本申請(qǐng)涉及天線技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種多輸入多輸出天線系統(tǒng)及移動(dòng)終端。

背景技術(shù)：

多輸入多輸出技術(shù)是第四代以及未來移動(dòng)通信領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)，它可以在不增加輸出功率的頻譜的情況下增加系統(tǒng)的傳輸速率。然而隨著移動(dòng)設(shè)備愈加小型化，并且對(duì)功能模塊的要求愈加提高，移動(dòng)設(shè)備中留給天線的空間就變得越來愈小，同時(shí)還要求天線具有多頻工作的特性。

由于PIFA天線(Planar Inverted F Antenna，平面倒F天線)具有體積小、多頻段工作、輻射全向以及低人體吸收率等特點(diǎn)，使其在手機(jī)等移動(dòng)終端中成為較為廣泛應(yīng)用的一種天線類型。然而對(duì)于高度集成的手機(jī)天線來說，四分之一波長(zhǎng)的PIFA天線仍然較大。除此之外，PIFA天線工作的過程中，會(huì)在基板上產(chǎn)生較強(qiáng)的電流，當(dāng)采用多多輸入多輸出天線系統(tǒng)，并且天線之間間距較近時(shí)，電流就會(huì)從一個(gè)天線的端口流入至另一個(gè)天線的端口，從而造成較大的耦合，極大降低了隔離度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N多輸入多輸出天線系統(tǒng)及移動(dòng)終端，能夠解決上述技術(shù)問題。

本申請(qǐng)的第一方面提供了一種多輸入多輸出天線系統(tǒng)，其包括：基板和至少兩個(gè)天線結(jié)構(gòu)，所述基板具有饋源和接地點(diǎn)，所述天線結(jié)構(gòu)包括第一層結(jié)構(gòu)和第二層結(jié)構(gòu)，所述第二層結(jié)構(gòu)間隔設(shè)置在所述第一層結(jié)構(gòu)與所述基板之間，

所述第一層結(jié)構(gòu)包括第一金屬貼片和第一短路元件，所述第一金屬貼片具有饋電點(diǎn)和第一地饋點(diǎn)，所述饋電點(diǎn)與所述饋源連接，所述第一短路元件的兩端分別與所述第一地饋點(diǎn)和所述接地點(diǎn)連接，

所述第二層結(jié)構(gòu)包括第二金屬貼片和第二短路元件，所述第二金屬貼片與所述第一金屬貼片耦合，且所述第二金屬貼片具有第二地饋點(diǎn)，所述第二短路元件的兩端分別與所述第二地饋點(diǎn)和所述接地點(diǎn)連接。

優(yōu)選地，所述第一金屬貼片包括多個(gè)金屬線，多個(gè)所述金屬線依次連接形成螺旋形金屬貼片。

優(yōu)選地，多個(gè)所述金屬線包括具有所述第一地饋點(diǎn)的金屬連接線和除所述金屬連接線以外的其它金屬線，所述金屬連接線的直徑大于所述其它金屬線的直徑。

優(yōu)選地，所述饋電點(diǎn)設(shè)置在所述金屬連接線上，且所述饋電點(diǎn)與所述第一地饋點(diǎn)間隔設(shè)置。

優(yōu)選地，所述第一地饋點(diǎn)和所述饋電點(diǎn)之間具有至少兩個(gè)間距值。

優(yōu)選地，所述第二地饋點(diǎn)設(shè)置在所述第二金屬貼片遠(yuǎn)離所述第一地饋點(diǎn)和所述饋電點(diǎn)的部位上。

優(yōu)選地，所述第一金屬貼片與所述第二金屬貼片平行設(shè)置。

優(yōu)選地，所述第一層結(jié)構(gòu)還包括饋電探針，所述饋電探針的兩端分別與所述饋源和所述饋電點(diǎn)連接。

優(yōu)選地，至少兩個(gè)所述天線結(jié)構(gòu)之間的輻射模式正交。

本申請(qǐng)的第二方面提供了一種移動(dòng)終端，包括如上述任一項(xiàng)所述的多輸入多輸出天線系統(tǒng)。

本申請(qǐng)?zhí)峁┑募夹g(shù)方案可以達(dá)到以下有益效果：

本申請(qǐng)所提供的多輸入多輸出天線系統(tǒng)，其天線結(jié)構(gòu)包括第一層結(jié)構(gòu)和第二層結(jié)構(gòu)，該第二層結(jié)構(gòu)設(shè)置在第一層結(jié)構(gòu)和基板之間，且該第二層結(jié)構(gòu)的第二金屬貼片與第一層結(jié)構(gòu)的金屬貼片耦合，通過設(shè)置第二層結(jié)構(gòu)與第一層結(jié)構(gòu)耦合，一方面，實(shí)現(xiàn)了電容的加載，使得天線結(jié)構(gòu)在諧振頻率處實(shí)現(xiàn)良好的阻抗匹配，另一方面，將基板上的電流限制在該天線結(jié)構(gòu)的周圍，避免該天線結(jié)構(gòu)的電流流向其它天線結(jié)構(gòu)的端口，減小了各天線結(jié)構(gòu)之間的耦合性，從而增加了各天線結(jié)構(gòu)之間的隔離度，極大的提高了通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸率。

應(yīng)當(dāng)理解的是，以上的一般描述和后文的細(xì)節(jié)描述僅是示例性的，并不能限制本申請(qǐng)。

附圖說明

圖1為本申請(qǐng)實(shí)施例所提供的多輸入多輸出天線系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1中所示的多輸入多輸出天線系統(tǒng)的尺寸表示圖；

圖3為本申請(qǐng)實(shí)施例所提供的多輸入多輸出天線系統(tǒng)中，天線結(jié)構(gòu)的第一層結(jié)構(gòu)和第二層結(jié)構(gòu)相對(duì)放置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為圖3中所示的第一層結(jié)構(gòu)、第二層結(jié)構(gòu)及其之間的尺寸表示圖；

圖5為圖3中所示的天線結(jié)構(gòu)的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為圖5中所示的多輸入多輸出天線系統(tǒng)的尺寸表示圖；

圖7為本申請(qǐng)實(shí)施例所提供的多輸入多輸出天線系統(tǒng)中的天線結(jié)構(gòu)的頻譜圖；

圖8為本申請(qǐng)實(shí)施例所提供的多輸入多輸出天線系統(tǒng)中的天線結(jié)構(gòu)的仿真和測(cè)試的S參數(shù)和頻率的關(guān)系圖；

圖9為本申請(qǐng)實(shí)施例所提供的多輸入多輸出天線系統(tǒng)中的兩個(gè)諧振點(diǎn)的實(shí)測(cè)輻射方向圖。

附圖標(biāo)記：

1-天線結(jié)構(gòu)；

11-第一金屬貼片；

12-饋電探針；

13-第一短路元件；

14-第二金屬貼片；

15-第二短路元件；

2-基板。

此處的附圖被并入說明書中并構(gòu)成本說明書的一部分，示出了符合本申請(qǐng)的實(shí)施例，并與說明書一起用于解釋本申請(qǐng)的原理。

具體實(shí)施方式

下面通過具體的實(shí)施例并結(jié)合附圖對(duì)本申請(qǐng)做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

如圖1、圖3和圖5所示，本申請(qǐng)實(shí)施例提供了一種多輸入多輸出天線系統(tǒng)，其包括基板2和至少兩個(gè)天線結(jié)構(gòu)，至少兩個(gè)天線結(jié)構(gòu)之間的輻射模式正交，以增強(qiáng)多天線之間的極化分集，利于增強(qiáng)多輸入多輸出天線系統(tǒng)的傳輸速率。

上述基板2具有饋源和接地點(diǎn)，天線結(jié)構(gòu)包括第一層結(jié)構(gòu)和第二層結(jié)構(gòu)，第一層結(jié)構(gòu)包括第一金屬貼片11和第一短路元件13，第一金屬貼片11具有饋電點(diǎn)和第一地饋點(diǎn)，饋電點(diǎn)與饋源連接，第一短路元件13的兩端分別與第一地饋點(diǎn)和接地點(diǎn)連接，該第一層結(jié)構(gòu)可形成一個(gè)平面倒F天線結(jié)構(gòu)，為該天線結(jié)構(gòu)的主要輻射體，而第二層結(jié)構(gòu)間隔設(shè)置在第一層結(jié)構(gòu)與基板2之間，第二層結(jié)構(gòu)包括第二金屬貼片14和第二短路元件15，第二金屬貼片14具有第二地饋點(diǎn)，第二短路元件15的兩端分別與第二地饋點(diǎn)和接地點(diǎn)連接，且第二金屬貼片14通過與第一金屬貼片11耦合的方式饋電，這樣設(shè)計(jì)不僅實(shí)現(xiàn)了電容的加載，使得天線結(jié)構(gòu)在諧振頻率處實(shí)現(xiàn)良好的阻抗匹配，而且還能夠?qū)⒒?上的電流限制在該天線結(jié)構(gòu)的周圍，避免該天線結(jié)構(gòu)的電流流向其它天線結(jié)構(gòu)的端口，減小了各天線結(jié)構(gòu)之間的耦合性，從而增加了各天線結(jié)構(gòu)之間的隔離度，極大的提高了通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸率。

其中，根據(jù)天線結(jié)構(gòu)具體的諧振頻率及匹配情況，該第一短路元件13可為短路探針或短路金屬板，該第二短路元件15可為短路探針或短路金屬板。

優(yōu)選地，上述第一金屬貼片11包括多個(gè)金屬線，多個(gè)金屬線依次連接形成螺旋形金屬貼片，也就是說，該第一金屬貼片11的形狀呈螺旋狀，在保證第一金屬貼片11大致為多輸入多輸出天線系統(tǒng)的低頻諧振頻率的四分之一波長(zhǎng)時(shí)，通過將第一金屬貼片11設(shè)計(jì)成螺旋形金屬貼片，可大大減小該第一金屬貼片11的整體長(zhǎng)度，使得該天線結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)有利于移動(dòng)終端內(nèi)的其它元件的集成。由于螺旋結(jié)構(gòu)本身可以產(chǎn)生較強(qiáng)的電感性，因此，通過第二層結(jié)構(gòu)的第二金屬貼片14與第一金屬貼片11耦合實(shí)現(xiàn)電容加載，使該天線結(jié)構(gòu)產(chǎn)生諧振并形成一個(gè)LC諧振電路，從而使得該天線結(jié)構(gòu)在諧振頻率處實(shí)現(xiàn)良好的匹配，并能夠?qū)⒒?上的電流限制在該天線結(jié)構(gòu)的周圍，避免該天線結(jié)構(gòu)的電流流向其它天線結(jié)構(gòu)的端口，減小了各天線結(jié)構(gòu)之間的耦合性，從而增加了各天線結(jié)構(gòu)之間的隔離度。

具體地，如圖7所示，虛線表示現(xiàn)有技術(shù)中的沒有加載第二金屬貼片14的天線結(jié)構(gòu)，實(shí)線表示本申請(qǐng)中的加載第二金屬貼片14的天線結(jié)構(gòu)，圖在0.9GHz附近，現(xiàn)有技術(shù)中的天線結(jié)構(gòu)的輸入阻抗值為80歐姆左右，而本申請(qǐng)的天線結(jié)構(gòu)的輸入阻抗值接近0，電感性極大的下降了。與此同時(shí)，本申請(qǐng)中通過設(shè)置第二金屬貼片14，該第二金屬貼片14能夠分?jǐn)偞蟛糠蛛娏鳎瑥亩沟孟鄳?yīng)基板2上的電流減小，避免該天線結(jié)構(gòu)的電流流向其它天線結(jié)構(gòu)的端口，減小了各天線結(jié)構(gòu)之間的耦合性。

值得說明的是，上述第一金屬貼片11也可通過刻槽的方式形成螺旋形金屬貼片，優(yōu)選地，該第一金屬貼片11為一體式結(jié)構(gòu)，以保證第一金屬貼片11的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，從而保證天線結(jié)構(gòu)的使用穩(wěn)定性。

進(jìn)一步地，上述多個(gè)金屬線包括具有第一地饋點(diǎn)的金屬連接線和除金屬連接線以外的其它金屬線，該金屬連接線的直徑大于其它金屬線的直徑，這樣設(shè)計(jì)在保證第一金屬貼片11占用較小的空間的同時(shí)，可增大第一地饋點(diǎn)的面積，從而便于第一短路元件13與第一金屬貼片11連接。

本申請(qǐng)中，第一金屬貼片11的饋電點(diǎn)與第一地饋點(diǎn)間隔設(shè)置，且該饋電點(diǎn)可設(shè)置在該金屬連接線上，與第一地饋點(diǎn)相鄰，這樣設(shè)計(jì)使得該饋電點(diǎn)能夠形成良好的激勵(lì)作用，實(shí)現(xiàn)阻抗匹配。

優(yōu)選地，第一地饋點(diǎn)和饋電點(diǎn)之間具有至少兩個(gè)間距值，也就是說，第一地饋點(diǎn)和饋電點(diǎn)之間的距離不是固定不變的，是可以調(diào)節(jié)的，通過調(diào)節(jié)第一地饋點(diǎn)和饋電點(diǎn)之間的間距可調(diào)節(jié)該天線結(jié)構(gòu)的阻抗匹配的情況。

此外，本申請(qǐng)的第二金屬貼片14上的第二地饋點(diǎn)遠(yuǎn)離第一地饋點(diǎn)和饋電點(diǎn)設(shè)置，其中，第二地饋點(diǎn)與第一地饋點(diǎn)和饋電點(diǎn)的相對(duì)位置可調(diào)，可以用來適應(yīng)調(diào)節(jié)阻抗匹配情況。

可選地，第一金屬貼片11與第二金屬貼片14平行設(shè)置，以保證第二金屬貼片14與第一金屬貼片11的耦合強(qiáng)度，從而使第二層結(jié)構(gòu)和第一層結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)良好的匹配。

根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)實(shí)施例，第一層結(jié)構(gòu)還包括饋電探針12，饋電探針12的兩端分別與饋源和饋電點(diǎn)連接，通過設(shè)置饋電探針12，可以降低第一層結(jié)構(gòu)的饋電點(diǎn)與饋源的連接難度。優(yōu)選地，饋電探針12為L(zhǎng)型饋電探針12，在保持結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的同時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)最好的匹配效果。

下面對(duì)本申請(qǐng)的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述：

如圖1至圖6所示，一種可應(yīng)用于手機(jī)的多輸入多輸出天線系統(tǒng)，該多輸入多輸出天線系統(tǒng)包括：基板2和兩個(gè)天線結(jié)構(gòu)，每個(gè)天線結(jié)構(gòu)包括第一金屬貼片11、饋電探針12、第一短路元件13、第二短路元件15及第二金屬貼片14。下面以基板2為手機(jī)基板、第一金屬貼片11為螺旋形金屬貼片、第一短路元件13為第一短路探針、第二短路元件15為第二短路探針，第二金屬貼片14為矩形金屬貼片為例，給出了該多輸入多輸出天線系統(tǒng)的一系列具體參數(shù)。

手機(jī)基板的尺寸為130mm×60mm。該基板采用金屬化基板，其介質(zhì)層的介質(zhì)厚度為0.8mm，可以采用介電常數(shù)為4.2、損耗角正切值為0.02的FR4板，其金屬層的材質(zhì)可以采用電導(dǎo)率為5.8e+007s/m的銅，且該手機(jī)基板的形狀可以為矩形，長(zhǎng)寬尺寸可以是130mm×60mm。

兩天線結(jié)構(gòu)位于手機(jī)基板的同一端并且正交放置，且兩天線結(jié)構(gòu)之間相鄰兩邊之間的間距為15毫米。

螺旋形金屬貼片的螺旋線總長(zhǎng)度為86.5mm，螺旋線的寬度為0.5mm，彎折后形成的貼片的長(zhǎng)為17.5mm，相當(dāng)于二十分之一波長(zhǎng)，寬為5.5mm，相當(dāng)于六十分之一波長(zhǎng)，該天線結(jié)構(gòu)的橫向尺寸得到了極大的降低。且該螺旋形金屬貼片距離手機(jī)基板的高度為6mm。第一短路探針設(shè)置在螺旋線的一端，距離饋電探針123mm的距離。矩形金屬貼片與螺旋形金屬貼片平行設(shè)置，且該矩形金屬貼片與螺旋形金屬貼片之間的距離為0.6mm，以形成有效的電容耦合，矩形金屬貼片的長(zhǎng)度為8.5mm，寬度為4.5mm。

對(duì)于圖2、圖4至圖6中所示的各參數(shù)，本申請(qǐng)實(shí)施例優(yōu)選表一所示的較佳數(shù)值：

表一

參照表一，給出了該天線結(jié)構(gòu)工作在900MHz和2.4GHz附近的一個(gè)仿真實(shí)例。如圖8和圖9所示。該天線結(jié)構(gòu)的-6dB的阻抗帶寬在低頻范圍內(nèi)是880-945MHz，在高頻范圍內(nèi)是2.39GHz-2.48GHz，測(cè)試的各天線結(jié)構(gòu)之間的隔離度在低頻和高頻分別大于34dB和28dB，表明各天線結(jié)構(gòu)之間的互耦性較低，天線結(jié)構(gòu)的方向圖基本覆蓋了上半空間。低頻范圍內(nèi)測(cè)得的平均增益為0.4dB，最大增益為1.62dB，在高頻工作范圍，平均增益為1.1dB，其中最大方向增益為2.13dB。天線結(jié)構(gòu)在兩個(gè)頻段的效率分別為40.9％和62.8％。

綜上可以看出該多輸入多輸出天線系統(tǒng)在天線結(jié)構(gòu)尺寸較小的情況下，實(shí)現(xiàn)了雙頻諧振。并且由于第二金屬貼片14的電流限制作用，各天線結(jié)構(gòu)之間有著很好的隔離度。各天線結(jié)構(gòu)之間不需要采用采用任何的去耦合結(jié)構(gòu)或者阻抗匹配電路，為整個(gè)多輸入多輸出天線系統(tǒng)節(jié)省了空間和成本。

本申請(qǐng)還提供了一種移動(dòng)終端，包括如上述任一實(shí)施例所述的多輸入多輸出天線系統(tǒng)。

以上所述僅為本申請(qǐng)的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本申請(qǐng)，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本申請(qǐng)可以有各種更改和變化。凡在本申請(qǐng)的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本申請(qǐng)的保護(hù)范圍之內(nèi)。