WO2013170798A1 - 一种多输入多输出天线、系统及移动终端 - Google Patents

一种多输入多输出天线、系统及移动终端 Download PDF

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李标
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    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q7/00—Loop antennas with a substantially uniform current distribution around the loop and having a directional radiation pattern in a plane perpendicular to the plane of the loop

Definitions

  • Multi-input multi-output antenna system and mobile terminal
  • the present invention relates to the field of wireless communication technologies, and in particular, to a multiple-input multiple-output (MIMO) antenna, system, and mobile terminal.
  • MIMO multiple-input multiple-output
  • MIMO wireless communication technology With the rapid development of wireless communication technology, mobile users have higher and higher requirements for the capacity and quality of wireless communication. Therefore, a multi-transmission and multi-receiving technology, namely MIMO wireless communication technology, has been proposed.
  • MIMO wireless communication technology the MIMO wireless communication system employs multiple antenna units at both the transmitting end and the receiving end. Therefore, the design of the MIMO antenna in the MIMO wireless communication system becomes an important part.
  • the main object of the present invention is to provide a MIMO antenna, a system, and a mobile terminal, which can relatively concentrate the coupling current between the MIMO antenna and the printed circuit board (PCB) and have a small current amplitude. Improve the isolation of the antenna.
  • the technical solution of the present invention is achieved as follows:
  • the present invention provides a MIMO antenna, including: a PCB board, an antenna connected to the PCB and the board, a feeding system, and a matching circuit, wherein the antenna connected to the PCB passes through the matching circuit and the
  • the antenna connected to the PCB is an antenna of a loopback loop structure, and a grounding loop of the antenna connected to the PCB and a gap between the PCBs are fixed.
  • the present invention also provides a MIMO antenna system, comprising: a PCB board, a first antenna and a second antenna connected to the PCB board, a first power feeding system, a second power feeding system, a first matching circuit, and a second a matching circuit, wherein the first antenna is connected to the first feeding system through the first matching circuit, and the second antenna is connected to the second feeding system through the second matching circuit;
  • the first antenna and the second antenna are both antennas of the Loop structure, and the ground loop of the first antenna and the ground loop of the second antenna each have a fixed width gap with the PCB.
  • the antenna of the Loop structure includes: a ground loop, and a ground point connected to one end of the ground loop, an antenna radiator, and a signal feed point connected to one end of the antenna radiator; wherein the antenna radiator The other end is connected to the other end of the ground loop, and the contact loop and the antenna radiator form an annular loop structure.
  • the present invention further provides a mobile terminal, comprising the MIMO antenna system of any of the above.
  • the MIMO antenna, system and mobile terminal provided by the invention have the following advantages and features:
  • the MIMO antenna of the present invention adopts a special loop structure antenna form, and a gap structure with a fixed width is formed between the ground loop of the antenna of the Loop structure and the PCB, so that the coupling current of the antenna in the PCB is concentrated in the gap structure, and the PCB is lowered. The amplitude of the coupled current.
  • the MIMO antenna system of the present invention uses two MIMO antennas to share one PCB,
  • the MIMO antenna adopts a loop structure antenna, and the ground loop of the loop structure antenna and the PCB form a gap structure with a fixed width. Therefore, the current mutual interference of the two MIMO antennas on the PCB can be reduced without sacrificing the radiation direction of the antenna. Under the premise of the figure, the coupling between the two MIMO antennas is reduced, and the isolation is improved.
  • the MIMO antenna of the present invention can be used in both PCB printing form and bracket antenna form, and has a low cost and flexible structure. Therefore, it can be widely applied to MIMO antenna systems, and thus can be applied to various types of mobile terminals. . DRAWINGS
  • FIG. 1 is a schematic structural view 1 of a MIMO antenna according to the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic structural diagram 2 of a MIMO antenna according to the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic structural diagram of a MIMO antenna system according to the present invention. detailed description
  • FIG. 1 is a schematic structural diagram 1 of a MIMO antenna according to the present invention.
  • the MIMO antenna includes: a PCB 7, and a connection with the PCB 7.
  • the first antenna 1 is an antenna of a Loop structure, and a gap 8 having a fixed width is formed between the ground loop 11 of the first antenna 1 and the PCB 7.
  • the first antenna 1 includes: a grounding loop 11, a grounding point 13 connected to one end of the grounding loop 11, an antenna radiator 12, and a signal feeding point 14 connected to one end of the antenna radiator 12; wherein the antenna radiates
  • the other end of the body 12 is connected to the other end of the grounding circuit 11, and the grounding circuit 11 and the antenna radiator 12 constitute an annular circuit structure.
  • the ground loop 11 and the PCB 7 have a slit 8 of a fixed width, which can make the coupling current of the first antenna 1 in the PCB 7 relatively concentrated, and reduce the coupling on the PCB 7.
  • the current distribution amplitude; wherein the antenna radiation body 12 can be adjusted according to a specific working frequency band and a PCB structure, and is not limited to the structure shown in FIG.
  • the first antenna 1 may be in the form of PCB printing or a form of a bracket antenna; and the routing form of the grounding circuit 11 may also adopt different design schemes according to specific situations, such as Specifically, the length of the grounding circuit is increased. As shown in FIG. 2, the length of the grounding circuit is increased by using a "bow" type of wiring. FIG. 2 is only for explaining the present invention, and does not limit the protection of the present invention. range.
  • FIG. 3 is a schematic structural diagram of a MIMO antenna system according to the present invention.
  • the MIMO antenna system includes: a first antenna 1 and a second antenna 2 connected to the PCB 7, a first feeding system 3, a second feeding system 4, a first matching circuit, and a 5 second matching circuit 6; wherein the first antenna 1 at the top of the mobile terminal, connected to the first feeding system 3 through the first matching circuit 5, and the signal received by the first antenna 1 is transmitted to the main receiver through the first feeding system 3
  • the first matching circuit 5 is an impedance matching adjusting device between the first antenna 1 and the first feeding system 3, because the first feeding system 3
  • the inlet is 50 ohm impedance, and the first antenna 1 generally cannot be made to be ideal 50 ohms. Therefore, in the operating frequency band, the first antenna 1 and the first feeding system are adjusted by an impedance matching
  • the second antenna 2 is connected to the second feeding system 4 through the second matching circuit 6, and the second matching circuit 6 is between the second antenna 2 and the second feeding system 4
  • the impedance matching adjustment device where the second antenna 2 works in the same principle as the first antenna 1, and the second antenna 2 is in the working frequency band and the second through the impedance matching adjustment device.
  • Feed system 4 achieves impedance matching effect;
  • the first antenna 1 and the second antenna 2 are both antennas of a Loop structure, and the first antenna
  • the ground loop of 1 and the ground loop of the second antenna 2 have a fixed width gap with the PCB 7.
  • the first antenna 1 is in a first clearance area
  • the second antenna 2 is in a second clearance area
  • the PCB 7 is a PCB of a mobile terminal, and may be a multi-layer structure board.
  • the first antenna 1 and the second antenna 2 are respectively at the top and the side of the PCB 7, but in a practical application, the first antenna 1 and the The position of the second antenna 2 is not limited to the case shown in FIG. 3, and the positions of the first antenna 1 and the second antenna 2 may be adjusted according to a specific structure and a layout of the PCB 7.
  • the MIMO antenna system of the present invention uses two MIMO antennas to share one PCB. Since the MIMO antenna adopts a loop structure antenna, and the loop structure of the loop structure antenna and the PCB form a fixed gap structure, the two can be reduced.
  • the current mutual interference of the MIMO antenna on the PCB reduces the coupling between the two MIMO antennas and improves the isolation without sacrificing the radiation pattern of the antenna.
  • the present invention further discloses a mobile terminal comprising any of the MIMO antenna systems described above.

Landscapes

  • Details Of Aerials (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Support Of Aerials (AREA)
  • Telephone Set Structure (AREA)

Abstract

本发明公开了一种MIMO天线，包括：PCB、与所述PCB连接的天线、馈电系统、以及匹配电路，其中，所述天线通过所述匹配电路与所述馈电系统连接，所述与所述PCB连接的天线为环回Loop结构的天线，且所述与所述PCB连接的天线的接地回路与所述PCB之间有宽度固定的缝隙。本发明还公开了一种MIMO天线系统及移动终端，采用本发明能使MIMO天线与PCB之间的耦合电流相对集中且电流幅度较小，从而提高天线的隔离度。

Description

一种多输入多输出天线、 系统及移动终端 技术领域
本发明涉及无线通信技术领域， 尤其涉及一种多输入多输出 （ΜΙΜΟ, Multiple-Input Multiple-Out-put )天线、 系统及移动终端。 背景技术
随着无线通信技术的快速发展， 移动用户对无线通信的容量和质量的 要求越来越高， 于是提出了多发多收技术， 即 MIMO 无线通信技术。 在 MIMO无线通信技术中， MIMO无线通信系统在发射端和接收端均采用多 天线单元， 因此， MIMO无线通信系统中 MIMO天线的设计成为重要的一 部分。
在 MIMO天线的设计中， 为了实现良好的 MIMO性能， 不仅要求每个 天线单元具有良好的性能， 而且也要求两个天线单元之间具有良好的抗干 扰性能。 通常， 临近的两个天线单元的电磁耦合效应会使天线上的电流分 布发生畸变， 电流分布畸形不仅会使天线单元的辐射方向图发生变化， 而 且还会使天线阻抗发生变化。 两个天线单元的距离越近， 相互的电磁耦合 就越强， 隔离度越低， 天线的辐射效率就越低。
但是， 目前， 移动终端设备的体积越来越小， 如何使越来越小的移动 终端设备中的 MIMO天线具备高隔离度，越来越成为人们亟待解决的问题。 发明内容
有鉴于此， 本发明的主要目的在于提供一种 MIMO天线、 系统及移动 终端， 能使 MIMO天线与印刷电路板 ( PCB, Printed Circuit Board )之间的 耦合电流相对集中且电流幅度较小， 从而提高天线的隔离度。 为达到上述目的， 本发明的技术方案是这样实现的：
本发明提供了一种 MIMO天线， 包括： PCB板、 与所述 PCB、 板连接 的天线、 馈电系统、 以及匹配电路， 其中， 所述与所述 PCB连接的天线通 过所述匹配电路与所述馈电系统连接； 所述与所述 PCB连接的天线为环回 Loop结构的天线， 且所述与所述 PCB连接的天线的接地回路与所述 PCB 之间有宽度固定的缝隙。
本发明还提供了一种 MIMO天线系统， 包括： PCB板、 与所述 PCB 板连接的第一天线及第二天线、 第一馈电系统、 第二馈电系统、 第一匹配 电路和第二匹配电路， 其中， 所述第一天线通过所述第一匹配电路与所述 第一馈电系统连接， 所述第二天线通过所述第二匹配电路与所述第二馈电 系统连接； 所述第一天线、 所述第二天线均为 Loop结构的天线， 且所述第 一天线的接地回路、 所述第二天线的接地回路均与所述 PCB之间有宽度固 定的缝隙。
这里， 所述 Loop结构的天线包括： 接地回路、 以及与所述接地回路一 端连接的接地点、 天线辐射体、 与所述天线辐射体的一端连接的信号馈点； 其中， 所述天线辐射体的另一端与所述接地回路的另一端连接， 且所述接 点回路与所述天线辐射体构成环形回路结构。
本发明又提供了一种移动终端， 所述移动终端包括上面任一种所述的 MIMO天线系统。
本发明所提供的 MIMO天线、 系统及移动终端， 具有以下的优点和特 点：
本发明的 MIMO天线采用特殊的 Loop结构的天线形式， 通过 Loop结 构的天线的接地回路与 PCB之间形成宽度固定的缝隙结构， 从而使得天线 在 PCB中的耦合电流集中在缝隙结构中， 降低 PCB上的耦合电流幅度。
本发明的 MIMO天线系统， 采用两个 MIMO天线共用一个 PCB， 由于 MIMO天线采用 Loop结构的天线， 且 Loop结构的天线的接地回路与 PCB 之间形成宽度固定的缝隙结构， 因此， 能降低两个 MIMO天线在 PCB上的 电流互扰， 在不牺牲天线的辐射方向图的前提下， 降低两个 MIMO天线间 的耦合， 提高隔离度。
另夕卜， 本发明的 MIMO天线既可以采用 PCB印刷形式、也可以采用支 架天线形式， 成本氐且结构灵活， 因此， 可以广泛应于 MIMO天线系统中， 进而应用于各种类型的移动终端中。 附图说明
图 1为本发明 MIMO天线的结构示意图一；
图 2为本发明 MIMO天线的结构示意图二；
图 3为本发明 MIMO天线系统的结构示意图。 具体实施方式
本发明提供的一种 MIMO天线， 如图 1所示， 图 1为本发明 MIMO天 线的结构示意图一， 从图 1中可以看出， MIMO天线包括： PCB 7、 与所述 PCB 7连接的第一天线 1、 第一馈电系统 3、 以及第一匹配电路 5; 其中， 所述第一天线 1通过所述第一匹配电路 5与所述第一馈电系统 3连接， 关 键是， 所述第一天线 1为 Loop结构的天线， 且所述第一天线 1的接地回路 11与所述 PCB 7之间有宽度固定的缝隙 8。
这里， 所述第一天线 1包括： 接地回路 11、 与接地回路 11一端连接的 接地点 13、 天线辐射体 12、 与天线辐射体 12的一端连接的信号馈点 14; 其中， 所述天线辐射体 12的另一端与所述接地回路 11 的另一端连接， 且 所述接地回路 11与所述天线辐射体 12构成环形回路结构。
这里， 所述接地回路 11与所述 PCB 7之间有宽度固定的缝隙 8， 此缝 隙可以使第一天线 1在 PCB 7中的耦合电流相对集中， 降低 PCB 7上的耦 合电流幅度； 其中， 所述天线辐射体 12的走线形式可以根据具体的工作频 段、 以及 PCB结构的特点进行调节， 并不局限于图 1所示的结构。
另外， 所述第一天线 1既可以采用 PCB印刷的形式， 也可以采用支架 天线的形式； 且所述接地回路 11的走线形式也可以才艮据具体情况采用不同 的设计方案， 如可根据具体情况增加接地回路的走线长度， 如图 2所示， 通过采用 "弓" 型结构的走线增加接地回路的走线长度， 图 2仅用于解释 本发明， 并不限制本发明的保护范围。
基于上述 MIMO天线， 本发明还公开了一种 MIMO天线系统， 如图 3 所示， 图 3为本发明 MIMO天线系统的结构示意图， 从图 3中可以看出， MIMO天线系统包括： PCB 7、与所述 PCB 7连接的第一天线 1及第二天线 2、 第一馈电系统 3、 第二馈电系统 4、 第一匹配电路和 5第二匹配电路 6; 其中， 所述第一天线 1位于移动终端的顶端， 通过所述第一匹配电路 5 与所述第一馈电系统 3连接， 所述第一天线 1接收到的信号通过所述第一 馈电系统 3发送至主接收机， 从而完成信号的接收过程； 这里， 所述第一 匹配电路 5为所述第一天线 1与所述第一馈电系统 3之间的阻抗匹配调节 装置， 由于所述第一馈电系统 3的入口为 50欧姆阻抗， 而所述第一天线 1 通常不能做成理想的 50欧姆， 因此， 在工作频段内， 通过阻抗匹配调节装 置调节所述第一天线 1与所述第一馈电系统 3之间的阻抗匹配， 以满足所 述第一天线 1在工作频段内与所述第一馈电系统 3达成阻抗匹配；
所述第二天线 2通过所述第二匹配电路 6与所述第二馈电系统 4连接， 所述第二匹配电路 6为所述第二天线 2与所述第二馈电系统 4之间的阻抗 匹配调节装置， 这里， 所述第二天线 2的工作原理与所述第一天线 1的工 作原理相同， 通过阻抗匹配调节装置使得所述第二天线 2在工作频段内与 所述第二馈电系统 4达到阻抗匹配的效果；
所述第一天线 1、 第二天线 2均为 Loop结构的天线， 且所述第一天线 1的接地回路、所述第二天线 2的接地回路均与所述 PCB 7之间有宽度固定 的缝隙。
其中， 所述第一天线 1处于第一净空区域， 所述第二天线 2处于第二 净空区域， 所述 PCB 7是移动终端整机的 PCB， 可以为多层结构板。
从图 3中可以看出，所述第一天线 1与所述第二天线 2分别在所述 PCB 7的顶部及侧边， 但是， 在具体实际应用中， 所述第一天线 1和所述第二天 线 2的位置并不限制于图 3所示的情况，可以根据具体结构、以及所述 PCB 7的布局调整所述第一天线 1、 所述第二天线 2的位置。
本发明的 MIMO天线系统， 采用两个 MIMO天线共用一个 PCB， 由于 MIMO天线采用 Loop结构的天线， 且 Loop结构的天线的接地回路与 PCB 之间形成宽度固定的缝隙结构， 因此， 能降低两个 MIMO天线在 PCB上的 电流互扰， 在不牺牲天线的辐射方向图的前提下， 降低两 MIMO天线间的 耦合， 提高隔离度。
本发明又公开了一种移动终端， 所述移动终端包括上面所述的任一种 MIMO天线系统。
以上所述， 仅为本发明的较佳实施例而已， 并非用于限定本发明的保 护范围； 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， 还可以作出若干改进和润饰， 这些改进和润饰也应视为 本发明的保护范围。

Claims

权利要求书
1、 一种多输入多输出 MIMO天线， 包括： PCB、 与所述 PCB连接的 天线、 馈电系统、 以及匹配电路， 其中， 所述天线通过所述匹配电路与所 述馈电系统连接； 其特征在于， 所述与所述 PCB连接的天线为环回 Loop 结构的天线，且所述与所述 PCB连接的天线的接地回路与所述 PCB之间有 宽度固定的缝隙。
2、 根据权利要求 1所述的 MIMO天线， 其特征在于， 所述 Loop结构 的天线包括： 接地回路、 以及与所述接地回路一端连接的接地点、 天线辐 射体、 与所述天线辐射体的一端连接的信号馈点； 其中， 所述天线辐射体 的另一端与所述接地回路的另一端连接， 且所述接点回路与所述天线辐射 体构成环形回路结构。
3、 一种 MIMO天线系统， 包括： PCB、 与所述 PCB连接的第一天线 及第二天线、 第一馈电系统、 第二馈电系统、 第一匹配电路和第二匹配电 路， 其中， 所述第一天线通过所述第一匹配电路与所述第一馈电系统连接， 所述第二天线通过所述第二匹配电路与所述第二馈电系统连接； 其特征在 于， 所述第一天线、 第二天线均为 Loop结构的天线， 且所述第一天线的接 地回路、 所述第二天线的接地回路均与所述 PCB之间有宽度固定的缝隙。
4、 根据权利要求 3所述的 MIMO天线系统， 其特征在于， 所述 Loop 结构的天线包括： 接地回路、 以及与所述接地回路一端连接的接地点、 天 线辐射体、 与所述天线辐射体的一端连接的信号馈点； 其中， 所述天线辐 射体的另一端与所述接地回路的另一端连接， 且所述接点回路与所述天线 辐射体构成环形回路结构。
5、 一种移动终端， 其特征在于， 所述移动终端包括权利要求 3或 4所 述的 MIMO天线系统。
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