CN113540787A - 天线单元及电子设备 - Google Patents

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CN113540787A CN202010321487.9A CN202010321487A CN113540787A CN 113540787 A CN113540787 A CN 113540787A CN 202010321487 A CN202010321487 A CN 202010321487A CN 113540787 A CN113540787 A CN 113540787A
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Abstract

本申请公开了一种天线单元及电子设备。天线单元包括端对端相对间隔设置的第一馈电枝节、第二馈电枝节和辐射体。第一馈电枝节与辐射体以第一间隔相对设置，第二馈电枝节与辐射体以第二间隔相对设置。第一馈电枝节接收第一馈电点来的第一射频信号，通过第一间隔耦合至辐射体，以构成第一天线。第二馈电枝节接收第二馈电点来的第二射频信号，通过第二间隔耦合至辐射体，以构成第二天线。第一馈电点和第二馈电点分别位于第一馈电枝节和第二馈电枝节相向靠近的第一端。电子设备包括以上天线单元。本申请不需要任何额外的解耦组件，即可实现两天线间的自解耦，集成的两天线均具有宽带特性，覆盖3.3～5.0GHz的频段。

Description

天线单元及电子设备
技术领域
本申请涉及无线通讯天线领域，尤其是涉及一种天线单元及电子设备。
背景技术
近年来，随着物联网、自动驾驶和虚拟现实等新兴技术的普及与应用，人们对移动通信质量的需求日益提高。第五代(5G)移动通信技术旨在实现更高速率、更大容量和更低时延的通信环境，为新兴技术的发展提供坚实的基础。作为5G通信的核心技术之一，MIMO(多输入多输出，multiple input multiple output)技术可以在不消耗频谱和功率资源的前提下成倍地提升通信系统的容量。为了满足5G通信的需求，在智能手机等移动终端设备中，一般需要部署4～8个Sub-6GHz频段的同频MIMO天线来提升用户的通信速率。随着第五代(5G)移动通信技术的推进，5G天线成为了天线技术领域的研究热点之一。近期，国际3GPP(第三代合作伙伴计划，3rd Generation Partnership Project)组织规定5G的频段划分为：低频段的Sub-6GHz频段和高频段的毫米波频段。其中，Sub-6GHz就是利用6GHz以下的带宽资源来发展5G。目前国内外较为统一的Sub-6GHz频段主要包括：N77(3.3～4.2GHz)、N78(3.3～3.8GHz)和N79(4.4～5GHz)频段。
然而，由于终端设备的尺寸受限且电磁环境复杂，这给5G MIMO天线的设计带来了巨大的挑战。目前，5G MIMO天线的设计主要面临三大难题：第一，如何在尽可能小的尺寸下实现多个5G MIMO天线的集成；第二，如何消除集成的5G MIMO天线间的互耦；第三，如何实现更宽的天线带宽以满足全球5G频段(N77和N79频段)的覆盖。
为解决5G MIMO天线的设计的上述难题，文献【“Wideband MIMO Antenna SystemsBased on Coupled-Loop Antenna for 5G N77/N78/N79 Applications in MobileTerminals”，ANPING ZHAO,AND ZHOUYOU REN，《IEEE Access》，第7卷，2019年6月】提出了一种基于耦合环结构的宽带5G MIMO终端天线，参见该文献中的图1可知，该天线系统由8个分布于手机主板两侧的耦合环天线单元构成，每个耦合环天线单元之间必须设有较大间距才能实现天线单元之间的隔离。所述耦合环天线单元通过多模式协同工作的方式提升天线带宽，该天线的工作带宽为3.3～5.0GHz，可以覆盖全球5G N77(3.3～4.2GHz)和N79(4.4～5.0GHz)频段。但采用这种结构仍然存在以下问题：天线单元尺寸过大，单天线的尺寸为22×6.8mm2；天线单元集成度低，每个天线需要占用一块独立的空间区域。
为了提升天线的集成度，文献【“High-isolation conjoined loop multi-inputmulti-output antennas for the fifth-generation tablet device”，Kin-Lu Wong,Bo-Wei Lin,Song-En Lin，《Microw Opt Technol Lett.》，第61卷第111-119页，2019年】公开了一种5G电子设备的高隔离度的MIMO天线对，其将两个天线集成在一起，实现了集成且解耦的双天线对，参见该文献中图1可知，该天线对通过左右两个倒L形的金属枝节分别激励中间的T形辐射振子的左半部分和右半部分，从而实现双天线的集成。此外，为了实现双天线对的隔离，其在中心接地枝节上串联了一个集总电容(图中红色矩形片)，该集总电容与接地枝节构成一个串联LC谐振，从而实现耦合抑制。这种集成天线对的方案只需四块空间区域即可部署8个5G天线，大大提升了5G MIMO天线的集成度。但采用这种结构可能仍然存在以下问题：参见该文献中的图3A可知，该天线带宽为3.3～4.0GHz(此时，S参数的回波损耗S11和S22小于或等于-6dB)，只能覆盖N77频段的部分带宽，无法满足全球5G频段的覆盖；同时，该集成天线对需要使用额外的集总元件实现双天线对的解耦，会损耗天线效率，且增加系统的成本和复杂度。
为了提升集成天线对的工作带宽，中国专利申请CN110137681A公开了一种电容解耦的宽带5G MIMO手机天线，其应用于金属边框环境中，参见该专利文献中的图4，包括左右两个倒L形的金属枝节(即第一和第二馈电枝节)、集总电容以及第一和第二馈电端口，集总电容一端与金属边框连接，另一端与金属地板连接，该集成天线对通过左右两个倒L形的金属枝节分别激励T形辐射振子(由金属边框与设有集总电容的接地枝节形成)的左半部分和右半部分，与此同时，左右两个L形的缝隙也分别被激励起来，单极子模式和缝隙模式协同工作，从而实现宽带覆盖的集成双天线对，可以满足全球5G频段的需求。但采用这种结构可能仍然存在以下问题：该集成天线对需要使用额外的集总元件实现双天线对的解耦，会损耗天线效率，且增加系统的成本和复杂度。
发明内容
本申请的目的在于解决现有技术中的集成天线对需要使用额外的集总元件实现双天线对的解耦，会损耗天线效率，且增加系统的成本和复杂度的问题。因此，本申请实施例提供了一种天线单元及电子设备，不需要任何额外的解耦组件，即可实现天线单元的两个天线间的自解耦，提高了天线的工作效率，大大降低了集成天线对的天线单元的设计难度、成本以及复杂度，同时，其具有宽带特性，可以覆盖全球5G N77与N79频段。
本申请实施例提供了一种天线单元，包括第一馈电枝节、第二馈电枝节以及辐射体，所述第一馈电枝节与所述第二馈电枝节端对端相对间隔设置，所述第一馈电枝节包括第一端和第二端，所述第二馈电枝节包括第一端和第二端，所述第一馈电枝节的第一端和所述第二馈电枝节的第一端相对靠近，所述第一馈电枝节的第二端和所述第二馈电枝节的第二端相对远离；且所述第一馈电枝节与所述辐射体以第一间隔相对设置，所述第二馈电枝节与所述辐射体以第二间隔相对设置；所述第一馈电枝节包括第一馈电点，所述第一馈电枝节通过所述第一馈电点接收第一射频信号，所述第一馈电枝节通过所述第一馈电枝节与所述辐射体之间的第一间隔耦合至所述辐射体，以构成第一天线；所述第二馈电枝节包括第二馈电点，所述第二馈电枝节通过所述第二馈电点接收第二射频信号，所述第二馈电枝节通过所述第二馈电枝节与所述辐射体之间的第二间隔耦合至所述辐射体，以构成第二天线；其中，所述第一馈电点位于所述第一馈电枝节的第一端，所述第二馈电点位于所述第二馈电枝节的第一端。
在本方案中，克服了现有的天线设计的难点，将第一天线和第二天线集成在一起，构成共辐射体的集成天线对，使得天线单元的空间利用率提升一倍，使得电子设备的天线集成度更高，便于电子设备的小型化、轻薄化设计。并且，不需要任何额外的解耦组件，通过将用于供第一天线和第二天线射频馈电用的两馈电点位于第一馈电枝节和第二馈电枝节相向靠近的第一端的一侧，并采用供第一天线和第二天线共用的悬浮放置的辐射体，即可实现天线单元的相隔较近的两个天线间的自解耦，提高了第一天线和第二天线的效率，结构简单，大大降低了集成有两个天线的天线单元的设计难度、成本以及复杂度，同时，其具有宽带特性，第一天线和第二天线的工作频段覆盖3.3～5.0GHz，可以覆盖全球5G N77与N79频段。
另外，在工作频段3.3～5.0GHz内，该天线单元具有较低的包络相关系数(Envelope Correlation Coefficient，简称“ECC”)，具有较好的分集性能。
在本实施例中，辐射体与第一馈电枝节和第二馈电枝节之间设有间距，即悬浮放置。
在一些实施例中，所述辐射体呈条状形或者U形。
在一些实施例中，当所述辐射体呈条状形时，所述第一间隔包括所述第一馈电枝节和所述辐射体的相对设置的侧面之间的间隔，所述第二间隔包括所述第二馈电枝节和所述辐射体的相对设置的侧面之间的间隔。
在本方案中，第一馈电枝节通过第一馈电枝节和辐射体的相对设置的侧面之间的间隔耦合至辐射体，两者之间的耦合强度主要与该间隔的距离以及第一馈电枝节的长度相关。第二馈电枝节通过第二馈电枝节和辐射体的相对设置的侧面之间的间隔耦合至辐射体，两者之间的耦合强度主要该间隔的距离以及第二馈电枝节的长度相关。
在本申请中，辐射体呈条状形，指的是辐射体面向第一馈电枝节和第二馈电枝节的侧面未延伸其它的臂结构。
在一些可能的实施例中，呈条状形的辐射体的形状为矩形。
在一些可能的实施例中，呈条状形的辐射体的形状也可以为梯形、三角形等其它形状。
在一些实施例中，所述辐射体的下侧面的两端分别朝向所述第一馈电枝节和所述第二馈电枝节的方向延伸形成有臂，以使所述辐射体呈U形；并且，所述第一馈电枝节和所述第二馈电枝节的第二端的端面分别与相邻的所述臂的侧面相对间隔设置；
所述第一间隔包括所述第一馈电枝节和所述辐射体的相对设置的侧面之间的间隔，以及所述第一馈电枝节的第二端的端面与相邻的所述臂的侧面之间的间隔；
所述第二间隔包括所述第二馈电枝节和所述辐射体的相对设置的侧面之间的间隔，以及所述第二馈电枝节的第二端的端面与相邻的所述臂的侧面之间的间隔。
在本方案中，第一馈电枝节通过第一馈电枝节和辐射体的相对设置的侧面之间的间隔，以及第一馈电枝节的第二端的端面与相邻的臂的侧面之间的间隔耦合至辐射体，在第一馈电枝节和辐射体的相对设置的侧面之间的间隔较大，第一馈电枝节的第二端的端面与相邻的臂的侧面之间的间隔较小的情况下，第一馈电枝节与辐射体之间主要通过第一馈电枝节的第二端的端面与相邻的臂的侧面之间的间隔耦合，且两者之间的耦合强度主要与该间隔的距离以及第一馈电枝节的宽度相关。
第二馈电枝节通过第二馈电枝节和辐射体的相对设置的侧面之间的间隔，以及第二馈电枝节的第二端的端面与相邻的臂的侧面之间的间隔耦合至辐射体，在第二馈电枝节和辐射体的相对设置的侧面之间的间隔较大，第二馈电枝节的第二端的端面与相邻的臂的侧面之间的间隔较小的情况下，第二馈电枝节与辐射体之间主要通过第二馈电枝节的第二端的端面与相邻的臂的侧面之间的间隔耦合，且两者之间的耦合强度主要与该间隔的距离以及第二馈电枝节的宽度相关。
在本申请中，呈U形的辐射体与第一馈电枝节和第二馈电枝节构成了一个耦合环结构。在满足天线单元的宽带特性以及较高隔离度的同时，相对于呈条状形的辐射体的方案，可以减小22.6％的天线单元尺寸。
在一些实施例中，所述第一馈电点和所述第二馈电点之间的距离大于0.022λL，和/或，所述第一馈电枝节的第一端和所述第二馈电枝节的第一端之间的距离大于0.011λL；其中，λL为所述第一天线和/或所述第二天线的工作频段中最低工作频率所对应的工作波长。采用该方案，使得天线单元的第一天线和第二天线之间的隔离度较高，能够实现天线单元的第一天线与第二天线之间的有效隔离。
在一些实施例中，所述第一馈电点和所述第二馈电点之间的距离大于2mm；和/或，第一馈电枝节的第一端和第二馈电枝节的第一端之间的距离大于1mm。
在本方案中，第一馈电点和第二馈电点之间的距离是影响天线单元的第一天线和第二天线之间的隔离度的重要参数。随着距离的变化，第一馈电点与第二馈电点之间原有的磁耦合幅度与相位会发生变化，因此影响天线单元的第一天线和第二天线之间的隔离度。第一馈电点和第二馈电点之间的距离大于2mm时，天线单元的第一天线和第二天线之间的隔离度较高，能够实现天线单元的第一天线与第二天线之间的有效隔离。
第一馈电枝节的第一端和第二馈电枝节的第一端之间的距离也是影响天线单元的第一天线和第二天线之间的隔离度的重要参数。随着距离的变化，第一馈电枝节与第二馈电枝节之间原有的磁耦合幅度与相位会发生变化，因此影响天线单元的第一天线和第二天线之间的隔离度。第一馈电枝节的第一端和第二馈电枝节的第一端之间的距离大于1mm时，天线单元的第一天线和第二天线之间的隔离度较高，能够实现天线单元的第一天线与第二天线之间的有效隔离。
在一些可能的实施例中，所述第一馈电点和所述第二馈电点之间的距离大于或等于4mm；和/或，第一馈电枝节的第一端和第二馈电枝节的第一端之间的距离大于或等于3mm。
在一些可能的实施例中，所述第一馈电点和所述第二馈电点之间的距离大于或等于0.044λL，和/或，第一馈电枝节的第一端和第二馈电枝节的第一端之间的距离大于或等于0.033λL。
在一些实施例中，当所述辐射体呈条状形时，所述第一馈电点和所述第二馈电点之间的距离为6mm；和/或，所述第一馈电枝节的第一端和所述第二馈电枝节的第一端之间的距离为5mm；
当所述辐射体呈U形时，所述第一馈电点和所述第二馈馈电点之间的距离为3.3mm；和/或，所述第一馈电枝节的第一端和所述第二馈电枝节的第一端之间的距离为2.3mm。
在一些可能的实施例中，当所述辐射体呈条状形时，所述第一馈电点和所述第二馈电点之间的距离为0.066λL；和/或，所述第一馈电枝节的第一端和所述第二馈电枝节的第一端之间的距离为0.055λL；
当所述辐射体呈U形时，所述第一馈电点和所述第二馈馈电点之间的距离为0.036λL；和/或，所述第一馈电枝节的第一端和所述第二馈电枝节的第一端之间的距离为0.025λL。
在一些实施例中，所述第一天线和所述第二天线的谐振频率和解耦频率与所述辐射体的长度相关。
在本方案中，辐射体的长度是影响第一天线和第二天线谐振频率与解耦频率的重要参数。随着辐射体长度的变化，第一天线和第二天线的谐振频率(即辐射频率)会发生变化。与此同时，第一天线与第二天线之间的解耦频率也会发生变化。因此，可以根据工作频段需求来选择合适的辐射体的长度。
在一些实施例中，当所述辐射体呈条状形时，所述辐射体的长度为26mm，所述第一天线和所述第二天线的工作频段均覆盖3.3GHz～5.0GHz；
当所述辐射体呈U形时，所述辐射体的长度为23mm，所述第一天线和所述第二天线的工作频段均覆盖3.3GHz～5.0GHz。
在一些实施例中，所述第一馈电枝节和所述第二馈电枝节相对于一虚拟平面对称设置，所述辐射体的中心线位于所述虚拟平面。
在一些实施例中，所述第一馈电枝节包括第一水平馈电枝节，所述第二馈电枝节包括第二水平馈电枝节，所述第一水平馈电枝节与所述第二水平馈电枝节端对端相对间隔设置，且所述第一水平馈电枝节和所述第二水平馈电枝节相向靠近的第一端分别延伸至靠近所述辐射体的中心线的位置处，所述第一水平馈电枝节和所述第二水平馈电枝节相反远离的第二端分别延伸至靠近所述辐射体两端的位置处。
在本方案中，采用上述结构，使得天线单元的结构简单、紧凑，集成度更高，并且更利于电子设备的小型化、轻薄化设计。
其中，所述第一水平馈电枝节和所述第二水平馈电枝节的相向靠近的两端分别定义所述第一水平馈电枝节和所述第二水平馈电枝节的第一端，所述第一水平馈电枝节和所述第二水平馈电枝节的相反远离的两端分别定义所述第一水平馈电枝节和所述第二水平馈电枝节的第二端。且所述第一水平馈电枝节和所述第二水平馈电枝节的第一端分别构成第一馈电枝节和第二馈电枝节的第一端或第一端的一部分，所述第一水平馈电枝节和所述第二水平馈电枝节的第二端分别构成第一馈电枝节和第二馈电枝节的第二端。
在一些可能的实施例中，辐射体的长度方向位于水平方向上；辐射体的宽度方向位于竖直方向上。也就是说，辐射体呈竖直状态放置。
在一些可能的实施例中，所述第一水平馈电枝节与所述第二水平馈电枝节沿水平方向端对端相对间隔设置，并分别沿水平方向延伸。也就是说，第一水平馈电枝节的长度方向、第二水平馈电枝节的长度方向位于水平方向上。
在一些可能的实施例中，所述第一水平馈电枝节的宽度方向与所述第二水平馈电枝节的宽度方向均位于竖直方向上。也就是说，所述第一水平馈电枝节和所述第二水平馈电枝节均呈竖直状态放置。
在一些可能的实施例中，所述第一水平馈电枝节的上侧面与所述辐射体的下侧面平行；所述第二水平馈电枝节的上侧面与所述辐射体的下侧面平行。
在一些可能的实施例中，所述第一水平馈电枝节的上侧面与所述辐射体的下侧面之间的间隔距离等于所述第二水平馈电枝节的上侧面与所述辐射体的下侧面之间的间隔距离。
在一些可能的实施例中，所述第一水平馈电枝节和所述第二水平馈电枝节的形状均为矩形。
在一些实施例中，所述第一水平馈电枝节和所述第二水平馈电枝节相向靠近的第一端分别朝向所述地板的方向垂直延伸形成有第一垂直馈电枝节和第二垂直馈电枝节，以使所述第一馈电枝节和所述第二馈电枝节分别呈“┐”形和“┌”形。
在本实施例中，所述第一水平馈电枝节的第一端和第一垂直馈电枝节构成第一馈电枝节的第一端，所述第二水平馈电枝节的第一端和第二垂直馈电枝节构成第二馈电枝节的第一端。且第一馈电枝节上的馈电点位于第一垂直馈电枝节的背离第一水平馈电枝节的一端，第二馈电枝节上的馈电点位于第二垂直馈电枝节的背离第二水平馈电枝节的一端。
其中，第一水平馈电枝节与和第二水平馈电枝节分别与地板的外边缘之间具有间隔。
在一些可能的实施例中，第一馈电枝节上的馈电点和第二馈电枝节上的馈电点的距离大致等于第一馈电枝节和第二馈电枝节的相对靠近的第一端之间的距离。
在一些可能的实施例中，所述第一馈电枝节和所述第二馈电枝节也可以呈条状形。即所述第一馈电枝节仅包括第一水平馈电枝节，所述第二馈电枝节仅包括第二水平馈电枝节。且第一馈电枝节上的馈电点位于第一水平馈电枝节的第一端，第二馈电枝节上的馈电点位于第二水平馈电枝节的第一端。此时，第一水平馈电枝节和第二水平馈电枝节分别与地板的外边缘之间也具有间隔。
在一些实施例中，所述辐射体与所述地板之间未设置有用于使所述第一天线和所述第二天线解耦的解耦组件。
在本方案中，辐射体与地板之间未设置有额外的解耦组件，使得天线单元的结构简单、成本低，以及设计难度降低。
在本申请中，辐射体与地板之间未设置有用于使第一天线和第二天线解耦的解耦组件，指的是辐射体与地板之间不接有任何电子器件和连接线。
在一些实施例中，所述第一天线和所述第二天线的工作频率相同。这样能够适用于电子设备的MIMO天线。
在一些实施例中，所述第一天线和所述第二天线的工作频段均覆盖3.3GHz～5.0GHz。
在一些可能的实施例中，辐射体可由电子设备的金属边框形成。也可采用贴片结构，其由导电材料制得。该导电材料可以采用以下材料中的任一者：铜、铝、不锈钢、黄铜和它们的合金、绝缘基片上的铜箔、绝缘基片上的铝箔、绝缘基片上的金箔、镀银的铜、绝缘基片上的镀银铜箔、绝缘基片上的银箔和镀锡的铜、浸渍石墨粉的布、涂覆石墨的基片、镀铜的基片、镀黄铜的基片和镀铝的基片。
在一些可能的实施例中，第一馈电枝节和第二馈电枝节也可由电子设备的金属边框形成。也可采用贴片结构，其由导电材料制得。该导电材料可以采用以下材料中的任一者：铜、铝、不锈钢、黄铜和它们的合金、绝缘基片上的铜箔、绝缘基片上的铝箔、绝缘基片上的金箔、镀银的铜、绝缘基片上的镀银铜箔、绝缘基片上的银箔和镀锡的铜、浸渍石墨粉的布、涂覆石墨的基片、镀铜的基片、镀黄铜的基片和镀铝的基片。
本申请实施例还提供了一种电子设备，包括地板，所述电子设备还包括如以上任一实施例或任一可能的实施例所提供的天线单元。
在本方案中，电子设备采用如以上任一实施例或任一可能的实施例所提供的天线单元，克服了现有的电子设备天线设计的难点，使得电子设备的天线集成度更高，便于电子设备的小型化、轻薄化设计。并且，不需要任何额外的解耦组件，即可实现天线单元的相隔较近的两个天线间的自解耦，提高了第一天线和第二天线的效率，结构简单，大大降低了集成有两个天线的天线单元的设计难度、成本以及复杂度，同时，其具有宽带特性，第一天线和第二天线的工作频段覆盖3.3～5.0GHz，可以覆盖全球5G N77与N79频段。另外，在工作频段3.3～5.0GHz内，该天线单元具有较低的包络相关系数(Envelope CorrelationCoefficient，简称“ECC”)，具有较好的分集性能。
在一些实施例中，所述第一馈电枝节上的第一馈电点和所述第二馈电枝节上的第二馈电点分别与所述地板上对应的第一馈电口、第二馈电口连接，所述第一馈电口和所述第二馈电口分别与所述电子设备的不同射频信号源连接。
在一些实施例中，所述第一馈电枝节和所述第二馈电枝节的用于与所述辐射体耦合的部分分别与所述地板的外边缘之间以第三间隔相对设置，所述第一天线和第二天线的工作频段与所述第三间隔的距离相关。
在本方案中，第一水平馈电枝节和地板的外边缘之间的第三间隔的距离是影响第一天线的工作频段的重要参数，第二水平馈电枝节和地板的外边缘之间的第三间隔的距离是影响第二天线的工作频段的重要参数。同时，该第三间隔还影响电子设备的小型化设计。
在一些可能的实施例中，第三间隔的距离为0.5mm～5mm。
在一些可能的实施例中，第三间隔的距离为2mm。
在一些实施例中，所述电子设备包括多个所述天线单元，且多个所述天线单元分别对称设置于所述地板的两侧，位于所述地板同一侧的所述天线单元间隔设置。这样能够实现天线单元与天线单元之间的隔离。
在一些可能的实施例中，所述电子设备包括4个所述天线单元，一共包含有8个天线，可以构成8天线MIMO系统。
在一些实施例中，所述天线单元由所述电子设备的外边框形成。
在一些实施例中，所述天线单元采用贴片结构，所述贴片结构贴设于所述电子设备的外边框的表面，并由导电材料制得。
在一些实施例中，所述天线单元采用嵌设于所述电子设备的屏幕内部的透明天线单元。
在一些实施例中，所述天线单元采用贴片结构，所述贴片结构贴设于所述电子设备的后盖，并由导电材料制得。
在一些可能的实施例中，地板可由电路板形成。电路板通常包括介质基板、地板和走线层，地板设置于介质基板的下表面，走线层设置于基板的上表面，射频信号源设置于走线层。
地板是由导电材料制得。该导电材料可以采用以下材料中的任一者：铜、铝、不锈钢、黄铜和它们的合金、绝缘基片上的铜箔、绝缘基片上的铝箔、绝缘基片上的金箔、镀银的铜、绝缘基片上的镀银铜箔、绝缘基片上的银箔和镀锡的铜、浸渍石墨粉的布、涂覆石墨的基片、镀铜的基片、镀黄铜的基片和镀铝的基片。
本申请实施例还提供了一种电子设备，包括地板和天线单元，所述天线单元包括第一馈电枝节、第二馈电枝节以及供所述第一馈电枝节和所述第二馈电枝节共用的辐射体，所述第一馈电枝节与所述第二馈电枝节端对端相对间隔设置，所述第一馈电枝节和所述第二馈电枝节均具有相对靠近的第一端和相反远离的第二端；且所述第一馈电枝节与所述辐射体以第一间隔相对设置，所述第二馈电枝节与所述辐射体以第二间隔相对设置；所述第一馈电枝节接收馈电点来的射频信号，通过所述第一馈电枝节与所述辐射体之间的第一间隔耦合至所述辐射体，以构成第一天线；所述第二馈电枝节接收馈电点来的射频信号，通过所述第二馈电枝节与所述辐射体之间的第二间隔耦合至所述辐射体，以构成第二天线；所述第一馈电枝节和所述第二馈电枝节的用于与所述辐射体耦合的部分分别与所述地板的外边缘之间以第三间隔相对设置；
用于供所述第一天线和所述第二天线射频馈电用的两馈电点位于所述第一馈电枝节和所述第二馈电枝节相向靠近的各自的第一端的一侧，所述第一馈电枝节上和所述第二馈电枝节上的馈电点分别与所述地板上的第一馈电口、第二馈电口连接，所述第一馈电口和所述第二馈电口分别与所述电子设备的射频信号源连接。
在本方案中，克服了现有的电子设备天线设计的难点，将第一天线和第二天线集成在一起，构成共辐射体的天线单元，使得天线单元的空间利用率提升一倍，使得电子设备的天线集成度更高，便于电子设备的小型化、轻薄化设计。并且，不需要任何额外的解耦组件，通过将用于供第一天线和第二天线射频馈电用的两馈电点位于第一馈电枝节和第二馈电枝节相向靠近的各自的第一端的一侧，并采用供第一天线和第二天线共用的悬浮放置的辐射体，即可实现天线单元的相隔较近的两个天线间的自解耦，提高了第一天线和第二天线的效率，结构简单，大大降低了集成有两个天线的天线单元的设计难度、成本以及复杂度，同时，其具有宽带特性，第一天线和第二天线的工作频段覆盖3.3～5.0GHz，可以覆盖全球5G N77与N79频段。另外，在工作频段3.3～5.0GHz内，该天线单元具有较低的包络相关系数(Envelope Correlation Coefficient，简称“ECC”)，具有较好的分集性能。
在一些实施例中，所述辐射体呈条状形；
所述第一间隔包括所述第一馈电枝节和所述辐射体的相对设置的侧面之间的间隔，所述第二间隔包括所述第二馈电枝节和所述辐射体的相对设置的侧面之间的间隔。
在一些实施例中，所述辐射体的下侧面的两端分别朝向所述第一馈电枝节和所述第二馈电枝节的方向延伸形成有臂，以使所述辐射体呈U形；并且，所述第一馈电枝节和所述第二馈电枝节的第二端的端面分别与相邻的所述臂的侧面相对间隔设置；
所述第一间隔包括所述第一馈电枝节和所述辐射体的相对设置的侧面之间的间隔，以及所述第一馈电枝节的第二端的端面与相邻的所述臂的侧面之间的间隔；
所述第二间隔包括所述第二馈电枝节和所述辐射体的相对设置的侧面之间的间隔，以及所述第二馈电枝节的第二端的端面与相邻的所述臂的侧面之间的间隔。
在一些实施例中，所述第一馈电枝节上的馈电点和所述第二馈电枝节上的馈电点之间的距离大于2mm；和/或，第一馈电枝节的第一端和第二馈电枝节的第一端之间的距离大于1mm。
在一些实施例中，当所述辐射体呈条状形时，所述第一馈电枝节上的馈电点和所述第二馈电枝节上的馈电点之间的距离为6mm；和/或，所述第一馈电枝节的第一端和所述第二馈电枝节的第一端之间的距离为5mm；
当所述辐射体呈U形时，所述第一馈电枝节上的馈电点和所述第二馈电枝节上的馈电点之间的距离为3.3mm；和/或，所述第一馈电枝节的第一端和所述第二馈电枝节的第一端之间的距离为2.3mm。
在一些实施例中，所述第一天线和所述第二天线的谐振频率和解耦频率与所述辐射体的长度相关。
在一些实施例中，所述第一馈电枝节和所述第二馈电枝节相对于一虚拟平面对称设置，所述辐射体的中心线位于所述虚拟平面。
在一些实施例中，所述第一馈电枝节包括第一水平馈电枝节，所述第二馈电枝节包括第二水平馈电枝节，所述第一水平馈电枝节与所述第二水平馈电枝节端对端相对间隔设置，且所述第一水平馈电枝节和所述第二水平馈电枝节相向靠近的第一端分别延伸至靠近所述辐射体的中心线的位置处，所述第一水平馈电枝节和所述第二水平馈电枝节相反远离的第二端分别延伸至靠近所述辐射体两端的位置处。
在一些实施例中，所述辐射体与所述地板之间未设置有用于使所述第一天线和所述第二天线解耦的解耦组件。
在一些实施例中，所述第一天线和所述第二天线的工作频率相同。
在一些实施例中，所述第一天线和第二天线的工作频段与所述第三间隔的距离相关。
在一些实施例中，所述电子设备包括多个所述天线单元，且多个所述天线单元分别对称设置于所述地板的两侧，位于所述地板同一侧的所述天线单元间隔设置。
附图说明
图1为本申请实施例的天线单元的一实施方式的结构示意图；
图2为本申请实施例的天线单元安装于地板的结构示意图；
图3为本申请实施例的天线单元测量的第一天线和第二天线的S参数性能仿真曲线图；
图4为本申请实施例的天线单元测量的第一天线和第二天线的效率仿真曲线图；
图5为本申请实施例的天线单元测量的第一天线和第二天线之间在工作频段范围内的ECC(包络相关系数)参数性能仿真曲线图，其中，第一天线和第二天线的工作频段为3.3～5.0GHz；
图6为第一种参考设计的天线单元安装于地板的结构示意图，其中，该第一种参考设计是在本申请的天线单元的基础上去掉辐射体；
图7为第一种参考设计的天线单元测量的第一天线和第二天线的S参数性能仿真曲线图；
图8为第二种参考设计的天线单元安装于地板的结构示意图，其中，该第二种参考设计是在本申请的天线单元的基础上将第一馈电枝节上的馈电点和第二馈电枝节上的馈电点设置于第一馈电枝节和第二馈电枝节的相反背离的远端(即第二端)，且第一垂直馈电枝节和第二垂直馈电枝节位于第一水平馈电枝节和第二水平馈电枝节的相反背离的远端；
图9为第二种参考设计的天线单元测量的第一天线和第二天线的S参数性能仿真曲线图；
图10a和图10b为本申请实施例的天线单元在第一馈电枝节上的馈电点和第二馈电枝节上的馈电点之间的距离变化时测量的S参数性能仿真曲线图；
图11a和图11b为本申请实施例的天线单元在辐射体的长度变化时测量的S参数性能仿真曲线图；
图12为本申请实施例的电子设备的结构示意图；
图13为本申请实施例的天线单元的另一实施方式的结构示意图；
图14为图13中天线单元安装于地板的结构示意图；
图15为本申请实施例的天线单元测量的第一天线和第二天线的S参数性能仿真曲线图，其中，该天线单元对应图13中所示的天线单元；
图16为本申请实施例的天线单元测量的第一天线和第二天线的效率仿真曲线图，其中，该天线单元对应图13中所示的天线单元；
图17为本申请实施例的天线单元测量的第一天线和第二天线之间在工作频段范围内的ECC(包络相关系数)参数性能仿真曲线图，其中，第一天线和第二天线的工作频段为3.3～5.0GHz，该天线单元对应图13中所示的天线单元。
附图标记说明：
1：电子设备；
10：天线单元；
100：第一馈电枝节；110：第一馈电点；120：近端；130：远端；140：第一水平馈电枝节；150：第一垂直馈电枝节；160：第一间隔；
200：第二馈电枝节；210：第二馈电点；220：近端；230：远端；240：第二水平馈电枝节；250：第二垂直馈电枝节；260：第二间隔；
300：辐射体；310：第一臂；320：第二臂；
400：第一天线；
500：第二天线；
600：第三间隔；
20：地板；
30：第一馈电口；
40：第二馈电口；
O1：中心线；
P1：虚拟平面；
X1：水平方向；
Y1：垂直方向；
Z1：竖直方向；
X2：地板的长度方向；
Y2：地板的宽度方向；
Z2：地板的厚度方向；
L1：辐射体的长度；
W1：辐射体的宽度；
L2：第一馈电枝节的长度；
W2：第一馈电枝节的宽度；
L3：第二馈电枝节的长度；
W3：第二馈电枝节的宽度；
L4：第一臂的长度；
W4：第一臂的宽度；
L5：第二臂的长度；
W5：第二臂的宽度；
Ld：第一馈电点与第二馈电点之间的距离；
d2：第一馈电枝节的近端和第二馈电枝节的近端之间的距离；
d3：第一馈电枝节和辐射体的相对设置的侧面之间的间隔；
d4：第二馈电枝节和辐射体的相对设置的侧面之间的间隔；
d5：第三间隔的距离；
d6：第一馈电枝节的远端的端面与第一臂的侧面之间的间隔；
d7：第二馈电枝节的远端的端面与第二臂的侧面之间的间隔。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本申请的其他优点及功效。虽然本申请的描述将结合一些实施例一起介绍，但这并不代表此申请的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作申请介绍的目的是为了覆盖基于本申请的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本申请的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本申请也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本申请的重点，有些具体细节将在描述中被省略。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
应注意的是，在本说明书中，相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本申请的描述中，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。
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。
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请的实施方式作进一步地详细描述。
请参见图1-图2，图1示出了本申请实施例的天线单元的一实施方式的示意性结构，图2示出了该天线单元安装于电子设备的地板20的应用状态结构。该天线单元应用于电子设备1。该电子设备可以为智能手机、平板电脑或智能手表等等。
如图1-图2所示，本申请实施例提供了一种天线单元10，其包括第一馈电枝节100、第二馈电枝节200以及供第一馈电枝节100和第二馈电枝节200共用的辐射体300。第一馈电枝节100与第二馈电枝节200端对端相对间隔设置。第一馈电枝节100和第二馈电枝节200均具有相对靠近的近端(即第一端)和相反远离的远端(即第二端)。也就是说，第一馈电枝节100和第二馈电枝节200均具有一近端(即第一端)和一远端(即第二端)；第一馈电枝节100的近端120(即第一馈电枝节的第一端)和第二馈电枝节200的近端220(即第二馈电枝节的第一端)相向靠近，即第一馈电枝节100的近端120和第二馈电枝节200的近端220为第一馈电枝节100和第二馈电枝节200相向靠近的两端；第一馈电枝节100的远端130(即第一馈电枝节的第二端)和第二馈电枝节200的远端230(即第二馈电枝节的第二端)相反远离，即第一馈电枝节100的远端130和第二馈电枝节200的远端230为第一馈电枝节100和第二馈电枝节200相反远离的两端。
并且，第一馈电枝节100与辐射体300以第一间隔160相对设置，第二馈电枝节200与辐射体300以第二间隔260相对设置。在本实施方式中，辐射体300与第一馈电枝节100和第二馈电枝节200之间均设有间距(即第一间距/第二间距)，即悬浮放置。在本实施方式中，第一间距的距离和第二间距的距离相等。
第一馈电枝节100接收馈电点(即第一馈电点110)来的第一射频信号，通过第一馈电枝节100与辐射体300之间的第一间隔160耦合至辐射体300，以构成第一天线400。第二馈电枝节200接收馈电点(即第二馈电点210)来的第二射频信号，通过第二馈电枝节200与辐射体300之间的第二间隔260耦合至辐射体300，以构成第二天线500。
用于供第一天线400和第二天线500射频馈电用的两馈电点(即第一馈电点110和第二馈电点210)位于第一馈电枝节100和第二馈电枝节200相向靠近的各自的近端的一侧。也就是说，用于供第一天线400射频馈电用的馈电点位于第一馈电枝节100的近端120的一侧，该馈电点定义为第一馈电点110；用于供第二天线500射频馈电用的馈电点位于第二馈电枝节200的近端220的一侧，该馈电点定义为第二馈电点210。
在本实施例中，将第一天线400和第二天线500集成在一起，构成共辐射体300的天线单元10，使得天线单元10的空间利用率提升一倍，使得天线集成度更高，便于电子设备的小型化、轻薄化设计。
并且，相比于现有技术中需要在辐射体与地板之间的接地枝节上连接集总电容(即解耦组件)实现集成在一起的两个天线之间的解耦，在本申请中，不需要任何额外的解耦组件，通过将用于供第一天线400和第二天线500射频馈电用的两馈电点设置于第一馈电枝节100和第二馈电枝节200相向靠近的各自的近端的一侧，并采用供第一天线400和第二天线500共用的悬浮放置的辐射体300，即可使得第一天线400和第二天线500之间具有较高的隔离度和较低的包络相关系数(ECC)，从而实现天线单元10的两个天线间的自解耦(即使在第一天线400和第二天线500之间相隔较近的情况下，即第一馈电枝节100和第二馈电枝节200的相向靠近的近端之间相隔较近的情况下，也能实现第一天线400和第二天线500之间的自解耦)，提高了第一天线400和第二天线500的辐射效率以及分集增益，结构简单，大大降低了集成有两个天线的天线单元10的设计难度、成本以及复杂度。同时，其具有宽带特性，第一天线400和第二天线500的工作频段覆盖3.3～5.0GHz，可以覆盖全球5G N77(3.3～4.2GHz)与N79(4.4～5GHz)频段。
本领域技术人员可以理解，辐射体300能够将金属体内交变电流转变成空间的电磁波或将空间的电磁波转变成金属体中的交变电流信号，从而发射或接收电磁波信号。在本实施方式，辐射体300能够产生辐射信号，第一馈电枝节100和第二馈电枝节200也能产生部分辐射信号。
在本实施方式中，天线单元10的第一馈电枝节100上的馈电点(即第一馈电点110)和第二馈电枝节200上的馈电点(即第二馈电点210)分别与地板20上对应的第一馈电口30、第二馈电口40连接。也就是说，第一馈电点110与第一馈电口30连接，第二馈电点210与第二馈电口40连接。第一馈电口30和第二馈电口40分别与电子设备的射频信号源连接。在本实施方式中，第一馈电口30和第二馈电口40分别与电子设备的不同射频信号源连接。
当天线单元10安装于电子设备的地板20时，第一馈电枝节100和第二馈电枝节200的用于与辐射体300耦合的部分分别与地板20的外边缘之间以第三间隔600相对设置。也就是说，第一水平馈电枝节140和第二水平馈电枝节240分别与地板20的外边缘以第三间隔600相对设置。在本实施方式中，第一水平馈电枝节140与地板20的外边缘之间沿垂直方向Y1(该垂直方向Y1平行于地板的宽度方向Y2，参见图12)相对设置，第二水平馈电枝节240与地板20的外边缘之间沿垂直方向Y1相对设置。该垂直方向Y1分别与水平方向X1、竖直方向Z1垂直。其中，水平方向X1平行于地板的长度方向X2(参见图12)，竖直方向Z1平行于地板的厚度方向Z2(参见图12)。
如图1-图2所示，辐射体300呈条状形。在本实施方式中，辐射体300呈条状形，指的是辐射体300面向第一馈电枝节100和第二馈电枝节200的侧面未延伸其它的臂结构。
在本实施方式中，第一间隔160包括第一馈电枝节100和辐射体300的相对设置的侧面之间的间隔。第二间隔260包括第二馈电枝节200和辐射体300的相对设置的侧面之间的间隔。第一馈电枝节100通过第一馈电枝节100和辐射体300的相对设置的侧面之间的间隔耦合至辐射体300，两者之间的耦合强度主要与该间隔的距离以及第一馈电枝节100的长度相关。第二馈电枝节200通过第二馈电枝节200和辐射体300的相对设置的侧面之间的间隔耦合至辐射体300，两者之间的耦合强度主要该间隔的距离以及第二馈电枝节200的长度相关。
在本实施方式中，呈条状形的辐射体300的形状为矩形。本领域技术人员可以理解，在可替代的其它实施方式中，呈条状形的辐射体300的形状也可以为梯形、三角形等其它形状。
另外，辐射体300与地板20之间未设置有用于使第一天线400和第二天线500解耦的解耦组件。辐射体300与地板20之间未设置有额外的解耦组件，使得天线单元10的结构简单、成本低，以及设计难度降低。
在本实施方式中，辐射体300与地板20之间未设置有用于使第一天线400和第二天线500解耦的解耦组件，指的是辐射体300与地板20之间不接有任何电子器件和连接线。
此外，第一馈电枝节100和第二馈电枝节200相对于一虚拟平面P1对称设置，辐射体300的中心线O1位于虚拟平面P1。在本实施方式中，通过中心线O1将辐射体300分别左右对称并相同(包括结构和尺寸均相同)的两部分。并且，中心线O1平行于竖直方向Z1，并与辐射体300的长度方向垂直。
如图1-图2所示，第一馈电枝节100包括第一水平馈电枝节140。第二馈电枝节200包括第二水平馈电枝节240。第一水平馈电枝节140与第二水平馈电枝节240端对端相对间隔设置，且第一水平馈电枝节140和第二水平馈电枝节240相向靠近的近端分别延伸至靠近辐射体300的中心线O1的位置处，第一水平馈电枝节140和第二水平馈电枝节240相反远离的远端分别延伸至靠近辐射体300两端的位置处。这样使得天线单元10的结构简单、紧凑，集成度更高，并且更利于电子设备的小型化、轻薄化设计。
其中，第一水平馈电枝节140和第二水平馈电枝节240的相向靠近的两端分别定义第一水平馈电枝节140和第二水平馈电枝节240的近端。第一水平馈电枝节140和第二水平馈电枝节240的相反远离的两端分别定义第一水平馈电枝节140和第二水平馈电枝节240的远端。且第一水平馈电枝节140的近端和第二水平馈电枝节240的近端分别构成第一馈电枝节100和第二馈电枝节200的近端220或近端的一部分，也就是说，第一水平馈电枝节140的近端构成第一馈电枝节100的近端120或近端120的一部分，第二水平馈电枝节240的近端构成第二馈电枝节200的近端220或近端的一部分。第一水平馈电枝节140和第二水平馈电枝节240的远端分别构成第一馈电枝节100和第二馈电枝节200的远端230，也就是说，第一水平馈电枝节140的远端构成第一馈电枝节100的远端130，第二水平馈电枝节240的远端构成第二馈电枝节200的远端230。
在本实施方式中，第一水平馈电枝节140的近端构成第一馈电枝节100的近端120的一部分，第二水平馈电枝节240的近端构成第二馈电枝节200的近端220的一部分。本领域技术人员可以理解，在可替代的其它实施方式中，第一水平馈电枝节140的近端也可以完全构成第一馈电枝节100的近端120，第二水平馈电枝节240的近端也可以完全构成第二馈电枝节200的近端220，也就是说，此时，第一水平馈电枝节140和第二水平馈电枝节240的近端并不具有其它枝节结构。
在本实施方式中，辐射体300的长度方向位于水平方向X1上。辐射体300的宽度方向位于竖直方向Z1上。也就是说，辐射体300呈竖直状态放置。
其中，第一水平馈电枝节140与第二水平馈电枝节240沿水平方向X1端对端相对间隔设置，并分别沿水平方向X1延伸。也就是说，第一水平馈电枝节140的长度方向、第二水平馈电枝节240的长度方向位于水平方向X1上。第一水平馈电枝节140的宽度方向与第二水平馈电枝节240的宽度方向均位于竖直方向Z1上。也就是说，第一水平馈电枝节140和第二水平馈电枝节240均呈竖直状态放置。
另外，第一水平馈电枝节140的上侧面与辐射体300的下侧面平行。第二水平馈电枝节240的上侧面与辐射体300的下侧面平行。在本实施方式中，第一水平馈电枝节140的上侧面与辐射体300的下侧面之间的间隔距离等于第二水平馈电枝节240的上侧面与辐射体300的下侧面之间的间隔距离。
在本实施方式中，第一水平馈电枝节140和第二水平馈电枝节240的形状均为矩形。本领域技术人员可以理解，在可替代的其它实施方式中，第一水平馈电枝节140和第二水平馈电枝节240也可以采用其它形状。
如图1-图2所示，第一水平馈电枝节140和第二水平馈电枝节240相向靠近的近端分别朝向地板20的方向垂直延伸形成有第一垂直馈电枝节150和第二垂直馈电枝节250，以使第一馈电枝节100和第二馈电枝节200分别呈“┐”形和“┌”形。也就是说，第一水平馈电枝节140的近端朝向地板20的方向垂直延伸形成有第一垂直馈电枝节150，以使第一馈电枝节100呈“┐”形，第二水平馈电枝节240的近端朝向地板20的方向垂直延伸形成有第二垂直馈电枝节250，以使第二馈电枝节200呈“┌”形。
在本实施方式中，第一水平馈电枝节140的近端和第一垂直馈电枝节150构成第一馈电枝节100的近端120，第二水平馈电枝节240的近端和第二垂直馈电枝节250构成第二馈电枝节200的近端220。且第一馈电枝节100上的馈电点位于第一垂直馈电枝节150的背离第一水平馈电枝节140的一端，第二馈电枝节200上的馈电点位于第二垂直馈电枝节250的背离第二水平馈电枝节240的一端。
在本实施方式中，第一水平馈电枝节140的近端和第一垂直馈电枝节150均属于第一馈电枝节100的近端120的一侧，第二水平馈电枝节240的近端和第二垂直馈电枝节250均属于第二馈电枝节200的近端220的一侧。并且，第一垂直馈电枝节150和第二垂直馈电枝节250的长度较短，一般仅为2mm，可以忽略不计。
其中，第一馈电枝节100上的馈电点和第二馈电枝节200上的馈电点之间的距离大致等于第一馈电枝节100的近端120和第二馈电枝节200的近端220之间的距离。这是因为第一馈电枝节100上的馈电点位于第一馈电枝节100的近端120，第二馈电枝节200上的馈电点位于第二馈电枝节200的近端220。
本领域技术人员可以理解，在可替代的其它实施方式中，第一馈电枝节100和第二馈电枝节200也可以呈条状形。即第一馈电枝节100仅包括第一水平馈电枝节140，第二馈电枝节200仅包括第二水平馈电枝节240。且第一馈电枝节100上的馈电点位于第一水平馈电枝节140的近端，第二馈电枝节200上的馈电点位于第二水平馈电枝节240的近端。此时，第一水平馈电枝节140和第二水平馈电枝节240分别与地板20的外边缘之间也具有间隔。
在本实施方式中，第一天线400和第二天线500的工作频率相同。这样能够适用于电子设备的MIMO天线。
进一步地，第一天线400的工作频段和第二天线500的工作频段相同。本领域技术人员可以理解的是，在可替代的其它实施方式中，第一天线400的工作频段和第二天线500的工作频段也可以部分重叠。
在本实施方式中，辐射体300、第一馈电枝节100和第二馈电枝节200可由电子设备的金属边框(该金属边框为电子设备的外边框)形成。
本领域技术人员可以理解，在可替代的其它实施方式中，辐射体300、第一馈电枝节100和第二馈电枝节200也可采用贴片结构，该贴片结构贴设于电子设备的外边框的表面或贴设于电子设备的后盖。此时，其由导电材料制得。该导电材料可以采用以下材料中的任一者：铜、铝、不锈钢、黄铜和它们的合金、绝缘基片上的铜箔、绝缘基片上的铝箔、绝缘基片上的金箔、镀银的铜、绝缘基片上的镀银铜箔、绝缘基片上的银箔和镀锡的铜、浸渍石墨粉的布、涂覆石墨的基片、镀铜的基片、镀黄铜的基片和镀铝的基片。本领域技术人员可以理解，辐射体300、第一馈电枝节100和第二馈电枝节200也可以有其它导电材料制得，并不局限于此。
本领域技术人员可以理解，在可替代的其它实施方式中，辐射体300、第一馈电枝节100和第二馈电枝节200也可采用嵌设于电子设备的屏幕内部的透明结构，使得该天线单元为嵌设于电子设备的屏幕内部的透明天线单元。
如图2所示，第一馈电枝节100上的馈电点(即第一馈电点110)和第二馈电枝节200上的馈电点(即第二馈电点210)之间的距离大于2mm；第一馈电枝节100的近端120和第二馈电枝节200的近端220之间的距离大于1mm。第一馈电枝节100上的馈电点和第二馈电枝节200上的馈电点之间的距离是影响天线单元10的第一天线400和第二天线500之间的隔离度的重要参数。随着距离的变化，第一馈电枝节100上的馈电点与第二馈电枝节200上的馈电点之间原有的磁耦合幅度与相位会发生变化，因此影响天线单元10的第一天线400和第二天线500之间的隔离度。第一馈电枝节100上的馈电点和第二馈电枝节200上的馈电点之间的距离大于2mm时，天线单元10的第一天线400和第二天线500之间的隔离度较高，能够实现天线单元10的第一天线400与第二天线500之间的有效隔离。
第一馈电枝节100的近端120和第二馈电枝节200的近端220之间的距离也是影响天线单元10的第一天线400和第二天线500之间的隔离度的重要参数。随着距离的变化，第一馈电枝节100与第二馈电枝节200之间原有的磁耦合幅度与相位会发生变化，因此影响天线单元10的第一天线400和第二天线500之间的隔离度。第一馈电枝节100的近端120和第二馈电枝节200的近端220之间的距离大于1mm时，天线单元10的第一天线400和第二天线500之间的隔离度较高，能够实现天线单元10的第一天线400与第二天线500之间的有效隔离。
本领域技术人员可以理解的是，在可替代的其它实施方式中，第一馈电枝节100上的馈电点(即第一馈电点110)和第二馈电枝节200上的馈电点(即第二馈电点210)之间的距离可以大于2mm，或者，第一馈电枝节100的近端120和第二馈电枝节200的近端220之间的距离大于1mm。
进一步地，第一馈电枝节100上的馈电点(即第一馈电点110)和第二馈电枝节200上的馈电点(即第二馈电点210)之间的距离大于或等于4mm。第一馈电枝节100的近端120和第二馈电枝节200的近端220之间的距离大于或等于3mm。
在本实施方式中，第一馈电枝节100上的馈电点和第二馈电枝节200上的馈电点之间的距离为6mm，第一馈电枝节100的近端120和第二馈电枝节200的近端220之间的距离为5mm。这样能够使得第一天线400和第二天线500能够同时满足S11小于或等于-6dB和S21小于或等于-10dB的带宽最大化。其中，S11表示反射系数，S21表示传输系数，隔离度为S21的绝对值。关于S11和S21的定义具体请参见下述对图3的描述部分。
具体地，参见图2，第一馈电口30和第二馈电口40之间的距离与第一馈电枝节上的馈电点(即第一馈电点110)和第二馈电枝节上的馈电点(即第二馈电点210)之间的距离相等。即第一馈电口30和第二馈电口40之间的距离也大于2mm。在本实施方式中，第一馈电口30和第二馈电口40之间的距离为6mm。
本领域技术人员可以理解，在可替代的其它实施方式中，第一馈电点110和第二馈电点210之间的距离也可以大于0.022λL，第一馈电枝节100的近端120和第二馈电枝节200的近端220之间的距离大于0.011λL。λL为第一天线400和第二天线500的工作频段中最低工作频率所对应的工作波长。这样使得天线单元10的第一天线400和第二天线500之间的隔离度较高，能够实现天线单元10的第一天线400与第二天线500之间的有效隔离。当第一天线400和第二天线500的工作频段均覆盖3.3GHz～5.0GHz。第一天线400和第二天线500的工作频段中最低工作频率为3.3GHz，该最低工作频率所对应的工作波长λL为90.9mm。从而，0.022λL为2mm，0.011λL为1mm。
进一步地，第一馈电点110和第二馈电点210之间的距离大于或等于0.044λL。第一馈电枝节100的近端120和第二馈电枝节200的近端220之间的距离大于或等于0.033λL。当λL为90.9mm时，0.044λL为4mm，0.033λL为3mm。
具体地，第一馈电点110和第二馈电点210之间的距离为0.066λL。第一馈电枝节100的近端120和第二馈电枝节200的近端220之间的距离为0.055λL。当λL为90.9mm时，0.066λL为6mm，0.055λL为5mm。
进一步地，第一天线400和第二天线500的谐振频率和解耦频率与辐射体300的长度相关。辐射体300的长度是影响第一天线400和第二天线500谐振频率与解耦频率的重要参数。随着辐射体300长度的变化，第一天线400和第二天线500的谐振频率(即辐射频率)会发生变化。与此同时，第一天线400与第二天线500之间的解耦频率也会发生变化。因此，可以根据工作频段需求来选择合适的辐射体300的长度。在本实施方式中，辐射体300的长度可以为24mm-28mm。具体地，辐射体300的长度为26mm，第一天线400和第二天线500的工作频段均覆盖3.3GHz～5.0GHz。本领域技术人员可以理解，谐振频率为S11处于最小值时的频率，解耦频率为S21处于最小值时的频率。
以下结合图3-图11b对天线单元10的性能做具体地说明。
为了验证本实施例中天线单元10的实际性能，采用全波电磁仿真软件HFSS对本实施例中的天线单元10进行仿真分析，获得了如图3-图5所示的效果曲线图。
获取图3-图5所示的曲线图的仿真条件如下表1所示(请结合图1-图2予以理解)：
表1
Figure BDA0002461602180000171
Figure BDA0002461602180000181
请参见图3-图5，图3为本申请实施例的天线单元测量的第一天线400和第二天线500的S参数性能仿真曲线图。图4为本申请实施例的天线单元测量的第一天线400和第二天线500的效率仿真曲线图。图5为本申请实施例的天线单元测量的第一天线400和第二天线500之间在工作频段范围内的ECC(包络相关系数)参数性能仿真曲线图，其中，第一天线400和第二天线500的工作频段为3.3～5.0GHz。
其中，在图3中，横坐标表示频率，单位为GHz，纵坐标表示S11或S22和S21的幅度值，单位为dB。S11、S22和S21分别属于S参数中的一种。S11和S22表示反射系数，此参数表示第一天线400和第二天线500的发射效率好不好，值越大，表示第一天线400和第二天线500本身反射回来的能量越大，这样天线的效率就越差。S21表示传输系数，隔离度为S21的绝对值，隔离度越高，第一天线400和第二天线500的效率越高。本领域技术人员可以理解，就本技术领域而言，天线效率＝匹配效率*辐射效率，其中，阻抗匹配差或者隔离度差影响匹配效率，由金属损耗、介质损耗带来的损耗影响辐射效率。
从图3可以看到，在3.3～5.0GHz的频段内，第一天线400与第二天线500均具有较好的阻抗匹配，即S11小于-6dB，S22小于-6dB，也就是说，第一天线400和第二天线500的工作频段均覆盖3.3～5.0GHz，可以满足全球5G N77与N79频段的覆盖。同时，在3.3～5.0GHz的频段内，第一天线400与第二天线500之间具有较好的隔离特性，即S21小于-10dB，隔离度大于10dB，第一天线400和第二天线500可以单独正常工作。
参见图4，横坐标表示频率，单位为GHz，纵坐标表示第一天线400的效率和第二天线500的效率。从图4中可以看到，第一天线400与第二天线500在3.3～5.0GHz的工作频段内的效率均高于50％，具有较好的辐射特性。
参见图5，横坐标表示频率，单位为GHz，纵坐标表示包络相关系数(ECC)的幅度值。包络相关系数越小，表示天线的分集增益越高，信噪比和通信质量越高。从图5可以看出，在3.3～5.0GHz的工作频段内，该天线单元10的第一天线400和第二天线500之间的包络相关系数(ECC)小于0.25，具有较好的分集性能。
需要说明的是，本领域技术人员可以理解，第一天线400和第二天线500的S11和S22小于-6dB时便表明第一天线400与第二天线500均具有较好的阻抗匹配，第一天线400和第二天线500之间的隔离度在工作频段内大于10dB，且第一天线400和第二天线500之间的包络相关系数(即ECC)在工作频段内低于0.5时，第一天线400和第二天线500便能单独正常工作。
为了说明本申请所保护的技术方案的作用，图6-图9给出了天线单元的两种参考设计的结构示意图以及针对两种参考设计测量的第一天线400和第二天线500的S参数性能仿真曲线图。
为了进一步强调辐射体300在本实施例中起到的重要作用，图6给出了第一种参考设计的天线单元(不设有辐射体300)的结构示意图，其中，结合图1-图2予以理解，该第一种参考设计是在本申请的天线单元10的基础上去掉辐射体300，其它结构以及参数保持不变。也就是说，该参考设计的天线单元仅包括第一馈电枝节100和第二馈电枝节200。
采用全波电磁仿真软件HFSS对本实施例中的天线单元进行仿真分析，获得了如图7所示的效果曲线图。
获取图7所示的曲线图的仿真条件如下表2所示(请结合图6所示出的第一种参考设计的天线单元的结构予以理解)：
表2
Figure BDA0002461602180000191
请参见图7，图7为第一种参考设计的天线单元测量的第一天线和第二天线的S参数性能仿真曲线图。其中，在图7中，横坐标表示频率，单位为GHz，纵坐标表示S11或S22和S21的幅度值，单位为dB。
从图7可以看到，当天线单元不设辐射体300(参见图1-图2)时，在3.3～5.0GHz的频段内，S11大于-6dB，S22大于-6dB，也就是说，第一天线和第二天线均处于不匹配状态，不能够产生有效辐射。同时，第一天线和第二天线由于阻抗不匹配，能量大部分被反射，因此呈现出“假隔离”现象，实际上第一天线和第二天线之间并没有隔离。
因此，对比图3和图7的结果，可以得出结论：在本申请的天线单元中，(1)一方面，辐射体300增强了第一天线和第二天线的辐射能力，调节了阻抗匹配，在3.3～5.0GHz的频段内实现了匹配；(2)另一方面，辐射体300作为一条额外的耦合路径，可以有效抑制第一天线和第二天线之间的原有互耦，从而在3.3～5.0GHz的频段内实现了隔离。
为了进一步强调用于供第一天线和第二天线射频馈电用的两馈电点设置的位置在本实施例中起到的重要作用，图8给出了第二种参考设计的天线单元的结构示意图，其中，该第二种参考设计是在本申请的天线单元(参见图1和图2)的基础上将第一馈电枝节100上的馈电点(即第一馈电点110)和第二馈电枝节200上的馈电点(即第二馈电点210)设置于第一馈电枝节100和第二馈电枝节200的相反背离的远端，且第一垂直馈电枝节150和第二垂直馈电枝节250位于第一水平馈电枝节140和第二水平馈电枝节240的相反背离的远端，其它结构以及参数保持不变。
采用全波电磁仿真软件HFSS对本实施例中的天线单元进行仿真分析，获得了如图9所示的效果曲线图。
获取图9所示的曲线图的仿真条件如下表3所示(请结合图8所示出的第二种参考设计的天线单元的结构予以理解)：
表3
Figure BDA0002461602180000201
请参见图9，图9为第二种参考设计的天线单元测量的第一天线和第二天线的S参数性能仿真曲线图。其中，在图9中，横坐标表示频率，单位为GHz，纵坐标表示S11或S22和S21的幅度值，单位为dB。
从图9可以看到，将第一馈电枝节100上的馈电点(即第一馈电点110)和第二馈电枝节200上的馈电点(即第二馈电点210)设置于第一馈电枝节100和第二馈电枝节200的相反背离的远端时，在3.3～5.0GHz的频段内，S11基本小于-6dB，S22基本小于-6dB，也就是说，第一天线和第二天线均处于基本匹配状态。但是，在3.3～5.0GHz的频段内，S21大于-10dB，即隔离度小于10dB，第一天线和第二天线之间的隔离特性较差。
参见图1-图2，以下从天线单元的工作方式和工作机理来分析天线单元的性能：当第一馈电端口馈电时，第一馈电枝节100可以通过耦合激励的方式将辐射体300激励起来，增强了第一天线的辐射能力与带宽。当第二馈电端口馈电时，第二馈电枝节200可以通过耦合激励的方式将辐射体300激励起来，增强了第二天线的辐射能力与带宽。与此同时，辐射体300为第一馈电端口与第二馈电端口之间提供了一条新的电耦合路径，该电耦合可以与第一馈电端口与第二馈电端口间原有的磁耦合相互抵消。因此，天线单元中的第一天线与第二天线之间互不干扰，在不设有额外解耦组件的情况下依然可以实现两个天线的带宽隔离。
为了进一步分析第一馈电枝节100上的馈电点(即第一馈电点110)和第二馈电枝节200上的馈电点(即第二馈电点210)之间的距离对天线的性能的影响，采用全波电磁仿真软件HFSS对本实施例中的天线单元在不同的距离情况下进行仿真分析，获得了如图10a-图10b所示的效果曲线图。其中，测试条件为，第一馈电点110与第二馈电点210之间的距离Ld(参见图2)分别为2mm、4mm、6mm、8mm和10mm，第一馈电枝节100的近端120和第二馈电枝节200的近端220之间的距离d2也相应分别为1mm、3mm、5mm、7mm和9mm，其它参数保持不变，即其它参数的数值同表1。也就是说，当Ld为2mm时，d2为1mm。当Ld为4mm时，d2为3mm。当Ld为6mm时，d2为5mm。当Ld为8mm时，d2为7mm。当Ld为10mm时，d2为9mm。
请参见图10a和图10b，图10a和图10b为本申请实施例的天线单元10在第一馈电枝节100上的馈电点和第二馈电枝节200上的馈电点之间的距离变化时测量的S参数性能仿真曲线图。
其中，在图10a中，横坐标表示频率，单位为GHz，纵坐标表示S11或S22幅度值，单位为dB。在图10b中，横坐标表示频率，单位为GHz，纵坐标表示S21的幅度值，单位为dB。
从图10a可以看到，当Ld为2mm时，在3.3～3.6GHz频段内，S11大于-6dB，S22大于-6dB，也就是说，第一天线和第二天线均处于不匹配状态，不能够产生有效辐射。从而，第一天线和第二天线的匹配频段为3.6～5.0GHz。从图10b可以看到，当Ld为2mm时，在3.3～5GHz频段内的3.5～5GHz频段，S21大于-10dB，即隔离度小于10dB，第一天线和第二天线之间的隔离特性较差。从而，第一天线和第二天线的隔离频段为3.3～3.5GHz。由此可知，当Ld为2mm时，第一天线和第二天线的匹配频段3.6～5.0GHz和隔离频段3.3～3.5GHz并没有重叠的频段，即没有任何有效的工作频段，从而不能实现第一天线和第二天线之间的有效隔离。本领域技术人员可以理解的是，只有同时满足S11小于或等于-6dB和S21小于或等于-10dB(即隔离度大于或等于10dB)的频段才能是天线能正常工作的有效频段。
从图10a可以看到，当Ld为4mm时，在3.3～3.5GHz频段内，S11大于-6dB，S22大于-6dB，也就是说，第一天线和第二天线均处于不匹配状态，不能够产生有效辐射。从而，第一天线和第二天线的匹配频段为3.5～5.0GHz。从图10b可以看到，当Ld为4mm时，在3.3～5GHz频段内的4.3～5GHz频段，S21大于-10dB，即隔离度小于10dB。从而，在4.3～5GHz频段内，第一天线和第二天线之间的隔离特性不佳。从而，第一天线和第二天线的隔离频段为3.3～4.3GHz。由此可知，当Ld为4mm时，第一天线和第二天线的匹配频段3.5～5.0GHz和隔离频段3.3～4.3GHz具有重叠的频段3.5～4.3GHz，即第一天线和第二天线有效工作频段为3.5～4.3GHz，从而在工作频段3.5～4.3GHz内能够实现第一天线和第二天线之间的有效隔离。
从图10a可以看到，当Ld为6mm时，在3.3～5.0GHz频段内，S11小于或等于-6dB，S22小于或等于-6dB，也就是说，第一天线和第二天线均处于较好匹配状态，能够产生有效辐射。从而，第一天线和第二天线的匹配频段为3.3～5.0GHz。从图10b可以看到，当Ld为6mm时，在3.3～5.0GHz的频段内，S21小于或等于-10dB，隔离度大于或等于10dB，第一天线与第二天线之间具有较好的隔离特性。从而，第一天线和第二天线的隔离频段为3.3～5.0GHz。由此可知，当Ld为6mm时，第一天线和第二天线的匹配频段和隔离频段均覆盖3.3～5.0GHz频段，即第一天线和第二天线有效的工作频段可以完全覆盖3.3～5.0GHz的频段，从而在工作频段3.3～5.0GHz内能够实现第一天线和第二天线之间的有效隔离，即第一天线和第二天线可以单独正常工作。
从图10a可以看到，当Ld为8mm和10mm时，在3.3～5.0GHz频段内，S11小于-6dB，S22小于-6dB，也就是说，第一天线和第二天线均处于较好匹配状态，能够产生有效辐射。从而，第一天线和第二天线的匹配频段为3.3～5.0GHz。从图10b可以看到，当Ld为8mm时，在3.3～5GHz频段内的3.3～3.5GHz频段，S21大于-10dB，即隔离度小于10dB。从而，在3.3～3.5GHz频段内，第一天线和第二天线之间的隔离特性不佳。从而，第一天线和第二天线的隔离频段为3.5～5.0GHz。当Ld为10mm时，在3.3～5GHz频段内的3.3～3.6GHz频段，S21大于-10dB，即隔离度小于10dB。从而，在3.3～3.6GHz频段内，第一天线和第二天线之间的隔离特性不佳。从而，第一天线和第二天线的隔离频段为3.6～5.0GHz。由此可知，当Ld为8mm时，第一天线和第二天线的匹配频段和隔离频段均覆盖3.5～5.0GHz频段，从而在工作频段3.5～5.0GHz内能够实现第一天线和第二天线之间的有效隔离。当Ld为10mm时，第一天线和第二天线的匹配频段和隔离频段均覆盖3.6～5.0GHz频段，从而在工作频段3.6～5.0GHz内能够实现第一天线和第二天线之间的有效隔离。
从上可知，当Ld大于2mm时，第一天线和第二天线即可正常工作，随着Ld增大，第一天线和第二天线工作带宽逐渐增大，当Ld为6mm时，第一天线和第二天线的工作频段覆盖3.3～5.0GHz。
通过以上分析可知，在本实施方式中，第一馈电点110和第二馈电点210之间的距离Ld是影响天线单元10的第一天线和第二天线这一天线对工作频段以及隔离度的重要参数。随着Ld的变化，第一天线和第二天线之间原有的磁耦合幅度与相位会发生变化，因此影响两者之间的隔离度。
为了进一步分析辐射体300的长度对天线的性能的影响，采用全波电磁仿真软件HFSS对本实施例中的天线单元10在辐射体300的长度变化的情况下进行仿真分析，获得了如图11a-图11b所示的效果曲线图。其中，测试条件为，辐射体的长度L1(参见图2)分别为24mm、26mm和28mm，其它参数保持不变，即其它参数的数值同表1。
请参见图11a和图11b，图11a和图11b为本申请实施例的天线单元10在辐射体的长度L1变化时测量的S参数性能仿真曲线图。
其中，在图11a中，横坐标表示频率，单位为GHz，纵坐标表示S11或S22幅度值，单位为dB。在图11b中，横坐标表示频率，单位为GHz，纵坐标表示S21的幅度值，单位为dB。
从图11a和图11b可以看到，当L1为24mm时，第一天线和第二天线的谐振频率均为3.94GHz，匹配频段为3.4～5.0GHz。第一天线和第二天线的解耦频率均为4.23GHz，隔离频段为3.56～5.0GHz。由此可知，当L1为24mm时，第一天线和第二天线的匹配频段3.4～5.0GHz和隔离频段3.56～5.0GHz具有重叠的频段3.56～5.0GHz，即第一天线和第二天线有效工作频段为3.56～5.0GHz，从而在工作频段3.56～5.0GHz内能够实现第一天线和第二天线之间的有效隔离。
当L1为26mm时，第一天线和第二天线的谐振频率均为3.75GHz，匹配频段为3.3～5.0GHz。第一天线和第二天线的解耦频率均为3.87GHz，隔离频段为3.3～5.0GHz。由此可知，当L1为26mm时，第一天线和第二天线的匹配频段和隔离频段均覆盖频段3.3～5.0GHz，即第一天线和第二天线有效工作频段为3.3～5.0GHz，从而在工作频段3.3～5.0GHz内能够实现第一天线和第二天线之间的有效隔离。
当L1为28mm时，第一天线和第二天线的谐振频率均为3.6GHz，匹配频段为3.3～5.0GHz。第一天线和第二天线的解耦频率均为3.63GHz，隔离频段为3.0～4.74GHz。由此可知，当L1为28mm时，第一天线和第二天线的匹配频段3.3～5.0GHz和隔离频段3.0～4.74GHz具有重叠的频段3.3～4.74GHz，即第一天线和第二天线有效工作频段为3.3～4.74GHz，从而在工作频段3.3～4.74GHz内能够实现第一天线和第二天线之间的有效隔离。
通过以上分析可知，在本实施方式中，辐射体的长度L1是影响第一天线和第二天线谐振频率与解耦频率的重要参数。随着L1的变化，第一天线和第二天线的谐振频率(即辐射频率)会发生变化。与此同时，第一天线与第二天线之间的解耦频率也会发生变化。因此，需要根据实际的工作频段需求来选择合适的L1值。在本实施例中，所需的天线工作频段为3.3～5.0GHz，因此选择L1为26mm。
请参见图12，图12示出了本申请实施例的电子设备的示意性结构。如图12所示，本申请实施例还提供了一种电子设备1，包括地板20以及以上实施例所提供的天线单元10。结合图1-图2予以理解，天线单元10的第一馈电枝节100上和第二馈电枝节200上的馈电点分别与地板20上对应的第一馈电口30、第二馈电口40连接。第一馈电口30和第二馈电口40分别与电子设备1的不同射频信号源连接。第一馈电枝节100和第二馈电枝节200的用于与辐射体耦合的部分分别与地板20的外边缘之间以第三间隔600相对设置。也就是说，第一水平馈电枝节140和第二水平馈电枝节240分别与地板20的外边缘以第三间隔600相对设置。在本实施方式中，该电子设备1可以为智能手机、平板电脑或智能手表等等。
电子设备1采用以上任一实施例所提供的天线单元10，克服了现有的电子设备天线设计的难点，使得电子设备的天线集成度更高，便于电子设备的小型化、轻薄化设计。并且，不需要任何额外的解耦组件，即可实现天线单元10的相隔较近的两个天线间的自解耦，提高了第一天线400和第二天线500的工作效率，结构简单，大大降低了集成有两个天线的天线单元10的设计难度、成本以及复杂度，同时，其具有宽带特性，第一天线400和第二天线500的工作频段覆盖3.3～5.0GHz，可以覆盖全球5G N77与N79频段。
进一步地，第一天线400和第二天线500的工作频段与第三间隔600的距离相关。第一水平馈电枝节140和地板20的外边缘之间的第三间隔600的距离是影响第一天线400的工作频段的重要参数，第二水平馈电枝节240和地板20的外边缘之间的第三间隔600的距离是影响第二天线500的工作频段的重要参数。同时，该第三间隔600还影响电子设备的小型化设计。对此，为满足以上性能需求，在本实施方式中，第三间隔600的距离为0.5mm～5mm。具体地，第三间隔600的距离为2mm。
更进一步地，电子设备包括多个上述实施例所提供的天线单元10，且多个天线单元10分别对称设置于地板20的两侧，位于地板20同一侧的天线单元10间隔设置。这样能够实现天线单元与天线单元之间的隔离。
在本实施方式中，电子设备包括4个天线单元10，一共包含有8个天线，可以构成8天线MIMO系统。本领域技术人员可以理解，在可替代的其他实施方式中，电子设备也可以包括2个天线单元，6个天线单元等等，并不局限于4个，在此并不对本申请的保护范围产生限定作用。
另外，地板20可由电路板形成。电路板通常包括介质基板、地板和走线层，地板设置于介质基板的下表面，走线层设置于基板的上表面，射频信号源设置于走线层。地板是由导电材料制得。该导电材料可以采用以下材料中的任一者：铜、铝、不锈钢、黄铜和它们的合金、绝缘基片上的铜箔、绝缘基片上的铝箔、绝缘基片上的金箔、镀银的铜、绝缘基片上的镀银铜箔、绝缘基片上的银箔和镀锡的铜、浸渍石墨粉的布、涂覆石墨的基片、镀铜的基片、镀黄铜的基片和镀铝的基片。本领域技术人员可以理解，地板也可由其它导电材料制得。地板也可以是电子设备(比如手机)屏幕下方的金属薄膜。
在本实施方式中，该地板为矩形结构。需要说明的是，本领域技术人员可以理解，该地板也可以为其它合适形状的结构。
请参见图13-图14，其示出了本申请另一实施例的天线单元10的示意性结构。如图13-图14，该实施例的天线单元的结构基本与上述实施例所提供的天线单元的结构相同，其不同之处在于，结合图1-图2予以理解，辐射体300的下侧面的两端分别朝向第一馈电枝节100和第二馈电枝节200的方向延伸形成有臂，以使辐射体300呈U形。也就是说，辐射体300的下侧面的一端朝向第一馈电枝节100的方向形成有臂，该臂定义为第一臂310。辐射体300的下侧面的另一端朝向第二馈电枝节200的方向形成有臂，该臂定义为第二臂320。
并且，第一馈电枝节100和第二馈电枝节200的远端230的端面分别与相邻的臂的侧面相对间隔设置。也就是说，第一馈电枝节100的远端130的端面与第一臂310的侧面相对间隔设置，第二馈电枝节200的远端230的端面与第二臂320的侧面相对间隔设置。
第一间隔160包括第一馈电枝节100和辐射体300的相对设置的侧面之间的间隔，以及第一馈电枝节100的远端130的端面与相邻的臂(即第一臂310)的侧面之间的间隔。第二间隔260包括第二馈电枝节200和辐射体300的相对设置的侧面之间的间隔，以及第二馈电枝节200的远端230的端面与相邻的臂(即第二臂320)的侧面之间的间隔。
第一馈电枝节100通过第一馈电枝节100和辐射体300的相对设置的侧面之间的间隔，以及第一馈电枝节100的远端130的端面与相邻的臂(即第一臂310)的侧面之间的间隔耦合至辐射体300。在第一馈电枝节100和辐射体300的相对设置的侧面之间的间隔较大，第一馈电枝节100的远端130的端面与相邻的臂(即第一臂310)的侧面之间的间隔较小的情况下，第一馈电枝节100与辐射体300之间主要通过第一馈电枝节100的远端130的端面与相邻的臂(即第一臂310)的侧面之间的间隔耦合，且两者之间的耦合强度主要与该间隔的距离以及第一馈电枝节100的宽度相关。
第二馈电枝节200通过第二馈电枝节200和辐射体300的相对设置的侧面之间的间隔，以及第二馈电枝节200的远端230的端面与相邻的臂(即第二臂320)的侧面之间的间隔耦合至辐射体300。在第二馈电枝节200和辐射体300的相对设置的侧面之间的间隔较大，第二馈电枝节200的远端230的端面与相邻的臂(即第二臂320)的侧面之间的间隔较小的情况下，第二馈电枝节200与辐射体300之间主要通过第二馈电枝节200的远端230的端面与相邻的臂(即第二臂320)的侧面之间的间隔耦合，且两者之间的耦合强度主要与该间隔的距离以及第二馈电枝节200的宽度相关。
在本实施方式中，呈U形的辐射体300与第一馈电枝节100和第二馈电枝节200构成了一个耦合环结构。在满足天线单元10的宽带特性以及较高隔离度的同时，相对于呈条状形的辐射体300的方案，可以减小22.6％的天线单元尺寸。也就是说，通过U形结构弯折了电流路径实现了天线单元的小型化。
在本实施方式中，辐射体300的长度为23mm，第一天线400和第二天线500的工作频段均覆盖3.3GHz～5.0GHz。辐射体的宽度为7mm。第一馈电点与第二馈电点之间的距离Ld为3.3mm。第一馈电枝节的近端和第二馈电枝节的近端之间的距离d2为2.3mm。
本领域技术人员可以理解，在可替代的其它实施方式中，第一馈电点110和第二馈电点210之间的距离为0.036λL。第一馈电枝节100的近端120和第二馈电枝节200的近端220之间的距离为0.025λL。当λL为90.9mm时，0.036λL为3.3mm，0.025λL为2.3mm。
为了验证本实施例中天线单元的实际性能，采用全波电磁仿真软件HFSS对本实施例中的天线单元进行仿真分析，获得了如图15-图17所示的效果曲线图。
获取图15-图17所示的曲线图的仿真条件如下表4所示(请结合图13-图14予以理解)：
表4
Figure BDA0002461602180000251
Figure BDA0002461602180000261
请参见图15-图17，图15为本申请实施例的天线单元测量的第一天线和第二天线的S参数性能仿真曲线图。图16为本申请实施例的天线单元测量的第一天线和第二天线的效率仿真曲线图。图17为本申请实施例的天线单元测量的第一天线和第二天线之间在工作频段范围内的ECC(包络相关系数)参数性能仿真曲线图，其中，第一天线和第二天线的工作频段为3.3～5.0GHz。该天线单元对应图13-图14中所示的天线单元。
其中，在图15中，横坐标表示频率，单位为GHz，纵坐标表示S11、S22和S21的幅度值，单位为dB。S11、S22和S21分别属于S参数中的一种。
从图15可以看到，在3.3～5.0GHz的频段内，第一天线与第二天线均具有较好的阻抗匹配，即S11小于-6dB，S22小于-6dB，也就是说，第一天线和第二天线的工作频段均覆盖3.3～5.0GHz，可以满足全球5G N77与N79频段的覆盖。同时，在3.3～5.0GHz的频段内，第一天线与第二天线之间具有较好的隔离特性，即S21小于-10dB，隔离度大于10dB，第一天线和第二天线可以单独正常工作。
参见图16，横坐标表示频率，单位为GHz，纵坐标表示第一天线的效率和第二天线的效率。从图16中可以看到，第一天线与第二天线在3.3～5.0GHz的工作频段内的效率均高于50％，具有较好的辐射特性。
参见图17，横坐标表示频率，单位为GHz，纵坐标表示包络相关系数(ECC)的幅度值。包络相关系数越小，表示天线的分集增益越高，信噪比和通信质量越高。从图17可以看出，在3.3～5.0GHz的工作频段内，该天线单元的第一天线和第二天线之间的包络相关系数(ECC)小于0.2，具有较好的分集性能。
总的来说，为了解决现有5G MIMO天线集成度低的问题，本申请通过将两个天线集成到一起，构成共辐射体的天线对，从而将天线单元的空间利用率提高一倍。
现有的集成天线对中的第一天线和第二天线大多只能实现3.4～3.6GHz的窄带覆盖，或者3.3～3.6GHz与4.8～5.0GHz的双频覆盖，其只能满足部分国家的部分频段的带宽需求，无法满足全球5G N77与N79频段的覆盖。本申请将天线单元的第一天线和第二天线的工作频段覆盖至3.3～5.0GHz，可以满足全球5G N77与N79频段的覆盖。
现有的集成天线对均需要额外的解耦结构来抑制两个集成天线之间的互耦，额外的解耦结构会大大增加天线的设计难度且产生额外的损耗。本申请实现两个集成天线之间的自解耦，无需任何额外的解耦结构即可实现互耦抑制，大大降低了集成天线对的设计难度与复杂度。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (17)

1.一种天线单元，其特征在于：
包括第一馈电枝节、第二馈电枝节以及辐射体，所述第一馈电枝节与所述第二馈电枝节端对端相对间隔设置，所述第一馈电枝节包括第一端和第二端，所述第二馈电枝节包括第一端和第二端，所述第一馈电枝节的第一端和所述第二馈电枝节的第一端相对靠近，所述第一馈电枝节的第二端和所述第二馈电枝节的第二端相对远离；且所述第一馈电枝节与所述辐射体以第一间隔相对设置，所述第二馈电枝节与所述辐射体以第二间隔相对设置；所述第一馈电枝节包括第一馈电点，所述第一馈电枝节通过所述第一馈电点接收第一射频信号，所述第一馈电枝节通过所述第一馈电枝节与所述辐射体之间的第一间隔耦合至所述辐射体，以构成第一天线；所述第二馈电枝节包括第二馈电点，所述第二馈电枝节通过所述第二馈电点接收第二射频信号，所述第二馈电枝节通过所述第二馈电枝节与所述辐射体之间的第二间隔耦合至所述辐射体，以构成第二天线；其中，所述第一馈电点位于所述第一馈电枝节的第一端，所述第二馈电点位于所述第二馈电枝节的第一端。
2.如权利要求1所述的天线单元，其特征在于，所述辐射体呈条状形或者U形。
3.如权利要求1或2所述的天线单元，其特征在于，所述第一馈电点和所述第二馈电点之间的距离大于0.022λL，和/或，所述第一馈电枝节的第一端和所述第二馈电枝节的第一端之间的距离大于0.011λL；其中，λL为所述第一天线和/或所述第二天线的工作频段中最低工作频率所对应的工作波长。
4.如权利要求1或2所述的天线单元，其特征在于，所述第一馈电点和所述第二馈电点之间的距离大于2mm；和/或，所述第一馈电枝节的第一端和所述第二馈电枝节的第一端之间的距离大于1mm。
5.如权利要求1-4中任一项所述的天线单元，其特征在于，所述第一馈电枝节和所述第二馈电枝节相对于一虚拟平面对称设置，所述辐射体的中心线位于所述虚拟平面。
6.如权利要求5所述的天线单元，其特征在于，所述第一馈电枝节包括第一水平馈电枝节，所述第二馈电枝节包括第二水平馈电枝节，所述第一水平馈电枝节与所述第二水平馈电枝节端对端相对间隔设置，且所述第一水平馈电枝节和所述第二水平馈电枝节相向靠近的第一端分别延伸至靠近所述辐射体的中心线的位置处，所述第一水平馈电枝节和所述第二水平馈电枝节相反远离的第二端分别延伸至靠近所述辐射体两端的位置处。
7.如权利要求6所述的天线单元，其特征在于，所述第一水平馈电枝节和所述第二水平馈电枝节相向靠近的第一端分别朝向所述地板的方向垂直延伸形成有第一垂直馈电枝节和第二垂直馈电枝节，以使所述第一馈电枝节和所述第二馈电枝节分别呈
Figure FDA0002461602170000011
形和
Figure FDA0002461602170000012
形。
8.如权利要求1-7中任一项所述的天线单元，其特征在于，所述辐射体与所述地板之间未设置有用于使所述第一天线和所述第二天线解耦的解耦组件。
9.如权利要求1-8中任一项所述的天线单元，其特征在于，所述第一天线和所述第二天线的工作频率相同。
10.如权利要求1-9中任一项所述的天线单元，其特征在于，所述第一天线和所述第二天线的工作频段均覆盖3.3GHz～5.0GHz。
11.一种电子设备，包括地板，其特征在于，所述电子设备还包括如权利要求1-10中任一项所述的天线单元。
12.如权利要求11所述的电子设备，其特征在于，所述第一馈电枝节和所述第二馈电枝节的用于与所述辐射体耦合的部分分别与所述地板的外边缘之间以第三间隔相对设置，所述第一天线和第二天线的工作频段与所述第三间隔的距离相关。
13.如权利要求11或12所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备包括多个所述天线单元，且多个所述天线单元分别对称设置于所述地板的两侧，位于所述地板同一侧的所述天线单元间隔设置。
14.如权利要求11-13中任一项所述的电子设备，其特征在于，所述天线单元由所述电子设备的外边框形成。
15.如权利要求11-13中任一项所述的电子设备，其特征在于，所述天线单元采用贴片结构，所述贴片结构贴设于所述电子设备的外边框的表面，并由导电材料制得。
16.如权利要求11-13中任一项所述的电子设备，其特征在于，所述天线单元采用嵌设于所述电子设备的屏幕内部的透明天线单元。
17.如权利要求11-13中任一项所述的电子设备，其特征在于，所述天线单元采用贴片结构，所述贴片结构贴设于所述电子设备的后盖，并由导电材料制得。
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