CN113851843A - 一种双频mimo天线组件及移动终端 - Google Patents

一种双频mimo天线组件及移动终端 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种双频MIMO天线组件及移动终端,包括呈矩形的地板和围绕所述地板边缘设置的介质边框;所述介质边框的四条边的每条边在其两端部的外侧均设置有MIMO天线单元,所述介质边框的四个拐角的每个拐角两侧的所述MIMO天线单元沿构成所述拐角的两条边的交界线轴对称分布。通过8MIMO天线单元的在介质边框的四个拐角处的对称设置,使得双频MIMO天线组件在Sub‑6G频段范围内不仅具有较好的辐射性能,还具有较高的隔离度,解决了如何使Sub‑6G天线进行双频辐射并保证其隔离度的问题。

Description

一种双频MIMO天线组件及移动终端
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域,特别涉及一种双频MIMO天线组件及移动终端。
背景技术
目前,为了提高移动终端的无线通信水平,通常会将天线设计为MIMO形式。MIMO,指两个或两个以上的同频天线同时工作。通常来讲,MIMO天线的多个同频天线具有同样的天线结构,如此产生的同频效率具有倍增的效果,从而提升了天线的收发性能。
当前,随着5G通信技术的发展,着重研究Sub-6GHz天线,3GPP定义了两个5GNR使用的FR(频率范围),其中FR1包括了部分2/3/4G使用的频段,也新增加了一部分频段,新增频段的定义频率范围区间为450~6000MHz,由于无线频谱都在6G之下,因此新增频段通常被称为Sub-6G。
目前,Sub-6GHz天线通常采用MIMO天线的形式进行设计,从而保证同频率的辐射性能具有较好的效率,从而能够有效保证Sub-6GHz天线的辐射强度,然而目前Sub-6GHzMIMO天线设计仍存在两个难点:
首先,Sub-6GHzMIMO天线能否覆盖N77(3300~4200MHz)\N78(3300~3800MHz)\N79(4400~5000MHz)全部频段;现有的Sub-6GHzMIMO天线通常只有一个频段,对于双频段或者多频段的覆盖的天线方案极少;
其次,MIMO天线间的隔离度如何保证,尤其是对于宽频带Sub-6GHz天线,要保证宽频带内较好的隔离度是比较困难的问题;由于MIMO天线本身就具有多个天线单元,多个天线单元彼此之间的隔离度如何保证,以及MIMO天线与终端内的其他天线的隔离度如何保证是必须要解决的问题,若隔离度不佳,则严重影响天线的通信质量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种双频MIMO天线组件及移动终端,以解决如何使Sub-6G天线进行双频辐射并保证其隔离度的问题。
为解决上述技术问题,本发明提供一种双频MIMO天线组件,包括呈矩形的地板和围绕所述地板边缘设置的介质边框;所述介质边框的四条边的每条边在其两端部的外侧均设置有MIMO天线单元,所述介质边框的四个拐角的每个拐角两侧的所述MIMO天线单元沿构成所述拐角的两条边的交界线轴对称分布。
可选的,在所述的双频MIMO天线组件中,所述介质边框的介电常数为2.2,厚度为1.52±0.1mm。
可选的,在所述的双频MIMO天线组件中,所述双频MIMO天线组件还包括外壳,所述外壳位于所述介质边框的外侧,以使所述MIMO天线单元位于所述介质边框和所述外壳之间。
可选的,在所述的双频MIMO天线组件中,所述MIMO天线单元包括呈矩环形的高频环枝节和呈十字形的低频枝节,所述低频枝节的一端与所述高频环枝节的一拐角相连。
可选的,在所述的双频MIMO天线组件中,所述低频枝节包括相互垂直设置的第一低频分枝和第二低频分枝;所述第一低频分枝的一端与所述高频环枝节的一拐角相连,且与所述高频环枝节的短边呈一条直线;所述第二低频分枝与所述高频环枝节的长边平行。
可选的,在所述的双频MIMO天线组件中,所述第一低频分枝远离所述高频环枝节的一端设置有馈电点。
可选的,在所述的双频MIMO天线组件中,所述MIMO天线单元还包括呈一字型的寄生枝节,所述寄生枝节的一端与所述高频环枝节的另一拐角相连。
可选的,在所述的双频MIMO天线组件中,所述寄生枝节与相连拐角处的长边呈一条直线。
可选的,在所述的双频MIMO天线组件中,所述寄生枝节和所述低频枝节与所述高频环枝节的连接处分别位于所述高频环枝节同一短边上的两端。
为解决上述技术问题,本发明还提供一种移动终端,包括如上任一项所述的双频MIMO天线组件。
本发明提供的双频MIMO天线组件及移动终端,包括呈矩形的地板和围绕所述地板边缘设置的介质边框;所述介质边框的四条边的每条边在其两端部的外侧均设置有MIMO天线单元,所述介质边框的四个拐角的每个拐角两侧的所述MIMO天线单元沿构成所述拐角的两条边的交界线轴对称分布。通过8MIMO天线单元的在介质边框的四个拐角处的对称设置,使得双频MIMO天线组件在Sub-6G频段范围内不仅具有较好的辐射性能,还具有较高的隔离度,解决了如何使Sub-6G天线进行双频辐射并保证其隔离度的问题。
附图说明
图1为本实施例提供的双频MIMO天线组件的结构示意图;
图2为本实施例提供的双频MIMO天线组件中MIMO天线单元的结构示意图;
图3为本实施例提供的双频MIMO天线组件中MIMO天线单元的尺寸示意图;
图4为本实施例提供的双频MIMO天线组件的S参数仿真结果图;
图5为本实施例提供的双频MIMO天线组件的隔离度仿真结果图;
其中,各附图标记说明如下:
100-地板;200-介质边框;300-MIMO天线单元;310-高频环枝节;320-低频枝节;321-馈电点;330-寄生枝节。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的双频MIMO天线组件及移动终端作进一步详细说明。需说明的是,附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例,仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。此外,附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的,各附图需要展示的侧重点不同,有时会采用不同的比例。
需要说明的是,本发明的说明书和权利要求书及附图说明中的“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,以便描述本发明的实施例,而不用于描述特定的顺序或先后次序,应该理解这样使用的结构在适当情况下可以互换。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
本实施例提供一种双频MIMO天线组件,如图1所示,包括呈矩形的地板100和围绕所述地板100边缘设置的介质边框200;所述介质边框200的四条边的每条边在其两端部的外侧均设置有MIMO天线单元300,所述介质边框200的四个拐角的每个拐角两侧的所述MIMO天线单元300沿构成所述拐角的两条边的交界线轴对称分布。
本实施例提供的双频MIMO天线组件,通过8MIMO天线单元的在介质边框的四个拐角处的对称设置,使得双频MIMO天线组件在Sub-6G频段范围内不仅具有较好的辐射性能,还具有较高的隔离度,解决了如何使Sub-6G天线进行双频辐射并保证其隔离度的问题。
具体的,在本实施例中,地板100的材质可以为金属,作为天线的金属地板。所述介质边框200的介电常数为2.2,厚度为1.52±0.1mm。
在具体应用过程中,通常移动终端还会设置有外壳,以将移动终端的内部结构所裹覆。在本实施例中,所述双频MIMO天线组件还包括外壳,所述外壳位于所述介质边框200的外侧,以使所述MIMO天线单元300位于所述介质边框200和所述外壳之间。
较佳的,外壳的材质为ABS等塑胶材质,以避免对天线的辐射造成干扰和遮挡。
为使介质边框200四个拐角处的MIMO天线单元对实现相同的辐射性能,从而使得双频MIMO天线组件整体的辐射性能最优,在本实施例中,4对MIMO天线单元300所处的拐角处的相对位置、尺寸、方向等一致。具体的,可以利用LDS工艺镭射形成在介质边框200的外侧。
进一步的,在本实施例中,如图2所示,所述MIMO天线单元300包括呈矩环形的高频环枝节310和呈十字形的低频枝节320,所述低频枝节320的一端与所述高频环枝节310的一拐角相连。
较佳的,所述低频枝节320包括相互垂直设置的第一低频分枝和第二低频分枝;所述第一低频分枝的一端与所述高频环枝节310的一拐角相连,且与所述高频环枝节310的短边呈一条直线;所述第二低频分枝与所述高频环枝节310的长边平行。具体的,所述第一低频分枝远离所述高频环枝节的一端设置有馈电点321。
如此,在进行馈电时,第二低频分枝上能够形成低频(3.7GHz)部分的谐振,而高频环枝节310上可以形成高频(4.9GHz)部分的谐振,如此能够形成MIMO天线的双频辐射。
较佳的,为提高高频部分的谐振效果,在本实施例中,所述MIMO天线单元还包括呈一字型的寄生枝节330,所述寄生枝节330的一端与所述高频环枝节320的另一拐角相连。
进一步的,在本实施例中,所述寄生枝节330与相连拐角处的长边呈一条直线。
更进一步的,在本实施例中,所述寄生枝节330和所述低频枝节310与所述高频环枝节320的连接处分别位于所述高频环枝节320同一短边上的两端。
如此,能够使得寄生枝节330与低频枝节310和高频环枝节320之间均能发生较好的寄生谐振,从而提高双频MIMO天线组件在低频和高频处谐振的性能。
在具体的MIMO天线单元的设计中,介质边框200同一拐角两侧的MIMO天线单元300其高频环枝节320相对设置,从而使得寄生枝节330作为高频的辐射末端向外收发信号,进而能够提高MIMO天线单元之间的隔离度。
在实际应用中,可以利用印刷工艺或者LDS工艺将MIMO天线单元300形成于介质边框200的外侧,从而不仅能够保证MIMO天线单元300相互之间位置的高度一致性,还可以提高制造效率,适应于结构复杂的MIMO天线单元结构的实现。
当使用印刷工艺时,如果采用一般导电银浆,则可以在印刷工艺之后增加喷涂工艺,从而保证介质边框的色泽一致度;较佳的,可以使用透明导电银浆,从而使得MIMO天线单元“隐性”,不仅省去了喷涂工艺,还保证了介质边框的美观。
当然,也可以使用镶件注塑工艺,将金属MIMO天线单元与介质边框通过注塑工艺一体成型,保证MIMO天线单元与介质边框的结合的稳定性。
若采用普通的FPC结构的MIMO天线单元结构,则通常需要在介质边框外再形成一边框,利用边框将介质边框进行裹覆,以使得MIMO天线单元被固定在介质边框外。
需要说明的是,本发明所提的双频MIMO天线组件的各组分的材质的选择、尺寸及相对位置等,为一种较佳的方案,在不违背本发明主旨前提下的其他材质的选择、尺寸及相对位置的设置也应当属于本发明的保护范围。
在具体应用过程中,MIMO天线单元300的底部(设置馈电点的一端)靠近移动终端的主板设置,如此有利于馈电点与主板上的馈电弹片相连接,同时还有利于远离馈电点的一端进行无线信号的收发,提高其辐射性能。具体的,当主板上只设置有一个馈电弹片,且该馈电弹片与各个MIMO天线单元的馈电点相隔较远时,可以通过同轴线缆将各个MIMO天线单元的馈电点与馈电弹片进行焊接,从而实现馈电点与馈电弹片的电性连接;当主板上在对应各MIMO天线单元处均设置有馈电弹片时,则可以直接利用小段天线枝节直接将馈电点与馈电弹片相连接。
当然,馈电弹片还可以连接有射频匹配电路。本领域技术人员所熟知的,当只有一个馈电弹片时,仅需设计一个射频匹配电路;当有多个馈电弹片时,为保证各个MIMO天线单元其辐射性能相同,每个馈电弹片连接的射频匹配电路也应当一致,且各个射频匹配电路应当连接同一控制芯片。较佳的,可以从一个射频匹配电路中同一位点引出多条引线,每一引线的终端为一馈电弹片,从而实现一个射频匹配电路对应多个馈电弹片的方案。
本领域技术人员所能够知道的,射频匹配电路具有多种形式,可以依据实际需要进行设计,此处不再赘述。
需要说明的是,本领域技术人员所熟知的,相同的天线走线形式在不同的终端内具有不同的辐射性能,在应用于具体的终端结构中时,需要根据具体的天线环境进行调谐。在不违背本发明主旨前提下的其他天线走线形式(如增加部分枝节)、改变MIMO天线单元数量(如将8MIMO天线单元改为16MIMO天线单元,即每个拐角处增加一对MIMO天线单元)等,均为本发明的保护范围。
以下,参考图1至图3所示,对本发明提供的双频MIMO天线组件做一具体说明。
在本实施例中,介质边框200的四个拐角处均设置有对称设置的MIMO天线单元300。每个MIMO天线单元300均包括呈矩环形的高频环枝节310、呈十字形的低频枝节320和呈一字型的寄生枝节330。高频环枝节310的长边水平放置,短边垂直设置;低频枝节320靠近地板100处设置有馈电点321,以地板100为基准,低频枝节320的最高端与高频环枝节310的一拐角相连,且低频枝节320的竖直放置的部分与高频环枝节310的短边呈一条直线,水平放置的部分与高频环枝节310的长边平行;寄生枝节330与高频环枝节310的另一拐角相连,且与高频环枝节310的长边呈一条直线,寄生枝节330的方向与低频枝节320的方向一致,均位于所述高频环枝节310的同一短边的一侧,即与所述高频环枝节310的同一短边的两个端部相连。
同一拐角两侧的MIMO天线单元300,其高频环枝节310相对设置,即寄生枝节330位于远离拐角交界线的一侧设置。
在本实施例中,地板100的尺寸为150×80mm,为常规手机的标准尺寸。介质边框200选择介电常数为2.2的PCB板,厚度为1.52mm。MIMO天线单元300中,低频枝节320水平放置的部分长度为13mm,走线宽度为0.5mm,沿远离高频环枝节310的一侧延伸出4.2mm,其竖直放置的部分走线宽度与高频环枝节310的相连的短边走线宽度一致,为1.1mm,水平部分相对于竖直部分的高度需根据实际天线所处的环境进行微调,通过控制低频枝节320的水平部分距离高频环枝节310的距离和距馈电点321的距离,使得其上产生的低频部分具有良好的谐振。高频环枝节310的长边长度为11mm,短边长度为3.3mm;靠近低频枝节320的一侧长边的走线宽度为1.2mm,远离低频枝节320的一侧长边的走线宽度为0.8mm,以及,远离低频枝节320的一侧短边宽度为0.5mm,将靠近低频枝节320处的长边和短边的走线宽度设置的较宽,能够保证电流在此部分的损耗较小,同时增强与低频枝节320之间的耦合,从而提高高频部分的辐射性能。寄生枝节330的长度为3.8mm,走线宽度与相邻的长边的宽度一致,为0.8mm。
同一拐角两侧的MIMO天线单元300距离拐角交界线的距离需视具体的天线环境而定,通常该距离在0.3~2mm之间。
需要说明的是,上述的具体尺寸的公差为其中心尺寸(上述给出尺寸)的±10%,保留小数点后2位。例如,宽度为0.8mm,其公差为±0.08mm。
以上述的双频MIMO天线组件进行仿真模拟,其S参数的仿真结果如图4所示,其隔离度仿真结果如图5所示。从图4中可以看出,本实施例提供的双频MIMO天线组件,在3.4~3.6GHz和4.8~5.0GHz范围内的S11<-10dB,且天线效率>60%,这说明本实施例提供的双频MIMO天线组件在Sub-6G对应频点实现了良好的辐射。从图5中可以看出,位于同一拐角两侧的MIMO天线单元300之间的隔离度达到了20dB,同时,位于同一边的两端的MIMO天线单元300之间的隔离度也达到了20dB,如此,使得8MIMO天线单元之间的整体隔离度均较高。
本实施例还提供一种移动终端,包括本实施例提供的双频MIMO天线组件。其中移动终端包括但不限于手机,笔记本,平板电脑等。
具体的,当移动终端为手机或平板电脑时,考虑到手机的内部空间较小,且外观要求尽可能的轻薄,其边框的厚度一般不会太厚,因此可以利用印刷工艺或LDS工艺将MIMO天线单元形成于介质边框上,且每个拐角处仅设置一对MIMO天线单元,同时,在主板上设置一个射频匹配电路,从而使得MIMO天线组件的性能最优。当移动终端为笔记本或其他具有较厚边框的器件时,则可以增加MIMO天线对的数量,以使MIMO天线组件的辐射性能进一步提升,且在MIMO天线单元与主板连接时,也可以选择同轴线缆将馈电点与馈电弹片相连。
在其他的一些移动终端上,可以参考上述的设置方式实现MIMO天线组件的设置。当然,在一个移动终端上,除了本实施例提供的双频MIMO天线组件外,还会存在其他多种天线,需要综合考虑天线之间相互的作用以保证在不影响各个天线的正常运行的情况下,尽可能减少天线空间的占用,从而实现天线布局的合理性。
综上所述,本实施例提供的双频MIMO天线组件及移动终端,包括呈矩形的地板和围绕所述地板边缘设置的介质边框;所述介质边框的四条边的每条边在其两端部的外侧均设置有MIMO天线单元,所述介质边框的四个拐角的每个拐角两侧的所述MIMO天线单元沿构成所述拐角的两条边的交界线轴对称分布。通过8MIMO天线单元的在介质边框的四个拐角处的对称设置,使得双频MIMO天线组件在Sub-6G频段范围内不仅具有较好的辐射性能,还具有较高的隔离度,解决了如何使Sub-6G天线进行双频辐射并保证其隔离度的问题。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述,并非对本发明范围的任何限定,本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰,均属于权利要求书的保护范围。

Claims (10)

1.一种双频MIMO天线组件,其特征在于,包括呈矩形的地板和围绕所述地板边缘设置的介质边框;所述介质边框的四条边的每条边在其两端部的外侧均设置有MIMO天线单元,所述介质边框的四个拐角的每个拐角两侧的所述MIMO天线单元沿构成所述拐角的两条边的交界线轴对称分布。
2.根据权利要求1所述的双频MIMO天线组件,其特征在于,所述介质边框的介电常数为2.2,厚度为1.52±0.1mm。
3.根据权利要求1所述的双频MIMO天线组件,其特征在于,所述双频MIMO天线组件还包括外壳,所述外壳位于所述介质边框的外侧,以使所述MIMO天线单元位于所述介质边框和所述外壳之间。
4.根据权利要求1所述的双频MIMO天线组件,其特征在于,所述MIMO天线单元包括呈矩环形的高频环枝节和呈十字形的低频枝节,所述低频枝节的一端与所述高频环枝节的一拐角相连。
5.根据权利要求4所述的双频MIMO天线组件,其特征在于,所述低频枝节包括相互垂直设置的第一低频分枝和第二低频分枝;所述第一低频分枝的一端与所述高频环枝节的一拐角相连,且与所述高频环枝节的短边呈一条直线;所述第二低频分枝与所述高频环枝节的长边平行。
6.根据权利要求5所述的双频MIMO天线组件,其特征在于,所述第一低频分枝远离所述高频环枝节的一端设置有馈电点。
7.根据权利要求5所述的双频MIMO天线组件,其特征在于,所述MIMO天线单元还包括呈一字型的寄生枝节,所述寄生枝节的一端与所述高频环枝节的另一拐角相连。
8.根据权利要求7所述的双频MIMO天线组件,其特征在于,所述寄生枝节与相连拐角处的长边呈一条直线。
9.根据权利要求7所述的双频MIMO天线组件,其特征在于,所述寄生枝节和所述低频枝节与所述高频环枝节的连接处分别位于所述高频环枝节同一短边上的两端。
10.一种移动终端,其特征在于,包括如权利要求1~9任一项所述的双频MIMO天线组件。
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