CN210489828U - 一种隔离式地辐射天线及mimo天线系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种隔离式地辐射天线及MIMO天线系统，其中隔离式地辐射天线包括：接地板，铺设于印刷电路板上；净空区，为接地板的侧边挖空的开口；激励结构，配置于净空区内，用于馈入一射频信号和控制阻抗匹配；共振结构，至少包含一电容元件并与净空区共同形成环形共振体；降耦结构，配置于净空区外，与共振结构的电容元件共同形成位于净空区外侧的环形降耦体；所述环形共振体与环形降耦体的电流模式方向相反，可兼容多种类型的天线，该两天线相邻或者相连设置，构成高度紧凑的MIMO天线系统，具有结构紧凑、单元尺寸小、单元间距近、隔离度高、相关性低等优点。

Description

一种隔离式地辐射天线及MIMO天线系统

技术领域

本发明涉及通信天线的技术领域，具体提出了一种隔离式地辐射天线及 MIMO天线系统，可用于各种无线通信设备。

背景技术

天线已经成为各种无线设备中的必备装置，用以发射和接收电磁波信号。 MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)技术采用多个天线装置同时收发，可大幅提高无线传输速率，无需增大发射功率或增加工作频谱，是第四代移动通信和第五代通信系统的核心技术之一。为保证优异的MIMO特性，必须实现天线之间的高隔离度或低耦合，以降低天线之间相关度。但是，由于现代无线设备的空间有限，天线间距较小，天线间的信号干扰变大，严重影响MIMO天线系统的性能。传统方法依靠拉大天线之间距离来实现高隔离度，难以将更多的天线装置集成到无线设备内部，因而不能满足当前对高传输速率传输的需求。

尤其随着第五代通信系统的布局和推广，大规模天线阵列成为一种趋势，从而对紧凑型的MIMO天线系统的需求越来越高。而现有技术主要通过引入寄生共振、引入降耦网络、利用正交模式等方法来提高天线之间的隔离度。

一方面，在两个天线之间引入新的寄生结构是改善隔离度的最常见的方法之一，寄生结构可生成一个相位相反的耦合路线，以抵消天线之间的原始耦合，从而改善天线隔离度。寄生结构的类型可以是槽缝、环型、条带状、悬浮结构等。但是该方法需要引入额外的结构体,占用的空间较大，不利于天线的小型化设计，此外该方法很难实现高度紧凑的MIMO天线系统。

另一方面，降耦网络通常采用集总元件电路或中和线等方法来抵消天线之间的耦合，可有效地实现紧凑型MIMO天线系统设计。但是该方法需要较多的元器件或占用较大的电路面积，且目前仅适用于单极子天线或倒F天线。

此外，将天线正交放置或激发正交电流模式，可以很好地实现高隔离度和紧凑的MIMO天线系统，而不需要额外的降耦结构或电路。但是该方法需要的天线尺寸较大，难以实现MIMO天线系统的集成化和小型化。

上述的现有技术或不能实现紧凑型MIMO天线系统，或具有较复杂的降耦合结构，或具有很大的应用局限性，或具有较大的天线尺寸。

因而，有必要提出一种简易且高效的降耦合技术，以兼容不同的天线类型，从而避免传统方法中耗时的个例分析与调试，节约开发周期；有必要提出一种高度集成、高度紧凑、且具有高隔离度的MIMO天线系统。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种简易且高效的降耦合技术，具有天线结构紧凑、天线单元尺寸小、单元间距近等特点，实现了一种高度集成、高度紧凑、具有高隔离度、且兼容多种天线类型的MIMO天线系统。该发明可适用于各种无线通信设备中，尤其适用于大规模阵列在终端设备中的应用。

本发明的目的通过如下技术方案实现：一种隔离式地辐射天线，包括：接地板，铺设于印刷电路板上；净空区，为接地板的侧边挖空的开口；激励结构，配置于净空区内，用于馈入一射频信号和控制阻抗匹配；共振结构，至少包含一电容元件并与净空区共同形成环形共振体；降耦结构，配置于净空区外，与共振结构的电容元件共同形成位于净空区外侧的环形降耦体；所述环形共振体与环形降耦体的电流模式方向相反。

进一步地，所述激励结构包括第一馈电、第一导线、第一元器件和第二导线，第一元器件的一端通过第一导线连接至第一馈电，第一馈电与接地板连接，第一元器件的另一端通过第二导线连接至接地板。

进一步地，所述共振结构包括第三导线、第一电容元件和第四导线，第一电容元件的一端通过第三导线连接至接地板上，第一电容元件的另一端通过第四导线连接至接地板上；所述共振结构配置于净空区的开口一侧并形成在激励结构的外侧。

进一步地，所述降耦结构包括第五导线，配置于净空区的外侧，第五导线与接地板相连并且第五导线的两端连接在第一电容元件的两侧。

进一步地，所述共振结构在净空区内还连接有第一分支，所述第一分支包含第二元器件。

进一步地，所述降耦结构还连接有第二分支，所述第二分支包含第三元器件。

进一步地，所述净空区为位于接地板的一侧或者相邻两侧的侧边挖空的开口。

进一步地，所述第一电容元件为集总元件或者分布元件。

一种MIMO天线系统，包括上述所述的隔离式地辐射天线，还包括第二天线单元，所述第二天线单元与隔离式地辐射天线相邻设置或者相连设置。

进一步地，所述第二天线单元为单极子天线、倒F天线、环形天线、槽缝天线、折叠式单极子天线或者贴片天线。

与现有技术相比，本发明的优点包括：

1)本发明中的隔离式地辐射天线是一种简易且高效的降耦合技术，可兼容不同的天线类型，构成具有高隔离度和紧凑型的MIMO天线系统，具有更广阔的应用前景。

2)本发明实现了高度紧凑的MIMO天线系统，在实现高隔离度和低相关性的同时，具有结构紧凑、单元尺寸小、单元间距近等特点。

附图说明

图1a是本发明中隔离式地辐射天线的结构示意图；

图1b是本发明中紧凑型的MIMO天线系统的示意图；

图1c是本发明中天线的电流分布示意图；

图2a展示了本发明中由不同激励结构(例1)组成的隔离式地辐射天线的结构示意图；

图2b展示了本发明中由不同激励结构(例2)组成的隔离式地辐射天线的结构示意图；

图2c展示了本发明中由不同激励结构(例3)组成的隔离式地辐射天线的结构示意图；

图3a展示了本发明中由不同共振结构(例1)组成的隔离式地辐射天线的结构示意图；

图3b展示了本发明中由不同共振结构(例2)组成的隔离式地辐射天线的结构示意图；

图3c展示了本发明中由不同共振结构(例3)组成的隔离式地辐射天线的结构示意图；

图3d展示了本发明中由不同共振结构(例4)组成的隔离式地辐射天线的结构示意图；

图4a展示了本发明中由不同降耦结构(例1)组成的隔离式地辐射天线的结构示意图；

图4b展示了本发明中由不同降耦结构(例2)组成的隔离式地辐射天线的结构示意图；

图5a展示了本发明中隔离式地辐射天线的其它实施案例(例1)的结构示意图；

图5b展示了本发明中隔离式地辐射天线的其它实施案例(例2)的结构示意图；

图5c展示了本发明中隔离式地辐射天线的其它实施案例(例3)的结构示意图；

图5d展示了本发明中隔离式地辐射天线的其它实施案例(例4)的结构示意图；

图5e展示了本发明中隔离式地辐射天线的其它实施案例(例5)的结构示意图；

图5f展示了本发明中隔离式地辐射天线的其它实施案例(例6)的结构示意图；

图6a是本发明实施例一中由隔离式地辐射天线和单极子天线组成的紧凑型高隔离度的MIMO天线系统第一种具体实施方式的示意图；

图6b是本发明实施例一中由隔离式地辐射天线和单极子天线组成的紧凑型高隔离度的MIMO天线系统第二种具体实施方式的示意图；

图7a是本发明实施例二中由隔离式地辐射天线和倒F天线组成的紧凑型高隔离度的MIMO天线系统第一种具体实施方式的结构示意图；

图7b是本发明实施例二中由隔离式地辐射天线和倒F天线组成的紧凑型高隔离度的MIMO天线系统第二种具体实施方式的结构示意图；

图8a是本发明实施例三中由隔离式地辐射天线和环形天线组成的紧凑型高隔离度的MIMO天线系统第一种具体实施方式的结构示意图；

图8b是本发明实施例三中由隔离式地辐射天线和环形天线组成的紧凑型高隔离度的MIMO天线系统第二种具体实施方式的结构示意图；

图9a是本发明实施例四中由隔离式地辐射天线和槽缝天线组成的紧凑型高隔离度的MIMO天线系统第一种具体实施方式的结构示意图；

图9b是本发明实施例四中由隔离式地辐射天线和槽缝天线组成的紧凑型高隔离度的MIMO天线系统第二种具体实施方式的结构示意图；

图10a是本发明实施例五中由隔离式地辐射天线和折叠式单极子天线组成的紧凑型高隔离度的MIMO天线系统第一种具体实施方式的结构示意图；

图10b是本发明实施例五中由隔离式地辐射天线和折叠式单极子天线组成的紧凑型高隔离度的MIMO天线系统第二种具体实施方式的结构示意图；

图11a是本发明实施例六中由隔离式地辐射天线和贴片天线组成的紧凑型高隔离度的MIMO天线系统第一种具体实施方式的结构示意图；

图11b是本发明实施例六中由隔离式地辐射天线和贴片天线组成的紧凑型高隔离度的MIMO天线系统第二种具体实施方式的结构示意图；

图12展示了本发明中一种单频模式下的MIMO天线系统的S参数图；

图13展示了本发明中一种双频模式下的MIMO天线系统的S参数图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的说明，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的组件或具有相同或类似功能的组件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”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”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“设置”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个组件内部的连通或两个组件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

地辐射天线具有尺寸小、结构简单、加工简易、成本低、辐射性能优异等优点，其相关专利可以参考U.S.Pat.No.8581799B2、U.S.Pat.No.8604998B2 、U.S.Pat.No.8648763B2、CN103441333B、CN106058456B、CN205282637U、 CN102771008B、CN102771009B、CN102696146B等。尽管地辐射天线在工业应用上得到了广泛的关注，但是由地辐射天线构成的紧凑型的MIMO天线系统仍然是一个技术难题。

通过深入研究地辐射天线的工作原理和MIMO天线的耦合原理，本发明提出了一种隔离式地辐射天线及其在MIMO天线系统中的应用。本发明在传统的地辐射天线上进行改造，通过结合一种简单且高效的降耦结构，得到了一种新型的隔离式地辐射天线。本发明中的隔离式地辐射天线可以与多种天线类型兼容( 例如，单极子天线、倒F天线、环形天线、槽缝天线、折叠式单极子天线、贴片天线等)，形成多种类型的紧凑型的MIMO天线系统，具有更加广泛的应用前景。

本发明提供的一种隔离式地辐射天线100，包括接地板102、激励结构120 、共振结构140、降耦结构160、净空区104，所述净空区104为接地板102的侧边挖空的开口，所述接地板102铺设于印刷电路板上。所述激励结构120配置于净空区104内，用于馈入一射频信号和控制阻抗匹配；所述共振结构140 至少包含一电容元件并配置在净空区内与净空区104共同形成环形共振体；所述降耦结构160与共振结构140的电容元件142共同形成位于净空区104外侧的环形降耦体，所述环形共振体与环形降耦体的电流模式方向相反。具体实施例参见如下。

图1a是本发明中隔离式地辐射天线的其中一个具体实施例的结构示意图，图1b是由本发明中紧凑型的MIMO天线系统的其中一个具体实施例示意图，图 1c则是天线系统的电流分布示意图，以阐述本发明的工作原理。

如图1a所示，并结合图1b，一种隔离式地辐射天线100，包括接地板102 、激励结构120、共振结构140、降耦结构160、净空区104，所述净空区104 为接地板102的侧边挖空的开口，所述接地板102铺设于印刷电路板上。

具体地，所述激励结构120包括第一馈电121、第一导线122、第一元器件 123和第二导线124，配置于净空区104的内侧。第一元器件123的一端通过第一导线122连接至第一馈电121，第一馈电121与接地板102连接，第一元器件 123的另一端通过第二导线124连接至接地板102。所述第一元器件123可以为导线、电感元件或者电容元件等。激励结构120作为天线的激励电路，可控制天线的阻抗匹配，并将第一馈电121中的RF信号耦合至共振结构140。

所述共振结构140包括第三导线141、第一电容元件142和第四导线143，配置于净空区104的开口一侧并形成在激励结构120的外侧。第一电容元件142 的一端通过第三导线141连接至接地板102上，第一电容元件142的另一端通过第四导线143连接至接地板102上。如图1b所示，所述共振结构140与净空区104共同形成环形共振体106a，负责产生天线的共振。应当理解的是，所述共振结构140可以是一个或者多个，则所述环形共振体106a可以是一个或者多个，本发明实施例仅图示一个，但不应作为限制。

所述降耦结构160包括第五导线161，配置于净空区104的外侧。第五导线 161的两端分别与接地板102相连，具体来说，第五导线161连接在第一电容元件142的两侧，因而，所述降耦结构160可形成一闭环。如图1b所示，降耦结构160与第一电容元件142共同形成位于净空区104外侧的环形降耦体106b。应当理解的是，所述降耦结构160可以是一个或者多个，则所述环形降耦体106b 可以是一个或者多个，本发明实施例仅图示一个，但不应作为限制。

如图1b所示，并结合图1c，环形共振体106a在激励结构120的激发下，生成一围绕净空区104、流经共振结构140的电流模式。该电流模式可以广泛分布在接地板102上，从而将RF信号耦合至接地板102，利用接地板102作为天线的一部分进行辐射。反之，环形降耦体106b生成围绕降耦结构160、流经第一电容元件142的反向电流模式。该反向电流模式位于净空区104的外侧，且集中分布在降耦结构160上，而不分布在接地板102上。因而，该反向电流不改变接地板102上的电流分布，即，不改变天线的辐射性能。

如图1b所示，并结合图1c，第二天线单元108a与隔离式地辐射天线100 相邻设置或者相连设置，即两者之间的间距很小或直接相连。环形共振体106a 上的电流模式和环形降耦体106b上相反的电流模式，可以抵消近场效应，即，通过环形共振体106a耦合到第二天线单元108的能量与通过环形降耦体106b 耦合到第二天线单元108a的能量大小相当但相位相反，从而使隔离式地辐射天线100与第二天线单元108a产生电磁隔离。第二天线单元108a可以为单极子天线、倒F天线、环形天线、槽缝天线、折叠式单极子天线、贴片天线或其它变形结构。通过将第二天线单元108a与隔离式地辐射天线100集成为一体，可以得到高度紧凑型的2×2MIMO天线系统，从而简化MIMO天线系统的收发电路。本发明中对第二天线单元108a的结构、类型、连接方式等不做出限制。

根据本发明的实施例，所述电容元件具有电容成分，可以为集总元件，例如芯片电容器、变容二极管、晶体管等，也可以为分布元件，例如平行导线、传输线等。此外，电容元件可由一单一电容元件构成，也可以由多个电容元件彼此连接构成。为获得某特定电容，可使用多个元件的组合代替电容元件，例如，电容元件可由电容元件与电感元件的组合结构代替。

根据本发明的实施例，所述电感元件具有电感成分，可以为集总元件，例如芯片电感器、芯片电阻器等，也可以为分布元件，例如导线、线圈等。同样，电感元件可由一单一电感元件构成，也可以由多个电感元件彼此连接构成。

图2展示了本发明中由不同激励结构组成的隔离式地辐射天线的结构示意图。

所述激励结构120可以以不同的构造方式来激发共振结构140并控制天线的阻抗匹配。如图2a所示，激励结构120可以构成一个以上的激励电路，从而实现更复杂的功能，例如，宽频带内的阻抗匹配、多频带内的阻抗匹配等。如图2b所示，激励结构120可以根据其结构、位置或连接方式等来构成不同的实施例。如图2c所示，激励结构120也可以通过分布式电容或电感来实现激励和阻抗匹配。激励结构120可根据其位置、连接方式等具有不同的表现形式，因而，本发明对激励结构120的具体结构、类型和连接方式等不作出具体限制。

图3展示了本发明中由不同共振结构组成的隔离式地辐射天线的结构示意图。

所述共振结构140产生天线的共振，并利用净空区104将RF信号耦合至接地板102。因而，共振结构140亦有多种实施例来实现相同的目的。如图3a所示,共振结构140可以配置在净空区104外侧，占用净空区104之外的空间。如图3b所示,共振结构140也可以配置在净空区140的内侧。如图3c和3d所示, 共振结构140可以在净空区104内连接第一分支301，所述第一分支301包含第二元器件302，从而在共振结构140内构成一个或多个环形共振体，继而在一个或多个频带内产生共振。所有共振结构140的共同特征为，配置在净空区的开口一侧，且至少包含一个电容元件，从而与净空区一同构成一个或多个环形共振体。

图4展示了本发明中由不同降耦结构组成的隔离式地辐射天线的结构示意图。

所述降耦结构160配置于净空区104外侧并连接在第一电容元件142的两端，构成环形降耦体106b，以实现天线间的降耦效果，因而降耦结构160也有多种实施例来实现同样的降耦效果。如图4a所示，降耦结构160包含第一电感元件401，以调节环形降耦体106b的有效电流长度，实现降耦结构160的小型化。如图4b所示，降耦结构160内连接第二分支402，所述第二分支402包含第三元器件403，从而在降耦结构160内形成一个或多个环形降耦体106b，以实现在宽频带或多频带内的降耦。所有降耦结构160的共同特征为，配置在净空区的外侧，并以闭合回路的形式连接在第一电容元件142的两端，与第一电容元件142一同构成一个或多个环形降耦体。

图5展示了本发明中隔离式地辐射天线的其它实施案例的结构示意图。

如图5a所示，净空区104可以是位于接地板102一侧或者相邻两侧的侧边挖空的开口。如图5b-5f所示，根据共振结构140和降耦结构160的形状、数量、位置关系、连接方式等，可以有多种组合形式，可实现多频共振、多频带内的降耦效果或其它更高级的功能。

本发明实施例还提供了一种MIMO天线系统，包括上述实施例所述的隔离式地辐射天线，还包括第二天线单元，所述第二天线单元与隔离式地辐射天线相邻设置或相连设置，具体阐述如下。

图6是本发明中由隔离式地辐射天线和单极子天线组成的紧凑型的MIMO天线系统实施例一的示意图。

如图6a所示，第一天线单元100的电路结构与图1a相同，第二天线单元为一单极子天线600，包括第二馈电601和第六导线602。所述单极子天线600 与隔离式地辐射天线100相邻设置，两者之间的间距很小，构成一紧凑型的MIMO 天线系统。第六导线602作为单极子天线600的辐射体，长度约为1/4个波长。因而，该单极子天线600通常在第二馈电601附近产生电流最大值，在第六导线602的顶端产生电流最小值。如图6b所示，单极子天线600可与隔离式地辐射天线100直接相连，并共用第五导线161作为第六导线602的一部分。因而，所述单极子天线600与隔离式地辐射天线100可构成高度紧凑的MIMO天线系统，并具有高隔离度和低相关性。

图7是本发明中由隔离式地辐射天线和倒F天线组成的紧凑型的MIMO天线系统实施例二的示意图。

如图7a所示，第一天线单元100的电路结构与图1a相同，第二天线单元为一倒F天线700，包括第三馈电701、第七导线702、辐射线703。所述倒F 天线700与隔离式地辐射天线100相邻设置，两者之间的间距很小，构成一紧凑型的MIMO天线系统。辐射线703的一端与接地板102连接，一端开口。辐射线703作为倒F天线700的辐射体，长度约为1/4个波长。第七导线702一端连接第三馈电701，一端连接辐射线703，作为倒F天线700的激励结构，控制阻抗匹配。所述倒F天线700通常在第三馈电701附近产生电流最大值，在辐射线703的顶端产生电流最小值。如图7b所示，倒F天线700可与隔离式地辐射天线100直接相连，并共用第五导线161作为倒F天线700的一部分。因而，所述倒F天线700与隔离式地辐射天线100可构成一高度紧凑的MIMO天线系统，并具有高隔离度和低相关性。

图8是本发明中由隔离式地辐射天线和环形天线组成的紧凑型的MIMO天线系统实施例三的示意图。

如图8a所示，第一天线单元100的电路结构与图1a相同，第二天线单元为一环形天线800，由第四馈电801和第八导线802构成。所述环形天线800与隔离式地辐射天线100相邻设置，两者之间的间距很小，构成一紧凑型的MIMO 天线系统。第八导线802的一端与接地板102相连，一端与第四馈电801相连，第八导线802总长度约为1/2个波长。所述环形天线800通常在第四馈电801 附近和第八导线802的接地端附近产生电流最大值，在第八导线802的中间部分产生电流最小值。如图8b所示，环形天线800可与隔离式地辐射天线100直接相连，并共用第五导线161作为环形天线800的一部分。因而，所述环形天线800与隔离式地辐射天线100可构成高度紧凑的MIMO天线系统，并具有高隔离度和低相关性。

图9是本发明中由隔离式地辐射天线和槽缝天线组成的紧凑型的MIMO天线系统实施例四的示意图。

如图9a所示，第一天线单元100的电路结构与图1a相同，第二天线单元为一槽缝天线900，包括第五馈电901、第九导线902、第二电容元件903。所述槽缝天线900与隔离式地辐射天线100相邻设置，两者之间的间距很小，构成一紧凑型的MIMO天线系统。第九导线902的两端分别连接接地板102和第五馈电901。第九导线902上连有第二电容元件903，因而第二电容元件903可控制槽缝天线的共振频率，并实现天线的小型化。如图9b所示，槽缝天线900可与隔离式地辐射天线100直接相连，并共用第五导线161作为槽缝天线900的一部分。因而，所述槽缝天线900与隔离式地辐射天线100可构成一高度紧凑的MIMO天线系统，并具有高隔离度和低相关性。

图10是本发明中由隔离式地辐射天线和折叠式单极子天线组成的紧凑型的 MIMO天线系统实施例五的示意图。

如图10a所示，第一天线单元100的电路结构与图1a相同，第二天线单元为一折叠单极子天线1000，由第六馈电1001、第十导线1002、第十一导线1003 和第十二导线1004依次连接而成。所述折叠式单极子天线1000与隔离式地辐射天线100相邻设置，两者之间的间距很小，构成一紧凑型的MIMO天线系统。第十导线1002的长度约等于第十二导线1004的长度，约为1/4个波长。第十导线1002和第十二导线1004的间距很小。所述折叠式单极子天线1000通常在第十一导线1003附近产生电流最小值。如图10b所示，折叠单极子天线1000 可与隔离式地辐射天线100直接相连，并共用第五导线161作为折叠单极子天线1000的一部分。因而，所述折叠单极子天线1000与隔离式地辐射天线100 可构成一高度紧凑的MIMO天线系统，并具有高隔离度和低相关性。

图11是本发明中由隔离式地辐射天线和贴片天线组成的紧凑型的MIMO天线系统实施例六的示意图。

如图11a所示，第一天线单元100的电路结构与图1a相同，第二天线单元为一贴片天线1100，包括第七馈电1101、一馈电线1102和一贴片1103。所述贴片天线1100与隔离式地辐射天线100相邻设置，两者之间的间距很小，构成一紧凑型的MIMO天线系统。贴片1103作为天线的辐射体，长度约为1/2个波长，控制天线的共振，并由馈电线1102进行激发。如图11b所示，贴片天线1100 可与隔离式地辐射天线100直接相连，并共用第五导线161作为馈电线1102的一部分。因而，所述贴片天线1100与隔离式地辐射天线100可构成一高度紧凑的MIMO天线系统，并具有高隔离度和低相关性。

由上述可知，第二天线单元108a可以是单极子天线、倒F天线、环形天线、槽缝天线、折叠式单极子天线、贴片天线等多种类型，均可与隔离式地辐射天线100兼容，构成具有高隔离度的紧凑型的MIMO天线系统。此外，根据设计要求、天线结构、天线类型、以及设置位置等的不同，可以有多种实施案例，例如，第二天线可以采用多种激励电路、电容元件、电感元件等以实现小型化、宽频带、多频带、极化等不同的性能指标。本发明中对第二天线单元的结构、类型、设置位置、连接方式等不做出限制。因而，本发明的紧凑型的MIMO天线系统可以通过隔离式地辐射天线与其它任意一种天线类型的兼容而实现，在现有技术中尚属首次，具有更广阔的应用场景。

图12展示了本发明中一种单频模式下的紧凑型的MIMO天线系统的S参数图。

如图12所示，第一曲线12a是隔离式地辐射天线100产生的反射系数，第二曲线12b是由第二天线单元108a产生的反射系数。两个天线的中心频率均在 3.5GHz附近，具有宽带特性。第三曲线12c是两个天线之间的反向传输系数，代表了天线之间的耦合度，可以得知，第三曲线12c在工作频带内产生了一个耦合峰谷，从而可确保天线之间产生较高的隔离度(20dB以上)。此外，该紧凑型MIMO天线的辐射效率均在80％以上，且仿真中得到的相关度(ECC)低于0.1 。因而，本发明中的紧凑型的MIMO天线系统具有隔离度高、辐射性能好、相关性低等特点，适用于MIMO天线系统的应用。

图13展示了本发明中一种双频模式下的紧凑型的MIMO天线系统的S参数图。

结合图3至图5，可知，隔离式地辐射天线100可产生一个或多个共振，并且通过一个或多个降耦结构160，实现在单频段或多频段内的降耦效果。如图 13所示，第一曲线13a和第二曲线13b分别是隔离式地辐射天线100和第二天线单元108a产生的反射系数。两个天线同时在3.5GHz和5.3GHz两个频段内产生共振。第三曲线13c为天线之间的反向传输系数，代表天线间的耦合度，可以得知，两个频段内的隔离度均在17dB以上。因而，本发明中的隔离式地辐射天线也适用于多频段模式下的紧凑型的MIMO天线系统。

综上所述，上述实施例相比现有技术，具有如下特点：

1)本发明中的隔离式地辐射天线可兼容多种类型的天线，构成高度紧凑的 MIMO天线系统，具有结构紧凑、单元尺寸小、单元间距近、隔离度高、相关性低等特点，具有更广阔的的应用场景。

2)本发明中的紧凑型的MIMO天线系统不仅适用于单频带，也适用于多频带。

以上所述是本发明的优选实施方式，并非对本发明做出任何形式上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也是为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种隔离式地辐射天线，其特征在于，包括：

接地板，铺设于印刷电路板上；

净空区，为接地板的侧边挖空的开口；

激励结构，配置于净空区内，用于馈入一射频信号和控制阻抗匹配；

共振结构，至少包含一电容元件并与净空区共同形成环形共振体；

降耦结构，配置于净空区外，与共振结构的电容元件共同形成位于净空区外侧的环形降耦体；

所述环形共振体与环形降耦体的电流模式方向相反。

2.如权利要求1所述的隔离式地辐射天线，其特征在于，所述激励结构包括第一馈电、第一导线、第一元器件和第二导线，第一元器件的一端通过第一导线连接至第一馈电，第一馈电与接地板连接，第一元器件的另一端通过第二导线连接至接地板。

3.如权利要求1或2所述的隔离式地辐射天线，其特征在于，所述共振结构包括第三导线、第一电容元件和第四导线，第一电容元件的一端通过第三导线连接至接地板上，第一电容元件的另一端通过第四导线连接至接地板上；所述共振结构配置于净空区的开口一侧并形成在激励结构的外侧。

4.如权利要求3所述的隔离式地辐射天线，其特征在于，所述降耦结构包括第五导线，配置于净空区的外侧，第五导线与接地板相连并且第五导线的两端连接在第一电容元件的两侧。

5.如权利要求3所述的隔离式地辐射天线，其特征在于，所述共振结构在净空区内还连接有第一分支，所述第一分支包含第二元器件。

6.如权利要求4所述的隔离式地辐射天线，其特征在于，所述降耦结构还连接有第二分支，所述第二分支包含第三元器件。

7.如权利要求1所述的隔离式地辐射天线，其特征在于，所述净空区为位于接地板的一侧或者相邻两侧的侧边挖空的开口。

8.如权利要求3所述的隔离式地辐射天线，其特征在于，所述第一电容元件为集总元件或者分布元件。

9.一种MIMO天线系统，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的隔离式地辐射天线，还包括第二天线单元，所述第二天线单元与隔离式地辐射天线相邻设置或相连设置。

10.如权利要求9所述的MIMO天线系统，其特征在于，所述第二天线单元为单极子天线、倒F天线、环形天线、槽缝天线、折叠式单极子天线或者贴片天线。

Images