移動終端中多天線隔離技術的專利分析

巫吟荷

【摘要】 隨著LTE和4G系統發展的需要，移動終端需要配置多個可獨立工作的天線。如何減小移動終端中多個天線之間的耦合，提高天線單元之間的隔離度成為MIMO天線設計的難點和重點。

本文通過對移動終端中多天線隔離技術在國際、國內的專利申請情況以及對多天線隔離技術發展的主要分支進行分析，對于本領域技術人員理解和應用該項技術具有重要意義。

【關鍵字】 多天線 隔離 MIMO 去耦 移動終端

一、引言

多輸入多輸出技術（MIMO）天線系統在發射端和接收端都使用了多副天線，它在原有的時分復用和頻分復用的基礎上，增加了一個空間維度，實現大幅度提升信道容量、通信品質和傳輸速率的目的[1]。

多輸入多輸出技術被廣泛地認為是LTE和4G系統的核心技術之一。多天線系統中引起互耦的主要因素是地板表面波和空間波。面對如何解決多天線單元之間的隔離問題，國內外學者進行了各種深入研究。

二、多天線隔離技術專利分析

2.1 多天線隔離技術的發展

截止到2015年5月，利用專業的檢索工具檢索后發現，就多天線隔離技術的全球專利申請量而言，2010年以后，申請量迅速增長，其中2012年、2013年達到了較大的申請量；就我國的專利申請量而言，也是在2010年以后，申請量迅速增長，到2013年申請量達到最大。

可見，為了適應LTE和4G無線通信系統的發展，滿足多功能智能移動終端的小型化和薄型化的需求，國內外技術人員做出了較大的努力。通過對比國內申請量與全球申請量可以看出，早期申請中國外的申請占據的比例較大，國內在多天線隔離技術的研究上處于起步階段。

從申請機構的類型來看，國內公司申請、高校申請各占據了37.6%，國外公司申請占據了24.7%。公司的申請量和高校的申請量相當，說明企業在通訊技術領域的創新和研發中起著很重要的作用，而高校在多天線隔離技術的研究上也占據了主要的地位。

可見，由于新一代移動通信技術的大力發展，移動終端中多天線隔離技術的研究無論對于企業還是高校都已成為了研究的重點和熱點。

2.2 多天線隔離技術發展的主要分支

通過對多天線隔離技術專利的分析，可以得出為了提高多天線之間的隔離度，主要有以下幾種方式：

第一，基于解耦網絡去耦。早在1976年，學者Andersen提出利用內置解耦網絡減小MIMO天線單元間的互耦。但這種方法會增加天線的設計難度和重量，影響MIMO系統的大小，且該種方法只適用于窄帶的MIMO天線。

第二，基于中和線技術去耦。利用 “中和線”將兩天線相連，是一種引入電耦合的方法。通過選擇合適的“中和線”長度、形狀及合適的連接位置，能夠起到一定去耦的效果。

第三，基于EBG地板去耦。EBG結構是一種具有高阻抗及帶阻等特性的周期性結構，其可起到抑制表面波的作用，可用于多天線之間的去耦問題。但是其結構復雜，制作成本較高，大大限制了應用范圍。

第四，基于特殊地平面去耦。特殊地平面結構可以是缺陷地結構、或者是在地板上設置枝節。該法可改變地電流的分布，設計靈活，可根據具體天線的安裝環境來優化設計缺陷地結構的形狀。

第五，基于寄生輻射單元去耦。寄生單元減小天線單元間互耦的原理：通過抵消受激勵天線單元與寄生單元之間產生的耦合電流，以及寄生單元與非激勵天線之間產生的耦合電流，實現提高天線單元間隔離度的目的。

第六，基于分離式地面去耦。分離式地面是指在同一塊介質基板上的多個天線之間具有不是物理連接在一起的各自分開的地面。通過采用分離式地面并合理安排多天線之間的相對位置，可以實現低互耦。

三、 結束語

本文首先介紹了有關移動終端中多天線隔離技術的專利在全球和中國的專利申請情況。其次，梳理了多天線隔離技術的多種實現手段。通過上述分析，為本領域技術人員更好地理解和應用多天線隔離技術提供了便利。

參 考 文 獻

[1] 李慧，可移動終端的多天線系統研究，浙江大學博士學位論文，2013.

[2] Stutzman，W.L，G.A.，Thiele.，Antenna Theory and Design [M]，Wiley，New York，1998.

[3] Dossche，S.，Blanch，S.，Romeu，J.，Optimum antenna matching to minimize signal correlation on a two-port antenna diversity system [J]. Electronics Letters，vol.40，no.19，pp.1164-1165，16 Sept.2004.