[發明專利]通過在接地面上增加電容器來減少兩個天線間相互耦合的設備和方法

有效

• 申請號: 201910707524.7
• 申請日: 2019-08-01
• 公開（公告）號: CN110797658B
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發明（設計）人: 吳克利;歲江偉;韋大成
• 申請（專利權）人: 香港中文大學
• 主分類號: H01Q1/48
• 分類號: H01Q1/48;H01Q1/52;H01Q23/00
• 代理公司: 中國貿促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 鄒丹

本公開涉及通過在接地面上增加電容器來減少兩個天線間相互耦合的設備和方法。通過使用一個或多個安裝在接地面中開孔的電容元件，共享接地面的射頻多天線系統之間的耦合可以在很大程度上被降低。精確位置處的開孔可以放置在接地面的邊緣。短枝節可以是直線或彎曲成L形延伸，電容器連接在短枝節的一端和接地面之間。電容器也可焊接在從地面突起的兩個焊接盤或與所述接地面相同的平面中的突起兩個焊接點之間。制造該去耦裝置的方法也進行了描述。

相關申請的交叉引用

不適用

關于聯邦資助下的研究和開發的發明權利的聲明

不適用

技術領域

本申請總體上涉及用于減少天線之間耦合的裝置。具體而言，本申請涉及將集總電容元件在多天線共享的接地面的放置，該電容元件可嵌入在該接地面內、放置在該接地面突起的上方或放置在從該接地面突起的結構上，以減少天線之間的互耦合。

背景技術

多輸入多輸出(或MIMO)技術已廣泛應用于當今的無線通信系統，從基站到Wi-Fi模塊以及諸如智能手機和平板電腦的各種移動終端。它已成為行業標準的必要部分，不僅在IEEE 802.11n和LTE 4G中，而且在5G無線系統中也是如此。通過使用多個天線，MIMO系統通過利用多徑環境中不相關的信道路徑來在同一無線電波信道上同時發送和接收多于一個的數據信號流。

滿足智能電話上多天線要求的問題之一是如何減少緊密封裝的天線之間的互耦合，這些天線安裝在同一緊湊的電路板上，其表面密集分布著表面安裝的電子元件。一個常見的設計場景是安置天線的空間非常有限。無線終端上常見的天線主要有三種基本類型：倒F天線(IFA)、單極天線和環形天線。不管天線類型如何，天線之間的互耦合都是不可避免的。眾所周知，互耦合將顯著降低MIMO系統中的數據吞吐量。互耦合的影響可歸因于三個方面：(1)由于被耦合的天線會耗散耦合的能量，因此互耦合降低了天線陣列的總效率；(2)互耦合增大了不同信道的相關性，因而使MIMO性能惡化；以及(3)互耦合降低了每個通信信道的信噪比(S/N)。研究還表明，耦合信號還降低了受影響信道中功率放大器的線性度。

本領域需要減少智能電話和其他無線終端中天線之間的互耦合。

發明內容

通常，一個或多個去耦電容器嵌入在天線共享的接地面內、設置在該接地面上方或從接地面的周邊延伸處。去耦電容器放置在接地面的“穴位(acupoint)”處。每個電容器都充當一產生相干干擾信號的電流源，該干擾信號與耦合天線端口處的耦合信號大小相同但相位相反，達到消除互耦合的作用。穴位的位置在輻射天線的饋電端口或短路端的0.2λ范圍內。

每個去耦電容器都焊接在短枝節(stub)的一端與接地面之間，其短枝節是在接地面上開孔處突起的一段短帶狀導體。短枝節的尺寸或短枝節所在的孔的尺寸都不超過0.1λ，從而使短枝節電尺寸小或淺短。

在這些參數范圍內，可以使用電磁場(EM)仿真軟件來優化集總電容器的電容值。

本發明的一些實施例涉及共享接地面的多天線系統的去耦裝置。該裝置包括具有工作波長λ的第一天線、第二天線、連接第一天線和第二天線的接地面，該接地面具有位于第一天線的饋電端口或短路端0.2λ范圍內的開孔，該開孔具有不長于0.1λ的連續邊緣，該裝置還包括從開孔的第一邊緣延伸的短枝節以及連接該枝節及開孔第二邊緣的分立電容器。

該開孔可以是從接地面的周邊內延的凹入開口。接地面可以具有位于第二天線的饋電端口或短路端的0.2λ范圍內的第二開孔，第二開孔具有不長于0.1λ的連續邊緣。該裝置還可以包括從第二開孔的第一邊緣延伸的第二短枝節，以及連接第二短枝節及第二開孔的第二邊緣的第二分立電容器。該第二開孔可以是從接地面的周邊內延的凹入開口。