CN206506025U - 可重构的多输入多输出天线以及移动终端 - Google Patents

Abstract

本申请涉及可重构的多输入多输出天线以及移动终端。该可重构的多输入多输出天线包括接地部以及多个设置于所述接地部上的辐射部，所述接地部包括至少一组隔离部，所述隔离部设置于相邻的两个所述辐射部之间，所述隔离部包括第一隔离槽和第二隔离槽，所述第一隔离槽与所述第二隔离槽之间留有间隔，且形成带阻滤波结构。当电流在相邻的两个辐射部的端口流通时，第一隔离槽与第二隔离槽使得电流在此处产生谐振，以此减小从一个辐射部的端口向另一个辐射部的端口处流入的电流，从而增大了相邻的两个辐射部之间的隔离度，因此各辐射部之间的距离也就可以适当减小，减小了多输入多输出天线的体积。

Description

可重构的多输入多输出天线以及移动终端

技术领域

本申请涉及天线技术领域，尤其涉及一种可重构的多输入多输出天线以及移动终端。

背景技术

在当今的无线通信系统中，多输入多输出天线技术已经成为了通信系统中必不可少的部分。然而，随着通信环境越来越复杂，在一个通信系统中尤其是终端系统，多径效应日益严重，如果在快速变化的信道中天线的方向图始终保持不变，将会影响天线的信道容量。因此，方向图可重构技术变得尤其重要，它可以通过实时调整方向图，使其增益最大对准来波方向，同时增益零点对准干扰方向，以增大信干噪比，加强系统的稳定性和传输速率。

相关技术中，提出了一些方向图重构的方案，例如，通过偶极子天线模式与电小环天线模式的切换实现方向图的可重构，又如，通过贴片天线模式与单极天线模式的切换实现方向图的可重构。但是，上述方向图重构的方案中，为了保证各天线单元之间的隔离度，各天线单元之间往往间隔较大的距离，这就使得整个天线系统的体积较大。

实用新型内容

本申请实施例提供了一种可重构的多输入多输出天线以及移动终端，既能够实现方向图可重构，又能够减小多输入多输出天线系统的体积。

本申请的第一方面提供了一种可重构的多输入多输出天线，包括接地部以及多个设置于所述接地部上的辐射部，

所述接地部包括至少一组隔离部，所述隔离部设置于相邻的两个所述辐射部之间，

所述隔离部包括第一隔离槽和第二隔离槽，所述第一隔离槽与所述第二隔离槽之间留有间隔，且形成带阻滤波结构。

优选的，所述接地部为条形结构，多个所述辐射部沿所述接地部的长度方向依次排布，

在所述第一隔离槽的轮廓线上，沿所述接地部的宽度方向，距离最大的两点的连线的长度为所述天线的工作频率处相应波长的四分之一，

在所述第二隔离槽的轮廓线上，沿所述接地部的宽度方向，距离最大的两点的连线的长度为所述天线的工作频率处相应波长的四分之一，

且两所述连线与沿所述接地部的宽度方向延伸的直线所呈的锐角均为45°以下。

优选的，所述第一隔离槽以及所述第二隔离槽中的至少一者为矩形槽。

优选的，所述矩形槽的长边沿所述接地部的宽度方向延伸，所述连线为所述矩形槽的长边。

优选的，所述第一隔离槽以及所述第二隔离槽均为矩形槽，所述第一隔离槽以及所述第二隔离槽在所述接地部的长度方向上留有间隔，

所述第一隔离槽以及所述第二隔离槽分别从所述接地部的宽度方向的两端沿所述宽度方向向内平行延伸，且所述长边的长度大于所述接地部的宽度的一半。

优选的，还包括与所述接地部电连接的隔离件，所述隔离件设置于相邻两个所述辐射部之间，所述隔离件具有朝向相邻的两个所述辐射部中的一者的第一表面以及朝向另一者的第二表面，所述第一表面与所述第二表面能够分别反射相邻两个所述辐射部接收和发送的电磁波。

优选的，所述隔离件为板状结构，所述第一表面与所述第二表面分别为所述板状结构的两相对表面，所述第一表面与所述第二表面沿所述接地部的宽度方向从所述接地部的一端延伸至另一端。

优选的，所述第一表面与所述第二表面均沿所述接地部的宽度方向延伸。

优选的，每个所述辐射部均包括第一连接部、第二连接部以及依次层叠设置的第一天线层、介电层以及第二天线层，

所述第一天线层通过所述第一连接部与所述接地部接通和断开，所述第二天线层通过所述第二连接部与所述接地部接通和断开，所述第一天线层与所述第二天线层中的任一者上设置有馈电线连接点，

所述接地部位于靠近所述第二天线层的一侧，所述第二天线层和所述介电层上均开设有通过孔，所述第一连接部经由所述通过孔与所述接地部连接。

优选的，所述第一连接部包括第一连接件以及第一开关，

所述第一天线层上开设有连接孔，所述第一连接件的一端位于连接孔中，并经由第一开关与所述第一天线层连接，所述第一连接件的另一端穿过所述通过孔与所述接地部连接，

所述第一开关接通或断开以使所述第一天线层与所述接地部接通或断开。

优选的，所述第二连接部包括第二连接件和第二开关，所述接地部上开设有连接槽，所述接地部经由所述连接槽被分成第一接地段和第二接地段，

所述第二开关设置于通过连接槽内，且所述第一接地段通过所述第二开关与所述第二接地段连接，所述第二连接件分别与所述第一接地段和所述第二天线层连接。

优选的，所述第二开关的数量为多个，多个所述第二开关在所述连接槽内并排布置，且能够同时接通或断开。

优选的，所述第一天线层为单极天线层，所述第二天线层为皮法天线层。

本申请的第二方面提供了一种移动终端，包括可重构的多输入多输出天线，所述可重构的多输入多输出天线为上述任一项所述的可重构的多输入多输出天线。

本申请提供的技术方案可以达到以下有益效果：

本申请提供的可重构的多输入多输出天线，包括接地部以及多个辐射部，接地部包括至少一组隔离部，隔离部设置于相邻的两个所述辐射部之间，隔离部包括第一隔离槽和第二隔离槽，第一隔离槽与第二隔离槽形成带阻滤波结构，当电流在相邻的两个辐射部的端口流通时，电流流经该带阻滤波结构，第一隔离槽与第二隔离槽使得电流在此处产生谐振，以此减小从一个辐射部的端口向另一个辐射部的端口处流入的电流，从而增大了相邻的两个辐射部之间的隔离度，因此各辐射部之间的距离也就可以适当减小，所以此方案改善了通过增加相邻两个辐射部之间的距离增大隔离度这一方案，减小了天线的体积。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。

附图说明

图1为本申请实施例所提供的可重构的多输入多输出天线的主视图；

图2为本申请实施例所提供的可重构的多输入多输出天线的俯视图；

图3为本申请实施例所提供的第二天线层与第二连接部的连接示意图；

图4为本申请实施例所提供的可重构的多输入多输出天线的相邻两辐射部的隔离度的仿真图；

图5为本申请实施例所提供的第一天线层与第一连接部的连接示意图；

图6a为本申请实施例所提供的第一开关导通时的等效电路图；

图6b为本申请实施例所提供的第一开关断开时的等效电路图；

图7为本申请实施例所提供的可重构的多输入多输出天线在四种模式下相邻两辐射部的隔离度的仿真图；

图8为申请实施例所提供的可重构的多输入多输出天线在四种模式下的方向图。

附图标记：

1-多输入多输出天线；

11-接地部；

111-地板介质层；

112-地板金属层；

112a-第一接地段；

112b-第二接地段；

113-隔离部；

113a-第一隔离槽；

113b-第二隔离槽；

114-连接槽；

12-辐射部；

121-第一连接部；

121a-第一连接件；

121b-第一开关；

122-第二连接部；

122a-第二连接件；

122b-第二开关；

123-第一天线层；

123a-连接孔；

124-介电层；

125-第二天线层；

125a-通过孔；

125b-馈电线连接点；

13-隔离件；

131-第一表面；

132-第二表面。

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

具体实施方式

下面通过具体的实施例并结合附图对本申请做进一步的详细描述。

如图1-2所示，本申请提供了一种可重构的多输入多输出1，包括接地部11以及多个设置于接地部上的辐射部12。接地部11包括层叠设置的地板介质层111和地板金属层112，各辐射部12与接地部11，更确切的说，各辐射部12与地板金属层112电连接，以此使得多输入多输出天线1能够发射和接收不同频段的电磁波，实现无线通讯。

本申请中，接地部11包括至少一组隔离部113，隔离部113设置于相邻的两个辐射部12之间，隔离部113包括第一隔离槽113a和第二隔离槽113b，具体而言，第一隔离槽113a和第二隔离槽113b开设于地板金属层112上，第一隔离槽113a与第二隔离槽113b之间留有间隔并形成带阻滤波结构。

上述方案中，当电流在相邻的两个辐射部12的端口流通时，电流流经该带阻滤波结构，电流在第一隔离槽113a与第二隔离槽113b处产生谐振，以此减小从一个辐射部12的端口向另一个辐射部12的端口处流入的电流，从而增大了相邻的两个辐射部12之间的隔离度，由此，各辐射部12之间的距离也就可以适当减小，改善了现有技术中通过增加相邻两个辐射部12之间的距离以增大隔离度这一方案，使得可重构的多输入多输出天线1的体积得到减小。

在图2所示的实施例中，接地部11设置为条形结构，多个辐射部12沿接地部11的长度方向(图2中X方向)依次排布，形成带阻滤波结构的第一隔离槽113a与第二隔离槽113b可以分别被设置为，在第一隔离槽113a的轮廓线上，沿接地部11的宽度方向(图2中Y方向)，距离最大的两点的连线的长度为多输入多输出天线1的工作频率处相应波长的四分之一；在第二隔离槽113b的轮廓线上，沿接地部11的宽度方向，距离最大的两点的连线的长度为多输入多输出天线1的工作频率处相应波长的四分之一，且两连线均与沿接地部11的宽度方向延伸的直线所呈的锐角夹角为45°以下。如此设置后，当电流沿接地部11的长度方向通过第一隔离槽113a与第二隔离槽113b时，该连线的长度为带阻滤波结构入口处的尺寸，该长度与多输入多输出天线1的波长相匹配，同时，连线与沿接地部11的宽度方向延伸的直线所呈的锐角夹角为45°以下，以使得该连线在接地部11的宽度方向上的尺寸较大，以使得带阻滤波结构能够滤除干扰信号，且滤波性能更加可靠。

第一隔离槽113a和第二隔离槽113b的轮廓线的形状可以是任意形状，例如，圆形、椭圆形、三角形等。本实施例中，为了方便隔离槽的设置，可以优选第一隔离槽113a以及第二隔离槽113b中的至少一者为矩形槽。

进一步地，还可以设置矩形槽的长边沿接地部11的宽度方向延伸，在此情况下，矩形槽的长边即为前述连线。在电流沿接地部11的长度方向流通时，此时的带阻滤波结构的入口端的尺寸最大，其滤除干扰信号的效果得到提升。

更进一步地，在图2所示的实施例中，第一隔离槽113a以及第二隔离槽113b均设置为矩形槽，第一隔离槽113a以及第二隔离槽113b在接地部11的长度方向上留有间隔，同时，设置第一隔离槽113a以及第二隔离槽113b分别从接地部11的宽度方向的两端向内平行延伸，且矩形槽的长边的长度大于接地部11的宽度的一半。这样一来，第一隔离槽113a和第二隔离槽113b的设置方式使得地板金属层112在接地部11的宽度方向被贯通，带阻滤波结构的入口处的尺寸为接地部11的宽度，以使得电流在此处发生的谐振更强，从而进一步增大了相邻两个辐射部12之间的隔离度。

为了降低各辐射部12之间的互耦，使各辐射部12的方向图具有更强的指向性，本申请提供的多输入多输出天线1还包括与接地部11电连接的隔离件13，隔离件13设置于相邻两个辐射部12之间，并且，隔离件13具有朝向相邻的两个辐射部12中的一者的第一表面以及朝向另一者的第二表面，第一表面与第二表面能够分别屏蔽相邻两个辐射部12接收和发送的电磁波。该隔离件13的设置可以起到隔离和反射相邻两个辐射部12的电磁波作用，以减少相邻两个辐射部12发射和接收的电磁波时受到的干扰。

隔离件13的结构也不唯一，在图1所示的实施例中，隔离件13为板状结构，第一表面131与第二表面132分别为板状结构的两相对表面，第一表面131与第二表面132沿接地部11的宽度方向从接地部11的一端延伸至另一端。板状结构的隔离件13可以减少其在可重构的多输入多输出天线1中所占用的空间，从而可以进一步减小可重构的多输入多输出天线1的体积。

进一步地，第一表面131与第二表面132均沿接地部11的宽度方向延伸，此时，隔离件13为平板结构，一方面，平板结构的隔离件13可以降低加工和制造难度，另一方面，对于起反射作用的隔离件13而言，平板结构的隔离件13的反射效果更佳，使得可重构的多输入多输出天线1的方向图的指向性更强。

如图1和图3所示，对于辐射部12而言，通常，每个辐射部12均包括第一连接部121、第二连接部122以及依次层叠设置的第一天线层123、介电层124以及第二天线层125，第一天线层123通过第一连接部121与接地部11接通和断开，第二天线层125通过第二连接部122与接地部11接通和断开，第一天线层123与第二天线层125中的任一者上设置有馈电线连接点，本实施例中，第二天线层125上设置有馈电线连接点125b。

下面以馈电线连接点125b设置在第二天线层125上，第一天线层123为单级天线，第二天线层125为PIFA天线为例对多输入多输出天线1的方向图的重构过程进行说明。

当第一连接部121接通，第二连接部122断开时，馈源通过馈电线连接点125a激励第二天线层125，并使得在第二天线层125上产生电流，该电流通过平行平板电容耦合的方式耦合至第一天线层123，此时，第一天线层123、第一连接部121以及接地部11电连接，形成了一个加载的单级天线，该单级天线产生端设的辐射方向图。反之，当第二连接部122接通，第一连接部121断开时，第二天线层125、第二连接部122以及接地部11电连接，形成PIFA天线，以此使得多输入多输出天线1的方向图可以在单级天线的方向图和PIFA天线的方向图之间进行切换，实现方向图重构。

通常，馈电线连接点125b处连接有馈线，馈源通过馈线传输电信号，根据一个实施例，馈线可以采用同轴电缆，同轴电缆的内导体连接于馈电线连接点125b处，同轴电缆的外导体与接地部11电连接。

对于多天线系统而言，辐射部12的数量可以随之增加，下面以设置两个辐射部12为例进行说明，且两个辐射部12的第一天线层123相同，第二天线层125也相同。其中，第一天线层123以monopole(简称M)天线为例，第二天线层125以pifa天线(简称P)为例，可重构的多输入多输出天线1的方向图重构模式如表1所示。

表1

需要说明的是，各辐射部12中的第一天线层123也可以不同，同理，各辐射部12中的第二天线层125也可以不同。且辐射部12的数量也不仅限于两个，还可以是三个或更多个。

以PP模式为例，如图4所示，图4示出了多输入多输出天线1在三种不同的设置方案下的相邻两辐射部12之间的隔离度。其中，第一种方案为仅在相邻两个辐射部12之间设置第一隔离槽113a与第二隔离槽113b，以形成带阻滤波结构；第二种方案为仅在相邻两个辐射部12之间设置隔离件13；第三种方案为在相邻两个辐射部12之间均设置第一隔离槽113a、第二隔离槽113b以及隔离件13。

从图4中分析可知，单独设置带阻滤波结构以及隔离件13时，两者均能够将相邻两个辐射部12的隔离度提高4dB～5dB，当带阻滤波结构与隔离件13组合设置时，相邻两个辐射部12的隔离度可以达到17dB，隔离度显著增加。

如图1和图3所示，接地部11位于靠近第二天线层125的一侧，为此，为了简化接地部11与第一天线层123的连接，优选第二天线层125和介电层124上均开设有通过孔125a，第一连接部121经由通过孔125a与接地部11连接，通过孔125a的设置可以缩短第二连接部122的长度，使得辐射部12的连接结构更加简单、紧凑。

需要说明的是，通过孔125a仅为了避免第一连接部121与第二天线层125之间电连接，因此，通过孔125a的形状不受本实施例的限制，可以为圆形、方形或椭圆形等任意形状。

如图3和图5所示，第一连接部121包括第一连接件121a以及第一开关121b，其中，第一开关121b所在的电连接路径中的位置不受限制，例如，第一开关121b可以连接在第一连接件121a与接地部11之间，在图3所示的实施例中，第一开关121b设置在第一连接件121a与第一天线层123之间，具体地，第一天线层123上开设有连接孔123a，第一连接件121a的一端位于连接孔123a中，并经由第一开关121b与第一天线层123连接，第一连接件121a的另一端穿过通过孔125a与接地部11连接，第一开关121b接通或断开可以控制第一天线层123与接地部11接通或断开。

第二连接部122包括第二连接件122a和第二开关122b，接地部11上开设有连接槽114，接地部11经由连接槽114被分成第一接地段11a和第二接地段11b，第二开关122b设置于连接槽114内，且第一接地段11a通过第二开关122b与第二接地段11b连接，第二连接件122a分别与第一接地段11a和第二天线层125连接。

采用上述的方案后，第一连接部121和第二连接部122在多输入多输出天线1内占用空间减少，使得辐射部12的结构更加紧凑，排布更加合理，相应地，多输入多输出天线1的体积减小。

进一步地，第二开关122b的数量可以设置为多个，多个第二开关122b在连接槽114内并排布置且能够同时接通或断开，这样设置后，电流从第一接地段11a流入第二接地段11b时的电阻减小，电流的流动更加顺畅。本申请中，根据接地部11的宽度，第二开关122b的数量设置为两个。

第一开关121b和第二开关122b均可采用开关二极管，开关二极管通过锂电池控制其通断，开关二极管接通正向偏压时短路，开关二极管接通反向偏压时短路，等效电路图如图6a-6b所示。根据一个实施例，开关二极管可采用Infineon生产的型号为BA892的开关二极管，开关二极管由3V的锂电池控制其通断，其中，R_f＝0.45Ω，C_T＝0.85pF，R_p＝100kΩ，L≈0。

需要说明的是，第一开关121b和第二开关122b的实施方式不仅限于开关二级管，例如，第一开关121b和第二开关122b也可以采用MOSFET(metal-oxide-semiconductorfield-effect，金氧半场效应晶体管)开关，MOSFET开关的接通与断开由PWM(pulse widthmodulation，脉冲宽度调制)信号的高低电平控制。

辐射部12包括第一天线层123和第二天线层125，根据一个实施例，第一天线层123可以设置为单极天线层，第二天线层125可以设置为皮法天线层，由于单级天线层和皮法天线层的尺寸相比半波天线层的尺寸较小，因此，可以使得多输入多输出天线1的体积进一步减小。

本申请提供该可重构的多输入多输出天线1的一个仿真实例，以对本申请的改进效果进行验证。可重构的多输入多输出天线1在PIFA天线模式和单极天线模式下的工作带宽分别为2.55GHz-2.73GHz、2.57GHz-2.665GHz。

如图7-8所示，一方面，可重构的方向图之间的相关性系数小于0.05，表明两方向图接近正交，实现了有效的方向图分集；另一方面，相邻两个辐射部12之间的间距减小为十分之一波长左右，与半波长的间距相比，极大缩小了多输入多输出天线1的体积。在表1示出的四种重构模式下，多输入多输出天线1的工作频段内的隔离度都大于15dB。

本申请的第二方面提供了一种移动终端，包括可重构的多输入多输出天线1，该可重构的多输入多输出天线1为上述任一实施例中的可重构的多输入多输出天线1。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种可重构的多输入多输出天线，其特征在于，包括接地部以及多个设置于所述接地部上的辐射部，

所述接地部包括至少一组隔离部，所述隔离部设置于相邻的两个所述辐射部之间，

所述隔离部包括第一隔离槽和第二隔离槽，所述第一隔离槽与所述第二隔离槽之间留有间隔，且形成带阻滤波结构。

2.根据权利要求1所述的可重构的多输入多输出天线，其特征在于，所述接地部为条形结构，多个所述辐射部沿所述接地部的长度方向依次排布，

在所述第一隔离槽的轮廓线上，沿所述接地部的宽度方向，距离最大的两点的连线的长度为所述天线的工作频率处相应波长的四分之一，

在所述第二隔离槽的轮廓线上，沿所述接地部的宽度方向，距离最大的两点的连线的长度为所述天线的工作频率处相应波长的四分之一，

且两所述连线与沿所述接地部的宽度方向延伸的直线所呈的锐角均为45°以下。

3.根据权利要求2所述的可重构的多输入多输出天线，其特征在于，所述第一隔离槽以及所述第二隔离槽中的至少一者为矩形槽。

4.根据权利要求3所述的可重构的多输入多输出天线，其特征在于，所述矩形槽的长边沿所述接地部的宽度方向延伸，所述连线为所述矩形槽的长边。

5.根据权利要求4所述的可重构的多输入多输出天线，其特征在于，所述第一隔离槽以及所述第二隔离槽均为矩形槽，所述第一隔离槽以及所述第二隔离槽在所述接地部的长度方向上留有间隔，

所述第一隔离槽以及所述第二隔离槽分别从所述接地部的宽度方向的两端沿所述宽度方向向内平行延伸，且所述长边的长度大于所述接地部的宽度的一半。

6.根据权利要求1-5任一项所述的可重构的多输入多输出天线，其特征在于，还包括与所述接地部电连接的隔离件，所述隔离件设置于相邻两个所述辐射部之间，所述隔离件具有朝向相邻的两个所述辐射部中的一者的第一表面以及朝向另一者的第二表面，所述第一表面与所述第二表面能够分别反射相邻两个所述辐射部接收和发送的电磁波。

7.根据权利要求6所述的可重构的多输入多输出天线，其特征在于，所述隔离件为板状结构，所述第一表面与所述第二表面分别为所述板状结构的两相对表面，所述第一表面与所述第二表面沿所述接地部的宽度方向从所述接地部的一端延伸至另一端。

8.根据权利要求6所述的可重构的多输入多输出天线，其特征在于，所述第一表面与所述第二表面均沿所述接地部的宽度方向延伸。

9.根据权利要求1-5任一项所述的可重构的多输入多输出天线，其特征在于，每个所述辐射部均包括第一连接部、第二连接部以及依次层叠设置的第一天线层、介电层以及第二天线层，

所述第一天线层通过所述第一连接部与所述接地部接通和断开，所述第二天线层通过所述第二连接部与所述接地部接通和断开，所述第一天线层与所述第二天线层中的任一者上设置有馈电线连接点，

所述接地部位于靠近所述第二天线层的一侧，所述第二天线层和所述介电层上均开设有通过孔，所述第一连接部经由所述通过孔与所述接地部连接。

10.根据权利要求9所述的可重构的多输入多输出天线，其特征在于，所述第一连接部包括第一连接件以及第一开关，

所述第一天线层上开设有连接孔，所述第一连接件的一端位于连接孔中，并经由第一开关与所述第一天线层连接，所述第一连接件的另一端穿过所述通过孔与所述接地部连接，

所述第一开关接通或断开以使所述第一天线层与所述接地部接通或断开。

11.根据权利要求9所述的可重构的多输入多输出天线，其特征在于，所述第二连接部包括第二连接件和第二开关，所述接地部上开设有连接槽，所述接地部经由所述连接槽被分成第一接地段和第二接地段，

所述第二开关设置于通过连接槽内，且所述第一接地段通过所述第二开关与所述第二接地段连接，所述第二连接件分别与所述第一接地段和所述第二天线层连接。

12.根据权利要求11所述的可重构的多输入多输出天线，其特征在于，所述第二开关的数量为多个，多个所述第二开关在所述连接槽内并排布置，且能够同时接通或断开。

13.根据权利要求9所述的可重构的多输入多输出天线，其特征在于，所述第一天线层为单极天线层，所述第二天线层为皮法天线层。

14.一种移动终端，包括可重构的多输入多输出天线，其特征在于，所述可重构的多输入多输出天线为权利要求1-13任一项所述的可重构的多输入多输出天线。