TWI569511B - 用於消除多個緊湊天線間耦合的方法和設備 - Google Patents
用於消除多個緊湊天線間耦合的方法和設備 Download PDFInfo
- Publication number
- TWI569511B TWI569511B TW104120240A TW104120240A TWI569511B TW I569511 B TWI569511 B TW I569511B TW 104120240 A TW104120240 A TW 104120240A TW 104120240 A TW104120240 A TW 104120240A TW I569511 B TWI569511 B TW I569511B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- input
- decoupling
- module
- output port
- antennas
- Prior art date
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/52—Means for reducing coupling between antennas; Means for reducing coupling between an antenna and another structure
- H01Q1/521—Means for reducing coupling between antennas; Means for reducing coupling between an antenna and another structure reducing the coupling between adjacent antennas
- H01Q1/523—Means for reducing coupling between antennas; Means for reducing coupling between an antenna and another structure reducing the coupling between adjacent antennas between antennas of an array
Landscapes
- Transceivers (AREA)
Description
本申請涉及天線解耦技術,具體地,涉及用於消除緊湊天線陣列中的多個天線間耦合的設備和方法。
為了滿足移動互聯網市場的通過無線通訊系統獲得更高的資料速率的快速增長需求,多項用於增加資料吞吐率的先進技術已經投入使用。在這些技術之中,多輸入多輸出(MIMO)資料傳輸方案已證實是一項有效地利用多路徑環境信號提高數率的技術,已經廣泛應用於當下無線通訊系統的基站和移動終端中。
由於在諸如4G LTE智慧型電話的MIMO無線終端中,間隔的天線之間的強電磁波互耦是不可避免的,天線之間的互耦大大增加了空間相關性,從而降低了MIMO系統的通道容量增益。因此,如何減小天線間的互耦是個非常重要的問題。
Wu等人的US 13/691,227號專利申請提出了題為“用於降低兩個耦合天線間耦合的耦合諧振器解耦網路(CRDN)”的新技術。該技術的基本原理是並聯連接至兩個耦合天線並利用與兩個耦合天線的互導納的二階或更高階
耦合諧振器網路的互導納,使得兩個天線間的互耦可以在相對寬的頻帶中被抵消。
但是,為了在移動終端應用該新技術,非常需要一個與天線的形狀因數無關的小形狀因數的集成解耦器件。此外,設計好使用集成CRDN的電路對於應用這一獨特的技術也是關鍵。
本申請提出了用於消除兩個天線間耦合的設備以及用於消除兩個天線間的方法。
根據本申請的實施方式,公開了用於消除兩個天線間耦合的設備,其中,兩個天線分別經由第一輸入/輸出埠和第二輸入/輸出埠發送和接收信號。該設備包括連接在兩個天線的第一天線與第一輸入/輸出埠之間的第一調節裝置、連接在兩個天線的第二天線與第二輸入/輸出埠之間的第二調節裝置以及連接在第一輸入/輸出埠與第二輸入/輸出埠之間的一個或多個解耦網路。第一調節裝置和第二調節裝置被配置成具有可調節的導納以補償解耦網路的導納,從而使得兩個輸入/輸出埠之間的耦合係數接近於零,並且每個輸入/輸出埠的反射係數最小。
根據本申請的另一實施方式,公開了用於多個天線間耦合的設備,其中多個天線分別經由多個輸入/輸出埠中相應的一個發送和接收信號。該裝置可包括多個調節裝置和一個或多個解耦網路,多個調節裝置中的每個連接在多個天線中相應的天線與多個輸入/輸出埠中相應的一個輸入/輸出埠之間,一個或多個解耦網路連接在多個輸入/輸出埠中相應的輸入/輸出埠之間。多個調節
裝置配置成具有可調節的導納以補償解耦網路的導納,從而使得輸入/輸出埠之間的耦合係數接近於零,並且每個輸入/輸出埠的反射係數最小。
根據本申請的又一實施方式公開了用於消除兩個天線間耦合的方法,其中兩個天線分別經由第一輸入/輸出埠和第二輸入/輸出埠發送和接收信號。該方法可包括:在兩個天線的第一天線與第一輸入/輸出埠之間插入第一調節裝置;在兩個天線的第二天線與第二輸入/輸出埠之間插入第二調節裝置,在第一輸入/輸出埠與第二輸入/輸出埠之間連接一個或多個解耦網路;以及調節第一調節裝置和第二調節裝置中的每個的導納,以補償解耦網路的導納,使得兩個輸入/輸出埠之間的耦合係數接近於零並且每個輸入/輸出埠的反射係數最小。
1‧‧‧第一輸入/輸出埠
2‧‧‧第二輸入/輸出埠
100‧‧‧天線
100'‧‧‧天線
100"‧‧‧天線
200‧‧‧天線
200'‧‧‧天線
200"‧‧‧天線
300‧‧‧第一調節裝置
300'‧‧‧第一調節裝置
300"‧‧‧第一調節裝置
400‧‧‧第二調節裝置
400'‧‧‧第二調節裝置
400"‧‧‧第二調節裝置
500‧‧‧解耦網路
500'‧‧‧解耦網路
500"‧‧‧解耦網路
510‧‧‧第一I/O耦合模組
510'‧‧‧第一I/O耦合模組
510"‧‧‧第一I/O耦合模組
520‧‧‧第二I/O耦合模組
520'‧‧‧第二I/O耦合模組
520"‧‧‧第二I/O耦合模組
530‧‧‧CRDN模組
530'‧‧‧CRDN模組
530"‧‧‧CRDN模組
610‧‧‧第一匹配網路
610'‧‧‧第一匹配網路
620‧‧‧第二匹配網路
620'‧‧‧第二匹配網路
700‧‧‧第二解耦網路
710‧‧‧第一I/O耦合模組
720‧‧‧第二I/O耦合模組
730‧‧‧CRDN模組
1000‧‧‧用於消除兩個天線間耦合的設備
1000'‧‧‧用於消除兩個天線間耦合的設備
1000"‧‧‧用於消除兩個天線間耦合的設備
8000‧‧‧用於在天線陣列中消除兩個天線間耦合的方法
C1‧‧‧電容器
C2‧‧‧電容器
C3‧‧‧電容器
C4‧‧‧電容器
C5‧‧‧電容器
C6‧‧‧電容器
C12‧‧‧電容器
L1‧‧‧電感器
L2‧‧‧電感器
S801~804‧‧‧步驟
600‧‧‧控制模組
下文參照附圖描述本發明的示例性非限制實施方式。附圖為說明性的並且通常不為精確比例。
圖1是示出了與本申請的實施方式一致的用於消除兩個天線間耦合的解耦設備的示意圖。
圖2是與本申請的另一實施方式一致的使用CRDN模組的示意性電路圖。
圖3是與本申請的另一實施方式一致的用LTCC技術實現CRDN模組的物理實現佈線圖。
圖4示出了與本申請的另一實施方式一致的消除兩個天線間耦合的設備的示意圖。
圖5示出了與本申請的另一實施方式一致的消除兩個天線間耦合的設備的示意圖。
圖6(a)示出了與本申請的另一實施方式一致的用於消除在相同工作頻段的兩個天線間耦合的解耦方案的示意性電路圖。
圖6(b)是示出了與本申請的另一實施方式一致的用於消除在不同工作頻段的兩個天線間耦合的解耦方案的示意性電路圖。
圖7示出了與本申請的另一實施方式一致的用於不同無線服務的兩個天線的雙頻帶解耦方案的示意性電路圖。
圖8示出了與一些公開的實施方式一致的用於消除在緊湊天線陣列中兩個天線解耦的方法的流程圖。
圖9(a)示出了一款用於測試通過一種實施方式消除兩個天線間耦合的測試樣機。
圖9(b)示出針對圖9(a)所示的測試樣機解耦後和未解耦的天線陣列的類比的互耦係數和測量的互耦係數。
圖9(c)示出針對圖9(a)所示的測試樣機解耦後和未解耦的天線陣列的類比的反射係數和測量的反射係數。
圖10(a)示出了一款用於測試通過一種實施方式消除在兩個不同工作頻段工作的天線間耦合的測試樣機。
圖10(b)示出針對圖10(a)所示的測試樣機解耦後和未解耦的天線陣列的類比的反射係數和測量的反射係數。
圖10(c)示出針對圖10(a)所示的測試樣機解耦後和未解耦的天線陣列的類比的耦合係數和測量的耦合係數。
圖10(d)示出針對圖10(a)所示的測試樣機解耦後和未解耦的天線陣列的測量的兩個天線的輻射效率。
現在將詳細討論各個示例性實施方式,其示例在附圖中示出。適當時,圖中各處使用的相同的參考數字指代相同或相似的部分。
圖1是與本申請的一個實施方式一致的用於消除兩個天線間耦合的設備1000的示意性配置。如已知的,多天線陣列包括多個緊密設置的天線。在下文中,包括兩個緊密設置的天線的兩天線陣列將被作為示例來說明本申請。應理解,對於包括多於兩個天線的天線陣列,下文討論的配置可被用於天線中的每兩個。還應理解,對於包括多於兩個天線的天線陣列,替代的方法是設計多埠解耦網路。這兩個方法都等效地生成可控的互耦第二路徑以在寬頻帶中抵消存在的天線與天線間的互耦。
如圖1中所示,兩天線陣列包括兩個緊密設置的天線100、200。根據本申請,天線100、200可以為用於諸如2G(GSM)、3G(UMTS)、4G(LTE)、Wi-Fi、GPS和藍牙的相同或不同的無線服務的相同或不同的天線。在實施方式中,天線100的一端連接至輸入/輸出埠1,以將資料發送到諸如其中安裝天線陣列的移動終端的設備,或者從諸如其中安裝天線陣列的移動終端的設備接收資料。天線200的一端連接至輸入/輸出埠2,以將資料發送到其中安裝天線陣列的設備,或者從其中安裝天線陣列的設備接收資料。
設備1000可包括第一調節裝置300和第二調節裝置400。如圖所示,第一調節裝置300連接在第一天線100與第一輸入/輸出埠1之間,以及第二調節裝置400連接在第二天線200與第二輸入/輸出埠2之間。根據一實施方式,第一調節裝置300和第二調節裝置400可由分佈元件電路組成,例如傳輸線或階梯阻抗諧振器電路。替代地,第一調節裝置300和第二調節裝置400可由任何形式的
集總元件電路組成,例如電感元件、電容元件、LC‘π’網路、LC‘L’網路或它們的組合。
如圖1所示,設備1000還可包括解耦網路500。解耦網路500可連接在第一輸入/輸出埠1與第二輸入/輸出埠2之間。
在一實施方式中,第一調節裝置300和第二調節裝置400可配置成具有可調節的導納以補償解耦網路500的導納,從而使得兩個輸入/輸出埠之間的耦合係數接近於零。根據實施方式,第一調節裝置300和第二調節裝置400配置成具有電長度和特性阻抗,電長度和特性阻抗兩者都可調節以補償解耦網路500的導納。
再次參照圖1,解耦網路500中的每個可包括第一I/O耦合模組510、第二I/O耦合模組520以及耦合諧振器解耦網路(CRDN)模組530。第一I/O耦合模組510連接在第一輸入/輸出埠1與CRDN模組530之間,以及第二I/O耦合模組520連接在第二輸入/輸出埠2與CRDN模組530之間。由此,第一I/O耦合模組510、第二I/O耦合模組520以及CRDN模組530彼此串聯連接。
CRDN模組530可通過使用包括LTCC(低溫共燒陶瓷)和多層PCB的不同的無源集成技術來實現。LTCC形式的CRDN模組530的說明性示例將在下文中給出。
圖2中示出了說明性示例LTCC CRDN模組530的示意性電路圖。圖2中的第一共振回路(L1,C1)示例性地由電容器C1和電感器L1組成,以及圖2中的第二共振回路(L2,C2)示例性地由電容器C2和感應器L2組成。應注意共振回路還可以其他形式組成。根據本申請,電感器和/或電容器的具體值並不重要,只要共振回路的共振頻率相對於耦合天線是適當的並且獲得期望的耦合係數。
基於由兩個天線、第一調節裝置300和第二調節裝置400以及解耦網路500組成的整個網路中的互導納接近於零的約束,第一輸入/輸出埠1和第二輸入/輸出埠2之間的耦合係數可以通過設置第一共振回路(L1,C1)與第二共振回路(L2,C2)之間的耦合係數而減小,同時自導納分別接近於第一輸入/輸出埠1和第二輸入/輸出埠2的特性導納。
根據另一實施方式,為了獲得期望的耦合係數,CRDN模組530可通過使用集總元件或分佈元件或兩者的混合來實現。圖3示出了LTCC實現的物理佈線圖,其中給出了圖2中每個電路元件的可能實現方式。
在實施方式中,第一I/O耦合模組510和第二I/O耦合模組520配置成具有可調節的電參數,從而使得解耦網路500具有可調節的工作頻率和可調節的解耦水準。
在實施方式中,第一I/O耦合模組510和第二I/O耦合模組520可由諸如傳輸線或階梯阻抗諧振電路的分佈元件電路組成。替代地,第一I/O耦合模組510和第二I/O耦合模組520可由任何形式的集總元件電路組成,例如單電感元件、單電容元件、LC‘π’網路、LC‘L’網路或它們的組合
根據一實施方式,設備1000還可包括控制模組600(在圖1中示出)。控制模組600可分別與第一調節裝置300和第二調節裝置400耦合。此外,控制模組600還可分別與第一I/O耦合模組510和第二I/O耦合模組520耦合。控制模組600可配置成分別控制第一調節裝置300和第二調節裝置400的調節,以及第一I/O耦合模組510和第二I/O耦合模組520的調節,以分別調整其工作頻帶及解耦水準。
圖4示出了與本申請的另一實施方式一致的用於解耦緊湊天線陣列中的兩個天線100’和200’的設備1000’的示意圖。與圖1中所示的設備1000類似,設備1000’包括第一調節裝置300’、第二調節裝置400’、解耦網路
500’。解耦網路500’可包括第一I/O耦合模組510’、第二I/O耦合模組520’和CRDN模組530’。設備1000’中的上述元件的功能和連接關係與設備1000中的類似,由此此處將省略其詳細描述。下文中將詳細描述設備1000’和1000之間的差異。
如圖4中所示,設備1000’還包括第一匹配網路610和第二匹配網路620。第一匹配網路610位於設備1000’的第一輸入/輸出埠1處,以及第二匹配網路620附加在設備1000’的另一第二輸入/輸出埠2處。第一匹配網路610和第二匹配網路620可通過集總LC元件或一短傳輸線分支線實現以進一步擴展匹配頻寬。
圖5示出了與本申請的又一實施方式一致的用於解耦緊湊天線陣列中的兩個天線的設備1000’’的示意圖。與圖1所示的設備1000和圖4所示的設備1000’類似,設備1000’’包括第一調節裝置300’’、第二調節裝置400’’、解耦網路500’’。解耦網路500’’可包括第一I/O耦合模組510’’、第二I/O耦合模組520’’以及CRDN模組530’’。與圖4中所示的設備1000’類似,設備1000’’還包括第一匹配網路610’和第二匹配網路620’。設備1000’’中的上述元件的功能和連接關係與設備1000’中的類似,由此此處將省略其詳細描述。下文中將詳細描述設備1000’’和1000’之間的差異。
如圖5所示,設備1000’’還包括第二解耦網路700。第二解耦網路700可包括第一I/O耦合模組710、第二I/O耦合模組720和CRDN模組730。第一I/O耦合模組710、第二I/O耦合模組720和CRDN模組730彼此串聯連接。根據實施方式,CRDN模組730配置成具有至少一個諧振器,該至少一個諧振器配置成增強整體隔離度。第一I/O耦合模組710和第二I/O耦合模組720配置成具有可調節的電參數,從而使得解耦網路700具有可調節的工作頻率和可調節的解耦水準。
根據本實施方式,解耦網路500’’和700並聯連接並且解耦網路500’’和700中的每個可在不同頻帶工作,從而可實現在不同的頻帶解耦天線100’’和200’’。
根據本申請,兩個天線100、100’、100’’和200、200’、200’’可在相同或不同頻帶中工作。在兩個天線在相同的頻帶中工作的情況下,兩個共振回路還可彼此相同。另外,兩個共振回路可處於彼此不同的共振頻率中。圖6(a)-7示出了一些說明性原型示例。
圖6(a)示出了與本申請另一實施方式一致的用於在不同工作頻帶的兩個天線的解耦方案的示意性電路圖。在該實施方式中,解耦網路用於減小不同無線服務的天線之間的干擾。如所示出的,該行動電話的示例為LTE智慧型電話,其中設置有2G/3G天線和LTE天線。如圖6(a)所示,兩個不同的集總元件π網路被用於調節與天線連接的調節裝置的電長度。第一集總元件π網路由集總電容器C1和C2以及集總電感L1組成,而第二集總元件π網路由集總電容器C3和C4以及集總電感L2組成。
在實施方式中,解耦網路可用於減小行動電話中的在相同頻帶工作的兩個MIMO天線的互耦。
圖6(b)示出了與本申請的另一實施方式一致的用於在不同頻帶中操作的兩個天線的、具有可調節的I/O耦合的解耦方案的示意性電路圖。在該實施方式中,集總電容器C1和C2分別用於調節解耦網路的I/O耦合,以實現解耦網路的不同的I/O耦合,由此可獲得各個水準的解耦性能。
在另一實施方式中,解耦網路可用於減小在相同工作頻帶的兩個具有可調節的I/O天線間的互耦。在該實施方式中,集總電容器C1用於調節解耦網路的I/O耦合,以實現解耦網路的不同的I/O耦合,由此可獲得不同耦合水準的解耦性能。
圖7是示出了與本申請另一實施方式一致的用於不同無線服務的兩個天線的多帶或寬頻解耦方案的示意性電路圖。在該實施方式中,解耦網路用於不同無線服務的天線之間的干擾。如圖所示,該行動電話的示例為LTE智慧型電話,其中設置有2G/3G天線和LTE天線。如圖7(a)所示,兩個不同的集總元件π網路被用於調節與天線連接的調節裝置的電長度。第一集總元件π網路由集總電容器C1和C2以及集總電感L1組成,而第二集總元件π網路由集總電容器C3和C4以及集總電感L2組成。此外,集總電容器C5和C6分別用於調節解耦網路的I/O耦合,以實現解耦網路的不同的I/O耦合。
圖8是示出了用於在天線陣列中消除兩個天線間耦合的方法8000的流程圖。在實施方式中,兩個天線經由第一輸入/輸出埠1和第二輸入/輸出埠2發送和接收信號。如上面所討論的,天線可在相同或不同的頻帶中工作。第一天線的一端連接至第一輸入/輸出埠1,以將資料發送到諸如其中安裝天線陣列的移動終端的設備,或者從諸如其中安裝天線陣列的移動終端的設備接收資料。第二天線的一端連接至第二輸入/輸出埠2,以將資料發送到其中安裝天線陣列的設備或者從其中安裝天線陣列的設備接收資料。
在步驟S801,在第一天線與第一輸入/輸出埠1之間插入第一調節裝置。在步驟S802,在兩個天線的第二天線與第二輸入/輸出埠2之間插入第二調節裝置。根據實施方式,第一調節裝置和第二調節裝置可配置成傳輸線。替代地,第一調節裝置和第二調節裝置可配置成集總元件的π網路。
在步驟S803,在第一輸入/輸出埠1與第二輸入/輸出埠2之間連接一個或多個解耦網路。在實施方式中,解耦網路連接在第一輸入/輸出埠1與第二輸入/輸出埠2之間。如上所述,解耦網路中的每個可包括第一I/O耦合模組、第二I/O耦合模組以及CRDN模組。
根據實施方式,進行連接的步驟S803還可包括:在第一輸入/輸出埠1與CRDN模組之間插入第一I/O耦合模組;在第一輸入/輸出埠1與CRDN模組之間插入第二I/O耦合模組;以及調節第一和第二I/O耦合模組的電參數,使得解耦網路具有可調節的工作頻段和可調節的解耦水準。
根據一實施方式,第一調節裝置和第二調節裝置可由分佈元件電路組成,例如傳輸線或階梯阻抗諧振器電路。替代地,第一調節裝置和第二調節裝置可由任何形式的集總元件電路組成,例如單電感器、單電容器、LC‘π’網路、LC‘L’網路或它們的組合
根據實施方式,CRDN模組可由兩個或兩個以上諧振器或具有至少一個諧振器的諧振回路組成,其中諧振器配置成與第一和第二調節裝置中的每個的可調節的電長度和特性阻抗配合,以使兩個埠電隔離。
CRDN模組可通過使用包括LTCC(低溫共燒陶瓷)和多層PCB的不同的無源集成技術來實現。LTCC形式的CRDN模組的說明性示例將在下文中給出。在實施方式中,為獲得期望的耦合係數,CRDN模組可通過使用集總元件或分佈元件或兩者的混合來實現。
在步驟S804,調節第一和第二調節裝置中的每個的導納以補償解耦網路的導納,使得兩個輸入/輸出埠之間的耦合係數接近零。根據實施方式,第一調節裝置和第二調節裝置配置成具有電長度和特性阻抗,電長度和特性阻抗兩者都可調節以補償解耦網路500的導納。
根據另一實施方式,方法8000還可包括:將控制模組連接至第一調節裝置和第二調節裝置以及第一I/O耦合模組和第二I/O耦合模組,並分別控制第一調節裝置和第二調節裝置的調節以及第一I/O耦合模組和第二I/O耦合模組的調節,從而調整其工作頻帶和可調節的解耦水準。
根據另一實施方式,方法8000還可包括:在兩個埠中的一個埠處添加第一匹配網路,在兩個埠中的另一埠處添加第二匹配網路,以及調節第一匹配網路和第二匹配網路以擴展兩個天線的匹配頻寬。
根據又一實施方式,方法8000還可包括:並聯連接多個解耦網路,解耦網路中的每個具有不同的工作頻帶使得可實現在多工作頻帶中解耦天線。
利用根據本申請的緊湊天線陣列中的兩個天線的解耦裝置,提議的解耦方案可應用於各種天線陣列。利用LTCC多層技術的優點,根據本申請的裝置可製造成極小體積的解耦器件。
此外,利用根據本申請的裝置,可在寬頻率範圍上實現良好的解耦和匹配條件。此外,還可以實現解耦頻寬與隔離水準之間的折衷而不必重新配置該裝置。
這些效果和優點將參照圖9(a)-9(c)和圖10(a)-10(c)示出的下列試驗結果進一步驗證。
圖9(a)示出了整個設備的示例性配置、LTCC CRDN模組連同待安裝的PCB板的詳細佈置圖。在示例性實施方式中,隔開距離D的以2.4GHz頻帶工作的兩個耦合天線印刷在FR4板上。另一天線相關的尺寸為W2=3mm、W3=9.8mm以及S3=19.4mm。具有長度S2以及特性阻抗Z0的一部分傳輸線連接在每個天線的埠處。
圖9(b)示出了圖9(a)的測試樣機的耦合天線陣列和解耦天線陣列的類比的互耦係數和測量的互耦係數,以及圖9(c)示出了圖9(a)的測試樣機的耦合天線陣列和解耦天線陣列的類比的反射係數和測量的反射係數。可以看出|S_21|-20dB的解耦頻寬為約14%(360MHz),而|S_11|-10dB的阻抗
匹配頻寬為約15%(370MHz)。為了進行比較,通過集總元件解耦的同一陣列具有用於20dB隔離度的約3.7%的解耦頻寬。
圖10(a)是示出了根據另一實施方式的具有在不同頻帶中操作的兩個天線的測試天線陣列的示例性配置圖。在該實施方式中,給出了分別以2.35GHz(TDD LTE頻帶40)和2.45GHz(ISM頻帶)工作的兩個天線以及相應的LTCC解耦網路。可以看出,通過兩個埠連接的兩個天線和LTCC CRDN模組被安裝在一個60mm×60mm的FR4的基板上。如圖10(a)所示,兩個天線在X方向上的d1=17mm以及在Y方向上的d2=10mm,而另一天線相關的尺寸為L1=26mm、L2=25mm、h=6.3mm以及Wa=5mm。
圖10(b)-10(c)示出了圖10(a)的測試樣機的耦合天線陣列和解耦天線陣列的類比的和測量的反射係數和隔離係數。如圖所示,顯然在兩個連續的頻帶內解耦之後實現了至少13dB的隔離的改善。因此,兩個天線的6dB匹配頻寬分別從180MHz減小至135MHz(TDD LTE頻帶40)以及從212MHz減小至150MHz(ISM頻帶)。這是因為對於兩個耦合天線,一個用作另一個的損耗負載。由此,可以理解有損耗天線的匹配頻寬較寬。但是,儘管匹配頻寬略窄,解耦天線的輻射效率仍大於耦合天線的輻射效率。
圖10(d)示出了兩個天線在解耦之前和之後的測量效率以進一步示出所提議的LTCC CRDN模組的優點。可以看出當使用提議的LTCC CRDN模組時可在效率上實現顯而易見的改善,這對於移動裝置的實際應用是很有價值的。
因此,利用獨立於天線的LTCC CRDN模組和適當的調節裝置以及I/O耦合裝置,可在解耦頻寬和水準之間實現折衷而不必重新配置整個CRDN網路。只要工作頻帶一致,該有吸引力的特徵允許可用于各種天線應用的一個LTCC器件能夠批量生產。
本發明的實施方式可使用某些硬體、軟體或其組合來實施。
在前面的描述中,將多個方面、步驟或部分聚集在一起成為單獨的實施方式以便於說明。本公開不被解讀為需要用於所要求的主題的所有公開的變形。所附的權利要求併入示例性實施方式的這部分描述中,其中每個權利要求本身都作為本公開的獨立實施方式。
此外,對於本領域技術人員顯而易見的是,考慮到本公開的說明和實踐,在不背離如權利要求所限定的本公開的範圍的情況下,對於公開的系統和方法能夠做出各種修改和變化。因此,說明書和示例旨在僅作為示例性考慮,而本公開的真實範圍由所附權利要求及其等同指明。
1‧‧‧第一輸入/輸出埠
2‧‧‧第二輸入/輸出埠
100‧‧‧天線
200‧‧‧天線
300‧‧‧第一調節裝置
400‧‧‧第二調節裝置
500‧‧‧解耦網路
510‧‧‧第一I/O耦合模組
520‧‧‧第二I/O耦合模組
530‧‧‧CRDN模組
1000‧‧‧用於消除兩個天線間耦合的設備
600‧‧‧控制模組
Claims (15)
- 一種用於兩個天線間的解耦設備,其中所述兩個天線分別經由所述設備的第一輸入/輸出埠和第二輸入/輸出埠發送和接收信號,所述設備包括:第一調節裝置,連接在所述兩個天線的第一天線與所述第一輸入/輸出埠之間;第二調節裝置,連接在所述兩個天線的第二天線與所述第二輸入/輸出埠之間;以及一個或多個解耦網路,連接在所述第一輸入/輸出埠與所述第二輸入/輸出埠之間;其中,所述第一調節裝置和所述第二調節裝置被配置成具有能夠調節的導納以補償所述解耦網路的導納,從而使得所述第一輸入/輸出埠與所述第二輸入/輸出埠之間的耦合係數接近於零,並且每個輸入/輸出埠的反射係數最小,其中所述解耦網路中的每個包括:耦合諧振器解耦網路(CRDN)模組;第一I/O耦合模組,連接在所述第一輸入/輸出埠與所述耦合諧振器解耦網路模組之間;以及第二I/O耦合模組,連接在所述第二輸入/輸出埠與所述耦合諧振器解耦網路模組之間;其中,所述第一I/O耦合模組和所述第二I/O耦合模組具有能夠調節的電參數,使得所述解耦網路具有能夠調節的工作頻率和能夠調節的解耦水準。
- 根據權利要求1所述的設備,其中所述第一調節裝置和所述第二調節裝置被配置成具有電長度和特性阻抗,所述電長度和所述特性阻抗都能夠調節以補償所述解耦網路的所述導納。
- 根據權利要求1所述的設備,其中所述耦合諧振器解耦網路(CRDN)模組包括至少兩個耦合諧振器,其中所述耦合諧振器被配置成與所述第一調節裝置和所述第二調節裝置中的每個的能夠調節的所述電長度和所述特性阻抗配合,以使所述第一輸入/輸出埠與所述第二輸入/輸出埠的耦合係數接近於零。
- 根據權利要求1所述的設備,還包括附加在所述第一輸入/輸出埠與所述耦合諧振器解耦網路的一個埠間的第一匹配網路以及附加在所述第二輸入/輸出埠與所述耦合諧振器解耦網路的另一埠間的第二匹配網路,其中所述第一匹配網路和所述第二匹配網路配置成擴展所述兩個天線的匹配頻寬。
- 根據權利要求1所述的設備,其中當具有並聯連接的多個所述解耦網路時,所述解耦網路中的每個具有不同的工作頻帶,從而能夠實現所述天線在多個頻帶處的解耦。
- 根據權利要求1所述的設備,其中一個或多個所述解耦網路用於在相同頻帶下工作的天線或在不同頻帶下工作的天線。
- 根據權利要求1所述的設備,還包括:控制模組,與所述第一調節裝置和所述第二調節裝置以及所述第一I/O耦合模組和所述第二I/O耦合模組連接,其中所述控制模組配置成分別控制所述第一調節裝置和所述第二調節裝置的調節以及所述第一I/O耦合模組和所述第二I/O耦合模組的調節,以調整它們的工作頻帶。
- 一種用於多個天線間的解耦設備,其中所述多個天線分別經由多個輸入/輸出埠中相應的一個發送和接收信號,所述裝置包括:多個調節裝置,所述多個調節裝置中的每個連接在所述多個天線中相應的天線與所述多個輸入/輸出埠中相應的一個輸入/輸出埠之間, 一個或多個解耦網路,連接在所述多個輸入/輸出埠中相應的輸入/輸出埠之間;其中,所述多個調節裝置配置成具有能夠調節的導納以補償所述解耦網路的導納,從而使得所述輸入/輸出埠之間的耦合係數接近於零,並且每個輸入/輸出埠的反射係數最小,其中所述解耦網路中的每個包括:耦合諧振器解耦網路(CRDN)模組;第一I/O耦合模組,連接在所述相應的輸入/輸出埠中的一個輸入/輸出埠與所述耦合諧振器解耦網路模組之間;以及第二I/O耦合模組,連接在所述相應的輸入/輸出埠中的另一個輸入/輸出埠與所述耦合諧振器解耦網路模組之間;其中,所述第一I/O耦合模組和所述第二I/O耦合模組具有能夠調節的電參數,使得所述解耦網路具有能夠調節的工作頻率和能夠調節的解耦水準。
- 一種用於減少兩個天線間耦合的方法,其中所述兩個天線分別經由第一輸入/輸出埠和第二輸入/輸出埠發送和接收信號,所述方法包括:在所述兩個天線的第一天線與所述第一輸入/輸出埠之間插入第一調節裝置,在所述兩個天線的第二天線與所述第二輸入/輸出埠之間插入第二調節裝置,在所述第一輸入/輸出埠與所述第二輸入/輸出埠之間連接一個或多個解耦網路;以及調節所述第一調節裝置和所述第二調節裝置中的每個的導納,以補償所述解耦網路的導納,使得所述第一輸入/輸出埠與所述第二輸入/輸出埠之間的耦合係數接近於零並且每個輸入/輸出埠的反射係數最小,其中所述解耦網路中的每個包括耦合諧振器解耦網路(CRDN)模組、第一I/O耦合模組和第二I/O耦合模組,並且所述方法還包括: 在所述第一輸入/輸出埠與所述耦合諧振器解耦網路模組之間插入所述第一I/O耦合模組;以及在所述第二輸入/輸出埠與所述耦合諧振器解耦網路模組之間插入所述第二I/O耦合模組;調節所述第一I/O耦合模組和所述第二I/O耦合模組的電參數,使得所述解耦網路具有能夠調節的工作頻率和能夠調節的解耦水準。
- 根據權利要求9所述的方法,其中所述調節包括:調節所述第一調節裝置和所述第二調節裝置中的每個的電長度和特性阻抗,以補償所述解耦網路的所述導納。
- 根據權利要求10所述的方法,其中所述耦合諧振器解耦網路(CRDN)模組包括至少兩個耦合諧振器,其中所述耦合諧振器配置成與所述第一調節裝置和所述第二調節裝置中的每個的所調節的電長度和特性阻抗配合,以使所述第一輸入/輸出埠與所述第二輸入/輸出埠間的耦合係數接近於零。
- 根據權利要求9所述的方法,還包括:在所述第一輸入/輸出埠與所述耦合諧振器解耦網路的一個埠間附加第一匹配網路,在所述第二輸入/輸出埠與所述耦合諧振器解耦網路的另一埠間附加第二匹配網路,以及調節所述第一匹配網路和所述第二匹配網路以擴展所述兩個天線的匹配頻寬。
- 根據權利要求9所述的方法,還包括: 並聯連接多個所述解耦網路,所述解耦網路中的每個具有不同的工作頻帶,使得能夠實現所述天線在多個頻帶處的解耦。
- 根據權利要求9所述的方法,還包括:使控制模組與所述第一調節裝置和所述第二調節裝置以及所述第一I/O耦合模組和所述第二I/O耦合模組連接,以及分別控制所述第一調節裝置和所述第二調節裝置的調節以及所述第一I/O耦合模組和所述第二I/O耦合模組的調節,以調整它們的工作頻帶。
- 一種用於兩個天線間的解耦設備,其中所述兩個天線分別經由所述設備的第一輸入/輸出埠和第二輸入/輸出埠發送和接收信號,並且所述設備包括:第一調節裝置,連接在所述兩個天線的第一天線與所述第一輸入/輸出埠之間,第二調節裝置,連接在所述兩個天線的第二天線與所述第二輸入/輸出埠之間;以及一個或多個解耦網路,連接在所述第一輸入/輸出埠與所述第二輸入/輸出埠之間,所述一個或多個解耦網路中的每個包括:耦合諧振器解耦網路(CRDN)模組;第一I/O耦合模組,連接在所述第一輸入/輸出埠與所述耦合諧振器解耦網路模組之間;以及第二I/O耦合模組,連接在所述第二輸入/輸出埠與所述耦合諧振器解耦網路模組之間;其中,所述第一I/O耦合模組和所述第二I/O耦合模組具有能夠調節的電參數,使得所述解耦網路具有能夠調節的工作頻率和能夠調節的解耦水準, 其中,所述第一調節裝置和所述第二調節裝置配置成具有電長度和特性阻抗,所述電長度和所述特性阻抗都能夠調節,以補償所述解耦網路的導納,從而使得所述第一輸入/輸出埠與所述第二輸入/輸出埠之間的耦合係數接近於零,並且每個輸入/輸出埠的反射係數最小。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US14/321,483 US9543644B2 (en) | 2014-07-01 | 2014-07-01 | Method and an apparatus for decoupling multiple antennas in a compact antenna array |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
TW201603391A TW201603391A (zh) | 2016-01-16 |
TWI569511B true TWI569511B (zh) | 2017-02-01 |
Family
ID=55017668
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
TW104120240A TWI569511B (zh) | 2014-07-01 | 2015-06-24 | 用於消除多個緊湊天線間耦合的方法和設備 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US9543644B2 (zh) |
TW (1) | TWI569511B (zh) |
WO (1) | WO2016000531A1 (zh) |
Families Citing this family (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106233531B (zh) * | 2015-03-16 | 2019-05-10 | 华为技术有限公司 | 具有可调去耦结构的mimo天线 |
CN105633575A (zh) * | 2016-01-18 | 2016-06-01 | 深圳微迎智科技有限公司 | 天线互耦消除设备、方法以及无线通信装置 |
CN106571526A (zh) * | 2016-04-06 | 2017-04-19 | 昆山睿翔讯通通信技术有限公司 | 移动通讯系统终端mimo天线的解耦方法及解耦网络 |
CN108281786A (zh) * | 2017-01-05 | 2018-07-13 | 中兴通讯股份有限公司 | 一种去耦天线架构及其去耦方法 |
US20190363435A1 (en) * | 2017-02-08 | 2019-11-28 | Mitsubishi Electric Corporation | Decoupling circuit |
US9979371B1 (en) * | 2017-03-02 | 2018-05-22 | Futurewei Technologies, Inc. | Elliptic directional filters for a combiner circuit |
US20180269571A1 (en) * | 2017-03-15 | 2018-09-20 | Denso Wave Incorporated | Antenna device and ground connection structure |
CN108400438A (zh) * | 2018-03-19 | 2018-08-14 | 重庆大学 | 一种三阵元单极子均匀圆形天线阵列的微带去耦网络 |
TWM566918U (zh) * | 2018-04-20 | 2018-09-11 | 明泰科技股份有限公司 | Antenna architecture with low trace path |
US10727579B2 (en) | 2018-08-03 | 2020-07-28 | The Chinese University Of Hong Kong | Device and method of reducing mutual coupling of two antennas by adding capacitors on ground |
CN109103597A (zh) * | 2018-08-03 | 2018-12-28 | 瑞声精密制造科技(常州)有限公司 | 多天线系统及移动终端 |
CN113036395B (zh) * | 2019-12-09 | 2023-01-10 | 深圳市万普拉斯科技有限公司 | 天线组和通信设备 |
CN113659336B (zh) * | 2020-05-12 | 2024-06-07 | 西安电子科技大学 | 天线装置、电子设备及用于天线装置的去耦方法 |
CN113659338B (zh) * | 2020-05-12 | 2024-07-19 | 西安电子科技大学 | 天线装置和电子设备 |
US20210111486A1 (en) * | 2020-12-21 | 2021-04-15 | Intel Corporation | Antenna assembly with isolation network |
CN113381184B (zh) * | 2021-05-06 | 2022-05-24 | 荣耀终端有限公司 | 一种天线解耦结构、mimo天线及终端 |
CN117397121A (zh) * | 2021-08-18 | 2024-01-12 | 华为技术有限公司 | 一种天线阵列、天线系统及通信设备 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20100156745A1 (en) * | 2008-12-24 | 2010-06-24 | Fujitsu Limited | Antenna device, printed circuit board including antenna device, and wireless communication device including antenna device |
US20100225543A1 (en) * | 2006-01-20 | 2010-09-09 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Portable terminal apparatus |
US20130314294A1 (en) * | 2012-05-23 | 2013-11-28 | Cho-Yi Lin | Portable communication apparatus |
US20140118214A1 (en) * | 2012-10-31 | 2014-05-01 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Antenna device |
US20140152523A1 (en) * | 2012-11-30 | 2014-06-05 | The Chinese University Of Hong Kong | Device for decoupling antennas in compact antenna array and antenna array with the device |
US20140159986A1 (en) * | 2012-12-06 | 2014-06-12 | Microsoft Corporation | Reconfigurable multiband antenna decoupling networks |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH1075192A (ja) * | 1996-08-30 | 1998-03-17 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | アンテナ装置 |
US8958845B2 (en) * | 2010-03-22 | 2015-02-17 | Broadcom Corporation | Dual band WLAN MIMO high isolation antenna structure |
US20150255863A1 (en) * | 2012-09-13 | 2015-09-10 | Nec Corporation | Antenna device |
CN104756316A (zh) * | 2012-10-18 | 2015-07-01 | 三菱电机株式会社 | 去耦电路 |
TWI506860B (zh) * | 2013-04-29 | 2015-11-01 | Hon Hai Prec Ind Co Ltd | 雙無線通訊設備 |
US9257753B2 (en) * | 2014-04-07 | 2016-02-09 | Thinkom Solutions, Inc. | Array antenna |
-
2014
- 2014-07-01 US US14/321,483 patent/US9543644B2/en active Active
-
2015
- 2015-06-18 WO PCT/CN2015/081743 patent/WO2016000531A1/en active Application Filing
- 2015-06-24 TW TW104120240A patent/TWI569511B/zh active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20100225543A1 (en) * | 2006-01-20 | 2010-09-09 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Portable terminal apparatus |
US20100156745A1 (en) * | 2008-12-24 | 2010-06-24 | Fujitsu Limited | Antenna device, printed circuit board including antenna device, and wireless communication device including antenna device |
US20130314294A1 (en) * | 2012-05-23 | 2013-11-28 | Cho-Yi Lin | Portable communication apparatus |
US20140118214A1 (en) * | 2012-10-31 | 2014-05-01 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Antenna device |
US20140152523A1 (en) * | 2012-11-30 | 2014-06-05 | The Chinese University Of Hong Kong | Device for decoupling antennas in compact antenna array and antenna array with the device |
US20140159986A1 (en) * | 2012-12-06 | 2014-06-12 | Microsoft Corporation | Reconfigurable multiband antenna decoupling networks |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US9543644B2 (en) | 2017-01-10 |
TW201603391A (zh) | 2016-01-16 |
US20160006119A1 (en) | 2016-01-07 |
WO2016000531A1 (en) | 2016-01-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI569511B (zh) | 用於消除多個緊湊天線間耦合的方法和設備 | |
CN104781986B (zh) | 天线和无线通信设备 | |
US8723745B2 (en) | Antenna apparatus including multiple antenna portions on one antenna element operable at multiple frequencies | |
TWI449257B (zh) | 寬頻和緊實多頻超穎材料結構以及天線 | |
US7710338B2 (en) | Slot antenna apparatus eliminating unstable radiation due to grounding structure | |
TWI484772B (zh) | 多輸入多輸出天線裝置 | |
US7463196B2 (en) | Antenna | |
CN105849975B (zh) | 天线阵列系统、天线阵列校准系统及校准天线系统的方法 | |
CN109672019B (zh) | 一种终端mimo天线装置及实现天线信号传输方法 | |
JPH05211406A (ja) | 多周波用積層マイクロストリップ・アンテナ | |
US9748661B2 (en) | Antenna for achieving effects of MIMO antenna | |
EP2950387A1 (en) | Antennas with multiple feed circuits | |
CN104579221A (zh) | 高频电路模块 | |
CN107112630B (zh) | 具有隔离调整部的mimo天线 | |
US9324490B2 (en) | Apparatus and methods for vector inductors | |
TW201635647A (zh) | 可重組的多頻多功能天線 | |
US20210336314A1 (en) | Method of manufacturing stacked ceramic resonator radio frequency filter for wireless communications | |
CN107403996A (zh) | 一种金属边框多耦合终端天线以及移动终端设备 | |
CN107046175A (zh) | 天线阵列和无线通信装置 | |
WO2015198549A1 (ja) | アンテナ装置、無線通信装置および帯域調整方法 | |
Qian | A compact LTCC decoupling-network based on coupled-resonator for antenna interference suppression of adjacent frequency bands | |
US10218404B2 (en) | Interconnect element circuitry for RF electronics | |
KR101708570B1 (ko) | 삼중 대역 그라운드 방사 안테나 | |
KR101672035B1 (ko) | 안테나 대역폭 확장장치 | |
CN114069227B (zh) | 多频段天线 |