CN104332696B - 手机mimo天线结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种手机MIMO天线结构，包括至少两个天线、作为其中第一天线参考地的手机主板以及作为其中第二天线参考地的金属件，所述第二天线设于一个金属件上，所述金属件相对于所述手机主板位置固定，所述第一天线连接于所述手机主板的一侧边缘上，所述第二天线位于所述手机主板的另一侧边缘。在本发明中，第一天线以手机主板作为天线的参考地，而第二天线以金属件作为天线的参考地，由于第一天线与第二天线分别具有不同的参考地，电流耦合减小，故MIMO天线的隔离度增大了。在此基础上，还可通过对金属件的进一步配置实现第二天线的工作频带的可调。
Description
技术领域
本发明涉及MIMO系统，尤其涉及一种手机MIMO天线结构。
背景技术
随着无线通信的快速发展，消费者对数据传输的速率和质量的要求越来越高，随之而来的是高速移动宽带时代，使得在3G技术尚待完善之时，LTE(Long Term Evolution)和4G已经迎面袭来。由Marconi于1908年提出，20世纪90年代由AT&T Bell实验室学者完成其奠基工作的MIMO(Multiple-Input Multiple-Output,多输入多输出)技术已经广泛地被认为是LTE和4G系统的核心技术之一。
传统通信理论一直将多径传播视为信号传播中的一种不利因素，而近年兴起的MIMO技术，提出分别在发射端和接收端设置多副发射天线和多副接收天线，则可以利用无线通信系统中的多径传播，提高系统的性能。MIMO天线作为MIMO系统中的重要器件，具有举足轻重的作用。手机作为移动通信系统中的终端设备，必然也需要配备多个独立天线。
在手机中设计MIMO天线，其难点在于手机中可用于放置天线的空间较小，难以保证天线具有较好的隔离度，特别是在低频段700MHz～960MHz，天线隔离度往往较差。
现有改善天线隔离度的方法有：1、地板开槽，但是这种方法会破坏手机的主板，影响手机的其他性能；2、采用中和线技术，如地板加载支节等，但是这种方法会使天线占用空间增大；3、优化天线的放置位置，这种方法对天线隔离度的改善较小。以上几种方法都有一个共同缺点，都只能在较窄的频带内改善MIMO天线的隔离度。
发明内容
本发明要解决的技术问题是如何在较宽的频带内改善MIMO天线隔离度。
为了解决这一技术问题，本发明提供了一种手机MIMO天线结构，包括至少两个天线、作为其中第一天线参考地的手机主板以及作为其中第二天线参考地的金属件，所述第二天线设于一个金属件上，所述金属件相对于所述手机主板位置固定，所述第一天线连接于所述手机主板的一侧边缘上，所述第二天线位于所述手机主板的另一侧边缘。
所述金属环连接于所述手机主板的表面。
所述金属环为开口环结构，且开口的两端分别通过一金属片连接于所述手机主板的表面。
所述金属环上靠近开口的两端的位置分别设有一个可调器件，所述第二天线的工作频带通过所述可调器件调节。所述可调器件可选为可调电容。
所述金属环通过一个介质材料的支架安装于所述手机主板上，且所述金属环的长度与所述第二天线的工作频带相匹配。
所述金属件垂直于所述手机主板的表面。
所述第一天线的工作频带为700MHz～960MHz。也可以添加其他结构使其工作在多个频段。
所述手机主板为长方形，所述第一天线设于宽度边缘，所述第二天线和金属件设于长度边缘。
所述金属件为轴对称结构，所述第二天线的馈电点位于对称轴上。
所述第一天线包括与金属部分以及接地部分，所述金属部分通过馈电点馈电点与所述手机主板接，所述接地部分通过接地点与所述手机主板连接，所述金属部分为长方形结构，所述接地部分包围于所述接地部分的两条长度边缘与一条宽度边缘外侧。
在本发明中，第一天线以手机主板作为天线的参考地，而第二天线以金属件作为天线的参考地，由于第一天线与第二天线分别具有不同的参考地，电流耦合减小，故MIMO天线的隔离度增大了。在此基础上，还可通过对金属件的进一步配置实现第二天线的工作频带的可调。
附图说明
图1是本发明一实施例中手机MIMO天线结构的结构示意图；
图2和图3是本发明一实施例中第一天线的连接示意图；
图4和图5是本发明一实施例中第二天线与金属环的连接示意图；
图图6是本发明一实施例中金属环的示意图；
图7、图8是本发明一实施例中金属环接地时的效果示意图；
图9至图11是本发明另一实施例中金属环不接地时的效果示意图。
具体实施方式
以下将结合图1至图11对本发明提供的手机MIMO天线结构进行详细的描述，其为本发明一可选的实施例，可以认为，本领域的技术人员在不改变本发明精神和内容的范围内，能够对其进行修改和润色。
请参考图1，本实施例提供了一种手机MIMO天线结构，包括至少两个天线，其中包括第一天线和第二天线，本发明的天线并不限于工作在700MHz～960MHz，也可以添加其他结构使其工作在多个频段。
该手机MIMO天线结构还包括作为所述第一天线参考地的手机主板以及作为所述第二天线参考地的金属件，所述第二天线设于一个金属件上，所述金属件相对于所述手机主板位置固定，所述第一天线连接于所述手机主板的一侧边缘上，所述第二天线位于所述手机主板的另一侧边缘。所述金属件为环状的金属环，所述金属环连接于所述手机主板的表面。环状的结构可以弥补参考地所需长度。
手机中MIMO天线难以设计的原因在于设计MIMO天线时往往会使两个天线公用一个地板，导致地板上电流耦合严重，使MIMO天线隔离度比较差。本发明中，第一天线以手机主板作为天线的参考地，而第二天线以金属环作为天线的参考地，第一天线和第二天线分别具有不同的参考地，电流耦合减小，故MIMO天线的隔离度增大了。本实施例中，第二天线沿主板的宽度方向仅占用8mm空间，缩小了天线的占用空间，实现了天线的小型化。本实施例中，所述手机主板为长方形，所述第一天线设于宽度边缘，所述第二天线和金属件设于长度边缘。
关于所述第一天线：
请参考图2和图3，本实施例中，第一天线采用耦合馈电，馈电点馈电点和接地点均连接于所述手机主板上，具体来说，所述第一天线至少包括与金属部分以及接地部分，所述金属部分通过馈电点馈电点与所述手机主板接，所述接地部分通过接地点与所述手机主板连接，进一步的，金属部分与接地部分分别通过连接部连接到馈电点和接地点，进而与所述手机主板连接，所述金属部分为长方形结构，所述接地部分包围于所述接地部分的两条长度边缘与一条宽度边缘外侧。也可理解为：第一天线与馈电点相连的金属部分具有较大的宽度，且被接地部分完全包围。天线的工作频带为700MHz～960MHz。当然，第一天线的结构、连接方式和工作频带并不限于本实施例的列举。
关于所述金属环：
在本发明一可选的实施例中，请参考图4至图6，所述金属环连接于所述手机主板的表面。所述金属环为开口环结构，且开口的两端分别通过一金属片连接于所述手机主板的表面。所述金属环上靠近开口的两端的位置分别设有一个可调器件，所述第二天线的工作频带通过所述可调器件调节，本实施例中，可调器件采用可调电容，其也可以是电感或者是电容、电感等元件构成的网络。当然，第二天线的参考地不限于是金属环，也可以采用其他结构。第二天线参考地也不限于是否与手机主板相连，只要起到相应的参考地效果，无论是否为环状，是否与主板相连，都可视作本发明的等同技术手段。金属环上的可调电容可以调节天线的工作频段。本实施例中，可调电容是装在参考地上，而非天线上。
在金属环与第二天线的连接上，所述第二天线的馈电点连接于所述金属环上，该馈电点优选为金属环的中点位置，进一步来说，所述金属件为轴对称结构，所述第二天线的馈电点位于对称轴上。也可描述为，第二天线的参考地为一金属结构，优选的是一对称的金属结构，第二天线的馈电点位于参考地的对称点处。在所述金属环与所述手机主板的连接上，所述金属环开口处的两端设有两个金属片，所述金属环通过所述金属片连接于所述手机主板上。
请参考图7、图8，本例中金属环接地时，金属环上的可调电容范围为0.1pF～12pF时，天线的S参数。通过调节金属环上的可调电容，天线工作频段可覆盖700MHz～960MHz。图7中，可调电容为12pF，天线工作在700MHz；图8中，可调电容为0.1pF，天线工作在960MHz。本实施例中，金属环与地板相连，MIMO天线隔离度在700MHz～960MHz范围内，小于-10dB，天线2工作范围是动态可调的。
在本发明另一可选的实施例中，若金属环不与地板相连，则不需要加载可调电容，使用一介质材料放置于地板上作为金属环的支架。换言之，此时不需要加可调电容，采用介质材料来代替金属片，使金属环与地板不直接相连，调节金属环的长度可以调节第二天线的工作频段。
所述金属环通过一个介质材料的支架安装于所述手机主板上，且所述金属环的长度与所述第二天线的工作频带相匹配。换言之，配置不同长度的金属环，可以实现不同频带的第二天线，从而可以在不同的频带改善MIMO天线隔离度，进而可以在较宽的频带内改善MIMO天线隔离度。
请参考图9至图11，图9中，金属环长度l＝60mm，第二天线工作在960MHz，图10中，金属环长度l＝90mm，第二天线工作在850MHz；图11中，金属环长度l＝120mm，第二天线工作在700MHz。金属环与地板不相连，MIMO天线隔离度在700MHz～960MHz范围内，小于-15dB，天线2工作范围只能通过金属环的长度来调节。
综上所述，在本发明中，第一天线以手机主板作为天线的参考地，而第二天线以金属件作为天线的参考地，由于第一天线与第二天线分别具有不同的参考地，电流耦合减小，故MIMO天线的隔离度增大了。在此基础上，还可通过对金属件的进一步配置实现第二天线的工作频带的可调。本发明中提供了可调MIMO天线，用于改善700MHz～960MHz MIMO天线的隔离度，在加载可调电容的同时，MIMO天线的工作频段可以覆盖700MHz～960MHz。
Claims (9)
1.一种手机MIMO天线结构，其特征在于：包括至少两个天线、作为其中第一天线参考地的手机主板以及作为其中第二天线参考地的金属件，所述第二天线设于一个金属件上，所述金属件相对于所述手机主板位置固定，所述第一天线连接于所述手机主板的一侧边缘上，所述第二天线位于所述手机主板的另一侧边缘；
所述金属件为环状的金属环，所述金属环连接于所述手机主板的表面；
所述金属环为开口环结构，且开口的两端分别通过一金属片连接于所述手机主板的表面。
2.如权利要求1所述的手机MIMO天线结构，其特征在于：所述金属环上靠近开口的两端的位置分别设有一个可调器件，所述第二天线的工作频带通过所述可调器件调节。
3.如权利要求2所述的手机MIMO天线结构，其特征在于：所述可调器件为可调电容。
4.如权利要求1所述的手机MIMO天线结构，其特征在于：所述金属环通过一个介质材料的支架安装于所述手机主板上，且所述金属环的长度与所述第二天线的工作频带相匹配。
5.如权利要求1所述的手机MIMO天线结构，其特征在于：所述金属件垂直于所述手机主板的表面。
6.如权利要求1所述的手机MIMO天线结构，其特征在于：所述第一天线的工作频带为700MHz～960MHz。
7.如权利要求1所述的手机MIMO天线结构，其特征在于：所述手机主板为长方形，所述第一天线设于宽度边缘，所述第二天线和金属件设于长度边缘。
8.如权利要求1所述的手机MIMO天线结构，其特征在于：所述金属件为轴对称结构，所述第二天线的馈电点位于对称轴上。
9.如权利要求1所述的手机MIMO天线结构，其特征在于：所述第一天线包括金属部分以及接地部分，所述金属部分通过馈电点与所述手机主板接，所述接地部分通过接地点与所述手机主板连接，所述金属部分为长方形结构，所述接地部分包围于所述接地部分的两条长度边缘与一条宽度边缘外侧。
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