CN108963431A - 一种移动通讯终端双极化sub-6GHz天线系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种移动通讯终端双极化sub‑6GHz天线系统，其包括覆盖住移动通讯终端四个角区域的PCB主板、正交设置在位于角区域范围内的PCB主板上的第一天线单元和第二天线单元，PCB主板包括外层面、金属地板层、底层面、以及将外层面、金属地板层和底层面相互之间隔离开的介质层，第一天线单元设置在外层面上，第二天线单元设置在底层面上，第一天线单元和第二天线单元均为单极子天线，第一天线单元的一端设置有第一馈电点，第二天线单元的一端设置有第二馈电点。本发明的谐振频率为3.4‑3.6GHz，可以根据实际需求组成MIMO阵列，也可以单独使用；采用双极化的天线实现形式，保证天线在空间距离较近的情况下，依然可以实现良好的辐射，而不会产生相互的干扰。

Description

一种移动通讯终端双极化sub-6GHz天线系统
【技术领域】
本发明属于通讯技术领域，特别是涉及一种移动通讯终端双极化sub-6GHz天线系统。
【背景技术】
第五代移动通信(简称5G)，目前正在全世界范围内广泛的展开研究。第五代移动通信按照通信的频段需求，可以分成两个类别：一个是sub-6GHz范围，中国的工信部已经备案的具体频段为3.4-3.6GHz和4.8-5.0GHz，目前已经明确的基本需求指标是在这个范围内的通信的信道容量达到10Gbps/s；另外一个类别是毫米波波段通信(所谓毫米波通信是指进行通信的电磁波的实际波长在毫米这个数量级)，典型的频段需求是38GHz和60GHz频段的毫米波通信。以前常用的智能终端天线的典型频段为824-960MHz和1710-2690MHz，无法满足5G移动通信的频段需求。5G移动通信的重点之一就是高速率传输(10Gbps/s以上)基于此高速率传输的基本需求，对天线的设计提出了全新的挑战。目前，保证多个天线系统之间的隔离度的方法多采用增加空间距离的情况实现，这种方式的优点是简单方便，缺点是占用更大的空间尺寸。
【发明内容】
本发明的主要目的在于提供一种移动通讯终端双极化sub-6GHz天线系统，克服了现有的移动通讯终端天线系统不能满足第五代移动通信需求的缺陷和现实情况，并即能最大程度的缩小天线之间的距离又能实现良好的辐射。
本发明通过如下技术方案实现上述目的：一种移动通讯终端双极化sub-6GHz天线系统，其包括覆盖住移动通讯终端四个角区域的PCB主板、正交设置在位于所述角区域范围内的所述PCB主板上的第一天线单元和第二天线单元，所述PCB主板包括外层面、金属地板层、底层面、以及将所述外层面、所述金属地板层和所述底层面相互之间隔离开的介质层，所述第一天线单元设置在所述外层面上，所述第二天线单元设置在所述底层面上，所述第一天线单元和所述第二天线单元均为单极子天线，所述第一天线单元的一端设置有第一馈电点，所述第二天线单元的一端设置有第二馈电点。
进一步的，所述介质层的介电常数为2-10。
进一步的，所述介质层的厚度控制在2mm以内。
进一步的，所述第一天线单元为方形条状结构。
进一步的，所述第二天线单元的结构形状与所述第一天线单元相同。
进一步的，所述第二天线单元和所述第一天线单元的谐振频点都在3.3-3.6GHz范围内。
进一步的，所述第一天线单元和所述第二天线单元的长度小于8mm。
进一步的，所述第一馈电点与所述第二馈电点均设置在天线单元的外端。
进一步的，其工作频段为3.4-3.6GHz。
与现有技术相比，本发明一种移动通讯终端双极化sub-6GHz天线系统的有益效果在于：克服了现有的终端天线系统不能满足第五代移动通信需求的缺陷和现实情况；本方案设计的天线谐振频率在3.4-3.6GHz频段，同时可以根据实际需求组成MIMO阵列，也可以单独使用；采用双极化的天线实现形式，保证天线在空间距离较近的情况下，依然可以实现良好的辐射，而不会产生相互的干扰。
【附图说明】
图1为本发明实施例的结构示意图；
图2为本发明实施例中PCB主板的结构示意图；
图3为本发明实施例的效率仿真图；
图4为本发明实施例不同天线系统之间的包络相关系数仿真结果；
图中数字表示：
100移动通讯终端双极化sub-6GHz天线系统；1PCB主板，11外层面，12金属地板层，13底层面，14介质层；2第一天线单元；3第二天线单元；4第一馈电点；5第二馈电点。
【具体实施方式】
实施例：
请参照图1-图2，本实施例为移动通讯终端双极化sub-6GHz天线系统100，其包括覆盖住移动通讯终端四个角区域的PCB主板1、正交设置在位于所述角区域范围内的PCB主板1上的第一天线单元2和第二天线单元3，PCB主板1包括外层面11、金属地板层12、底层面13、以及将外层面11、金属地板层12和底层面13相互之间隔离开的介质层14，第一天线单元2设置在外层面11上，第二天线单元3设置在底层面13上。
PCB主板1的尺寸可以与移动通讯终端尺寸一致，一般而言，尺寸在70×120mm左右；也可以仅仅分布在移动通讯终端的四个角区域范围内。介质层14的介电常数为2-10，可根据需求灵活选择，介质层14的厚度控制在2mm以内，防止介质层14的厚度影响天线系统的性能。
第一天线单元2和第二天线单元3均为单极子天线。第一天线单元2为方形条状结构。第二天线单元3的结构形状与第一天线单元2相同，或为保证两个天线单元的谐振频点都在3.3-3.6GHz范围内的其他形状，满足第五代移动通信的频段需求。第一天线单元2和第二天线单元3用金属附着在PCB主板1的两侧表面。第一天线单元2和第二天线单元3的长度小于8mm。
第一天线单元2的一端均设置有第一馈电点4，第二天线单元3的一端均设置有第二馈电点5，第一馈电点4与第二馈电点5均设置在天线单元的外端，使得正交设置的两个天线单元的极化方向正交，从而实现双极化天线特性(天线的极化表示为天线发射的电磁波的电场矢量在空间中运动的方向，表示了电磁波辐射的方向特性)。
每个所述角区域范围内均可设置一组第一天线单元2和第二天线单元3；设计天线系统时，可根据需求的天线数量，灵活选择所述角区域的个数进行布置第一天线单元2和第二天线单元3。
请参照图3，图3为本实施例多个天线系统的效率仿真数据，从图3中可以看出，本实施例的天线系统的效率在60％左右，能够满足通信需求，从而证明了本实施例天线系统具有良好的天线辐射性能。
包络相关系数(ECC)表示的是不同天线的空间辐射方向图之间的相关性大小信息。ECC越小，表明天线相互的干扰影响越小。一般ECC小于0.4时，可以保证天线之间的相互干扰不会影响各个天线的正常工作。请参照图4，图4为两个不同位置角区域的天线系统之间的包络相关系数仿真结果，手机移动终端有四个角落，每个角落区域均可以设置两个天线单元，一共最多可以设置八个天线单元，本实施例仿真了其中六个天线单元的ECC指标，其结果显示均非常低，根据对称性可得知每个角落的天线相对于其他六个天线的ECC都是很低的。从图4中可以看出，本实施例设计的天线系统中，ECC均在0.1以下，说明天线之间的相互影响很小，从而证明了本实施例在四个角区域设置的双极化天线系统能够有效的降低天线之间的干扰。
本实施例移动通讯终端双极化sub-6GHz天线系统100，克服了现有的终端天线系统不能满足第五代移动通信需求的缺陷和现实情况；本方案设计的天线谐振频率在3.4-3.6GHz频段，同时可以根据实际需求组成MIMO阵列，也可以单独使用；采用双极化的天线实现形式，保证天线在空间距离较近的情况下，依然可以实现良好的辐射，而不会产生相互的干扰。
以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种移动通讯终端双极化sub-6GHz天线系统，其特征在于：其包括覆盖住移动通讯终端四个角区域的PCB主板、正交设置在位于所述角区域范围内的所述PCB主板上的第一天线单元和第二天线单元，所述PCB主板包括外层面、金属地板层、底层面、以及将所述外层面、所述金属地板层和所述底层面相互之间隔离开的介质层，所述第一天线单元设置在所述外层面上，所述第二天线单元设置在所述底层面上，所述第一天线单元和所述第二天线单元均为单极子天线，所述第一天线单元的一端设置有第一馈电点，所述第二天线单元的一端设置有第二馈电点。
2.如权利要求1所述的移动通讯终端双极化sub-6GHz天线系统，其特征在于：所述介质层的介电常数为2-10。
3.如权利要求1所述的移动通讯终端双极化sub-6GHz天线系统，其特征在于：所述介质层的厚度控制在2mm以内。
4.如权利要求1所述的移动通讯终端双极化sub-6GHz天线系统，其特征在于：所述第一天线单元为方形条状结构。
5.如权利要求4所述的移动通讯终端双极化sub-6GHz天线系统，其特征在于：所述第二天线单元的结构形状与所述第一天线单元相同。
6.如权利要求4所述的移动通讯终端双极化sub-6GHz天线系统，其特征在于：所述第二天线单元和所述第一天线单元的谐振频点都在3.3-3.6GHz范围内。
7.如权利要求1所述的移动通讯终端双极化sub-6GHz天线系统，其特征在于：所述第一天线单元和所述第二天线单元的长度小于8mm。
8.如权利要求1所述的移动通讯终端双极化sub-6GHz天线系统，其特征在于：所述第一馈电点与所述第二馈电点均设置在天线单元的外端。
9.如权利要求1所述的移动通讯终端双极化sub-6GHz天线系统，其特征在于：其工作频段为3.4-3.6GHz。
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