CN111816995B - 高集成度多天线组及其天线组模块 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高集成度多天线组及其天线组模块，该高集成度多天线组包括：金属地、开设于金属地上的辐射缝隙及激励单元，激励单元包括缝隙激励源及缝隙激励部件，缝隙激励源加载在缝隙激励部件上，对辐射缝隙进行激励形成缝隙天线。设置于辐射缝隙中的第一偶极子天线，第一偶极子天线沿辐射缝隙的长边以介于‑10°～10°的夹角方向放置。基于缝隙天线中的同一缝隙激励出多个天线组，且天线走线具备距离传感器功能，提高天线组集成度。

Description

高集成度多天线组及其天线组模块

技术领域

本发明属于天线设计领域，特别是涉及一种高集成度多天线组及其天线组模块。

背景技术

随着信息时代的发展，无线通信在各类电子产品中发挥着越来越重要的作用。天线作为无线电磁波收发的载体，在无线通信中发挥着不可替代的作用。即将到来的5G通信和物联网时代，对电子设备的天线数量和工作频段提出新的挑战，5G通信系统将引入更多的天线数量和更丰富的天线工作频段。而目前各类电子产品追求高集成度及小型化，导致预留给天线设计的空间越来越小。如何在有限的空间内放置更多的天线，并且保持天线之间不相互干扰是天线设计者所面临的一大难题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种高集成度多天线组及其天线组模块，用于解决现有技术中需要在越来越小的空间内放置尽可能多的天线，而在有限的空间内放置的天线数量与天线之间的隔离度很难兼顾，从而影响电子产品的高集成度及小型化发展等的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种高集成度多天线组，所述多天线组至少包括：

金属地、开设于所述金属地上的辐射缝隙及激励单元，所述激励单元包括缝隙激励源及缝隙激励部件，所述缝隙激励源加载在所述缝隙激励部件上，对所述辐射缝隙进行激励形成缝隙天线；

设置于所述辐射缝隙中的第一偶极子天线，所述第一偶极子天线包括第一激励源及第一天线走线，所述第一天线走线沿与所述辐射缝隙的长边以介于-10°～10°的夹角方向放置。

可选地，所述金属地包括PCB板、FPC板、金属外壳或导电性金属涂层。

可选地，所述激励单元的激励方式为直接激励或耦合激励。

可选地，所述激励单元的激励方式为偶极子单元耦合馈电，且在该偶极子上引入巴伦结构。

可选地，所述激励单元的激励方式为直接激励方式，所述缝隙激励部件沿所述辐射缝隙的窄边方向跨接在所述金属地上，所述缝隙激励源及所述第一偶极子天线分别对称分布于所述辐射缝隙两窄边中心点连线的两侧；或所述激励单元的激励方式为偶极子单元的耦合激励方式，该偶极子单元及所述第一偶极子天线分别对称分布于所述辐射缝隙两窄边中心点连线的两侧。

可选地，所述第一偶极子天线的激励方式为直接激励，所述第一激励源直接加载在所述第一天线走线上，形成偶极子天线。

可选地，所述第一偶极子天线的激励方式为耦合激励，所述第一偶极子天线包括第一激励源、与所述第一激励源连接的第一激励部件及第一天线走线，所述第一激励源加载于所述第一激励部件，借助于所述辐射缝隙对电磁场的束缚作用，使所述第一激励部件对所述第一天线走线进行耦合激励，使所述第一天线走线工作在偶极子天线模式。

可选地，所述缝隙激励部件与所述第一天线走线位于不同的空间层，且所述缝隙激励部件与所述第一天线走线空间投影部分或者全部重叠。

可选地，所述激励单元的激励方式为耦合激励，所述缝隙激励部件包括与所述缝隙激励源连接的第一缝隙激励部件及第二缝隙激励部件，所述第一缝隙激励部件与所述第二缝隙激励部件位于不同的空间层，所述缝隙激励源加载于所述第一缝隙激励部件，使所述第一缝隙激励部件对所述第二缝隙激励部件进行耦合激励。

可选地，所述辐射缝隙为由所述金属地四边围成的封闭缝隙或由所述金属地四边围成的开口缝隙，且所述开口缝隙的开口位于所述开口缝隙的窄边。

可选地，所述多天线组还包括：设置于所述辐射缝隙中的第二偶极子天线，所述第二偶极子天线包括第二激励源及第二天线走线，所述第二天线走线沿与所述辐射缝隙的长边以介于-10°～10°的夹角方向放置。

可选地，所述激励单元的激励方式为直接激励方式，所述缝隙激励部件沿所述辐射缝隙的窄边方向跨接在所述金属地上，所述缝隙激励源、所述第一偶极子天线及所述第二偶极子天线分别对称分布于所述辐射缝隙两窄边中心点连线的两侧；或所述激励单元的激励方式为偶极子单元的耦合激励方式，该偶极子单元、所述第一偶极子天线及所述第二偶极子天线分别对称分布于所述辐射缝隙两窄边中心点连线的两侧。

可选地，所述第二偶极子天线的激励方式为耦合激励，所述第二偶极子天线还包括所述第二激励源连接的第二激励部件，所述第二激励源加载于所述第二激励部件，借助于所述辐射缝隙对电磁场的束缚作用，使所述第二激励部件对所述第二天线走线进行耦合激励，使所述第二天线走线工作在偶极子天线模式。

可选地，所述第一偶极子天线的所述第一天线走线和/或所述第二偶极子天线的所述第二天线走线作为距离传感器的感应支节。

可选地，所述距离传感器集成在所述缝隙激励部件上或所述第一偶极子天线的所述第一天线走线上或所述第二偶极子天线的所述第二天线走线上，且在两者之间设置高频滤波结构。

可选地，所述缝隙激励源为WWAN激励源、MIMO激励源、WLAN激励源或Sub 6G激励源，所述第一激励源为MIMO激励源、WLAN激励源或Sub 6G激励源，所述第二激励源为MIMO激励源、WLAN激励源或Sub 6G激励源。

本发明还提供一种天线组模块，所述天线组模块包括两个以上如上所述的高集成度多天线组。

如上所述，本发明的高集成度多天线组及其天线组模块，基于缝隙天线中的同一辐射缝隙激励出多个天线组(例如，缝隙天线及第一偶极子天线)，根据所述辐射缝隙的大小可以适用于2G，3G，4G，5G，BT，Wi-Fi，Navigation和UWB等天线设计，根据实际运用，天线走线还可与距离传感器集成，实现双重功能或空间复用，进一步提高天线系统的集成度；同时设置第一偶极子天线产生的电场与所述辐射缝隙产生的电场垂直正交，可实现两个天线之间的高隔离度，以满足在提高天线集成度的同时兼顾天线之间的隔离度。

附图说明

图1至图4显示为常见缝隙天线的工作示意图。

图5及图6显示为本发明的高集成度多天线组中的辐射缝隙在金属地上的布局形式示意图。

图7至图10显示为本发明的高集成度多天线组的两天线系统，其中第一偶极子天线的激励方式为直接激励。

图11至图15显示为本发明的高集成度多天线组的两天线系统，其中第一偶极子天线的激励方式为耦合激励，其中图12显示为图15虚线框A中的两个天线的空间结构分布示意图。

图16显示为本发明的高集成度多天线组的两天线系统，其中第一偶极子天线的激励方式及缝隙天线激励单元的激励方式均为耦合激励。

图17显示为本发明的高集成度多天线组的三天线系统，其中第一偶极子天线的激励方式及第二偶极子天线的激励方式均为耦合激励，缝隙天线的激励方式为直接激励。

图18显示为本发明实施例1的高集成度多天线组的两天线系统结构示意图。

图19及图20显示为实施例1的仿真S参数(隔离度及回波损耗)图及仿真效率图。

图17及图21显示为本发明实施例2的高集成度多天线组的三天线系统结构示意图，其中，其中图21显示为图17中的三个天线的空间结构分布示意图。

图22至图24显示为实施例2的仿真回波损耗参数图、仿真隔离度参数图及仿真效率图。

图25至图27显示为实施例2的实测回波损耗参数图、实测隔离度参数图及实测效率图。

图28显示为现有的一种距离传感器与天线的应用示意图。

图29显示为本发明的高集成度多天线组中的天线的天线走线具有距离传感器功能的应用示意图。

图30显示为本发明的高集成度多天线组中的天线与距离传感器控制电路集成实现空间复用的应用示意图。

图31显示为实施例3的基于高集成度天线组形成的天线组模块运用在笔记本端的结构示意图。

图32至36显示为实施例3的仿真回波损耗参数图、仿真隔离度参数图及仿真效率图。

图37显示为实施例4的高集成度天线组在WWAN，MIMO，WLAN天线设计上的应用示意图。

图38至图41显示为实施例4的仿真回波损耗参数图、仿真隔离度参数图及仿真效率图。

元件标号说明

10 金属地

11 辐射缝隙

12 激励单元

13 缝隙激励源

14 缝隙激励部件

140 第一缝隙激励部件

141 第二缝隙激励部件

15 第一偶极子天线

16 第一激励源

17 第一激励部件

18 第一天线走线

19 第二偶极子天线

20 第二激励源

21 第二激励部件

22 第二天线走线

24 距离传感器控制电路

25 绝缘介质层

26 金属转轴

27 上半件

28 下半件

29 电连接结构

30 电容

31 电感

32 天线走线

33 距离传感器信号线

34 第一天线组

35 第二天线组

36 第三天线组

37 天线地

A 虚线框

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1至图41。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。本实施例中的缝隙天线的辐射缝隙的形状整体上还是矩形，但是可以允许辐射缝隙的长边和/或短边具有一些小的凸起和/或凹进，但是这些小的凸起和/或凹进整体上不影响辐射缝隙长边的水平走向以及短边的竖直走向。还有，本实施例中的天线走线的长边和/或短边也可具有一些小的凸起和/或凹进，但是这些小的凸起和/或凹进整体上不影响天线走线长边的水平走向以及短边的竖直走向。缝隙天线是在波导、金属板、或谐振腔上开缝隙，电磁波通过缝隙向外部空间辐射的天线，具有低轮廓，易共形，加工简单等特点，在各类电子产品中有着广泛的运用。如图1至图4所示，为常见的缝隙天线的形式，根据馈电的形式，可分为直接馈电(如图1所示)，环形馈电(如图2所示)，单极子耦合馈电(如图3所示)，偶极子耦合馈电(如图4所示)。随着电子产品的高集成度及小型化发展趋势，对天线的集成度提出严峻的考验。

基于此，本发明提出一种基于缝隙天线中的缝隙形成高集成度多天线组的天线系统，在有限的缝隙空间内放置多个天线且多个天线之间的隔离度较佳，从而提高天线集成度。

具体地，如图7所示，本发明的高集成度多天线组至少包括：

金属地10、开设于所述金属地10上的辐射缝隙11及激励单元12，所述激励单元12包括缝隙激励源13及缝隙激励部件14，所述缝隙激励源13加载在所述缝隙激励部件14上，对所述辐射缝隙11进行激励形成缝隙天线。

设置于所述辐射缝隙11中的第一偶极子天线15，所述第一偶极子天线15包括第一激励源16及第一天线走线18，所述第一天线走线18沿与所述辐射缝隙11的长边以介于-10°～10°的夹角方向放置，这里需要说明的是，该夹角包括首末端点值，即该夹角包括所述第一天线走线18沿与所述辐射缝隙11的长边以介于-10°和10°的夹角方向放置。以实现所述第一偶极子天线15与所述缝隙天线之间的隔离度满足工作指标。

通过在同一所述辐射缝隙内激励出多个天线(例如，所述缝隙天线及所述第一偶极子天线)，根据所述辐射缝隙的大小可以适用于2G，3G，4G，5G，BT，Wi-Fi，Navigation和UWB等天线设计，提高天线集成度，同时所述第一偶极子天线产生的电场与所述辐射缝隙产生的电场垂直正交，实现两个天线之间的高隔离度。

作为示例，所述金属地10可以是任何适于形成缝隙天线的形式，例如PCB板、FPC板、金属外壳或导电性金属涂层等，只要满足可以导电即可。所述金属地10可以是一体成型的金属地；也可以是以可拆卸的形式固定起来的金属地，例如现有的可翻转电子设备在其转轴区域可由金属转轴26、电子设备的上下半件27、28以及电连接上下半件的电连接结构29形成带有所述辐射缝隙11的所述金属地10(如图18所示)。

如图5及图6所示，作为示例，所述辐射缝隙11可以为由所述金属地四边围成的封闭缝隙(如图5所示)，也可以为由所述金属地四边围成的开口缝隙，且所述开口缝隙的开口位于所述开口缝隙的窄边。

作为示例，所述缝隙激励源13可以为WWAN激励源、MIMO激励源、WLAN激励源或Sub6G激励源，所述第一激励源16可以为MIMO激励源、WLAN激励源或Sub 6G激励源。

如图7至图10所示，作为示例，所述缝隙天线的所述激励单元12的激励方式可以为直接激励的方式，例如，图7中所述激励单元12的激励方式为直接馈电的激励方式，图9中所述激励单元12的激励方式为环形馈电的激励方式；所述缝隙天线的所述激励单元12的激励方式也可以为耦合激励的方式，例如，图8中所述激励单元12的激励方式为单极子耦合馈电的激励方式，图10中所述激励单元12的激励方式为偶极子耦合馈电的激励方式。较佳地，当所述激励单元12的激励方式为直接馈电的激励方式时，所述缝隙激励部件14沿所述辐射缝隙11的窄边方向跨接在所述金属地10上，此时将所述缝隙激励源13设置于所述缝隙激励部件14的中间位置，即所述辐射缝隙11两窄边中心点连线的中间，同时，所述第一偶极子天线15也对称分布于所述辐射缝隙两窄边中心点连线的两侧，此时，可使所述缝隙天线与所述第一偶极子天线之间取得最佳的隔离度。由于缝隙激励源13位于辐射缝隙11窄边的中间，辐射缝隙11所激发的电场在辐射缝隙区域空间对称分布，同样第一偶极子天线15也位于辐射缝隙窄边的中间位置，其所激发的电场在辐射缝隙区域同样空间对称分布，此时可使两天线之间空间耦合最小，从而达到最佳的隔离度。此外，缝隙激励源13的馈电同轴线可沿缝隙激励部件13布线，最大限度的保证两天线空间电场垂直正交的平衡状态。同理，当所述激励单元12的激励方式为偶极子单元的耦合激励方式时，也可将偶极子单元及所述第一偶极子天线15分别对称分布于所述辐射缝隙两窄边中心点连线的两侧，从而最大限度的减小两天线之间空间耦合度，从而达到最佳的隔离度。

作为示例，所述激励单元12的激励方式为偶极子单元耦合馈电，且在该偶极子上可引入巴伦结构，从而提高天线系统的稳定性。

如图16所示，作为另一示例，所述激励单元12的激励方式为耦合激励，所述缝隙激励部件14包括与所述缝隙激励源13连接的第一缝隙激励部件140及第二缝隙激励部件141，所述第一缝隙激励部件140与所述第二缝隙激励部件141位于不同的空间层，所述缝隙激励源13加载于所述第一缝隙激励部件140，使所述第一缝隙激励部件140对所述第二缝隙激励部件141进行耦合激励，从而使所述第二缝隙激励部件141对所述辐射缝隙11进行激励形成所述缝隙天线。

如图7至图10所示，作为示例，所述第一偶极子天线15的激励方式可以为直接激励，所述第一偶极子天线15包括第一激励源16及第一天线走线18，所述第一激励源16直接加载在所述第一天线走线18上，形成偶极子天线。

如图11至图15所示，作为示例，所述第一偶极子天线15的激励方式也可以为耦合激励，所述第一偶极子天线15包括第一激励源16、与所述第一激励源16连接的第一激励部件17及第一天线走线18，所述第一激励部件17与所述第一天线走线18的形状，尺寸，空间位置不做限定，只要在所述第一激励源16的激励下，所述第一激励部件17能对所述第一天线走线18产生耦合激励即可，工作原理为所述第一激励源16加载于所述第一激励部件17，借助于所述辐射缝隙对电磁场的束缚作用，使所述第一激励部件17对所述第一天线走线18进行耦合激励，使所述第一天线走线18工作在偶极子天线模式。如图12所示，较佳地，所述第一激励部件17与所述第一天线走线18的空间投影至少部分重叠，此时所述第一激励部件17对所述第一天线走线18的耦合效果较佳。第一偶极子天线15采用耦合激励的形式可以有效的缩小第一天线走线18的尺寸，通过调节耦合面积和绝缘介质层25的厚度，实现第一偶极子天线的小型化。如图11所示，为所述第一偶极子天线15的激励方式为耦合激励，所述缝隙天线的所述激励单元12的激励方式为直接馈电的激励方式；如图13所示，为所述第一偶极子天线15的激励方式为耦合激励，所述缝隙天线的所述激励单元12的激励方式为单极子耦合馈电的激励方式；如图14所示，为所述第一偶极子天线15的激励方式为耦合激励，所述缝隙天线的所述激励单元12的激励方式为环形馈电的激励方式；如图15所示，为所述第一偶极子天线15的激励方式为耦合激励，所述缝隙天线的所述激励单元12的激励方式为偶极子耦合馈电的激励方式。

作为示例，当所述激励单元12的所述缝隙激励部件14与所述第一偶极子天线15的第一天线走线18位于不同的空间层时，所述缝隙激励部件14与所述第一天线走线18的空间投影可以部分或者全部重叠，从而可以为辐射缝隙预留更多的空间，以设置其他天线，为进一步提高天线集成度提供空间条件。例如，如图11所示，所述缝隙天线的所述激励单元12的激励方式为直接馈电，所述第一偶极子天线15的激励方式为耦合激励，此时即可设置所述缝隙激励部件14与所述第一天线走线18的空间投影部分或者全部重叠；如图15所示，所述缝隙天线的所述激励单元12的激励方式为偶极子耦合馈电，所述第一偶极子天线15的激励方式为耦合激励，此时也可设置所述缝隙激励部件14与所述第一天线走线18的空间投影部分或者全部重叠；也可以是其他形式，例如，所述缝隙天线的所述激励单元12的激励方式为耦合激励，所述第一偶极子天线15的激励方式为直接激励，也可设置所述缝隙激励部件14与所述第一天线走线18的空间投影部分或者全部重叠。只要所述缝隙激励部件14与所述第一偶极子天线15的第一天线走线18位于不同的空间层时，均可将所述缝隙激励部件14与所述第一天线走线18的空间投影设置为部分或者全部重叠。

这里需要说明的是，如图12所示，本发明中的天线的各部件结构位于空间不同层时，通过在相邻两层之间设置绝缘介质层25，以使天线的各部件结构呈现出空间立体的层式结构。

如图16所示，作为示例，所述激励单元12的激励方式及所述第一偶极子天线15的激励方式均为耦合激励，其中，所述缝隙激励部件14包括与所述缝隙激励源13连接的第一缝隙激励部件140及第二缝隙激励部件141，所述第一缝隙激励部件140与所述第二缝隙激励部件141位于不同的空间层，所述缝隙激励源13加载于所述第一缝隙激励部件140，使所述第一缝隙激励部件140对所述第二缝隙激励部件141进行耦合激励，从而使所述第二缝隙激励部件141对所述辐射缝隙11进行激励形成所述缝隙天线；所述第一偶极子天线15包括第一激励源16、与所述第一激励源16电连接的第一激励部件17及第一天线走线18，所述第一激励部件17与所述第一天线走线18位于不同的空间层，所述第一激励源16加载于所述第一激励部件17，借助于所述辐射缝隙对电磁场的束缚作用，使所述第一激励部件17对所述第一天线走线18进行耦合激励，使所述第一天线走线18工作在偶极子天线模式。

如图17所示，作为示例，除了所述缝隙天线12及所述第一偶极子天线15外，所述多天线组还可包括一设置于所述辐射缝隙11中的第二偶极子天线19，所述第二偶极子天线19包括第二激励源20及第二天线走线22，所述第二天线走线22沿与所述辐射缝隙11的长边以介于-10°～10°的夹角方向放置，这里需要说明的是，该夹角包括首末端点值，即该夹角包括所述第二天线走线22沿与所述辐射缝隙11的长边以介于-10°和10°的夹角方向放置，以实现所述第二偶极子天线19与所述缝隙天线之间的隔离度满足工作指标。

作为示例，所述第二偶极子天线19的激励方式可以为直接激励，所述第二偶极子天线19包括第二激励源20及第二天线走线22，所述第二激励源20直接加载在所述第二天线走线22上，形成偶极子天线。

如图17所示，作为示例，所述第二偶极子天线19的激励方式也可以为耦合激励，所述第二偶极子天线19包括第二激励源20、与所述第二激励源20连接的第二激励部件21及第二天线走线22，所述第二激励部件21与所述第二天线走线22的形状，尺寸，空间位置不做限定，只要在所述第二激励源20的激励下，所述第二激励部件21能对所述第二天线走线22产生耦合激励即可，工作原理为所述第二激励源20加载于所述第二激励部件21，借助于所述辐射缝隙对电磁场的束缚作用，使所述第二激励部件21对所述第二天线走线22进行耦合激励，使所述第二天线走线22工作在偶极子天线模式。较佳地，所述第二激励部件21与所述第二天线走线22的空间投影至少部分重叠，此时所述第二激励部件21对所述第二天线走线22的耦合效果较佳。

作为示例，所述第二激励源20可以为MIMO激励源、WLAN激励源或Sub 6G激励源。

如图17所示，作为示例，所述激励单元12的激励方式为直接激励方式，所述缝隙激励部件14沿所述辐射缝隙11的窄边方向跨接在所述金属地10上，所述缝隙激励源13、所述第一偶极子天线15及所述第二偶极子天线19分别对称分布于所述辐射缝隙两窄边中心点连线的两侧，此时可使三天线之间空间耦合最小，从而达到最佳的隔离度。同理，当所述激励单元12的激励方式为偶极子单元的耦合激励方式时，也可将偶极子单元、所述第一偶极子天线15及所述第二偶极子天线19分别对称分布于所述辐射缝隙两窄边中心点连线的两侧，从而最大限度的减小三天线之间空间耦合度，从而达到最佳的隔离度。

如图17所示，作为示例，所述第一偶极子天线15及所述第二偶极子天线19设置于沿所述辐射缝隙11的长边的两端，以提高所述第一偶极子天线15与所述第二偶极子天线19之间的隔离度。

作为示例，所述第一偶极子天线15的所述第一天线走线18和/或所述第二偶极子天线19的所述第二天线走线22作为距离传感器24的感应支节，从而实现天线和传感器的双重功能，如图29所示，即是将所述第一天线走线18及所述第二天线走线22均作为距离传感器24的感应支节。如图28所示，为现有的一种距离传感器(P-sensor)与天线的应用示意图，一般地，现有技术中，完全浮空的距离传感器感应支节不具备天线功能，所以为了让天线走线32具备良好的感应灵敏度，在天线的馈入点和接地点需要接入电容30，以使天线在P-sensor的工作频率处于浮空状态，距离传感器的探测信号线与天线连接时需要经过高频滤波，一般通过接入电感31来实现。本示例中，如图29所示，所述第一天线走线18及所述第二天线走线22均为完全浮空状态，将所述第一天线走线18及所述第二天线走线22单独或者一起作为距离传感器的感应支节使用，使其具备天线与距离传感的双重功效，与传统距离传感器与天线的应用相比，本示例无需对天线走线进行浮空处理，可有效减小天线性能的损耗。

作为另一示例，还可将所述距离传感器24集成在所述缝隙激励部件14上或所述第一偶极子天线15的所述第一天线走线18上或所述第二偶极子天线19的所述第二天线走线22上，且只要在两者之间设置高频滤波结构(例如电感31)以降低两者之间信号的互相干扰，从而进一步提高电子产品的集成度，如图30所示，即是将所述距离传感器24的控制电路区域集成在所述第一天线走线18上，从而实现空间复用，进一步提高天线系统的集成度。

这里需要说明的是，上述所述高集成度天线组中的缝隙区域11、激励单元12、第一偶极子天线15及第二偶极子天线19在不违背本发明设计原理的情况下，相对位置可以根据实际需求进行调整。对于空间多层结构，上述所述高集成度天线组可以位于多层结构中的任意一层或多层。

下面将结合具体的附图及相应的实施例对本发明的高集成度天线组进行详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域一般技术人员在没有做出创造性劳动的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。

实施例1

如图12及图18所示，其中，图12为图18中的缝隙天线及第一偶极子天线的空间结构分布示意图，为简化的笔记本电脑模型，笔记本电脑的上半件27和下半件28成90°，由于两侧金属转轴处理方式相同，此实施例中仅对单侧金属转轴26进行仿真。本实施例的高集成度天线组应用于笔记本电脑的转轴区域(50mm*15mm)，由笔记本电脑的上半件27、下半件28、金属转轴26及电连接上半件及下半件的电连接结构29形成所述金属地10，该金属地中的转轴区域形成所述辐射缝隙11，在该转轴区域内放置的激励单元12的激励方式为偶极子耦合馈电的方式，激励单元的缝隙激励源13为MIMO天线信号源，该MIMO天线信号源加载在缝隙激励部件14上，使所述缝隙激励部件14对转轴区域进行激励形成所述缝隙天线，该缝隙天线为工作频段为1700MHz～6000MHz的MIMO天线。另外，于该转轴区域内放置的所述第一偶极子天线15的激励方式为耦合激励，所述第一偶极子天线15的第一激励源16为WLAN天线信号源，该WLAN天线信号源加载在第一激励部件17，借助于所述转轴区域对电磁场的束缚作用，使第一激励部件17对第一天线走线18进行耦合激励，使第一天线走线18工作在偶极子天线模式，该第一偶极子天线为工作频段为双频(2400MHz～2500MHz；5150MHz～5850MHz)的WLAN天线。且缝隙激励部件14与第一天线走线18位于不同的空间层，两者之间的空间投影重叠。此缝隙天线与第一偶极子天线的工作电场垂直正交。此方案利用笔记本电脑结构特征，无需额外的天线净空，最大程度的保证了ID设计的完整性。图19及图20为本实施例的两个天线的仿真S参数(隔离度及回波损耗)图及仿真效率图，可以看出，两个天线覆盖各自的工作频段，且隔离度优于-25dB。本实施例在狭小转轴空间内，实现高隔离度双天线设计，为笔记本电脑天线设计提出一种全新的方案。

实施例2

如图17及图21所示，其中，图21为图17中的缝隙天线、第一偶极子天线及第二偶极子天线的空间结构分布示意图。缝隙天线的工作电场分别与第一偶极子天线及第二偶极子天线的工作电场垂直正交。本实施例中金属地10上的辐射缝隙11的尺寸为60mm*15mm*2mm，在该辐射缝隙11内放置的激励单元12的激励方式为直接馈电的方式，激励单元12的缝隙激励源13为MIMO天线信号源，该MIMO天线信号源加载在缝隙激励部件14上，使所述缝隙激励部件14对辐射缝隙11进行激励形成所述缝隙天线，该缝隙天线为工作频段为1700MHz～6000MHz的MIMO天线，MIMO天线信号源位于缝隙激励部件14的中间位置，以获得最佳的隔离度。另外，在该辐射缝隙11右侧放置的所述第一偶极子天线15的激励方式为耦合激励，所述第一偶极子天线15的第一激励源16为WLAN天线信号源，该WLAN天线信号源加载在第一激励部件17，借助于所述辐射缝隙11对电磁场的束缚作用，使第一激励部件17对第一天线走线18进行耦合激励，使第一天线走线18工作在偶极子天线模式，该第一偶极子天线为工作频段为双频(2400MHz～2500MHz；5150MHz～5850MHz)的WLAN天线。且缝隙激励部件14与第一天线走线18位于不同的空间层，两者之间的空间投影重叠。再者，在该辐射缝隙11左侧放置的所述第二偶极子天线19的激励方式为耦合激励，所述第二偶极子天线19的第二激励源20为Sub-6G天线信号源，该Sub-6G天线信号源加载在第二激励部件21，借助于所述辐射缝隙11对电磁场的束缚作用，使第二激励部件21对第二天线走线22进行耦合激励，使第二天线走线22工作在偶极子天线模式，该第二偶极子天线为工作频段为3300MHz～3800MHz的天线。图22至图24分别为本实施例的三个天线的仿真回波损耗参数图、仿真隔离度参数图及仿真效率图，可以看出，三个天线分别覆盖各自的工作频段，且相互之间的隔离度优于-25dB。图25至图27分别为本实施例的三个天线的实测回波损耗参数图、实测隔离度参数图及实测效率图，可以看出，其实测结果与仿真结果一致。

实施例3

如图31所示为简化的笔记本电脑模型，笔记本电脑的上半件27和下半件28成90°。将实施例2中的多天线组结构运用于笔记本电脑的中间转轴区域，可构建基于实施例2的高集成度多天线组形成的天线组模块，具体为，可将至少两个实施例2所述的高集成度多天线组集成在同一笔记本电脑的中间转轴区域从而形成天线组模块，如图31中示出了三个实施例2所述的高集成度天线组，分别为第一天线组34、第二天线组35及第三天线组36，每个天线组尺寸为55mm*10mm*1.5mm，其中包含三个天线(MIMO，WLAN，Sub 6G)，所以在中间转轴区域可设计9天线系统。如图31所示，在左边第一天线组34辐射缝隙11内放置的激励单元12的激励方式为直接馈电的方式，激励单元12的缝隙激励源13为MIMO天线信号源，该MIMO天线信号源加载在缝隙激励部件14上，使所述缝隙激励部件14对辐射缝隙11进行激励形成所述缝隙天线，该缝隙天线为工作频段为1700MHz～6000MHz的MIMO天线，MIMO天线信号源位于缝隙激励部件14的中间位置，以获得最佳的隔离度。另外，在该辐射缝隙11左侧放置的所述第一偶极子天线15的激励方式为耦合激励，所述第一偶极子天线15的第一激励源16为WLAN天线信号源，该第一偶极子天线为工作频段为双频(2400MHz～2500MHz；5150MHz～5850MHz)的WLAN天线，再者，在该辐射缝隙11右侧放置的所述第二偶极子天线19的激励方式为耦合激励，所述第二偶极子天线19的第二激励源20为Sub-6G天线信号源，该第二偶极子天线为工作频段为3300MHz～3800MHz的天线。第二天线组和第三天线组的结构布局与第一天线组一致，在此不作重复描述。图32至图34为基于图31的MIMO，WLAN，Sub 6G天线的仿真回波损耗参数图。图35给出天线间较差部分的隔离度参数，可以看出天线之间的隔离度优于-10dB。图36为第一天线组内三个天线的仿真效率图仿真结果显示天线性能满足基本工作指标。

实施例4

图37所示为本发明应用于WWAN，MIMO，WLAN天线设计时具体实施例。本实施例中金属地10上的辐射缝隙11的尺寸为120mm*15mm*2mm，在该辐射缝隙11内放置的激励单元12的激励方式为单极子耦合馈电的方式，激励单元12的缝隙激励源13为WWAN天线信号源，该WWAN天线信号源加载在缝隙激励部件14上，使所述缝隙激励部件14对辐射缝隙11进行激励形成所述缝隙天线，该缝隙天线为工作频段为600MHz～6000MHz的WWAN天线。另外，在该辐射缝隙11左侧放置的所述第一偶极子天线15的激励方式为耦合激励，所述第一偶极子天线15的第一激励源16为MIMO天线信号源，该MIMO天线信号源加载在第一激励部件17，借助于所述辐射缝隙11对电磁场的束缚作用，使第一激励部件17对第一天线走线18进行耦合激励，该第一偶极子天线为工作频段为1700MHz～6000MHz。再者，在该辐射缝隙11右侧放置的所述第二偶极子天线19的激励方式为耦合激励，所述第二偶极子天线19的第二激励源20为WLAN天线信号源，该WLAN天线信号源加载在第二激励部件21，借助于所述辐射缝隙11对电磁场的束缚作用，使第二激励部件21对第二天线走线22进行耦合激励，该第二偶极子天线为双频(2400MHz～2500MHz；5150MHz～5850MHz)的WLAN天线。图38至图41分别为本实施例的三个天线的仿真回波损耗参数图、仿真隔离度参数图及仿真效率图，可以看出，三个天线分别覆盖各自的工作频段，且相互之间的隔离度优于-10dB，基本满足天线的工作指标。本实施例中的缝隙可以是笔记本电脑的中间转轴区域，或笔记本电脑键盘上方的开窗区域，在此不做特别的限定。

这里需要说明的是，上述4个实施例只是本发明众多设计方案中的几种形式，对于所述缝隙天线、第一偶极子天线及第二偶极子天线其他的组合形式同样可以运用至上述实施例中。不同的组合方式，天线隔离度存在差异，可根据具体需求进行优选选择。上述4个实施例中的天线性能，天线尺寸皆存在优化的可能性，可进一步扩频至WiFi-6，UWB等工作频段。任何使用匹配、开关等手段对天线进行的优化都属于本发明的变化例。

综上所述，本发明提供一种高集成度多天线组及其天线组模块，基于缝隙天线中的同一辐射缝隙激励出多个天线组(缝隙天线及第一偶极子天线)，根据所述辐射缝隙的大小可以适用于2G，3G，4G，5G，BT，Wi-Fi，Navigation和UWB等天线设计，根据实际运用，天线走线还可与距离传感器集成，实现双重功能或空间复用，进一步提高天线系统的集成度；同时设置第一偶极子天线产生的电场与所述辐射缝隙产生的电场垂直正交，可实现两个天线之间的高隔离度，以满足在提高天线集成度的同时兼顾天线之间的隔离度。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (16)

1.一种高集成度多天线组，其特征在于，所述多天线组至少包括：

金属地、开设于所述金属地上的辐射缝隙及激励单元，所述激励单元包括缝隙激励源及缝隙激励部件，所述缝隙激励源加载在所述缝隙激励部件上，对所述辐射缝隙进行激励形成缝隙天线；

设置于所述辐射缝隙中的第一偶极子天线，所述第一偶极子天线包括第一激励源及第一天线走线，所述第一天线走线沿与所述辐射缝隙的长边以介于-10°～10°的夹角方向放置；所述第一偶极子天线的激励方式为耦合激励，所述第一偶极子天线包括所述第一激励源、与所述第一激励源连接的第一激励部件及所述第一天线走线，所述第一激励源加载于所述第一激励部件，借助于所述辐射缝隙对电磁场的束缚作用，使所述第一激励部件对所述第一天线走线进行耦合激励，使所述第一天线走线工作在偶极子天线模式。

2.根据权利要求1所述的高集成度多天线组，其特征在于：所述金属地包括PCB板、FPC板、金属外壳或导电性金属涂层。

3.根据权利要求1所述的高集成度多天线组，其特征在于：所述激励单元的激励方式为直接激励或耦合激励。

4.根据权利要求3所述的高集成度多天线组，其特征在于：所述激励单元的激励方式为偶极子单元耦合馈电，且在该偶极子上引入巴伦结构。

5.根据权利要求3所述的高集成度多天线组，其特征在于：所述激励单元的激励方式为直接激励方式，所述缝隙激励部件沿所述辐射缝隙的窄边方向跨接在所述金属地上，所述缝隙激励源及所述第一偶极子天线分别对称分布于所述辐射缝隙两窄边中心点连线的两侧；或所述激励单元的激励方式为偶极子单元的耦合激励方式，该偶极子单元及所述第一偶极子天线分别对称分布于所述辐射缝隙两窄边中心点连线的两侧。

6.根据权利要求1所述的高集成度多天线组，其特征在于：所述缝隙激励部件与所述第一天线走线位于不同的空间层，且所述缝隙激励部件与所述第一天线走线空间投影部分或者全部重叠。

7.根据权利要求1所述的高集成度多天线组，其特征在于：所述激励单元的激励方式为耦合激励，所述缝隙激励部件包括与所述缝隙激励源连接的第一缝隙激励部件及第二缝隙激励部件，所述第一缝隙激励部件与所述第二缝隙激励部件位于不同的空间层，所述缝隙激励源加载于所述第一缝隙激励部件，使所述第一缝隙激励部件对所述第二缝隙激励部件进行耦合激励。

8.根据权利要求1所述的高集成度多天线组，其特征在于：所述辐射缝隙为由所述金属地四边围成的封闭缝隙或由所述金属地四边围成的开口缝隙，且所述开口缝隙的开口位于所述开口缝隙的窄边。

9.根据权利要求1所述的高集成度多天线组，其特征在于，所述多天线组还包括：设置于所述辐射缝隙中的第二偶极子天线，所述第二偶极子天线包括第二激励源及第二天线走线，所述第二天线走线沿与所述辐射缝隙的长边以介于-10°～10°的夹角方向放置。

10.根据权利要求9所述的高集成度多天线组，其特征在于：所述激励单元的激励方式为直接激励方式，所述缝隙激励部件沿所述辐射缝隙的窄边方向跨接在所述金属地上，所述缝隙激励源、所述第一偶极子天线及所述第二偶极子天线分别对称分布于所述辐射缝隙两窄边中心点连线的两侧；或所述激励单元的激励方式为偶极子单元的耦合激励方式，该偶极子单元、所述第一偶极子天线及所述第二偶极子天线分别对称分布于所述辐射缝隙两窄边中心点连线的两侧。

11.根据权利要求9所述的高集成度多天线组，其特征在于：所述第二偶极子天线的激励方式为耦合激励，所述第二偶极子天线还包括与所述第二激励源连接的第二激励部件，所述第二激励源加载于所述第二激励部件，借助于所述辐射缝隙对电磁场的束缚作用，使所述第二激励部件对所述第二天线走线进行耦合激励，使所述第二天线走线工作在偶极子天线模式。

12.根据权利要求9所述的高集成度多天线组，其特征在于：所述第一偶极子天线的所述第一天线走线和/或所述第二偶极子天线的所述第二天线走线作为距离传感器的感应支节。

13.根据权利要求9所述的高集成度多天线组，其特征在于：距离传感器集成在所述缝隙激励部件上或所述第一偶极子天线的所述第一天线走线上或所述第二偶极子天线的所述第二天线走线上，且在两者之间设置高频滤波结构。

14.根据权利要求1至13任一项所述的高集成度多天线组，其特征在于：所述缝隙激励源为WWAN激励源、MIMO激励源、WLAN激励源或Sub 6G激励源，所述第一激励源为MIMO激励源、WLAN激励源或Sub 6G激励源。

15.根据权利要求9至13任一项所述的高集成度多天线组，其特征在于：所述第二激励源为MIMO激励源、WLAN激励源或Sub 6G激励源。

16.一种天线组模块，其特征在于，所述天线组模块包括两个以上如权利要求1至15任意一项所述的高集成度多天线组。

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