[发明专利]天线组件、包含天线组件的电子设备和调节天线性能方法

说明书

技术领域

本发明涉及天线组件以及电子设备，尤其涉及用于调节电子设备中多天线系统性能的天线组件以及包含该天线组件的电子设备和调节天线性能方法。

背景技术

为了提高系统容量，改善通信质量，多天线系统被越来越多的移动终端设备等电子设备所采用。多天线系统可以有效扩大系统覆盖范围，显著提高信号质量。

但是由于移动终端如手机、无线上网卡等设备本身的尺寸与通常的通信频段的波长可相比拟，因此移动终端内部的印刷电路板也成为整个天线系统的一部分参与辐射，其表面会耦合一部分电流，对多天线系统中各天线单元之间的隔离度产生不良影响。

印刷电路板对于低频段天线的影响尤为明显：一般手机的长度约在100毫米左右，恰好接近GSM850/900或WCDMA V/VIII通信模式对应波长的1/4，该波长用λ表示。因此即使多天线系统中任意两个天线元素之间的空间间隔接近1/4λ，由于印刷电路板的存在，也难以保证天线单元间具有良好的隔离度。

从射频的角度来说，天线单元之间的隔离度反映了多天线系统中的邻近天线元件的电磁干扰，也即邻近天线元件之间的电磁耦合。每个元件中的电流与邻近元件的电磁耦合使得元件上的理想电流分布发生畸变。这引起了辐射方向图的变化，以及引起了天线输入阻抗的变化。低的隔离度意味着天线单元之间能量传递的高的耦合，从而降低天线的辐射效率。隔离度的强度可以通过S参数进行表征。S参数也即天线的散射参数(scattering parameter)，其中，例如，S21表示从端口1到端口2泄露了多少能量。

图1所示为一典型的传统手机2元阵列结构的示例。印刷电路板尺寸为100毫米×50毫米，天线高度5毫米。工作频段在800MHz-900MHz范围。通常为了保证两天线单元之间没有较大干扰，尽量保证天线单元之间的距离。因此在图1中，两天线单元分别置于移动终端的顶部和底部，间隔100毫米。

图2为图1所示的天线单元的散射参数。其中，S11表示端口1的回波损耗，也即天线1的馈电端口的回波损耗，S22表示端口2的回波损耗，也即天线2的馈电端口的回波损耗。一般的，对于一个含有n元天线的天线阵，Sii指i端口的回波损耗，Sij(i不等于j)表示不同端口之间的相互影响。回波损耗，表示有多少入射功率被反射回信号源。S21的绝对值反映了两个天线单元之间的隔离程度。S21的绝对值越大，表示天线单元之间的隔离度越好，而S21的绝对值越小，表示天线单元之间的隔离度越差。由图2可见，即使当两天线单元的回波损耗较小的情况下，隔离度仍然很差(最差值为6.3dB)。

天线阵的相关系数包络曲线如图3所示。由图3可见，其相关系数值在630MHz至1100Mhz范围内均高于0.5，而实际设计标准要求天线阵列的相关系数包络至少小于0.5。

图4(a)和图4(b)为分别激励两天线单元时，移动终端内部的电流幅度分布图。由图4(a)和图4(b)可见当一个天线单元受到激励时，另一个天线单元表面也有强烈的电流分布，说明两天线单元之间耦合强烈，也即，两个天线单元之间的隔离度很差。

现有的针对移动终端内部多天线系统隔离度较差问题的解决方案，如Angus C.K.Mak，Corbett R.Rowell，and Ross D.Murch，“Isolation Enhancement Between Two Closely Packed Antennas，(对两个紧密封装的天线之间的隔离度的增强)”IEEE Trans.Antennas Propag，vol.56，no.11，pp.3411-3419，Nov 2008，是针对两天线单元距离较近的情况，该解决方案的缺点是有效带宽较窄。

发明内容

因此，在现有技术的方法中存在如下技术问题：天线设计中并未考虑印刷电路板地面对天线单元耦合的负面影响。因此，本发明提出了一种考虑印刷电路板对天线单元之间的隔离度的影响的天线组件和包含该天线组件的电子设备。

因此，根据本发明的第一方面，提供了一种天线组件，可用于调节一个电子设备中多天线系统性能，其中所述电子设备包括印刷电路板和多个天线单元，其特征在于，所述天线组件进一步包括：至少一个耦合分支单元，由导电材料组成，并且与所述印刷电路板的接地板电连接、用以增强所述多个天线单元之间的隔离度，所述至少一个耦合分支单元。

因为该多天线系统的天线组件还包括由导电材料组成的耦合分支单元，因此，由天线单元所产生的辐射能量被耦合分支单元所吸收，多个天线单元之间的互相影响减弱，从而提高了多个天线单元之间的隔离度。