CN113036395B - 天线组和通信设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种天线组和通信设备，该天线组包括中和线、第一天线单元和第二天线单元；该中和线包括相互独立设置的第一枝节和第二枝节；第一枝节和第一天线单元相连，第二枝节和第二天线单元相连；该第一枝节和该第二枝节构成分布式元件；该分布式元件包括分布电感和/或分布电容。该天线组通过设置分段式的中和线，使得中和线的间隙和走线构成分布式元件，可以替代传统的集总式元件，实现对天线的去耦合，进而提供更加良好的解耦效果，以及更加优化的天线性能。

Description

天线组和通信设备

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其是涉及一种天线组和通信设备。

背景技术

随着5G时代的到来，通信设备的频带和MIMO(Multiple-Input Multiple-Output，多输入多输出)需求日益增加，而手机等通信设备的内部空间却日益拥挤，对手机等通信设备内的天线设计的考验日益严峻。为了应对5G技术引入的新频段和MIMO需求，天线的数量必将增加。而天线之间的距离，会因为手机内部空间的日益拥挤和天线数量的增加而变小，从而导致天线间的隔离度和ECC(Envelope correlation coefficient，包络相关系数)的恶化，进而影响通信设备的性能。为缓解上述问题，引入了一条电流路径以抵消在相邻天线单元上的表面波耦合，也即中和线。

目前，中和线通常印刷在PCB板上，并通过在PCB上的中和线上添加集总元件来实现中和线的调谐。然而，由于手机等通信设备的性能越来越强大，通信设备的PCB上布局越来越紧张，中和线印刷在PCB板上会占用PCB的空间，导致PCB可用空间减少。另外，用于调谐中和线的集总元件自带的固有损耗，也会恶化天线的性能。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种天线组和通信设备，可以提供更加良好的解耦效果，优化天线性能，并节省PCB空间。

第一方面，本发明实施例提供了一种天线组，包括：中和线、第一天线单元和第二天线单元；该中和线包括相互独立设置的第一枝节和第二枝节；第一枝节和第一天线单元相连，第二枝节和第二天线单元相连；该第一枝节和该第二枝节构成分布式元件；该分布式元件包括分布电感和/或分布电容。

在本发明较佳的实施例中，在上述第一枝节和第二枝节之间设置有缝隙单元；该第一枝节和该第二枝节包括设置在该缝隙单元两侧的相对枝节单元，该缝隙单元与该相对枝节单元构成分布电容。

在本发明较佳的实施例中，上述第一枝节和第二枝节中，除相对枝节单元以外的枝节构成分布电感。

在本发明较佳的实施例中，该分布电容的电容值根据该相对枝节单元的走线长度和该缝隙单元的宽度确定；该分布电感的电感值，根据除该相对枝节单元以外的枝节的走线长度确定。

在本发明较佳的实施例中，该相对枝节单元为相互平行的两段枝节。

在本发明较佳的实施例中，该第一枝节和该第二枝节的走线形式均包括：T形、L形或蛇形。

在本发明较佳的实施例中，该天线组还包括天线支架，上述中和线、第一天线单元和第二天线单元均设置在该天线支架上。

在本发明较佳的实施例中，上述中和线、第一天线单元和第二天线单元通过印刷的方式设置在天线支架上。

在本发明较佳的实施例中，该天线组包括单频天线或双频天线。

第二方面，本发明实施例还提供了一种通信设备，包括：PCB板，以及上述天线组，该天线组设置在该PCB板上。

本发明实施例带来了以下有益效果：

本发明实施例提供的一种天线组和通信设备，该天线组包括：中和线、第一天线单元和第二天线单元；该中和线包括相互独立设置的第一枝节和第二枝节；第一枝节和第一天线单元相连，第二枝节和第二天线单元相连；该第一枝节和该第二枝节构成分布式元件；该分布式元件包括分布电感和/或分布电容。本发明通过设置分段式的中和线，使得中和线的间隙和走线构成分布式元件，可以替代传统的集总式元件，实现对天线的去耦合，进而可以提供更加良好的解耦效果，以及更加优化的天线性能。

另外，本发明还通过将中和线和天线共同印刷在天线支架上，使得天线设计整体性更强，有效节省了PCB空间。

本公开的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本公开的上述技术即可得知。

为使本公开的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种天线组结构的框形示意图；

图2为本发明实施例提供的一种天线组的结构示意图；

图3a-图3j为本发明实施例提供的中和线的多种变形结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种天线组的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种采用集总元件的中和线的天线组的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的一种采用无特殊处理中和线的天线组的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的一种采用本发明中和线的天线组的S参数曲线示意图；

图8为本发明实施例提供的一种采用集总元件的中和线的天线组S参数曲线示意图；

图9为本发明实施例提供的一种采用无特殊处理中和线的天线组S参数曲线示意图；

图10为本发明实施例提供的一种采用本发明中和线天线组的ECC曲线示意图；

图11为本发明实施例提供的一种通信设备的局部示意图。

图标：100-天线组；10-中和线；11-第一枝节；12-第二枝节；20-第一天线单元；21-馈电点；30-第二天线单元；13-相对枝节单元；14-缝隙单元；41-天线支架；51-串联电容；52-串联电感；61-金属中框；62-PCB板。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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做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。

考虑到现有的采用集总式元件的中和线消除天线组中相邻天线单元上的表面波耦合的方式，解耦效果较差，且会恶化天线性能的问题，本发明实施例提供了一种天线组和通信设备，该技术可以应用于需要进行天线间解耦的天线、天线组或通讯设备上。为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种天线组进行详细介绍。

参见图1，其为本实施例提供的一种天线组结构的框形示意图，由图1可见，该天线组100包括两个天线单元，分别为第一天线单元20和第二天线单元30，以及设置在两个天线单元之间的中和线10，其中，该中和线10包括两个枝节，分别为第一枝节11和第二枝节12。这两个枝节相互独立，彼此分开、不相连接。并且，第一枝节11和第一天线单元20相连，第二枝节12和第二天线单元30相连。

在本实施例中，该中和线10用于消除第一天线单元20和第二天线单元30之间的表面波耦合，实现对该天线组100的解耦。其中，上述第一枝节11和第二枝节12共同构成分布式元件，这里，该分布式元件可以是电感和/或电容，也即，根据这两个枝节可以只构成分布式电感，也可以只构成分布式电容，也可以是构成分布式电感和分布式电容，具体该分布式元件的组成可以根据实际天线解耦的需要进行选择。

对于上述两个天线单元，它们可以是相同类型，例如都为MIMO天线，也可以是不同类型；它们可以是都为单频天线，也可以都是双频天线，还可以是一个单频天线，一个双频天线；并且，这两个天线单元的工作频率可以相同也可以不同，例如，可以是2.4G、3.5G、4.9G、5G等频段。其次，上述两个枝节可以是相互对称的，也可以是不对称的；在两个枝节之间留有缝隙，缝隙的宽度可以是均匀一致的，也可以是不均匀的，缝隙宽度的大小也可以根据实际解耦需要进行调节。对于每一个枝节，其走线的形状可以是T形、L形、蛇形或直线形，也可以是上述各种类型的随意组合；并且每个枝节的粗细尺寸也可以不同。另外，上述天线单元和枝节名称前的“第一”、“第二”仅用于区分描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在现有技术中，通常在两个天线的馈点或接地点位置增加一根连接线，也即中和线，以抵消天线之间的表面波耦合效应。并且，为了调节中和线的调谐性能，通常会在中和线上添加集总元件，例如串联电容、串联电感等等。但是，这些集总元件本身的体积占用了有限空间，而且它们还自带固有损耗，会恶化天线的性能。相比之下，本实施例中，上述中和天线通过其分段式设置，由其两个枝节可以构成分布式元件，从而代替传统方式中的集总式元件，实现对中和线调谐性能的调节，以更好消除天线间的表面波耦合。该方式在实现对天线解耦的同时，还可以节省原来集总式元件本身体积所占用的空间，也缓解了因集总式元件本身的固有损耗会恶化天线性能的问题。

本发明实施例提供的一种天线组，该天线组包括：中和线、第一天线单元和第二天线单元；该中和线包括相互独立设置的第一枝节和第二枝节；第一枝节和第一天线单元相连，第二枝节和第二天线单元相连；该第一枝节和该第二枝节构成分布式元件；该分布式元件包括分布电感和/或分布电容。本发明通过设置分段式的中和线，使得中和线的间隙和走线构成分布式元件，可以替代传统的集总式元件，实现对天线的去耦合，进而可以提供更加良好的解耦效果，以及更加优化的天线性能。

为了更清楚地理解上述实施例中所描述的天线组，本实施例还提供了一种天线组的结构示意图，如图2所示，该天线组为MIMO天线，其中，该天线组包括彼此对称的两个天线单元，也即第一天线单元20和第二天线单元30；还包括设置在两个天线单元的馈电点21之间的中和线10，其中，该中和线10包括相互对称的枝节，也即第一枝节11和第二枝节12。

由图2可见，该中和线10的两个枝节之间设置有缝隙单元14，并且，第一枝节11和第二枝节12包括设置在上述缝隙单元14两侧的相对枝节单元13，这里，相对枝节单元13是位置上彼此相对的两部分枝节，这两部分枝节分别由第一枝节11的一部分，以及第二枝节12的一部分构成。其中，该缝隙单元14的宽度一致，也即，相对枝节单元13的两部分枝节之间的距离均匀、彼此平行。

在图2所示的实施方式中，该中和线10除相对枝节单元13外的枝节部分为蛇形。其中，中和线10中的上述缝隙单元14和相对枝节单元13共同构成分布电容，可以存储电荷。并且，该分布电容的电容值根据上述相对枝节单元13的走线长度，和上述缝隙单元14的宽度确定。在其他可能的实施方式中，上述相对枝节单元13的两部分枝节的长度可以设置为一样，也可以设置为不同长度。这里，该相对枝节单元13的两部分枝节的长度越长，其电容值越大；该缝隙单元14之间的宽度越大，其电容值越大。

另外，图2所示中和线10中除相对枝节单元13以外的枝节构成分布电感，该分布电感能够把电能转化为磁能而存储起来，它可以在电路连通时阻碍电流的流过。其中，该分布电感的电感值根据该中和线10中，除上述相对枝节单元13以外的枝节的走线长度确定。这里，中和线10中构成该分布电感的枝节长度越长，则该分布电感的电感值越大。

在实际操作中，当该天线组工作时，上述中和线10构成的分布电容和分布电感，可以消耗两个天线单元的馈电点21之间的电流，从而消除天线之间的表面波耦合，实现解耦。并且，通过调节中和线10中第一枝节11单元与第二枝节12单元的距离，也即，调节缝隙单元14的宽度，以及调节相对单元中枝节的长度，可以调节分布电容的电容值；通过调节中和线10中构成分布电感的直线的长度，可以调节分布电感的电感值，从而调节该中和线10的调谐性能，以满足实际的天线解耦需求。

另外，根据实际需求，通常可以对上述天线组中中和线10的走线形式进行灵活调整。如图3a-图3j所示，其为本实施例提供的中和线的多种变形结构示意图，图中示出了本发明中和线的10种可能的走线形式。其中，图3a所示中和线的相对单元的两枝走线为T形；图3b所示中和线的各个枝节段走线均为蛇形；图3c、图3d和图3e所示为无L形走线的中和线；图3f所示为相对图2中和线的颠倒走线形式；图3g和图3h所示为对中和线的相对枝节走线含有折叠；图3i和图3j为多路对称走线形式的中和线。

在其他可能的实施方式中，上述天线组中的中和线的走线形式还可以通过折叠、翻转、颠倒等方式对进行变换，其中，对于中和线的每一段枝节，其走线都可以设置为蛇形。

本实施例提供的天线组，详细描述了本发明中和线如何进行解耦的原理，并提供了调节该中和线调谐性能的方式，还介绍了天线组中中和线的多种走线形式，以满足实际解耦中的不同需求。该天线组同样可以提供良好的解耦效果，以及更加优化的天线性能。

在图1所示天线组的基础上，本发明实施例还提供了另一种天线组，参见图4，其为该天线组的结构示意图，其中，该天线组包括第一天线单元20、第二天线单元30、中和线10以及天线支架41。这里，该天线支架41用于对天线提供支撑，它可以是塑料、铁氟龙、玻璃等非金属材质。

在本实施例中，上述第一天线单元20、第二天线单元30和中和线10均设置在该天线支架41上。在其中一种可能的实施方式中，上述第一天线单元20、第二天线单元30和中和线10可以通过印刷的方式设置在该天线支架41上。另外，它们还可以通过LDS(LaserDirect structuring，激光直接成型技术)设置在天线支架41上。其中，激光直接成型技术是利用计算机按照导电图形的轨迹控制激光的运动，将激光投照到模塑成型的三维塑料器件上，从而活化出电路图案。

相比于传统采用集总元件的中和线进行解耦的方式，本实施例提供的天线组，该天线组中中和线构成的分布式元件，可以替代集总元件，实现解耦；并且，通过将中和线和天线共同印刷设置在天线支架上，不但节省了空间，而且还使得天线设计整体性更强。在实际操作中，当需要对天线调整时，本实施例中的天线组只需要调整天线支架即可，而采用集总元件中和线的方式，则需要同时改动天线支架和PCB板，可见，本发明的天线组更加灵活实用。

为了验证本发明提供的天线组的解耦性能，本实施例还介绍了一个实验实例。其中，该实验分别对采用本发明中和线的天线组、采用集总元件中和线的天线组，以及无特殊处理中和线的天线组进行了性能测试。其中，图4、图5和图6分别为上述三种天线组的结构示意图。

在本实施例中，上述三个天线组均为MIMO天线。并且，每个天线组均包含两个天线单元，分别为第一天线单元20和第二天线单元30，每组的天线单元的走线形式一致、尺寸也一致。在每个天线组中，对应的中和线均设置在天线组的两个馈电点21之间。其中，在采用集总元件中和线的天线组中，该中和线上还设置有一个串联电容51和串联电感52。在无特殊处理中和线的天线组中，其中和线上未设置任何的元件。

参见图7至图9，分别对应实验得到的采用本发明中和线的天线组的S参数曲线示意图、采用集总元件的中和线的天线组S参数曲线示意图，以及采用无特殊处理中和线的天线组S参数曲线示意图；上述图中，S12、S21为传输系数，代表隔离度；S11、S22分别为两个天线的输入反射系数，代表输入回波损耗。其中，对比上述三个S参数曲线图可知，采用本发明中和线的天线组以及采用集总元件的中和线的天线组，在3.7G和5.6G左右均拥有良好的S11参数，同时他们之间的S21达到-15dB左右或-15dB以下，表示他们之间拥有良好的隔离度。而采用无特殊处理中和线的天线组的S参数曲线则反映出，该天线组的隔离度较差。综上，本发明实施例提供的天线组，与采用集总元件中和线的天线组有相近的隔离度特性。

另外，参见图10，为采用本发明中和线天线组的ECC曲线示意图，由图10可见，该天线组在3.7G和5.6G附近有很低的ECC(Envelope correlation coefficient，包络相关系数)，基本都在0.1以下。

本发明实施例还提供了一种通信设备，该通信设备包括PCB(Printed CircuitBoard，印制电路板)板，以及上述实施例中提供的天线组，其中，该天线组设置在该PCB板上。

在其中一种可能的实施方式中，参见图11，其为一种通信设备的局部示意图，其中，该通信设备的天线组包括天线支架41，该天线组的天线单元和中和线10均设置在该天线支架41上，中和线10设置在天线组的两个馈电点21之间。并且，该通信设备还包括金属中框61和PCB板62，该天线组通过天线支架41设置在PCB板62上。在实际操作中，可以通过调节馈电点21的位置，调节该天线在的性能。

在图11示出的实施方式中，虽然在天线的下方有金属中框61，也即，在天线的下方并不完全净空，但是，该通信设备的天线组仍表现出良好的解耦效果，而对于传统的解耦方式，例如采用集总元件中和线的解耦方式，其在天线下方不完全净空时，往往解耦效果会明显下降或完全失效，可见，本实施例的通讯设备通过使用本发明中具有新型中和线的天线组，可以获得更加优良的天线性能。

本实施例提供的通信设备，与上述实施例提供的天线组具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的通信设备的具体工作过程，可以参考前述天线组实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在这里示出和描述的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。

另外，在本发明实施例的描述中，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发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种天线组，其特征在于，包括：中和线、第一天线单元和第二天线单元；所述中和线包括相互独立设置的第一枝节和第二枝节；

所述第一枝节和所述第一天线单元相连，所述第二枝节和所述第二天线单元相连；

所述第一枝节和所述第二枝节构成分布式元件；所述分布式元件包括分布电感和/或分布电容；

在所述第一枝节和所述第二枝节之间设置有缝隙单元；

所述第一枝节和所述第二枝节包括设置在所述缝隙单元两侧的相对枝节单元，所述缝隙单元与所述相对枝节单元构成分布电容。

2.根据权利要求1所述的天线组，其特征在于，所述第一枝节和所述第二枝节中，除所述相对枝节单元以外的枝节构成分布电感。

3.根据权利要求1所述的天线组，其特征在于，所述分布电容的电容值根据所述相对枝节单元的走线长度和所述缝隙单元的宽度确定；所述分布电感的电感值，根据除所述相对枝节单元以外的枝节的走线长度确定。

4.根据权利要求1所述的天线组，其特征在于，所述相对枝节单元为相互平行的两段枝节。

5.根据权利要求1所述的天线组，其特征在于，所述第一枝节和所述第二枝节的走线形式均包括：T形、L形或蛇形。

6.根据权利要求1-5任一项所述的天线组，其特征在于，所述天线组还包括天线支架，所述中和线、所述第一天线单元和所述第二天线单元均设置在所述天线支架上。

7.根据权利要求6所述的天线组，其特征在于，所述中和线、所述第一天线单元和所述第二天线单元通过印刷的方式设置在所述天线支架上。

8.根据权利要求6所述的天线组，其特征在于，所述天线组包括单频天线或双频天线。

9.一种通信设备，其特征在于，包括：PCB板，以及权利要求1-8任一项所述的天线组，所述天线组设置在所述PCB板上。

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