CN106972236A - 一种金属外壳手持式多天线终端 - Google Patents

一种金属外壳手持式多天线终端 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种金属外壳手持式多天线终端，属于微波技术领域。该天线终端由金属外壳、介质基板和若干个磁偶极子三部分构成。在介质基板上设计若干个结构相同、尺寸相同对称分布的磁偶极子，再将介质基板嵌入金属外壳中。本发明MIMO天线的磁偶极子单元采用三面金属化过孔封闭的结构，使多个天线单元紧凑的放置在一起，仍可以保持天线单元之间的高隔离度。天线采用金属外框结构，切向金属边框对于磁偶极子产生的切向磁流形成正镜像，降低金属构件与手握对天线性能的影响，并且磁偶极子上下表面采用E形金属贴片结构，进一步提高了天线效率，具有结构简单、设计新颖、体积小、制作成本低廉等优点，在下一代移动通信手持终端拥有广泛的应用前景。

Description

一种金属外壳手持式多天线终端
技术领域
本发明涉及一种金属外壳手持式多天线终端，属于物联网与微波技术领域。
背景技术
进入21世纪以来，随着无线通信技术的飞速发展，MIMO技术得到越来越广泛的应用，它利用发射端和接收端分别使用多个发射天线和接收天线，信号通过发射端和接收端的多个天线传送和接收，在不增加频谱资源和天线发射功率的情况下，可以成倍提高系统信道容量和通信质量，实现更高用户速率，被视为下一代移动通信的核心技术。
由于手持移动终端的的尺寸有限，随着天线单元的增加，天线单元相互之间距离变近，各个单元之间的相关性有很大提高，从而影响相邻天线的电流，这就是互耦效应。因而在有限空间降低天线的互耦效应，提高天线间的隔离度是设计MIMO天线的一大难点。
常用的降低天线之间互耦效应的方法有三类：（1）端口解耦合，在天线端口采用复杂的解耦网络来进行端口解耦合，在实际工程应用中可以采用加载电容的方法达到天线的隔离，从而降低天线耦合；（2）极化解耦合法，采用极化正交的方法解耦合；（3）地解耦合法，通过在地板上开槽并调整开槽的数量和开槽线之间的距离，可在两个天线之间形成一个谐振，可以降低两天线之间的耦合。
同时，手持终端越来越普及，它们开始在人们的生活中充当各种角色，使它成为人们生活中的最重要的一部分。人们对终端的要求不仅是功能强大，还需要外形靓丽，这时，采用不同的终端外壳是否会对天线接收和传输信息产生影响，也是我们需要考虑的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种金属外壳手持式多天线终端，该手持终端天线不仅在有限空间上能减小单元天线之间的互耦效应，保持各个天线单元之间的高隔离度，而且采用金属材质终端外壳后，拥有良好的阻抗匹配特性，具有结构简单，体积小，外观精美，手感舒适等优点。
本发明一种金属外壳手持式多天线终端，提出了一种新的降低单元天线之间互耦效应的方法，使其多个天线单元之间能实现较高的隔离度，同时使天线安装金属外壳后，不会对天线接收和发送信息产生影响，本发提出了一种新的金属外壳手持式多天线终端设计方法。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
本发明提供一种金属外壳手持式多天线终端，包括介质基板、第一至第八磁偶极子以及金属外壳，其中，第一至第八磁偶极子分别设置在介质基板的两端，且关于介质基板的横纵两条对称轴分别成均匀对称分布，且每个磁偶极子均通过同轴线进行馈电；每个所述磁偶极子包括分别设置在介质基板上下表面的通过金属过孔连接的两个E形金属贴片，每个所述磁偶极子是通过金属过孔形成的三面封闭结构，其封闭面为E形金属贴片的开口方向；在介质基板的上表面，未设置E形金属贴片区域，还设置有金属层；
金属外壳设置在介质基板的外侧，与介质基板之间存在间隙。
作为本发明的进一步优化方案，所述金属外壳包括边框以及背壳，在边框上还设置有开槽。
作为本发明的进一步优化方案，所述金属层与E形金属贴片相连。
作为本发明的进一步优化方案，所述磁偶极子的非封闭面朝向介质基板的外侧。
作为本发明的进一步优化方案，第一至第八磁偶极子的结构和尺寸完全相同。
作为本发明的进一步优化方案，第一和第九E形金属贴片、第二和第十E形金属贴片、第三和第十一E形金属贴片、第四和第十二E形金属贴片、第五和第十三E形金属贴片、第六和第十四E形金属贴片、第七和第十五E形金属贴片、第八和第十六E形金属贴片分别构成第一至第八磁偶极子，其中，第一至第八E形金属贴片设置在介质基板的上表面，第九至第十六E形金属贴片设置在介质基板的下表面，两两之间关于介质基板对称，且第一至第十六E形金属贴片的结构和尺寸完全相同。
作为本发明的进一步优化方案，介质基板的介电常数为2~20。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本发明一种金属外壳手持式多天线终端，能够在使用金属外壳的同时，确保天线拥有良好的阻抗匹配特性，并且在固定的空间内，多个磁偶极子天线单元之间拥有较高的隔离度。
附图说明
图1是天线的正面结构与参考坐标示意图。
图2是天线的三维立体示意图与参考坐标示意图。
图3是利用IE3D软件计算的天线反射系数特性。
图4是利用IE3D软件计算的天线隔离度示意图。
图5是采用IE3D软件计算的天线隔离度示意图。
其中，1~8是磁偶极子，9是金属边框，10是金属背壳，11是同轴线，12是顶层E形金属贴片，13是底层E形金属贴片，14是介质基板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
对照附图1、图2，本发明一种金属外壳手持式多天线终端的结构是：介质基板14放在金属外壳10中，且介质基板14与金属外壳之间存在一定的间隙。金属外壳包括边框9以及背壳10，在边框9上还设置有开槽。
单位天线磁偶极子1~8制作在介质基板14上，并由金属过孔、顶层E形金属贴片12与底层E形金属贴片13构成，磁偶极子通过金属过孔形成一个三面封闭的结构，非封闭面为E形金属贴片的开口方向。磁偶极子1~8的结构和尺寸完全相同，并关于介质基板的两条对称轴呈均匀对称分布；顶层E形金属贴片12与底层E形金属贴片13的结构和尺寸完全相同，并分别在介质基板的顶层和底层均匀对称布置。每个磁偶极子均通过同轴线11进行馈电，同轴线11的内芯连接顶层E形金属贴片12与底层E形金属贴片13。
顶层E形金属贴片12是金属层D15的一部分。
附图3是利用IE3D软件计算的天线反射系数，S(1，1)表示单元天线磁偶极子1的反射系数，S(2，2)表示磁偶极子2的反射系数，根据附图3的结果可见，该天线带宽覆盖了频段3.44GHz~3.56GHz，相对带宽为3.4%，中心频率在3.5GHz附近，该天线具有一定的阻抗带宽。
对照附图4和图5给出不同的单位天线磁偶极子之间的隔离度，介质基板14按照相对介电常数为4.3、厚为2毫米，单元天线磁偶极子之间的隔离度。附图4给出磁偶极子1与磁偶极子2和5之间的隔离度，分别用S(1，2)和S(1，5)表示；附图5给出了磁偶极子2与单元天线磁偶极子1和6之间的隔离度，分别用S(2，1)和S(2,6)表示。观察可得，它们在反射系数的带宽给定的情况下，单元天线的隔离度一般为10dB以上，具有良好的隔离特性。
本发明实现的多天线系统利用印刷板厚度方向的等效磁流进行辐射，能够防止金属外壳劣化天线性能，降低手握对天线性能的影响，结构简单、用常规工艺即可实现，无需增加馈电附件，因此在未来无线通信多天线手持终端的设计中有广泛应用前景。
本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
以上所述，仅为本发明中的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可理解想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的包含范围之内，因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种金属外壳手持式多天线终端，其特征在于，包括介质基板、第一至第八磁偶极子以及金属外壳，其中，第一至第八磁偶极子分别设置在介质基板的两端，且关于介质基板的横纵两条对称轴分别成均匀对称分布，且每个磁偶极子均通过同轴线进行馈电；每个所述磁偶极子包括分别设置在介质基板上下表面的通过金属过孔连接的两个E形金属贴片，每个所述磁偶极子是通过金属过孔形成的三面封闭结构，其封闭面为E形金属贴片的开口方向；在介质基板的上表面，未设置E形金属贴片区域，还设置有金属层；
金属外壳设置在介质基板的外侧，与介质基板之间存在间隙。
2.根据权利要求1所述的一种金属外壳手持式多天线终端，其特征在于，所述金属外壳包括边框以及背壳，在边框上还设置有开槽。
3.根据权利要求1所述的一种金属外壳手持式多天线终端，其特征在于，所述金属层与E形金属贴片相连。
4.根据权利要求1所述的一种金属外壳手持式多天线终端，其特征在于，所述磁偶极子的非封闭面朝向介质基板的外侧。
5.根据权利要求1所述的一种金属外壳手持式多天线终端，其特征在于，第一至第八磁偶极子的结构和尺寸完全相同。
6.根据权利要求1所述的一种金属外壳手持式多天线终端，其特征在于，第一和第九E形金属贴片、第二和第十E形金属贴片、第三和第十一E形金属贴片、第四和第十二E形金属贴片、第五和第十三E形金属贴片、第六和第十四E形金属贴片、第七和第十五E形金属贴片、第八和第十六E形金属贴片分别构成第一至第八磁偶极子，其中，第一至第八E形金属贴片设置在介质基板的上表面，第九至第十六E形金属贴片设置在介质基板的下表面，两两之间关于介质基板对称，且第一至第十六E形金属贴片的结构和尺寸完全相同。
7.根据权利要求1所述的一种金属外壳手持式多天线终端，其特征在于，介质基板的介电常数为2~20。
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