МНОГОАНТЕННАЯ СИСТЕМА И МОБИЛЬНЫЙ ТЕРМИНАЛ Российский патент 2017 года по МПК H01Q1/52 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Настоящее изобретение относится к области технологий беспроводной связи и, в частности, к многоантенной системе и мобильному терминалу.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] С быстрым развитием технологий мобильной связи, применение мобильных терминалов небольших размеров, например, мобильных телефонов, становится все более популярным. Радиоинтерфейс, используемый мобильным терминалом небольших размеров для того, чтобы осуществлять связь с базовой станцией, и для того, чтобы принимать и передавать радиочастотный сигнал, представляет собой антенну, и энергию с мобильного терминала небольших размеров передают на базовую станцию в форме электромагнитной волны посредством использования антенны. Следовательно, антенна играет ключевую роль в технологиях мобильной связи.

[0003] Планарная F-образная антенна (Planar Inverted-F Antenna, PIFA) представляет собой обыкновенную антенну, используемую на мобильном телефоне и все более широко применяемую в мобильных терминалах в силу преимуществ PIFA, таких как малые размеры, малая масса, низкий профиль, простая структура и простота встраивания.

[0004] PIFA содержит четыре части: металлическую земляную плоскость (земляной слой), полосковый излучатель, структуру короткого замыкания, и питающую сеть, причем полосковый излучатель может иметь какую-либо геометрическую форму. PIFA имеет резонансную длину, которая составляет только одну четвертую от рабочей длины волны антенны, имеет малые размеры и имеет плоскую структуру, и, следовательно, ее можно применять в портативном мобильном терминале небольших размеров, таком как мобильный телефон.

[0005] Однако, поскольку функции мобильного терминала расширяются непрерывно, возникает технология с множественными входами и множественными выходами (Multi-Input Multi-Output, MIMO), которая требует, чтобы мобильный терминал использовал множество антенн для реализации приема и передачи данных и информации. Однако, множественные PIFA ограничены таким сжатым и сложным электромагнитным окружением, как мобильный терминал, и, следовательно, требование к хорошей развязке между множеством частотных полос не может быть выполнено.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0006] Ввиду этого, варианты осуществления настоящего изобретения предусматривают многоантенную систему и мобильный терминал с тем, чтобы отвечать требованию к хорошей развязке между множеством частотных полос.

[0007] Согласно первому аспекту, вариант осуществления настоящего изобретения предусматривает многоантенную систему, которая содержит:

планарную F-образную антенну (PIFA) первого типа, которая содержит металлическую земляную плоскость, диэлектрическую пластину, полосковый излучатель, питающий блок зондового типа и металлический закорачивающий штырь, причем полосковый излучатель расположен на верхней поверхности диэлектрической пластины и соединен с металлической земляной плоскостью посредством использования питающего блока зондового типа и металлического закорачивающего штыря;

PIFA второго типа, перпендикулярную PIFA первого типа, содержащую металлическую земляную плоскость, полосковый излучатель, питающий блок и металлический закороченный полосок, причем полосковый излучатель соединен с металлической земляной плоскостью с использованием питающего блока и металлического закороченного полоска; и

шлейф развязки, расположенный на краю той стороны, которая близко к PIFA второго типа, верхней поверхности диэлектрической пластины PIFA первого типа.

[0008] Со ссылкой на первый аспект, в первом возможном способе реализации первого аспекта расстояние от PIFA первого типа до PIFA второго типа больше или равно предварительно заданному порогу.

[0009] Со ссылкой на первый возможный способ реализации первого аспекта, во втором возможном способе реализации первого аспекта предварительно заданный порог составляет 7 мм.

[0010] Со ссылкой на первый аспект или первый или второй возможный способ реализации первого аспекта, в третьем возможном способе реализации первого аспекта, U-образную канавку вытравливают на полосковом излучателе PIFA первого типа.

[0011] Со ссылкой на первый аспект или какой-либо один из с первого до третьего возможных способов реализации первого аспекта, в четвертом возможном способе реализации первого аспекта, L-образную щель вытравливают на полосковом излучателе PIFA второго типа.

[0012] Со ссылкой на первый аспект или какой-либо один из с первого до четвертого возможных способов реализации первого аспекта, в пятом возможном способе реализации первого аспекта питающий блок PIFA второго типа представляет собой L-образный коаксиальный питающий блок.

[0013] Со ссылкой на первый аспект или какой-либо один из с первого до пятого возможных способов реализации первого аспекта, в шестом возможном способе реализации первого аспекта PIFA второго типа дополнительно содержит L-образную согнутую металлическую земляную плоскость, причем L-образная согнутая металлическая земляная плоскость расположена на краю металлической земляной плоскости PIFA второго типа.

[0014] Со ссылкой на первый аспект или какой-либо один из с первого до шестого возможных способов реализации первого аспекта, в седьмом возможном способе реализации первого аспекта имеют место четыре PIFA первого типа и четыре PIFA второго типа, причем четыре PIFA первого типа расположены по четырем углам четырехугольника, две PIFA второго типа расположены за пределами первой стороны четырехугольника, и другие две PIFA второго типа расположены за пределами второй стороны четырехугольника, первая сторона противоположна второй стороне, и расстояние от любой одной из PIFA первого типа до ближайшей PIFA второго типа больше или равно 7 мм.

[0015] Со ссылкой на седьмой возможный способ реализации первого аспекта, в восьмом возможном способе реализации первого аспекта щель вытравливают на полосковом излучателе PIFA второго типа, и полосковый излучатель имеет геометрическую форму, получаемую посредством отрезания трех углов от прямоугольника.

[0016] Со ссылкой на первый аспект или какой-либо один из с первого до восьмого возможных способов реализации первого аспекта, в девятом возможном способе реализации первого аспекта диэлектрическая постоянная диэлектрической пластины составляет между 1 и 10.

[0017] Согласно второму аспекту, вариант осуществления настоящего изобретения предусматривает мобильный терминал, который содержит корпус мобильного терминала и какую-либо одну из приведенных выше многоантенных систем, причем многоантенная система соединена с корпусом мобильного терминала и используется для того, чтобы принимать и передавать сигнал для корпуса мобильного терминала.

[0018] В соответствии с многоантенной системой и мобильным терминалом, которые предусмотрены в приведенных выше вариантах осуществления, две различных рабочих частотных полосы можно предоставлять посредством использования двух PIFA. Две антенны перпендикулярны друг другу, и расстояние между двумя антеннами больше или равно предварительно заданному порогу с тем, чтобы развязка между антеннами и развязкам между рабочими частотными полосами отвечала эксплуатационным требованиям к многоантенной системе. Кроме того, при исходном условии соответствия хорошей развязке между множеством частотных полос, многоантенная система занимает меньше места.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0019] Для того чтобы более ясно описать технические решения в вариантах осуществления настоящего изобретения, далее в кратком изложении представлены сопроводительные чертежи, необходимые для описания вариантов осуществления. Следует понимать, что сопроводительные чертежи в дальнейшем описании показывают лишь некоторые варианты осуществления настоящего изобретения, и специалисты в данной области могут получить другие чертежи из этих сопроводительных чертежей без творческих усилий.

[0020] На фиг. 1 представлено трехмерное схематическое изображение многоантенной системы согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

[0021] На фиг. 2 представлено трехмерное схематическое изображение многоантенной системы согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения.

[0022] На фиг. 3 представлено схематическое изображение многоантенной системы, представленной на фиг. 2, в азимутальной плоскости.

[0023] На фиг. 4a представлен вид спереди PIFA 10 первого типа на фиг. 2.

[0024] На фиг. 4b представлен вид сбоку PIFA 10 первого типа.

[0025] На фиг. 5a представлен вид спереди PIFA 80 второго типа на фиг. 2.

[0026] На фиг. 5b представлен вид сбоку PIFA 80 второго типа.

[0027] На фиг. 6a-6d представлены схемы моделирования параметра S многоантенной системы, представленной на фиг. 2, в частотной полосе от 2,631 ГГц до 2,722 ГГц.

[0028] На фиг. 7a-7d представлены схемы моделирования параметра S многоантенной системы, представленной на фиг. 2, в частотной полосе от 3,440 ГГц до 3,529 ГГц.

[0029] На фиг. 8a представлена нормированная диаграмма направленности PIFA 10 первого типа, которая работает на 2,7 ГГц.

[0030] На фиг. 8b представлена нормированная диаграмма направленности PIFA 10 первого типа, которая работает на 3,5 ГГц.

[0031] На фиг. 9a представлена нормированная диаграмма направленности PIFA 80 второго типа, которая работает на 2,7 ГГц.

[0032] На фиг. 9b представлена нормированная диаграмма направленности PIFA 80 второго типа, которая работает на 3,5 ГГц.

[0033] На фиг. 10 представлена схематическая структурная диаграмма мобильного терминала согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения.

ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

[0034] Чтобы сделать цели, технические решения и преимущества настоящего изобретения более ясными, далее настоящее изобретение дополнительно описано подробно со ссылкой на сопроводительные чертежи. Следует понимать, что описанные варианты осуществления представляют собой лишь некоторые, но не все варианты осуществления настоящего изобретения. Все другие варианты осуществления, полученные специалистами в данной области на основании вариантов осуществления настоящего изобретения без творческих усилий, попадают в пределы объема защиты настоящего изобретения.

[0035] На фиг. 1 представлено трехмерное схематическое изображение многоантенной системы согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения. В этом варианте осуществления многоантенная система содержит PIFA 10 первого типа, PIFA 30 второго типа и шлейф 2 развязки.

[0036] PIFA 10 первого типа расположена в азимутальной плоскости (например, в координатной плоскости x0y на фиг. 1), и она содержит металлическую земляную плоскость 11, диэлектрическую пластину 12, полосковый излучатель 13, питающий блок 15 зондового типа и металлический закорачивающий штырь 16.

[0037] Полосковый излучатель 13 расположен на верхней поверхности диэлектрической пластины 12 и соединен с металлической земляной плоскостью 11 посредством использования питающего блока 15 зондового типа и металлического закорачивающего штыря 16.

[0038] Шлейф 2 развязки представляет собой полосок, и его располагают на краю, близко к PIFA 30 второго типа, верхней поверхности диэлектрической пластины 12, чтобы улучшать развязку между PIFA 10 первого типа и PIFA 30 второго типа.

[0039] PIFA 30 второго типа расположена в плоскости вида сбоку (например, в координатной плоскости x0z на фиг. 1), перпендикулярной азимутальной плоскости. То есть, PIFA 10 первого типа и PIFA 30 второго типа являются взаимно ортогональными, тем самым снижается связь между антеннами и улучшается развязка между антеннами. PIFA 30 второго типа содержит металлическую земляную плоскость 31, полосковый излучатель 33, питающий блок 36 и металлический закороченный полосок 34. Полосковый излучатель 33 соединен с металлической земляной плоскостью 31 посредством использования питающего блока 36 и металлического закороченного полоска 34.

[0040] Расстояние от PIFA 10 первого типа до PIFA 30 второго типа задают так, чтобы оно было больше или равно предварительно заданному порогу (например, 7 мм), что дополнительно может улучшать развязку между антеннами.

[0041] В соответствии с многоантенной системой, предусмотренной в этом варианте осуществления, две различных рабочих частотных полосы можно предоставлять посредством использования двух PIFA. Две антенны перпендикулярны друг другу, расстояние между двумя антеннами больше или равно предварительно заданному порогу, и две антенны развязаны с помощью шлейфа развязки, с тем, чтобы развязка между антеннами и развязка между рабочими частотными полосами отвечала эксплуатационным требованиям к многоантенной системе. Кроме того, PIFA имеют небольшие размеры с тем, чтобы многоантенная система занимала меньше места, что облегчает дальнейшее увеличение количества антенн и делает возможным дальнейшее уменьшение объема мобильного терминала.

[0042] Кроме того, на полосковом излучателе 13 в PIFA 10 первого типа можно располагать U-образную канавку 14 с тем, чтобы PIFA 10 первого типа могла создавать два различных пути тока, тем самым для PIFA 10 первого типа обеспечивается возможность реализовать две рабочие частотные полосы.

[0043] Кроме того, питающий блок 36 может представлять собой L-образный коаксиальный питающий блок. На полосковом излучателе 33 в PIFA 30 второго типа можно располагать L-образную щель 35 с тем, чтобы PIFA 30 второго типа могла создавать два различных пути тока, тем самым для PIFA 30 второго типа обеспечивается возможность реализовать две рабочих частотных полосы.

[0044] Кроме того, если имеет место множество PIFA второго типа в плоскости вида сбоку, на полосковом излучателе 33 в PIFA 30 второго типа можно располагать щель 37 в форме прямой линии и срезать три угла полоскового излучателя 33, что меняет направление течения тока на полосковом излучателе в PIFA 30 второго типа, который работает в высокочастотной полосе, тем самым улучшается развязка, в плоскости вида сбоку, между PIFA второго типа в высокочастотной полосе.

[0045] Кроме того, PIFA 30 второго типа дополнительно может содержать L-образную согнутую металлическую земляную плоскость 32, что дополнительно может улучшать развязку между множеством PIFA 30 второго типа.

[0046] На фиг. 2 представлено трехмерное схематическое изображение многоантенной системы согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения. В этом варианте осуществления многоантенная система содержит четыре PIFA первого типа: PIFA 10 первого типа, PIFA 20 первого типа, PIFA 50 первого типа и PIFA 60 первого типа; и четыре PIFA второго типа: PIFA 30 второго типа, PIFA 40 второго типа, PIFA 70 второго типа, и PIFA 80 второго типа.

[0047] PIFA 10 первого типа, PIFA 20 первого типа, PIFA 50 первого типа и PIFA 60 первого типа расположены в азимутальной плоскости (например, в плоскости, где расположены ось x и ось y на фиг. 1). Расстояние, в направлении оси y, между PIFA 10 первого типа и PIFA 20 первого типа составляет: W₁=30 мм. Расстояние, в направлении оси x, между PIFA 20 первого типа и PIFA 60 первого типа составляет: L₁=20 мм. PIFA 10 первого типа и PIFA 20 первого типа соединяют с PIFA 50 первого типа и PIFA 60 первого типа посредством использования диэлектрической пластины, диэлектрическая постоянная которой . Следует отметить, что расстояние, в направлении оси y, между PIFA 10 первого типа и PIFA 20 первого типа может быть меньше чем 30 мм или может быть больше чем 30 мм, при условии, что расстояние может отвечать требованиям к развязке между PIFA 60 первого типа и PIFA 20 первого типа. Расстояние, в направлении оси x, между PIFA 20 первого типа и PIFA 60 первого типа может быть меньше чем 20 мм или может быть больше чем 20 мм, при условии, что расстояние может отвечать требованиям к развязке между PIFA 10 первого типа и PIFA 20 первого типа. Приведенная выше диэлектрическая постоянная может принимать другое значение.

[0048] PIFA 30 второго типа, PIFA 40 второго типа, PIFA 70 второго типа и PIFA 80 второго типа расположены в плоскости вида сбоку. Расстояние, в направлении оси y, между PIFA 70 второго типа и PIFA 80 второго типа составляет: W₂=10 мм.

[0049] Плоскость вида сбоку перпендикулярна азимутальной плоскости. Все расстояния, в направлении оси x, между PIFA 60 первого типа и PIFA 80 второго типа, между PIFA 50 первого типа и PIFA 70 второго типа, между PIFA 10 первого типа и PIFA 30 второго типа и между PIFA 20 первого типа и PIFA 40 второго типа составляют: L₁≥7 мм. PIFA 30 второго типа, PIFA 10 первого типа, PIFA 50 первого типа и PIFA 70 второго типа, соответственно, симметричны PIFA 40 второго типа, PIFA 20 первого типа, PIFA 60 первого типа и PIFA 80 второго типа относительно координатной плоскости x0z. PIFA 30 второго типа, PIFA 40 второго типа, PIFA 10 первого типа и PIFA 20 первого типа, соответственно, симметричны PIFA 70 второго типа, PIFA 80 второго типа, PIFA 50 первого типа и PIFA 60 первого типа относительно координатной плоскости y0z. То есть, четыре антенны, а именно, PIFA 10 первого типа, PIFA 20 первого типа, PIFA 50 первого типа и PIFA 60 первого типа, в азимутальной плоскости имеют взаимное расположение с ортогональной поляризацией между четырьмя антеннами, а именно, PIFA 30 второго типа, PIFA 40 второго типа, PIFA 70 второго типа и PIFA 80 второго типа, в плоскости вида сбоку.

[0050] PIFA 10 первого типа, PIFA 20 первого типа, PIFA 50 первого типа и PIFA 60 первого типа находятся в одной и той же структуре и все содержат металлическую земляную плоскость, диэлектрическую пластину, полосковый излучатель, питающий блок зондового типа и металлический закорачивающий штырь.

[0051] Далее используется PIFA 10 первого типа для того, чтобы описывать структуру PIFA первого типа.

[0052] PIFA 10 первого типа содержит металлическую земляную плоскость 11, диэлектрическую пластину 12, полосковый излучатель 13, питающий блок 15 зондового типа и металлический закорачивающий штырь 16.

[0053] Как показано на фиг. 4a и 4b, длина металлической земляной плоскости 11 составляет: a_l=45 мм, и ширина металлической земляной плоскости 11 составляет: a_w=20 мм. Длина диэлектрической пластины 12 составляет: b_l=40 мм, ширина диэлектрической пластины 12 составляет: b_w=20 мм, и высота диэлектрической пластины 12 составляет: h_l=0,9 мм. Длина полоскового излучателя 13 составляет: c_l=11,9 мм, ширина полоскового излучателя 13 составляет: C_w=10 мм, горизонтальное расстояние от полоскового излучателя 13 до узкой стороны металлической земляной плоскости 11 составляет: g=8,3 мм, и горизонтальное расстояние от полоскового излучателя 13 до широкой стороны металлической земляной плоскости 11 составляет: i=8 мм.

[0054] Полосковый излучатель 13 напечатан на верхней поверхности диэлектрической пластины 12 и соединен с металлической земляной плоскостью 11 посредством использования металлического закорачивающего штыря 16. Вспененная подложка 9 используется в качестве подложки между диэлектрической пластиной 12 и металлической земляной плоскостью 11.

[0055] U-образную канавку 14 вытравливают на полосковом излучателе 13. Например, длина U-образной канавки 14 составляет: d_l=10,55 мм, ширина U-образной канавки 14 составляет: d_w=9,4 мм, ширина линии U-образной канавки 14 составляет: W=0,3 мм, расстояние от стороны основания U-образной канавки 14 до стороны основания полоскового излучателя 13 составляет: v=0,4 мм, и расстояние от правой стороны U-образной канавки 14 до правой стороны полоскового излучателя 13 и расстояние от левой стороны U-образной канавки 14 до левой стороны полоскового излучателя 13 составляют 0,3 мм каждое. После того, как вытравливают U-образную канавку 14, PIFA 10 первого типа может работать в двух частотных полосах: от 2,558 до 2,801 ГГц и от 3,387 до 3,666 ГГц. PIFA 10 первого типа может работать в других двух частотных полосах за счет корректировки значений c_l и c_w и значений d_l и d_w с тем, чтобы отвечать требованиям к различным рабочим частотным полосам PIFA первого типа.

[0056] Радиус питающего блока 15 зондового типа составляет 0,7 мм, высота питающего блока 15 зондового типа составляет 9,55 мм, и расстояние от центра питающего блока 15 зондового типа до стороны основания полоскового излучателя 13 составляет 7,2 мм.

[0057] Радиус металлического закорачивающего штыря 16 составляет 0,5 мм, высота металлического закорачивающего штыря 16 составляет 9,55 мм, и расстояние от центра металлического закорачивающего штыря 16 до центра питающего блока 15 зондового типа составляет 3,8 мм.

[0058] Рабочая полоса пропускания и коэффициент согласования импедансов PIFA 10 первого типа можно корректировать посредством корректировки радиусов, местоположений и высот питающего блока 15 зондового типа и металлического закорачивающего штыря 16.

[0059] Шлейф 3 развязки напечатан на верхней поверхности диэлектрической пластины 12. Шлейф 3 развязки представляет собой прямоугольный металлический полосок длиной 70 мм и шириной 1,5 мм, и его располагают между PIFA первого типа и PIFA второго типа. На фиг. 2 можно видеть, что диэлектрическую пластину PIFA 10 первого типа и диэлектрическую пластину PIFA 20 первого типа соединяют на стороне, близкой к PIFA 30 второго типа и PIFA 40 второго типа, причем ширина соединительной части является такой же, как ширина шлейфа 3 развязки.

[0060] Шлейф 3 развязки резонирует в диапазоне приблизительно 2,7 ГГц, что может увеличивать развязку между антеннами приблизительно на 2,5 дБ, когда антенны работают в частотной полосе от 2,675 до 2,762 ГГц.

[0061] PIFA 30 второго типа, PIFA 40 второго типа, PIFA 70 второго типа и PIFA 80 второго типа находятся в той же структуре и все содержат металлическую земляную плоскость, L-образную согнутую металлическую земляную плоскость, L-образный коаксиальный питающий блок, металлический закороченный полосок и полосковый излучатель.

[0062] Далее PIFA 80 второго типа используется для того, чтобы описывать структуру PIFA второго типа.

[0063] PIFA 80 второго типа содержит металлическую земляную плоскость 81, L-образную согнутую металлическую земляную плоскость 82, L-образный коаксиальный питающий блок 86, металлический закороченный полосок 84 и полосковый излучатель 83.

[0064] Как показано на фиг. 5a, длина металлической земляной плоскости 81 составляет: a_1l=30 мм, и ширина металлической земляной плоскости 81 составляет: a_1w=8,6 мм. L-образную согнутую металлическую земляную плоскость 82 располагают на краю металлической земляной плоскости 81. Высота L-образной согнутой металлической земляной плоскости 82 составляет h₈=8 мм, и длина и ширина L-образной согнутой металлической земляной плоскости 82 составляют соответственно: b_1l=3 мм и b_1w=5 мм. L-образная согнутая металлическая земляная плоскость 82 позволяет реализовать миниатюризацию PIFA 80 второго типа, тем самым уменьшая место, занимаемое антеннами.

[0065] Полосковый излучатель 83 соединен с металлической земляной плоскостью 81 посредством использования металлического закороченного полоска 84.

[0066] Полосковый излучатель 83 представляет собой металлический полосок, в котором вытравлена L-образная щель 85 и расположена щель 87 в форме прямой линии и которая имеет геометрическую форму, получаемую посредством отрезания трех углов от прямоугольного металлического полоска.

[0067] Длина полоскового излучателя 83 составляет: c_1l=22,8 мм, и ширина полоскового излучателя 83 составляет: c_1w=8,4 мм, и горизонтальное расстояние от полоскового излучателя 83 до широкой стороны металлической земляной плоскости 81 составляет: l=0,2 мм, а горизонтальное расстояние от полоскового излучателя 83 до узкой стороны металлической земляной плоскости 81 составляет: m=4,5 мм.

[0068] Длина L-образной щели 85 составляет: e_l=15,3 мм, и ширина L-образной щели 85 составляет: e_w=5,5 мм. Ширина щели для L-образной щели 85 составляет 1 мм. Расстояние от стороны основания L-образной щели 85 до стороны основания полоскового излучателя 83 составляет 3,1 мм. Расстояние от левой стороны L-образной щели 85 до левой стороны полоскового излучателя 83 составляет 2,9 мм. После того, как вытравливают L-образную щель 85, PIFA 80 второго типа может работать в двух частотных полосах: от 2,631 до 2,722 ГГц и от 3,440 до 3,529 ГГц. Две рабочих частотных полосы, необходимые для PIFA 80 второго типа, можно получать посредством корректировки значений c_1l и c_1w и значений e_l и e_w.

[0069] Из трех углов, которые срезаны, два угла имеют длину стороны 2 мм, и другой угол имеет длину стороны 1 мм.

[0070] Ширина щели 87 в форме прямой линии составляет 0,1 мм, и длина щели 87 в форме прямой линии составляет 6,5 мм. Срезание трех углов с прямоугольного металлического полоска и размещение щели на остальном металлическом полоске позволяет улучшать развязку между PIFA второго типа, когда PIFA второго типа работают в высокочастотной полосе.

[0071] Ширина L-образного коаксиального питающего блока 86 составляет 7,5 мм, и высота L-образного коаксиального питающего блока 86 составляет 6 мм. L-образный коаксиальный питающий блок 86 имеет геометрическую форму прямоугольника, получаемую посредством отрезания прямоугольника на углу, причем длина прямоугольника, которую отрезают, составляет 3 мм, и ширина прямоугольника, которую срезают, составляет 4 мм.

[0072] Поскольку PIFA 30 второго типа, PIFA 40 второго типа, PIFA 70 второго типа и PIFA 80 второго типа находятся в одной и той же структуре, срезание прямоугольника может эффективно улучшать развязку в частотной полосе от 3,466 до 3,546 ГГц между PIFA 70 второго типа и PIFA 80 второго типа и между PIFA 30 второго типа и PIFA 40 второго типа.

[0073] Расстояние от металлического закороченного полоска 84 до L-образного коаксиального питающего блока 86 составляет 4,5 мм. Ширина металлического закороченного полоска 84 составляет 0,9 мм, и высота металлического закороченного полоска 84 составляет 8 мм.

[0074] Рабочую частотную полосу и коэффициент согласования импедансов антенны можно корректировать, задавая местоположения, ширины и высоты L-образного коаксиального питающего блока 86 и металлического закороченного полоска 84.

[0075] Многоантенная система, предусмотренная в этом варианте осуществления, содержит четыре PIFA первого типа и четыре PIFA второго типа. Расстояние от антенны на азимутальной плоскости до ближайшей антенны в плоскости вида сбоку равно 7 мм. Каждая из восьми антенн имеет свою собственную независимую металлическую земляную плоскость, что улучшает развязку между антеннами в определенной степени, когда антенны работают в двух частотных полосах. Кроме того, взаимное расположение с ортогональной поляризацией между четырьмя антеннами на азимутальной плоскости и четырьмя антеннами в плоскости вида сбоку дополнительно улучшает развязку между антеннами в двух частотных полосах. Поскольку L-образные щели вытравлены на полосковых излучателях четырех антенн в плоскости вида сбоку, антенны могут работать в двух частотных полосах: от 2,631 до 2,722 ГГц и от 3,440 до 3,529 ГГц. Поскольку в четырех антеннах в плоскости вида сбоку использованы L-образные коаксиальные питающие блоки, направления течения токов на питающих блоках антенн в высокочастотной полосе представляют прилежащие углы 90^°, что значительно улучшает развязку между антеннами в высокочастотной полосе. Поскольку щели вытравлены на полосковых излучателях четырех антенн в плоскости вида сбоку, и три правых треугольника отрезаны от полоскового излучателя, направления течения токов на полосковых излучателях в высокочастотной полосе изменены, тем самым улучшается развязка между антеннами в высокочастотной полосе. Простые шлейфы развязки используются с тем, чтобы антенны генерировали резонанс на шлейфах развязки, что значительно улучшает развязку в низкочастотной полосе между четырьмя антеннами на азимутальной плоскости и четырьмя антеннами на боковой плоскости. Используются согнутые металлические земляные плоскости, что дополнительно улучшает развязку между множеством антенн второго типа. Поскольку используются PIFA, многоантенная система отличается простой, небольшой и компактной структурой, легкостью производства и низкой стоимостью, ее легко встраивать в радиочастотную клиентскую микроволновую схему. Кроме того, резонансную рабочую точку антенны можно корректировать посредством изменения размеров и местоположений полоскового излучателя, U-образной канавки, L-образной щели, коаксиального питающего блока, блока короткого замыкания и шлейфа развязки с тем, чтобы отвечать требованиям различных приложений.

[0076] Результаты моделирования параметра S многоантенной системы, представленных на фиг. 2, представлены на фиг. 6a-6d и фиг. 7a-7d.

[0077] На фиг. 6a S11 обозначает коэффициент согласования импедансов PIFA 10 первого типа, S22 обозначает коэффициент согласования импедансов PIFA 20 первого типа, S33 обозначает коэффициент согласования импедансов PIFA 30 второго типа и S44 обозначает коэффициент согласования импедансов PIFA 40 второго типа. Можно видеть, что диапазон рабочих частот PIFA 10 первого типа и PIFA 20 первого типа составляет от 2,558 до 2,801 ГГц, и диапазон рабочих частот PIFA 30 второго типа и PIFA 40 второго типа составляет от 2,631 до 2,722 ГГц.

[0078] На фиг. 6b S12 обозначает развязку между PIFA 10 первого типа и PIFA 20 первого типа, S13 обозначает развязку между PIFA 10 первого типа и PIFA 30 второго типа, S14 обозначает развязку между PIFA 10 первого типа и PIFA 40 второго типа и S34 обозначает развязку между PIFA 30 второго типа и PIFA 40 второго типа. Можно видеть, что все S12, S13, S14 и S34 составляют меньше -20 дБ.

[0079] На фиг. 6c S15 обозначает развязку между PIFA 10 первого типа и PIFA 50 первого типа, S16 обозначает развязку между PIFA 10 первого типа и PIFA 60 первого типа, S17 обозначает развязку между PIFA 10 первого типа и PIFA 70 второго типа и S18 обозначает развязку между PIFA 10 первого типа и PIFA 80 второго типа. Можно видеть, что все S15, S16, S17 и S18 составляют меньше -20 дБ.

[0080] На фиг. 6d S35 обозначает развязку между PIFA 30 второго типа и PIFA 50 первого типа, S36 обозначает развязку между PIFA 30 второго типа и PIFA 60 первого типа, S37 обозначает развязку между PIFA 30 второго типа и PIFA 70 второго типа и S38 обозначает развязку между PIFA 30 второго типа и PIFA 80 второго типа. Можно видеть, что все S35, S36, S37 и S38 составляют меньше -25 дБ.

[0081] На фиг. 7a, можно видеть, что диапазон рабочих частот PIFA 10 первого типа и PIFA 20 первого типа составляет от 3,387 до 3,666 ГГц, и диапазон рабочих частот PIFA 30 второго типа и PIFA 40 второго типа составляет от 3,440 до 3,529 ГГц.

[0082] На фиг. 7b все S12, S13, S14 и S34 составляют меньше -20 дБ.

[0083] На фиг. 7c все S15, S16, S17 и S18 составляют меньше -25 дБ.

[0084] На фиг. 7d все S35, S36, S37 и S38 составляют меньше -25 дБ.

[0085] Многоантенная система, представленная на фиг. 2, работает в двух частотных полосах: от 2,631 до 2,722 ГГц и от 3,440 до 3,529 ГГц. Полоса пропускания на 2,7 ГГц составляет 91 МГц, и импедансная полоса пропускания на 3,5 ГГц составляет 89 МГц. На фиг. 6b-6d и фиг. 7b-7d дополнительно можно видеть, что развязка между антеннами в многоантенной системе, представленной на фиг. 2, является относительно хорошей (меньше -20 дБ) в двух частотных полосах: от 2,631 до 2,722 ГГц и от 3,440 до 3,529 ГГц.

[0086] Результаты моделирования нормированной диаграммы направленности многоантенной системы, представленной на фиг. 2, представлены на фиг. 8a, фиг. 8b, фиг. 9a и фиг. 9b.

[0087] На фиг. 8a представлена нормированная диаграмма направленности PIFA 10 первого типа, которая работает на 2,7 ГГц, показывающая излучение PIFA 10 первого типа.

[0088] На фиг. 8b представлена нормированная диаграмма направленности PIFA 10 первого типа, которая работает на 3,5 ГГц.

[0089] На фиг. 9a представлена нормированная диаграмма направленности PIFA 80 второго типа, которая работает на 2,7 ГГц.

[0090] На фиг. 9b представлена нормированная диаграмма направленности PIFA 80 второго типа, которая работает на 3,5 ГГц. Можно видеть, что PIFA 10 первого типа и PIFA 80 второго типа имеют более хороший показатель изотропного излучения.

[0091] Многоантенная система, представленная на фиг. 2, симметрична относительно координатной плоскости x0z и координатной плоскости y0z. Следовательно, результаты моделирования параметра S и нормированная диаграмма направленности другой антенны аналогичны приведенным выше результатам моделирования, и в настоящем документе детали повторно не описаны.

[0092] Следовательно, многоантенная система, представленная на фиг. 2, представляет собой многоантенную систему, которая относится к терминалу мобильного телефона небольших размеров и которая может отвечать требованиям для двухчастотных полос, хорошей развязке и легкости производства. Для многоантенной системы, представленной на фиг. 2, значение согласования импедансов меньше -10 дБ как в частотной полосе от 2,631 ГГц до 2,722 ГГц, так и в частотной полосе от 3,440 ГГц до 3,529 ГГц и имеет относительно хорошую развязку (меньше чем -20 дБ), соответственно, в частотной полосе от 2,631 ГГц до 2,722 ГГц и частотной полосе от 3,440 ГГц до 3,529 ГГц, требования к системе мобильной связи следующего поколения удовлетворены.

[0093] На фиг. 10 представлена схематическая структурная диаграмма мобильного терминала согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения. Мобильный терминал, предусмотренный в этом варианте осуществления, содержит корпус 101 мобильного терминала и антенную систему 102, причем корпус 101 мобильного терминала содержит основные функциональные компоненты мобильного терминала, такие как процессор и память. Антенная система 102 может представлять собой какую-либо одну из многоантенных систем, предусмотренных приведенными выше вариантами осуществления, и она используется для того, чтобы принимать и передавать сигнал для корпуса 101 мобильного терминала. Корпус 101 мобильного терминала обрабатывает сигнал, принимаемый антенной системой 102, генерирует сигнал и передает сигнал с использованием антенной системы 102.

[0094] Мобильный терминал, предусмотренный в этом варианте осуществления, использует приведенную выше многоантенную систему, которая позволяет не только достигать меньшего объема, но также дополнительно улучшать эффективность связи мобильного терминала, поскольку в относительно небольшом пространстве расположено как можно больше антенн.

[0095] Наконец, следует отметить, что приведенные выше варианты осуществления предназначены лишь для описания технических решений согласно настоящему изобретению, а не для ограничения настоящего изобретения. Несмотря на то, что настоящее изобретение описано подробно со ссылкой на приведенные выше варианты осуществления, специалисты в данной области должны понимать, что они все же могут выполнять модификации технических решений, описанных в приведенных выше вариантах осуществления, или выполнять эквивалентные замены в их некоторых или всех технических признаках, не отступая от объема технических решений вариантов осуществления настоящего изобретения.

Изобретение относится к антенной технике. Многоантенная система содержит: планарную F-образную антенну (PIFA) (10) первого типа, которая содержит металлическую земляную плоскость (11), диэлектрическую пластину (12), полосковый излучатель (13), питающий блок (15) зондового типа и металлический закорачивающий штырь (16), причем полосковый излучатель расположен на верхней поверхности диэлектрической пластины и соединен с металлической земляной плоскостью посредством использования питающего блока зондового типа и металлического закорачивающего штыря; PIFA (30) второго типа, перпендикулярную PIFA (10) первого типа, содержащую металлическую земляную плоскость (31), полосковый излучатель (33), питающий блок (36) и металлический закороченный полосок (34), причем полосковый излучатель соединен с металлической земляной плоскостью с использованием питающего блока и металлического закороченного полоска; и шлейф (2) развязки, расположенный на краю стороны, близкой к PIFA второго типа, верхней поверхности диэлектрической пластины PIFA первого типа. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Многоантенная система, которая содержит:

планарную F-образную антенну (PIFA) (10) первого типа, которая содержит металлическую земляную плоскость (11), диэлектрическую пластину (12), полосковый излучатель (13), питающий блок (15) зондового типа и металлический закорачивающий штырь (16), причем полосковый излучатель (13) расположен на верхней поверхности диэлектрической пластины (12) и соединен с металлической земляной плоскостью (11) посредством использования питающего блока (15) зондового типа и металлического закорачивающего штыря (16);

PIFA (30) второго типа, перпендикулярную PIFA (10) первого типа, содержащую металлическую земляную плоскость (31), полосковый излучатель (33), питающий блок (36) и металлический закороченный полосок (34), причем полосковый излучатель (33) соединен с металлической земляной плоскостью (31) посредством использования питающего блока (36) и металлического закороченного полоска (34); и

шлейф (2) развязки, расположенный на краю стороны, близкой к PIFA (30) второго типа, верхней поверхности диэлектрической пластины (12) PIFA (10) первого типа.

2. Система по п. 1, в которой расстояние от PIFA первого типа до PIFA второго типа больше или равно предварительно заданному порогу.

3. Система по п. 2, в которой предварительно заданный порог составляет 7 мм.

4. Система по п. 1, в которой на полосковом излучателе PIFA первого типа вытравлена U-образная канавка (14).

5. Система по п. 1, в которой на полосковом излучателе PIFA второго типа вытравлена L-образная щель (35, 85).

6. Система по п. 1, в которой питающий блок PIFA второго типа представляет собой L-образный коаксиальный питающий блок.

7. Система по п. 1, в которой PIFA второго типа дополнительно содержит L-образную согнутую металлическую земляную плоскость (32, 82), и причем L-образная согнутая металлическая земляная плоскость расположена на краю металлической земляной плоскости PIFA второго типа.

8. Система по п. 1, в которой имеется четыре PIFA (10, 20, 50, 60) первого типа и четыре PIFA (30, 40, 70, 80) второго типа, причем четыре PIFA первого типа расположены по четырем углам четырехугольника, две PIFA второго типа расположены за пределами первой стороны четырехугольника, другие две PIFA второго типа расположены за пределами второй стороны четырехугольника, причем первая сторона противоположна второй стороне, и расстояние от любой одной из PIFA первого типа до ближайшей PIFA второго типа больше или равно 7 мм.

9. Система по п. 8, в которой на полосковом излучателе (83) PIFA второго типа вытравлена щель, и полосковый излучатель имеет форму, получаемую посредством отрезания трех углов от прямоугольника.

10. Система по п. 1, в которой диэлектрическая постоянная диэлектрической пластины составляет между 1 и 10.

11. Мобильный терминал, который содержит корпус мобильного терминала и многоантенную систему по любому из пп. 1-10, причем многоантенная система соединена с корпусом мобильного терминала и выполнена с возможностью принимать и передавать сигнал для корпуса мобильного терминала.