CN109742513A - Mimo天线系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种天线系统，包括具有馈电点的系统地单元、邻近所述系统地单元设置的金属边框、由所述金属边框向所述系统地单元延伸并形成接地连接的接地线路以及至少以所述金属边框为部分辐射体的第一天线和第二天线；所述金属边框与所述系统地单元间隔形成净空区；所述第一天线和所述第二天线分别与所述系统地单元的馈电点电连接，所述第一天线和所述第二天线分别间隔设置于所述接地线路的两侧并辐射正交模。与相关技术相比，本发明天线系统频段宽、外观整体美感度好且强度高。

Description

MIMO天线系统

技术领域

本发明涉及一种天线，尤其涉及一种运用在通讯电子产品领域的MIMO天线系统。

背景技术

随着移动通讯技术的发展，手机、PAD、笔记本电脑等逐渐成为生活中不可或缺的电子产品，并且该类电子产品都更新为增加天线系统使其具有通讯功能的电子通讯产品。但消费者不再仅满足于其应用功能，对所述电子通讯产品的外观要求也不断提高。金属外壳的所述电子通讯产品具有良好的质感，且结实耐用，因此受到不少消费者的欢迎。

由于电磁波不能穿透金属，不利于所述天线系统辐射，在设计所述金属外壳电子通讯产品时，通常须将所述天线系统外置、或者使所述天线系统不被金属所包围，比如在所述金属外壳电子通讯产品的金属后盖上开设断缝，以利于所述天线系统的辐射。随着第五代移动通讯系统5G的发展，需要在两个C-Band频段下部署5G，则需要使用4*4甚至8*8MIMO天线设计地，而现有的天线系统中，金属边框的有限数量的断缝及有限空间难以实现多个天线结构的布设后保证其良好性能及隔离度的相关要求。

因此，有必要提供一种新的MIMO天线系统解决上述问题。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种频段宽、外观美感好且强度高的MIMO天线系统。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种MIMO天线系统，包括具有馈电点的系统地单元、邻近所述系统地单元设置的金属边框、由所述金属边框向所述系统地单元延伸并形成接地连接的接地线路以及至少以所述金属边框为部分辐射体的第一天线和第二天线；所述金属边框与所述系统地单元间隔形成净空区；所述第一天线和所述第二天线分别与所述系统地单元的馈电点电连接，所述第一天线和所述第二天线分别间隔设置于所述接地线路的两侧并辐射正交模。

优选的，所述金属边框上设有一将其分割的断口以形成一开路末端，所述金属边框上还设有一与所述系统地单元连接的短路末端，所述开路末端和所述短路末端分设于所述接地线路的两侧，所述第一天线形成于所述开路末端所在的一侧，所述第二天线形成于所述短路末端所在的一侧。

优选的，所述MIMO天线系统还包括连接所述馈电点与所述金属边框的第一馈电臂和第二馈电臂、连接所述短路末端和所述系统地单元的短路臂，所述第一馈电臂和所述第二馈电臂分设于所述接地线路的两侧，所述第一天线包括所述第一馈电臂、所述接地线路以及位于所述接地线路和所述开路末端之间的金属边框，所述第二天线包括所述第二馈电臂、所述短路臂以及位于所述第二馈电臂和所述短路臂之间的金属边框。

优选的，所述第一天线为倒F天线，所述第二天线为回路天线。

优选的，所述MIMO天线系统还包括寄生单元，所述寄生单元包括两个且分别间隔设置于所述第一天线和所述第二天线各自远离所述接地线路的一侧，所述寄生单元与所述系统地单元形成接地连接且与所述金属边框间隔形成耦合；。

优选的，所述寄生单元包括与所述金属边框平行间隔设置的第一段和连接所述第一段与所述系统地单元的第二段，所述第一段与所述金属边框形成耦合。

优选的，所述第一段沿垂直于所述系统地单元方向向所述系统地单元的正投影至少部分落入所述净空区。

优选的，所述第二段与所述第一段的靠近所述接地线路的一端连接。

相较于现有技术，本发明的MIMO天线系统的所述第一天线和所述第二天线共同所述辐射体形成双天线结构，同时通过两个所述寄生单元增加高频谐振模式，并与双天线结构配合实现双模覆盖，从而实现4G/5G多入多出的MIMO天线系统，达到覆盖更宽频带的要求；高频谐振膜式之间由所述第一天线的接地点充当隔离接地，达到隔离效果，可靠性更好；另外，所述天线系统仅需要辐射体上开设一个断口即可实现上述功能，保证其外观美感和结构强度。

附图说明

图1为本发明MIMO天线系统的立体结构示意图；

图2为图1中A所示部分的结构放大图；

图3为本发明MIMO天线系统的S特性曲线图；

图4为本发明MIMO天线系统的总效率曲线图；

图5为本发明MIMO天线系统的包络相关系数曲线图。

具体实施方式

下面将结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。

请同时参阅图1-2，本发明提供了一种MIMO天线系统100，包括系统地单元1、金属边框2、接地线路3、第一天线4、第二天线5、第一馈电臂6、第二馈电臂7、短路臂8以及寄生单元9。

所述系统地单元1设有馈电点11用于为所述第一天线4和所述第二天线5馈电。

所述金属边框2邻近所述系统地单元1设置并与所述系统地单元1间隔形成净空区，从而与所述系统地单元1之间形成有效辐射空间。

所述金属边框2上开设有将其自身分割的断口21以形成一开路末端22以及设有一与所述系统地单元1连接的短路末端23，所述开路末端22和所述短路末端23分设于所述接地线路3的两侧。

所述接地线路3由所述金属边框2向所述系统地单元1延伸并形成接地连接。

所述第一天线4形成于所述开路末端22所在的一侧，所述第二天线5形成于所述短路末端23所在的一侧。也就是说，本发明的MIMO天线系统100中，所述第一天线4与所述第二天线5共用一个所述金属边框2充当部分辐射体，且总共仅需一个所述断口21形成开路末端22(自由端)，可为其它天线设计避让空间，以提高性能设计。

所述第一天线4和所述第二天线5分别与所述系统地单元3的馈电点11连接，所述第一天线4和所述第二天线5分别间隔设置于所述接地线路3的两侧并辐射正交模。上述结构设计紧凑，所述第一天线4和所述第二天线5的馈电点位置相邻，便于RF前端和布线设计。

本实施方式中，所述第一天线4为倒F结构(IFA)天线，所述第二天线5为回路天线(Loop天线)，二者辐射正交模，达到高隔离性能，可靠性更好。

所述第一馈电臂6和所述第二馈电臂7均连接所述馈电点11与所述金属边框2，所述第一馈电臂6和所述第二馈电臂7分设于所述接地线路3的两侧；所述短路臂8连接所述短路末端23和所述系统地单元1。

所述第一天线4包括所述第一馈电臂6、所述接地线路3以及位于所述接地线路3和所述开路末端22之间的金属边框2。

所述第二天线5包括所述第二馈电臂7、所述短路臂8以及位于所述第二馈电臂7和所述短路臂8之间的金属边框2。

所述寄生单元9包括两个且分别间隔设置于所述第一天线4和所述第二天线5各自远离所述接地线路3的一侧。所述寄生单元9与所述系统地单元1形成接地连接且与所述金属边框2间隔形成耦合。采用所述寄生单元9增加高频谐振模式。

具体的，所述寄生单元9包括由所述与所述金属边框2平行间隔设置的第一段91和连接所述第一段91与所述系统地单元1的第二段92，所述第一段91与所述金属边框2形成耦合。具体的，所述第二段92与所述第一段91的靠近所述接地线路3的一端连接。

本实施方式中，所述第一段91沿垂直于所述系统地单元1方向向所述系统地单元1的正投影至少部分落入所述净空区7。

本实施方式中，第一天线4的接地线路3恰好形成隔离臂以隔离所述第一天线4和第二天线5，进一步增强隔离性能。

上述结构的MIMO天线系统100采用双天线结构形成正交模，达到高隔离性能，同时采用寄生单元9以增加高频谐振模式，实现双模覆盖，覆盖范围广，具体达到的性能请参图3-5所示。通过上述结构的MIMO天线系统100可用于移动终端的4G/5G MIMO(多入多出)天线设计以及WI-FI MIMO天线设计，通过组合设计即可实现2T4R甚至更高阶的MIMO需要，无需要增加所述金属边框2的断口21数量，使得金属边框2的外观结构强度高。

以本发明MIMO天线系统100运用在金属边框的手机为例作进一步说明：所述MIMO天线系统100装配到所述手机中时，手机的边框即作为所述金属边框2；手机的PCB电路板即作为所述系统地单元1。所述接地线路3和所述馈电线路连接于所述手机的金属边框和PCB电路板，实现信号辐射。从而通过所述手机的金属边框结构即可达到实现所述MIMO天线系统100的多频段覆盖，且在所述金属边框仅需开设一个断口21即可，手机的整体美感度不受影响且整体强度高。

当然，本发明MIMO天线系统100并非限于用在手机上，也可以运用在笔记本电脑等电子通讯产品上，其原理都一样。

相较于现有技术，本发明的天线系统的所述第一天线和所述第二天线共同所述辐射体形成双天线结构，同时通过两个所述寄生单元增加高频谐振模式，并与双天线结构配合实现双模覆盖，从而实现4G/5G多入多出的MIMO天线系统，达到覆盖更宽频带的要求；高频谐振膜式之间由所述第一天线的接地点充当隔离接地，达到隔离效果，可靠性更好；另外，所述天线系统仅需要辐射体上开设一个断口即可实现上述功能，保证其外观美感和结构强度。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种MIMO天线系统，包括具有馈电点的系统地单元、邻近所述系统地单元设置的金属边框、由所述金属边框向所述系统地单元延伸并形成接地连接的接地线路以及至少以所述金属边框为部分辐射体的第一天线和第二天线；所述金属边框与所述系统地单元间隔形成净空区，其特征在于，所述第一天线和所述第二天线分别与所述系统地单元的馈电点电连接，所述第一天线和所述第二天线分别间隔设置于所述接地线路的两侧并辐射正交模。

2.根据权利要求1所述的MIMO天线系统，其特征在于，所述金属边框上设有一将其分割的断口以形成一开路末端，所述金属边框上还设有一与所述系统地单元连接的短路末端，所述开路末端和所述短路末端分设于所述接地线路的两侧，所述第一天线形成于所述开路末端所在的一侧，所述第二天线形成于所述短路末端所在的一侧。

3.根据权利要求2所述的MIMO天线系统，其特征在于，所述MIMO天线系统还包括连接所述馈电点与所述金属边框的第一馈电臂和第二馈电臂、连接所述短路末端和所述系统地单元的短路臂，所述第一馈电臂和所述第二馈电臂分设于所述接地线路的两侧，所述第一天线包括所述第一馈电臂、所述接地线路以及位于所述接地线路和所述开路末端之间的金属边框，所述第二天线包括所述第二馈电臂、所述短路臂以及位于所述第二馈电臂和所述短路臂之间的金属边框。

4.根据权利要求3所述的MIMO天线系统，其特征在于，所述第一天线为倒F天线，所述第二天线为回路天线。

5.根据权利要求3所述的MIMO天线系统，其特征在于，所述MIMO天线系统还包括寄生单元，所述寄生单元包括两个且分别间隔设置于所述第一天线和所述第二天线各自远离所述接地线路的一侧，所述寄生单元与所述系统地单元形成接地连接且与所述金属边框间隔形成耦合。

6.根据权利要求5所述的MIMO天线系统，其特征在于，所述寄生单元包括与所述金属边框平行间隔设置的第一段和连接所述第一段与所述系统地单元的第二段，所述第一段与所述金属边框形成耦合。

7.根据权利要求6所述的MIMO天线系统，其特征在于，所述第一段沿垂直于所述系统地单元方向向所述系统地单元的正投影至少部分落入所述净空区。

8.根据权利要求7所述的MIMO天线系统，其特征在于，所述第二段与所述第一段的靠近所述接地线路的一端连接。