点处的Y12或Y21的实部为0的曲线图，图13为对应的S12的相位图(3.5GHz处相位值为110.8)；图14为4.8GHz-5GHz频段中心频点处的Y12或Y21的实部为0的曲线图，图15为对应的S12的相位图(4.9GHz处相位值为58.639)。
图16为执行步骤No.261之后的同频双天线系统的对应的S12的相位图，可以看出相应的相位值达到了通过一50欧姆传输线求解出各频段的目标相位值(3.5GHz处相位值为110.74、4.9GHz处相位值为58.689，对比前面的110.8和58.639)；参看图17，对应两频段中心频点3.5GHz，4.9GHz的Y12实部都是0(可认为是近似为0)；但是，同时参看图17以及图18，4.8GHz-5GHz频段的Y12虚部不满足两端频点Y21实部值以及虚部值相对于中心频点值变化在0.0045以内的要求(5GHz与4.9GHz对应的差值均大于0.0045)。
此时N＝1，因此，执行步骤No.262，通过观察图17和图18可以看出在频段4.8GHz-5GHz附近的互导纳Y12或Y21曲线应向频率正轴方向移动，以降低曲线上对应频点4.8GHz以及5GHz两点连线斜率的绝对值(等效降低两端点对中心频点Y12或Y21的差值)，对应增加相移，取修正因子0.5，则相移角度修正为：58.689+abs(58.689-90)*0.5约等于74度。
参看图19为执行步骤No.262之后的同频双天线系统的对应的S12的相位图，可以看出相应的4.9GHz处的相位值达到了74度(图中为73.998，可认为达到了74度)；参看图20以及图21，为对应的Y12实部和虚部曲线，此时各Y12虚实部均满足预设目标(相对于中心频点值变化在0.0045以内)。
具体地，参看图22，步骤No.3包括：
No.31：获取所需频段的Y12或Y21的虚部值；
No.32：确定解耦合侧重点；
若侧重隔离带宽，则进入步骤No.33；若侧重基于隔离的阻抗带宽，则进入步骤No.34；
No.33：以所需频段的Y12或Y21的虚部值的均值为依据进行并联电纳消除网络参数设置；之后进入步骤No.4；
No.34：以所需频段的Y12或Y21的虚部的绝对值最小的点为依据进行并联电纳消除网络参数设置；之后进入步骤No.4。
具体地，再次参看图22，步骤No.4包括：
若侧重隔离带宽，则进入步骤No.41；
No.41：再匹配网络对同频双天线做最终匹配；之后完成解耦；
若侧重基于隔离的阻抗带宽，则进入步骤No.42；并且其中，步骤No.42包括：No.421：再匹配网络对同频双天线进行匹配；No.422：验证同频双天线经步骤No.421匹配之后的隔离是否满足隔离要求；若满足隔离要求，则完成解耦；若大于隔离要求，则进入步骤No.423；若小于隔离要求，则进入步骤No.424；No.423：修正并联电纳消除网络参数，减小其电纳绝对值，以减小所需频段的Y12或Y21的虚部值的抵消量；之后依序执行步骤No.421以及步骤No.422；No.424：以与隔离要求相差最多的频点的Y12或Y21的虚部值为附加参考来修正并联电纳消除网络参数；之后依序执行步骤No.421以及步骤No.422。
图23为侧重隔离带宽修正并联电纳消除网络参数后Y12的虚部曲线，图24为侧重隔离带宽得到的最终S参数曲线。可见最终结果隔离带宽很宽，在目标频段3.4GHz-3.6GHz隔离最小达到15dB，4.8GHz-5GHz隔离最小达到13dB。
图25为兼顾隔离和天线阻抗带宽修正并联电纳消除网络参数后Y12的虚部曲线，图26为兼顾隔离和天线阻抗带宽得到的最终S参数曲线。与侧重隔离带宽结果相比，兼顾的结果天线S11和S22曲线更好(所需频段内边缘频点的值变小，意味着阻抗带宽展宽)，隔离也满足预设要求12.5dB。
图27是对应图26与图1的效率比较图，可见通过本发明的同频双天线系统的解耦合方法，双天线效率在目标频段得到很大提升，约2dB。
本发明实施例不限于双频段3.4GHz-3.6GHz和4.8GHz-5GHz，别的双频段或单频或更多频段双天线系统设计也可使用本发明的设计思想。
实施例2
参看图28，一种同频双天线系统，包括：同频双天线，用以接收或者发射无线信号，同频双天线包括第一天线211以及第二天线212，且第一天线211以及第二天线212为相互邻近设计的单频段或多频段的同频天线；预匹配网络，置于第一天线211以及第二天线212之后的第一位置处t1，以实现对同频双天线的S参数进行初始相移，并且其中，预匹配网络被配置成对同频双天线系统的阻抗恶化程度小于1dB或改进同频双天线的阻抗；相移网络，置于预匹配网络之后的第二位置处t2，对初始相移之后的S参数中的S12或S21进行进一步相移，以实现第一参考项小于第一参考值，第一参考项为所需频段中心频点处的Y12或Y21的实部的绝对值；第二参考项小于第二参考值，第二参考项为所需频段两端频点处的Y12或Y21的实部值相对所需频段中心频点处的Y12或Y21的实部值的变化量；第三参考项小于第三参考值，第三参考项为所需频段两端频点处的Y12或Y21的虚部值相对所需频段中心频点处的Y12或Y21的虚部值的变化量；并且，相移网络被配置成对多频段中的不同频段均有对应的相移量；并联电纳消除网络241，置于相移网络之后的第三位置处t3，以实现，在第三位置处t3，将所需频段的Y12或Y21的虚部消除；再匹配网络，置于并联电纳消除网络241之后的第四位置处t4，用以对同频双天线系统进行最后匹配；以及馈源，置于再匹配网络之后，用以对同频双天线系统馈电。
较佳地，预匹配网络被配置成经过初始相移之后，同频双天线系统在第一位置处t1的S参数中的S11和S22小于-7dB，S参数中的S12或者S21大于-10dB。
进一步地，第一参考值为0.003；第二参考值以及第三参考值为0.005。
较佳地，第一参考值为0.0025；第二参考值以及第三参考值为0.0045。
具体地，第一天线211以及第二天线212被配置成距离小于或等于0.1个波长距离。
具体地，第一天线211以及第二天线212的工作频带为3.4GHz-3.6GHz和4.8GHz-5GHz。
可选地，第一天线211为IFA天线、Loop天线、反射面天线、贴片天线、液晶分子天线中的任意一种；第二天线212为IFA天线、Loop天线、反射面天线、贴片天线、液晶分子天线中的任意一种。
进一步地，预匹配网络包括第一预匹配单元221以及第二预匹配单元222，其中，第一预匹配单元221、第二预匹配单元222分别对第一天线211、第二天线212进行匹配。
参看图29,具体地，第一预匹配单元221为第一LC匹配移相电路，第二预匹配单元222为第二LC匹配移相电路；第一LC匹配移相电路包括第一电容以及第一电感；第二LC匹配移相电路包括第二电容以及第二电感；其中，第一电容的一端与第一天线211连接，第一电容的另一端接地；第一电感的一端与第一天线211连接，第一电感的另一端与相移网络连接；第二电容的一端与第二天线212连接，第二电容的另一端接地；第二电感的一端与第二天线212连接，第二电感的另一端与相移网络连接。
进一步地，相移网络包括第一相移单元231以及第二相移单元232；其中，第一相移单元231与第一电感连接；第二相移单元232与第二电感连接。
优选地，第一相移单元231以及第二相移单元232的特征阻抗均被配置为50欧姆。
参看图30,具体地，第一相移单元231包括第一传输线、第二传输线以及第三传输线，其中，第一传输线的一端与第一电感连接，第一传输线的另一端与第二传输线以及第三传输线连接，第二传输线的另一端接地，第三传输线的另一端与并联电纳消除网络241连接；第二相移单元232包括第四传输线、第五传输线以及第六传输线，其中，第四传输线的一端与第二电感连接，第四传输线的另一端与第五传输线以及第六传输线连接，第五传输线的另一端接地，第六传输线的另一端与并联电纳消除网络241连接。
参看图31,使用一50欧姆传输线1011，以实现对不同频段分别修正对应的相移量，具体地，可以理解为把图29的参数拿出来，在另一个系统中得到修正相移量后，以此参数返回到原系统中，来修正图30的传输线参数。
参看图32,进一步地，，并联电纳消除网络241包括第七传输线；其中，第七传输线的第一端与第三传输线以及再匹配网络连接；第七传输线的第二端与第六传输线以及再匹配网络连接。
进一步地，再匹配网络包括第一再匹配子网络251以及第二再匹配子网络252；第一再匹配子网络251与第七传输线的第一端连接；第二再匹配子网络252与第七传输线的第二端连接。
参看图33,具体地，第一再匹配子网络251包括：与第七传输线的第一端连接的第三电容；与第三电容的另一端连接的第四电容和第三电感；以及与第四电容另一端连接的第五电容和第四电感；其中，第三电感、第五电容的另一端接地；第四电感的另一端连接于馈源；第二再匹配子网络252包括：与第七传输线的第二端连接的第六电容；与第六电容的另一端连接的第七电容和第五电感；以及与第七电容另一端连接的第八电容和第六电感；其中，第五电感、第八电容的另一端接地；第六电感的另一端连接于馈源。
具体地，馈源包括第一馈源261以及第二馈源263；其中，第一馈源261与第四电感连接；第二馈源262与第六电感连接。
实施例3
参看图34以及参看图35,一种天线设备，包括：实施例1中的同频双天线系统；一PCB板521，同频双天线511置于PCB板521的边缘；以及一金属框531，PCB板521置于金属框531之上；并且其中，同频双天线511还包括天线馈点(631,632)以及天线支架641，第一天线211以及第二天线212形成于天线支架641上。第一天线212包括第一天线走线611以及第一耦合金属片621；第二天线212包括第二天线走线612以及第二耦合金属片622。
本实施例中的天线设备能够在保证天线各方面的性能的前提下，尽量压缩天线空间。
实施例4
一种移动终端，包括实施例3中的天线设备，以实现移动通信功能。
可以理解，在一般的终端应用中，比如电脑，手机等智能终端，可穿戴设备等，天线数量需求的增长，必将占用更多的空间，这与当前精简，紧凑的ID设计是相矛盾的，本实施例提供的一种使用实施例3中的天线设备的移动终端能够在有限的空间内挤下更多的天线单元。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式。即使对本发明作出各种变化，倘若这些变化属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本发明的保护范围之中。
Claims (11)
1.一种同频双天线的解耦合方法，其特征在于，该解耦合方法依序执行以下步骤：
No.1：使用预匹配网络对所述同频双天线系统进行初始相移，改变所述同频双天线的S参数的初始相位；
No.2：使用相移网络实现对初始相移之后的S参数中的S12或S21进行进一步相移，以实现第一参考项小于第一参考值，所述第一参考项为所需频段中心频点处的Y12或Y21的实部的绝对值；
第二参考项小于第二参考值，所述第二参考项为所需频段两端频点处的Y12或Y21的实部值相对所需频段中心频点处的Y12或Y21的实部值的变化量；
第三参考项小于第三参考值，所述第三参考项为所需频段两端频点处的Y12或Y21的虚部值相对所需频段中心频点处的Y12或Y21的虚部值的变化量；
No.3：使用并联电纳消除网络将所需频段的Y12或Y21的虚部消除；
No.4：使用再匹配网络对所述同频双天线系统进行最后匹配，其中，
所述同频双天线用以接收或者发射无线信号，所述同频双天线包括第一天线以及第二天线，且所述第一天线以及所述第二天线为相互邻近设计的单频段或多频段的同频天线；
其中，
所述步骤No.2具体为：
No.21：获取初始相移之后S参数中的S12或S21在所需频段对应的相位值；
No.22：设定所述第一参考值、第二参考值以及第三参考值；
No.23：对不同的所需频段设定对应的相位目标值，所述相位目标值为S12或S21进一步相移之后所需频段的中心频点对应的相位值；
其中，所述相位目标值为90度或-90度；
No.24：根据所述相位目标值，设置所述相移网络相应的移相参数；
No.25：检查经所述相移网络之后的第一参考项是否小于第一参考值；第二参考项是否小于第二参考值；第三参考项是否小于第三参考值；
若第一参考项小于第一参考值，且第二参考项小于第二参考值，且第三参考项小于第三参考值；则进入所述步骤No.3；
若第一参考项不小于第一参考值和/或第二参考项不小于第二参考值和/或第三参考项不小于第三参考值；则进入步骤No.26；
No.26：修正所述相位目标值，之后依序执行所述步骤No.24以及步骤No.25，并记录由所述步骤No.26进入所述步骤No.24的次数N，所述次数N初始值为0。
2.如权利要求1所述同频双天线的解耦合方法，其特征在于，所述步骤No.26包括：
若所述次数N＝0，则进入步骤No.261；
若所述次数N≧1且N<M,M为预设递归次数，取大于1的正整数，则进入步骤No.262；
若所述次数N≧M，则进入步骤No.263；
No.261：在所述预匹配网络之后通过连接一50欧姆传输线逐频段调整所需频段的中心频点处的S12或S21的相位，使所需频段的中心频点处的Y12或Y21的实部为0，此时所需频段的中心频点处的S12或S21的相位值作为新的相位目标值θ(f)1；
之后依序执行所述步骤No.24以及步骤No.25，并记录由所述步骤No.26进入所述步骤No.24的次数N，此时N＝1；
No.262：
如果所需频段的互导纳曲线需要往正频率轴移动以实现第一参考项小于第一参考值或第二参考项小于第二参考值或第三参考项小于第三参考值，则新的相位目标值为：
θ(f)N+1＝θ(f)N+ABS(θ(f)N-θ(f)N-1)*α，
其中，θ(f)N+1为新的相位目标值，θ(f)N为当前的相位目标值，θ(f)N-1为前一次相位目标值，修正因子α∈(0，1)，θ(f)0＝±90°；
如果所需频段的互导纳曲线需要往负频率轴移动以实现第一参考项小于第一参考值或第二参考项小于第二参考值或第三参考项小于第三参考值，则新的相位目标值为：
θ(f)N+1＝θ(f)N-ABS(θ(f)N-θ(f)N-1)*α，
其中，θ(f)N+1为新的相位目标值，θ(f)N为当前的相位目标值，θ(f)N-1为前一次相位目标值，修正因子α∈(0，1)，θ(f)0＝±90°；
并且，
每次只考虑第一参考项小于第一参考值或第二参考项小于第二参考值或第三参考项小于第三参考值中的一项；
之后依序执行所述步骤No.24以及步骤No.25，并记录由所述步骤No.26进入所述步骤No.24的次数N；
N263：重新设计天线。
3.如权利要求1所述同频双天线的解耦合方法，其特征在于，所述步骤No.3具体为：
No.31：获取所需频段的Y12或Y21的虚部值；
No.32：确定解耦合侧重点；
若侧重隔离带宽，则进入步骤No.33；
若侧重基于一定隔离度下的天线的阻抗带宽，则进入步骤No.34；
No.33：以所需频段的Y12或Y21的虚部值的均值为依据进行并联电纳消除网络参数设置；之后进入步骤No.4；
No.34：以所需频段的Y12或Y21的虚部的绝对值最小的点为依据进行并联电纳消除网络参数设置；之后进入步骤No.4。
4.如权利要求3所述同频双天线的解耦合方法，其特征在于，所述步骤No.4包括：
若侧重隔离带宽，则进入步骤No.41；
No.41：所述再匹配网络对所述同频双天线做最终匹配；之后完成解耦；
若侧重基于一定隔离度下的天线的阻抗带宽，则进入步骤No.42；并且其中，
所述步骤No.42包括：
No.421：所述再匹配网络对所述同频双天线进行匹配；
No.422：验证所述同频双天线经所述步骤No.421匹配之后的隔离是否满足隔离要求；
若满足所述隔离要求，则完成解耦；
若大于所述隔离要求，则进入步骤No.423；
若小于所述隔离要求，则进入步骤No.424；
No.423：修正所述并联电纳消除网络参数，减小其电纳绝对值，以减小所需频段的Y12或Y21的虚部值的抵消量；
之后依序执行所述步骤No.421以及步骤No.422；
No.424：以与所述隔离要求相差最多的频点的Y12或Y21的虚部值为附加参考来修正所述并联电纳消除网络参数，以增大隔离要求相差最多的频点的Y12或Y21的虚部值的抵消量；
之后依序执行所述步骤No.421以及步骤No.422。
5.一种同频双天线系统，其特征在于，包括：
同频双天线，用以接收或者发射无线信号，所述同频双天线包括第一天线以及第二天线，且所述第一天线以及所述第二天线为相互邻近设计的单频段或多频段的同频天线；
预匹配网络，置于所述第一天线以及所述第二天线之后的第一位置处，以实现对所述同频双天线的S参数进行初始相移，并且其中，所述预匹配网络被配置成对所述同频双天线系统的阻抗恶化程度小于1dB或改进所述同频双天线的阻抗；
相移网络，置于所述预匹配网络之后的第二位置处，对初始相移之后的S参数中的S12或S21进行进一步相移，以实现
第一参考项小于第一参考值，所述第一参考项为所需频段中心频点处的Y12或Y21的实部的绝对值；
第二参考项小于第二参考值，所述第二参考项为所需频段两端频点处的Y12或Y21的实部值相对所需频段中心频点处的Y12或Y21的实部值的变化量；
第三参考项小于第三参考值，所述第三参考项为所需频段两端频点处的Y12或Y21的虚部值相对所需频段中心频点处的Y12或Y21的虚部值的变化量；
并且，所述相移网络被配置成对多频段中的不同频段均有对应的相移量；
并联电纳消除网络，置于所述相移网络之后的第三位置处，以实现，在所述第三位置处，将所需频段的Y12或Y21的虚部消除；
再匹配网络，置于所述并联电纳消除网络之后的第四位置处，用以对所述同频双天线系统进行最后匹配；以及
馈源，置于所述再匹配网络之后，用以对所述同频双天线系统馈电。
6.如权利要求5所述同频双天线系统，其特征在于，所述相移网络的特征阻抗均被配置为50欧姆。
7.如权利要求5所述同频双天线系统，其特征在于，所述预匹配网络被配置成经过所述初始相移之后，所述同频双天线系统在所述第一位置处的所述S参数中的S11和S22小于-7dB，所述S参数中的S12或者S21大于-10dB。
8.如权利要求5所述同频双天线系统，其特征在于，所述第一天线以及所述第二天线被配置成距离小于或等于0.1个波长距离。
9.如权利要求5所述同频双天线系统，其特征在于，所述第一天线为IFA天线、Loop天线、反射面天线、贴片天线、液晶分子天线中的任意一种；
所述第二天线为IFA天线、Loop天线、反射面天线、贴片天线、液晶分子天线中的任意一种。
10.一种天线设备，其特征在于，包括：
如权利要求5-9中任意一项所述的同频双天线系统；
一PCB板，所述同频双天线置于所述PCB板的边缘；以及
一金属框，所述PCB板置于所述金属框之上；
并且其中，
所述同频双天线还包括天线馈点以及天线支架，所述第一天线以及所述第二天线形成于所述天线支架上；
所述第一天线包括第一天线走线以及第一耦合金属片；所述第二天线包括第二天线走线以及第二耦合金属片。
11.一种移动终端，其特征在于，包括如权利要求10所述的天线设备，以实现移动通信功能。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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