CN104241815B - 天线结构及具有该天线结构的无线通信装置 - Google Patents

Abstract

一种天线结构，包括间隔设置的主天线及分集天线，所述分集天线包括整体延伸方向相互垂直的第一辐射部及第二辐射部，所述第一辐射部的整体延伸方向垂直于所述主天线的整体延伸方向。由于所述分集天线的第一辐射部的整体延伸方向垂直于所述主天线的整体延伸方向，使得所述分集天线的辐射方向不同于主天线的辐射方向，从而减小了所述分集天线与主天线之间的包络相关系数。本发明还涉及一种无线通信装置。

Description

天线结构及具有该天线结构的无线通信装置

技术领域

本发明涉及一种天线，尤其涉及一种支持长期演进(Long Term Evolution,LTE)系统多输入多输出(Multi-input Multi-output,MIMO)技术的天线结构及具有该天线结构的无线通信装置。

背景技术

MIMO技术是LTE通信技术中的一个关键技术。MIMO技术是指在天线系统的发射端采用多根发射天线，接收端采用多根接收天线的技术。为了实现MIMO工作，需要使用两个或多个工作在相同频率的接收及发射天线。衡量MIMO天线好坏的几个主要指标包括：辐射效率、隔离度以及包络相关性系数(Envelope Correlation Coefficient,ECC)等。

由于手机等无线通信终端一般体积都较小，天线之间的间隔也很小，即便分集天线与主天线分别设置于电子装置的相对两端，也很难实现良好的隔离和较低的ECC。

发明内容

针对上述现有技术的不足，有必要提供一种可实现主天线与分集天线之间良好的隔离及较低ECC的天线结构。

另，还有必要提供一种具有所述天线结构的无线通信装置。

一种天线结构，包括间隔设置的主天线及分集天线，所述分集天线包括整体延伸方向相互垂直的第一辐射部及第二辐射部，所述第一辐射部的整体延伸方向垂直于所述主天线的整体延伸方向。

一种无线通信装置，包括电路板及所述天线结构，所述天线结构设置于所述电路板上，所述电路板包括第一侧边、第二侧边以及垂直连接第一侧边及第二侧边的第三侧边，所述第一侧边及第二侧边相对设置且相互平行，所述主天线设置于所述第一侧边，所述第一辐射部设置于所述第三侧边，所述第二辐射部设置于所述第二侧边。

由于所述分集天线的第一辐射部的整体延伸方向垂直于所述主天线的整体延伸方向，使得所述分集天线的辐射方向不同于主天线的辐射方向，从而减小了所述分集天线与主天线之间的包络相关系数。

附图说明

图1为本发明较佳实施方式的无线通信装置的立体组装图。

图2为图1所示无线通信装置的另一视角的立体组装图。

主要元件符号说明

无线通信装置 100

电路板 10

第一侧边 11

第二侧边 12

第三侧边 13

天线结构 30

主天线 31

第一馈电臂 311

第二馈电臂 331

第一接地臂 312

第二接地臂 332

第一连接臂 313

第二连接臂 333

第一辐射分支 314

第一辐射臂 3141

第二辐射臂 3142

第三辐射臂 3143

第一金属片 3144

第二辐射分支 315

第四辐射臂 3151

第五辐射臂 3152

第二金属片 3153

第三辐射分支 316

第六辐射臂 3161

第七辐射臂 3162

分集天线 33

第一辐射部 334

第二辐射部 335

第一谐振臂 3341

第二谐振臂 3342

第三金属片 3343

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

请参阅图1及图2，本发明较佳实施方式的无线通信装置100包括电路板10以及设置于电路板10上的天线结构30。天线结构30包括主天线31及分集天线33。主天线31及分集天线33的工作频率相同。在本实施方式中，主天线31与分集天线33均可工作于791-960MHz的LTE系统频段。

电路板10包括第一侧边11、第二侧边12以及第三侧边13。第一侧边11与第二侧边12为一组相互平行的对边；第三侧边13垂直连接于第一侧边11及第二侧边12。在本实施方式中，电路板10呈矩形板体状，第一侧边11与第二侧边12为电路板10的一组短边，第三侧边13为电路板10的其中一个长边。

主天线31设置于电路板10的第一侧边11。在本实施方式中，主天线31包括第一馈电臂311、第一接地臂312、第一连接臂313、第一辐射分支314、第二辐射分支315以及第三辐射分支316。第一馈电臂311及第一接地臂312均相对于电路板10垂直设置。第一馈电臂311的连接电路板10的一端为第一馈电端(图未标)。所述第一馈电端电性连接至电路板10，用于馈入电流信号。第一接地臂312的连接电路板10的一端为第一接地端(图未示)。所述第一接地端通过电路板10接地处理。第一接地臂312与第一馈电臂311位于同一平面，并相互平行设置。第一接地臂312的第一接地端与第一馈电臂311的第一馈电端之间的连线平行于电路板10的第一侧边11。第一连接臂313的一端垂直连接于第一馈电臂311相对于第一馈电端的另一端；第一连接臂313的另一端垂直连接于第一接地臂312相对于第一接地端的另一端；且第一连接臂313所在平面垂直于第一馈电臂311及第一接地臂312所在平面。通过调节第一接地臂312与第一馈电臂311之间的距离，即，调节第一连接臂313的长度，可以调节主天线31的阻抗匹配。

第一辐射分支314、第二辐射分支315及第三辐射分支316均由第一馈电臂311延伸而成。总体上来说，第一辐射分支314的延伸方向与第二辐射分支315的延伸方向相反；但第一辐射分支314的延伸方向与第二辐射分支315的延伸方向总体上都平行于电路板10第一侧边11；第三辐射分支316的延伸方向与第二辐射分支315的延伸方向相同。第一辐射分支314、第二辐射分支315及第三辐射分支316均为弯折金属线。电流信号由第一馈电臂311馈入后，第一辐射分支314形成一第一电流路径，使主天线31谐振于791-960MHz的低频频段；第二辐射分支315形成一第二电流路径，使主天线31谐振于2500-2692MHz的高频频段；第三辐射分支316形成一第三电流路径，使主天线谐振于1710-2170MHz的高频频段。

具体地，在本实施方式中，第一辐射分支314包括依次连接的第一辐射臂3141、第二辐射臂3142、第三辐射臂3143以及第一金属片3144。第一辐射臂3141、第二辐射臂3142以及第三辐射臂3143与第一连接臂313位于同一平面。第一辐射臂3141由第一连接臂313朝远离第一馈电臂311的方向垂直延伸而成，且第一辐射臂3141邻近第一连接臂313与第一馈电臂311的连接处。第二辐射臂3142大致呈“Z”字形，其由第一辐射臂3141的末端沿第一连接臂313的延伸方向垂直延伸一段距离，直至略超过第一连接臂313的末端后，再朝第一接地臂312的方向垂直延伸一段距离，最后朝背离第一辐射臂3141的方向垂直延伸一段距离而成。第三辐射臂3143呈“L”形。第三辐射臂3143由第二辐射臂3142的末端朝背离接地臂312的方向垂直延伸一段距离后，再沿朝向第一辐射臂3141的方向垂直延伸一段距离而成。第二辐射臂3142位于第一连接臂313与第三辐射臂3143之间。第一金属片3144大致呈矩形片状，其由第三辐射臂3143的末端的外缘垂直延伸而成，且第一金属片3144所在平面垂直于第三辐射臂3143所在平面。第一金属片3144的宽度大于第三辐射臂3143的宽度，例如，第一金属片3144的宽度大于或等于第三辐射臂3143的宽度的三倍。

第二辐射分支315包括依次连接的第四辐射臂3151、第五辐射臂3152以及第二金属片3153。第四辐射臂3151及第五辐射臂3152与第一连接臂313位于同一平面。第四辐射臂3151由第一连接臂313与第一馈电臂311的连接处朝远离第一连接臂313的方向延伸而成，即第四辐射臂3151与第一连接臂313位于同一直线。第五辐射臂3152大致呈“U”形，其由第四辐射臂3151朝远离第一馈电臂311的方向垂直延伸一段距离后，再朝远离第一辐射分支314的方向垂直延伸一段距离，最后沿朝向第一馈电臂311的方向延伸一段距离而成。在本实施方式中，第五辐射臂3152的末端与第四辐射臂3151的延长线不相交。第二金属片3153由第五辐射臂3152背离第一馈电臂311的一侧的侧缘垂直延伸而成。第二金属片3153呈矩形片状，其所在平面垂直于第五辐射臂3152所在平面。第二金属片3153的宽度大于第五辐射臂3152的宽度，例如，第二金属片3153的宽度大于或等于第五辐射臂3152的宽度的三倍。

第三辐射分支316与第一辐射分支314共用所述第一辐射臂3141。第三辐射分支316除包括第一辐射臂3141外，还包括第六辐射臂3161及第七辐射臂3162。第六辐射臂3161由第一辐射臂3141的末端沿第一辐射臂3141的延伸方向直接延伸而成，且第六辐射臂3161的末端与第三辐射臂3143的末端平齐。第七辐射臂3162大致呈“L”形。第七辐射臂3162由第六辐射臂3161的沿朝向第五辐射臂3152的方向垂直延伸一段距离后，再沿朝第四辐射臂3151的方向垂直延伸一段距离延伸而成。第七辐射臂3162的末端与第四辐射臂3151及第五辐射臂3152之间均间隔一定距离，也就是说，第三辐射分支316大致位于第二辐射分支315所围成的弯折结构的内侧。

分集天线33包括第二馈电臂331、第二接地臂332、第二连接臂333、第一辐射部334以及第二辐射部335。第二馈电臂331的连接电路板10的一端为第二馈电端(图未标)。第二馈电臂331的第二馈电端电性连接至电路板10，用于馈入电流信号。第二接地臂332的连接电路板10的一端为第二接地端(图未标)。第二接地臂332的第二接地端电性连接至电路板10，以通过电路板10接地处理。第二接地臂332与第二馈电臂331位于同一平面，并相互平行设置。第二连接臂333的一端垂直连接于第二馈电臂331相对于第二馈电端的另一端；第二连接臂333的另一端垂直连接于第二接地臂332相对于第二接地端的另一端。第二连接臂333、第二馈电臂331及第二接地臂332位于同一平面，且垂直于电路板10所在平面，即，第二连接臂333及第二馈电臂331均垂直于电路板10设置。通过调节第二接地臂332与第二馈电臂331之间的距离，即，调节第二连接臂333的长度，可以调节分集天线33的阻抗匹配。

第一辐射部334及第二辐射部335均由第二馈电臂331延伸而成。总体上来说，第一辐射部334的整体延伸方向与第二辐射部335的整体延伸方向相互垂直；第一辐射部334的整体延伸方向平行于电路板10的第三侧边13，第二辐射部335的整体延伸方向平行于电路板10的第二侧边12。第一辐射部334及第二辐射部335均为弯折金属线。电流信号由第二馈电臂331馈入后，第一辐射部334形成一第四电流路径，使分集天线33谐振于791-960MHz的低频频段；第二辐射部335形成一第五电流路径，使分集天线33谐振于1710-2690MHz的高频频段。

具体地，在本实施方式中，第一辐射部334包括依次连接的第一谐振臂3341、第二谐振臂3342以及第三金属片3343。第一谐振臂3341呈“L”形，其由第二馈电臂331与第二连接臂333的连接处沿垂直于第二连接臂333的方向延伸一段距离后，再朝平行于第二连接臂333的方向垂直延伸，直至超出第二连接臂333的末端一段距离而成。第二谐振臂3342垂直于第一谐振臂3341的末端，并位于第二谐振臂3342所在平面与电路板10所在平面之间。第三金属片3343呈矩形片状，其由第二谐振臂3342的一侧朝向第二馈电臂331的方向垂直延伸而成。第三金属片3343与第二谐振臂3342位于同一平面，并平行于第二馈电臂331及第二接地臂332所在平面。第三金属片3343的宽度大于第二谐振臂3342的宽度，例如，第三金属片3343的宽度大致为第二谐振臂3342的宽度的3倍。

第二辐射部335与第一谐振臂3341位于同一平面。第二辐射部335由第二馈电臂331与第二连接臂333的连接处朝背离第二接地臂332的方向延伸一小段距离后，再朝远离第一谐振臂3341的方向垂直延伸一大段距离，接着朝远离第二馈电臂331的方向垂直延伸一小段距离，最后朝返回第二馈电臂331与第二连接臂333的连接处的方向垂直延伸一段距离而成。

所述的天线结构30由于主天线31设置于电路板10的第一侧边11，分集天线33的第一辐射部334设置于电路板10的第三侧边13，且分集天线33的第二辐射部335设置于电路板10的第二侧边12，也就是说，第一辐射部334的整体延伸方向垂直于主天线31的整体延伸方向；第二辐射部335的整体延伸方向平行于主天线31的整体延伸方向。如此，第一辐射部334的辐射方向与主天线31的辐射方向不相同，可实现主天线31与分集天线33之间高的隔离度和低的包络相关系数。并且，由于主天线31的第一馈电端与第一接地端之间的连线与分集天线33的第二馈电端与第二接地端之间的连线相互垂直，即，主天线31的第一连接臂313与分集天线33的第二连接臂333相互垂直，如此，主天线31与分集天线33的电流信号馈入后的接地路径的方向不同，进一步使得主天线31与分集天线33的辐射方向不同，从而进一步提高主天线31与分集天线33的隔离度及降低二者的包络相关系数。

请参表1，表1所示为本发明较佳实施方式的天线结构30在模拟元件下测得的多个频率点的ECC值。在本实施方式中，天线结构30应用的LTE系统采用的频段在791MHz-890MHz，并且，由于只有LTE系统的使用需要满足ECC要求，因此，在表1中，仅给出了791MHz-890MHz频段内的多个频点对应的ECC值。由表1可以看出，在791MHz-890MHz频段内，各个频点的ECC值均远小于0.5，满足天线系统对ECC值的设计要求。

表1

频率(MHz)	796	806	816	874	881.5	889
							ECC值	0.3857	0.3658	0.3509	0.3018	0.2631	0.2541

Claims (13)

1.一种天线结构，包括间隔设置的主天线及分集天线，其特征在于：所述分集天线包括整体延伸方向相互垂直的第一辐射部及第二辐射部，所述第一辐射部的整体延伸方向垂直于所述主天线的整体延伸方向，所述主天线包括第一接地臂、第一馈电臂及与所述第一接地臂及第一馈电臂连接的第一连接臂，所述第一连接臂所在平面垂直于所述第一馈电臂及所述第一接地臂所在平面，所述主天线还包括由第一馈电臂延伸而成的第一辐射分支，所述第一辐射分支包括依次连接的第一辐射臂、第二辐射臂、第三辐射臂以及第一金属片，所述第一金属片所在平面垂直于所述第一辐射臂、所述第二辐射臂和所述第三辐射臂所在平面。

2.如权利要求1所述的天线结构，其特征在于：所述主天线包括第一接地端及第一馈电端；所述分集天线包括第二接地端及第二馈电端，所述第一接地端与第一馈电端的连线垂直于所述第二接地端与所述第二馈电端的连线。

3.如权利要求2所述的天线结构，其特征在于：所述第一接地臂的末端为所述第一接地端，所述第一馈电臂的末端为所述第一馈电端；所述第一连接臂的一端连接于所述第一接地臂相对于所述第一接地端的另一端，所述第一连接臂的另一端连接于所述第一馈电臂相对于第一馈电端的另一端。

4.如权利要求3所述的天线结构，其特征在于：所述主天线还包括均由第一馈电臂延伸而成的第二辐射分支以及第三辐射分支，当电流信号由所述第一馈电臂馈入后，所述第一辐射分支形成一第一电流路径，使所述主天线谐振于一低频频段，所述第二辐射分支形成一第二电流路径，使所述主天线谐振于一第一高频频段，所述第三辐射分支形成一第三电流路径，使所述主天线谐振于一第二高频频段。

5.如权利要求4所述的天线结构，其特征在于：所述第一辐射分支、第二辐射分支及第三辐射分支均为弯折金属线。

6.如权利要求4所述的天线结构，其特征在于：所述第一辐射臂由所述第一连接臂朝远离所述第一馈电臂的方向垂直延伸而成；所述第二辐射臂由第一辐射臂的末端沿第一连接臂的延伸方向垂直延伸一段距离，再朝所述第一接地臂的方向垂直延伸一段距离，最后朝背离第一辐射臂的方向垂直延伸一段距离而成；所述第三辐射臂由所述第二辐射臂的末端朝背离第一接地臂的方向垂直延伸一段距离后，再沿朝向第一辐射臂的方向垂直延伸一段距离而成；所述第二辐射臂位于第一连接臂与第三辐射臂之间。

7.如权利要求4所述的天线结构，其特征在于：所述第二辐射分支包括相互连接的第四辐射臂以及第五辐射臂；所述第四辐射臂由所述第一连接臂与第一馈电臂的连接处朝远离所述第一连接臂的方向延伸而成；所述第五辐射臂由所述第四辐射臂朝远离第一馈电臂的方向垂直延伸一段距离后，再朝远离所述第一辐射分支的方向垂直延伸一段距离，最后沿朝向第一馈电臂的方向延伸一段距离而成。

8.如权利要求6所述的天线结构，其特征在于：所述第三辐射分支与所述第一辐射分支共用所述第一辐射臂；所述第三辐射分支还包括第六辐射臂及第七辐射臂；所述第六辐射臂由所述第一辐射臂的末端沿第一辐射臂的延伸方向直接延伸而成，且所述第六辐射臂的末端与所述第三辐射臂的末端平齐；所述第七辐射臂呈“L”形，且由所述第六辐射臂沿朝向第二辐射分支的方向延伸而成。

9.如权利要求2所述的天线结构，其特征在于：所述分集天线包括第二接地臂、第二馈电臂以及第二连接臂，所述第二接地臂的末端为所述第二接地端，所述第二馈电臂的末端为所述第二馈电端；所述第二连接臂的一端连接于所述第二接地臂相对于第二接地端的另一端，所述第二连接臂的另一端连接于所述第二馈电臂相对于所述第二馈电端的另一端。

10.如权利要求9所述的天线结构，其特征在于：所述第一辐射部与第二辐射部均为弯折金属线，且均由第二馈电臂延伸而成；电流信号由所述第二馈电臂馈入后，所述第一辐射部形成一第四电流路径，使所述分集天线谐振于一低频频段，所述第二辐射部形成一第五电流路径，使所述分集天线谐振于一高频频段。

11.如权利要求10所述的天线结构，其特征在于：所述第一辐射部包括依次连接的第一谐振臂及第二谐振臂，所述第一谐振臂由所述第二馈电臂与所述第二连接臂的连接处沿垂直于所述第二连接臂的方向延伸一段距离后，再朝平行于所述第二连接臂的方向垂直延伸，直至超出所述第二连接臂的末端一段距离而成；所述第二谐振臂垂直于第一谐振臂的末端。

12.如权利要求11所述的天线结构，其特征在于：所述第二辐射部由所述第二馈电臂与第二连接臂的连接处朝背离第二接地臂的方向延伸一段距离后，再朝远离所述第一谐振臂的方向垂直延伸一段距离，接着朝远离所述第二馈电臂的方向垂直延伸一段距离，最后朝返回所述第二馈电臂与第二连接臂的连接处的方向垂直延伸一段距离而成。

13.一种无线通信装置，包括电路板，其特征在于：所述无线通信装置还包括如权利要求1-12任一项所述的天线结构，所述天线结构设置于所述电路板上，所述电路板包括第一侧边、第二侧边以及垂直连接第一侧边及第二侧边的第三侧边，所述第一侧边及第二侧边相对设置且相互平行，所述主天线设置于所述第一侧边，所述第一辐射部设置于所述第三侧边，所述第二辐射部设置于所述第二侧边。