CN110994180B - Mimo天线及移动终端 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种MIMO天线及移动终端。所述MIMO天线包括主集天线和至少一个分集天线，所述至少一个分集天线包括至少一个第一天线；所述第一天线包括相互平行且绝缘设置的第一走线层和屏蔽层；所述屏蔽层与所述第一走线层中走线的自由端对应设置，从而能够增加天线之间的不相干性，提高MIMO通信吞吐量。

Description

MIMO天线及移动终端

技术领域

本申请涉及通信技术领域，尤其涉及一种MIMO天线及移动终端。

背景技术

MIMO（Multiple-Input Multiple-Output，多入多出）天线是5G的一个重要技术和重要应用方式。在不增加系统带宽天线总的发射功率下，使用MIMO天线能够充分利用空间资源，成倍地提高信道容量，极大的改善无线通信质量，是高速数据传输的优先技术之一。

目前移动终端都支持多入多出天线，可以极大增加移动终端的吞吐量性能，使用户下载时速度更快。但当MIMO天线中的主集天线和分集天线均采用相同的天线设计方式时，天线之间的相干性高，降低MIMO吞吐量性能。

发明内容

本申请实施例提供一种MIMO天线及移动终端，能够增加天线之间的不相干性，提高MIMO通信吞吐量。

本申请实施例提供了一种MIMO天线，包括主集天线和至少一个分集天线，所述至少一个分集天线包括至少一个第一天线；

所述第一天线包括相互平行且绝缘设置的第一走线层和屏蔽层；所述屏蔽层与所述第一走线层中走线的自由端对应设置；

所述第一走线层中走线的自由端在所述屏蔽层上的正投影位于所述屏蔽层内。

在本申请一些实施例中，所述第一走线层包括第一分支走线、第二分支走线和第三分支走线；

所述第二分支走线的固定端与第一分支走线的一端连接，所述第三分支走线的固定端与所述第一分支走线的另一端连接；

所述屏蔽层与所述第二分支走线的自由端和所述第三分支走线的自由端中的至少一个对应设置。

在本申请一些实施例中，所述第二分支走线为低频分支走线；

所述屏蔽层与所述低频分支走线的自由端对应设置，且所述屏蔽层在所述低频分支走线的延伸方向上的长度不超过所述低频分支走线的长度的三分之一。

在本申请一些实施例中，所述第三分支走线为中高频分支走线；

所述屏蔽层与所述中高频分支走线的自由端对应设置，且所述屏蔽层在所述中高频分支走线的延伸方向上的长度不超过所述中高频分支走线的长度的三分之一。

在本申请一些实施例中，所述屏蔽层为金属层。

在本申请一些实施例中，所述金属层包括金、银、铜和铁中的任意一种。

在本申请一些实施例中，所述第一天线还包括第一基板，所述第一基板包括相对设置的第一表面和第二表面；

所述第一走线层设置在所述第一基板的第一表面，所述屏蔽层设置在所述第一基板的第二表面，所述屏蔽层在所述第一基板上的正投影覆盖所述第一走线层中走线的自由端在所述第一基板上的正投影。

在本申请一些实施例中，所述至少一个分集天线还包括至少一个第二天线，所述第二天线包括第二基板、第二走线层和金手指，所述第二基板包括相对设置的第一表面和第二表面；

所述第二走向层设置在所述第二基板的第一表面，所述金手指设置在所述第二基板的第二表面。

本申请实施例还提供了一种移动终端，包括上述MIMO天线，在此不再详细赘述。

进一步地，所述移动终端还包括电路板，所述电路板上设有天线弹片；

所述第一天线的第一走线层与所述天线弹片电性连接，所述第一天线的屏蔽层与所述天线弹片绝缘设置。

本申请提供的MIMO天线及移动终端，能够设置至少一个分集天线为第一天线，使第一天线包括相互绝缘的第一走线层和屏蔽层，且屏蔽层与第一走线层中走线的自由端对应设置，使屏蔽层对第一天线的单一辐射方向上的辐射进行屏蔽，而单一方向上的辐射屏蔽不会对MIMO天线的整体辐射性能造成太大影响，但可以改变第一天线的辐射方向，增加MIMO天线之间的不相关性，提高MIMO通信吞吐量。

附图说明

下面结合附图，通过对本申请的具体实施方式详细描述，将使本申请的技术方案及其它有益效果显而易见。

图1为本申请实施例提供的MIMO天线中第一天线的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的MIMO天线中第一天线的另一结构示意图；

图3为本申请实施例提供的MIMO天线中第一天线的截面图。

具体实施方式

这里所公开的具体结构和功能细节仅仅是代表性的，并且是用于描述本申请的示例性实施例的目的。但是本申请可以通过许多替换形式来具体实现，并且不应当被解释成仅仅受限于这里所阐述的实施例。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。另外，术语“包括”及其任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

这里所使用的术语仅仅是为了描述具体实施例而不意图限制示例性实施例。除非上下文明确地另有所指，否则这里所使用的单数形式“一个”、“一项”还意图包括复数。还应当理解的是，这里所使用的术语“包括”和/或“包含”规定所陈述的特征、整数、步骤、操作、单元和/或组件的存在，而不排除存在或添加一个或更多其他特征、整数、步骤、操作、单元、组件和/或其组合。

下面结合附图和实施例对本申请作进一步说明。

本申请实施例提供一种MIMO天线，该MIMO天线可以包括主集天线和至少一个分集天线。其中，主集天线负责射频信号的发送和接收，分集天线只负责接收信号，而不发送信号。

本申请实施例中的MIMO天线适用于多种配置的MIMO天线，不同配置的MIMO天线可以只包括一个主集天线，其余均为分集天线。例如，2*2 MIMO天线包括一个主集天线和一个分集天线，4*4 MIMO天线包括一个主集天线和三个分集天线。

如图1所示，所述至少一个分集天线包括至少一个第一天线1，即MIMO天线中最少可以有一个分集天线为第一天线，也可以将MIMO天线中的所有分集天线都设置为第一天线。

所述第一天线1包括相互平行且绝缘设置的第一走线层2和屏蔽层3；所述屏蔽层3与所述第一走线层2中走线的自由端对应设置。第一天线为双层设计，即第一走线层2和屏蔽层3，第一走线层2中的走线形式可以为常规IFA（Inverted F Antenna，倒F形天线）的走线形式，也可以为Monopole（单极子天线）或loop（环形天线）等天线的走线形式。屏蔽层3可以为金属层，金属层可以包括金、银、铜和铁中的任意一种，金属层还可以包括其他金属，在此不做具体限定。本申请实施例综合考虑成本和屏蔽效果，优选铜作为金属层。

本申请实施例中屏蔽层3呈悬浮状态，悬浮状态即表明屏蔽层3与其他元件均绝缘设置，即屏蔽层3与第一走线层2绝缘设置，屏蔽层3也不与地（GND）连通。另外，屏蔽层3与第一走线层2平行设置，且与第一走线层2中走线的自由端对应设置，以便第一走线层2中走线的自由端在屏蔽层3上的正投影位于屏蔽层3内，从而实现对第一天线1某一辐射方向上的辐射进行屏蔽，以改变第一天线1的辐射方向，使第一天线1与主集天线、其他分集天线的辐射方向不同，从而增加第一天线1与其他天线的不相干性，提高MIMO通信吞吐量。在所有分集天线均为第一天线时，天线间的不相关性最佳，从而使MIMO通信吞吐量达到最优效果。

第一走线层2可以具有多个分支走线，以构成不同频段分支，屏蔽层3至少与一个分支走线的自由端对应设置，以改善该分支走线对应频段的性能。

如图1所示，所述第一走线层2包括第一分支走线21、第二分支走线22和第三分支走线23；所述第二分支走线22的固定端与第一分支走线21的一端连接，所述第三分支走线23的固定端与所述第一分支走线21的另一端连接。

其中，第二分支走线22与第三分支走线23位于第一分支走线21的同一侧，第二分支走线22与第一分支走线21垂直设置，第三分支走线23与第一分支走线垂直设置，且第二分支走线22的延伸长度大于第三分支走线23的延伸长度。第一分支走线21连接天线馈点，可以构成Monopole形式的走线；第一分支走线21连接天线馈点和天线地点，可以构成IFA形式的走线。

所述屏蔽层3与所述第二分支走线22的自由端和所述第三分支走线23的自由端中的至少一个对应设置，即屏蔽层3可以仅与第二分支走线22的自由端对应设置，屏蔽层3也可以仅与第三分支走线23的自由端对应设置。屏蔽层3还可以包括第一屏蔽子层和第二屏蔽子层，其中，第一屏蔽子层与第二分支走线22的自由端对应设置，第二屏蔽子层与第三分支走线23的自由端对应设置。第一屏蔽子层与第二屏蔽子层可以同层设置，也可以不同层设置，在此不做具体限定。

屏蔽层3的大小、形状和位置不同，对MIMO性能的优化效果均不同，因此屏蔽层3的具体设置可根据实际需求进行调整。实际设置时，可以先设计第一走线层2，再设计相应的屏蔽层，通过调整屏蔽层3的大小、形状和位置，以达到兼顾MIMO天线接收灵敏度和MIMO吞吐量的效果。例如，屏蔽层3的形状为矩形，屏蔽层3的尺寸为4*6mm。

具体地，如图1所示，第二分支走线22可以为低频分支走线22，低频分支走线22可以用来实现700-960Mhz频率段天线性能。若MIMO天线低频的MIMO性能比较差需要改善，则所述屏蔽层3与所述低频分支走线22的自由端对应设置，即低频分支走线22的自由端在屏蔽层3上的正投影位于屏蔽层3内。由于屏蔽层3过小起不到屏蔽效果，过大会影响第一天线1的接收性能，因此可以根据实际情况调整对应低频分支走线22的屏蔽层3的大小。优选地，在屏蔽层3远离第一分支走线21的一侧与低频分支走线远离第一分支走线21的一侧平齐时，屏蔽层3在所述低频分支走线22的延伸方向上的长度不超过所述低频分支走线22的长度的三分之一，屏蔽层3在垂直于低频分支走线22的延伸方向上的长度大于低频分支走线22的宽度，但屏蔽层3在靠近第三分支走线23的一侧与第三分支走线23靠近屏蔽层3的一侧具有一定的间距。因此在屏蔽层3上的正投影位于屏蔽层3内的部分低频分支走线可以限定为该低频分支走线22的自由端。

具体地，如图2所示，第三分支走线23可以为中高频分支走线23，中高频分支走线23可以用来实现1700-2700Mhz频率段天线性能。若MIMO天线中高频的MIMO性能比较差需要改善，则所述屏蔽层3与所述中高频分支走线23的自由端对应设置，即中高频分支走线23的自由端在屏蔽层3上的正投影位于屏蔽层3内。由于屏蔽层3过小起不到屏蔽效果，过大会影响第一天线1的接收性能，因此可以根据实际情况调整对应中高频分支走线23的屏蔽层3的大小。优选地，在屏蔽层3远离第一分支走线21的一侧与中高频分支走线远离第一分支走线21的一侧平齐时，屏蔽层3在所述中高频分支走线23的延伸方向上的长度不超过所述中高频分支走线23的长度的三分之一，屏蔽层3在垂直于中高频分支走线23的延伸方向上的长度大于中高频分支走线23的宽度，但屏蔽层3在靠近第二分支走线22的一侧与第二分支走线22靠近屏蔽层3的一侧具有一定的间距，因此在屏蔽层3上的正投影位于屏蔽层3内的部分中高频分支走线可以限定为该中高频分支走线23的自由端。

如图3所示，所述第一天线1还包括第一基板4，所述第一基板4包括相对设置的第一表面41和第二表面42。所述第一走线层2设置在所述第一基板4的第一表面41，所述屏蔽层3设置在所述第一基板4的第二表面42，所述屏蔽层3在所述第一基板4上的正投影覆盖所述第一走线层2中走线的自由端在所述第一基板4上的正投影。

在屏蔽层3与第一走线层2中的低频分支走线的自由端对应设置时，屏蔽层3在第一基板4上的正投影覆盖低频分支走线的自由端在第一基板4上的正投影；在屏蔽层3与第一走线层2中的中高频分支走线的自由端对应设置时，屏蔽层3在第一基板4上的正投影覆盖中高频分支走线的自由端在第一基板4上的正投影。

进一步地，所述至少一个分集天线还包括至少一个第二天线，所述第二天线包括第二基板、第二走线层和金手指，所述第二基板包括相对设置的第一表面和第二表面；所述第二走向层设置在所述第二基板的第一表面，所述金手指设置在所述第二基板的第二表面。

另外，主集天线可以与第二天线的结构相同，即主集天线包括第三基板、第三走线层和金手指，所述第三基板包括相对设置的第一表面和第二表面，所述第三走线层设置在第三基板的第一表面，所述金手指设置在第三基板的第二表面。

MIMO通讯依靠不同天线收到不同信号来提升吞吐量，所以用于MIMO的几个天线之间越不相干，MIMO性能越好，多个参数会影响到天线之间的相关性，比如极化，方向性，效率等等。本申请实施例中的MIMO天线中的主集天线和第二天线，辐射方向呈苹果图形状，而第一天线，由于设置屏蔽层，部分辐射方向受到遮挡，方向性发生很大变化，方向图发生畸变，使得第一天线与主集天线和第二天线的不相干性变大，进而提高MIMO通讯吞吐量。

本申请提供的MIMO天线，能够设置至少一个分集天线为第一天线，使第一天线包括相互绝缘的第一走线层和屏蔽层，且屏蔽层与第一走线层中走线的自由端对应设置，使屏蔽层对第一天线的单一辐射方向上的辐射进行屏蔽，而单一方向上的辐射屏蔽不会对MIMO天线的整体辐射性能造成太大影响，但可以改变第一天线的辐射方向，增加MIMO天线之间的不相关性，提高MIMO通信吞吐量。

本申请实施例还提供了一种移动终端，包括上述实施例中的MIMO天线。具体地，MIMO天线包括主集天线和至少一个分集天线，所述至少一个分集天线包括至少一个第一天线；所述第一天线包括相互平行且绝缘设置的第一走线层和屏蔽层；所述屏蔽层与所述第一走线层中走线的自由端对应设置。

其中，移动终端还包括外壳，外壳内构成一个容纳空间，MIMO天线设置在容纳空间内。为了减小天线之间的相互干扰，天线之间的距离设置的越远越好，因此可以设置部分天线在移动终端的顶部区域，另一部分天线设置在移动终端的底部区域，例如，主集天线设置在容纳空间中靠近移动终端的顶部区域，第一天线设置在容纳空间中靠近移动终端的底部区域。另外，对于第一天线，第一走线层靠近移动终端的内部设置，屏蔽层靠近移动终端的外部设置。

由于移动终端辐射能力考量的是移动终端四周整体辐射能力，单一方向的辐射减弱，不会对移动终端整体辐射能力造成太大影响，但对MIMO性能具有明显优化。

进一步地，所述移动终端还包括电路板，所述电路板上设有天线弹片；所述第一天线的第一走线层与所述天线弹片电性连接，所述第一天线的屏蔽层与所述天线弹片绝缘设置。

其中，第一天线的第一走线层与天线弹片电性连接，用于导通第一天线与电路板，而第一天线的屏蔽层与天线弹片绝缘设置，即屏蔽层与天线弹片不连接，使屏蔽层呈悬浮状态。

进一步地，所述第一走线层包括第一分支走线、第二分支走线和第三分支走线；所述第二分支走线的固定端与第一分支走线的一端连接，所述第三分支走线的固定端与所述第一分支走线的另一端连接；所述屏蔽层与所述第二分支走线的自由端和所述第三分支走线的自由端中的至少一个对应设置。

电路板上还设有馈点和接地点，第一分支走线与电路板上的馈点连接，用于馈入电磁波信号，第一分支走线还与电路板上的接地点连接。其中，第一分支走线、第二分支走线、第三分支走线的纵截面形状可以为方形、菱形、椭圆形等规则形状，也可以为不规则形状，在此不做具体限定。第一分支走线、第二分支走线、第三分支走线的材料可以为铜、镍、金中的一种或几种组合材质，采用这些材质形成的天线走线具有良好上锡功能、表面组装功能及焊接性能。

进一步地，所述第二分支走线为低频分支走线；所述屏蔽层与所述低频分支走线的自由端对应设置，且所述屏蔽层在所述低频分支走线的延伸方向上的长度不超过所述低频分支走线的长度的三分之一。

进一步地，所述第三分支走线为中高频分支走线；所述屏蔽层与所述中高频分支走线的自由端对应设置，且所述屏蔽层在所述中高频分支走线的延伸方向上的长度不超过所述中高频分支走线的长度的三分之一。

进一步地，所述屏蔽层为金属层。

进一步地，所述金属层包括金、银、铜和铁中的任意一种。

进一步地，所述第一天线还包括第一基板，所述第一基板包括相对设置的第一表面和第二表面；所述第一走线层设置在所述第一基板的第一表面，所述屏蔽层设置在所述第一基板的第二表面，所述屏蔽层在所述第一基板上的正投影覆盖所述第一走线层中走线的自由端在所述第一基板上的正投影。

形成第一走线层时，可以采用激光直接成型工艺(Laser Direct Structuring，LDS)或者平面印刷工艺(Print Direct Structuring，PDS)或者柔性电路板工艺(FlexiblePrinted Circuit，FPC)将第一走线层形成在第一基板上。

进一步地，所述至少一个分集天线还包括至少一个第二天线，所述第二天线包括第二基板、第二走线层和金手指，所述第二基板包括相对设置的第一表面和第二表面；所述第二走向层设置在所述第二基板的第一表面，所述金手指设置在所述第二基板的第二表面。

本申请提供的移动终端，能够设置至少一个分集天线为第一天线，使第一天线包括相互绝缘的第一走线层和屏蔽层，且屏蔽层与第一走线层中走线的自由端对应设置，使屏蔽层对第一天线的单一辐射方向上的辐射进行屏蔽，而单一方向上的辐射屏蔽不会对MIMO天线的整体辐射性能造成太大影响，但可以改变第一天线的辐射方向，增加MIMO天线之间的不相关性，提高MIMO通信吞吐量。

综上该，虽然本申请已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本申请，本领域的普通技术人员，在不脱离本申请的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本申请的保护范围以权利要求界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种MIMO天线，其特征在于，包括主集天线和至少一个分集天线，所述至少一个分集天线包括至少一个第一天线；

所述第一天线包括相互平行且绝缘设置的第一走线层和屏蔽层；所述屏蔽层与所述第一走线层中走线的自由端对应设置；

所述第一走线层中走线的自由端在所述屏蔽层上的正投影位于所述屏蔽层内。

2.根据权利要求1所述的MIMO天线，其特征在于，所述第一走线层包括第一分支走线、第二分支走线和第三分支走线；

所述第二分支走线的固定端与第一分支走线的一端连接，所述第三分支走线的固定端与所述第一分支走线的另一端连接；

所述屏蔽层与所述第二分支走线的自由端和所述第三分支走线的自由端中的至少一个对应设置。

3.根据权利要求2所述的MIMO天线，其特征在于，所述第二分支走线为低频分支走线；

所述屏蔽层与所述低频分支走线的自由端对应设置，且所述屏蔽层在所述低频分支走线的延伸方向上的长度不超过所述低频分支走线的长度的三分之一。

4.根据权利要求2所述的MIMO天线，其特征在于，所述第三分支走线为中高频分支走线；

所述屏蔽层与所述中高频分支走线的自由端对应设置，且所述屏蔽层在所述中高频分支走线的延伸方向上的长度不超过所述中高频分支走线的长度的三分之一。

5.根据权利要求1所述的MIMO天线，其特征在于，所述屏蔽层为金属层。

6.根据权利要求5所述的MIMO天线，其特征在于，所述金属层包括金、银、铜和铁中的任意一种。

7.根据权利要求1所述的MIMO天线，其特征在于，所述第一天线还包括第一基板，所述第一基板包括相对设置的第一表面和第二表面；

所述第一走线层设置在所述第一基板的第一表面，所述屏蔽层设置在所述第一基板的第二表面，所述屏蔽层在所述第一基板上的正投影覆盖所述第一走线层中走线的自由端在所述第一基板上的正投影。

8.根据权利要求1所述的MIMO天线，其特征在于，所述至少一个分集天线还包括至少一个第二天线，所述第二天线包括第二基板、第二走线层和金手指，所述第二基板包括相对设置的第一表面和第二表面；

所述第二走向层设置在所述第二基板的第一表面，所述金手指设置在所述第二基板的第二表面。

9.一种移动终端，其特征在于，包括如权利要求1至8任一项所述的MIMO天线。

10.根据权利要求9所述的移动终端，其特征在于，所述移动终端还包括电路板，所述电路板上设有天线弹片；

所述第一天线的第一走线层与所述天线弹片电性连接，所述第一天线的屏蔽层与所述天线弹片绝缘设置。

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