CN211670318U - 一种紧凑型mimo天线系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种紧凑型MIMO天线系统，包括接地板、第一天线、第二天线和环形降耦结构，所述第一天线和第二天线为辐射体，用于产生天线共振并进行辐射，所述环形降耦结构用于解耦第一天线和第二天线；所述环形降耦结构为连接在接地板上的狭长的闭环结构，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邻近设置或电性相连设置并形成在环形降耦结构长边方向的中间区域，环形降耦结构是一种简易且高效的降耦合技术，可兼容不同的天线类型，构成具有高隔离度的紧凑型MIMO天线系统。

Description

一种紧凑型MIMO天线系统

技术领域

本发明涉及通信天线技术领域，更具体地涉及一种紧凑型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。

上述的现有技术仅适用于某一种天线类型，不具备通用性，且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，有必要提出一种简易且高效的降耦合技术，以兼容不同的天线类型，实现高度集成、高度紧凑、且具有高隔离度的MIMO天线系统，避免传统方法中耗时的个例分析与调试，节约开发周期。

发明内容

为了解决所述现有技术的不足，本发明提供了一种简易且有效的降耦合技术，可兼容多种天线类型，具有天线结构紧凑、天线单元尺寸小、单元间距近等特点，实现了高度集成、高度紧凑、具有高隔离度的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。

本发明所要达到的技术效果通过以下方案实现：一种紧凑型MIMO天线系统，包括接地板、第一天线、第二天线和环形降耦结构，所述第一天线和第二天线为辐射体，用于产生天线共振并进行辐射，所述环形降耦结构用于解耦第一天线和第二天线；所述环形降耦结构为连接在接地板上的狭长的闭环结构，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邻近设置或电性相连设置并形成在环形降耦结构长边方向的中间区域。

优选地，所述环形降耦结构为配置于接地板外侧的导线，环形降耦结构的两端分别与接地板连接，与接地板共同构成一闭环结构。

优选地，所述环形降耦结构由配置于接地板内部的第一净空区构成，所述第一净空区为接地板上被移除的区域。

优选地，所述第一天线和第二天线形成在环形降耦结构的相同侧或者不同侧。

优选地，所述第一天线和第二天线均形成在接地板的侧边并均与接地板电性相连。

优选地，还包括第二净空区和第三净空区，所述第二净空区和第三净空区为接地板上被移除的区域，所述第一天线形成在第二净空区，所述第二天线形成在第三净空区。

优选地，所述第二净空区和第三净空区形成在环形降耦结构的相同侧或者不同侧。

优选地，所述第二净空区与第一净空区连通设置或者不连通设置，所述第三净空区与第一净空区连通设置或者不连通设置。

优选地，所述环形降耦结构的弱电流分布区域内还连接有元器件或分支，所述环形降耦结构的强电流分布区域内还连接有电感元件。

优选地，第一天线和第二天线为地辐射天线、槽缝天线、倒F天线、单极子天线、环形天线或贴片天线。

本发明具有以下优点：

1)不同于现有的技术，本发明中的环形降耦结构是一种简易且高效的降耦合技术，可兼容不同的天线类型，构成具有高隔离度的紧凑型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；

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；

图1c展示了本发明中紧凑型MIMO天线系统例3的总体结构示意图；

图1d展示了本发明中紧凑型MIMO天线系统中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天线系统的天线为地辐射天线的结构示意图；

图3是本发明实施例二中紧凑型MIMO天线系统的天线为槽缝天线的结构示意图；

图4a、4b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5是本发明实施例四中紧凑型MIMO天线系统的天线为单极子天线的结构示意图；

图6是本发明实施例五中紧凑型MIMO天线系统的天线为环形天线的结构示意图；

图7a、7b、7c是本发明实施例六中紧凑型MIMO天线系统的天线为地辐射天线的结构示意图；

图8a、8b、8c是本发明实施例七中紧凑型MIMO天线系统的天线为地辐射天线的结构示意图；

图9a、9b、9c、9d、9e展示了本发明中紧凑型MIMO天线系统的环形降耦结构其它不同实施例的示意图；

图10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；

图11展示了本发明中一种双频模式下的紧凑型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。

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，本发明提出了一种适用于紧凑型MIMO 天线系统的降耦合方法。本发明通过结合一种简单且高效的降耦结构，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天线系统的结构示意图。

如图1a所示，一种紧凑型MIMO天线系统包括接地板102、第一天线110a 、第二天线110b、配置于接地板102外侧的环形降耦结构160。所述接地板102 铺设于印刷电路板上。

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相邻设置在接地板102 的同一侧边，第一天线110a和第二天线110b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，且共用一个接地板，因而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，本发明中采用一环形降耦结构160来提高天线之间的隔离度，降低天线之间的相关度。

环形降耦结构160为配置于接地板102外侧的导线，两端均与接地板102 连接，与接地板102共同构成一闭环结构，负责解耦第一天线110a和第二天线 110b，提高天线之间的隔离度。所述环形降耦结构160的长边和短边分别为L 和W，W的长度通常小于十分之一个波长，L的电流长度约为半个波长，因而长边的长度远大于其短边的长度。因而，所述环形降耦结构160为接地板102外部的狭长的闭环结构，第一天线110a和第二天线110b之间的间距小于环形降耦结构160的长边的长度。环形降耦结构160在第一天线110a和第二天线110b的外侧与接地板102连接使第一天线110a和第二天线110b被包覆在环形降耦结构160与接地板102之间的空间内。第一天线110a和第二天线110b相邻设置或电性相连，配置于环形降耦结构160长边方向的中间区域(中间位置或者中间位置附近)。

如图1b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和配置于接地板102内侧的环形降耦结构160。

环形降耦结构160由配置于接地板102内部的第一净空区106构成，所述第一净空区106为接地板上被移除的区域，四周被接地板102环绕。第一净空区106的长边和短边分别为W和L，且长边的长度大于短边的长度。因而，所述环形降耦结构160为位于接地板102内侧的狭长的闭环结构。第一天线110a和第二天线110b相邻设置在环形降耦结构160的同一侧长边，并位于环形降耦结构160长边的中间区域(中间位置或者中间位置附近)。第一天线110a和第二天线110b相邻设置，间距很小，构成一紧凑型MIMO天线系统。

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、配置于接地板102内侧的环形降耦结构160。

环形降耦结构160由配置于接地板102内部的第一净空区106构成，所述第一净空区106为接地板上被移除的区域，四周被接地板102环绕。第一净空区106的长边和短边分别为W和L，且长边的长度大于短边的长度。因而，所述环形降耦结构160为位于接地板102内侧的狭长的闭环结构。第一天线110a和第二天线110b分布在环形降耦结构160对立的长边两侧，且均位于环形降耦结构160长边的中间区域(中间位置或者中间位置附近)。第一天线110a和第二天线110b相邻设置，间距很小，构成一紧凑型MIMO天线系统。

根据本发明的实施例，该环形降耦结构160可适用于不同类型的天线，例如地辐射天线、槽缝天线倒F天线、单极子天线、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。本领域技术人员应当理解的是，第一天线、第二天线、环形降耦结构以及接地板之间可以设置在同一平面，也可以设置在不同的平面。本发明实施例的所有附图中以在同一平面作为示例，不应以此作为限制。

图1d是本发明中环形降耦结构160上产生的电流分布示意图，以阐述本发明的工作原理。

如图1d所示，并结合图1a，通过调节环形降耦结构160与接地板102的连接位置以及环形降耦结构160的导线长度，则会生成一沿着环形降耦结构160 分布的环形电流模式。该环形电流模式在环形降耦结构160的两侧区域产生强电流分布且电流模式方向相反，在环形降耦结构160的中间区域产生弱电流分布，从而在环形降耦结构160的中间区域生成弱耦合区域。所述第一天线110a 和第二天线110b位于弱耦合区域，从而可以转换天线之间的耦合路径，大大改善天线之间的隔离度。通过将第一天线110a和第二天线110b集成一体，可构成一具有高隔离度的紧凑型的2×2MIMO天线模组，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的天线类型为地辐射天线。一种具有高隔离度的紧凑型MIMO天线系统包括：接地板102、配置于第二净空区204a内的第一地辐射天线210a、配置于第三净空区204b内的第二地辐射天线210b、配置于接地板102外侧的环形降耦结构160。所述第二净空区204a和第三净空区204b为接地板上被移除的区域，均配置于接地板102 的侧边，一侧开口，开口一侧均面向接地板102的外侧，其余侧边均被接地板环绕。

如图2b所示，第一地辐射天线210a包括第一激励结构220a和第一共振结构240a。

第一激励结构220a包括第一馈电221a、第一导线222a、第一元器件223a 和第二导线224a，配置于第二净空区204a的内侧，并被第一共振结构240a环绕。第一元器件223a的一端通过第一导线222a与第一馈电221a连接，另一端通过第二导线224a与接地板102连接，第一馈电221a连接接地板102。第一激励结构220a作为第一地辐射天线210a的激励电路，可控制天线阻抗的匹配，并将第一馈电221a中的RF信号耦合至第一共振结构240a。所述第一元器件223a 可以为导线、电感元件或者电容元件。

第一共振结构240a包括第三导线241a、第一电容元件242a和第四导线243a ，配置于第二净空区204a的开口一侧。第一电容元件242a的一端通过第三导线241a与接地板102连接，另一端通过第四导线243a与接地板102连接。从而，所述第一共振结构240a可利用第二净空区204a构成一环绕净空区的环形共振体，负责产生第一地辐射天线210a的共振，并将RF能量耦合到接地板102 ，利用接地板102作为天线的一部分进行辐射。

如图2b所示，第二地辐射天线210b具有与第一地辐射天线210a对称且相同的结构，包括第二激励结构220b和第二共振结构240b。

第二激励结构220b包括第二馈电221b、第五导线222b、第二元器件223b 和第六导线224b，配置于第三净空区204b的内侧，并被第二共振结构240b环绕。第二元器件223b的一端通过第五导线222b与第二馈电221b连接，另一端通过第六导线224b与接地板202b连接，第二馈电221b连接接地板202b。第二激励结构220b作为第二地辐射天线210b的激励电路，可控制天线阻抗的匹配，并将第二馈电221b中的RF信号耦合至第二共振结构240b。所述元器件可以为导线、电感元件或者电容元件。

第二共振结构240b包括第七导线241b、第二电容元件242b和第八导线243b ，配置于第三净空区204b的开口一侧。第二电容元件242b的一端通过第七导线241b与接地板202连接，另一端通过第八导线243b与接地板102连接。从而，所述第二共振结构240b可利用第三净空区204b构成一环绕净空区的环形共振体，负责产生第二地辐射天线210b的共振，并将RF能量耦合到接地板102 ，利用接地板102作为天线的一部分进行辐射。

根据本发明的实施例，第一地辐射天线210a和第二地辐射天线210b配置于接地板102的同一侧边，两者相邻设置，且间距很小，构成一紧凑型MIMO地辐射天线系统。

环形降耦结构160为配置于接地板102外侧的导线，两端均与接地板102 连接，与接地板102共同构成一闭环结构。环形降耦结构160的长边和短边分别为L和W，并且其长边的长度大于其短边的长度。环形降耦结构160在第一地辐射天线210a和第二地辐射天线210b的两外侧与接地板102相连。因而，所述环形降耦结构160为接地板102外部的狭长的闭环结构。第一地辐射天线210a 和第二地辐射天线210b配置于环形降耦结构160长边的中间区域，并被环形降耦结构160环绕。该连接方式可以充分利用环形降耦结构160的耦合转换作用，在第一地辐射天线210a和第二地辐射天线210b之间产生低耦合区域，降低天线之间的耦合，构成一具有高隔离度的紧凑型MIMO天线系统。

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。

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的天线类型为槽缝天线。紧凑型MIMO天线系统包括接地板102、第一槽缝天线310a、第二槽缝天线310b和配置于接地板102外侧的环形降耦结构160。

第一槽缝天线310a包括第三馈电320a、第一激励线321a、第三电容元件 323a和第一共振线322a。第一共振线322a一端与接地板102连接，另一端通过第三电容元件323a与接地板102电性连接，控制着第一槽缝天线310a的共振频率。第三电容元件323a可大大缩短第一共振线322a的导线长度。第一激励线321a的一端与第三馈电320a连接，另一端与第一共振线322a连接，第三馈电320a连接接地板102，控制第一槽缝天线310a的阻抗匹配。

第二槽缝天线310b与第一槽缝天线310a对称设置，具有相同的结构特征，包括第四馈电320b、第二激励线321b、第四电容元件323b和第二共振线322b 。第二共振线322b一端与接地板102电性连接，一端通过第四电容元件323b 与接地板102连接，控制着第二槽缝天线310b的共振频率。第四电容元件323b 可大大缩短第二共振线322b的导线长度。第二激励线321b的一端与第四馈电 320b连接，另一端与第二共振线340b连接，第四馈电320b连接接地板102，控制第二槽缝天线310b的阻抗匹配。

根据本发明的实施例，第一槽缝天线310a和第二槽缝天线310b均配置于接地板102的同一侧边，相邻设置，两者的间距很小，构成一紧凑型MIMO天线系统。环形降耦结构160为配置于接地板102外侧的导线，两端均与接地板102 连接，与接地板102共同构成一闭环结构。环形降耦结构160的长边和短边分别为L和W，并且其长边的长度大于其短边的长度。因而，所述环形降耦结构 160为接地板102外部的狭长的闭环结构。环形降耦结构160在第一槽缝天线 310a和第二槽缝天线310b的外侧与接地板102相连。第一槽缝天线310a和第二槽缝天线310b配置于环形降耦结构160长边的中间区域，并被环形降耦结构 160环绕。该连接方式可以充分利用环形降耦结构160的耦合转换作用，在天线之间产生低耦合区域，降低天线之间的耦合，实现高隔离度。

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和配置于接地板102外侧的环形降耦结构160。

第一倒F天线410a包括第五馈电420a、第三激励线421a和第三共振线422a 。第三共振线422a成框型形状，一端与接地板102连接，另一端开口。第三共振线422a的导线长度约为四分之一个波长，决定了第一倒F天线410a的共振频率。第三激励线421a的一端与第五馈电420a连接，一端与第三共振线422a 连接，第五馈电420a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420b、第四激励线421b和第四共振线422b。第四共振线422b 成框型形状，一端与接地板102连接，另一端开口。第四共振线422b的导线长度约为四分之一个波长，决定了第二倒F天线410b的共振频率。第四激励线421b 的一端与第六馈电420b连接，另一端与第四共振线440b连接，第六馈电420b 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。环形降耦结构160为配置于接地板102外侧的导线，两端均与接地板102 连接，与接地板102共同构成一闭环结构。环形降耦结构160的长边和短边分别为L和W，并且其长边的长度大于其短边的长度。因而，所述环形降耦结构 160为接地板102外部的狭长的闭环结构。环形降耦结构160在第一倒F天线 410a和第二倒F天线410b的外侧与接地板102相连。第一倒F天线410a和第二倒F天线410b配置于环形降耦结构160长边的中间区域，并被环形降耦结构 160环绕。该连接方式可以充分利用环形降耦结构160的耦合转换作用，在天线之间产生低耦合区域，降低天线之间的耦合，实现高隔离度。

图4b展示了本发明实施例二的一种变形结构。

如图4b所示，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，第三共振线422a和第四共振线422b相连，共用部分共振线。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5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510a、第二单极子天线510b和配置于接地板102外侧的环形降耦结构160。

第一单极子天线510a包括第七馈电520a和第五共振线521a。第五共振线 521a的一端与第七馈电520a连接，另一端开口，第七馈电520a连接接地板102 。第五共振线521a的导线长度约为四分之一个波长，决定了第一单极子天线510a 的共振频率。

第二单极子天线510b与第一单极子天线510a对称设置，具有相同的结构特征，包括第八馈电520b和第六共振线521b。第六共振线521b的一端与第八馈电520b连接，另一端开口，第八馈电520b连接接地板102。第六共振线521b 的导线长度约为四分之一个波长，决定了第二单极子天线510b的共振频率。

根据本发明的实施例，第一单极子天线510a和第二单极子天线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。环形降耦结构160为配置于接地板102外侧的导线，两端均与接地板102连接，与接地板102共同构成一闭环结构。环形降耦结构160的长边和短边分别为L和W，并且其长边的长度大于其短边的长度。环形降耦结构160在第一单极子天线510a和第二单极子天线510b的外侧与接地板102相连。因而，所述环形降耦结构160为接地板102外部的狭长的闭环结构。第一单极子天线510a和第二单极子天线510b配置于环形降耦结构160长边的中间区域，并被环形降耦结构160环绕。该连接方式可以充分利用环形降耦结构160的耦合转换作用，在天线之间产生低耦合区域，降低天线之间的耦合，实现高隔离度。

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的天线类型为环形天线。紧凑型MIMO天线系统包括接地板102、第一环形天线610a、第二环形天线610b和配置于接地板102外侧的环形降耦结构160。

第一环形天线610a包括第九馈电620a和第七共振线621a。第七共振线621a 的一端与第九馈电620a连接，另一端与接地板102连接，第九馈电620a连接接地板102。第七共振线621a的导线长度约为二分之一个波长，决定了第一环形天线610a的共振频率。第一环形天线610a的特征在于，在第七共振线621a 的中间区域产生弱电流分布，在接地点和第九馈电620a附近产生强电流分布。

第二环形天线610b与第一环形天线610a对称设置，具有相同的结构特征，包括第十馈电620b和第八共振线621b。第八共振线621b的一端与第十馈电 620b连接，另一端与接地板102连接，第十馈电620b连接接地板102。第八共振线621b的导线长度约为二分之一个波长，决定了第二环形天线610b的共振频率。第二环形天线610b的特征在于，在第八共振线621b的中间区域产生弱电流分布，在接地点和第十馈电620b附近产生强电流分布。

根据本发明的实施例，第一环形天线610a和第二环形天线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。环形降耦结构160为配置于接地板102外侧的导线，两端均与接地板102 连接，与接地板102共同构成一环形降耦体。环形降耦结构160的长边和短边分别为L和W，并且其长边的长度大于其短边的长度。环形降耦结构160在第一环形天线610a和第二环形天线610b的外侧与接地板102相连。因而，所述环形降耦结构160为接地板102外部的狭长的闭环结构。第一环形天线610a和第二环形天线610b配置于环形降耦结构160长边的中间区域，并被环形降耦结构 160环绕。该连接方式可以充分利用环形降耦结构160的耦合转换作用，在天线之间产生低耦合区域，降低天线之间的耦合，实现高隔离度。

实施例六

图7是本发明实施例六中紧凑型MIMO天线系统的结构示意图。

如图7a所示，并结合图1b，一紧凑型MIMO天线系统包括接地板102、配置于第二净空区704a内的第一地辐射天线710a、配置于第三净空区704b内的第二地辐射天线710b、配置于接地板102内侧的环形降耦结构160。

环形降耦结构160由配置于接地板102内部的第一净空区106构成，所述第一净空区106为接地板上被移除的区域，四周被接地板102环绕。第一净空区106的长边和短边分别为W和L，且长边的长度远大于短边的长度。因而，所述环形降耦结构160为接地板102内部的狭长的闭环结构。

第一地辐射天线710a设置在第二净空区704a内，所述第二净空区704a为接地板上被移除的区域，配置于接地板102的内侧，并位于环形降耦结构160 的长边一侧。第二净空区704a的一侧开口，开口一侧面向环形降耦结构160，其余侧边被接地板环绕。第二地辐射天线710b设置在第三净空区704b内，所述第三净空区704b为接地板上被移除的区域，配置于接地板102的内侧，与第二净空区704a相邻排列，并与第二净空区704a共同配置于第一净空区106的同一侧长边。第三净空区704b的一侧开口，开口一侧面向环形降耦结构160，其余侧边被接地板环绕。第一地辐射天线710a和第二地辐射天线710b的电路结构与图2中一致。

根据本发明的实施例，第一地辐射天线710a和第二地辐射天线710b相邻设置在环形降耦结构160的同一侧长边，并位于环形降耦结构160长边的中间区域。其中，第一地辐射天线710a和第二地辐射天线710b均配置于接地板102 的内侧，其开口一侧均面向环形降耦结构160，并被环形降耦结构160环绕。第一地辐射天线710a和第二地辐射天线710b之间的间距很小，构成一紧凑型MIMO 地辐射天线。该连接方式可以充分利用环形降耦结构160的耦合转换作用，在天线之间产生低耦合区域，降低天线之间的耦合，实现高隔离度。

图7b展示了本发明实施例六的一种变形结构。

如图7b所示，并结合图7a，配置于第二净空区704a内的第一地辐射天线 710a和配置于第三净空区704b内的第二地辐射天线710b相邻设置在环形降耦结构160的同一侧长边，并位于环形降耦结构160长边的中间区域。第二净空区704a配置于接地板102的侧边，一侧开口，其开口一侧面向接地板102的外侧。第二净空区704a与环形降耦结构160相邻设置，间距很小。第三净空区704b 配置于接地板102的内侧，一侧开口，其开口一侧面向环形降耦结构160，被环形降耦结构160环绕。其它电路结构与图7a相同。第一地辐射天线710a和第二地辐射天线710b相邻设置，间距很小，构成一紧凑型MIMO地辐射天线。该连接方式可以充分利用环形降耦结构160的耦合转换作用，在天线之间产生低耦合区域，降低天线之间的耦合，实现高隔离度。

图7c展示了本发明实施例六的另一种变形结构。

如图7c所示，并结合图7a和7b，配置于第二净空区704a内的第一地辐射天线710a和配置于第三净空区704b内的第二地辐射天线710b相邻设置，设置在环形降耦结构160的同一侧长边，并位于环形降耦结构160长边的中间区域。第二净空区704a和第三净空区704b均配置于接地板102的侧边，一侧开口，其开口一侧均面向接地板102的外侧。第二净空区704a和第三净空区704b 均与环形降耦结构160相邻设置，间距很小。其它电路结构与图7a相同。第一地辐射天线710a和第二地辐射天线710b相邻设置，间距很小，构成一紧凑型MIMO地辐射天线。该连接方式可以充分利用环形降耦结构160的耦合转换作用，在天线之间产生低耦合区域，降低天线之间的耦合，实现高隔离度。

实施例七

图8是本发明实施例七中紧凑型MIMO天线系统的示意图。

如图8a所示，并结合图1c，一紧凑型MIMO天线系统包括接地板102、配置于第二净空区804a内的第一地辐射天线810a、配置于第三净空区804b内的第二地辐射天线810b、配置于接地板102内部的环形降耦结构160。

环形降耦结构160由配置于接地板102内部的第一净空区106构成，所述第一净空区106为接地板上被移除的区域，四周被接地板102环绕。第一净空区106的长边和短边分别为W和L，且长边的长度远大于短边的长度。因而，所述环形降耦结构160为接地板102内部的狭长的闭环结构。

第一地辐射天线810a设置在第二净空区804a内，所述第二净空区804a为接地板上被移除的区域，配置于接地板102的内侧，并位于环形降耦结构160 长边的其中一侧。第二净空区804a的一侧开口，开口一侧面向环形降耦结构160 ，其余侧边被接地板环绕。第二地辐射天线810b设置在第三净空区804b内，所述第三净空区804b为接地板上被移除的区域，配置于接地板102的内侧，配置于环形降耦结构160的另一侧长边，与第二净空区804a对立。第三净空区804b 的一侧开口，开口一侧面向环形降耦结构160，其余侧边被接地板环绕。第一地辐射天线810a和第二地辐射天线810b的电路结构与图2中一致。

根据本发明的实施例，第一地辐射天线810a和第二地辐射天线810b分别设置在环形降耦结构160的对立的两侧长边，且第一地辐射天线810a和第二地辐射天线810b均位于环形降耦结构160长边的中间区域，开口一侧均面向环形降耦结构160。从而，第一地辐射天线810a和第二地辐射天线810b构成一紧凑型MIMO地辐射天线。该连接方式可以充分利用环形降耦结构160的耦合转换作用，在天线之间产生低耦合区域，降低天线之间的耦合，实现高隔离度。

图8b展示了本发明实施例七的一种变形结构。

如图8b所示，并结合图8a，配置于第二净空区804a内的第一地辐射天线 810a和配置于第三净空区804b内的第二地辐射天线810b分别设置在环形降耦结构160的对立的两侧长边，并位于环形降耦结构160长边的中间区域。其中，第二净空区804a配置于接地板102的侧边，一侧开口，其开口一侧面向接地板102的外侧。第二净空区804a与环形降耦结构160相邻设置，间距很小。第三净空区804b配置于接地板102的内侧，一侧开口，其开口一侧面向环形降耦结构160。其它电路结构与图8a相同。第一地辐射天线810a和第二地辐射天线 810b构成一紧凑型MIMO地辐射天线。该连接方式可以充分利用环形降耦结构 160的耦合转换作用，在天线之间产生低耦合区域，降低天线之间的耦合，实现高隔离度。

图8c展示了本发明实施例七的另一种变形结构。

如图8c所示，并结合图1c，配置于第二净空区804a内的第一地辐射天线 810a和配置于第三净空区804b内的第二地辐射天线810b分别设置在环形降耦结构160的对立的两侧长边，并位于环形降耦结构160长边的中间区域。其中，第二净空区804a和第三净空区804b均配置于接地板102的侧边，一侧开口，其开口一侧均面向接地板102的外侧。第二净空区804a和第三净空区804b 均与环形降耦结构160相邻设置，间距很小。其它电路结构与图8a相同。从而，第一地辐射天线810a和第二地辐射天线810b构成一紧凑型MIMO地辐射天线。该连接方式可以充分利用环形降耦结构160的耦合转换作用，在天线之间产生低耦合区域，降低天线之间的耦合，实现高隔离度。

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地辐射天线、槽缝天线、倒F天线、单极子天线、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9展示了本发明中环形降耦结构的不同实施例的示意图。

如图9a至图9c所示，并结合图1d，在环形降耦结构160的弱电流区域内，可以连接元器件901，或连接分支902，所述分支902包含第五电容元件903 ；在环形降耦结构160的强电流区域内，可以串联连接电感元件904。所述方法可以控制环形降耦结构160的工作频率，大大缩小环形降耦结构长边的长度，实现环形降耦结构的小型化等。如图9d和9e所示，环形降耦结构160内可以连接分支905或包含元器件907的分支906，构成一个或多个环形电流模式，从而可以产生一个或者多个工作模式，在一个或者多个频段内发挥耦合转换作用，即，在一个或多个频段内提高天线的隔离度。

图10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10所示，第一曲线10a是第一天线110a产生的反射系数，第二曲线 10b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10c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10c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。

图11展示了本发明中一种双频模式下的紧凑型MIMO天线系统的S参数图。

结合图9，可知，本发明中的紧凑型MIMO天线系统可产生一个或多个共振，并且通过一个或多个环形降耦结构，实现在单频段或多频段内的降耦效果。如图11所示，第一曲线11a和第二曲线11b分别是第一天线110a和第二天线 110b产生的反射系数。两个天线同时在3.5GHz和5.5GHz两个频段内产生共振。第三曲线11c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10dB以上。因而，本发明中的降耦合技术也适用于多频段模式下的紧凑型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)本发明中的降耦合技术可适用于多种类型的天线，可作为一种通用的降耦合技术，可实现具有高隔离度的紧凑型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、第二天线和环形降耦结构，所述第一天线和第二天线为辐射体，用于产生天线共振并进行辐射，所述环形降耦结构用于解耦第一天线和第二天线；所述环形降耦结构为连接在接地板上的狭长的闭环结构，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邻近设置或电性相连设置并形成在环形降耦结构长边方向的中间区域。

2.如权利要求1所述紧凑型MIMO天线系统，其特征在于，所述环形降耦结构为配置于接地板外侧的导线，环形降耦结构的两端分别与接地板连接，与接地板共同构成一闭环结构。

3.如权利要求1所述紧凑型MIMO天线系统，其特征在于，所述环形降耦结构由配置于接地板内部的第一净空区构成，所述第一净空区为接地板上被移除的区域。

4.如权利要求2所述紧凑型MIMO天线系统，其特征在于，所述第一天线和第二天线形成在环形降耦结构的相同侧或者不同侧。

5.如权利要求2所述紧凑型MIMO天线系统，其特征在于，所述第一天线和第二天线均形成在接地板的侧边并均与接地板电性相连。

6.如权利要求3所述紧凑型MIMO天线系统，其特征在于，还包括第二净空区和第三净空区，所述第二净空区和第三净空区为接地板上被移除的区域，所述第一天线形成在第二净空区，所述第二天线形成在第三净空区。

7.如权利要求6所述紧凑型MIMO天线系统，其特征在于，所述第二净空区和第三净空区形成在环形降耦结构的相同侧或者不同侧。

8.如权利要求7所述紧凑型MIMO天线系统，其特征在于，所述第二净空区与第一净空区连通设置或者不连通设置，所述第三净空区与第一净空区连通设置或者不连通设置。

9.如权利要求1所述紧凑型MIMO天线系统，其特征在于，所述环形降耦结构的弱电流分布区域内还连接有元器件或分支，所述环形降耦结构的强电流分布区域内还连接有电感元件。

10.如权利要求1-9任一项所述紧凑型MIMO天线系统，其特征在于，第一天线和第二天线为地辐射天线、槽缝天线、倒F天线、单极子天线、环形天线或贴片天线。

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