RU2574320C2 - Lte antenna pair for mimo/diversity operation in lte/gsm bands - Google Patents
Lte antenna pair for mimo/diversity operation in lte/gsm bands Download PDFInfo
- Publication number
- RU2574320C2 RU2574320C2 RU2013120479/28A RU2013120479A RU2574320C2 RU 2574320 C2 RU2574320 C2 RU 2574320C2 RU 2013120479/28 A RU2013120479/28 A RU 2013120479/28A RU 2013120479 A RU2013120479 A RU 2013120479A RU 2574320 C2 RU2574320 C2 RU 2574320C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- antennas
- antenna system
- antenna
- frame
- substrate
- Prior art date
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 33
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 20
- 238000013461 design Methods 0.000 claims description 7
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 claims description 7
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims description 2
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000005388 cross polarization Methods 0.000 description 4
- 238000011161 development Methods 0.000 description 4
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 3
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 3
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 3
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000010295 mobile communication Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
[0001] Настоящее изобретение относится к паре рамочных антенн для приложений мобильных телефонов и, в частности, к работе в сети LTE, для которой в каждом мобильном телефоне требуется более одной антенны.[0001] The present invention relates to a pair of loop antennas for mobile phone applications, and in particular to operation in an LTE network for which more than one antenna is required in each mobile phone.
Предшествующий уровень техникиState of the art
[0002] Проект долгосрочного развития (LTE) представляет собой самый последний стандарт развития технологии сетей мобильной связи. Он разработан, чтобы дать возможность провайдерам беспроводной связи в сетях GSM и 3G перейти к сетям и оборудованию четвертого поколения (4G). Технологии LTE обеспечат для потребителей ускорение выполнения существующих приложений, а также откроют возможности для новых приложений мобильных телефонов. Для обеспечения более высоких скоростей передачи информации для этих новых применений в системе LTE принята технология множества входов - множества выходов (MIMO), которая требует использования в мобильных телефонах двух антенн сотовой радиосвязи. Кроме того, LTE использует более низкие частоты, чем диапазон GSM, и антенны мобильных телефонов должны обеспечивать соответствующие характеристики работы на частотах, сниженных до 698 МГц (от частоты 824 МГц, используемой в настоящее время). Необходимость использования двух антенн и обеспечения работы на более низкой частоте создает серьезные проблемы для разработчиков антенн для мобильных устройств.[0002] The Long Term Development Project (LTE) is the latest development standard for mobile communications technology. It is designed to enable wireless providers in GSM and 3G networks to switch to fourth-generation networks and equipment (4G). LTE technologies will provide consumers with accelerated execution of existing applications, as well as open opportunities for new mobile phone applications. To provide higher information transfer rates for these new applications, the LTE system adopted the technology of multiple inputs - multiple outputs (MIMO), which requires the use of two cellular radio antennas in mobile phones. In addition, LTE uses lower frequencies than the GSM range, and the antennas of mobile phones must provide appropriate performance at frequencies reduced to 698 MHz (from the frequency currently used 824 MHz). The need to use two antennas and ensure operation at a lower frequency creates serious problems for developers of antennas for mobile devices.
[0003] Чтобы две антенны обеспечивали хорошие характеристики разнесения или успешно работали в системе MIMO, они должны принимать сигналы, приходящие в мобильное устройство, которые распространяются по разным путям. Это означает, что антенны должны иметь разные диаграммы направленности, разные поляризации, разные фазовые характеристики или должны быть в достаточной степени физически разнесены в пространстве.[0003] In order for two antennas to provide good diversity characteristics or operate successfully in a MIMO system, they must receive signals arriving at a mobile device that propagate in different ways. This means that the antennas must have different radiation patterns, different polarizations, different phase characteristics or must be sufficiently physically separated in space.
[0004] Показателем сходства двух антенн является коэффициент pe корреляции по огибающей, который характеризует меру различия диаграмм направленности излучения двух антенн по форме, поляризации и фазе. Для работы системы MIMO очень важен низкий уровень корреляции, поскольку когда pe=1, диаграммы направленности одинаковы, и невозможен режим MIMO или выигрыш за счет разнесения. Однако для pe=0 достигается оптимальный выигрыш для MIMO. Важно отметить, что рабочие характеристики двух антенн должны быть сходными: хорошие характеристики в режиме MIMO не могут быть обеспечены, если одна антенна имеет высокий КПД, а вторая антенна имеет низкий КПД. Обе антенны должны иметь примерно одинаковый КПД, однако при этом одна или несколько вышеуказанных характеристик должны отличаться.[0004] An indicator of the similarity of the two antennas is the envelope correlation coefficient p e , which characterizes the measure of the difference in radiation patterns of the two antennas in shape, polarization and phase. For the operation of the MIMO system, a low level of correlation is very important, because when p e = 1, the radiation patterns are the same, and the MIMO mode or gain due to diversity is impossible. However, for p e = 0, an optimal gain for MIMO is achieved. It is important to note that the performance of the two antennas should be similar: good performance in MIMO mode cannot be achieved if one antenna has high efficiency and the second antenna has low efficiency. Both antennas should have approximately the same efficiency, however, one or more of the above characteristics should differ.
[0005] Недавно было показано, что для мобильных телефонов могут использоваться рамочные антенны, и путем переключения или электронной настройки они могут быть сконфигурированы для обеспечения работы в диапазонах LTE, а также в диапазонах GSM, например, как это описано в заявке GB 0914280.3 заявителя, одновременно рассматриваемой в Патентном ведомстве Великобритании. Недавние разработки, направленные на расширение пропускной способности, включают многомодовые рамочные антенны, сложные схемы питания и заземления, а также сложные конструктивные элементы, обеспечивающие улучшение согласования с кабелем 50 Ом. Некоторые из таких разработок подробно описаны в заявке GB 1017472.0 заявителя, одновременно рассматриваемой в Патентном ведомстве Великобритании, содержание которой включается ссылкой в настоящую заявку.[0005] It has recently been shown that loop antennas can be used for mobile phones, and by switching or electronic tuning, they can be configured to operate in the LTE bands as well as in the GSM bands, for example, as described in Applicant application GB 0914280.3, at the same time pending in the United Kingdom Patent Office. Recent developments aimed at expanding throughput include multi-mode loop antennas, complex power and ground circuits, as well as complex design elements that provide better matching with a 50 ohm cable. Some of these developments are described in detail in the application GB 1017472.0 of the applicant, which is simultaneously considered by the Patent Office of Great Britain, the contents of which are incorporated by reference in this application.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
[0006] В настоящем изобретении предлагается антенная система с множеством входов - множеством выходов (MIMO), содержащая первую и вторую сложенные или компактные рамочные антенны, имеющие протяженность в продольном направлении и смонтированные по существу параллельно друг к другу на диэлектрической подложке, имеющей проводящий заземляющий слой, который проходит между первой и второй антеннами, причем первая и вторая антенны установлены на участках подложки, на которых отсутствует заземляющий слой, и первая и вторая антенны при их работе формируют первую и вторую диаграммы направленности излучения, а также обеспечивают токи, протекающие в заземляющем слое между антеннами, чтобы отклонить первую и вторую диаграммы направленности излучения относительно друг друга на угол больше нуля.[0006] The present invention provides an antenna system with multiple inputs - multiple outputs (MIMO), containing the first and second folded or compact frame antennas having a length in the longitudinal direction and mounted essentially parallel to each other on a dielectric substrate having a conductive ground layer , which passes between the first and second antennas, with the first and second antennas installed on sections of the substrate on which there is no grounding layer, and the first and second antennas during their operation They simulate the first and second radiation patterns, and also provide currents flowing in the grounding layer between the antennas in order to deflect the first and second radiation patterns relative to each other by an angle greater than zero.
[0007] Первая и вторая антенны могут быть установлены относительно друг друга аналогично паре катушек Гельмгольца, хотя это не существенно и даже не обязательно, чтобы антенны находились относительно друг друга на расстоянии порядка поперечного размера каждой рамки. Однако в предпочтительных вариантах рамки первой и второй рамочных антенн по существу коаксиальны. Чем больше расстояние между первой и второй антеннами, тем больше разнесение.[0007] The first and second antennas can be mounted relative to each other similarly to a pair of Helmholtz coils, although it is not essential and not even necessary that the antennas are relative to each other at a distance of the order of the transverse size of each frame. However, in preferred embodiments, the frames of the first and second frame antennas are substantially coaxial. The greater the distance between the first and second antennas, the greater the diversity.
[0008] Каждая из двух вышеуказанных рамочных антенн может быть сконфигурирована, как описано в заявке GB 1017472.0, а именно каждая рамочная антенна может быть выполнена как компактная рамка из проводящей дорожки, нанесенной на диэлектрической подложке путем перегибания рамки через край подложки для формирования первого и второго участков (патчей). В других вариантах первый и второй участок могут быть соединены между собой гальванически с помощью сквозных перемычек в пластинке, в результате чего обеспечивается компактная рамка. В других вариантах компактная рамка может быть сформирована в одной плоскости проводящей дорожкой в форме меандра или складыванием иным образом. Во всех вариантах выражение "сложенная или компактная рамочная антенна" относится к рамочной антенне, сформированной проводящей дорожкой в топологически рамочной конфигурации, которая охватывает меньшую площадь, чем площадь, охватываемая проводящей дорожкой, если бы она проходила по круговой траектории. В большинстве вариантов охватываемая траектория меньше площади, охватываемой проводящей дорожкой, если бы она проходила по квадратной или прямоугольной траектории. Это объясняется тем, что компактная или сложенная рамка, как правило, содержит по меньшей мере одну возвращающуюся часть, когда петля рамки переходит с одной стороны подложки на другую.[0008] Each of the two above-mentioned loop antennas can be configured as described in GB 1017472.0, namely, each loop antenna can be made as a compact frame of a conductive track deposited on a dielectric substrate by bending the frame through the edge of the substrate to form the first and second plots (patches). In other embodiments, the first and second sections may be galvanically interconnected using through jumpers in the plate, resulting in a compact frame. In other embodiments, the compact frame may be formed in one plane by a meander-shaped conductive path or otherwise folded. In all embodiments, the expression “folded or compact loop antenna” refers to a loop antenna formed by a conductive track in a topologically frame configuration that covers a smaller area than the area covered by the conductive path if it were to follow a circular path. In most cases, the path covered is less than the area covered by the conductive path if it were to follow a square or rectangular path. This is because a compact or folded frame typically contains at least one returning part when the frame loop passes from one side of the substrate to the other.
[0009] В различных вариантах осуществления изобретения используются две рамки, расположенные в мобильном телефоне, в USB аппаратном ключе (адаптере) и в других небольших устройствах для обеспечения работы в режиме MIMO или с разнесением.[0009] In various embodiments of the invention, two frames are used that are located in a mobile phone, in a USB dongle (adapter), and in other small devices to support MIMO or diversity operation.
[0010] Первая и вторая антенны могут иметь одинаковые конструкции и/или характеристики, или же они могут быть разными. Обе рамки могут быть установлены вертикально относительно горизонтальной подложки с заземляющим слоем и параллельно друг другу. В конкретных предпочтительных вариантах антенная система выполнена так, что каждая рамка может быть легко установлена вертикально на основной печатной плате USB аппаратного ключа.[0010] The first and second antennas may have the same designs and / or characteristics, or they may be different. Both frames can be mounted vertically relative to a horizontal substrate with a grounding layer and parallel to each other. In particular preferred embodiments, the antenna system is configured such that each frame can be easily mounted vertically on a USB key circuit board of a dongle.
[0011] Один конец каждой из первой и второй рамочных антенн соединен с радиочастотным (RF) фидером для соответствующего сигнала. Другой конец каждой рамочной антенны может быть соединен непосредственно с "землей" (например, путем присоединения к заземляющему слою), однако в предпочтительных вариантах другой конец рамочных антенн соединен с "землей" по меньшей мере через один индуктивный компонент для регулировки эффективной длины рамки. В наиболее предпочтительных вариантах другой конец одной или каждой рамочной антенны снабжен коммутатором, обеспечивающим выборочное включение двух или более разных индуктивных компонентов между другим концом и "землей", в результате чего обеспечивается возможность регулирования электрической длины рамки.[0011] One end of each of the first and second loop antennas is connected to a radio frequency (RF) feeder for a corresponding signal. The other end of each loop antenna can be connected directly to ground (for example, by attaching to the ground plane), however, in preferred embodiments, the other end of the loop antennas is connected to ground through at least one inductive component to adjust the effective length of the frame. In most preferred embodiments, the other end of one or each of the loop antennas is provided with a switch that selectively switches on two or more different inductive components between the other end and the ground, which makes it possible to adjust the electrical length of the frame.
[0012] Поскольку рамочные антенны параллельны друг другу и расположены друг от друга на небольшом расстоянии, можно подумать, что на такой небольшой площадке, как аппаратный ключ, будет трудно обеспечить малую величину корреляции по огибающей. Однако исследования токов, протекающих в проводящем слое аппаратного ключа, показывают, что две диаграммы направленности излучения могут быть наклонены таким образом, чтобы между ними был некоторый угол. В предпочтительных вариантах угол между диаграммами направленности излучения составляет по меньшей мере 20°, более предпочтительно по меньшей мере 35° и наиболее предпочтительно - примерно 50° или по меньшей мере 50°. Для угла порядка 50° коэффициент корреляции может быть порядка 0,4, что считается приемлемым для приложений MIMO и с разнесением.[0012] Since the loop antennas are parallel to each other and are located at a small distance from each other, one would think that it would be difficult to provide a small amount of envelope correlation in such a small area as a hardware key. However, studies of currents flowing in the conductive layer of the hardware key show that the two radiation patterns can be tilted so that there is a certain angle between them. In preferred embodiments, the angle between the radiation patterns is at least 20 °, more preferably at least 35 ° and most preferably about 50 ° or at least 50 °. For an angle of about 50 °, the correlation coefficient can be of the order of 0.4, which is considered acceptable for MIMO and diversity applications.
[0013] В типичном применении такого аппаратного ключа может требоваться, чтобы "основная" антенна перекрывала диапазоны LTE и GSM, и вторая антенна обеспечивала LTE MIMO или разнесение. Это означает, что две антенны необязательно должны иметь одинаковые конструкции или одинаковые характеристики. Альтернативно или в дополнение к этому, не требуется, чтобы они коммутировались или согласовывались одинаковым образом.[0013] In a typical application of such a dongle, it may be required that the “primary” antenna span the LTE and GSM bands, and the second antenna provides LTE MIMO or diversity. This means that two antennas need not have the same design or the same characteristics. Alternatively or in addition to this, they are not required to be switched or matched in the same way.
[0014] В одном из вариантов обе антенны могут быть одинаковыми, однако их электрические коммутирующие схемы могут использоваться одинаковым или разным образом. В некоторых вариантах обеспечиваются три положения коммутации, однако возможны конфигурации с двумя, четырьмя и другими количествами положений коммутации. Измерения взаимной корреляции между антеннами показали, что pe≤0,5 во всем диапазоне, используемом по протоколу LTE.[0014] In one embodiment, both antennas may be the same, but their electrical switching circuits may be used in the same or different ways. In some embodiments, three switching positions are provided, however, configurations with two, four and other numbers of switching positions are possible. Cross-correlation measurements between the antennas showed that p e ≤0.5 over the entire range used by the LTE protocol.
[0015] Этот результат вместе с хорошей пропускной способностью и КПД антенн означает, что они удовлетворяют требованиям системы LTE.[0015] This result, together with good bandwidth and antenna efficiency, means that they satisfy the requirements of the LTE system.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
[0016] Варианты осуществления изобретения описаны ниже со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:[0016] Embodiments of the invention are described below with reference to the accompanying drawings, in which:
Фиг.1 - первая известная конфигурация USB аппаратного ключа для LTE;Figure 1 - the first known configuration of a USB dongle for LTE;
Фиг.2 - вторая конфигурация USB аппаратного ключа для LTE;Figure 2 - the second configuration of the USB hardware key for LTE;
Фиг.3 и 4 - вариант осуществления настоящего изобретения;Figures 3 and 4 are an embodiment of the present invention;
Фиг.5-8 иллюстрирует теоретические принципы, лежащие в основе вариантов осуществления изобретения;5-8 illustrate the theoretical principles underlying the embodiments of the invention;
Фиг.9 - примерная схема соединений варианта осуществления настоящего изобретения;9 is an exemplary connection diagram of an embodiment of the present invention;
Фиг.10 - график, показывающий согласование входа и развязку для варианта осуществления изобретения в отдельности;10 is a graph showing input matching and isolation for an embodiment of the invention individually;
Фиг.11 - график, показывающий согласование входа и развязку для варианта осуществления изобретения при вставке в ноутбук;11 is a graph showing input matching and isolation for an embodiment of the invention when inserted into a laptop;
Фиг.12 - график КПД антенны для варианта осуществления изобретения в отдельности;12 is a graph of antenna efficiency for an embodiment of the invention separately;
Фиг.13 - график КПД антенны для варианта осуществления изобретения при вставке в ноутбук;13 is a graph of antenna efficiency for an embodiment of the invention when inserted into a laptop;
Фиг.14 - график изотропного 3D распространения, показывающий значения коэффициента корреляции и коэффициента мощности на кросс-поляризации в разных частотных диапазонах варианта осуществления настоящего изобретения в отдельности;Fig is a graph of isotropic 3D propagation, showing the values of the correlation coefficient and the power factor for cross-polarization in different frequency ranges of an embodiment of the present invention separately;
Фиг.15 - график изотропного 3D распространения, показывающий значения коэффициента корреляции и коэффициента мощности кросс-поляризации в разных частотных диапазонах варианта осуществления настоящего изобретения при вставке в ноутбук.Fig is a graph of isotropic 3D propagation, showing the values of the correlation coefficient and the power factor of cross-polarization in different frequency ranges of an embodiment of the present invention when inserted into a laptop.
Подробное описание изобретенияDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[0017] На фиг.1 показан схематично первый вариант известного MIMO USB аппаратного ключа 1 с удаленным кожухом. Аппаратный ключ 1 содержит соединительный разъем 2 USB, подложку 3 печатной платы, основную антенну 4 и вспомогательную антенну 5, расположенную перпендикулярно к основной антенне. Альтернативный вариант представлен на фиг.2, где вспомогательная антенна 5′ поднята над подложкой 3 печатной платы и может поворачиваться относительно ножки 6, на которой она установлена. Для наглядности показаны только некоторые элементы аппаратного ключа, хотя следует понимать, что на подложке 3 печатной платы расположены и другие компоненты, такие как схемы запоминающего устройства и процессора. MIMO USB аппаратные ключи такого типа обычно предназначены для использования в качестве USB-модемов, которые можно вставить в ноутбук или другой компьютер для обеспечения обмена данными с использованием сети LTE мобильной связи. Основная антенна 4 предназначена для приема и передачи сигналов LTE, GSM и HSPA, а вспомогательная антенна 5, 5′ обеспечивает пространственное разнесение для сигналов LTE. Однако вспомогательная антенна 5, 5′ имеет более низкие характеристики по сравнению с основной антенной 4, и поэтому USB аппаратный ключ 1 в целом не обеспечивает оптимальных характеристик при работе в режиме MIMO, и скорость передачи данных будет невысокой.[0017] Figure 1 shows schematically a first embodiment of a known
[0018] На фиг.3 и 5 представлен вариант осуществления настоящего изобретения (также в схематичной форме). MIMO USB аппаратный ключ 10 содержит соединительный разъем 2 USB, подложку 3 печатной платы в форме диэлектрической платы, такой как FR4, проводящий слой 11 заземления, а также две компактные рамочные антенны 12, 12′, расположенные параллельно напротив друг друга на длинных кромках пластины 3. Как можно видеть, рамочные антенны 2, 12′ установлены вертикально относительно плоскости пластины 3 в тех ее местах, где отсутствует заземляющий слой 11. Однако заземляющий слой 11 проходит между антеннами 12, 12′.[0018] Figures 3 and 5 show an embodiment of the present invention (also in schematic form).
[0019] Каждая антенна 12, 12′ содержит рамку, сформированную проводящей дорожкой 16, 16′, напечатанной или иным образом сформированной на диэлектрической подложке 13, 13′. В частности, каждая рамочная антенна 12 может содержать диэлектрическую подложку 13, имеющую первую 14 и вторую 15 противолежащие поверхности, а также проводящую дорожку 16, сформированную на пластинке 13, на которой обеспечивается точка 17 питания и точка 18 заземления, находящиеся рядом друг с другом на первой поверхности 14 подложки 13, причем проводящая дорожка 16 отходит от точки 17 питания и от точки 18 заземления в противоположных направлениях, доходит до кромки диэлектрической подложки 13, после чего переходит на вторую поверхность 15 диэлектрической подложки 13 и затем проходит по второй поверхности 15 по траектории, соответствующей траектории этой дорожки на первой поверхности 14, после чего соединяется с соответствующими сторонами проводящей схемы, сформированной на второй поверхности 15, которая проходит в центральную часть рамки, сформированной проводящей дорожкой 16 на второй поверхности 15, причем проводящая схема содержит индуктивные и емкостные элементы. Вместо проводящей схемы, содержащей индуктивные и емкостные элементы, два конца проводящей дорожки 16 на второй поверхности 15 могут соединяться гальванически простой проводящей нагрузочной пластинкой, или же проводящая дорожка 16 может формировать на второй поверхности 15 непрерывную рамку. В другом варианте вместо точки 17 питания и точки 18 заземления антенна 12 может иметь две точки 18 заземления, и возбуждение может осуществляться с помощью отдельной рамки или несимметричной антенны (не показана) с непосредственным возбуждением, которая связана с антенной 12 с помощью индуктивной или емкостной связи.[0019] Each
[0020] Как показано на фиг.3, диэлектрические подложки 13, 13′ имеют центральные вырезы 19, 19′, расположенные в тех местах, в которых напряженность электрического поля во время работы будет максимальной. Это помогает повысить КПД антенны.[0020] As shown in FIG. 3, the
[0021] В зоне 20 подложки 3 печатной платы и заземляющего слоя 11 между антеннами 12, 12′ и соединительным разъемом 2 USB могут быть расположены другие компоненты схемы (не показаны). Вообще говоря, эти другие компоненты схемы могут быть расположены и между антеннами 12, 12′, если они не создают слишком больших помех антеннам 12, 12′.[0021] In the
[0022] Как можно видеть, конструкция вариантов осуществления настоящего изобретения, в отличие от вышеописанных известных конструкций, симметрична относительно плоскости симметрии, проходящей по центральной линии USB аппаратного ключа.[0022] As you can see, the construction of embodiments of the present invention, in contrast to the above-described known structures, is symmetrical about a plane of symmetry passing along the center line of the USB dongle.
[0023] На фиг.5-8 иллюстрируются теоретические принципы, лежащие в основе вариантов осуществления настоящего изобретения. Поскольку рамочные антенны 12, 12′ параллельны друг другу и расположены друг от друга на небольшом расстоянии, можно подумать, что на такой небольшой площадке, как аппаратный ключ 10, будет трудно обеспечить малую величину корреляции по огибающей. Однако исследования токов 30, протекающих в заземляющем слое 11 аппаратного ключа 10, показывают, что две диаграммы 21, 22 направленности излучения могут быть наклонены таким образом, чтобы между ними был угол 50°. При такой величине угла может быть получен коэффициент корреляции, равный 0,4, который считается приемлемым для приложений MIMO и с разнесением. В частности, следует отметить, что расположение антенн 12, 12′ на диагонально противолежащих углах подложки 3 печатной платы аппаратного ключа 10 приводит к тому, что эти антенны работают в одном режиме, что влечет за собой высокую величину корреляции и потерю разнесения. Чтобы получить среднюю или низкую величину корреляции и, соответственно, приемлемое разнесение, необходимо располагать антенны 12, 12′ на одной кромке или на одном краю подложки 3 печатной платы.[0023] Figure 5-8 illustrates the theoretical principles underlying the embodiments of the present invention. Since the
[0024] На фиг.8 показана первая 31 и вторая 32 диаграммы направленности излучения, формируемые антенной системой, из которых видно, что они наклонены друг к другу под углом 50°, в результате чего обеспечивается приемлемое разнесение.[0024] FIG. 8 shows the first 31 and second 32 radiation patterns generated by the antenna system, from which it is seen that they are tilted to each other at an angle of 50 °, thereby providing acceptable diversity.
[0025] В типичном применении такого аппаратного ключа "основная" антенна 12 должна покрывать диапазоны LTE и GSM, и вторая антенна 12′ должна обеспечивать LTE MIMO или разнесение. Это означает, что две антенны 12, 12′ необязательно должны иметь одинаковую конструкцию или характеристики, и они не должны одинаковым образом коммутироваться или согласовываться. В рассматриваемых вариантах обе антенны 12, 12′ имеют одинаковую конструкцию, однако их электрические коммутирующие схемы могут использоваться одинаково или по-разному, как показано на фиг.9.[0025] In a typical application of such a dongle, the “primary”
[0026] На фиг.9 показана подложка 3 с заземляющим слоем 11 и с двумя участками 23, 23′ на противолежащих кромках, на которых заземляющий слой 11 отсутствует. Антенны 12, 12′ имеют точки 17, 17′ возбуждения, соответственно, которые соединены, соответственно, со входами 24, 24′ ВЧ-сигнала и со схемами 25, 25′ согласования антенн. Антенны 12, 12′ также имеют точки 18, 18′ заземления, соответственно, которые соединены с "землей" с помощью коммутаторов 26, 26′, обеспечивающих переключение между тремя разными заземляющими соединениями 27, 27′ с разными индуктивностями. Управление коммутаторами 26, 26′ осуществляется по линиям 28, 28′ управления. В рассматриваемом варианте показаны три положения коммутации, однако возможны конфигурации с двумя, четырьмя и другими количествами положений коммутации. Измерения взаимной корреляции между антеннами 2, 12′ показали, что pe≤0,5 во всем диапазоне, который используется в протоколе LTE. Этот результат вместе с хорошей пропускной способностью и КПД антенн 12, 12′ означает, что они удовлетворяют требованиям системы LTE.[0026] Figure 9 shows a
[0027] На фиг.10 показан график, иллюстрирующий согласование входа и развязку в двух разных положениях (то есть с разными индуктивностями, подключенными между антеннами и землей) в четырех диапазонах, а именно в диапазоне LTE 746-798 МГц, в диапазоне GSM, в диапазоне WCDMA и в диапазоне LTE 2500 2690 МГц для варианта осуществления настоящего изобретения в отдельности.[0027] FIG. 10 is a graph illustrating input matching and isolation in two different positions (that is, with different inductances connected between antennas and ground) in four bands, namely, in the LTE band 746-798 MHz, in the GSM band, in the WCDMA band and in the
[0028] На фиг.11 представлен график, соответствующий графику фиг.10, но с вставкой аппаратного ключа 10 в ноутбук.[0028] Fig. 11 is a graph corresponding to that of Fig. 10, but with the insertion of a
[0029] На фиг.12 представлен график КПД антенны для варианта осуществления настоящего изобретения в четырех диапазонах: 740-800 МГц, 820-960 МГц, 1710-2170 МГц и 2500-2690 МГц.[0029] FIG. 12 is a graph of antenna efficiency for an embodiment of the present invention in four bands: 740-800 MHz, 820-960 MHz, 1710-2170 MHz, and 2500-2690 MHz.
[0028] На фиг.13 представлен график, соответствующий графику фиг.12, но с вставкой аппаратного ключа 10 в ноутбук.[0028] FIG. 13 is a graph corresponding to that of FIG. 12, but with the insertion of a
[0031] На фиг.14 представлен график изотропного 3D распространения, на котором показаны кривые изменения величин коэффициента корреляции и коэффициента мощности кросс-поляризации в разных частотных диапазонах (740-800 МГц, 820-960 МГц и 1710-2170 МГц) для варианта осуществления настоящего изобретения; причем коэффициент мощности кросс-поляризации находится в диапазоне от -15 дБ до +15 дБ. Как можно видеть измеренный коэффициент корреляции pe≤0,5 или меньше во всех диапазонах и ниже 0,4 в большей части частотного спектра.[0031] FIG. 14 is a graph of isotropic 3D propagation showing the curves of the correlation coefficient and the cross-polarization power coefficient in different frequency ranges (740-800 MHz, 820-960 MHz, and 1710-2170 MHz) for an embodiment the present invention; moreover, the cross-polarization power factor is in the range from -15 dB to +15 dB. As you can see the measured correlation coefficient p e ≤0.5 or less in all ranges and below 0.4 in most of the frequency spectrum.
[0032] На фиг.15 представлен график, соответствующий графику фиг.12, но с вставкой аппаратного ключа 10 в ноутбук. Хотя в этом случае коэффициент корреляции выше на более низких частотах по сравнению со случаем отдельного аппаратного ключа 10, однако он достаточно низкий для обеспечения удовлетворительной работы в режиме MIMO и с использованием разнесения во всем частотном спектре.[0032] Fig. 15 is a graph corresponding to that of Fig. 12, but with the insertion of a
[0033] По всему тексту описания и формулы изобретения настоящей заявки слова "содержат" и "включают", а также их производные означают "включение без ограничения", то есть они не исключают содержания (включения) других частей, добавлений, компонентов и целых чисел или этапов. По всему тексту описания и формулы изобретения настоящей заявки указание каких-либо признаков в единственном числе охватывает и несколько таких признаков, если из контекста не следует иное. В частности, если в тексте используется форма единственного числа, то ее следует понимать как указание "один или несколько", если из контекста не следует иное.[0033] Throughout the text of the description and claims of the present application, the words “comprise” and “include,” as well as their derivatives mean “inclusion without limitation,” that is, they do not exclude the content (inclusion) of other parts, additions, components, and integers or stages. Throughout the text of the description and claims of the present application, the indication of any signs in the singular includes several such signs, unless the context otherwise indicates. In particular, if a singular form is used in the text, then it should be understood as indicating "one or more", unless the context otherwise indicates.
Признаки, целые числа, характеристики, компаунды, химические компоненты или группы, описанные в связи с конкретным аспектом, вариантом осуществления или примером изобретения должны пониматься как применимые к любому другому аспекту, варианту осуществления или примеру, описанным здесь, если только не являются несовместимыми. Все признаки, раскрытые в данной спецификации (включая формулу изобретения, реферат и чертежи), и/или все этапы любого способа или процесса, раскрытого таким образом, могут комбинироваться в любой комбинации, за исключением комбинаций, где по меньшей мере некоторые из таких признаков и/или этапов являются взаимно исключающими. Изобретение не ограничивается деталями любого из вышеуказанных вариантов осуществления. Изобретение распространяется на любой новый признак или комбинацию признаков, раскрытых в данной спецификации (включая формулу изобретения, реферат и чертежи), или на новый один или любую комбинацию этапов любого способа или процесса, раскрытого таким образом.Signs, integers, characteristics, compounds, chemical components or groups described in connection with a particular aspect, embodiment or example of the invention should be understood as applicable to any other aspect, embodiment or example described here, unless they are incompatible. All features disclosed in this specification (including the claims, abstract and drawings), and / or all steps of any method or process disclosed in this way, can be combined in any combination, with the exception of combinations where at least some of such features and / or steps are mutually exclusive. The invention is not limited to the details of any of the above embodiments. The invention extends to any new feature or combination of features disclosed in this specification (including the claims, abstract and drawings), or to a new one or any combination of steps of any method or process disclosed in this way.
Внимание читающего обращается на все документы, поданные одновременно или раньше этой спецификации в связи с этой заявкой, и которые открыты для публичного ознакомления с этой спецификацией, и содержание всех таких документов включено настоящим в данный документ посредством ссылки.The reader’s attention is drawn to all documents submitted simultaneously or earlier than this specification in connection with this application, and which are open to public familiarization with this specification, and the contents of all such documents are hereby incorporated by reference.
Claims (19)
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB1017481.1 | 2010-10-15 | ||
GB201017481A GB2484542B (en) | 2010-10-15 | 2010-10-15 | LTE antenna pair for mimo/diversity operation in the LTE/GSM bands |
PCT/GB2011/051897 WO2012049476A1 (en) | 2010-10-15 | 2011-10-05 | Lte antenna pair for mimo/diversity operation in the lte/gsm bands |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013120479A RU2013120479A (en) | 2014-11-20 |
RU2574320C2 true RU2574320C2 (en) | 2016-02-10 |
Family
ID=
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2208298C2 (en) * | 1996-12-04 | 2003-07-10 | Квэлкомм Инкорпорейтед | Dual-band antenna coupling device for portable radiophone |
US6842158B2 (en) * | 2001-12-27 | 2005-01-11 | Skycross, Inc. | Wideband low profile spiral-shaped transmission line antenna |
RU2380800C2 (en) * | 2007-06-07 | 2010-01-27 | Лев Федорович Горшков | Loop antenna |
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2208298C2 (en) * | 1996-12-04 | 2003-07-10 | Квэлкомм Инкорпорейтед | Dual-band antenna coupling device for portable radiophone |
US6842158B2 (en) * | 2001-12-27 | 2005-01-11 | Skycross, Inc. | Wideband low profile spiral-shaped transmission line antenna |
RU2380800C2 (en) * | 2007-06-07 | 2010-01-27 | Лев Федорович Горшков | Loop antenna |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101192054B1 (en) | Dual-feed dual band antenna assembly and associated method | |
US9484619B2 (en) | Switchable diversity antenna apparatus and methods | |
US20070152881A1 (en) | Multi-band antenna system | |
WO2012088837A1 (en) | Array antenna of mobile terminal and implementing method thereof | |
US9461365B2 (en) | LTE antenna pair for MIMO/diversity operation in the LTE/GSM bands | |
WO2014135012A1 (en) | Aerial device and method for setting aerial device | |
CN106935960A (en) | A kind of antenna element and mimo antenna and terminal | |
JP2005525036A (en) | Antenna device and module including antenna device | |
CN106450752B (en) | A MIMO Antenna with High Isolation for Smartphones | |
WO2020010941A1 (en) | Antenna and communication device | |
CN110808450A (en) | Dual-polarized antenna and its radiating element | |
Muhsin et al. | An eight-element MIMO antenna system for 5G mobile handsets | |
WO2022053156A1 (en) | Antenna device, array of antenna devices, and base station with antenna device | |
Muhsin et al. | Isolation techniques in MIMO antennas for 5G mobile devices (comprehensive review) | |
Chen et al. | Wideband antenna pairs consisting of E-/M-coupling frame monopoles and M-/E-coupling back cover patches for mobile terminal applications | |
KR20090050566A (en) | MIO system installed in vehicle | |
CN105789828B (en) | Antenna and mobile terminal | |
CN114597639A (en) | A broadband low-frequency filter oscillator and multi-frequency base station antenna | |
US20110227801A1 (en) | High isolation multi-band antenna set incorporated with wireless fidelity antennas and worldwide interoperability for microwave access antennas | |
JP5885011B1 (en) | Antenna device and communication device | |
RU2574320C2 (en) | Lte antenna pair for mimo/diversity operation in lte/gsm bands | |
Chen et al. | Compact dual-band MIMO monopole dual-antenna system for 5G laptops | |
KR101087418B1 (en) | Dual polarized multi-strip loop antennas for wireless devices, and related methods | |
Wang et al. | A Novel 4× 4 MIMO Antenna Decoupled by T-Shaped Dummy Antenna with High Robustness for 5G Mobile Devices | |
Chen et al. | Self-Decoupled Coupled Line Antenna Pair (CLAP) |