CN211507905U - 一种基于悬浮式环形降耦结构的紧凑型mimo天线系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于悬浮式环形降耦结构的紧凑型MIMO天线系统，包括接地板、第一天线、第二天线和悬浮式环形降耦结构，所述第一天线和第二天线配置于接地板上且所述第一天线和第二天线之间邻近设置或电性相连设置，所述悬浮式环形降耦结构为狭长的闭环结构，长边方向的两侧区域产生强电流分布且电流模式相反，长边方向的中间区域产生弱电流分布，所述第一天线和第二天线配置于悬浮式环形降耦结构的长边方向的中间区域。本发明的悬浮式环形降耦合结构具有结构简单、集成度高、安装灵活等特点，并且可以兼容多种天线类型，从而可构成高度紧凑、单元间距近的紧凑型MIMO天线系统。

Description

一种基于悬浮式环形降耦结构的紧凑型MIMO天线系统

技术领域

本发明涉及通信天线的技术领域，更具体地涉及一种基于悬浮式环形降耦结构的紧凑型MIMO天线系统。

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(5G)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，有必要提出一种新型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、结构简易的MIMO天线系统。

发明内容

为了解决所述现有技术的不足，本发明提出了一种基于悬浮式环形降耦合结构的紧凑型MIMO天线系统，其中悬浮式环形降耦合结构具有结构简单、集成度高、安装灵活等特点，并且可以兼容多种天线类型，从而可构成高度紧凑、单元间距近的紧凑型MIMO天线系统。本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。

本发明所要达到的技术效果通过以下方案实现：一种基于悬浮式环形降耦结构的紧凑型MIMO天线系统，包括接地板、第一天线、第二天线和悬浮式环形降耦结构，所述第一天线和第二天线配置于接地板上且所述第一天线和第二天线之间邻近设置或电性相连设置，所述悬浮式环形降耦结构为狭长的闭环结构，长边方向的两侧区域产生强电流分布且电流模式相反，长边方向的中间区域产生弱电流分布，所述第一天线和第二天线配置于悬浮式环形降耦结构的长边方向的中间区域。

优选地，所述悬浮式环形降耦结构配置于第一天线和第二天线的下侧或者所述悬浮式环形降耦结构配置于第一天线和第二天线的上侧或者所述悬浮式环形降耦结构配置于第一天线和第二天线之间。

优选地，所述第一天线为偶极子天线、单极子天线、倒F天线、环形天线或者贴片天线，所述第二天线为偶极子天线、单极子天线、倒F天线、环形天线或者贴片天线。

优选地，所述第一天线和第二天线为对称设置的同一类型天线。

优选地，所述第一天线为第一偶极子天线，所述第二天线为第二偶极子天线，所述第一偶极子天线包括第一馈电、第一共振线和第二共振线，第一共振线和第二共振线分别连接在第一馈电的两侧；所述第二偶极子天线包括第二馈电、第三共振线和第四共振线，第三共振线和第四共振线分别连接在第二馈电的两侧。

优选地，所述第一天线为第一单极子天线，所述第二天线为第二单极子天线，所述第一单极子天线包括第三馈电和第五共振线，第五共振线的一端与第三馈电连接，另一端开口，第三馈电连接接地板；所述第二单极子天线包括第四馈电和第六共振线，第六共振线的一端与第四馈电连接，另一端开口，第四馈电连接接地板。

优选地，所述第一天线为第一倒F天线，所述第二天线为第二倒F天线，所述第一倒F天线包括第五馈电、第一激励线和第七共振线，第七共振线一端与接地板连接，另一端开口；第一激励线的一端与第五馈电连接，另一端与第七共振线连接，第五馈电连接接地板；所述第二倒F天线包括第六馈电、第二激励线和第八共振线，第八共振线一端与接地板连接，另一端开口；第二激励线的一端与第六馈电连接，一端与第八共振线连接，第六馈电连接接地板。

优选地，所述第一天线为第一环形天线，所述第二天线为第二环形天线，所述第一环形天线包括第七馈电和第九共振线，第九共振线的一端与第七馈电连接，另一端与接地板连接，第七馈电连接接地板；所述第二环形天线包括第八馈电和第十共振线，第十共振线的一端与第八馈电连接，另一端与接地板连接，第八馈电连接接地板。

优选地，所述第一天线为第一贴片天线，所述第二天线为第二贴片天线，所述第一贴片天线包括第九馈电、第一馈电线和第一贴片；所述第二贴片天线包括第十馈电、第二馈电线和第二贴片。

本发明具有以下优点：

1、本发明的紧凑型MIMO天线系统中的悬浮式环形降耦结构是一种新型且高效的降耦合技术，无需与接地板或者天线连接，一方面可实现悬浮式环形降耦结构的模块化设计，实现批量化生产，一方面亦可通过其它常用加工工艺嵌入到无线终端设备内，因而在制造、安装上具有灵活性强、集成度高等特点；

2、本发明的紧凑型MIMO天线系统中的悬浮式环形降耦合技术可兼容不同的天线类型，构成具有高隔离度的紧凑式MIMO天线系统，在实现高隔离度和低相关性的同时，具有结构简单、高度紧凑、单元间距近等特点，具有更广阔的应用前景。

附图说明

图1a展示了本发明中紧凑型MIMO天线系统例1的总体结构示意图(未连接接地板状态)；

图1b展示了本发明中紧凑型MIMO天线系统例2的总体结构示意图(未连接接地板状态)；

图1c展示了本发明中紧凑型MIMO天线系统例1的总体结构示意图(连接有接地板状态)；

图1d展示了本发明中紧凑型MIMO天线系统例2的总体结构示意图(连接有接地板状态)；

图1e展示了本发明中紧凑型MIMO天线系统中悬浮式环形降耦结构上产生的电流分布图；

图2a、2b是本发明实施例一中紧凑型MIMO天线系统的天线为偶极子天线的结构示意图；

图3是本发明实施例二中紧凑型MIMO天线系统的天线为单极子天线的结构示意图；

图4a、4b、4c是本发明实施例三中紧凑型MIMO天线系统的天线为倒F天线的结构示意图；

图5a、5b是本发明实施例四中紧凑型MIMO天线系统的天线为环形天线的结构示意图；

图6是本发明实施例五中紧凑型MIMO天线系统的天线为贴片天线的结构示意图；

图7a、7b、7c、7d展示了本发明中紧凑型MIMO天线系统的悬浮式环形降耦结构其它不同实施例的示意图；

图8展示了本发明中采用悬浮式降耦合结构的紧凑型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。本发明的说明书附图采用实线和虚线的方式区分实线结构在前，虚线结构在后的位置状态，也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。

通过深入研究MIMO天线的耦合原理，本发明提出了一种新型的紧凑型MIMO天线降耦合方法，通过结合一种简单且高效的悬浮式环形降耦结构，可与多种天线类型兼容，形成多种类型的紧凑型MIMO天线系统，具有更加广泛的应用前景。

图1展示了本发明中紧凑型MIMO天线系统的总体结构示意图。

如图1a所示，一种紧凑型MIMO天线系统包括第一天线110a、第二天线110b和悬浮式环形降耦结构120。

根据本发明的实施例，第一天线110a和第二天线110b为辐射体，产生天线共振，并进行辐射。第一天线110a和第二天线110b相邻排列，两者间距很小或电性相连，构成一紧凑型MIMO天线系统。由于天线之间的间距很小(通常，间距小于十分之一个波长)，天线之间会产生较强的电磁耦合，严重影响MIMO系统的性能。因而，本发明中采用一悬浮式环形降耦结构120来提高天线之间的隔离度，降低天线之间的相关度。

悬浮式环形降耦结构120为一狭长的闭环结构，配置于第一天线110a和第二天线110b的下侧(图1a中所示)或者所述悬浮式环形降耦结构120配置于第一天线110a和第二天线110b的上侧。所述的悬浮式环形降耦结构120的周长约为一个波长，且长边远远大于短边(悬浮式环形降耦结构120的长边约为半个波长，短边通常小于十分之一个波长)。第一天线110a和第二天线110b相邻设置或电性相连，配置于悬浮式环形降耦结构120长边方向的中间区域(中间位置或者中间位置附近)，以此解耦第一天线110a和第二天线110b，提高第一天线110a和第二天线110b之间的隔离度。

如图1b所示，并参考图1a，一紧凑型MIMO天线系统包括第一天线110a、第二天线110b和悬浮式环形降耦结构120。所述的悬浮式环形降耦结构120配置于第一天线110a和第二天线110b之间，即，第一天线110a和第二天线110b配置于悬浮式环形降耦结构120的两侧，且均位于悬浮式环形降耦结构120长边方向的中间区域(中间位置或者中间位置附近)。

如图1c所示，一紧凑型MIMO天线系统包括接地板102、第一天线110a、第二天线110b和悬浮式环形降耦结构120。所述的接地板102铺设于印刷电路板上。

第一天线110a和第二天线110b配置于接地板102上，相邻设置，间距很小(通常，间距小于十分之一个波长)或者电性相连，构成紧凑型MIMO天线系统。悬浮式环形降耦结构120为一狭长的闭环结构，配置于第一天线110a和第二天线110b的下侧(图1c中所示)或者所述悬浮式环形降耦结构120配置于第一天线110a和第二天线110b的上侧。所述的悬浮式环形降耦结构120的周长约为一个波长，且长边远远大于短边(通常，悬浮式环形降耦结构120的长边约为半个波长，短边小于十分之一个波长)。第一天线110a和第二天线110b相邻设置或电性相连，配置于悬浮式环形降耦结构120长边方向的中间区域(中间位置或者中间位置附近)。

如图1d所示，并参考图1c，一紧凑型MIMO天线系统包括接地板102、第一天线110a、第二天线110b和悬浮式环形降耦结构120。所述的接地板102铺设于印刷电路板上。所述的悬浮式环形降耦结构120配置于第一天线110a和第二天线110b之间，即，第一天线110a和第二天线110b配置于悬浮式环形降耦结构120的两侧，且均位于悬浮式环形降耦结构120长边方向的中间区域(中间位置或者中间位置附近)。

根据本发明的实施例，该悬浮式环形降耦结构无需与接地板或者天线结构相连，因而可实现悬浮式环形降耦合结构的模块化设计，有利于悬浮式环形降耦合结构的批量化生产和灵活性嵌入，从而节约制造成本。此外，该悬浮式环形降耦结构亦可以利用电路板印刷技术、柔性电路板(FPC)、激光镭射(LDS)等常用工艺集成到无线终端设备内，具有更高的集成度。

根据本发明的实施例，该悬浮式环形降耦结构120可适用于不同类型的天线，例如偶极子天线、单极子天线、倒F天线、环形天线、贴片天线或其它常用的天线类型等。其中，第一天线110a和第二天线110b可以为同一类型的天线，也可以是不同类型的天线。此外，第一天线110a和第二天线110b可以是单频天线，也可以是多频天线。优选地，第一天线110a和第二天线110b为对称设置的同一类型天线。

图1e是本发明中悬浮式环形降耦结构120上产生的电流分布示意图，以阐述本发明的工作原理。

如图1e所示，悬浮式环形降耦结构120上会生成一环形电流模式。该环形电流模式在悬浮式环形降耦结构120的两侧区域产生强电流分布，在悬浮式环形降耦结构120的中间区域产生弱电流分布，且弱电流区域两侧的电流模式方向相反。通过将所述的第一天线110a和第二天线110b配置于悬浮式环形降耦结构120的弱电流区域附近，即，悬浮式环形降耦结构120长边方向的中间区域(中间位置或者中间位置附近)，该电流模式可以有效地转换天线之间的耦合路径，从而大大改善第一天线110a和第二天线110b之间的隔离度。此外，通过将第一天线110a和第二天线110b集成一体，可构成一紧凑型的MIMO天线系统，从而简化MIMO系统的收发电路。

实施例一

图2展示了本发明实施例一中的紧凑型MIMO天线系统的结构示意图。

如图2a所示，并结合图1a，第一天线110a和第二天线110b的天线类型为偶极子天线。紧凑型MIMO天线系统包括第一偶极子天线210a、第二偶极子天线210b和悬浮式环形降耦结构120。

第一偶极子天线210a包括第一馈电211a、第一共振线212a和第二共振线213a。第一共振线212a和第二共振线213a分别连接在第一馈电211a的两侧，构成常用的偶极子天线。第二偶极子天线210b包括第二馈电211b、第三共振线212b和第四共振线213b。第三共振线212b和第四共振线213b分别连接在第二馈电211b的两侧，构成常用的偶极子天线。根据本发明的实施例，第一偶极子天线210a和第二偶极子天线210b相邻设置，且两者的间距很小，构成一紧凑型MIMO天线系统。

悬浮式环形降耦结构120为一狭长的闭环结构，配置于第一偶极子天线210a和第二偶极子天线210b的下侧(如图2a所示)，也可以将悬浮式环形降耦结构120配置于第一偶极子天线210a和第二偶极子天线210b的上侧。所述的悬浮式环形降耦结构120的周长约为一个波长，且长边远远大于短边，负责解耦第一偶极子天线210a和第二偶极子天线210b，提高第一偶极子天线210a和第二偶极子天线210b之间的隔离度。优选地，第一偶极子天线210a和第二偶极子天线210b对称放置于悬浮式环形降耦结构120长边方向的中间区域(中间位置或者中间位置附近)。

如图2b所示，并结合图1b，一紧凑型MIMO天线系统包括第一偶极子天线210a、第二偶极子天线210b和悬浮式环形降耦结构120。所述的悬浮式环形降耦结构120配置于第一偶极子天线210a和第二偶极子天线210b之间，即，第一偶极子天线210a和第二偶极子天线210b配置于悬浮式环形降耦结构120的两侧，且均位于悬浮式环形降耦结构120长边方向的中间区域(中间位置或者中间位置附近)。

实施例二

图3是本发明实施例二中紧凑型MIMO天线系统的结构示意图。

如图3所示，并结合图1a，第一天线110a和第二天线110b的天线类型为单极子天线。紧凑型MIMO天线系统包括接地板102、第一单极子天线310a、第二单极子天线310b和悬浮式环形降耦结构120。

第一单极子天线310a包括第三馈电311a和第五共振线312a。第五共振线312a的一端与第三馈电311a连接，另一端开口，第三馈电311a连接接地板102。第五共振线312a的导线长度决定了第一单极子天线310a的共振频率。

第二单极子天线310b包括第四馈电311b和第六共振线312b。第六共振线312b的一端与第四馈电311b连接，另一端开口，第四馈电311b连接接地板102。第六共振线312b的导线长度决定了第二单极子天线310b的共振频率。根据本发明的实施例，第一单极子天线310a和第二单极子天线310b配置于接地板102的同一侧边，相邻设置，且两者的间距很小，构成一紧凑型MIMO天线系统。

悬浮式环形降耦结构120为一狭长的闭环结构，配置于第一单极子天线310a和第二单极子天线310b的下侧(如图3所示)，也可以将悬浮式环形降耦结构120配置于第一单极子天线310a和第二单极子天线310b的上侧，还可以将悬浮式环形降耦结构120配置于第一单极子天线310a和第二单极子天线310b的之间。所述的悬浮式环形降耦结构120的周长约为一个波长，且长边远远大于短边，负责解耦第一单极子天线310a和第二单极子天线310b，提高天线之间的隔离度。优选地，第一单极子天线310a和第二单极子天线310b对称设置，且第三馈电311a和第四馈电311b位于悬浮式环形降耦结构120长边方向的中间区域(中间位置或者中间位置附近)。

实施例三

图4是本发明实施例三中紧凑型MIMO天线系统的结构示意图。

如图4a所示，并结合图1a，第一天线110a和第二天线110b的天线类型为倒F天线。紧凑型MIMO天线系统包括接地板102、第一倒F天线410a、第二倒F天线410b和悬浮式环形降耦结构120。

第一倒F天线410a包括第五馈电411a、第一激励线412a和第七共振线413a。第七共振线413a一端与接地板102连接，另一端开口。第七共振线413a的导线长度决定了第一倒F天线410a的共振频率。第一激励线412a的一端与第五馈电411a连接，另一端与第七共振线413a连接，第五馈电411a连接接地板102，控制第一倒F天线410a的阻抗匹配。

第二倒F天线410b与第一倒F天线410a对称设置，具有相同的结构特征，包括第六馈电411b、第二激励线412b和第八共振线413b。第八共振线413b一端与接地板102连接，另一端开口。第八共振线413b的导线长度决定了第二倒F天线410b的共振频率。第二激励线412b的一端与第六馈电411b连接，另一端与第八共振线413b连接，第六馈电411b连接接地板102，控制第二倒F天线410b的阻抗匹配。

根据本发明的实施例，第一倒F天线410a和第二倒F天线410b配置于接地板102的同一侧边，相邻设置，且两者的间距很小，构成一紧凑型MIMO天线系统。

悬浮式环形降耦结构120为一狭长的闭环结构，配置于第一倒F天线410a和第二倒F天线410b的下侧，或者所述悬浮式环形降耦结构120配置于第一倒F天线410a和第二倒F天线410b的上侧或者所述悬浮式环形降耦结构120配置于第一倒F天线410a和第二倒F天线410b之间。所述的悬浮式环形降耦结构120的周长约为一个波长，且长边远远大于短边，负责解耦第一倒F天线410a和第二倒F天线410b，提高天线之间的隔离度。优选地，第一倒F天线410a和第二倒F天线410b对称设置，且第五馈电411a和第一激励线412a以及第六馈电411b和第二激励线412b位于悬浮式环形降耦结构120长边方向的中间区域(中间位置或者中间位置附近)。

图4b展示了本发明实施例三的一种变形结构。

如图4b所示，并结合图4a，第七共振导线413a的开口一端通过第一电容元件414a与接地板102电性相连，从而可以大大缩小第七共振导线413a的长度，实现天线的小型化。第八共振导线413b的开口一端通过第二电容元件414b与接地板102电性相连，从而可以大大缩小第八共振导线413b的长度，实现天线的小型化。其它结构与图4a中相同。

根据本发明的实施例，所述的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，所述的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4c展示了本发明实施例三的另一种变形结构。

如图4c所示，并结合图4a，第一倒F天线410a和第二倒F天线410b直接相连，共用部分电路结构，即，第七共振线413a和第八共振线413b相连，共用部分共振线，从而使得该MIMO天线系统更加紧凑。其它电路结构与图4a相同。

实施例四

图5是本发明实施例四中紧凑型MIMO天线系统的结构示意图。

如图5a所示，并结合图1a，第一天线110a和第二天线110b的天线类型为环形天线。紧凑型MIMO天线系统包括接地板102、第一环形天线510a、第二环形天线510b和悬浮式环形降耦结构120。

第一环形天线510a包括第七馈电511a和第九共振线512a。第九共振线512a的一端与第七馈电511a连接，另一端与接地板102连接，第七馈电511a连接接地板102。第九共振线512a的导线总长度约为半个波长，决定了第一环形天线510a的共振频率。第一环形天线510a的特征在于，在第九共振线512a的中间区域产生弱电流分布，在第九共振线512a的两端附近产生强电流分布。

第二环形天线510b与第一环形天线510a对称设置，具有相同的结构特征，包括第八馈电511b和第十共振线512b。第十共振线512b的一端与第八馈电511b连接，另一端与接地板102连接，第八馈电511b连接接地板102。第十共振线512b的导线总长度约为半个波长，决定了第二环形天线510b的共振频率。第二环形天线510b的特征在于，在第十共振线512b的导线中间区域产生弱电流分布，在第十共振线512b的两端附近产生强电流分布。

根据本发明的实施例，第一环形天线510a和第二环形天线510b配置于接地板102的同一侧边，相邻设置，且两者的间距很小，构成一紧凑型MIMO天线系统。

悬浮式环形降耦结构120为一狭长的闭环结构，配置于第一环形天线510a和第二环形天线510b的下侧或者所述悬浮式环形降耦结构120配置于第一环形天线510a和第二环形天线510b的上侧或者所述悬浮式环形降耦结构120配置于第一环形天线510a和第二环形天线510b之间。所述的悬浮式环形降耦结构120的周长约为一个波长，且长边远远大于短边，负责解耦第一环形天线510a和第二环形天线510b，提高天线之间的隔离度。优选地，第一环形天线510a和第二环形天线510b对称设置，且第七馈电511a和第八馈电511b对称放置于悬浮式环形降耦结构120长边方向的中间区域(中间位置或者中间位置附近)。图5b展示了本发明实施例四的另一种变形结构。

如图5b所示，并结合图5a，第一环形天线510a和第二环形天线510b直接相连，共用部分电路结构，即，第九共振线512a和第十共振线512b相连，共用部分共振线，从而使得该MIMO天线系统更加紧凑。其它电路结构与图5a相同。

实施例五

图6是本发明实施例五中紧凑型MIMO天线系统的结构示意图。

如图6所示，并结合图1a，第一天线110a和第二天线110b的天线类型为贴片天线。紧凑型MIMO天线系统包括接地板102、第一贴片天线610a、第二贴片天线610b和悬浮式环形降耦结构120。

第一贴片天线610a包括第九馈电611a、第一馈电线612a和第一贴片613a。第一贴片613a作为第一贴片天线610a的辐射体，长度约为半个波长，控制天线的共振，并由第一馈电线612a进行激发。第二贴片天线610b包括第十馈电611b、第二馈电线612b和第二贴片613b。第二贴片613b作为第二贴片天线610b的辐射体，长度约为半个波长，控制天线的共振，并由第二馈电线612b进行激发。根据本发明的实施例，第一贴片天线610a和第二贴片天线610b配置于接地板102的同一侧边，相邻设置，且两者的间距很小，构成一紧凑型MIMO天线系统。

悬浮式环形降耦结构120为一狭长的闭环结构，配置于第一贴片天线610a和第二贴片天线610b的下侧(图6中所示)或者所述悬浮式环形降耦结构120配置于第一贴片天线610a和第二贴片天线610b的上侧或者所述悬浮式环形降耦结构120配置于第一贴片天线610a和第二贴片天线610b之间。所述的悬浮式环形降耦结构120的周长约为一个波长，且长边远远大于短边，负责解耦第一贴片天线610a和第二贴片天线610b，提高天线之间的隔离度。优选地，第一贴片天线610a和第二环形天线610b对称设置，且第九馈电611a和第一馈电线612a以及第十馈电611b和第二馈电线612b位于悬浮式环形降耦结构120长边方向的中间区域(中间位置或者中间位置附近)。

由上述可知，紧凑型MIMO天线系统中的第一天线和第二天线可以是偶极子天线、单极子天线、倒F天线、环形天线、贴片天线或其它类型的天线等。此外，根据具体的设计要求，天线的结构、类型、连接方式以及设置方式等可以构成不同的实施案例，例如，第一天线和第二天线可以采用多种激励电路、加载元件等技术方法，以实现小型化、宽频带、多频带、极化等不同的性能指标。本发明中对第一天线和第二天线的结构、类型、连接方式、设置方式等不做出具体限制。因而，本发明的降耦合技术适用于多种天线类型，从而构成紧凑型MIMO天线系统，在现有技术中尚属首次，具有更广阔的应用场景。

图7展示了本发明中悬浮式环形降耦结构的不同实施例的示意图。

如图7a至图7d所示，并结合图1e，在悬浮式环形降耦结构120的弱电流区域内，可以连接元器件701和(或)元器件702，所述元器件可以为导线、电感元件或者电容元件等；此外，在悬浮式环形降耦结构120的弱电流区域内，可以连接包含第三电容元件704的第一分支703，或连接第二分支705；在悬浮式环形降耦结构120的强电流区域内，可以串联连接电感元件705和(或)电感元件706。所述方法可以控制悬浮式环形降耦结构120的工作频率，从而大大缩小悬浮式环形降耦结构的尺寸；或可以构成多个环形电流模式，从而产生多个工作模式，在多个频段内提高天线的隔离度。

图8展示了本发明中一种单频模式下的紧凑型MIMO天线系统的S参数图。

如图8所示，第一曲线8a是第一天线110a产生的反射系数，第二曲线8b是由第二天线110b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8c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8c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(18dB以上)。此外，该紧凑型MIMO天线系统的辐射效率均在80％以上，且仿真和测试中得到的相关度(ECC)均低于0.1。因而，本发明中的紧凑型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系统的应用。

综上所述，上述实施例相比现有技术，具有如下特点：

1)本发明中的悬浮式环形降耦合结构无需与接地板或者天线连接，一方面可实现悬浮式环形降耦结构的模块化设计，实现批量化生产，一方面亦可通过其它常用加工工艺嵌入到无线终端设备内，因而在制造、安装上具有灵活性强、集成度高等特点；

2)本发明中悬浮式环形降耦合结构可兼容不同的天线类型，构成具有高隔离度的紧凑式MIMO天线系统，在实现高隔离度和低相关性的同时，具有结构简单高度紧凑、单元间距近等特点，具有广阔的的应用场景。

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)

1.一种基于悬浮式环形降耦结构的紧凑型MIMO天线系统，其特征在于，包括接地板、第一天线、第二天线和悬浮式环形降耦结构，所述第一天线和第二天线配置于接地板上且所述第一天线和第二天线之间邻近设置或电性相连设置，所述悬浮式环形降耦结构为狭长的闭环结构，长边方向的两侧区域产生强电流分布且电流模式相反，长边方向的中间区域产生弱电流分布，所述第一天线和第二天线配置于悬浮式环形降耦结构的长边方向的中间区域。

2.如权利要求1所述的一种基于悬浮式环形降耦结构的紧凑型MIMO天线系统，其特征在于，所述悬浮式环形降耦结构配置于第一天线和第二天线的下侧或者所述悬浮式环形降耦结构配置于第一天线和第二天线的上侧或者所述悬浮式环形降耦结构配置于第一天线和第二天线之间。

3.如权利要求1所述的一种基于悬浮式环形降耦结构的紧凑型MIMO天线系统，其特征在于，所述第一天线为偶极子天线、单极子天线、倒F天线、环形天线或者贴片天线，所述第二天线为偶极子天线、单极子天线、倒F天线、环形天线或者贴片天线。

4.如权利要求3所述的一种基于悬浮式环形降耦结构的紧凑型MIMO天线系统，其特征在于，所述第一天线和第二天线为对称设置的同一类型天线。

5.如权利要求3所述的一种基于悬浮式环形降耦结构的紧凑型MIMO天线系统，其特征在于，所述第一天线为第一偶极子天线，所述第二天线为第二偶极子天线，所述第一偶极子天线包括第一馈电、第一共振线和第二共振线，第一共振线和第二共振线分别连接在第一馈电的两侧；所述第二偶极子天线包括第二馈电、第三共振线和第四共振线，第三共振线和第四共振线分别连接在第二馈电的两侧。

6.如权利要求3所述的一种基于悬浮式环形降耦结构的紧凑型MIMO天线系统，其特征在于，所述第一天线为第一单极子天线，所述第二天线为第二单极子天线，所述第一单极子天线包括第三馈电和第五共振线，第五共振线的一端与第三馈电连接，另一端开口，第三馈电连接接地板；所述第二单极子天线包括第四馈电和第六共振线，第六共振线的一端与第四馈电连接，另一端开口，第四馈电连接接地板。

7.如权利要求3所述的一种基于悬浮式环形降耦结构的紧凑型MIMO天线系统，其特征在于，所述第一天线为第一倒F天线，所述第二天线为第二倒F天线，所述第一倒F天线包括第五馈电、第一激励线和第七共振线，第七共振线一端与接地板连接，另一端开口；第一激励线的一端与第五馈电连接，另一端与第七共振线连接，第五馈电连接接地板；所述第二倒F天线包括第六馈电、第二激励线和第八共振线，第八共振线一端与接地板连接，另一端开口；第二激励线的一端与第六馈电连接，一端与第八共振线连接，第六馈电连接接地板。

8.如权利要求3所述的一种基于悬浮式环形降耦结构的紧凑型MIMO天线系统，其特征在于，所述第一天线为第一环形天线，所述第二天线为第二环形天线，所述第一环形天线包括第七馈电和第九共振线，第九共振线的一端与第七馈电连接，另一端与接地板连接，第七馈电连接接地板；所述第二环形天线包括第八馈电和第十共振线，第十共振线的一端与第八馈电连接，另一端与接地板连接，第八馈电连接接地板。

9.如权利要求3所述的一种基于悬浮式环形降耦结构的紧凑型MIMO天线系统，其特征在于，所述第一天线为第一贴片天线，所述第二天线为第二贴片天线，所述第一贴片天线包括第九馈电、第一馈电线和第一贴片；所述第二贴片天线包括第十馈电、第二馈电线和第二贴片。

10.如权利要求1-9任一项所述的一种基于悬浮式环形降耦结构的紧凑型MIMO天线系统，其特征在于，所述悬浮式环形降耦结构在长边方向的中间区域还连接有元器件或者分支，所述悬浮式环形降耦结构在长边方向的两侧区域还串联有电感元件。

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