[發明專利]用于無線通信的解耦天線

在審

• 申請號: 201580045884.5
• 申請日: 2015-06-18
• 公開（公告）號: CN106663869A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: W.范吉爾斯;L.范多姆梅倫;S-G.潘
• 申請（專利權）人: 泰科電子連接荷蘭公司;泰連德國有限公司
• 主分類號: H01Q1/52
• 分類號: H01Q1/52;H01Q9/04;H01Q9/30;H01Q21/28
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所11105
• 代理人: 程馳

技術領域

本發明總體上涉及用于無線通信的天線，并且更具體地，涉及多天線裝置和系統中的天線之間的隔離的改進。

背景技術

近年來，作為對多頻天線結構的日益增長的需求，在天線領域已經進行了密集的研究努力，多頻天線結構例如是MIMO(多輸入多輸出)天線和分集天線系統，其可以容易地集成在緊湊尺寸的通信裝置中用于無線通信。

已知的是，多個天線在緊湊尺寸的結構中的集成在天線電路設計中提出了若干挑戰，這是由于每個天線元件需要在感興趣的頻帶內提供良好的性能，同時具有與其他天線元件的減少的電磁耦合。當在感興趣的頻率下諧振時，每個天線元件引發圍繞其自身的電磁諧振場，其可能干擾由位于附近的其他天線元件產生的諧振場。另外，可能在由多個天線共享的接地平面中感應電流分布，特別是圍繞天線的饋電點，這也減少了天線到天線間隔。

已經提出了若干方法，以減少集成在相同的多天線裝置中的天線之間的電磁耦合。

公知的是，兩個天線之間的電磁耦合隨著它們之間的間隔距離增加而減小。圖1示出了常規天線系統100，其具有已知的單極型的兩個平行的天線元件110和120，其在共用接地平面130上以間隔距離d布置。單極天線110和120安裝在塑料160和170上。天線元件110和120中的每一個具有其自己的饋電點140和150，用于從和/或向相應的信號饋線(未示出)接收和/或發送通信信號。

對于作為頻率的函數的每個天線的端口到端口隔離參數S21、S12的分析，提供了在一個天線處接收的功率相對于輸入到另一個天線的功率的指示，并且從而提供了對天線到天線隔離。作為示例，圖2示出了在若干間隔距離dy處且對于0.5GHz到1.0GHz的頻率范圍針對天線結構100獲得的隔離參數S21特性的模擬結果。如圖2所示，隔離參數S21隨著單極之間的間隔距離d的增加而減小。在dy＝40mm的間隔距離處，隔離參數S21在0.80GHz至0.84GHz的頻率范圍內達到大約﹣6dB的值。在更大的間隔距離處，對于0.5GHz和1.0GHz之間的所有頻率獲得小于﹣6dB的隔離值S21。與此相比，在30mm、20mm和10mm的間隔距離處，在相同的頻率范圍內，隔離參數S21的值遠高于﹣6dB。因此，取決于施加在多天線結構上的尺寸限制和用于通信的期望的頻率范圍，天線元件之間的間隔間隙的最大化可能不足以在感興趣的頻率范圍中實現期望的天線到天線隔離。

圖3示出了另一常規天線系統300，其具有共享共用接地平面330的單極天線310和倒L天線320。單極天線310和倒L天線320安裝在塑料360和370上。單極天線310直接連接到饋電點340。倒L天線320連接到饋電元件350，其包括并聯電感器(未示出)以提供良好的天線匹配并且改進天線到天線隔離。

圖4繪示了對于40mm的天線之間的間隔和0.5GHz和1.0GHz之間的頻率的與理想并聯電感器匹配的單極天線310和倒L天線320之間的隔離參數S21和S12的模擬特性。還分別示出了單極天線310和倒L天線320的回波損耗參數S11和S22的模擬特性。如圖4所示，隔離參數S12和S21在0.8GHz下到達大約﹣6.5dB的值。此外，對于0.789GHz和0.817GHz之間的頻率，獲得具有小于﹣5dB的回波損耗參數S22的頻帶，其對應于大約29MHz的帶寬。在該頻率范圍內，回波損耗參數為大約﹣6.5dB。其與常規單極天線系統100的﹣6dB非常接近。此外，常規天線系統300在隔離參數S12和S21中的一些改進部分是由于天線系統300的差的回波損耗參數S11。因此，天線系統300可以用于改進天線到天線隔離。

已經提出了基于隔離元件的添加的其他技術。例如，美國專利No.7,525,502B2描述了一種方法，用于改進電子通信裝置中的主天線(例如，GSM天線)和另一天線(例如，WLAN天線)之間的隔離，這是通過提供放置于兩個天線之間的浮動寄生元件，從而在接地平面中提供與這兩個天線之間的電磁耦合電流的隔離。兩個天線連接到接地平面，而寄生元件是浮動的，并且與接地平面電隔離。為了改進感興趣的頻率范圍中的隔離，即在1900MHz頻帶中，已知的方法要求浮動寄生元件的長度是感興趣的頻率的半波長。這意味著使用至少15cm長的浮動寄生元件以用于1GHz下的通信。因此，該技術損害了多天線結構的小型化，至少是對于旨在低于1GHz的頻率下操作的多天線結構。

因此，需要一個替代的多天線結構，其具有改進的天線到天線隔離，同時在感興趣的頻帶內提供良好的性能，且其與無線通信裝置的小型化的需求相兼容。

發明內容