ES2909442T3

ES2909442T3 - Dispositivo de antena de múltiple entrada y múltiple salida para un terminal y método para realizar una transmisión de señal de antena

Info

Publication number: ES2909442T3
Application number: ES18867484T
Authority: ES
Inventors: Xiaoming Wang; Chuangzhu Zhou; Zibin Weng
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2017-10-17
Filing date: 2018-10-15
Publication date: 2022-05-06
Anticipated expiration: 2038-10-15
Also published as: EP3678260A1; US10819398B2; EP3678260A4; WO2019076260A1; CN109672019A; US20200259530A1; CN109672019B; EP3678260B1

Abstract

Un dispositivo de antena de múltiple entrada y múltiple salida, MIMO, para un terminal, que comprende: una placa base (1), estando dos áreas de extremo de la placa base (1) provistas respectivamente de un grupo de unidades de radiación de antena (6), estando un área central de la placa base provista de una unidad de masa metálica, en donde un primer grupo de unidades de radiación de antena en un área de extremo de la placa base (1) comprende una primera subunidad de radiación de capa superior (61) y una primera subunidad de radiación de capa inferior (63) situadas en el área de extremo, un segundo grupo de unidades de radiación de antena en la otra área de extremo de la placa base (1) comprende una segunda subunidad de radiación de capa superior (62) y una segunda subunidad de radiación de capa inferior (64) situadas en el área de extremo, y la unidad de masa metálica en el área central de la placa base (1) comprende una masa metálica de capa superior (2) y una masa metálica de capa inferior (3), y un primer puerto de alimentación (4) y un segundo puerto de alimentación (5) están dispuestos en la masa metálica inferior (3).

Description

DESCRIPCIÓN

Dispositivo de antena de múltiple entrada y múltiple salida para un terminal y método para realizar una transmisión de señal de antena

Campo técnico

La presente divulgación se refiere a tecnologías de comunicación inalámbrica y, en particular, a un dispositivo de antena múltiple entrada múltiple salida (MIMO) de un terminal y un método de transmisión de señales de antena.

Antecedentes

En la comunicación inalámbrica, MIMO es una tecnología clave. Dado que un dispositivo de terminal móvil generalmente tiene un tamaño pequeño y la separación entre las antenas es pequeña, es difícil conseguir un buen aislamiento y un coeficiente de correlación baja. Por lo tanto, cómo garantizar que las antenas tengan un estado de trabajo con rendimientos altos tales como miniaturización, banda ancha, grado alto de aislamiento y similares en un terminal móvil inalámbrico con un volumen más pequeño es un problema que hay que resolver de forma urgente.

Además, la producción industrial tiene requisitos más altos en costes, estabilidad de producción, consistencia y precisión. El coste de una antena de terminal producida de una manera de LDS o de soporte es relativamente alto, y aunque tal antena de terminal tiene ciertas ventajas en utilización del espacio y resistencia a interferencias entre dispositivos internos, en algunos productos de terminal, un factor de coste ocupa una posición más importante en la competencia de productos diversificados y, en este momento, una ventaja de costes bajos de una antena de placa de circuito impreso (PCB) es muy importante.

Sumario

La presente divulgación proporciona un dispositivo de antena de múltiple entrada múltiple salida (MIMO) que incluye al menos una placa base. Dos áreas de extremo de la placa base están provistas respectivamente de un grupo de unidades de radiación de antena, y un área central de la placa base está provista de una unidad de masa metálica, en donde un primer grupo de unidades de radiación de antena en un área de extremo de la placa base incluye una primera subunidad de radiación de capa superior y una primera subunidad de radiación de capa inferior situada en el área de extremo, un segundo grupo de unidades de radiación de antena en la otra área de extremo de la placa base incluye una segunda subunidad de radiación de capa superior y una segunda subunidad de radiación de capa inferior situada en el área de extremo, y la unidad de masa metálica en el área central de la placa base incluye una masa metálica de capa superior y una masa metálica de capa inferior. En la masa metálica inferior se disponen un primer puerto de alimentación y un segundo puerto de alimentación.

La presente divulgación proporciona adicionalmente un método de transmisión de señales realizado por el dispositivo de antena MIMO anterior, el método incluye: alimentar, a través de dos puertos de alimentación del dispositivo de antena MIMO, una señal de radiofrecuencia en una placa base de un aparato terminal respectivamente en una primera subunidad de radiación de capa inferior en un primer grupo de unidades de radiación de antena y una segunda subunidad de radiación de capa inferior en un segundo grupo de unidades de radiación de antena, de modo que la primera subunidad de radiación de capa inferior y la segunda subunidad de radiación de capa inferior excitan corrientes de trabajo, en donde las corrientes de trabajo se acoplan en una primera subunidad de radiación de capa superior en el primer grupo de unidades de radiación de antena y una segunda subunidad de radiación de capa superior en el segundo grupo de unidades de radiación de antena.

Breve descripción de los dibujos

La Figura 1 es un diagrama estructural esquemático de un dispositivo de antena de un aparato terminal de acuerdo con una realización de la presente divulgación;

La Figura 2 es un diagrama esquemático estructural detallado de una unidad de topología de antena de un aparato terminal de acuerdo con una realización de la presente divulgación;

La Figura 3A es un diagrama esquemático estructural detallado de una capa superior de una antena principal de un aparato terminal de acuerdo con una realización de la divulgación;

La Figura 3B es un diagrama estructural detallado de una capa inferior de una antena principal de un aparato terminal de acuerdo con una realización de la divulgación;

La Figura 4A es un diagrama esquemático estructural detallado de una capa superior de una antena de diversidad de un aparato terminal de acuerdo con una realización de la presente divulgación;

La Figura 4B es un diagrama estructural detallado de una capa inferior de una antena de diversidad de un aparato terminal de acuerdo con una realización de la divulgación;

La Figura 5 es un diagrama de circuito equivalente de una antena principal de un aparato terminal de acuerdo con una realización de la divulgación;

La Figura 6 es un diagrama esquemático de sintonización de forma separada de frecuencias altas y frecuencias bajas en una antena principal de un aparato terminal de acuerdo con una realización de la presente divulgación; La Figura 7 es un diagrama de una eficiencia de radiación de una antena principal de un aparato terminal de acuerdo con la presente divulgación;

La Figura 8 es un diagrama de una eficiencia de radiación de una antena de diversidad de un aparato terminal de acuerdo con la presente divulgación; y

La Figura 9 es un diagrama de un grado de aislamiento entre una antena principal y una antena de diversidad de un aparato terminal de acuerdo con la presente divulgación.

Descripción detallada

Soluciones técnicas de la presente divulgación se describirán en detalle adicional con referencia a realizaciones específicas para hacer más evidentes los objetos, las soluciones técnicas y ventajas de la presente divulgación.

Con respecto a tecnología MIMO en comunicación inalámbrica, la Patente China N.° CN201210107190 divulga una estructura de antena que soporta tecnología MIMO de LTE de un teléfono móvil. La antena MIMO incluye una masa metálica, una antena principal y una antena de diversidad. La antena es una antena MIMO de LTE de alto rendimiento con capacidad de cubrir bandas de frecuencia bajas, y es adecuada para situarse e instalarse en un terminal móvil tal como un teléfono móvil. Sin embargo, la invención tiene las siguientes desventajas: en primer lugar, los elementos de la antena se disponen todos en un soporte de antena, de modo que una estructura de la antena sobresale de un sustrato dieléctrico, por lo tanto, se aumenta una tasa de ocupación de espacio de la antena, la altura de la antena es mayor y un nivel de integración de la antena es bajo; en segundo lugar, la estructura de la antena es alta en costes de procesamiento, por lo tanto, se reduce la competitividad de la antena; y, en tercer lugar, un tamaño de la antena es grande, una longitud de un alambre metálico de la antena principal es 1/4 de longitud de resonancia de frecuencia baja y un ancho de banda de la antena de diversidad es estrecho.

Adicionalmente, las antenas MIMO se conocen a partir de los documentos EP 3086 408 A1, US 2014/028519 A1 y WO 2011/064444 A1.

Para realizar una antena de LTE con rendimiento excelente, pueden usarse los siguientes métodos y estructuras.

1) Un método de uso de tecnología de desacoplamiento. Esta técnica añade una red de desacoplamiento que consiste en dos líneas de transmisión y varios elementos de parámetros concentrados entre dos antenas. Sin embargo, este método tiene varias desventajas: en primer lugar, se ocupa un espacio de PCB excesivo, y la red necesita penetrar a través de toda la PCB, que no se permite en un diseño real; en segundo lugar, el método puede realizar únicamente un buen aislamiento y baja correlación en una banda de frecuencia estrecha, pero no puede realizar un buen aislamiento y baja correlación en una pluralidad de bandas de frecuencia anchas simultáneamente.

2) Un método de uso de una técnica de línea neutra para conseguir un buen aislamiento entre antenas. Específicamente, se añade una línea de transmisión entre dos antenas que están muy cerca entre sí, y la línea de transmisión puede neutralizar la energía de acoplamiento entre las antenas, de modo que se realiza un aislamiento alto. Sin embargo, las desventajas de este método son también evidentes: en primer lugar, puede realizarse aislamiento alto únicamente en una banda de frecuencia estrecha; en segundo lugar, este método no es adecuado para una operación de múltiples bandas, y puede realizarse aislamiento alto en la banda de frecuencia estrecha adoptando el método, pero el aislamiento se deteriora en otras bandas de frecuencia. Además, después de que se adopta la tecnología de línea neutra, las dos antenas aún son simétricas y las direcciones de radiación aún están muy cercas entre sí, de modo que aún puede no resolverse un problema de coeficiente de correlación envolvente en una banda de frecuencia baja.

3) Un método de uso de una antena de metamaterial electromagnético. En el método, se fabrica una antena mediante dos clases de metamateriales electromagnéticos, de modo que un tamaño de la antena es pequeño. Pero en este método también es difícil realizar una operación de múltiples bandas, y la eficiencia de radiación de la antena en una banda de frecuencia diseñada es baja.

4) Un método de situar una antena de diversidad por lado. Específicamente, se sitúa una antena principal en un extremo de un lado largo de una placa, y se sitúa una antena de diversidad en un lado de la placa. Las direcciones de radiación de las dos antenas son diferentes, de modo que se realizan aislamiento alto y coeficiente de correlación bajo entre las antenas, y la eficiencia de radiación es buena. Sin embargo, este método requiere casi todo el espacio lateral, y en muchos casos, los fabricantes de teléfonos móviles no pueden proporcionar tal espacio para la antena de diversidad, por lo tanto, un alcance en el que este método puede aplicarse es limitado.

Puede observarse que los métodos anteriores y estructuras relacionadas pueden tener diversos inconvenientes o problemas.

En vista de esto, una realización de la presente divulgación proporciona un dispositivo de antena MIMO de un terminal. Como se muestra en la Figura 1, el dispositivo de antena MIMO del terminal incluye una placa base 1 que se divide en dos áreas de extremo y un área central. El área central es una unidad de masa metálica y se usa principalmente para circuitos conductores. La unidad de masa metálica se divide en una masa metálica de capa superior 2 y una masa metálica de capa inferior 3, y en la masa metálica de capa inferior 3 se disponen un primer puerto de alimentación 4 y un segundo puerto de alimentación 5. Las dos áreas de extremo (también denominadas dos áreas de extremo sin componentes metálicos) de la placa base 1 están provistas respectivamente de un grupo de unidades de radiación de antena 6. Un primer grupo de unidades de radiación de antena en un área de extremo incluye una primera subunidad de radiación de capa superior 61 situada en el área de extremo y una primera subunidad de radiación de capa inferior 63 situada en el área de extremo. Un segundo grupo de unidades de radiación de antena en la otra área de extremo incluye una segunda subunidad de radiación de capa superior 62 situada en el área de extremo y una segunda subunidad de radiación de capa inferior 64 situada en el área de extremo, como se muestra en la Figura 2.

Durante un proceso de transmisión, una señal de radiofrecuencia en la placa base 1 del terminal se alimenta en la primera subunidad de radiación de capa inferior 63 y la segunda subunidad de radiación de capa inferior 64 a través del primer puerto de alimentación 4 y el segundo puerto de alimentación 5, respectivamente, de modo que la primera subunidad de radiación de capa inferior 63 y la segunda subunidad de radiación de capa inferior 64 excitan corrientes de trabajo, y las corrientes de trabajo se acoplan en la primera subunidad de radiación de capa superior 61 y la segunda subunidad de radiación de capa superior 62.

En una realización, la primera subunidad de radiación de capa superior 61 puede incluir un radiador de baja frecuencia 611, una red resonante 612 y una derivación de cortocircuito 613, y la primera subunidad de radiación de capa inferior 63 puede incluir un subradiador monopolo de frecuencia no variable 631 y un primer parche de radiación 632.

Es decir, el radiador de baja frecuencia 611 en la primera subunidad de radiación de capa superior 61 es equivalente a un circuito resonante en serie, y la red resonante 612 es un circuito resonante en paralelo. La corriente pasa a través del radiador de baja frecuencia 611, entra en la red resonante 612 y, a continuación, fluye en la masa metálica de capa superior 2 a través de la derivación de cortocircuito 613, formando de este modo un circuito resonante completo.

En una realización, el radiador de baja frecuencia 611 tiene un bucle en forma de U o un bucle en forma de anillo y exhibe características de radiación con acoplamiento magnético.

La segunda subunidad de radiación de capa superior 62 incluye un segundo parche de radiación 621, un tercer parche de radiación 622 y un cuarto parche de radiación 623 entre los que se dejan huecos, y el segundo parche de radiación 621 se conecta a la masa metálica de capa superior 2 a través de una primera red de adaptación 8.

La segunda subunidad de radiación de capa inferior 64 incluye un quinto parche de radiación 641 y un sexto parche de radiación 642. El quinto parche de radiación 641 se conecta al sexto parche de radiación 642 a través de una segunda red de adaptación 9. El quinto parche de radiación 641 se conecta al sexto parche de radiación 642 para formar características de radiación de dipolo eléctrico.

En una realización, la primera red de adaptación 8 y la segunda red de adaptación 9 pueden emplear un elemento eléctrico, o una combinación de múltiples elementos eléctricos iguales conectados en serie y/o en paralelo, o una combinación de múltiples elementos eléctricos diferentes conectados en serie y/o en paralelo. Los elementos eléctricos referenciados en el presente documento pueden incluir inductores y condensadores.

En una realización, la masa metálica de capa superior 2, la primera subunidad de radiación de capa superior 61 y la segunda subunidad de radiación de capa superior 62 pueden coubicarse en una capa de circuito impreso de la placa base 1, y la masa metálica de capa inferior 3, la primera subunidad de radiación de capa inferior 63, la segunda subunidad de radiación de capa inferior 64, el primer puerto de alimentación 4 y el segundo puerto de alimentación 5 pueden coubicarse en otra capa de circuito impreso de la placa base 1.

Además, las formas de las unidades/subunidades de radiación de antena descritas anteriormente no se limitan a las formas mostradas en los dibujos adjuntos de la presente divulgación, y los tamaños de los parches de radiación y los tamaños de huecos entre los parches de radiación no se limitan a los tamaños adoptados en las realizaciones de la presente divulgación.

Las formas de áreas sin componentes metálicos pueden ser de cualquier forma regular o irregular, y no se limita a las formas mostradas en los dibujos adjuntos de la presente divulgación, y las formas de áreas sin componentes metálicos en una capa superior de la placa base 1 y las formas de áreas sin componentes metálicos en una capa inferior de la placa base 1 no necesitan ser idénticas.

La red resonante 612 puede incluir uno o más inductores y condensadores.

La presente solicitud no se limita a un intervalo de banda de frecuencia operada en las realizaciones de la presente divulgación. Los tamaños de las antenas pueden ajustarse de acuerdo con un requisito a la banda de frecuencia operativa, para cumplir con el requisito de la banda de frecuencia operativa.

Una realización de la presente divulgación también proporciona un método de transmisión de señales realizado por un dispositivo de antena MIMO de un terminal, que puede implementarse usando el dispositivo de antena anterior. El método incluye las siguientes etapas: alimentar, a través de dos puertos de alimentación del dispositivo de antena MIMO, una señal de radiofrecuencia en una placa base de un aparato terminal respectivamente en la primera subunidad de radiación de capa inferior 63 en el primer grupo de unidades de radiación de antena y la segunda subunidad de radiación de capa inferior 64 en el segundo grupo de unidades de radiación de antena, de modo que la primera subunidad de radiación de capa inferior 63 y la segunda subunidad de radiación de capa inferior 64 excitan corrientes de trabajo en las que se acoplan en la primera subunidad de radiación de capa superior 61 en el primer grupo de unidades de radiación de antena y la segunda subunidad de radiación de capa superior 62 en el segundo grupo de unidades de radiación de antena.

En una realización, las corrientes de trabajo acopladas también entran en la red resonante 612 a través del radiador de baja frecuencia 611 en la primera subunidad de radiación de capa superior 61 en el primer grupo de unidades de radiación de antena y, a continuación, fluye en la masa metálica de capa superior 2 a través de la derivación de cortocircuito 613, formando de este modo un circuito resonante completo. En una realización, el radiador de baja frecuencia 611 en la primera subunidad de radiación de capa superior 61 tiene un bucle en forma de U o un bucle en forma de anillo, y exhibe características de radiación con acoplamiento magnético.

Dado que el método anterior puede implementarse basándose en el dispositivo de antena anterior, detalles de implementación específicos del método pueden referirse a correspondientes descripciones del dispositivo de antena anterior, y no se describen de nuevo en el presente documento.

Para clarificar adicionalmente los medios técnicos tomados por la presente divulgación para conseguir los objetos y efectos previstos, la presente divulgación se describirá en detalle con referencia a los dibujos adjuntos y realizaciones específicas.

Como se muestra en la Figura 1, un dispositivo de antena de un aparato terminal divulgado en el presente documento incluye una placa base 1, una masa metálica de capa superior 2, una masa metálica de capa inferior 3, un primer puerto de alimentación 4, un segundo puerto de alimentación 5 y dos grupos de unidades de radiación de antena 6.

Como se muestra en la Figura 2, el primer grupo de unidades de radiación de antena incluye una primera subunidad de radiación de capa superior 61 y una primera subunidad de radiación de capa inferior 63, y el segundo grupo de unidades de radiación de antena incluye una segunda subunidad de radiación de capa superior 62 y una segunda subunidad de radiación de capa inferior 64.

Como se muestra en la Figura 3A, la primera subunidad de radiación de capa superior 61 incluye un radiador de baja frecuencia 611, una red resonante 612 y una derivación de cortocircuito 613. Como se muestra en la Figura 3B, la primera subunidad de radiación de capa inferior 63 incluye un subradiador monopolo de frecuencia no variable 631 y un primer parche de radiación 632. En una realización, el radiador de baja frecuencia 611 tiene un bucle en forma de U o un bucle en forma de anillo y exhibe características de radiación con acoplamiento magnético.

Como se muestra en la Figura 4A, la segunda subunidad de radiación de capa superior 62 incluye un segundo parche de radiación 621, un tercer parche de radiación 622 y un cuarto parche de radiación 623. Como se muestra en la Figura 4B, la segunda subunidad de radiación de capa inferior 64 incluye un quinto parche de radiación 641 y un sexto parche de radiación 642.

En una realización, la masa metálica de capa superior 2, la primera subunidad de radiación de capa superior 61 y la segunda subunidad de radiación de capa superior 62 se ubican en una misma capa de circuito impreso de la placa base 1; la masa metálica de capa inferior 3, la primera subunidad de radiación de capa inferior 63, la segunda subunidad de radiación de capa inferior 64, el primer puerto de alimentación 4 y el segundo puerto de alimentación 5 se ubican en otra capa de circuito impreso de la placa base 1.

En una implementación, dos extremos de la placa base 1 son áreas sin componentes metálicos, una primera área sin componentes metálicos 71 (haciendo referencia a la Figura 2) incluye un área en la que se ubica la primera subunidad de radiación de capa superior 61, una segunda área sin componentes metálicos 72 (haciendo referencia a la Figura 2) incluye un área en la que se ubica la segunda subunidad de radiación de capa superior 62, una tercera área sin componentes metálicos 73 (haciendo referencia a la Figura 2) incluye un área en la que se ubica la primera subunidad de radiación de capa inferior 63, y una cuarta área sin componentes metálicos 74 (haciendo referencia a la Figura 2) incluye un área en la que se ubica la segunda subunidad de radiación de capa inferior 64.

La Figura 3A es una vista esquemática de la primera área sin componentes metálicos 71 del dispositivo de antena de acuerdo con una realización de la presente divulgación. La Figura 4a es un diagrama esquemático de la segunda área sin componentes metálicos 72 del dispositivo de antena de acuerdo con una realización de la presente divulgación. En una realización de la presente divulgación, la primera subunidad de radiación de capa superior 61 y la segunda subunidad de radiación de capa superior 62 se ubican respectivamente en la primera área sin componentes metálicos 71 y la segunda área sin componentes metálicos 72 ubicadas en dos extremos de una capa superior de la placa base 1. Las formas de la primera área sin componentes metálicos 71 y la segunda área sin componentes metálicos 72 pueden ser de cualquier forma regular o irregular y no se limita a las formas adoptadas en las realizaciones de la presente divulgación. La Figura 3B es un diagrama esquemático de la tercera área sin componentes metálicos 73 del dispositivo de antena de acuerdo con una realización de la presente divulgación. La Figura 4B es un diagrama esquemático de una cuarta área sin componentes metálicos 74 del dispositivo de antena de acuerdo con la realización de la presente divulgación. La primera subunidad de radiación de capa inferior 63 y la segunda subunidad de radiación de capa inferior 64 se ubican respectivamente en la tercera área sin componentes metálicos 73 y la cuarta área sin componentes metálicos 74 ubicadas en dos extremos de una capa inferior de la placa base 1. Las formas de la tercera área sin componentes metálicos 73 y la cuarta área sin componentes metálicos 74 pueden ser de cualquier forma regular o irregular y no se limita a las formas adoptadas en las realizaciones de la presente divulgación. Las formas de la primera área sin componentes metálicos 71 y la tercera área sin componentes metálicos 73 no necesitan ser idénticas, y las formas de la segunda área sin componentes metálicos 72 y la cuarta área metálica 74 tampoco necesitan ser idénticas.

Como se muestra en la Figura 3A, en una realización de la presente divulgación, la primera subunidad de radiación de capa superior 61 incluye el radiador de baja frecuencia 611, la red resonante 612 y la derivación de cortocircuito 613. El radiador de baja frecuencia 611 se conecta a la derivación de cortocircuito 613 a través de la red resonante 612, y la derivación de cortocircuito 613 se conecta a una masa metálica (es decir, la masa metálica de capa superior 2) en una misma capa. La red resonante 612 puede incluir uno o más inductores y condensadores. En una realización, la red resonante 612 puede formarse por un condensador paralelo 6121 y un inductor paralelo 6122. Como se muestra en la Figura 3B, la primera subunidad de radiación de capa inferior 63 incluye el subradiador monopolo de frecuencia no variable 631 y el primer parche de radiación 632 con un hueco entre los mismos. En una realización, existen tres vías metalizadas 10 entre el radiador de baja frecuencia 611 y el subradiador monopolo de frecuencia no variable 631. En una realización, el subradiador 631 puede ser una subantena monopolo de frecuencia no variable de banda ultra ancha plana.

La Figura 5 es un diagrama de circuito equivalente de un dispositivo de antena de un aparato terminal de acuerdo con una realización de la presente divulgación. Como se muestra en la Figura 5, el radiador de baja frecuencia 611 y el subradiador monopolo de frecuencia no variable 631 son equivalentes a una matriz en serie de inductores de radiación múltiple compuesta de inductores de radiación LN y RN. Un hueco entre el radiador de baja frecuencia 611 y el subradiador monopolo de frecuencia no variable 631 genera una capacidad de acoplamiento Cse con el primer parche de radiación 632. Un condensador paralelo 6121 y un inductor paralelo 6122 forman un condensador paralelo equivalente Csh o un inductor paralelo equivalente Lsh. Un estado de resonancia del dispositivo de antena puede controlarse ajustando únicamente apropiadamente magnitudes de LN, Cse, Lsh y Csh, y un ancho de banda de adaptación y una eficiencia de radiación del dispositivo de antena pueden ajustarse apropiadamente ajustando RN. Optimizando un tamaño del hueco de acoplamiento entre el radiador de baja frecuencia 611 y el subradiador monopolo de frecuencia no variable 631 del dispositivo de antena, una anchura de línea y una longitud de línea del radiador de baja frecuencia 611, y valores del condensador paralelo 6121 y el inductor paralelo 6122, pueden ajustarse características de resonancia y estados de adaptación, y finalmente puede cubrirse un ancho de banda de LTE completamente.

La Figura 6 es un diagrama de circuito equivalente de un dispositivo de antena en el que las frecuencias altas y las frecuencias bajas se sintonizan de forma separada de acuerdo con una realización de la divulgación. El radiador de baja frecuencia 611 forma un filtro de paso bajo con el subradiador monopolo de frecuencia no variable 631. Las características del filtrado de paso bajo aíslan efectos de las frecuencias altas de LTE, de modo que el radiador de baja frecuencia 611 puede sintonizarse de forma individual. Una banda de frecuencia de filtrado del filtrado de paso bajo puede ajustarse optimizando el tamaño del hueco de acoplamiento del radiador de baja frecuencia 611 y el subradiador monopolo de frecuencia no variable 631 del dispositivo de antena y la longitud de línea y la anchura de línea del radiador de baja frecuencia 611. Optimizando un tamaño del subradiador monopolo de frecuencia no variable 631 y ajustando la adaptación de impedancia de los puertos de alimentación, finalmente el ancho de banda de LTE puede cubrirse completamente.

Como se muestra en la Figura 4A, la segunda subunidad de radiación de capa superior 62 incluye un segundo parche de radiación 621, un tercer parche de radiación 622 y un cuarto parche de radiación 623 entre los que se dejan huecos, y el segundo parche de radiación 621 se conecta a una masa metálica (es decir, la masa metálica de capa superior 2) en una misma capa a través de una primera red de adaptación 8. La primera red de adaptación 8 puede incluir uno o más inductores y condensadores. En una realización de la presente divulgación, la primera red de adaptación 8 se forma por un inductor. Como se muestra en la Figura 4B, la segunda subunidad de radiación de capa inferior 64 incluye un quinto parche de radiación 641 y un sexto parche de radiación 642, en donde el quinto parche de radiación 641 se conecta al sexto parche de radiación 642 a través de una segunda red de adaptación 9. El quinto parche de radiación 641 y el sexto parche de radiación 642 se conectan entre sí y tienen características de dipolo eléctrico. La segunda red de adaptación 9 puede incluir uno o más inductores y condensadores. En una realización de la presente divulgación, la segunda red de adaptación 9 se forma por un inductor.

Basándose en el dispositivo de antena anteriormente descrito del aparato terminal de acuerdo con la presente divulgación, durante un proceso de transmisión, una señal de radiofrecuencia en la placa base 1 del aparato terminal se alimenta respectivamente en la primera subunidad de radiación de capa inferior 63 y la segunda subunidad de radiación de capa inferior 64 a través del primer puerto de alimentación 4 y el segundo puerto de alimentación 5, de modo que la primera subunidad de radiación de capa inferior 63 y la segunda subunidad de radiación de capa inferior 64 excitan corrientes de trabajo, y las corrientes de trabajo se acoplan en la primera subunidad de radiación de capa superior 61 y la segunda subunidad de radiación de capa superior 62. El radiador de baja frecuencia 611 en la primera subunidad de radiación de capa superior 61 es equivalente a un circuito resonante en serie, la red resonante 612 es un circuito resonante en paralelo, y las corrientes entran en la red resonante 612 a través del radiador de baja frecuencia 611 y, a continuación, fluye en la masa metálica de capa superior 2 a través de la derivación de cortocircuito 613, formando de este modo un circuito de adaptación resonante completo.

Optimizando una forma y un tamaño del radiador de baja frecuencia 611 en el dispositivo de antena, una forma y un tamaño de la derivación de cortocircuito 613 en el dispositivo de antena, una forma y un tamaño del subradiador monopolo de frecuencia no variable 631 en el dispositivo de antena, una forma y un tamaño de cada parche de radiación, la red resonante 612 y posiciones y valores de las dos redes de adaptación, pueden ajustarse estados resonantes y estados de adaptación del dispositivo de antena, y finalmente puede cubrirse completamente un ancho de banda objetivo.

A continuación, se describe una aplicación del dispositivo de antena de acuerdo con una realización de la presente divulgación.

Por ejemplo, una realización de la presente divulgación puede aplicarse a una placa base de un terminal. Una antena principal (es decir, el primer grupo anteriormente descrito de unidades de radiación de antena que incluye la primera subunidad de radiación de capa superior 61 y la segunda subunidad de radiación de capa superior 62) tiene un tamaño de 0,04A x 0,12A (A es una longitud de onda de una frecuencia más baja), una antena de diversidad tiene un tamaño de 0,025A x 0,12A, y el grosor de la placa base puede ser 1 mm.

La Figura 7 es un diagrama de eficiencia de radiación de una radiación simulada de una antena principal (es decir, el primer grupo anteriormente descrito de unidades de radiación de antena) de acuerdo con una realización de la divulgación. Como se muestra en la Figura 7, la eficiencia de radiación de la antena principal es más del 40 % a frecuencias bajas y más del 60 % a frecuencias altas. Puede observarse que el dispositivo de antena del terminal cubre las bandas de frecuencia de LTE requeridas de 698 MHz a 960 MHz y 1710 MHz a 2690 MHz. Por lo tanto, la antena de acuerdo con una realización de la presente divulgación tiene una característica de alta eficiencia, y puede cumplir un requisito de alto rendimiento de la antena.

La Figura 8 es un diagrama de eficiencia de radiación de una radiación simulada de una antena de diversidad (es decir, el segundo grupo anteriormente descrito de unidades de radiación de antena) de acuerdo con una realización de la presente divulgación. En la presente divulgación, la antena de diversidad también puede denominarse como una antena secundaria. Como se muestra en la Figura 8, la eficiencia de radiación de la antena secundaria es mayor del 30 % a frecuencias bajas y mayor del 70 % a frecuencias altas. La antena cubre las bandas de frecuencia de LTE requeridas de 698 MHz a 960 MHz y 1710 MHz a 2690 MHz. Por lo tanto, la antena tiene la característica de alta eficiencia, y puede cumplir los requisitos de alto rendimiento de la antena.

La Figura 9 muestra un grado de aislamiento entre dos puertos (es decir, el puerto de alimentación 4 y el puerto de alimentación 5) de acuerdo con una realización de la divulgación. Como se muestra en la Figura 9, el grado de aislamiento entre los dos puertos es mayor que 15 dB sobre una banda de frecuencia completa.

Como puede observarse a partir de las realizaciones anteriores, la presente divulgación puede tener, por ejemplo, los siguientes efectos.

En primer lugar, los cuerpos principales de radiación de frecuencia alta y frecuencia baja se separan, ancho de banda de frecuencia alta de una antena principal se realiza adoptando una subantena monopolo de frecuencia no variable de banda ultra ancha plana (631 mostrada en la Figura 3B), miniaturización y alta eficiencia de frecuencia baja de la antena principal se realiza adoptando un inductor de radiación (611 mostrado en la Figura 3A), la conexión entre la frecuencia alta y la frecuencia baja se realiza adoptando un bucle de resonancia en serie de LC de paso bajo, y la frecuencia baja se pasa y la frecuencia alta se rechaza en la conexión, de modo que una característica de banda ultra ancha de la frecuencia alta no se ve influenciada cuando se ajusta un ancho de banda de resonancia de frecuencia baja, y ajustes flexibles pueden ajustarse de forma flexible de acuerdo con diferentes requisitos y diferentes modelos.

En segundo lugar, la antena principal (es decir, el primer grupo de unidades de radiación de antena) adopta una radiación de dipolo magnético anular, la antena de diversidad (es decir, el segundo grupo de unidades de radiación de antena) adopta una radiación de dipolo eléctrico monopolo, la antena principal y la antena de diversidad adoptan diferentes modos, y los dos elementos de antena se disponen respectivamente en dos extremos de un sustrato de medio, de modo que se mejora el aislamiento.

Adicionalmente, la antena de acuerdo con una realización de la presente divulgación es una estructura de antena plana impresa directamente en un sustrato, que reduce un volumen, simplifica procesos y reduce costes.

Se entenderá por los expertos en la materia que todas o parte de las etapas de los métodos anteriores pueden implementarse mediante un programa que da instrucciones a hardware pertinente, y el programa puede almacenarse en un medio de almacenamiento legible por ordenador, tal como una memoria de sólo lectura, un disco magnético u óptico y similares. Opcionalmente, todas o parte de las etapas de las realizaciones anteriores pueden implementarse usando uno o más circuitos integrados. Por consiguiente, cada módulo/unidad en las realizaciones anteriores puede implementarse en una forma de hardware, y también puede implementarse en una forma de un módulo funcional de software. La presente solicitud no se limita a ninguna forma específica de combinación de hardware y software.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un dispositivo de antena de múltiple entrada y múltiple salida, MIMO, para un terminal, que comprende:

una placa base (1), estando dos áreas de extremo de la placa base (1) provistas respectivamente de un grupo de unidades de radiación de antena (6), estando un área central de la placa base provista de una unidad de masa metálica,

en donde un primer grupo de unidades de radiación de antena en un área de extremo de la placa base (1) comprende una primera subunidad de radiación de capa superior (61) y una primera subunidad de radiación de capa inferior (63) situadas en el área de extremo,

un segundo grupo de unidades de radiación de antena en la otra área de extremo de la placa base (1) comprende una segunda subunidad de radiación de capa superior (62) y una segunda subunidad de radiación de capa inferior (64) situadas en el área de extremo, y

la unidad de masa metálica en el área central de la placa base (1) comprende una masa metálica de capa superior (2) y una masa metálica de capa inferior (3), y un primer puerto de alimentación (4) y un segundo puerto de alimentación (5) están dispuestos en la masa metálica inferior (3).

2. El dispositivo de antena de la reivindicación 1, configurado de tal forma que una señal de radiofrecuencia en la placa base (1) se alimenta respectivamente en la primera subunidad de radiación de capa inferior (63) y la segunda subunidad de radiación de capa inferior (64) a través del primer puerto de alimentación (4) y el segundo puerto de alimentación (5) en la masa metálica de capa inferior (3), de modo que la primera subunidad de radiación de capa inferior (63) y la segunda subunidad de radiación de capa inferior (64) excitan corrientes de trabajo, y las corrientes de trabajo se acoplan en la primera subunidad de radiación de capa superior (61) y la segunda subunidad de radiación de capa superior (62).

3. El dispositivo de antena de las reivindicaciones 1 o 2, en donde

la primera subunidad de radiación de capa superior (61) comprende un radiador de baja frecuencia (611), una red resonante (612) y una derivación de cortocircuito (613), y

la primera subunidad de radiación de capa inferior (63) comprende un subradiador monopolo de frecuencia no variable (631) y un primer parche de radiación (632).

4. El dispositivo de antena de la reivindicación 3,

en donde el radiador de baja frecuencia (611) tiene un bucle en forma de U o un bucle en forma de anillo y tiene características de radiación con acoplamiento magnético.

5. El dispositivo de antena de las reivindicaciones 1 o 2, en donde

la segunda subunidad de radiación de capa superior (62) comprende un segundo parche de radiación (621), un tercer parche de radiación (622) y un cuarto parche de radiación (623), estando reservados huecos entre el segundo parche de radiación (621), el tercer parche de radiación (622) y el cuarto parche de radiación (623) y el segundo parche de radiación (621) está conectado a la masa metálica de capa superior (2) a través de una primera red de adaptación (8), comprendida en el dispositivo de antena.

6. El dispositivo de antena de las reivindicaciones 1 o 2, en donde

la segunda subunidad de radiación de capa inferior (64) comprende un quinto parche de radiación (641) y un sexto parche de radiación (642), en donde el quinto parche de radiación (641) está conectado al sexto parche de radiación (642) a través de una segunda red de adaptación (9), comprendida en el dispositivo de antena.

7. El dispositivo de antena de la reivindicación 6, en donde

el quinto parche de radiación (641) y el sexto parche de radiación (642) están conectados entre sí y tienen características de radiación de acoplamiento eléctrico.

8. El dispositivo de antena de las reivindicacines 1 o 2, en donde

la masa metálica de capa superior (2), la primera subunidad de radiación de capa superior (61) y la segunda subunidad de radiación de capa superior (62) están situadas todas en una capa de circuito impreso de la placa base, y

la masa metálica de capa inferior (3), la primera subunidad de radiación de capa inferior (63), la segunda subunidad de radiación de capa inferior (64), el primer puerto de alimentación (4) y el segundo puerto de alimentación (5) están situados todos en otra capa de circuito impreso de la placa base.

9. Un método de transmisión de señales realizado por el dispositivo de antena MIMO de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, que comprende:

alimentar, a través de dos puertos de alimentación del dispositivo de antena MIMO, una señal de radiofrecuencia en la placa base (1) del terminal, respectivamente en la primera subunidad de radiación de capa inferior (63) en el primer grupo de unidades de radiación de antena y la segunda subunidad de radiación de capa inferior (64) en el segundo grupo de unidades de radiación de antena, de modo que la primera subunidad de radiación de capa inferior (63) y la segunda subunidad de radiación de capa inferior (64) excitan corrientes de trabajo, y las corrientes de trabajo se acoplan en la primera subunidad de radiación de capa superior (61) en el primer grupo de unidades de radiación de antena y la segunda subunidad de radiación de capa superior (62) en el segundo grupo de unidades de radiación de antena.

10. El método de la reivindicación 9, que comprende adicionalmente:

las corrientes de trabajo acopladas entran en una red resonante (612) a través de un radiador de baja frecuencia (611) en la primera subunidad de radiación de capa superior (61) en el primer grupo de unidades de radiación de antena y, a continuación, entran en una masa metálica a través de una derivación de cortocircuito (613).

11. El método de la reivindicación 10, en donde

el radiador de baja frecuencia (611) en la primera subunidad de radiación de capa superior (61) tiene un bucle en forma de U o un bucle en forma de anillo y tiene características de radiación con acoplamiento magnético.