CN109346833B - 具有wifi mimo天线的终端设备 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种具有WIFI MIMO天线的终端设备，包括：具有金属边框的终端设备主体，终端设备主体一侧金属边框的第一缝隙两侧的金属边框分别通过远离第一缝隙的金属接地件接地后形成第一天线枝节和第二天线枝节；第一天线枝节与终端设备主体中的第一馈电电路连接，组成主WIFI天线，主WIFI天线的工作频段位于WIFI 5GHz频段和WIFI 2.4GHz频段；第二天线枝节与终端设备主体中的第二馈电电路连接，组成5GHz WIFI天线，5GHz WIFI天线的工作频段位于WIFI 5GHz频段。本申请实施例提供的具有WIFI MIMO天线的终端设备用于提高终端设备应用WIFI MIMO的性能。

Description

具有WIFI MIMO天线的终端设备

技术领域

本申请实施例涉及天线技术，尤其涉及一种具有WIFI MIMO天线的终端设备。

背景技术

手机、平板电脑等便携式终端设备的功能已经越来越强大，其中集成了多种功能。其中许多功能都需要与外界进行通信，因此终端设备也就需要多根天线对各种需要与外界进行通信的功能进行支持。

但是在终端设备轻薄化的设计趋势下，为众多天线的设计带来很大的难度，天线的净空间收到很大限制，如何能在有限的净空间中设计所需的多根天线，是终端设备设计中的设计难点之一。

无线保真(WIreless-Fidelity，WIFI)通信作为一种无线局域网(Wireless LocalArea Networks，WLAN)技术，已经广泛应用于终端设备中，为了提高WIFI通信的性能，目前的WIFI通信已经引入了多入多出(Multiple-Input Multiple-Output，MIMO)技术，那么在终端设备中就需要设置多个WIFI天线已支持MIMO传输。且目前的终端设备中一般采用金属边框开缝的方式进行天线的设计，而由于终端设备中需要设置的天线数量众多，原有WIFI5GHz天线、WIFI 2.4GHz天线一般与全球定位系统(Global Positioning System，GPS)设计为三合一的一体化天线。而额外的WIFI MIMO天线大都采用激光直接成型(Laser DirectStructuring，LDS)或印刷直接成型(Print DirectStructuring，PDS)的方式，在终端设备内部的支架上实现。但这样设计的天线由于终端设备内金属屏蔽罩的影响，效率有限。

发明内容

本申请提供一种具有WIFI MIMO天线的终端设备，用于提高终端设备应用WIFIMIMO的性能。

第一方面，本申请实施例提供了一种具有WIFI MIMO天线的终端设备，其特征在于，包括：具有金属边框的终端设备主体；

终端设备主体一侧金属边框的第一缝隙两侧的金属边框分别通过远离第一缝隙的金属接地件接地后形成第一天线枝节和第二天线枝节；

第一天线枝节与终端设备主体中的第一馈电电路连接，组成主WIFI天线，主WIFI天线的工作频段位于WIFI 5GHz频段和WIFI 2.4GHz频段；

第二天线枝节与终端设备主体中的第二馈电电路连接，组成5GHz WIFI天线，5GHzWIFI天线的工作频段位于WIFI 5GHz频段。

在第一方面一种可能的实现方式中，第一馈电电路中还包括GPS分路，第一天线枝节与第一馈电电路连接，组成WIFI 2.4GHz、WIFI 5GHz和GPS三合一天线，工作频段位于WIFI 5GHz频段、WIFI 2.4GHz频段和GPS频段。

在第一方面一种可能的实现方式中，第一馈电电路中包括天线开关和WIFI2.4GHz分路、WIFI 5GHz分路以及GPS分路，第一天线枝节通过天线开关分别与WIFI 2.4GHz分路、WIFI 5GHz分路以及GPS分路连接，分别组成WIFI 2.4GHz天线、WIFI 5GHz天线以及GPS天线。

在第一方面一种可能的实现方式中，终端设备主体上第一缝隙同侧金属边框的第二缝隙两侧的金属边框分别通过远离第二缝隙的金属接地件接地后形成第三天线枝节和第四天线枝节；

终端设备主体与第一缝隙对侧的第三缝隙两侧的金属边框分别通过远离第三缝隙的金属接地件接地后形成第五天线枝节和第六天线枝节；

第三天线枝节与终端设备主体中的第三馈电电路连接，第四天线枝节与终端设备主体中的第四馈电电路连接，共同组成第一LTE天线组，其中第三天线枝节作为LTE中高频频段的辐射枝节，第四天线枝节作为LTE低频频段的辐射枝节；

第五天线枝节与终端设备主体中的第五馈电电路连接，第六天线枝节与终端设备主体中的第六馈电电路连接，共同组成第二LTE天线组，其中第五天线枝节作为LTE中高频频段的辐射枝节，第六天线枝节作为LTE低频频段的辐射枝节。

在第一方面一种可能的实现方式中，第三天线枝节通过双工器与第三馈电电路和第七馈电电路连接，所述第三天线枝节和第七馈电电路组成2.4GHz WIFI天线。

在第一方面一种可能的实现方式中，第四天线枝节还与第一匹配电路连接，第一匹配电路用于调节第四天线枝节和第四馈电电路组成的天线的辐射频率。

在第一方面一种可能的实现方式中，第六天线枝节还连接有至少一个天线切换开关，至少一个天线切换开关用于调节第六天线枝节和第六馈电电路组成的天线的辐射频率。

在第一方面一种可能的实现方式中，第二天线枝节的天线形式为LOOP天线、IFA天线、SLOT天线中的任意一种。

在第一方面一种可能的实现方式中，第三缝隙和第二缝隙位于金属边框的相对两角。

在第一方面一种可能的实现方式中，第二天线枝节和第三天线枝节位于第一缝隙和第二缝隙之间。

在第一方面一种可能的实现方式中，第一缝隙、第二缝隙和第三缝隙的宽度位于为1mm至2.5mm之间。

本申请实施例提供的具有WIFI MIMO天线的终端设备，通过在终端设备主体一侧的金属边框上设置第一缝隙，使得第一缝隙两侧的金属边框分别形成两个天线枝节，从而组成主WIFI天线和5GHz WIFI天线，使得终端设备可以支持WIFI MIMO通信，且由于WIFI5GHz天线均采用终端设备的金属边框实现，天线的辐射不会受到终端设备中其他器件的影响，使得不会影响WIFI MIMO的性能。

附图说明

图1为现有技术的终端设备天线示意图；

图2为本申请实施例提供的具有WIFI MIMO天线的终端设备实施例一的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的具有WIFI MIMO天线的终端设备实施例二的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的具有WIFI MIMO天线的终端设备实施例三的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的具有WIFI MIMO天线的终端设备实施例四的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分而非全部结构。

随着通信技术的发展，目前的终端设备需要同时支持多种通信方式。在长期演进(Long Term Evolution，LTE)通信技术已经广泛应用的场景下，终端设备至少需要具有支持LTE通信的LTE天线。由于LTE有分集接收技术和MIMO技术的需求，终端设备中至少需要具有两个LTE天线。而由于LTE的频段包括704MHz—960MHz的较低频段和17—2700MHz的中高频频段，为了保证天线的效率，两个LTE天线还需要分别支持上述频段，因此一般还需要分别为两个不同频段设计天线来进行支持。另外，WIFI通信也是目前终端设备所必须支持的通信方式之一，而WIFI通信也具有2.4GHz和5GHz两个频段。再加上GPS、蓝牙等其他多种终端设备需要支持的通信模式，终端设备中所需设计的天线数量已经非常众多。

而随着WIFI通信技术的发展，目前的WIFI通信也引入了MIMO技术，但在终端设备有限的空间中，再设计WIFI MIMO天线已经十分困难。目前终端设备而主流的天线设计方案是在金属边框上进行开缝，将开缝两侧的金属边框在适当位置接地后作为天线枝节，由于终端设备所需设置的天线数量众多，传统的金属边框开缝设计已经无法继续支持WIFIMIMO天线，因此，目前的WIFI MIMO天线是采用PDS或LDS方式设置于终端设备内部的支架上。

如图1所示，图1为现有技术的终端设备天线示意图，在图1中，终端设备的两侧边框具有开缝11，通过将金属边框接地，形成天线12、天线13和天线14，其中天线12和天线13分别为两个LTE天线，覆盖LTE的低频以及中高频频段。天线13上还设置有接地点15。天线14为GPS、WIFI 2.4GHz、WIFI 5GHz三合一天线。天线16为5GHz WIFI MIMO天线，为设置在终端设备内部的支架上的PDS或LDS天线。但图1所示终端设备中，由于5GHz WIFI MIMO天线是采用PSD或LDS方式设置在终端设备内部的，受到天线内部其他器件以及金属屏蔽罩的影响，天线的效率有限。另外，天线16和天线14的距离较远，在5GHz频段的插损较大，同样影响天线的性能。

图2为本申请实施例提供的具有WIFI MIMO天线的终端设备实施例一的结构示意图，如图2所示，本实施例提供的具有WIFI MIMO天线的终端设备包括：

具有金属边框22的终端设备主体21，在金属边框22的一侧开有第一缝隙201。在本实施例中，以第一缝隙201位于终端设备主体的上部为例。

第一缝隙201两侧的金属边框22分别通过金属接地件202和金属接地件203形成第一天线枝节211和第二天线枝节212。第一天线枝节211与终端设备主体21中的第一馈电电路221连接，组成主WIFI天线，主WIFI天线的工作频段位于WIFI 5GHz频段和WIFI 2.4GHz频段。第二天线枝节212与终端设备主体21中的第二馈电电路222连接，组成5GHz WIFI天线，5GHz WIFI天线的工作频段位于WIFI 5GHz频段。

第一天线枝节211和第一馈电电路221组成的天线作为主WIFI天线，为终端设备提供了WIFI通信所需天线，终端设备可以通过主WIFI天线在WIFI2.4GHz频段或WIFI 5GHz频段进行通信。其中，为了同时支持两个不同的WIFI频段，第一馈电电路221中可以包括天线开关或双工器，以及相应的匹配电路，使得主WIFI天线可以工作在不同频段。由于WIFI通信已经引入了MIMO技术，在终端设备中需要配置额外的WIFI MIMO天线，在本实施例中，第二天线枝节212和第二馈电电路222组成的5GHz WIFI天线，用于为终端设备提供5GHz的WIFIMIMO天线，通过主WIFI天线和5GHz WIFI天线，可以实现5GHz的WIFI MIMO通信。

图2中仅示出了终端设备中WIFI MIMO天线的配置方式，由于WIFI MIMO天线仅使用终端设备金属边框上一个缝隙两侧的金属边框实现，仅占用终端设备中很少的空间，使得终端设备中可以有充分的空间配置其他频段的天线或其他器件。

另外，对于WIFI通信制式，设置了第二天线枝节212后，使得终端设备在WIFI 5GHz频段可以应用MIMO技术。为WIFI 5GHz频段单独配置第二天线枝节212是由于5GHz频段是WIFI通信专有的通信频段。而对于WIFI 2.4GHz频段，由于其频段与蓝牙通信、LTE高频频段重叠，可以使用终端设备中其他位置设置的蓝牙天线或LTE高频频段天线作为2.4GHz的WIFI MIMO天线。其具体的方法将在后述实施例中进行说明。

由于本实施例中，作为5GHz WIFI MIMO天线的第二天线枝节212是采用终端设备的金属边框22实现的，其辐射性能不会受到终端设备中的其他器件的影响。并且由于第二天线枝节212和第一天线枝节211距离很近，使得WIFI天线在5GHz频段的插损也较小。

本实施例提供的终端设备，通过在终端设备主体一侧的金属边框上设置第一缝隙，使得第一缝隙两侧的金属边框分别形成两个天线枝节，从而组成主WIFI天线和5GHzWIFI天线，使得终端设备可以支持WIFI MIMO通信，且由于WIFI5GHz天线均采用终端设备的金属边框实现，天线的辐射不会受到终端设备中其他器件的影响，使得不会影响WIFI MIMO的性能。

图3为本申请实施例提供的具有WIFI MIMO天线的终端设备实施例二的结构示意图，如图3所示，本实施例提供的具有WIFI MIMO天线的终端设备在图2的基础上：

在金属边框22的上还设置有第二缝隙204和第三缝隙205。第一缝隙201和第二缝隙204位于终端设备主体21的同侧，在本实施例中，第一缝隙201和第二缝隙204位于终端设备主体的上部，第三缝隙205位于终端设备主体的下部。

第二缝隙204与第一缝隙201位于金属边框22的同侧，第二缝隙204两侧的金属边框22分别通过金属接地件206和金属接地件207形成第三天线枝节213和第四天线枝节214。

第三天线枝节213与终端设备主体21中的第三馈电电路223连接，第四天线枝节214与终端设备主体21中的第四馈电电路224连接，共同组成第一LTE天线组，其中第三天线枝节213作为LTE中高频频段的辐射枝节，第四天线枝节214作为LTE低频频段的辐射枝节。终端设备目前所支持的通信制式为LTE制式，LTE通信制式所需支持的频段很宽，涵盖了从850MHz到的低频频段、1800MHz的中频频段和2400MHz的高频频段多个频段。由于850MHz的低频频段频率较低，很难和中高频频段的天线共用同一天线，因此需要设置第三天线枝节213和第四天线枝节214，分别用于支持LTE通信的中高频频段和低频频段。上述第一LTE天线组可以为终端设备提供LTE通信制式所需的通信天线。但MIMO技术和分集接收技术在LTE通信制式中已经有了广泛的应用，因此，在终端设备中还需要配置额外的第二LTE天线组。

第三缝隙205位于金属边框22上第一缝隙201和第二缝隙204对侧，第三缝隙205两侧的金属边框22分别通过金属接地件208和金属接地件209形成第五天线枝节215和第六天线枝节216。第五天线枝节215与终端设备主体21中的第五馈电电路225连接，第六天线枝节216与终端设备主体21中的第六馈电电路226连接，共同组成第二LTE天线组。其中第五天线枝节215作为LTE中高频频段的辐射枝节，第六天线枝节216作为LTE低频频段的辐射枝节。第五天线枝节215和第六天线枝节216与第三天线枝节213和第四天线枝节214的原理相同。但为了保证天线之间的隔离度，将第一LTE天线组和第二LTE天线组分别设置于终端设备主体21的两侧。在设置了第二LTE天线组后，终端设备即可应用LTE通信制式中的MIMO技术以及分集接收技术，从而可以提高终端设备的无线信号传输能力。第六天线枝节216位于终端设备的数据接口附近，例如图中所示的USB接口。

本实施例提供的终端设备，通过在终端设备主体两侧的金属边框上分别设置开缝，使得终端设备的金属边框分别形成多个天线枝节，从而组成第一LTE天线组、第二LTE天线组、主WIFI天线和5GHz WIFI天线，使得终端设备在支持LTE通信的基础上，还支持WIFIMIMO通信，且由于WIFI 5GHz天线均采用终端设备的金属边框实现，天线的辐射不会受到终端设备中其他器件的影响，使得不会影响WIFI MIMO的性能。

图4为本申请实施例提供的具有WIFI MIMO天线的终端设备实施例三的结构示意图，如图4所示，本实施例提供的具有WIFI MIMO天线的终端设备与图4的区别在于：

第一馈电电路221中包括GPS分路231。第一天线枝节211与第一馈电电路221所连接，组成WIFI 2.4GHz、WIFI 5GHz和GPS三合一天线，工作频段位于WIFI 5GHz频段、WIFI2.4GHz频段和GPS频段。WIFI 2.4GHz、WIFI 5GHz和GPS三合一天线为目前现有技术中常用的天线，已经广泛应用于终端设备中。使得终端设备可以支持GPS通信。

更具体地，第一馈电电路221中包括天线开关232和WIFI 2.4GHz分路233、WIFI5GHz分路234以及GPS分路231，第一天线枝节211通过天线开关232分别与WIFI 2.4GHz分路233、WIFI 5GHz分路234以及GPS分路231连接，分别组成WIFI 2.4GHz天线、WIFI 5GHz天线以及GPS天线。需要说明的是，图2为WIFI 2.4GHz、WIFI 5GHz和GPS三合一天线的一种实现方式，采用其他方式实现的WIFI 2.4GHz、WIFI 5GHz和GPS三合一天线也可以实现本申请实施例所示的终端设备。

第三天线枝节213通过双工器235与第三馈电电路223和第七馈电电路227连接，第三天线枝节213和第七馈电电路227组成2.4GHz WIFI天线。由于LTE高频频段与WIFI2.4GHz频段重合，因此，可以采用第三天线枝节213作为2.4GHz WIFI MIMO天线的辐射枝节，通过设置第七馈电电路227，使得终端设备可以在2.4GHz和5GHz均应用WIFI MIMO技术。并且由于第三天线枝节213同样是终端设备的金属边框22，因此作为2.4GHz WIFI MIMO天线同样可以确保WIFI MIMO的性能。

本实施例提供的终端设备，通过在终端设备主体两侧的金属边框上分别设置开缝，使得终端设备的金属边框分别形成多个天线枝节，从而组成第一LTE天线组、第二LTE天线组、WIFI 2.4GHz、WIFI 5GHz和GPS三合一天线和2.4GHz以及5GHz WIFIMIMO天线，使得终端设备在支持LTE通信的基础上，还支持WIFI MIMO通信，且由于WIFI MIMO天线均采用终端设备的金属边框实现，天线的辐射不会受到终端设备中其他器件的影响，使得不会影响WIFI MIMO的性能。

图5为本申请实施例提供的具有WIFI MIMO天线的终端设备实施例四的结构示意图，如图5所示，本实施例提供的具有WIFI MIMO天线的终端设备在图4的基础上，还包括：

第一匹配电路241，第一匹配电路241与第四天线枝节214连接，第一匹配电路241用于调节第四天线枝节214和第四馈电电路224组成的天线的辐射频率。

进一步地，第六天线枝节216还连接有至少一个天线切换开关242(本实施例中以两个天线切换开关242为例)，至少一个天线切换开关242用于调节第六天线枝节216和第六馈电电路226组成的天线的辐射频率。

由于第四天线枝节214和第六天线枝节216均是用于支持LTE低频频段的天线辐射体，LTE的低频频段相对较宽，采用固定长度的天线辐射体较难覆盖LTE的整个低频频段，因此，为第四天线枝节214配置了第一匹配电路241，用于调节第四天线枝节214和第四馈电电路224组成的天线的辐射频率。另外，还可以为第六天线枝节216配置天线切换开关242，同样可以通过开关天线切换开关242对第六天线枝节216的有效长度进行调节，从而达到调节第六天线枝节216和第六馈电电路226组成的天线的辐射频率的目的。

需要说明的是，在图2至图5所示实施例中，第二天线枝节212的天线形式可以为环形(LOOP)天线、倒F天线(Invert F Antenna，IFA)、缝隙(SLOT)天线等形式中的任一种。通过调节第二馈电电路222的位置，以及第二馈电电路222与第二天线枝节212的连接关系，可以使得天线以不同的形式出现。例如，将第二馈电电路222与第二天线枝节212的连接点设置于靠近金属接地件203的位置，则第二天线枝节212的天线形式为IFA天线；将第二馈电电路221与第二天线枝节212的连接点设置于靠近第二缝隙202的位置，可以使第二天线枝节的天线形式为LOOP天线或SLOT天线。

进一步地，由于第一LTE天线组和第二LTE天线组的辐射频率相同，为了提高第一LTE天线组和第二LTE天线组之间的隔离度，可以将第三缝隙205和第二缝隙204设置于金属边框22的相对两角，使得第三天线枝节213、第四天线枝节214、第五天线枝节215和第六天线枝节216的距离最远。

进一步地，由于第二天线枝节212和第三天线枝节213的频率相对于第一天线枝节211和第四天线枝节214高，因此，可以将第二天线枝节212和第三天线枝节213设置于终端设备主体21的金属边框22的短边，即第二天线枝节212和第三天线枝节213位于第一缝隙201和第二缝隙204之间。

进一步地，在图2至图4所示实施例中，第一缝隙201、第二缝隙204和第三缝隙205的宽度位于为1mm至2.5mm之间。

注意，上述仅为本申请的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本申请不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本申请的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本申请进行了较为详细的说明，但是本申请不仅仅限于以上实施例，在不脱离本申请构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本申请的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (9)

1.一种具有WIFIMIMO天线的终端设备，其特征在于，包括：具有金属边框的终端设备主体；

所述终端设备主体一侧金属边框的第一缝隙两侧的金属边框分别通过远离第一缝隙的金属接地件接地后形成第一天线枝节和第二天线枝节；

所述第一天线枝节与所述终端设备主体中的第一馈电电路连接，组成主WIFI天线，所述主WIFI天线的工作频段位于WIFI 5GHz频段和WIFI 2.4GHz频段；

所述第二天线枝节与所述终端设备主体中的第二馈电电路连接，组成5GHz WIFI天线，所述5GHz WIFI天线的工作频段位于WIFI 5GHz频段；

所述终端设备主体上第一缝隙同侧金属边框的第二缝隙两侧的金属边框分别通过远离第二缝隙的金属接地件接地后形成第三天线枝节和第四天线枝节；

所述终端设备主体与所述第一缝隙对侧的第三缝隙两侧的金属边框分别通过远离第三缝隙的金属接地件接地后形成第五天线枝节和第六天线枝节；

所述第三天线枝节与所述终端设备主体中的第三馈电电路连接，所述第四天线枝节与所述终端设备主体中的第四馈电电路连接，共同组成第一LTE天线组，其中所述第三天线枝节作为LTE中高频频段的辐射枝节，所述第四天线枝节作为LTE低频频段的辐射枝节；

所述第五天线枝节与所述终端设备主体中的第五馈电电路连接，所述第六天线枝节与所述终端设备主体中的第六馈电电路连接，共同组成第二LTE天线组，其中所述第五天线枝节作为LTE中高频频段的辐射枝节，所述第六天线枝节作为LTE低频频段的辐射枝节。

2.根据权利要求1所述的终端设备，其特征在于，所述第一馈电电路中还包括GPS分路，所述第一天线枝节与所述第一馈电电路连接，组成WIFI 2.4GHz、WIFI 5GHz和GPS三合一天线，工作频段位于WIFI 5GHz频段、WIFI 2.4GHz频段和GPS频段。

3.根据权利要求2所述的终端设备，其特征在于，所述第一馈电电路中还包括天线开关和WIFI 2.4GHz分路、WIFI 5GHz分路，所述第一天线枝节通过所述天线开关分别与WIFI2.4GHz分路、WIFI 5GHz分路以及GPS分路连接，分别组成WIFI 2.4GHz天线、WIFI 5GHz天线以及GPS天线。

4.根据权利要求1所述的终端设备，其特征在于，所述第三天线枝节通过双工器与第三馈电电路和第七馈电电路连接，所述第三天线枝节和所述第七馈电电路组成2.4GHz WIFI天线。

5.根据权利要求1或4所述的终端设备，其特征在于，所述第四天线枝节还与第一匹配电路连接，所述第一匹配电路用于调节所述第四天线枝节和所述第四馈电电路组成的天线的辐射频率。

6.根据权利要求1或4所述的终端设备，其特征在于，所述第六天线枝节还连接有至少一个天线切换开关，所述至少一个天线切换开关用于调节所述第六天线枝节和所述第六馈电电路组成的天线的辐射频率。

7.根据权利要求1～3任一项所述的终端设备，其特征在于，所述第二天线枝节的天线形式为LOOP天线、IFA天线、SLOT天线中的任意一种。

8.根据权利要求1或4所述的终端设备，其特征在于，所述第三缝隙和所述第二缝隙位于所述金属边框的相对两角。

9.根据权利要求1或4所述的终端设备，其特征在于，所述第二天线枝节和所述第三天线枝节位于所述第一缝隙和所述第二缝隙之间。

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