[發(fā)明專利]基于特征模理論的2MIMO手機(jī)天線及其設(shè)計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611099501.5
• 申請日: 2016-12-02
• 公開（公告）號: CN106602243B
• 公開（公告）日: 2019-10-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 史琰;李可
• 申請（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q1/48;H01Q1/50;H01Q1/52;H01Q21/00;H01Q5/10;H01Q5/307;H01Q5/50;H01Q5/20
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專利中心 61205
• 代理人: 王品華;朱紅星

本發(fā)明公開了一種基于特征模理論的2MIMO手機(jī)天線及其設(shè)計方法。其所設(shè)計的天線，包括地板(1)、第一饋電結(jié)構(gòu)(5)、第二饋電結(jié)構(gòu)(6)、介質(zhì)基板(9)、第一饋電端口(10)和第二饋電端口(11)，地板印制在介質(zhì)基板上表面；地板包括矩形金屬覆銅板(2)和兩個感性負(fù)載(3,4)，這兩個感性負(fù)載分別與矩形金屬覆銅板兩個長邊相連，并利用第二感性負(fù)載(4)上的縫隙(7)實現(xiàn)高頻匹配；第一饋電結(jié)構(gòu)位于地板長邊的中間部分，且與第一饋電端口相連，并利用其上面的諧振電路(8)實現(xiàn)低頻匹配；第二饋電結(jié)構(gòu)位于地板短邊的邊沿部分且與第二饋電端口相連。本發(fā)明的天線結(jié)構(gòu)簡單，方便加工，性能良好，可用于現(xiàn)代無線通信系統(tǒng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種2MIMO手機(jī)天線系統(tǒng)的設(shè)計方法，可用于GSM通信頻段的手機(jī)。

背景技術(shù)

隨著移動通信業(yè)務(wù)的迅猛發(fā)展，其同時帶動了無線終端天線產(chǎn)業(yè)的繁榮。人們對于無線業(yè)務(wù)越來越高的需求給本已匱乏的頻譜資源帶來了更大的壓力。所以，全力尋找資源最大利用化的技術(shù)成為了研究重點。

MIMO技術(shù)即在通信系統(tǒng)收發(fā)端均放置多根天線的技術(shù)。MIMO技術(shù)可在不增加發(fā)射功率和不占用額外頻譜資源的前提下，成倍地提升系統(tǒng)的通信效率與可靠性。多天線所面臨的關(guān)鍵性問題即天線之間的耦合問題，尤其對于小型終端設(shè)備如手機(jī)，在如此狹小的空間放置兩個甚至更多的天線是極具挑戰(zhàn)的。

解決單元間高耦合的常用方法有內(nèi)置解耦網(wǎng)絡(luò)、電磁帶阻地板結(jié)構(gòu)、寄生單元、地板縫隙、中和線等。例如，申請?zhí)枮?01610013522.4，名稱為一種緊湊型多頻帶MIMO手機(jī)天線的專利文件，其公開的MIMO手機(jī)天線采用四個鏡像放置的立體折疊單極子結(jié)構(gòu)單元以及接地板插指結(jié)構(gòu)的方式實現(xiàn)多頻段、低耦合以及低剖面的特性。申請?zhí)枮?01510005862.8，名稱為MIMO天線的專利文件，公開了一種MIMO雙天線系統(tǒng)，其包括第一輻射單元、第二輻射單元及連接部。其中，連接部連接于第一輻射單元與第二輻射單元之間；在連接部上方設(shè)置有呈“H”字形的隔離槽。其輻射單元之間隔離度較好，能夠提高輻射信號的關(guān)聯(lián)度及MIMO系統(tǒng)的效能。

上述天線均采用常規(guī)去耦合方式，其存在的問題是，隔離措施主要針對易于實施的高頻，對于低頻并不能實現(xiàn)很好的隔離效果，而且隔離措施的引入使得天線結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜。

近年來，特征模理論TCM在手機(jī)天線設(shè)計方面引起學(xué)者的廣泛關(guān)注。利用TCM不僅可以從理論上清晰看見天線結(jié)構(gòu)的工作模式，而且其不同模式的正交性為MIMO天線的設(shè)計帶來了新的思路。例如文章“Design of Orthogonal MIMO Handset Antennas Based onCharacteristic Mode Manipulation at Frequency Bands Below 1GHz”，其基于特征模理論，通過加載容性負(fù)載結(jié)構(gòu)改變地板工作模式，并對正交的兩個模式進(jìn)行激勵，從而設(shè)計了一款高隔離度的MIMO手機(jī)天線；文章“MIMO Mobile Handset Antenna MergingCharacteristic Modes for Increased Bandwidth”，同樣基于特征模理論，其利用圍欄結(jié)構(gòu)以及集總元件改變地板工作模式，并通過耦合激勵的方法對兩個模式進(jìn)行激勵，從而實現(xiàn)2MIMO手機(jī)天線系統(tǒng)的設(shè)計。這些利用特征模理論設(shè)計的MIMO天線，工作帶寬較窄，不適用于移動通信的需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種基于特征模理論的2MIMO手機(jī)天線系統(tǒng)的設(shè)計方法，以簡化天線結(jié)構(gòu)，提高在低頻下的隔離效果，并實現(xiàn)較寬的工作帶寬。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案包括如下：

一.基于特征模理論的2MIMO手機(jī)天線，包括地板、第一饋電結(jié)構(gòu)、第二饋電結(jié)構(gòu)、介質(zhì)基板、第一饋電端口和第二饋電端口，地板印制在介質(zhì)基板上表面，其特征在于：