CN104078763B - Mimo天线和电子设备 - Google Patents

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Abstract

本公开揭示了一种MIMO天线和电子设备，属于天线领域。所述MIMO天线包括互相对称的两个天线组件，每个天线组件包括：紧固部分和与所述紧固部分相连的辐射体部分；所述紧固部分，用于与使用所述MIMO天线的电子设备中的金属板紧固连接，将所述金属板作为所述天线组件的一部分；所述辐射体部分，用于产生至少一个频段的天线谐振；解决了相关技术中MIMO天线需要较多的材料，进而使得MIMO天线的成本高的问题；达到了可以减少MIMO天线需要使用的材料，降低MIMO天线的成本的效果。

Description

MIMO天线和电子设备
技术领域
本公开涉及天线领域，特别涉及一种MIMO天线和电子设备。
背景技术
MIMO(Multiple-Input Multiple-Output，多输入多输出)系统凭借较高的传输速率以及较好的通信可靠性逐渐成为人们关注的焦点之一，相应的MIMO系统中的MIMO天线也成为人们主要的研究对象。
一般来说，MIMO天线包括两个天线组件，两个天线组件的结构左右对称。且MIMO天线中通常有外接电缆线，MIMO天线通过外接电缆线与电子设备进行连接，进而通过外接电缆线为电子设备提供服务。
发明人在实现本公开的过程中，发现相关技术至少存在如下缺陷：相关技术中的MIMO天线占据的空间比较大，需要较多的材料，MIMO天线的成本比较高。
发明内容
为了解决相关技术中MIMO天线需要较多的材料，进而使得MIMO天线的成本高的问题，本公开提供了一种MIMO天线和电子设备。所述技术方案如下：
根据本公开实施例的第一方面，提供一种MIMO天线，所述MIMO天线包括互相对称的两个天线组件，每个天线组件包括：紧固部分和与所述紧固部分相连的辐射体部分；
所述紧固部分，用于与使用所述MIMO天线的电子设备中的金属板紧固连接，将所述金属板作为所述天线组件的一部分；
所述辐射体部分，用于产生至少一个频段的天线谐振。
在一个实施例中，所述紧固部分包括与所述金属板平行的基板、从所述基板的两侧分别延伸形成的插槽沿；
在所述基板上还形成有用于与所述金属板紧固连接的至少一个安装孔。
在一个实施例中，所述辐射体部分包括至少一个频段枝节，每个频段枝节用于产生一个频段的天线谐振。
在一个实施例中，所述辐射体部分包括：
从所述紧固部分弯折后在与所述金属板平行的平面上延伸形成的连接部；
从所述连接部弯折后在与所述金属板垂直的平面上延伸形成的第一频段枝节；
从所述第一频段枝节与所述金属板垂直的一条侧边上延伸形成的与所述金属板和所述第一频段枝节均垂直的第二频段枝节；
在所述连接部中形成有第一开槽，所述第一开槽使所述连接部在与所述第二频段枝节相邻的一侧形成第三枝节，所述第三枝节用于与所述第二频段枝节和地之间分别产生分布电容。
在一个实施例中，从所述第一频段枝节与所述金属板垂直的另一条侧边中部向所述第一频段枝节的中央延伸形成有第二开槽。
在一个实施例中，所述第三枝节中形成有第一馈点，所述第一馈点位于所述第一开槽的一侧；
在所述连接部中形成有第二馈点，所述第二馈点位于所述第一开槽的另一侧且与所述第一馈点对称。
在一个实施例中，所述天线组件还包括同轴馈线；
所述同轴馈线的内导体与所述第一馈点电性相连；
所述同轴馈线的外导体与所述第二馈点电性相连。
在一个实施例中，所述两个天线组件安装于所述电子设备背部的同一侧边，且所述辐射体部分和所述电子设备的其它部分在所述电子设备的朝向用户一面上的投影互不相交。
第二方面，提供了一种电子设备，所述电子设备包括第一方面所述的MIMO天线。
在一个实施例中，所述电子设备为平板电视。
本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
通过将使用MIMO天线的电子设备中的金属板作为天线中的一部分，解决了相关技术中MIMO天线需要较多的材料，进而使得MIMO天线的成本高的问题；达到了可以减少MIMO天线需要使用的材料，降低MIMO天线的成本的效果。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本公开。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并于说明书一起用于解释本发明的原理。
图1是根据一示例性实施例示出的MIMO天线的一种示意图；
图2A是根据另一示例性实施例示出的MIMO天线中的天线组件的一种示意图；
图2B是根据另一示例性实施例示出的第二开槽的示意图；
图2C是根据另一示例性实施例示出的第一开槽的示意图；
图2D是根据再一示例性实施例示出的天线组件中的馈点与同轴馈线的连接示意图；
图2E是根据再一示例性实施例示出的天线组件中的紧固部分和辐射体部分的划分示意图；
图3是根据一示例性实施例示出的天线组件的三视图；
图4是根据一示例性实施例示出的天线组件的阻抗圆图的示意图；
图5是根据一示例性实施例示出的天线组件的天线驻波比的仿真示意图；
图6是根据一示例性实施例示出的天线组件的隔离度的仿真示意图；
图7是根据一示例性实施例示出的天线组件在电子设备中的安装示意图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
图1是根据一示例性实施例示出的MIMO天线的一种示意图，该MIMO天线包括互相对称的两个天线组件，如图1所示，每个天线组件可以包括：紧固部分10和与紧固部分10相连的辐射体部分20；
紧固部分10，用于与使用MIMO天线的电子设备中的金属板紧固连接，将金属板作为天线组件的一部分；
辐射体部分20，用于产生至少一个频段的天线谐振。
综上所述，本实施例提供的MIMO天线，通过将使用MIMO天线的电子设备中的金属板作为天线中的一部分，解决了相关技术中MIMO天线需要较多的材料，进而使得MIMO天线的成本高的问题；达到了可以减少MIMO天线需要使用的材料，降低MIMO天线的成本的效果。
需要说明的是，由于MIMO天线中的两个天线组件互相对称，所以为了便于描述，以下只以其中的一个天线组件来举例说明，对于另一个天线组件就不再赘述。
图2A是根据另一示例性实施例示出的MIMO天线中的天线组件的一种示意图，如图2A所示，该天线组件可以包括：紧固部分10和与紧固部分10相连的辐射体部分20；
紧固部分10，用于与使用MIMO天线的电子设备中的金属板紧固连接，将金属板作为天线组件的一部分。紧固部分10可以由0.3a厚的洋白铜冲压得到，a为长度单位，在实际实现时，紧固部分10还可以由其它材料或者其它厚度的金属板冲压得到，本实施例对此并不做限定。使用MIMO天线的电子设备中的金属板可以是电子设备的后背板，本实施例对此并不做限定，并且本实施例通过将电子设备中的金属板作为天线组件的一部分，提高了天线的辐射效率。
紧固部分10包括与金属板平行的基板11、从基板11的两侧分别延伸形成的插槽沿12。
在基板11上还形成有用于与金属板紧固连接的至少一个安装孔13。安装孔13用于通过固定组件将紧固部分10和金属板进行连接。并且，在实际实现时安装孔13可以是图2A所示的圆孔，也可以是诸如矩形、椭圆形和梯形之类的其它形状的孔，本实施例对此并不做限定。并且固定组件可以是螺钉等用于固定的组件。
辐射体部分20，用于产生至少一个频段的天线谐振。
本实施例将使用MIMO天线的电子设备中的金属板作为天线组件的一部分，提高了MIMO天线的辐射效率，这就相应的减少了制作辐射体部分20时需要的材料，降低了MIMO天线的成本。
辐射体部分20可以由0.3a厚的洋白铜冲压得到，a为长度单位，并且在实际实现时，辐射体部分20还可以由其它材料或者其它厚度的金属板冲压得到，本实施例对此并不做限定。同时，辐射体部分20和紧固部分10可以是由同一块洋白铜冲压弯折后得到的两个部分，本实施例对此也不做限定。
辐射体部分20包括至少一个频段枝节，每个频段枝节用于产生一个频段的天线谐振。本实施例以辐射体部分20包括两个频段枝节为例，该辐射体部分20包括：
从紧固部分10弯折后在与金属板平行的平面上延伸形成的连接部21；
从连接部21弯折后在与金属板垂直的平面上延伸形成的第一频段枝节22；
第一频段枝节22用于产生2.4～2.5GHZ频段的谐振。
从第一频段枝节22与金属板垂直的一条侧边上延伸形成的与金属板和第一频段枝节22均垂直的第二频段枝节23；
第二频段枝节23用于产生5.1～5.8GHZ频段的谐振。
从第一频段枝节22与金属板垂直的另一条侧边中部向第一频段枝节22的中央延伸形成有第二开槽24。
请参考图2B，第二开槽24可以是从第一频段枝节22的另一条侧边中距离第一频段枝节22与连接部21的连接边为d1的位置开始形成的长度为L1，且向第一频段枝节22的中央延伸的宽度为L2的矩形开槽。其中，L1和d1的总长度小于第一频段枝节22的另一条侧边的长度，L2小于第一频段枝节22中与金属板平行的侧边的长度。在实际实现时，第二开槽24还可以是其它形状或者其它大小的开槽，本实施例对此并不做限定。
在连接部21中形成有第一开槽25，第一开槽25使连接部21在与第二频段枝节23相邻的一侧形成第三枝节26，第三枝节26用于与第二频段枝节23和地之间分别产生分布电容。
请参考图2C，第一开槽25包括L3*L4的矩形槽25a和L6*L5的矩形槽25b。其中，矩形槽25a可以是从连接部21中与连接部21和第一频段枝节22的连接边垂直的一条侧边中距离连接边的对边为d2的位置开始形成的宽为L3，且向连接部21的中央延伸的长为L4的开槽；矩形槽25b是从连接部21与第一频段枝节22的连接边中距离与连接边垂直的另一条侧边为d3的位置开始形成的宽为L6，且向连接边的对边延伸的长为L5的开槽；其中，L4和d3的总长度等于连接部21与第一频段枝节22的连接边的长度，L3、L6以及d2的总长度为连接部21中与连接边垂直的侧边的长度。当然在实际实现时，第一开槽25还可以是其它形状或者其它大小的开槽，本实施例对此并不做限定。另外，连接部21在形成第一开槽25之后得到的L6*(L4-L5)的部分即为第三枝节26。
第三枝节26与地之间产生的分布电容，主要用于天线匹配，进而使得输入到天线组件中的电磁波能量可以尽可能的辐射出去，而不是存储在天线组件中，提高天线的辐射效率。同时，通过第三枝节26与地之间的分布电容，克服了电子设备的金属板带来的较大磁阻，避免了电子设备中的金属板给天线组件带来的影响。
第三枝节26与第二频段枝节23之间的分布电容，主要用于抵消MIMO天线中的两个天线组件之间的磁耦合，提高两个天线组件之间的隔离度。
第三枝节26中形成有第一馈点27，在连接部21中形成有第二馈点28。
第一馈点27位于第一开槽25的一侧，第二馈点28位于第一开槽25的另一侧且与第一馈点27对称。且第一馈点27和第二馈点28可以通过平行双线馈电也可以采用同轴馈线馈电，当采用同轴馈线馈电时，第一馈点27用于与同轴馈线中的内导体29电性相连，第二馈点28用于与同轴馈线中的外导体30电性相连，连接方式请参考图2D。其中，图2D只是以第一馈点27和第二馈点28的形状为矩形为例，在实际实现时也可以为圆形、三角形和椭圆形等其它规则或不规则形状。
请参考图2E，其示出了正视上述天线组件时天线组件的紧固部分10和辐射体部分20的划分示意图。
需要说明的是，本实施例以辐射体部分20包括两个频段枝节为例，在实际实现时，当天线组件需要产生更多频段的谐振时，辐射体部分还可以包括其它频段枝节，进而通过其它频段枝节来产生对应的频段。比如，当天线组件还需要产生3.4～3.6GHZ频段的谐振时，辐射体部分20还可以包括第三频段枝节，第三频段枝节用于产生3.4～3.6GHZ频段的谐振，本实施例对此并不做限定。
综上所述，本实施例提供的天线组件，通过将使用MIMO天线的电子设备中的金属板作为天线中的一部分，解决了相关技术中MIMO天线需要较多的材料，进而使得MIMO天线的成本高的问题；达到了可以减少MIMO天线需要使用的材料，降低MIMO天线的成本的效果。
请参考图3，其示出了上述实施例中的天线组件的三视图，并且在三视图中标出了天线组件中的各个组成部分的详细尺寸，尺寸的单位均为长度单位a，a在实际实现时可以为mm，本实施例对此并不做限定。
从图3可知，紧固部分10包括第一矩形和第二矩形；第一矩形的长和宽分别为23a和18.4a；第二矩形的长和宽分别为15a和1.6a。其中第一矩形的两侧分别是长和宽分别为4a和18.4a的插槽沿12，插槽沿12沿着垂直于金属板的方向弯折0.4a的深度；第一矩形的中间部分是长和宽分别为15a和18.4a的矩形，该矩形包括圆心在该矩形中长度为15a的边长的垂直平分线中距离15a所在边的距离为5a的，半径为3a的安装孔13；第一矩形的四个角分别是半径为0.5a的圆角；第二矩形与第一矩形的连接处中有两个半径为0.3a且向对称轴弯曲的两个圆角。由于紧固部分10与连接部21都与金属板平行且连接部21是由紧固部分10弯折得到，所以紧固部分10和连接部21的中间会有一个与紧固部分10和连接部均垂直的部分，如图3所示该部分是15a*2a的矩形，本实施例以该部分属于紧固部分10中的一部分为例。
连接部21、第一开槽25以及第三枝节26共同形成了长和宽分别为15a和6a的矩形。其中，连接部21包括第三矩形和第四矩形两部分，第三矩形的长和宽分别为15a和2a，第四矩形的长和宽分别为3a和4a；第一开槽25包括第五矩形和第六矩形，第五矩形的长和宽分别为12a和1a，第六矩形的长和宽分别为5.5a和3a。第三矩形中长度为2a的一条边与第四矩形中长度为4a的一条边在同一条直线上；第三矩形中长度为2a的另一条边与第五矩形中长度1a的一条边在同一条直线上，第四矩形中长度为4a的另一条边与第五矩形中长度1a的一条边以及第六矩形中长度为3a的一条边均在同一条直线上；长和宽分别为15a和6a的矩形中除连接部21和第一开槽25之外的其它区域为第三枝节26。此外，连接部21包括长和宽分别为0.5a和0.5a的第二馈点28，第三枝节26中包括长和宽分别为0.5a和0.5a的第一馈点27；第一馈点27和第二馈点28距离第一开槽25的临近边的距离均为0.5a，且第一馈点27和第二馈点28距离矩形中长度为15a的边的垂直平分线的最近距离均为0.5a。
第一频段枝节22和第二开槽24一同形成了长和宽分别为15a和9a的矩形。其中，第二开槽24包括长和宽分别为7.5a和4a的矩形部分，第二开槽24中长度为4a的一条边与长和宽分别为15a和9a的矩形中的长度为9a的一条边在同一条直线上，第二开槽24中长度为4a的另一条边在长和宽分别为15a和9a的矩形中长度为15a的边的垂直平分线上，第二开槽24中长度为7.5a的一条边距离第一频段枝节22与连接部21的连接边的距离为2a。在长和宽分别为15a和9a的矩形中长度为9a的另一条边中距离连接边的距离为1a的位置处延伸出一个长和宽分别为1a和2a的矩形，长和宽分别为15a和9a的矩形中长度为9a的另一条边与长和宽分别为1a和2a的矩形中长度为2a的一条边在同一条直线上；从长和宽分别为1a和2a的矩形中长度为2a的另一条边上延伸得到第二频段枝节23。
请参考图4，其示出了对使用图3所示的天线组件的MIMO天线进行调试时天线的阻抗圆图。
请参考图5，其示出了对使用图3所示的天线组件的MIMO天线进行调试时天线的驻波比。
从图5可知，在2.4～2.5GHZ和5.1～5.8GHZ两个频段内，天线组件的驻波比均小于天线所要求的阈值3，所以图3示的天线组件符合要求。
请参考图6，其示出了两个图3所示的天线组件在距离8cm时两个天线组件之间的隔离度。
从图6可知，在2.4～2.5GHZ的频段内，两个天线组件之间的隔离度达到了20dB以上，且在5.1～5.8GHZ的频段内，两个天线组件之间的隔离度达到了40dB以上，也即使用上述天线组件的MIMO天线可以在较小的空间内，达到要求的15dB，符合MIMO天线的要求。
在实际使用时，包括上述两个天线组件的MIMO天线可以安装于电子设备背部的同一侧边，本实施例对此并不做限定。为了提高天线组件的辐射效率，在安装天线组件时可以将天线组件中的辐射体部分和电子设备中的其他部分在电子设备的朝向用户一面上的投影互不相交，也即在电子设备朝向用户的一面，天线组件中的辐射体部分能够被用户查看到。比如，请参考图7，用户可以从电子设备朝向用户的一面查看到天线组件中的辐射体部分从电子设备的下边缘漏出。
需要说明的一点是，在实际使用时，优先考虑采用图3所示的天线组件，并且在使用MIMO天线的电子设备的尺寸过大或者过小时，可以适当的调整天线组件的比例，本实施例对此并不做限定。并且在实际实现时，电子设备可以是平板电视，本实施例对此也不做限定。
需要说明的另一点是，上述实施例只是以天线组件中的各个组成部分互相垂直或者平行为例，在实际实现时，各个组成部分形成的角度还可以是其它角度，本实施例只是以平行或者垂直来举例说明，对其实际角度并不做限定。并且当采用垂直或者平行时，当天线组件发生变形时，用户可以很容易的察觉，进而保证了MIMO天线的天线性能。
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (8)

1.一种多输入多输出MIMO天线，其特征在于，所述MIMO天线包括互相对称的两个天线组件，每个天线组件包括：紧固部分和与所述紧固部分相连的辐射体部分；
所述紧固部分，用于与使用所述MIMO天线的电子设备中的金属板紧固连接，将所述金属板作为所述天线组件的一部分；
所述辐射体部分，用于产生至少一个频段的天线谐振；
所述辐射体部分包括至少一个频段枝节，每个频段枝节用于产生一个频段的天线谐振；
所述辐射体部分包括：
从所述紧固部分弯折后在与所述金属板平行的平面上延伸形成的连接部；
从所述连接部弯折后在与所述金属板垂直的平面上延伸形成的第一频段枝节；
从所述第一频段枝节与所述金属板垂直的一条侧边上延伸形成的与所述金属板和所述第一频段枝节均垂直的第二频段枝节；
在所述连接部中形成有第一开槽，所述第一开槽使所述连接部在与所述第二频段枝节相邻的一侧形成第三枝节，所述第三枝节用于与所述第二频段枝节和地之间分别产生分布电容。
2.根据权利要求1所述的MIMO天线，其特征在于，所述紧固部分包括与所述金属板平行的基板、从所述基板的两侧分别延伸形成的插槽沿；
在所述基板上还形成有用于与所述金属板紧固连接的至少一个安装孔。
3.根据权利要求1所述的MIMO天线，其特征在于，从所述第一频段枝节与所述金属板垂直的另一条侧边中部向所述第一频段枝节的中央延伸形成有第二开槽。
4.根据权利要求1所述的MIMO天线，其特征在于，
所述第三枝节中形成有第一馈点，所述第一馈点位于所述第一开槽的一侧；在所述连接部中形成有第二馈点，所述第二馈点位于所述第一开槽的另一侧且与所述第一馈点对称。
5.根据权利要求4所述的MIMO天线，其特征在于，所述天线组件还包括同轴馈线；
所述同轴馈线的内导体与所述第一馈点电性相连；
所述同轴馈线的外导体与所述第二馈点电性相连。
6.根据权利要求1至5任一所述的MIMO天线，其特征在于，所述两个天线组件安装于所述电子设备背部的同一侧边，且所述辐射体部分和所述电子设备的其它部分在所述电子设备的朝向用户一面上的投影互不相交。
7.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括如权利要求1至6任一所述的MIMO天线。
8.根据权利要求7所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备为平板电视。
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