CN109860981A - 一种移动终端mimo天线及移动终端 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种移动终端MIMO天线及移动终端，所述移动终端MIMO天线包括：介质基板，介质基板包括相背的第一表面与第二表面；接地金属板，接地金属板设置于介质基板的第一表面，且接地金属板划分为辐射区和外观区；金属边框，金属边框包裹于介质基板周围，外观区与金属边框相接，辐射区与金属边框留有缝隙，且辐射区内至少有两个通过缝隙形成的缝隙天线。本发明有效避免了金属边框屏蔽电磁波信号，不需要在金属边框的靠近天线的位置拼接非金属材料，保证了金属边框的完整性。由于辐射区内至少有两个缝隙天线，因此可产生多个谐振点，具备多输入多输出特性，适用于5G智能手机等多种无线移动终端。

Description

一种移动终端MIMO天线及移动终端

技术领域

本发明涉及天线领域，特别涉及一种移动终端MIMO天线及移动终端。

背景技术

金属材料的结构坚固，广泛应用于移动终端的边框，对移动终端起到保护作用，但金属材料对移动终端内的电磁信号具有屏蔽作用，降低了移动终端内部天线的辐射性能。在现有技术中，为避免移动终端的金属边框对电磁信号的影响，通常在临近电磁信号发射的区域使用非金属材料，以避免电磁信号受金属材料的屏蔽，因此，为了保证移动终端的正常通信需求，现有技术中移动终端的边框必需拼接非金属材料，无法做成一个完整的金属边框，破坏了边框的整体外形。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种移动终端MIMO天线，以解决现有技术中移动终端的边框必需拼接非金属材料，无法做成一个完整的金属边框，破坏了边框的整体外形的问题。

为实现上述目的，本发明提出一种移动终端MIMO天线，应用于移动终端，所述移动终端MIMO天线包括：

介质基板，所述介质基板包括相背的第一表面与第二表面；

接地金属板，所述接地金属板设置于所述介质基板的第一表面，且所述接地金属板划分为辐射区和外观区；

金属边框，所述金属边框包裹于所述介质基板周围，且所述外观区与所述金属边框相接，所述辐射区与所述金属边框留有缝隙，且所述辐射区内至少有两个通过所述缝隙形成的缝隙天线。

优选的，相邻所述缝隙天线的间距为所述缝隙天线的中心频率对应波长的四分之一。

优选的，所述辐射区与所述金属边框之间的缝隙为一U形槽。

优选的，所述移动终端MIMO天线包括：

通孔，所述通孔开设于所述介质基板上，所述通孔贯穿所述第一表面与第二表面；

所述缝隙天线包括：

两接地片，所述接地片的一端从所述通孔与所述接地金属板电连接，所述接地片另一端与所述金属边框电连接，同一所述缝隙天线的两接地片之间形成辐射槽；以及

微带线，所述微带线位于所述两接地短片之间且所述微带线的一端与所述金属边框连接，另一端连接至馈源；

其中，所述两接地片与所述微带线位于所述第二表面。

优选的，相邻两所述缝隙天线中，不同缝隙天线的相邻接地片之间形成间隔槽。

优选的，所述移动终端MIMO天线包括四个所述缝隙天线，所述金属边框为矩形，两所述缝隙天线位于所述金属边框的同一侧边，另外两缝隙天线分别位于与所述侧边连接的两条邻边。

优选的，位于同一侧边上的所述两缝隙天线中，同一所述缝隙天线内的两所述接地片相距33.4mm，其余两条所述缝隙天线中，同一所述缝隙天线的两所述接地短片相距32mm。

优选的，四个所述缝隙天线关于所述金属边框的对称轴对称设置。

优选的，形成于所述邻边的两缝隙天线之间的辐射区上设有条形孔，所述条形孔位于所述金属边框的对称轴上。

本发明还提出一种移动终端，所述移动终端包括如上所述的任一项移动终端MIMO天线，且所述移动终端MIMO天线的金属边框与接地金属板形成所述移动终端的金属外壳。

本发明技术方案通过在介质基板的周围包围金属边框，并在介质基板的第一表面上设置接地金属板，其中，接地金属板分为辐射区与外观区，外观区与金属边框相接，辐射区与金属边框留有缝隙，且辐射区内至少有两个通过所述缝隙形成缝隙天线，缝隙天线直接向空间辐射电磁信号，从而不受金属边框的影响，有效避免了金属边框屏蔽电磁波信号，不需要在金属边框的靠近天线的位置拼接非金属材料，保证了金属边框的完整性。由于辐射区内至少有两个缝隙天线，因此可产生多个谐振点，具备多输入多输出特性，适用于5G智能手机等多种无线移动终端。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明移动终端MIMO天线的一实施例的结构示意图；

图2为本发明移动终端MIMO天线中缝隙天线的间距示意图；

图3为图2中沿A-A线的剖视图；

图4为本发明移动终端MIMO天线的第二表面结构示意图；

图5为本发明移动终端MIMO天线工作于5G频段时四个缝隙天线的辐射效率和增益曲线图；

图6为本发明移动终端MIMO天线工作于5G频段时四个缝隙天线的S参数曲线图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				110	金属边框	150	条形孔
120	介质基板	160	微带线
				121	通孔	161	馈源
130	接地片	170	接地金属板
				140	U形槽(缝隙)	171	外观区
141	辐射槽	172	辐射区
				142	隔离槽	A/B/C/D	缝隙天线

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

为实现上述目的，如图1所示，本发明提出一种移动终端MIMO天线，应用于移动终端，所述移动终端MIMO天线包括：介质基板120，所述介质基板120包括相背的第一表面与第二表面；接地金属板170，所述接地金属板170设置于所述介质基板120的第一表面(图中未标示)，且所述接地金属板170划分为辐射区172和外观区171；金属边框120，所述金属边框120包裹于所述介质基板120周围，且所述外观区171与所述金属边框120相接，所述辐射区172与所述金属边框120留有缝隙140，且所述辐射区172内至少有两个通过所述缝隙140形成的缝隙天线。

在本实施例中，接地金属板170为一层位于介质基板120上第一表面的金属镀层，接地金属板170接地，并分为外观区171与辐射区172，金属边框120紧紧包裹在介质基板120的避开所述第一表面与第二表面(如图4所示)的侧面上，并与外观区171相接，而辐射区172与金属边框120间留有缝隙140，辐射区172的第二表面上设置有微带线160以及与接地金属板170形成电连接的接地片130等天线元件，这些位于第二表面上的天线元件与接地金属板170及所述缝隙形成缝隙天线(如图1中的A、B、C、D)，缝隙天线直接向空间辐射电磁信号。由于缝隙由金属边框120以及辐射区172形成，因此，金属边框120属于构成缝隙天线的组成部分，金属边框120不会对缝隙天线向空间辐射的电磁信号产生屏蔽作用，从而使得电磁信号的传播不受金属边框120的影响，有效避免了金属边框120屏蔽电磁波信号，不需要在金属边框120的靠近天线的位置拼接非金属材料，保证了金属边框120的完整性。由于辐射区172内至少有两个缝隙天线，因此可产生多个谐振点，具备多输入多输出特性，适用于5G智能手机等多种无线移动终端。

进一步地，相邻所述缝隙天线的间距为所述缝隙天线的中心频率对应波长的四分之一。

在较佳实施例中，位于第二表面上的天线元件与所述缝隙形成至少两缝隙天线，因此，缝隙天线沿缝隙的延伸方向排列，为增加缝隙天线间的隔离度，相邻两缝隙天线之间的间距为中心频率对应波长的四分之一，这里的中心频率是指该缝隙天线带宽的中心频率。可以理解的，相邻两缝隙天线之间的间距为中心频率对应波长的四分之一只是移动终端MIMO天线的众多实施例之一，在实际实施中，相邻两缝隙天线之间的间距也可根据需要延长或缩短。

作为一种实施例，如图3、4所示，所述辐射区172与所述金属边框120之间的缝隙为一U形槽140。

U型槽环绕于辐射区172，所述至少两缝隙天线沿U形槽140的延伸方向设置，并且相邻的缝隙天线间距中心频率对应波长的四分之一，以达到良好的隔离效果。

具体地，如图1所示，所述移动终端MIMO天线包括：通孔121，所述通孔121开设于所述介质基板120上，所述通孔121贯穿所述第一表面与第二表面；所述缝隙天线包括：两接地片130，所述接地片130的一端从所述通孔121与所述接地金属板170电连接，所述接地片130另一端与所述金属边框120电连接，同一所述缝隙天线的两接地片130之间形成辐射槽141；以及微带线160，所述微带线160位于所述两接地短片之间且所述微带线160的一端与所述金属边框120连接，另一端连接至馈源161；其中，所述两接地片130与所述微带线160位于所述第二表面。

在本实施例中，两接地片130与微带线160位于第二表面，辐射区172与金属边框120形成的缝隙140在介质基板120的第一表面，缝隙天线包括两接地片130，两接地片130从通孔121连接接地金属板170实现接地，因此，每一接地片130均需要一个与之对应的通孔121以实现与第一表面上的接地金属板170电连接，接地片130未连接接地金属板170的一端与金属边框120连接，因此金属边框120也是构成缝隙天线的组成部分，不会对缝隙天线发出的电磁信号产生屏蔽作用。两接地金属板170之间还设置有微带线160，介质基板120的第二表面上设置有馈源161，微带线160的一端连接馈源161另一端连接金属边框120。辐射槽141是辐射区172与金属边框120形成的缝隙140的一部分，当缝隙140为U形槽状时，辐射槽141为U形槽140的一部分，辐射槽141为U形槽140上被同一缝隙天线中的两接地片130拦截的部分，缝隙天线中，由辐射槽141向空间发出电磁信号，当移动终端MIMO天线的馈电电路达到5G馈电电路条件时，可实现5G频段的覆盖。

进一步地，相邻两所述缝隙天线中，不同缝隙天线的相邻接地片130之间形成间隔槽142。

间隔槽142使得两相邻缝隙天线间的隔离度增加，以减小相邻缝隙天线之间相互干扰，提高移动终端MIMO天线的工作性能。

如图1所示，所述移动终端MIMO天线包括四个所述缝隙天线A、B、C、D，所述金属边框120为矩形，两所述缝隙天线位于所述金属边框120的同一侧边，另外两缝隙天线分别位于与所述侧边连接的两条邻边。

在较佳实施例中，两缝隙天线位于U形槽140的槽底，另外两缝隙天线分别位于U形槽140的两槽壁上，同时，相邻的缝隙天线相距中心频率对应波长的四分之一，以保证相邻缝隙天线的隔离度。缝隙天线的数量直接与移动终端MIMO天线的增益相关，从图5中可以看出，当移动终端MIMO天线工作于5G频段时，具备四个缝隙天线的移动终端MIMO天线辐射效率在60％-75％之间，增益在5-6.5dBi之间，从图6中可以看出，移动终端MIMO天线带内阻抗匹配良好，3.4GHz-3.6GHz频段内反射系数小于-10dB，并且移动终端MIMO天线之间的隔离度大于13dB，已经足以满足商用5G频段的移动终端MIMO天线需求，适合应用于移动终端。

在进一步的方案中，如图2所示，位于同一侧边上的所述两缝隙天线中，同一所述缝隙天线内的两所述接地片130相距L1＝L2＝33.4mm，其余两条所述缝隙天线中，同一所述缝隙天线的两所述接地短片相距L3＝L4＝32mm，以使移动终端MIMO天线能够具备良好的工作性能。

进一步地，四个所述缝隙天线关于所述金属边框120的对称轴对称设置；形成于所述邻边的两缝隙天线之间的辐射区172上设有条形孔150，所述条形孔150位于所述金属边框120的对称轴上。

在较佳实施例中，如图所示，四个缝隙天线A、B、C、D关于金属边框120的对称轴对称，，辐射区172上设有条形孔150，条形孔150位于金属边框120的对称轴上，以增加位于U形槽140侧壁上相对设置的两缝隙天线间(A、D)的隔离度，减少缝隙天线间的相互干扰。

本发明还提出一种移动终端，所述移动终端包括如上所述的任一项移动终端MIMO天线，且所述移动终端MIMO天线的金属边框120与接地金属板170形成所述移动终端的金属外壳。

由于金属外壳由金属边框120与接地金属板170形成，而金属边框120与接地金属板170不构成缝隙天线的组成部分，因此，金属边框120不会对缝隙天线向空间辐射的电磁信号产生屏蔽作用，从而使得电磁信号的传播不受金属边框120的影响，有效避免了金属边框120屏蔽电磁波信号，不需要在金属边框120的靠近天线的位置拼接非金属材料，保证了金属边框120的完整性。由于辐射区172内至少有两个缝隙天线，因此可产生多个谐振点，具备多输入多输出特性。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种移动终端MIMO天线，应用于移动终端，其特征在于，所述移动终端MIMO天线包括：

介质基板，所述介质基板包括相背的第一表面与第二表面；

接地金属板，所述接地金属板设置于所述介质基板的第一表面，且所述接地金属板划分为辐射区和外观区；

金属边框，所述金属边框包裹于所述介质基板周围，所述外观区与所述金属边框相接，所述辐射区与所述金属边框留有缝隙，且所述辐射区内至少有两个通过所述缝隙形成的缝隙天线。

2.根据权利要求1所述的移动终端MIMO天线，其特征在于，相邻所述缝隙天线的间距为所述缝隙天线的中心频率对应波长的四分之一。

3.根据权利要求1所述的移动终端MIMO天线，其特征在于，所述辐射区与所述金属边框之间的缝隙为一U形槽。

4.根据权利要求1所述的移动终端MIMO天线，其特征在于，所述MIMO天线包括：

通孔，所述通孔开设于所述介质基板上，所述通孔贯穿所述第一表面与第二表面；

所述缝隙天线包括：

两接地片，所述接地片的一端从所述通孔与所述接地金属板电连接，所述接地片另一端与所述金属边框电连接，同一所述缝隙天线的两接地片之间形成辐射槽；以及

微带线，所述微带线位于所述两接地短片之间且所述微带线的一端与所述金属边框连接，另一端连接至馈源；

其中，所述两接地片与所述微带线位于所述第二表面。

5.根据权利要求4所述的移动终端MIMO天线，其特征在于，相邻两所述缝隙天线中，不同缝隙天线的相邻接地片之间形成间隔槽。

6.根据权利要求5所述的移动终端MIMO天线，其特征在于，所述移动终端MIMO天线包括四个所述缝隙天线，所述金属边框为矩形，两所述缝隙天线位于所述金属边框的同一侧边，另外两缝隙天线分别位于与所述侧边连接的两条邻边。

7.根据权利要求6所述的移动终端MIMO天线，其特征在于，位于同一侧边上的所述两缝隙天线中，同一所述缝隙天线内的两所述接地片相距33.4mm，其余两条所述缝隙天线中，同一所述缝隙天线的两所述接地短片相距32mm。

8.根据权利要求6-7所述的移动终端MIMO天线，其特征在于，四个所述缝隙天线关于所述金属边框的对称轴对称设置。

9.根据权利要求8所述的移动终端MIMO天线，其特征在于，形成于所述邻边的两缝隙天线之间的辐射区上设有条形孔，所述条形孔位于所述金属边框的对称轴上。

10.一种移动终端，其特征在于，所述移动终端包括如权利要求1-9所述的任一项移动终端MIMO天线，且所述移动终端MIMO天线的金属边框与接地金属板形成所述移动终端的金属外壳。