CN203377368U - 一种多天线装置、终端 - Google Patents

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张璐
禹忠
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    • H—ELECTRICITY
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Abstract

本实用新型公开了一种多天线装置、终端，多天线装置包括至少两个天线组，所述天线组之间通过地板连接，所述每个天线组中包含一根或两根天线，所述各天线组在空间上相互远离。在终端上布置多于两根天线的情况下，本实用新型通过对多天线进行分组，拉开天线组间距离，另外，通过在组内的两根天线间加装解耦网络，从而降低了天线之间的相关性，能够实现空间多个数据流独立传输，提高了传输速率，且节省了多天线布置空间。

Description

一种多天线装置、终端
技术领域
本实用新型涉及移动通信终端技术，尤其涉及一种多天线装置、终端。
背景技术
随着移动业务的日益普及和不断发展，对无线通信的数据传输速率的要求越来越高。为了满足这种需求，无线技术从拓宽传输带宽、使用更高效的调制方式/传输机制，采用智能调度算法分配资源等技术来提高数据传输速率。如：第三代伙伴计划(3rd Generation Partnership Project，3GPP)长期演进(Long-TermEvolution，LTE)技术规范中，无线传输带宽增加到20MHz，而在LTE后续的LTE-Advanced(LTE-A)技术规范中，通过采用载波聚合(Carrier Aggregation，CA)技术，可以使用的无线传输带宽达到了100MHz，使用这种宽传输带宽是提升无线通信数据传输速率的基本要求。在调整、传输机制方面，LTE/LTE-A采用了正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)技术，这种技术将多个子载波占用的频率带宽重叠使用，使频谱使用效率更高。与已有的第三代移动通信***不同，LTE/LTE-A将绝大多数的传输信道设置为共享的，并辅助以智能资源分配、调度算法，实时、动态地调度、分配共享的传输信道，使宝贵的信道传输资源的利用效率更高，在有限的传输带宽内进行更多的有效数据/提供更高的数据传输速率。
上述提及的拓宽传输带宽、采用更高频谱效率的调制方式/传输制式以及将无线资源配置为共享模式并采用智能资源分配和调度算法，实际上是从频率和时间两个维度上进行了技术的改进，除此之外，还可以利用空间的维度来提高数据传输速率，这就是多输入多输出(Multi-Input Multi-Output，MIMO)技术。在发射端和接收端同时配置多根天线，在用一个空间中形成多个并行的传输通道，使多个数据流使用这些独立的通道进行并行传输，MIMO技术可以使数据传输速率成倍增长。
空间位置较为接近的多个天线，各自作为整个信号传输通道的一部分，不可避免的具有相似的路径时延和衰落特性，因此对传输信号的影响(衰减和时延)也较为相似，将在不同的接收信号之间引入相关性。这种相关性越大，各个信号通道之间的独立性就越低，对***整体传输性能的恶化影响越显著。因此，有效降低MIMO***中各个天线之间的相关性，是实现MIMO***高速数据传输的关键技术点之一。在基站侧，由于对基站天线占用空间没有严格的要求，因此可以通过加大天线之间的间距来降低天线之间的相关性。与之相反，在终端上，尤其是手机类终端上，由于受物理尺寸的限制，布置多个天线同时要求各个天线之间保持较低的相关性就带来了很大的技术挑战。
现阶段，一般在移动终端上布置两根天线，一个作为主天线，一个作为辅天线，其中主天线独立用于无线通信信号的收发，辅天线在某些特定工作模式下，如分集接收，参与无线信号的收发，以便提高信号传输的可靠性，或提升数据传输熟虑。通过拉开两根天线之间的空间物理距离，或者在两根天线之间配置特定的解耦网络，可以有效降低天线之间的相关性，使之满足实际应用的需求。已经有多篇学术论文和专利，对这类终端上配置两天线的场景下降低两天线之间的耦合度的方法进行了深入的研究与阐述，终端上配置两根低相关性天线的技术已经相对成熟。
为了支持更高的传输速率，最新的LTE-Advanced标准(3GPP Release12)已经开始支持4X4的MIMO，即在发射端和接收端，也就是基站和手机终端上均配置4根天线，这4根天线同时工作，没有主次之分，且要求各个天线之间均保持较低的相关性。但是，在手持终端严重受限的空间内，布置4根天线且各个天线之间保持较低的相关性是非常困难的。传统的方法，比如尽可能拉开天线之间的距离，或者使用解耦网络在终端4天线的情况下不再有效。在终端上布置4根天线，考虑到终端固有物理尺寸的限制以及终端上其他设备，如镜头、电池、扬声器、话筒等，对空间的需求，所能提供给天线的空间很小，无论怎样尽可能拉开天线的距离进行布置，所能增加的距离都是非常有限的，因此通过拉开布置距离减小天线隔离度的技术方案难以在4天线终端上使用；另外，通过加解耦网络或者使用特殊地板开槽等方法，一般仅仅对2天线，如果需要支持更多的天线，需要十分复杂的设计，除此之外，这种方法的固有频带宽带一般很窄，支持多于2天线的解耦设计将进一步缩小工作带宽，难以满足实际所需的宽频带特性。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种多天线装置、终端，能够降低多天线之间的相关性，且节省多天线布置空间。
为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
一种多天线装置，包括至少两个天线组，所述天线组之间通过地板连接，其中，
所述每个天线组中包含一根或两根天线，所述各天线组在空间上相互远离。
对于包含两根天线的天线组，所述天线组内的两根天线之间还设置有解耦网络。
所述解耦网络包括：第一匹配子网络、第二匹配子网络、第三匹配子网络、第四匹配子网络、第一解耦子网络、第二解耦子网络和第三解耦子网络；其中，
所述天线组内的一根天线依次通过第一匹配子网络、第一解耦子网络、第三匹配子网络连接至一个端口；
所述天线组内的另一根天线依次通过第二匹配子网络、第二解耦子网络、第四匹配子网络连接至另一个端口；
所述第三解耦子网络分别与第一解耦子网络、第二解耦子网络、第三匹配子网络、第四匹配子网络连接。
所述地板上设置开槽。
一种终端，包括上述的多天线装置。
所述多天线装置包括两个天线组，且每个天线组包含两根天线。
所述两个天线组中的一个天线组设置于所述终端的顶部，另一个天线组设置于所述终端的底部。
所述两个天线组设置为对角位置。
本实用新型所述的多天线装置、终端，多天线装置包括至少两个天线组，所述天线组之间通过地板连接，所述每个天线组中包含一根或两根天线，所述各天线组在空间上相互远离。在终端上布置多于两根天线的情况下，本实用新型通过对多天线进行分组，拉开天线组间距离，且在组内的两根天线间加装解耦网络，从而降低了天线之间的相关性，能够实现空间多个数据流独立传输，提高了传输速率，且节省了多天线布置空间。
附图说明
图1为本实用新型实施例一种多天线装置结构示意图；
图2为本实用新型实施例一种解耦网络的结构示意图；
图3为实施例1所述的天线配置示意图；
图4为实施例1所述的解耦网络示意图；
图5为实施例1中解耦网络的等效微波网络示意图；
图6为实施例1中解耦网络的简化结构示意图。
具体实施方式
本实用新型的基本思想是：多天线装置包括至少两个天线组，所述天线组之间通过地板连接，所述每个天线组中包含一根或两根天线，所述各天线组在空间上相互远离。
本实用新型针对终端上布置多于两根天线的场景，提出了一种降低天线之间相关性的综合技术方案。本实用新型的目的在于通过对多根天线进行分组，并综合使用天线拉开布置、加装解耦网络和地板开槽等技术方案，在终端上布置多于两根天线情况下降低天线之间相关性。
图1为本实用新型实施例一种多天线装置结构示意图，如图1所示，该多天线装置包括至少两个天线组，所述天线组之间通过地板连接，其中，
所述每个天线组中包含一根或两根天线，所述各天线组在空间上相互远离。
实际应用中，将天线进行分组，每组包含至多两根天线，如果天线总数为单数，则有一根天线为一组。本实用新型中天线形式不限，可以是平面单极子天线，PIFA等多种形式。
对于包含两根天线的天线组，一般的，组内两根天线之间，空间布置的位置相邻，组与组之间，尽可能拉开距离在终端上布置。
可选的，对于包含两根天线的天线组，所述天线组内的两根天线之间还设置有解耦网络。实际应用中，根据天线特性和工作频段，设计解耦网络，以降低天线之间的耦合。
图2为本实用新型实施例一种解耦网络的结构示意图，如图2所示，所述解耦网络包括：第一匹配子网络、第二匹配子网络、第三匹配子网络、第四匹配子网络、第一解耦子网络、第二解耦子网络和第三解耦子网络；其中，
所述天线组内的一根天线依次通过第一匹配子网络、第一解耦子网络、第三匹配子网络连接至一个端口；
所述天线组内的另一根天线依次通过第二匹配子网络、第二解耦子网络、第四匹配子网络连接至另一个端口；
所述第三解耦子网络分别与第一解耦子网络、第二解耦子网络、第三匹配子网络、第四匹配子网络连接。
可选的，所述地板上设置开槽。
本实用新型实施例还相应地提出了一种终端，该终端包括上述的多天线装置。
可选的，所述多天线装置包括两个天线组，且每个天线组包含两根天线。
可选的，所述两个天线组中的一个天线组设置于所述终端的顶部，另一个天线组设置于所述终端的底部。
可选的，所述两个天线组设置为对角位置。
下面通过具体实施例对本实用新型的技术方案作进一步详细说明。
实施例1
本实施例以终端配置4根天线为例进行说明。
如图3所示，本实施例中，4根天线分为两组，一组位于手机主板顶部，一组位于手机主板底部，为了加大两组天线之间的间距，布置两组天线时采用对角布置，在同一组的两根天线之间，通过解耦网络进行连接(图3中并未示出解耦网络)，在地板上，视实际情况需要进行/不进行开槽处理。
组内两天线之间的解耦网络，通过以下方法进行设计：若两天线之间的耦合为零，即反射系数S12＝S21＝0，根据S矩阵和Y矩阵的转换关系得到导纳值Y12＝Y21＝0。这表明，若想令两跟天线之间的耦合度为零，可以从其导纳矩阵入手，通过微波网络变换的思想，设计出解耦网络来。
如图4所示，为了降低解耦网络设计的复杂度，本实施例先根据每个天线的输入阻抗设计出匹配网络1和匹配网络2，将两副天线均调至匹配状态。然后从匹配状态出发，设计解耦网络，解耦网络由解耦网络1、解耦网络2及解耦网络3组成。经过解耦网络后，两天线间的耦合已经非常小，但是经常处于失配状态，需要分别设计匹配网络3和匹配网络4再次将天线调至匹配状态，且后续的匹配网络3和匹配网络4不会明显影响已经很小的耦合度。
图4中的匹配网络1、匹配网络2、匹配网络3和匹配网络4均采用L型匹配网络进行设计。
图5为解耦网络的等效微波网络示意图，图5中的解耦网络1和解耦网络2可以采用传输线、T型网络或者π型网络实现，解耦网络4采用串联电感或者串联电容实现。图4所示的解耦网络也可简化为如图6所示。
本实施例通过综合使用天线拉开布置、加装解耦网络和地板开槽等技术方案，在终端上布置多于2根天线情况下实现天线之间相关性。以便实现空间多个数据流独立传输，提高传输速率。
以上仅为本实用新型的一个实施例，不构成对本实用新型的任何限制，对于不同类型及工作频段的天线，利用本实用新型中的技术，可以很容易实现同频天线间的解耦及天线单元的匹配。

Claims (8)

1.一种多天线装置，其特征在于，该多天线装置包括至少两个天线组，所述天线组之间通过地板连接，其中，
所述每个天线组中包含一根或两根天线，所述各天线组在空间上相互远离。
2.根据权利要求1所述的多天线装置，其特征在于，对于包含两根天线的天线组，所述天线组内的两根天线之间还设置有解耦网络。
3.根据权利要求2所述的多天线装置，其特征在于，所述解耦网络包括：第一匹配子网络、第二匹配子网络、第三匹配子网络、第四匹配子网络、第一解耦子网络、第二解耦子网络和第三解耦子网络；其中，
所述天线组内的一根天线依次通过第一匹配子网络、第一解耦子网络、第三匹配子网络连接至一个端口；
所述天线组内的另一根天线依次通过第二匹配子网络、第二解耦子网络、第四匹配子网络连接至另一个端口；
所述第三解耦子网络分别与第一解耦子网络、第二解耦子网络、第三匹配子网络、第四匹配子网络连接。
4.根据权利要求1至3任一项所述的多天线装置，其特征在于，所述地板上设置开槽。
5.一种终端，其特征在于，该终端包括权利要求1至4任一项所述的多天线装置。
6.根据权利要求5所述的终端，其特征在于，所述多天线装置包括两个天线组，且每个天线组包含两根天线。
7.根据权利要求6所述的终端，其特征在于，所述两个天线组中的一个天线组设置于所述终端的顶部，另一个天线组设置于所述终端的底部。
8.根据权利要求7所述的终端，其特征在于，所述两个天线组设置为对角位置。
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