[發明專利]用于多輸入、多輸出的手持設備的寬帶、高隔離度兩端口天線陣列

有效

• 申請號: 201010195334.0
• 申請日: 2010-03-17
• 公開（公告）號: CN101872897A
• 公開（公告）日: 2010-10-27
• 發明（設計）人: 米納·阿亞圖拉希;饒勤疆;王棟
• 申請（專利權）人: 捷訊研究有限公司
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q1/52;H01Q13/10;H01Q21/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 王瑋

技術領域

本發明廣泛涉及用于手持通信設備的天線，更具體地，涉及多輸入多輸出天線。

背景技術

有不同類型的無線移動通信設備可用，例如個人數字助理、蜂窩電話以及無線雙向電子郵件通信設備。這些設備中的有許多要便于使用者隨身攜帶，通常要足夠緊湊以適合放進襯衫或者外套口袋里。

隨著無線通信設備的使用顯著地持續增長，需要增加系統容量。一種提高容量的技術是使用多輸出多輸入(MIMO)系統提供不相關的傳播路徑。MIMO例如通過多個發射和接收天線使用許多各自獨立的信號路徑。

在發射機和接收機處都使用多天線的MIMO系統使通信系統容量增大并且性能提高而不需要增大傳輸功率或帶寬。然而當設計這樣的天線時，移動通信設備機殼的有限的空間帶來了若干挑戰。天線應緊湊以占用最小的空間，并且天線的位置對于最小化由電磁干擾引起的性能退化是關鍵的。帶寬是在多天線系統中天線設計者需要考慮的另一因素。

此外，由于多個天線被相互靠近地放置，因此在這些天線的元件之間存在強大的互耦，這些互耦使天線的方向圖失真并降低了系統性能，通常導致天線單元輻射出不期望的信號。因此，優選地在MIMO天線陣列中的天線之間的最小耦合將提高系統效率、延長電池壽命以及提高接收信號質量。

因此，希望開發一種MIMO天線裝置，所述MIMO天線裝置尺寸緊湊以適于裝入足夠小以至于能吸引顧客的設備外殼，并且所述MIMO天線裝置具有改進性能。

附圖說明

圖1是并入了本發明的天線裝置的移動無線通信設備的結構示意圖；

圖2是印刷電路板的平面圖，在所述印刷電路板上形成一種形式的兩端口天線裝置；

圖3是圖5所示的印刷電路板的一部分的放大圖；

圖4是印刷電路板的透視圖，在所述印刷電路板上形成第二種形式的本發明的兩端口天線裝置；

圖5是圖4所示的印刷電路板的平面圖；

圖6是印刷電路板的平面圖，在所述印刷電路板上形成第三種形式的兩端口天線裝置；

圖7是印刷電路板的平面圖，在所述印刷電路板上形成第四種形式的兩端口天線裝置；以及

圖8是印刷電路板的透視圖，單元從所述印刷電路板伸出在垂直平面中。

具體實施方式

本發明的用于MIMO通信設備的兩端口天線陣列在例如覆蓋2.25-2.8GHz并且支持多通信標準的寬帶寬內提供兩個端口之間的顯著隔離。圖示的天線裝置具有兩個相同的輻射單元，在圖示的實施例中，所述輻射單元包括縫隙(間隙)天線以及貼片天線。然而，應該理解的是，可以使用備選的輻射單元。圖示的縫隙天線是通過以下方式形成的：在印刷電路板(PCB)一側蝕刻的導電層的兩個相對的側邊處生成兩個直的、末端開放的縫隙，從而形成一對四分之一波長的縫隙天線。縫隙沿著PCB的一個邊彼此相對，且關于PCB的中心線對稱。PCB的另一側可以用于安裝通信設備的其他部件。該結構中每個縫隙天線用作四分之一波長諧振結構，具有相對寬的帶寬。然而，應理解，也可以使用備選的方向、尺寸以及形狀。可調整縫隙的尺寸、縫隙的形狀及縫隙相對于PCB任何一個邊的位置，以使諧振頻率、帶寬、阻抗匹配、方向性、以及其他天線性能參數最優化。還應理解，除了導電層以外，縫隙還可以穿透電路板的基板。還應理解，也可以使用負載縫隙，在所述負載縫隙的末端或者在所述負載縫隙內具有阻抗材料。此外，應理解，可以使用微機電系統(MEMS)來調諧縫隙，例如通過將跨過縫隙的導電橋打開或閉合來調諧縫隙。

在PCB的導電層上在縫隙天線對之間形成圖案化的縫隙以提供輻射器之間的隔離，從而最小化從一個天線單元到另一個天線單元的電磁傳播。具體通過隔離在接地平面上感生的來自天線的電流來實現這一操作。隔離單元圖案可以關于兩個天線單元之間的中心線對稱，也可以不對稱。隔離縫隙可以具有曲折圖案，例如蛇形或者L形或者其他形狀。在一些實施例中，曲折圖案是交替地朝向和遠離每個天線而蜿蜒前進的蛇形縫隙。在一些實施例中，隔離單元縫隙的電長度大約是工作頻率的四分之一波長。實現天線之間高隔離的其他方式可以通過抑制接地平面上的表面波來實現，例如被有損導電材料層所覆蓋的電介質絕緣材料層可以用作接地平面，也可以使用高阻抗的接地平面。

首先參照附圖1，移動無線通信設備20(例如蜂窩電話)說明性地包含外殼21，該外殼21可以例如是靜態外殼，例如與在許多蜂窩電話中使用的翻蓋或滑蓋外殼不同。然而，也可以使用那些以及其他外殼構形。在外殼21內裝有電池23，用于向內部部件供電。