[发明专利]MIMO天线

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用空间复用的天线结构，意图尤其用于小型移动站。

背景技术

空间复用意指一种技术，通过该技术将要被传送至无线电路径的数字信号划分为具有较低速率的至少两个信号，这些信号被提供有签名。然后，在相同的频率信道中，这些信号中的每一个都通过其自身的天线而被传送。也具有多于一个天线的接收机根据签名来构造不同的传送信号，并且然后将它们组合为原始信号。这样，可以增大频率信道的传输容量。可选地，该原理可以用于通过利用这些天线（空间分集）传送同一个信号来改进传输可靠性。将使用空间复用，即，在符合在3GPP（第3代合作伙伴计划）中产生的LTE标准（长期演进）的系统中。

空间复用中所需的天线结构被称为MIMO天线（多入多出）。这里要描述的MIMO天线包括小尺寸无线电设备的盖内部的两个部分天线。就这点来说，这种种类的天线结构不是新的。例如，图1示出了从文章“Actual Diversity Performance of a Multiband Diversity Antenna With Hand and Head Effects” (IEEE TRANSACTIONS ON ANTENNAS AND PROPAGATION, VOL. 57, NO. 5, MAY 2009, pp. 1547–1555)可知的MIMO天线。该MIMO天线包括第一天线组件110和第二天线组件120以及接地平面GND。每个天线组件包括拉长的衬底以及辐射器，其是衬底的导电涂层。天线组件位于无线电设备的矩形电路板PCB的相对端处，使得其纵向方向与电路板的较短边的方向相同。

第一天线组件110与接地平面GND一起构成单极型的第一部分天线，该第一部分天线包括第一辐射器112。第一部分天线的馈电点或者第一馈电点FP1位于电路板PCB上与其一个长边接近的天线组件110的一端处。第一辐射器112从第一馈电点经由第一衬底111的内侧表面上升至衬底的上表面，在那里，其分支为衬底的上表面上的部分和衬底的外侧表面上的部分。前一部分用于实现天线的较高操作频带，并且后一部分（其包括降低谐振频率的相对较密的曲折部分）用于实现天线的较低操作频带。此外，寄生辐射器处于第一衬底的表面上以用于成形较高操作频带。接地平面GND在电路板上延伸至接近于第一天线组件110，以使得其边缘处于天线组件旁边并具有与该组件相同的方向。

第二天线组件120与接地平面GND一起构成第二部分天线，该第二部分天线包括第二辐射器122。第二部分天线的馈电点或者第二馈电点FP2位于电路板PCB上接近于也与第一馈电点相同的其长边的天线组件120的一端处。第二辐射器122从第二馈电点经由第二衬底121的外侧表面上升至衬底的上表面，在那里其分支为两个部分。这些部分中的一个部分是板状的，并用于实现天线的较低操作频带，并且另一部分用于实现较高操作频带。第二辐射器在与第二馈电点FP2紧邻的短路点SP处连接至接地平面GND。接地平面GND在第二辐射器之下的电路板上延伸，因此，第二部分天线是PIFA型（平面倒F天线）的。此外，第二部分天线包括用于成形较高操作频带的寄生辐射器。

当然，MIMO天线的作用越好，部分天线的相互影响越小，或者部分天线之间的相关性就越低。另外，原理上，相关性越高，则部分天线彼此越接近。这意味着小型无线电设备中存在问题，因为在这些小型无线电设备中，天线不可避免地彼此相对接近。在多频带天线中，该问题特别关系到最低操作频带，因为在其频率处，与波长成比例的部分天线之间的距离最短。

鉴于上述原因，而且在根据图1的天线中，在较低操作频带中以及在自由空间中，部分天线之间的相关性非常高（图3，曲线32）。该结构的第二部分天线尤其已经被设计为改进分集。由于用户的手的影响，天线的效率自然降低。然而，而且，相关性在图1的结构中降低，该事态改进了分集增益，并且从而补偿了效率的降级。然而，部分天线之间的相关性的水平还不令人满意。

发明内容

本发明的目的是以新且有利方式实现MIMO天线。根据本发明的天线由独立权利要求1中阐述的内容表征。在其他权利要求中公开了本发明的一些有利实施例。

本发明的基本思想如下：天线包括具有衬底和辐射器的两个天线组件，这些组件位于无线电设备的电路板的相对边上。每个天线组件与无线电设备的接地平面构成部分天线，该部分天线的操作频带低于1 GHz的频率。部分天线的馈电点和接地平面被布置为使得部分天线的“偶极轴”在所述操作频带的频率处具有明显不同的方向。即，在这些频率处，部分天线是偶极状的，接地平面表示“偶极”的另一个臂。