[發明專利]一種移動終端的陣列天線及其實現方法

有效

• 申請號: 201010607713.6
• 申請日: 2010-12-27
• 公開（公告）號: CN102110900A
• 公開（公告）日: 2011-06-29
• 發明（設計）人: 江暉;艾浩;張璐;劉英;李超
• 申請（專利權）人: 中興通訊股份有限公司
• 主分類號: H01Q21/00
• 分類號: H01Q21/00;H01Q23/00;H03H7/38;H01Q1/24
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 解婷婷;龍洪

技術領域

本發明屬于移動終端天線技術，尤其涉及無線通信中大容量數據傳輸系統用于移動通信終端中的陣列天線及其實現方法。

背景技術

隨著無線通信技術正朝著大容量、高傳輸率和高可靠性方向快速地發展，頻率資源的嚴重不足已經日益成為遏制無線通信事業發展的瓶頸。總結人們在無線通信技術方面的研究成果，提高頻譜效率或者增加通信容量所采用的最重要的技術就是多天線技術。

在無線通信中，多天線主要包括三類。一類為扇區天線，它將空間固定地劃分為相等的幾個扇區，每個扇區的信號互不干擾；第二類為智能天線，它能夠實時跟蹤有用信號，同時有效地抑制來自其它方向上的干擾信號。智能天線技術要求陣列天線的間距在半個波長左右，以便各天線上信號具有較好的相關特性。以上兩類多天線技術主要是利用了陣列天線的方向性，屬于空間濾波的范疇。第三類則是分布式天線，通常采用的是接收分集和發射分集技術。采用分布式天線的最初目的是為了提高無線通信在衰落環境下的質量。在各單元上接收的信號可以認為是獨立的。已往，接收分集和發射分集是單獨使用的。如果同時采用接收分集和發射分集，即在接收端和發射端同時使用多個天線進行信號傳輸，則這樣的系統稱為多入多出(MIMO，Multi-Input?Multi-Output)無線通信系統。

從信息論的角度分析，采用分布式天線的MIMO無線通信系統比采用扇區天線和智能天線技術的無線通信系統具有更高的信道容量。同時，隨著長期演進(LTE，Long?Term?Evolution)產業的推進，目前第四代通信系統(4G)所必需的MIMO天線系統對通信終端天線的設計與評估又提出了新的挑戰：一方面用戶要求小型化高質量的用戶體驗，另一方面MIMO天線系統要求各個天線在具有平衡的射頻和電磁性能的同時，還要具有高隔離度和低相關性系數。故多方面的矛盾在LTE系統終端天線的設計和系統方案形成階段已經凸顯。

MIMO技術目前在蜂窩移動通信系統中正在形成商業化的使用，但在系統中的應用也受到一些因素的限制，其中一個重要的受限因素就是天線。對于陣列天線來說，其單元數、結構以及陣元的放置方式、陣元的形式等因素均直接影響著MIMO信道的性能。MIMO系統要求陣列天線中各天線單元具有較小的相關性，這樣才能保證MIMO信道響應矩陣接近滿秩。但是，由于受到移動終端接收機或發射機尺寸及結構的限制，往往要在非常有限的空間盡可能多地布置天線單元，這會使得各天線單元的高隔離度和低相關性難以實現，如此為移動終端的天線單元和天線陣列的設計帶來極大的挑戰。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種移動終端的陣列天線及其實現方法，能夠在移動終端有限的空間內實現多天線單元的高隔離度和低相關性。

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種移動終端的陣列天線，包括處于介質材料板同一側的移動終端地板、對應于多個天線的多個耦合單元以及處于該介質材料板另一側的匹配電路，其中：

移動終端地板，用于作為輻射主體輻射多個耦合單元耦合的天線能量；

多個耦合單元，兩兩組合為一對，每一對耦合單元固定于移動終端地板的兩端，用于通過各自饋線的饋電點激勵移動終端地板的波導模式輻射耦合到的天線能量；

匹配電路，與位于介質材料板另一側的饋電點連接，用于實現每一個耦合單元的微帶饋線的阻抗匹配。

進一步地，

每一對耦合單元是通過饋電點固定于移動終端地板前后兩端和/或上下兩端的兩個垂向對折的金屬貼片的耦合單元，每一對耦合單元分別對應于低頻段或高頻段，且處于同頻段的耦合單元被置于相對移動終端地板的對角線位置。

進一步地，在靠近對應于高頻段的金屬貼片的耦合單元的移動終端地板表面腐蝕出具多邊形形狀的去耦結構。

進一步地，構成耦合單元的垂向對折的金屬貼片是垂向對折的矩形金屬貼片；

對應于低頻段的所述矩形金屬貼片的第一耦合單元包括第一長邊、第一短邊、第一側邊以及第一耦合單元多出移動終端地板的第一水平間隔；對應于高頻段的矩形金屬貼片的第二耦合單元包括第二長邊、第二短邊及第二側邊以及第二耦合單元多出移動終端地板的第二水平間隔，還包括第一耦合單元和第二耦合單元之間的間隔，第一耦合單元微帶饋線饋電點和第二耦合單元微帶饋線饋電點分別位于介質材料板位置。

進一步地，在移動終端地板表面腐蝕出的去耦結構具矩形多邊形形狀，該矩形多邊形形狀包括第三長邊、第三寬邊、內長邊、內寬邊以及該矩形多邊形形成的移動終端地板的間隔，還包括與移動終端地板存在一定位置關系的外長邊、外寬邊、位于移動終端地板的橫向距離及縱向距離。