[发明专利]用于移动终端的平面型两天线系统

说明书

技术领域

本发明属于移动终端多天线设计领域，涉及一种无线通信特别但不限于用 于多输入多输出通信系统移动终端的平面型两天线系统的结构设计。

背景技术

随着现代移动通信系统的发展，新增了众多涉及话音、数据、图像及多媒 体等的服务业务，这不仅对系统的容量和质量提出了更高的要求。然而通信技 术的发展和各种通信设备的使用，使得通信环境越来越复杂和恶劣，频谱资源 不足的矛盾日益加剧，这大大激发了人们对有效利用现有有限频谱资源的研究 兴趣。多输入多输出(MIMO)技术的出现被认为是现代通信史上最重大的技术 突破之一。MIMO通信系统在无线通信收发两端分别采用多天线技术，提高频 谱利用率，提高信噪比，改善通信质量，极大的提高了通信系统的容量。MIMO 无线系统把传统无线通信中认为有害的多径信号作为一个有利因素加以利用， 充分利用多径信号的随机衰落特性及多径延迟扩展特性提高系统的传输速率。

天线作为通信系统的重要组成部分，其性能对整个通信系统有重要的影响。 如何改善天线的方向性、尺寸、带宽(多频段)、效率等指标，是必须考虑的问 题。随着MIMO通信系统的出现和发展，与之相对应的多天线设计已成为国内 外学者研究的热点。因为移动终端正朝着小的体积，轻的重量，长的待机时间， 低的成本和多模多频等方向发展，对于应用在移动终端上的多天线设计也提出 了十分巨大的挑战。

移动通信终端的单天线形式很多，但支持MIMO功能并适用于移动终端的 多天线结构很少。已有的多天线结构为：在采用两根天线时，通常使两个天线 尽量远离，并且采用极化正交的方式安装；在采用三根天线时，该结构采用安 装在相互垂直的三个地平面上的三个天线单元构成，其中两根天线的极化方向 正交，第三个地上的天线的极化方向与前两根天线中的一根的正交，与另一根 极化方向相同，并在空间上远离前两根天线，减少了天线单元之间的相关性(采 用了极化、空间分集)；在采用四根天线时，增加了一根安装在平行于以上三个 地平面中的一个地平面上的天线；在这些地面上还可以安装更多的天线；采用 的天线形式为传输线加载天线，如折叠单极、传输线加载单极、倒F、平面倒F 形天线。这种多天线结构，在尺寸方面，对于尺寸较大的移动终端如笔记本电 脑等较为适用，但对于尺寸较小的移动终端如手机、个人数字助理(PDA， Personal Digital Assistant)等则不适用；在结构方面，由于是三维结构，不容易 安装和集成。

对于小尺寸的移动终端，由于天线单元之间的距离很小，空间、极化分集 的作用有限，通常天线单元之间的互耦(即一根天线辐射的能量耦合到了另一 根天线上)很大，使得天线的效率降低，从而降低通信系统的容量。因此，如 果能设计出结构紧凑、易集成、支持MIMO功能并适用于移动通信终端特别是 小尺寸移动终端的多天线结构，将使多天线技术应用于手持终端成为可能。

发明内容

本发明的目的是提供一种无线通信特别但不限于用于MIMO通信系统移动 终端的多频平面型两天线系统的结构设计。它克服了现有无线通信移动终端支 持MIMO功能的多天线结构的不足，通过对天线单元位置的对称排列和天线的 金属地进行联合设计，减小天线单元之间的相关性、减小天线单元之间的互耦，， 从而提高天线的效率和增加通信系统的容量；本发明利用了天线的空间和方向 图分集技术；采用平面结构，使天线与通信系统易于集成；采用普通的数字电 路的印刷电路板(PCB，Printed Circuit Board)加工工艺，使天线成本很低。

本发明的特征在于，含有：介质板、辐射天线单元及相应的微带馈线、以 及金属地，其中：

介质板，呈矩形，是一块印刷电路板，

两个辐射天线单元及相应的微带馈线，印制在所述印刷电路板的正面；所 述的两个天线单元形式一样，都是带环路结构的平面折叠单极子天线单元，这 两个天线单元及其馈线相对于所述的印刷电路板的纵轴对称，

金属地，印制在所述印刷电路板背面，该金属地包括用于模拟无线通信系 统移动终端中除天线外的其他部分的矩形金属部分，变形的双倒L形结构可作 为容性馈电的背靠背放置的PIFA天线，以及位于变形的双倒L形结构之间的用 于减小两天线单元之间互耦的短路线。