[实用新型]一种用于移动终端的双频空间分集双天线

说明书

技术领域

本实用新型一种用于无线通信的分集天线，尤其是一种用于移动终端的双频空间分集双天线。

背景技术

近年来移动通信业迈出了令世人瞩目的步伐，手机由于具有携带方便，可随时随地保持通话以及与internet联网等诸多功能，正迅速成为大众消费者的新宠，在全球范围内得到了广泛普及。

从移动通信系统数据传输速率的角度来看，第二代移动通信系统的传输速率为9.6-14.4kbit/s，目前2.5代的GPRS和EDGE分别能提供144kbit/s与384kbit/s的分组交换数据传输，支持多媒体业务的第三代系统要求速率达到2Mbit/s，未来高速无线多媒体通信(Beyond 3G)要求数据传输速率可达100Mbit/s。这就要求下一代的无线通信系统必须具备更好的传输性能(功率效率频谱效率)。与有线通信相比，无线通信的不可靠性主要是由无线衰落信道的时变和多径特性引起的，如何有效地对抗无线信道的衰落是高速移动通信必须要解决的首要问题。一方面，与AWGN(加性白高斯噪声)信道相比，要提高无线信道的传输性能更加困难；另一方面，无线衰落信道中信噪比的提高不能简单地通过提高发射机功率或额外增加信号带宽来获得。因此，与有线通信相比，无线通信需要另辟蹊径来对抗信道衰落。

多入多出(MIMO)技术是无线移动通信领域智能天线技术的重大突破。多入多出技术能在不增加带宽的情况下成倍地提高通信系统的容量和频谱利用率。普遍认为，多入多出技术将是新一代移动通信系统必须采用的关键技术。在3GPP的告诉下行分组接入方案中提出了MIMO天线系统的概念，这种系统在发射和接受方都有多付天线，可以认为是双天线分集的进一步扩展。它处理的原理是将串行的数据流映射为并行传送，接受端再相应地把并行信号合成串行数据流，接受信号靠不同天线信号在无线信道中的不相关性来区分。各天线的间隔距离要比较大，以保证信号的不相关性，因此MIMO系统适合在散射严重的多径环境中使用，甚至MIMO系统适合在没有直射径的瑞利衰落条件下工作得更好。在不增加发送功率或系统带宽的情况下，克服多径衰落的有效方法是采用各种分集技术。而目前对于基站的分集天线的研究已经比较成熟，各种形式的基站分集天线已经得到了一定程度的应用。根据获得独立信号方法的不同，分集技术可分为时间、频率、空间、角度、极化等形式，在大多数的移动通信中，后面三种分集方式应用更为广泛。对于较为成熟的基站天线分集技术，由于不受空间大小的限制，多是采用空间分集的形式。现有的手机中的天线都是用于双频段工作的单天线，尽管利用了一些新的电小天线技术，但是其占用的体积还是不可能从根本上减小，于是对于空间大小严格受限的手机，要采用两个或者多个天线空间分集是很困难的，首先要考虑双天线所占体积不能太大，其次就是必须解决天线之间的耦合问题。本实用新型的意义就在于在手机终端有限的体积内设计出适合于MIMO通信的分集双天线，一方面可以在手机接收信号的过程中尽可能地避免多径和信道衰减的影响，另一方面也尽可能地设计出多种形式的手机MIMO分集天线，满足更多手机设计的需要。

在授予Tomi Kangasvieri等人的美国专利6,624,789B1“提高射频天线之间隔离度的方法和系统”(Method and system for improving isolation inradio-frequency antenna)中，公开了用于提高双天线隔离度的方法，能使该系统在多个频段使用，但由于其不同的频段需要不同的天线，而且天线所占的空间较大，不适于手机中有限的空间环境。在授予Jani Ollikainen等人的美国专利7,109,923B2“分集天线布局”(Diversity antenna arrangement)中，公开了一种分集天线的布局，可以在较小的空间内，实现两天较好的隔离，但是它只能在一个频段内工作，而且频段较高，不适于国内的手机频段的要求。在授予梅原尚子等人的中国专利CN 1220341C“分集天线和应用它的无线通信设备”中，公开的一种分集天线，由两个独立的彼此垂直的天线构成，但由于是单频工作，而且所占空间较大，不适于双频手机的工作环境。

在此背景下，我们使用了平面倒F天线(PIFA)设计出了能够在GSM和DCS频段下工作的二元阵列，而两天线间距不到半波长。该双天线在GSM频段和DCS频段的隔离度分别优于8dB和12dB。天线的高隔离度将是重点解决的难点，天线的隔离则以空间分集和地板平面开槽为主。

发明内容