CN114512800A - 天线单元及包含其的电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种天线单元及包含其的电子设备。天线单元包括端对端相对间隔设置的第一天线和第二天线、以及共用辐射体。第一天线辐射体与共用辐射体以第二间隔相对设置，并通过第二间隔与共用辐射体耦合，第二天线辐射体与共用辐射体以第三间隔相对设置，并通过第三间隔与共用辐射体耦合。第一天线辐射体的第一端与第二天线辐射体的第一端以第一间隔相对设置，并分别连接于电子设备的地板，第一天线辐射体的第二端与第二天线辐射体的第二端相对远离。第一天线辐射体接收第一射频源输出的第一射频信号，第二天线辐射体接收第二射频源输出的第二射频信号。本申请既能够拓展第一天线与第二天线的带宽，又能改善第一天线与第二天线之间的隔离度。

Description

天线单元及包含其的电子设备

技术领域

本申请涉及天线领域，尤其是涉及一种天线单元及包含其的电子设备。

背景技术

近年来由于通讯技术的蓬勃发展，人们对通讯质量与下载速度的要求与日俱增，高速度、高质量的通讯性能已然成为目前终端产品的必备条件，随着需求不断增加，频谱作为一种稀缺资源却不可能无限制的增长，如何在极其有限的频谱下满足这些需求依然是通讯领域的最大挑战。而在众多研究当中，多输入多输出系统(英文全称“Multiple-InputMultiple-Output”，简称“MIMO”)是一项被广泛采用的核心技术，MIMO系统可以同时具备空间多样(英文全称“Spatial Diversity”)技术及空间多任务(英文全称“SpatialMultiplexing”)，通过在发射端与接收端架设多路天线所提供的空间自由度来提升通讯系统的频谱效率，进而达到改善通讯质量与提升传输速率的目标。

MIMO天线技术最早也最广泛的商业应用是在WLAN(无线局域网，英文全称“Wireless Local Area Networks”，)通讯系统上，从AP(访问节点，英文全称“AccessPoint”)路由器、笔记本电脑到目前的终端手机上，每个装置中都置入了至少两只天线来组成WLAN MIMO系统。目前的4G/5G通讯系统也把MIMO天线技术加入到实际应用当中，同时把天线数量进一步增加到4天线或是8天线来获得更快的下载速度。这也代表必须在终端手机当中置入更多的天线，这对于手机MIMO天线系统设计会是一个很大的挑战。MIMO天线系统中的每个天线的工作频段会部分或是完全重叠，所以在实际上为了避免天线和天线之间产生相互干扰，必须在天线设计阶段要确保天线之间有足够的天线隔离度(英文全称“Antenna Isolation”)，有好的隔离度代表天线彼此之间的干扰也就越小。

目前在终端手机当中实现5G NR(全球性5G标准，英文全称“5G New Radio”)MIMO天线的设计挑战如下：(1)天线之间距离越远理论上隔离度会越好，但是在手机环境当中因为受制于天线摆放区域的限制以及有其他工作频段的天线需求，所以基本上在手机当中MIMO天线的天线单元中天线与天线之间的距离都很靠近，所以天线隔离度需要额外通过中和线等隔离度解耦技术来改善。(2)5G NR MIMO天线系统的工作频段一般来说至少要涵盖N77/78/79(N77：3.3～4.2GHz；N78：3.3～3.8GHz；N79：4.4～5.0GHz)，在超过1GHz的天线带宽之下都要有好的天线隔离度(S参数的回波损耗系数S₁₁小于或等于-10dB，即天线隔离度大于10dB)是相当具有挑战的。下面将会说明目前MIMO天线所使用的天线设计技术与其缺点。

为解决MIMO天线的设计的上述难题，文献【“Compact Four-Port MIMO AntennaSystem at 3.5GHz”，Mujeeb Abdullah,Yong-Ling Ban,Kai Kang,Ming-Yang Li，《2017IEEE 2nd Advanced Information Technology,Electronic and AutomationControl Conference(IAEAC)》，第656～660页，2017年】提出了一种紧凑型MIMO天线，参见该文献中的图2可知，在两个天线之间连接一条金属线(即中和线，英文全称“Neutralization Line”，中和线技术MIMO天线上的隔离度解耦技术之一)，通过调整该金属线与接地面之间的等效电容或本身金属线的等效电感量，使得该金属线形成的180度反向电流路径能够抵消在相邻两个天线上的能量耦合(即从第一天线的第一馈电端口处的电流经该金属线流向第二天线的第二馈电端口处的电流的相位，与第一天线的第一馈电端口处的电流的相位反向；且从第二天线的第二馈电端口处的电流经该金属线流向第一天线的第一馈电端口处的电流的相位，与第二天线的第二馈电端口处的电流的相位反向，这样使得第一天线和第二天线之间相互影响较小)，以实现MIMO天线的解耦效果。

在该文献中，使用了中和线来达成天线隔离度改善的目的，但采用这种结构仍然存在以下问题：由于中和线的解耦效果取决于金属线的长度、宽度以及和两天线连接的位置，所以在实际的手机中要去控制这些参数对于结构设计来说会很困难，再加上如果MIMO天线整合在手机边框上时，在金属边框上要长出中和线是几乎不可能的，除非天线是采用支架天线或是FPC(柔性电路板，Flexible Printed Circuit)软板天线工艺才比较有机会整合中和线，即增加了MIMO天线的设计难度、复杂度和成本。另外，使用中和线技术解耦的MIMO天线的工作频率范围为3.4～3.6GHz，仅能覆盖N77/N78频段的部分频段，无法满足全球5G主要频段(即N77/N78/N79这三个频段)的覆盖，即该MIMO天线的带宽较窄。

发明内容

本申请的目的在于解决现有技术中MIMO天线需要使用额外的中和线等解耦元件实现天线对的两天线之间的解耦，增加了MIMO天线的成本和设计难度、复杂度，且各天线的带宽较窄的问题。因此，本申请实施例提供了一种天线单元及包含其的电子设备，不需要任何额外的解耦元件，即可实现天线单元的两个天线间的自解耦，大大降低了集成天线对的天线单元的设计难度、复杂度以及成本，同时，其具有宽带特性。

本申请实施例提供了一种天线单元，天线单元包括：

第一天线和第二天线，第一天线包括第一天线辐射体，第二天线包括第二天线辐射体，第一天线辐射体的第一端与第二天线辐射体的第一端分别连接于电子设备的地板，并以第一间隔相对设置，第一天线辐射体整体位于第一间隔的一侧，第二天线辐射体整体位于第一间隔的另一侧，第一天线辐射体的第二端与第二天线辐射体的第二端相对远离；其中，通过第一天线辐射体可接收电子设备的第一射频源输出的射频信号，以使第一天线向外辐射；通过第二天线辐射体可接收电子设备的第二射频源输出的射频信号，以使第二天线向外辐射；

共用辐射体，第一天线辐射体与共用辐射体以第二间隔侧向相对设置，并通过第二间隔与共用辐射体耦合，第二天线辐射体与共用辐射体以第三间隔侧向相对设置，并通过第三间隔与共用辐射体耦合，其中，第一天线辐射体整体位于第二间隔的一侧，第二天线辐射体整体位于第三间隔的一侧，共用辐射体整体位于第二间隔和第三间隔的另一侧。

在本方案中，将第一天线和第二天线集成在一起，并将共用辐射体构成第一天线和第二天线的寄生辐射体，使得天线单元的空间利用率得到较大的提升，从而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元件，将第一天线辐射体和第二天线辐射体之间相对靠近的一端分别与地板连接，并将悬浮放置的共用辐射体构成第一天线和第二天线共用的寄生辐射体，即可实现天线单元的相隔较近的第一天线和第二天线之间的自解耦，即第一天线和第二天线之间的隔离度在第一天线和第二天线的工作频率范围内可达10dB以上，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，在满足第一天线和第二天线之间的隔离度的情况下，因共用辐射体构成第一天线和第二天线共用的寄生辐射体，其自身可以产生谐振，从而可以拓展第一天线和第二天线的带宽，使得第一天线和第二天线还具有宽带特性，即增加了第一天线和第二天线的带宽，几乎可以覆盖全球5G N77、N78与N79的频段。

在本实施例中，共用辐射体与第一天线辐射体和第二天线辐射体之间设有间距，即悬浮放置。

在一些可能的实施例中，第一天线辐射体呈条形，第二天线辐射体呈条形。

在一些实施例中，第一天线辐射体和第二天线辐射体相向靠近的一端分别延伸至靠近共用辐射体的中心线的位置处，和/或，第一天线辐射体和第二天线辐射体相反远离的另一端分别延伸至靠近共用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。

在一些实施例中，第一天线辐射体和第二天线辐射体相对于一虚拟平面对称设置，共用辐射体的中心线位于虚拟平面。

在一些实施例中，共用辐射体、第一天线辐射体和第二天线辐射体均呈直条形；

和/或，第一天线辐射体和第二天线辐射体呈直线状排列；

和/或，共用辐射体分别与第一天线辐射体、第二天线辐射体平行设置。

在一些可能的实施例中，共用辐射体的长度方向位于水平方向上；共用辐射体的宽度方向位于竖直方向上。也就是说，共用辐射体呈竖直状态放置。

在一些可能的实施例中，第一天线辐射体与第二天线辐射体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，第一天线辐射体的长度方向、第二天线辐射体的长度方向位于水平方向上。

在一些可能的实施例中，第一天线辐射体的宽度方向与第二天线辐射体的宽度方向均位于竖直方向上。也就是说，第一天线辐射体和第二天线辐射体均呈竖直状态放置。

在一些可能的实施例中，第一天线辐射体的上侧边与共用辐射体的下侧边平行；第二天线辐射体的上侧边与共用辐射体的下侧边平行。

在一些可能的实施例中，第一天线辐射体的上侧边与共用辐射体的下侧边之间的间隔距离等于第二天线辐射体的上侧边与共用辐射体的下侧边之间的间隔距离。

在一些实施例中，第一天线还包括呈条形的第一接地枝节，第一接地枝节从第一天线辐射体的一端朝向地板的方向垂直延伸，第一接地枝节的远离第一天线辐射体的一端为第一接地点，第一接地点可与地板连接，使得第一天线辐射体的一端通过第一接地枝节连接于地板；

第二天线还包括呈条形的第二接地枝节，第二接地枝节从第二天线辐射体的一端朝向地板的方向垂直延伸，第二接地枝节的远离第二天线辐射体的一端为第二接地点，第二接地点可与地板连接，使得第二天线辐射体的一端通过第二接地枝节连接于地板。

在一些实施例中，第一天线还包括第一馈电枝节，第一馈电枝节位于第一天线辐射体的远离共用辐射体的一侧，第一馈电枝节的远离第一天线辐射体的一端为第一馈电点，第一馈电点连接于第一射频源，以为第一天线辐射体耦合馈电或直接馈电，第一馈电枝节与第一接地枝节间隔设置；

第二天线还包括第二馈电枝节，第二馈电枝节位于第二天线辐射体的远离共用辐射体的一侧，第二馈电枝节的远离第二天线辐射体的一端为第二馈电点，第二馈电点连接于第二射频源，以为第二天线辐射体耦合馈电或直接馈电，第二馈电枝节与第二接地枝节间隔设置。

在一些实施例中，第一馈电枝节为第一天线辐射体直接馈电时，第一馈电枝节从第一天线辐射体朝向地板的方向垂直延伸；

第二馈电枝节为第二天线辐射体直接馈电时，第二馈电枝节从第二天线辐射体朝向地板的方向垂直延伸。

在一些实施例中，第一天线辐射体的第一端和第二天线辐射体的第一端之间的距离大于或等于2mm。

在本方案中，第一天线辐射体和第二天线辐射体相向靠近的一端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，第一天线辐射体和第二天线辐射体之间原有的感应电流强度会发生变化，因此影响天线单元的第一天线和第二天线之间的隔离度。第一天线辐射体和第二天线辐射体相向靠近的一端之间的距离大于或等于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。

在一些实施例中，第一馈电枝节为第一天线辐射体耦合馈电时，第一馈电枝节包括第一馈电段和第二馈电段，第二馈电段从第一馈电段的靠近第一接地枝节的一端朝向地板的方向垂直延伸，第一馈电点位于第二馈电段的远离第一馈电段的一端，第一馈电段与第一天线辐射体以第四间隔相对设置，并通过第四间隔与第一天线辐射体耦合；

第二馈电枝节为第二天线辐射体耦合馈电时，第二馈电枝节包括第一馈电段和第二馈电段，在第二馈电枝节中，第二馈电段从第一馈电段的靠近第二接地枝节的一端朝向地板的方向垂直延伸，第二馈电点位于第二馈电段的远离第一馈电段的一端，第一馈电段与第二天线辐射体以第五间隔相对设置，并通过第五间隔与第二天线辐射体耦合。本方案使得共用辐射体能够成功激发差模谐振，可有效改善第一天线与第二天线之间的隔离度，能够更容易设置在电子设备中。

在一些实施例中，第一天线辐射体的第一端和第二天线辐射体的第一端之间的距离大于或等于4mm。

在一些实施例中，第一天线和第二天线产生第一谐振(即共模谐振)，共用辐射体产生第二谐振(即差模谐振)。通过差模谐振的激发增加了第一天线和第二天线的工作频率带宽，也改善了第一天线和第二天线之间的隔离度。

在一些实施例中，第一天线和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，第一天线和第二天线的工作频率范围至少部分重叠。

在一些实施例中，第一天线和第二天线的工作频段均覆盖3.3GHz～5.0GHz。

本申请实施例还提供了一种电子设备，包括地板，电子设备还包括以上任一实施例或任一可能的实施例中所提供的天线单元。

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，第一射频源和第二射频源设置于走线层。

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。

在一些实施例中，电子设备包括至少两个上述任一实施例或任一可能的实施例中所提供的天线单元，分别为第一天线单元和第二天线单元，所述第一天线单元和所述第二天线单元组成MIMO天线。

在一些实施例中，电子设备包括两个上述任一实施例或任一可能的实施例中所提供的天线单元，分别为第一天线单元和第二天线单元，所述第一天线单元和所述第二天线单元组成MIMO天线。

在一些实施例中，电子设备包括两个上述任一实施例或任一可能的实施例中所提供的天线单元，分别为第一天线单元和第二天线单元，所述第一天线单元和所述第二天线单元组成类阵列天线，可以从两个天线单元中的四天线中任意选择一天线、两天线、三天线或是四天线进行天线场型合成。

在一些实施例中，在天线单元中，共用辐射体设置于电子设备的背盖，第一天线和第二天线由电子设备的外边框形成，或者，设置于电子设备的支架上。

在一些实施例中，电子设备还包括与天线单元对应设置的阻抗匹配控制系统，阻抗匹配控制系统包括：

第一阻抗匹配控制电路，第一阻抗匹配控制电路用于调节第一天线的匹配阻抗；

第二阻抗匹配控制电路，第二阻抗匹配控制电路用于调节第二天线的匹配阻抗。本方案通过加入阻抗匹配控制系统，使得第一天线与第二天线均具有较好的阻抗匹配，使得第一天线和第二天线的工作频段均覆盖全球5G N77、N78以及N79频段，且具有较好的隔离特性。

在一些实施例中，第一阻抗匹配控制电路包括第一电感和第一电容，第一电感串联连接于第一天线的第一馈电枝节的第一馈电点与第一射频源之间，第一电容的一端连接于第一天线的第一馈电枝节的第一馈电点，另一端连接于地板；

和/或，第二阻抗匹配控制电路包括第二电感和第二电容，第二电感串联连接于第二天线的第二馈电枝节的第二馈电点与第二射频源之间，第二电容的一端连接于第二天线的第二馈电枝节的第二馈电点，另一端连接于地板。

附图说明

图1为本申请实施例1的天线单元的结构示意图；

图2为本申请实施例1的天线单元设置于地板的结构示意图；

图3a为本申请实施例1的天线单元的第一天线的结构示意图；

图3b为本申请实施例1的天线单元的第二天线的结构示意图；

图4为本申请实施例1的天线单元测量的第一天线和第二天线以及单独设置的第一天线、单独设置的第二天线的S参数性能仿真曲线图；

图5为第一种参考设计的天线单元的结构示意图，其中，该第一种参考设计是在本申请实施例1的天线单元的基础上去掉共用辐射体；

图6为本申请实施例1的天线单元、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7为本申请实施例1的天线单元的第一天线和第二天线的S参数原理示意图；

图8a为本申请实施例1的天线单元中单独激励第一天线时的电流分布示意图，此时，第一天线的工作频率为3.511GHz；

图8b为本申请实施例1的天线单元中单独激励第一天线时的电流分布示意图，此时，第一天线的工作频率为3.996GHz；

图9a为本申请实施例1的天线单元的第一天线和第二天线的辐射方向图，此时，第一天线和第二天线的工作频率为3.511GHz；

图9b为本申请实施例1的天线单元的第一天线和第二天线的辐射方向图，此时，第一天线和第二天线的工作频率为3.996GHz；

图10为本申请实施例1的天线单元测量的第一天线和第二天线的辐射效率和系统效率仿真曲线图；

图11为本申请实施例1的天线单元的设计原理说明示意图；

图12为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实施例1的天线单元的基础上将第一接地枝节和第二接地枝节设置于第一天线辐射体和第二天线辐射体的相对远离的端(即另一端)；

图13为本申请实施例1的天线单元、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14为本申请实施例1的电子设备的一实施方式的结构示意图；

图15为本申请实施例1的电子设备的另一实施方式中天线单元的供电电路示意图；

图16为本申请实施例1的电子设备的另一实施方式中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17为本申请实施例1的电子设备的另一实施方式中天线单元测量的第一天线和第二天线的辐射效率和系统效率仿真曲线图；

图18为本申请实施例1的电子设备的又一实施方式的结构示意图；

图19为本申请实施例1的电子设备的又一实施方式中两个天线单元测量的四个天线的S₁₁参数性能仿真曲线图；

图20为本申请实施例1的电子设备的又一实施方式中两个天线单元中任意相邻的两个天线之间的S₂₁性能仿真曲线图；

图21为本申请实施例1的电子设备的又一实施方式中两个天线单元测量的四个天线的辐射效率和系统效率仿真曲线图；

图22为本申请实施例2的天线单元的结构示意图；

图23为本申请实施例2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24为第三种参考设计的天线单元的结构示意图，其中，该第三种参考设计是在本申请实施例2的天线单元的基础上去掉共用辐射体；

图25为本申请实施例2的天线单元、第三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26为本申请实施例2的天线单元测量的第一天线和第二天线的辐射效率和系统效率仿真曲线图；

图27a为本申请实施例2的天线单元的第一天线和第二天线的辐射方向图，此时，第一天线和第二天线的工作频率为3.6GHz；

图27b为本申请实施例2的天线单元的第一天线和第二天线的辐射方向图，此时，第一天线和第二天线的工作频率为4.311GHz。

附图标记说明：

本申请

100：电子设备；

200：天线单元；210：第一间隔；

300：第一天线；310：第一天线辐射体；311：近端(即一端)；312：远端(即另一端)；320：第一接地枝节；321：第一接地点；330：第一馈电枝节；331：第一馈电点；340：第二间隔；

400：第二天线；410：第二天线辐射体；411：近端(即一端)；412：远端(即另一端)；420：第二接地枝节；421：第二接地点；430：第二馈电枝节；431：第二馈电点；440：第三间隔；

500：共用辐射体；510：一端；520：另一端；

600：第一射频源；610：第二射频源；

700：地板；

200A：天线单元；

300A：第一天线；330A：第一馈电枝节；331A：第一馈电点；

400A：第二天线；430A：第二馈电枝节；431A：第二馈电点；

600A：第一射频源；610A：第二射频源；

800A：阻抗匹配控制系统；810A：第一阻抗匹配控制电路；L1：第一电感；C1：第一电容；820A：第二阻抗匹配控制电路；L2：第二电感；C2：第二电容；

100B：电子设备；

200B：天线单元；210B：第一天线单元；220B：第二天线单元；

300B：第一天线；400B：第二天线；350B：第三天线；450B：第四天线；

700B：地板；

200C：天线单元；

300C：第一天线；310C：第一天线辐射体；320C：第一接地枝节；330C：第一馈电枝节；331C：第一馈电点；332C：第一水平馈电枝节；333C：第一垂直馈电枝节；360C：第四间隔；

400C：第二天线；410C：第二天线辐射体；420C：第二接地枝节；430C：第二馈电枝节；431C：第二馈电点；432C：第二水平馈电枝节；433C：第二垂直馈电枝节；460C：第五间隔；

500C：共用辐射体；

O1：中心线；

P1：虚拟平面；

X1：水平方向；

Y1：垂直方向；

Z1：竖直方向；

L：共用辐射体的长度；

W：共用辐射体的宽度；

L1：第一天线辐射体的长度；

W1：第一天线辐射体的宽度；

L2：第一接地枝节的长度；

L3：第一馈电枝节的长度；

L31：第一水平馈电枝节的长度；

L32：第一垂直馈电枝节的长度；

L4：第二天线辐射体的长度；

W4：第二天线辐射体的宽度；

L5：第二接地枝节的长度；

L6：第二馈电枝节的长度；

L61：第二水平馈电枝节的长度；

L62：第二垂直馈电枝节的长度；

d1：第二间隔的距离；

d2：第三间隔的距离；

d3：第一天线辐射体的近端和第二天线辐射体的近端之间的距离(即第一间隔的距离)；

d4：第一馈电枝节与第一接地枝节之间的距离；

d5：第二馈电枝节与第二接地枝节之间的距离；

d6：第四间隔的距离；

d7：第五间隔的距离。

第一种参考设计

200A＇：天线单元；

300A＇：第一天线；

400A＇：第二天线。

第二种参考设计

200B＇：天线单元；

300B＇：第一天线；310B＇：第一天线辐射体；311B＇：近端(即一端)；312B＇：远端(即另一端)；320B＇：第一接地枝节；330B＇：第一馈电枝节；

400B＇：第二天线；410B＇：第二天线辐射体；411B＇：近端(即一端)；412B＇：远端(即另一端)；420B＇：第二接地枝节；430B＇：第二馈电枝节；

500B＇：共用辐射体。

第三种参考设计

200C＇：天线单元；

300C＇：第一天线；

400C＇：第二天线。

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。

实施例1

请参见图1-图2，图1示出了本申请实施例1的天线单元200的一实施方式的示意性结构，图2示出了该天线单元200安装于电子设备100的地板700的应用状态结构。该天线单元200应用于电子设备100。该电子设备100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200，其包括第一天线300、第二天线400以及共用辐射体500。第一天线300包括呈条形的第一天线辐射体310，第二天线400包括呈条形的第二天线辐射体410。具体地，第一天线辐射体310和第二天线辐射体410均呈直条形，即均呈直线状延伸。当然，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，第一天线辐射体310和第二天线辐射体410也可以呈条形的弯折结构。

第一天线辐射体310与第二天线辐射体410端对端相对间隔设置。具体地，第一天线辐射体310和第二天线辐射体410呈直线状排列。当然，需要说明的是，呈直线排列可以是主体部分呈直线，或者相邻部分呈直线，或者两个辐射体的各自一部分呈直线。在本实施例中，呈直线状排列包括大致呈直线、大体共线的情况，允许一定偏差或误差，例如呈较小的角度延伸。并且，关于呈直线状排列的说明在本申请全文范围内适用。

第一天线辐射体310具有近端311(即第一天线辐射体的一端)和远端312(即第一天线辐射体的另一端)，第二天线辐射体410具有近端411(即第二天线辐射体的一端)和远端412(即第二天线辐射体的另一端)。第一天线辐射体310的近端311与第二天线辐射体410的近端411相向靠近，并可分别连接于电子设备100的地板700，也就是说，第一天线辐射体310的近端311连接于电子设备100的地板700，第二天线辐射体410的近端411也连接于电子设备100的地板700。第一天线辐射体310的远端312与第二天线辐射体410的远端412相反远离。第一天线辐射体310的近端311与第二天线辐射体410的近端411以第一间隔210相对设置，第一天线辐射体310整体位于第一间隔210的一侧，第二天线辐射体410整体位于第一间隔210的另一侧。在本实施方式中，第一天线辐射体310的远端312与第二天线辐射体410的远端412均为自由端。

第一天线辐射体310可接收电子设备100的第一射频源600输出的射频信号，以使第一天线300向外辐射。从第一射频源600发出的射频信号通过馈电线直接馈电或耦合馈电至第一天线辐射体310。第二天线辐射体410可接收电子设备100的第二射频源610输出的射频信号，以使第二天线400向外辐射。从第二射频源610发出的射频信号通过馈电线直接馈电或耦合馈电至第二天线辐射体410。

在本实施方式中，第一射频源600输出的射频信号和第二射频源610输出的射频信号为不同的射频输出端口输出的射频信号，具体可以为，通过同一个射频芯片的不同的射频输出端口输出射频信号，也可以通过不同的射频芯片的射频输出端口输出射频信号。

另外，共用辐射体500呈条形。具体地，共用辐射体500呈直条形，即呈直线状延伸。当然，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，共用辐射体500也可以呈条形的弯折结构。

需要说明的是，共用辐射体500呈直条形指的是共用辐射体500面向第一天线辐射体310和第二天线辐射体410的侧面未延伸其他的臂结构。本领域技术人员可以理解，在可替代的其它实施方式中，呈直条形的共用辐射体500的形状也可以为梯形、三角形等其它形状。

共用辐射体500与第一天线辐射体310和第二天线辐射体410之间均设有间隔，即悬浮放置。该间隔包括第二间隔340和第三间隔440。第一天线辐射体310与共用辐射体500以第二间隔340侧向相对设置，并通过第二间隔340与共用辐射体500耦合，第二天线辐射体410与共用辐射体500以第三间隔440侧向相对设置，并通过第三间隔440与共用辐射体500耦合，使得共用辐射体500构成第一天线300和第二天线400的寄生辐射体，进而改善第一天线300与第二天线400之间的隔离度。其中，第一天线辐射体310整体位于第二间隔340的一侧，第二天线辐射体410整体位于第三间隔440的一侧，共用辐射体500整体位于第二间隔340和第三间隔440的另一侧。

在本实施方式中，第二间隔340的距离和第三间隔440的距离相等。当然，需要说明的是，相等可以是大致相等，即包括接近或靠近的情况，允许一定偏差或误差。并且，关于相等的说明在本申请全文范围内适用。

本领域技术人员可以理解的是，第一天线辐射体310与共用辐射体500侧向相对设置指的是，第一天线辐射体310的一侧与共用辐射体500的一侧相对设置。第二天线辐射体410与共用辐射体500侧向相对设置指的是，第二天线辐射体410的一侧与共用辐射体500的一侧相对设置。

在本实施方式中，将第一天线300和第二天线400集成在一起，并将共用辐射体500构成第一天线300和第二天线400的寄生辐射体，使得天线单元的空间利用率得到较大的提升，从而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元件，将第一天线辐射体310和第二天线辐射体410之间相对靠近的一端分别与地板700连接，并将悬浮放置的共用辐射体500构成第一天线300和第二天线400共用的寄生辐射体，即可实现天线单元的相隔较近的第一天线300和第二天线400之间的自解耦，即第一天线300和第二天线400之间的隔离度在第一天线300和第二天线400的工作频率范围内可达10dB以上，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，在满足第一天线300和第二天线400之间的隔离度的情况下，因共用辐射体500构成第一天线300和第二天线400共用的寄生辐射体，其自身可以产生谐振，从而可以拓展第一天线300和第二天线400的带宽，使得第一天线300和第二天线400还具有宽带特性，即增加了第一天线300和第二天线400的带宽，几乎可以覆盖全球5G N77(3.3～4.2GHz)、N78(3.3～3.8GHz)与N79(4.4～5GHz)频段。

本领域技术人员可以理解，第一天线辐射体310、第二天线辐射体410和共用辐射体500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，从而辐射或接收电磁波信号。在本实施方式中，第一天线辐射体310、第二天线辐射体410和共用辐射体500均能够产生辐射信号。

第一天线300还包括呈条形的第一馈电枝节330和呈条形的第一接地枝节320。第一馈电枝节330和第一接地枝节320间隔设置于第一天线辐射体310的与共用辐射体500所在一侧相反的另一侧。在本实施方式中，第一馈电枝节330和第一接地枝节320均直接连接于第一天线辐射体310。具体地，第一馈电枝节330和第一接地枝节320从第一天线辐射体310朝向电子设备100的地板700的方向垂直延伸，即第一馈电枝节330和第一接地枝节320均呈直条形，并与第一天线辐射体310垂直设置，使得第一天线300为倒F天线(IFA，英文全称“Inverted-F Antenna”)。第一馈电枝节330的远离第一天线辐射体310的一端为第一馈电点331，第一馈电点331连接于第一射频源600。第一接地枝节320的远离第一天线辐射体310的一端为第一接地点321，第一接地点321连接于电子设备100的地板700，使得第一天线辐射体310的一端(即近端311)通过第一接地枝节320连接于地板700。

第二天线400还包括呈条形的第一馈电枝节330和呈条形的第二接地枝节420。第二馈电枝节430和第二接地枝节420间隔设置于第二天线辐射体410的与共用辐射体500所在一侧相反的另一侧。在本实施方式中，第二馈电枝节430和第二接地枝节420均直接连接于第二天线辐射体410。具体地，第二馈电枝节430和第二接地枝节420从第二天线辐射体410朝向地板700的方向垂直延伸，即第二馈电枝节430和第二接地枝节420均呈直条形，并与第二天线辐射体410垂直设置，使得第二天线400为倒F天线。第二馈电枝节430的远离第二天线辐射体410的一端为第二馈电点431，第二馈电点431连接于第二射频源610。第二接地枝节420的远离第二天线辐射体410的一端为第二接地点421，第二接地点421连接于电子设备100的地板700，使得第二天线辐射体410的一端(即近端411)通过第二接地枝节420连接于地板700。

在本实施方式中，第一天线300与第二天线400均为倒F天线，并将共用辐射体500构成第一天线300和第二天线400的寄生辐射体，采用该结构，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。

当然，本领域技术人员可以理解的是，第一天线300与第二天线400也可以采用其它结构，并不局限于倒F天线，比如，第一天线300可以不额外设置第一馈电枝节330和第一接地枝节320，仅设置第一天线辐射体310，此时，可以通过焊接在地板700上的弹片(图中未示出)弹接到第一天线辐射体310上等方式，来实现第一天线辐射体310导通接地板，也可以通过从第一射频源引出的馈电线直接馈电于或耦合馈电于第一天线辐射体310上；第二天线400可以不额外设置第二馈电枝节430和第二接地枝节420，仅设置第二天线辐射体410，此时，可以通过焊接在地板700上的弹片(图中未示出)弹接到第二天线辐射体410上等方式，来实现第二天线辐射体410导通接地板，也可以通过从第二射频源引出的馈电线直接馈电于或耦合馈电于第二天线辐射体410上。

另外，共用辐射体500分别与第一天线辐射体310、第二天线辐射体410平行设置。当然，需要说明的是，平行设置可以是大致平行，包括形成小幅度夹角(该夹角可忽略不计)的情况，在本实施例中，第一天线辐射体310、第二天线辐射体410之间相互平行，是可以有一定容许的倾斜偏差。上述关于平行设置的说明在本申请全文范围内适用。

在本实施方式中，X1为平行于地板700表面的水平方向；Y1为平行于地板700表面且垂直于水平方向X1的垂直方向；Z1为平行于地板700的厚度方向且垂直于水平方向X1与垂直方向Y1的竖直方向。

其中，共用辐射体500的长度方向位于水平方向X1上，共用辐射体500的宽度方向位于竖直方向Z1上。也就是说，共用辐射体500呈竖直状态放置。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，共用辐射体500也可以呈其它状态放置，比如，共用辐射体500呈水平状态放置，具体可以根据实际应用时的需求合理设置该共用辐射体500的放置状态，在此并不对本申请的保护范围产生限定作用。

第一天线辐射体310与第二天线辐射体410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，第一天线辐射体310的长度方向、第二天线辐射体410的长度方向位于水平方向X1上。

第一天线辐射体310的宽度方向与第二天线辐射体410的宽度方向均位于竖直方向Z1上。也就是说，第一天线辐射体310和第二天线辐射体410均呈竖直状态放置。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，第一天线辐射体310和第二天线辐射体410也可以呈其它状态放置，比如，呈水平状态放置，具体可以根据实际应用时的需求合理设置该第一天线辐射体310和第二天线辐射体410的放置状态，在此并不对本申请的保护范围产生限定作用。

本实施方式中，第一天线辐射体310的上侧边与共用辐射体500的下侧边在竖直方向Z1上平行，第二天线辐射体410的上侧边与共用辐射体500的下侧边在竖直方向Z1上平行。

在本实施方式中，第二间隔340为第一天线辐射体310和共用辐射体500的相对设置的侧面之间的间隔，即第二间隔340为第一天线辐射体310和共用辐射体500沿竖直方向Z1相对设置的间隔。第三间隔440为第二天线辐射体410和共用辐射体500的相对设置的侧面之间的间隔，即第三间隔440为第二天线辐射体410和共用辐射体500沿竖直方向Z1相对设置的间隔。且，第二间隔340与第三间隔440相等。

具体地，第一天线辐射体310的上侧边与共用辐射体500的下侧边之间的间隔距离(即第二间隔340)等于第二天线辐射体410的上侧边与共用辐射体500的下侧边之间的间隔距离(即第三间隔440)。第一天线辐射体310通过第二间隔340耦合至共用辐射体500，两者之间的耦合强度主要与第二间隔340的距离有关。第二天线辐射体410通过第三间隔440耦合至共用辐射体500，两者之间的耦合强度主要与第三间隔440的距离有关。

其中，第二间隔340的距离越小，第一天线辐射体310与共用辐射体500之间的耦合强度越大，第一天线300自身的第一天线辐射体310所产生的共模谐振与共用辐射体500所产生的差模谐振更加靠近并相容，第一天线300与第二天线400之间的隔离度更高，隔离效果更好，但第一天线300的频率带宽越窄。第二间隔340的距离越大，第一天线辐射体310与共用辐射体500之间的耦合强度越小，第一天线300自身的第一天线辐射体310所产生的共模谐振与共用辐射体500所产生的差模谐振更加远离，第一天线300与第二天线400之间的隔离度更低，隔离效果越差，但第一天线300的频率带宽越宽。

第三间隔440的距离越小，第二天线辐射体410与共用辐射体500之间的耦合强度越大，第二天线400自身的第二天线辐射体410所产生的共模谐振与共用辐射体500所产生的差模谐振更加靠近并相容，第二天线400与第一天线300之间的隔离度更高，隔离效果更好，但第二天线400的频率带宽越窄。第三间隔440的距离越大，第二天线辐射体410与共用辐射体500之间的耦合强度越小，第二天线400自身的第二天线辐射体410所产生的共模谐振与共用辐射体500所产生的差模谐振更加远离，第二天线400与第一天线300之间的隔离度更低，隔离效果越差，但第二天线400的频率带宽越宽。

在本实施方式中，第二间隔340的距离为0.5mm，第三间隔440的距离为0.5mm。这样能够保证第一天线辐射体310与共用辐射体500之间的耦合强度，以及第二天线辐射体410与共用辐射体500之间的耦合强度，从而保证第一天线300与第二天线400之间的隔离效果，还能够保证第一天线300和第二天线400的频率带宽。

当然，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，为了确保第一天线300与第二天线400之间的隔离效果，以及第一天线300和第二天线400的频率带宽，可以根据实际需要合理设置第二间隔340的距离、第三间隔440的距离，并不局限于0.5mm。

在本实施方式中，第一天线辐射体310和第二天线辐射体410相向靠近的一端(即近端)之间的距离大于或等于2mm。第一天线辐射体310和第二天线辐射体410相向靠近的一端之间的距离是影响天线单元200的第一天线300和第二天线400之间的隔离度的重要参数。随着距离的变化，第一天线辐射体310和第二天线辐射体410之间原有的感应电流强度会发生变化，因此影响天线单元200的第一天线300和第二天线400之间的隔离度。第一天线辐射体310和第二天线辐射体410相向靠近的一端之间的距离大于或等于2mm时，天线单元200的第一天线300和第二天线400之间的隔离度较高，能够实现天线单元200的第一天线300与第二天线400之间的有效隔离。

此外，第一天线辐射体310和第二天线辐射体410相向靠近的一端(即近端)分别延伸至靠近共用辐射体500的中心线O1的位置处。也就是说，第一天线辐射体310的近端311延伸至靠近共用辐射体500的中心线O1的位置处，第二天线辐射体410的近端411也延伸至靠近共用辐射体500的中心线O1的位置处。第一天线辐射体310和第二天线辐射体410相反远离的另一端分别延伸至靠近共用辐射体500两端的位置处。也就是说，第一天线辐射体310的远端312延伸至靠近共用辐射体500的一端510的位置处，第二天线辐射体410的远端412延伸至靠近共用辐射体500的另一端520的位置处。这样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。

进一步地，第一接地枝节320和第一馈电枝节330也位于靠近共用辐射体500的中心线O1的位置处。第二接地枝节420和第二馈电枝节430也位于靠近共用辐射体500的中心线O1的位置处。

更进一步地，第一天线辐射体310和第二天线辐射体410相对于一虚拟平面P1对称设置，共用辐射体500的中心线O1位于虚拟平面P1。

参见图3a-图3b，图3a为本申请实施例1的天线单元200的第一天线300的结构示意图，图3b为本申请实施例1的天线单元200的第二天线400的结构示意图。在图3a中，示出了第一天线300单独与共用辐射体500设置的结构。在图3b中，示出了第二天线400单独与共用辐射体500设置的结构。单独设置的第一天线300和单独设置的第二天线400分别产生共模谐振。由于共用辐射体500自身激发差模谐振，因此，若将第一天线300与第二天线400与共用辐射体500一起设置时(如图1所示)，通过共模谐振和差模谐振可拓展第一天线300和第二天线400的带宽。

本实施例中，第一天线300和第二天线400的工作频率相同。这样能够适用于电子设备100的MIMO天线。进一步地，第一天线300的工作频段和第二天线400的工作频段完全重叠。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300的工作频段和第二天线400的工作频段也可以部分重叠。

以下结合图4对天线单元200的性能做具体地说明。

为了验证本实施例中天线单元200的实际性能，采用全波电磁仿真软件XFDTD对本实施例中的天线单元200进行仿真分析，获得了如图4所示的效果曲线图。

获取图4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

请参见图4，图4为本申请实施例1的天线单元测量的第一天线和第二天线以及单独设置的第一天线、单独设置的第二天线的S参数性能仿真曲线图。

其中，在图4中，横坐标表示频率，单位为GHz，纵坐标表示S₁₁或S₂₁的幅度值，单位为dB。S₁₁或S₂₁分别属于S参数中的一种，其中，S₁₁表示反射系数，此参数表示第一天线或第二天线的辐射效率好不好，值越小，表示第一天线或第二天线本身反射回来的能量越小，也就是代表实际上进入天线的能量就越多。S₂₁表示传输系数，隔离度为S₂₁的绝对值，隔离度越高，代表第一天线辐射时有越少的能量被第二天线所吸收，因此，使得第一天线的辐射效率增加。

在图4中，曲线“单独设置的第一天线或第二天线的S₁₁”表示单独设置第一天线(即对应图3a所示的结构)时，第一天线的S₁₁随频率变化的曲线图，或者单独设置第二天线(即对应图3b所示的结构)时，第二天线的S₁₁随频率变化的曲线图。

曲线“同时设置第一天线和第二天线的S₁₁”表示同时设置第一天线和第二天线(即对应图1～图2所示的结构)时，第一天线或第二天线的S₁₁随频率变化的曲线图。

曲线“同时设置的第一天线和第二天线之间的S₂₁”表示同时设置第一天线和第二天线(即对应图1～图2所示的结构)时，第一天线和第二天线之间的S₁₁随频率变化的曲线图，即示出了第一天线和第二天线之间的隔离度随频率变化的曲线图。

从图4可以看到，单独设置的第一天线的S₁₁或单独设置的第二天线的S₁₁在3.3～5.0GHz频段内有两个谐振，两个谐振的谐振频率分别在3.35GHz和3.9GHz处，其中低频处的谐振(即谐振频率为3.35GHz处的谐振)为第一天线或第二天线本身的第一天线辐射体或第二天线辐射体产生，该谐振属于共模谐振，而高频处的谐振(即谐振频率为3.9GHz处的谐振)为共用辐射体所激发的差模谐振，通过这两个谐振可以扩展第一天线或第二天线的带宽。

当第一天线和第二天线共同设置时，在3.3～5.0GHz频段内，第一天线和第二天线各自也具有两个谐振，分别谐振在3.511GHz和3.996GHz处，低频处的谐振(即谐振频率为3.511GHz处)为第一天线本身的第一天线辐射体产生或第二天线本身的第二天线辐射体产生的谐振，该谐振属于共模谐振，较高频的谐振(即谐振频率为3.996GHz处)为共用辐射体所激发的谐振，该谐振为差模谐振。

在第一天线和第二天线共同设置时，在频段3.4～4.35GHz内，第一天线和第二天线均具有较好的阻抗匹配，即第一天线和第二天线的S₁₁均小于-6dB，也就是说，第一天线和第二天线工作频段均为3.4～4.35GHz，覆盖全球5G N77、N78和N79频段中大部分频段的覆盖。同时，在该频段3.4～4.35GHz的频率范围内，第一天线和第二天线之间的S₂₁小于或等于-10dB，隔离度为S₂₁的绝对值，即隔离度大于或等于10dB，说明在工作频段3.45～4.35GHz内，第一天线与第二天线之间具有较好的隔离特性。

需要说明的是，本领域技术人员可以理解，第一天线和第二天线的S₁₁小于-6dB时便表明第一天线和第二天线均具有较好的阻抗匹配，第一天线和第二天线之间的隔离度在工作频段内大于10dB(其中，隔离度越好代表第一天线和第二天线之间不相互影响)，第一天线和第二天线便能单独正常工作。

为了说明本申请所保护的技术方案的作用，图5-图6给出了天线单元的第一种参考设计的结构示意图以及针对本申请实施例1和第一种参考设计测量的第一天线和第二天线的S参数性能对比仿真曲线图。

为了进一步强调共用辐射体在本实施例中起到的重要作用，图5给出了第一种参考设计的天线单元200A＇(不设有共用辐射体500)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实施例1的天线单元200的基础上去掉共用辐射体500。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200A＇仅包括第一天线300A＇和第二天线400A＇。

采用全波电磁仿真软件XFDTD对本实施例中的天线单元200A＇进行仿真分析，获得了如图6所示的效果曲线图。

请参见图6，图6为本申请实施例1的天线单元、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6中，横坐标表示频率，单位为GHz，纵坐标表示S₁₁和S₂₁的幅度值，单位为dB。曲线“本申请实施例1的S₁₁”表示本申请实施例1的天线单元中第一天线或第二天线的S₁₁随频率变化的曲线图。曲线“本申请实施例1的S₂₁”表示本申请实施例1的天线单元中第一天线和第二天线之间的S₂₁随频率变化的曲线图。

曲线“第一种参考设计的S₁₁”表示第一种参考设计的天线单元中第一天线或第二天线的S₁₁随频率变化的曲线图。曲线“第一种参考设计的S₂₁”表示第一种参考设计的天线单元中第一天线和第二天线之间的S₂₁随频率变化的曲线图。

从图6可以看到，当天线单元不设共用辐射体(参见图1-图2的共用辐射体)时，第一天线和第二天线各自仅有一个谐振，该谐振的谐振频率在4.1GHz处，第一天线和第二天线只存在本身的天线辐射体产生的共模谐振。在工作频段3.5～4.4GHz内，S₁₁小于-6dB，但同时，S₂₁大于-10dB，即第一天线和第二天线之间的隔离度小于10dB。也就是说，当天线单元不设共用辐射体时，第一天线与第二天线之间的隔离度较差。

当天线单元设有共用辐射体时，第一天线和第二天线各自具有两个谐振，分别谐振在3.511GHz和3.996GHz处，低频谐振为第一天线或第二天线本身的天线辐射体产生的共模谐振，高频谐振为共用辐射体所激发的差模谐振，通过共模谐振和差模谐振可以拓宽第一天线和第二天线的带宽。在频段3.4～4.34GHz内，S₁₁小于-6dB，同时S₂₁小于或等于-10dB，也就是说，当天线单元设有共用辐射体时，在工作频段3.4～4.35GHz内，第一天线与第二天线之间的隔离度较好。

由此得出，本实施方式的共用辐射体除了可以增加天线单元的带宽之外，还可以较大幅度的改善两天线之间的隔离度。

为了更清楚地说明本申请的保护方案，图7给出了本申请实施例1的天线单元的第一天线和第二天线的S参数原理示意图。在图7中，横坐标表示频率，单位为MHz，纵坐标表示S₁₁以及S₂₁的幅度值，单位为dB。

参见图7，曲线“A”表示设置有共用辐射体的天线单元中第一天线或第二天线自身辐射体所产生的谐振，该谐振为共模谐振，其中，共模的简称为CM，英文全称为“CommonMode”。曲线“B”表示设置有共用辐射体的天线单元中第一天线或第二天线通过能量耦合激励共用辐射体所产生的谐振，该谐振为差模谐振，其中，差模的简称为DM，英文全称为“Differential Mode”。曲线“C”表示不设有共用辐射体的天线单元中第一天线或第二天线所产生的谐振。从曲线A、曲线B和曲线C中可知，第一天线和第二天线在设有共用辐射体时，第一天线和第二天线除了自身辐射体激发的共模谐振之外，同时会通过能量耦合共用辐射体激发出差模谐振，从而拓宽了天线单元的带宽。

曲线“D”表示设置有共用辐射体的天线单元中第一天线和第二天线之间的S₂₁随频率变化的曲线图。曲线“E”表示不设有共用辐射体的天线单元中第一天线和第二天线之间的S₂₁随频率变化的曲线图。其中，隔离度为S₂₁的绝对值。从曲线“D”和曲线“E”中可以明显看出，当共用辐射体存在时，第一天线和第二天线之间的隔离度比去掉共用辐射体时的隔离度好。

因此，第一天线与第二天线分别通过激发共用辐射体产生的差模谐振结合本身辐射体产生的共模谐振可以拓展第一天线和第二天线本身的带宽，且，第一天线和第二天线之间的隔离度较好。

请参见图8a～图10，图8a为本申请实施例1的天线单元中单独激励第一天线时的电流分布示意图，此时，第一天线的工作频率为3.511GHz。图8b为本申请实施例1的天线单元中单独激励第一天线时的电流分布示意图，此时，第一天线的工作频率为3.996GHz。图9a为本申请实施例1的天线单元的第一天线和第二天线的辐射方向图，此时，第一天线和第二天线的工作频率为3.511GHz。图9b为本申请实施例1的天线单元的第一天线和第二天线的辐射方向图，此时，第一天线和第二天线的工作频率为3.996GHz。图10为本申请实施例1的天线单元测量的第一天线和第二天线的辐射效率和系统效率仿真曲线图。

请参见图8a～图8b，在图8a中，白色的箭头表示第一天线自身所产生的电流流向。从图8a可以看出，在低频率3.511GHz下，天线单元中单独激励第一天线时，第一天线自身产生的电流模式为共模电流。结合图6可知，低频率3.511GHz所在的谐振为单独激励第一天线时的谐振的0.25倍IFA(倒F天线，英文全称“Inverted-F Antenna”)模式。其中，第一天线的第一天线辐射体和第一接地枝节的长度之和约为第一天线的工作波长的0.25倍，第一天线的工作波长为工作频率3.511GHz所对应的工作波长。在图8b中，白色的箭头表示单独激励第一天线时，通过能量耦合激励共用辐射体所产生的电流流向。从图8b可以看出，在较高频率3.996GHz下，天线单元单独激励第一天线时，电流多集中在共用辐射体上，该电流为同向的差模电流模式。

请参见图9a～图9b，箭头的方向分别表示第一天线和第二天线的辐射方向图中最大辐射方向。结合图9a和图9b可以看出，在低频率3.511GHz下，第一天线的共模电流与地板电流的分布特性会使得第一天线和第二天线的辐射场强较大区域朝向地板两侧，即第一天线和第二天线的最大辐射方向较大程度偏离地板的厚度方向而朝向地板两侧。在较高频率3.996GHz下，共用辐射体的差模电流会使得第一天线和第二天线的辐射场强较大区域朝向地板的厚度方向，即第一天线和第二天线的最大辐射方向基本朝向地板的厚度方向。由此可以验证出，第一天线和第二天线中低频谐振为共模谐振，高频谐振为差模谐振。

请参见图10，虚线表示第一天线或第二天线的辐射效率随频率变化的曲线图，实线表示第一天线或第二天线的系统效率随频率变化的曲线图。辐射效率是衡量天线辐射能力的值，金属损耗、介质损耗带来的损耗影响辐射效率。系统效率是考虑天线端口匹配后的实际效率，即天线的系统效率为天线的实际效率(即效率)。本领域技术人员可以理解，效率一般是用百分比来表示，其与dB之间存在相应的换算关系，效率越接近0dB越好。

从图10可以看出，在工作频率的低频率3.511GHz和在高频率3.996GHz处，第一天线和第二天线的系统效率均大于-2dB，说明高频谐振和低频谐振具有良好的系统效率。

为了进一步清楚地说明本申请所保护的技术方案，图11给出了本实施方式的天线单元的设计原理说明示意图。

如图11所示，在本实施方式中，第一天线辐射体310和第二天线辐射体410相对于一虚拟平面P1对称设置，共用辐射体500的中心线O1位于虚拟平面P1。具体地，第一天线辐射体310靠近第二天线辐射体410的一端(即第一天线辐射体的近端)和第二天线辐射体410靠近第一辐射体400的一端(即第二天线辐射体的近端)分别向共用辐射体500的中心线O1位置延伸。更具体地，第一天线辐射体310和第二天线辐射体410相向靠近的一端相向延伸至靠近共用辐射体500的中心线O1位置。第一接地枝节320连接于第一天线辐射体310靠近第二天线辐射体410的一端(即第一天线辐射体的近端)，且第一馈电枝节330位于靠近第一天线辐射体310的近端311的位置处。第二接地枝节420连接于第二天线辐射体410靠近第一天线辐射体310的一端(即第二天线辐射体的近端)，且第二馈电枝节430位于靠近第二天线辐射体410的近端的位置处。也就是说，第一天线300、第二天线400的大电流处与共用辐射体500的大电流处在共用辐射体500的中心线O1位置处相互靠近。

进一步地，第一天线辐射体310远离第二天线辐射体410的一端312(即第一天线辐射体的远端)和第二天线辐射体410远离第一天线辐射体310的一端412(即第二天线辐射体的远端)分别向共用辐射体500的两端延伸。也就是说，第一天线辐射体310远离第二天线辐射体410的一端312向共用辐射体500的一端510延伸，即与共用辐射体500的一端510朝同一方向延伸；第二天线辐射体410远离第一天线辐射体310的一端412向共用辐射体500的另一端延伸520，即与共用辐射体500的另一端520朝同一方向延伸。需要说明的是，第一天线300不设有第一接地枝节320的一端312为第一天线300的开口端，也就是说，第一天线300的开口端即为第一天线辐射体310远离第二天线辐射体410的一端312。第二天线400不设有第二接地枝节420的一端412为第二天线400的开口端，也就是说，第二天线400的开口端即为第二天线辐射体410远离第一天线辐射体310的一端412。这样使得第一天线300的大电场处所在的开口端312与共用辐射体500的大电场处所在的一端510朝同一方向延伸，第二天线400的大电场处所在的开口端412与共用辐射体500的大电场处所在的另一端520也朝同一方向延伸。也就是说，第一天线300、第二天线400的大电场处所在的开口端分别与共用辐射体500的大电场处所在的两端朝同一方向延伸。

从而，第一天线300、第二天线400的大电流处分别与共用辐射体500的大电流处在共用辐射体500的中心线O1位置处相互靠近，第一天线300、第二天线400的大电场处所在的开口端分别与共用辐射体500的大电场处所在的两端朝同一方向延伸，能够第一天线300或第二天线400产生的共模谐振与共用辐射体所产生差模谐振具有很好的相容性。

在本实施方式中，第一天线辐射体310远离第二天线辐射体410的一端312延伸至靠近共用辐射体500的一端510的位置处，第二天线辐射体410远离第一天线辐射体310的一端412延伸至靠近共用辐射体500的另一端520的位置处。这样使得第一天线300的大电场处与共用辐射体500的大电场处在共用辐射体500的一端510处相互靠近，第二天线400的大电场处与共用辐射体500的大电场处在共用辐射体500的另一端520处相互靠近。

需要说明的是，第一天线辐射体310的一端312与共用辐射体500的一端510之间的距离根据实际的需要合理设置，第二天线辐射体410的一端412与共用辐射体500的另一端520之间的距离也可以根据实际的需要合理设置。

为了进一步强调第一馈电枝节、第一接地枝节与第二馈电枝节、第二接地枝节靠近共用辐射体的中心位置在本实施例中起到的重要作用，图12给出了第二种参考设计的天线单元的结构示意图。

如图12所示，图12所示的第二种参考设计的天线单元200B＇与图11所示的本申请天线单元200的不同之处在于，第一天线300B＇的开口端(即第一天线的第一天线辐射体的自由端)与第二天线400B＇的开口端(即第二天线的第二天线辐射体的自由端)相向靠近，并均位于靠近共用辐射体500B＇的中心线位置处。其中，在该参考设计中，第一天线辐射体310B＇的自由端为近端311B＇，第二天线辐射体410B＇的自由端为近端411B＇。

第一接地枝节320B＇连接于第一天线辐射体310B＇远离第二天线辐射体410B＇的一端(即第一天线辐射体310B＇的远端312B＇)，且第一馈电枝节330B＇位于靠近第一天线辐射体310B＇的远端312B＇的位置处。第二接地枝节420B＇连接于第二天线辐射体410B＇远离第一天线辐射体310B＇的一端(即第二天线辐射体410B＇的远端412B＇)，且第二馈电枝节430B＇位于靠近第二天线辐射体410B＇的远端412B＇的位置处，其他参数保持不变。这样就会使得第一天线300B＇的大电流处和第二天线400B＇的大电流处分别靠近共用辐射体500B＇的两端处的大电场处，使得第一天线300B＇、第二天线400B＇的大电场处与共用辐射体500B＇的大电流处在共用辐射体500B＇的中心线位置处相互靠近。从而，第一天线300B＇和第二天线400B＇将相互影响，兼容性较差。

为了更具体地说明本申请所保护的技术方案，采用全波电磁仿真软件XFDTD对本实施例中的天线单元200B＇进行仿真分析，获得了如图13所示的效果曲线图。

请参见图13，图13为本申请的天线单元、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。横坐标表示频率，单位为GHz，纵坐标表示S₁₁的幅度值，单位为dB。曲线“本申请实施例1的天线单元”表示本申请实施例1的天线单元中第一天线或第二天线的S₁₁随频率变化的曲线图。曲线“第二种参考设计的天线单元”表示第二种参考设计的天线单元中第一天线或第二天线的S₁₁随频率变化的曲线图。

从图13可以看到，采用第二种参考设计的天线单元时，第一天线或第二天线自身辐射体产生的共模谐振的谐振频率比共用辐射体所产生的差模谐振的谐振频率高，当第一天线或第二天线自身辐射体产生的共模谐振的谐振频率向低频移动时，共用辐射体所产生的差模谐振的谐振频率也会向低频移动，反之，共用辐射体所产生的差模谐振的谐振频率向高频移动时，第一天线或第二天线自身辐射体产生的共模谐振的谐振频率也向高频移动。也就是说，第一天线或第二天线自身辐射体产生的共模谐振的谐振频率与共用辐射体所产生的差模谐振的谐振频率同时向低频移动或者同时向高频移动。从而说明第一天线或第二天线自身辐射体所产生的共模谐振与共用辐射体所产生的差模谐振无法靠近且不相容。

当采用本申请实施例1的天线单元时，第一天线或第二天线自身辐射体产生的共模谐振的谐振频率比共用辐射体所产生的差模谐振的谐振频率低，第一天线或第二天线自身辐射体所产生的共模谐振的谐振频率与共用辐射体所产生的差模谐振的谐振频率能够相互靠近。因此，本实施方式通过将第一天线的开口端与第二天线的开口端分别靠近共用辐射体的两端，第一接地枝节与第二接地枝节相向靠近，且第一馈电枝节和第一接地枝节、以及第二馈电枝节、第二接地枝节均位于靠近共用辐射体的中心位置处，使得第一天线和第二天线产生的共模谐振与共用辐射体所产生的差模谐振相互靠近，同时不会相互影响，具有很好的兼容性。

请参见图14，图14为本申请实施例1的电子设备100的一实施方式的结构示意图。如图14所示，本申请实施例还提供了一种电子设备100，包括地板700，电子设备100还包括以上任一实施方式所提供的天线单元200。

地板700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，第一射频源和第二射频源设置于走线层。

地板700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700也可由其它导电材料制得。地板700也可以是电子设备100(比如手机)屏幕下方的金属薄膜。

在本实施方式中，共用辐射体500、第一天线300和第二天线400可由电子设备100的金属边框(该金属边框为电子设备100的外边框)形成。本领域技术人员可以理解，在可替代的其他实施方式中，共用辐射体500、第一天线300和第二天线400也可采用贴片结构，该贴片结构设于电子设备100的外边框的表面或贴设于电子设备100的背盖。此时，其有导电材料制得。或者，共用辐射体500、第一天线300和第二天线400也可采用嵌设于电子设备100的屏幕内部的透明结构，使得该天线单元200为嵌设于电子设备100的屏幕内部的透明天线单元。

如图14所示，本实施方式中，天线单元200位于电子设备100的顶部的短侧边位置。当然，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，天线单元200也可以设置于电子设备100的底部的短侧边位置、或者位于两侧的长侧边位置、或者电子设备100的四个角部位置处、或者位于地板700所在的区域(比如位于地板700的正上方或正下方)等。

其中，在本实施方式中，电子设备100的地板700的长度约为150mm，宽度约为70mm；介质基板的厚度为0.8mm；天线单元200的长度为31mm，高度为6.2mm。当然，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，地板700的尺寸、介质基板的尺寸可以根据实际需要进行合理设置，天线单元200的尺寸也可以在满足天线性能的情况下合理设置。

在本实施方式中，该电子设备100可以为智能手机、平板电脑或智能手表等手持式或穿戴式装置，第一天线300和第二天线400可以为边框天线或支架天线，共用辐射体500可以使用玻璃天线工艺形成在玻璃背盖表面上。

具体地，共用辐射体500呈水平状态放置在背盖上，在第一天线300和第二天线400为边框天线(即第一天线300和第二天线400形成于边框)时，第一天线300和第二天线400呈竖直状态放置，此时，第一天线300和第二天线400分别与共用辐射体500呈垂直设置。当然，需要说明的是，垂直设置可以是大致垂直，是可以有一定容许的偏差。

共用辐射体500呈水平状态放置在背盖上，在第一天线300和第二天线400为支架天线(即第一天线300和第二天线400放置于支架)时，第一天线300和第二天线400呈水平状态放置，此时，第一天线300和第二天线400分别与共用辐射体500呈平行设置。

进一步地，为了让第一天线300和第二天线400能够完全覆盖5G N77(3.3～4.2GHz)、N78(3.3～3.8GHz)与N79(4.4～5GHz)频段，本实施方式提供了电子设备100的另一种天线单元的供电电路。

请参见图15，图15为本申请实施例1的电子设备的另一实施方式中天线单元200A的供电电路示意图。

如图15所示，本实施方式所提供的电子设备的结构基本与上一实施方式所提供的电子设备的结构相同，其不同之处在于，电子设备还包括与天线单元200A对应设置的阻抗匹配控制系统800A，阻抗匹配控制系统800A包括第一阻抗匹配控制电路810A和第二阻抗匹配控制电路820A。其中，第一阻抗匹配控制电路810A包括第一电感L1和第一电容C1。第一电感L1串联连接于第一天线300A的第一馈电枝节330A的第一馈电点331A与第一射频源600A之间，第一电容C1的一端连接于第一天线300A的第一馈电枝节330A的第一馈电点331A，另一端连接于地板，以调节第一天线300A的匹配阻抗。

第二阻抗匹配控制电路820A包括第二电感L2和第二电容C2。第二电感L2串联连接于第二天线400A的第二馈电枝节430A的第二馈电点431A与第二射频源610A之间，第二电容C2的一端连接于第二天线400A的第二馈电枝节430A的第二馈电点431A，另一端连接于地板，以调节第二天线400A的匹配阻抗。从而使得第一天线300A和第二天线400A的频率带宽可以涵盖N77/78/79频带。

当然，本领域技术人员可以理解的是，第一阻抗匹配控制电路和第二阻抗匹配控制电路也可以采用其它控制电路结构，比如可以采用2条以上的匹配支路，各匹配支路可以采用电容或电感等(例如，串电容并电感、或并电容串电感等)，在此并不局限于本实施例中的电路结构。

下面结合图16-图17对天线单元200A的性能做具体地说明。采用全波电磁仿真软件XFDTD对本实施例中的另一实施方式中天线单元200A进行仿真分析，获得了如图16-图17所示的效果曲线图。

获取图16-图17所示的曲线图的仿真条件如下表2所示：

表2

请参见图16～图17，图16为本申请实施例1的电子设备的另一实施方式中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17为本申请实施例1的电子设备的另一实施方式中天线单元测量的第一天线和第二天线的辐射效率和系统效率仿真曲线图。

其中，在图16中，横坐标表示频率，单位为GHz，纵坐标表示S₁₁或S₂₁的幅度值，单位为dB。曲线“S₁₁”表示天线单元中第一天线或第二天线的S₁₁随频率变化的曲线图。曲线“S₂₁”表示天线单元中第一天线和第二天线之间的S₂₁随频率变化的曲线图。

从图16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，也就是说，第一天线和第二天线的工作频段均为3.3～5.0GHz，满足全球5G N77、N78和N79频段的覆盖。同时，在工作频段3.3～5.0GHz的频段内，S₂₁小于-10dB，第一天线与第二天线之间的隔离度大于10dB，第一天线和第二天线能单独正常工作。也就是说，在工作频段3.3～5.0GHz内，第一天线和第二天线均满足全球5G N77、N78以及N79频段的覆盖且具有很好的隔离特性。

请参见图17，虚线表示第一天线或第二天线的辐射效率随频率变化的曲线图，实线表示第一天线或第二天线的系统效率随频率变化的曲线图。

从图17可以看出，在工作频段3.3～5.0GHz内，第一天线和第二天线的辐射效率大于-2dB，在3.3～5.0GHz的工作频段内，第一天线和第二天线的系统效率大于-3dB，也就是说，在工作频段3.3～5.0GHz内，第一天线和第二天线的辐射效率和系统效率均较高。

请参见图18，图18为本申请实施例1的电子设备100B的又一实施方式的结构示意图。如图18所示，本实施方式所提供的电子设备100B的结构与上述实施方式所提供的电子设备100B的结构(如图14所示)的不同之处在于，本实施方式所提供的电子设备100B包括两个天线单元200B，每一个天线单元200B均采用上述实施方式所提供的天线单元(该天线单元结合图1-图2予以理解)，每一个天线单元200B均包括两个天线，即两个天线单元200B一共包含有4个天线，可以构成4天线MIMO系统。在本实施方式中，两个天线单元200B包括第一天线单元210B和第二天线单元220B，第一天线单元210B的两个天线分别定义为第一天线300B和第二天线400B，第二天线单元220B的两个天线分别定义为第三天线350B和第四天线450B。

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100B也可包括8个天线(即包括4个天线单元)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。

如图18所示，第一天线单元210B和第二天线单元220B沿电子设备100B的地板700B的长度方向平行间隔排列，第一天线单元210B的长度方向和第二天线单元220B的长度方向分别与电子设备100B的短侧边平行。

进一步地，第一天线单元210B和第二天线单元220B相对设置。本实施方式中，第一天线单元210B和第二天线单元220B之间的间隔距离可以为10mm。当然，本领域技术人员可以理解，在可替代的其他实施方式中，第一天线单元210B和第二天线单元220B之间的间隔距离可以根据实际需要合理设置，例如间距可以大于10mm。需要说明的是，间隔距离可以是第一天线单元210B和第二天线单元220B之间的最短距离，或者是第一天线单元210B和第二天线单元220B之间间隔的平均距离。当第一天线单元210B和第二天线单元220B平行设置时，间隔距离为垂直于平行方向的间距。应可理解，第一天线单元210B和第二天线单元220B也可以呈角度设置，或沿直线设置，本申请对此并不做任何限定。

图18中所示出的第一天线单元210B和第二天线单元220B的设置位置布局方式仅为举例说明，在实际使用时，本领域技术人员可以根据实际的需要合理设置第一天线单元210B和第二天线单元220B的设置位置，比如，第一天线单元210B和第二天线单元220B沿地板700B的外边缘间隔设置，或者位于地板700B的相对设置的两个短边或者两个长边等设置方式。

更进一步地，第一天线单元210B和第二天线单元220B均位于电子设备100B的地板700B的上方。当然，本领域技术人员可以理解的是，在可替代的其他实施方式中，第一天线单元210B和第二天线单元220B也可以分别设置于地板700B的侧边缘外，在此并不对本申请的保护范围产生限定作用。

从图18所述的四天线架构除了可以应用在MIMO天线系统之外，也可以实践在不同的设计中搭配各种电路以符合不同的应用需求，本申请不做限制。

在本实施方式中，四天线架构应用在MIMO天线系统，此时，第一天线单元210B和第二天线单元220B中4个天线所接收的射频信号来自不同的射频源，即来自不同的射频输出端口。

当然，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，第一天线单元210B和第二天线单元220B中4个天线所接收的射频信号也可以来自同一的射频源，即来自同一射频芯片的同一射频输出端口，举例而言，可将四天线搭配后端的切换控制电路，可以进一步实现作为类阵列天线系统使用。可以从四天线中可以任意选择一天线、两天线、三天线或是四天线进行天线场型合成，通过天线场型合成可以增加合成天线增益用以提升上行覆盖率或是增加下载吞吐量。

下面以电子设备100B包括两个天线单元200B为例，对电子设备100B的两个天线单元200B的性能进行说明。采用全波电磁仿真软件XFDTD对本实施例中的又一实施方式中天线单元200B进行仿真分析，获得了如图19-图21所示的效果曲线图。其中，第一天线300B和第三天线350B之间的间隔距离为10mm，第二天线400B和第四天线450B之间的间隔距离为10mm，第一天线单元210B的共用辐射体和第二天线单元220B的共用辐射体的长度均为29mm，高度为5.5mm，其它相关参数与上述表1中的参数相同。

请参见图19～图21，图19为本申请实施例1的电子设备的又一实施方式中两个天线单元测量的四个天线的S11参数性能仿真曲线图。图20为本申请实施例1的电子设备的又一实施方式中两个天线单元中任意相邻的两个天线之间的S₂₁性能仿真曲线图。图21为本申请实施例1的电子设备的又一实施方式中两个天线单元测量的四个天线的辐射效率和系统效率仿真曲线图。

请参见图19，横坐标表示频率，单位为GHz，纵坐标表示S₁₁的幅度值，单位为dB。曲线“第一天线或第二天线”表示第一天线单元的第一天线或第二天线的S₁₁随频率变化的曲线图。曲线“第三天线或第四天线的S₁₁”第二天线单元的第三天线或第四天线的S₁₁随频率变化的曲线图。

从图19可以看到，第一天线单元的第一天线或第二天线各自具有两个谐振，低频谐振为第一天线或第二天线本身的天线辐射体产生的共模谐振，该低频谐振的谐振频率为3.45GHz，高频谐振为共用辐射体所激发的差模谐振，该高频谐振的谐振频率为3.9GHz。第二线单元的第三天线或第四天线同样具有两个谐振组成，低频谐振为第三天线或第四天线本身的天线辐射体产生的共模谐振，该低频谐振的谐振频率也为3.45GHz，高频谐振为共用辐射体所激发的差模谐振，该高频谐振的谐振频率为3.75GHz。

请参见图20，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。曲线“S₂₁”表示两个天线单元中第一天线和第二天线之间的S₂₁随频率变化的曲线图。曲线“S₄₃”表示两个天线单元中第三天线和第四天线之间的S₂₁随频率变化的曲线图。曲线“S₄₁或S₃₂”表示两个天线单元中第一天线和第四天线之间、或者第二天线和第三天线之间的S₂₁随频率变化的曲线图。曲线“S₄₂或S₃₁”表示两个天线单元中第二天线和第四天线之间、或者第一天线和第三天线之间的S₂₁随频率变化的曲线图。

从图20可以看到，在频段3.3～5.0GHz内，各曲线的S₂₁小于-10dB，即第一天线和第二天线之间的隔离度、第三天线和第四天线之间的隔离度、第一天线和第四天线之间的隔离度、第二天线和第三天线之间的隔离度、第二天线和第四天线之间的隔离度、第一天线和第三天线之间的隔离度均大于10dB。由此说明，在本实施方式中，当在电子设备中设置两个天线单元(即4个天线)时，在工作频段3.3～5.0GHz内，能够克服4个天线中任意相邻的两个天线之间的互相耦合效应，使各天线之间的隔离度较好。

请参见图21，曲线“第一天线或第二天线的辐射效率”表示第一天线或第二天线的辐射效率随频率变化的曲线图，曲线“第一天线或第二天线的系统效率”表示第一天线或第二天线的系统效率随频率变化的曲线图，曲线“第三天线或第四天线的辐射效率”表示第三天线或第四天线的辐射效率随频率变化的曲线图，曲线“第三天线或第四天线的系统效率”表示第三天线或第四天线的系统效率随频率变化的曲线图。

从图21可以看出，在工作频段3.36～3.5GHz内，第一天线、第二天线、第三天线和第四天线的系统效率均大于-6dB，即各天线具有良好的系统效率，且能够满足实际的电子设备产品的应用需求。并且，第一天线和第二天线的系统效率优于第三天线和第四天线的系统效率，这是因为第一天线和第二天线相比于第三天线和第四天线更靠近地板的外边缘，受到地板的屏蔽影响较小。

实施例2

请参见图22，其示出了本申请实施例2的天线单元200C的示意性结构。本申请实施例2的天线单元200C的结构基本与实施例1所提供的天线单元200C的结构相同，其不同之处在于，第一天线300C的第一馈电枝节330C的结构以及第一馈电枝节330C与第一天线辐射体310C之间的馈电结构不同，第二天线400C的第二馈电枝节430C的结构以及第二馈电枝节430C与第二天线辐射体410C之间的馈电结构不同。

具体地，第一馈电枝节330C间隔耦合于第一天线辐射体310C。第一馈电枝节330C包括第一水平馈电枝节332C(即第一馈电枝节的第一馈电段)和第一垂直馈电枝节333C(即第一馈电枝节的第二馈电段)。第一垂直馈电枝节333C从第一水平馈电枝节332C的靠近第一接地枝节320C的一端朝向地板的方向垂直延伸，第一馈电点331C位于第一垂直馈电枝节333C的远离第一水平馈电枝节332C的一端。第一水平馈电枝节332C与第一天线辐射体310C以第四间隔360C相对设置，并通过第四间隔360C与第一天线辐射体310C耦合。

第二馈电枝节430C间隔耦合于第二天线辐射体410C。第二馈电枝节430C包括第二水平馈电枝节432C(即第二馈电枝节的第一馈电段)和第二垂直馈电枝节433C(即第二馈电枝节的第二馈电段)。第二垂直馈电枝节433C从第二水平馈电枝节432C的靠近第二接地枝节420C的一端朝向地板的方向垂直延伸，第二馈电点431C位于第二垂直馈电枝节433C的远离第二水平馈电枝节432C的一端。第二水平馈电枝节432C与第二天线辐射体410C以第五间隔460C相对设置，并通过第五间隔460C与第二天线辐射体410C耦合。

进一步地，第一天线辐射体310C和第二天线辐射体410C相向靠近的一端之间的距离大于或等于4mm。即第一天线辐射体310C的近端和第二天线辐射体410C的近端之间的距离大于或等于4mm。

本实施方式中，通过设置共用辐射体500C，并通过调整第一天线300C、第二天线400C与共用辐射体500C的相对位置与间距，在第一天线300C与第二天线400C关于共用辐射体500C的中心线O1镜像对称的条件下，使得共用辐射体500C能够成功激发差模谐振。该共用辐射体500C产生的差模谐振除了可以增加第一天线300C和第二天线400C本身的带宽之外，同时又可以改善本实施方式中的第一天线300C和第二天线400C之间的隔离度。在本实施方式中，该电子设备可以为智能手机、平板电脑或智能手表等手持式/穿戴式装置。

需要说明的是，在实际使用时，可以通过调节共用辐射体500C的长度来调节产生的差模谐振频率，也可以调节第一天线300C的尺寸和第二天线400C的尺寸来分别调节第一天线300C的第一天线辐射体310C和第二天线400C的第二天线辐射体410C产生的共模谐振频率。

以下结合图23对天线单元200C的性能做具体地说明。

为了验证本实施例中天线单元200C的实际性能，采用全波点此仿真软件XFDTD对本实施例中的天线单元200C进行仿真分析，获得了如图23所示的效果曲线图。

获取图23所示的曲线图的仿真条件如下表3所示：

表3

请参见图23，图23为本申请实施例2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。横坐标表示频率，单位为GHz，纵坐标表示S₁₁或S₂₁的幅度值，单位为dB。在图23中，实线表示第一天线或第二天线的S₁₁随频率变化的曲线图。虚线表示第一天线和第二天线之间的S₂₁随频率变化的曲线图。

从图23可以看到，第一天线和第二天线均具有两个谐振，两个谐振的谐振频率在3.6GHz和4.311GHz处，低频谐振为第一天线或第二天线本身的天线辐射体产生的共模谐振，高频谐振为共用辐射体所激发的差模谐振，通过共模谐振和差模谐振可以拓宽第一天线和第二天线的带宽。

在频段3.55～4.86GHz内，第一天线和第二天线均具有较好的阻抗匹配，即S₁₁小于-6dB，即第一天线和第二天线的工作频率均为3.55～4.86GHz。同时在该工作频段3.55～4.86GHz内，第一天线与第二天线之间的S₂₁小于-10dB，即第一天线与第二天线之间的隔离度大于10dB，其隔离特性较好。

为了更清楚地说明本实施方式中天线单元的性能，图24-图26给出了第三种参考设计的天线单元的结构示意图以及针对本申请实施例2和第三种参考设计测量的第一天线和第二天线的S参数性能对比仿真曲线图。其中，该第三种参考设计是在本申请实施例2的天线单元的基础上去掉共用辐射体。

为了进一步强调共用辐射体在本实施例中起到的重要作用，图24给出了第三种参考设计的天线单元200C＇(不设有共用辐射体500C)的结构示意图，该第三种参考设计是在本申请实施例2的天线单元200C的基础上去掉共用辐射体500C。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200C＇仅包括第一天线300C＇和第二天线400C＇。

采用全波电磁仿真软件XFDTD对本实施例中的天线单元进行仿真分析，获得了如图25-图26所示的效果曲线图。

请参见图25-图26，图25为本申请实施例2的天线单元、第三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26为本申请实施例2的天线单元测量的第一天线和第二天线的辐射效率和系统效率仿真曲线图。

其中，在图25中，横坐标表示频率，单位为GHz，纵坐标表示S₁₁和S₂₁的幅度值，单位为dB。曲线“本申请实施例2的天线单元的S₁₁”表示本申请实施例2的天线单元中第一天线或第二天线的S₁₁随频率变化的曲线图。曲线“本申请实施例2的天线单元的S₂₁”表示本申请实施例2的天线单元中第一天线和第二天线之间的S₂₁随频率变化的曲线图。曲线“第三种参考设计的天线单元的S₁₁”表示第三种参考设计的天线单元中第一天线或第二天线的S₁₁随频率变化的曲线图。曲线“第三种参考设计的天线单元的S₂₁”表示第三种参考设计的天线单元中第一天线和第二天线之间的S₂₁随频率变化的曲线图。

从图25可以看到，当天线单元不设共用辐射体(参见图22的共用辐射体)时，第一天线和第二天线各自仅有一个谐振，该谐振的谐振频率在4.4GHz处，第一天线和第二天线只存在本身的天线辐射体产生的共模谐振。在4.1～4.8GHz的频段内，S₁₁小于-6dB，同时，S₂₁大于或等于-10dB，说明第一天线和第二天线在工作频段4.1～4.8GHz内的隔离度较差，会相互干扰。

当天线单元设有共用辐射体时，第一天线和第二天线各自共有两个谐振，分别谐振在3.6GHz和4.311GHz处，其中低频谐振为第一天线或第二天线本身的天线辐射体产生，该谐振属于共模谐振，而高频的谐振为共用辐射体所激发的差模谐振，通过共模谐振和差模谐振可以扩展第一天线和第二天线的带宽，使其涵盖更多频段。在3.55～4.8GHz的频段内，S₁₁小于-6dB，同时S₂₁小于-10dB，说明第一天线和第二天线的工作频段基本覆盖3.55～4.8GHz，基本可以满足全球5G N77(3.3～4.2GHz)、N78(3.3～3.8GHz)与N79(4.4～5.0GHz)频段的全面覆盖，同时在该工作频率内，第一天线与第二天线之间的隔离度较好。

请参见图26，在图26中，虚线表示第一天线或第二天线的辐射效率随频率变化的曲线图，实线表示第一天线或第二天线的系统效率随频率变化的曲线图。

从图26可以看到，当天线单元设有共用辐射体时，在3.55～4.8GHz的频段内，第一天线和第二天线的系统效率基本上均大于或等于-2dB。也就是说，第一天线和第二天线均具有较好的系统效率。

由此得出，共用辐射体的除了可以增加第一天线和第二天线的带宽之外，还可以较大幅度的改善第一天线和第二天线之间的隔离度。另外，第一天线和第二天线共享了共用辐射体来激发出差模谐振，间接的缩小了天线单元所需的尺寸，能够更容易设置在电子设备内部。

请参见图27a～图27b，图27a为本申请实施例2的天线单元的第一天线和第二天线的辐射方向图，此时，第一天线和第二天线的工作频率为3.6GHz。图27b为本申请实施例2的天线单元的第一天线和第二天线的辐射方向图，此时，第一天线和第二天线的工作频率为4.311GHz。在图27～图27b中，箭头的方向分别表示第一天线和第二天线的辐射方向图中最大辐射方向。

结合图27a和图27b可以看出，在低频率3.6GHz下，第一天线的共模电流与地板电流的分布特性会使得第一天线和第二天线的辐射场强较大区域朝向地板两侧，即第一天线和第二天线的最大辐射方向较大程度偏离地板的厚度方向而朝向地板两侧。在较高频率4.311GHz下，共用辐射体的差模电流会使得第一天线和第二天线的辐射场强较大区域朝向地板的厚度方向，即第一天线和第二天线的最大辐射方向基本朝向地板的厚度方向。由此可以得出，第一天线和第二天线中低频谐振为共模谐振，高频谐振为差模谐振。

总的来说，本实施方式提出的天线单元设计，共用辐射体所产生的差模谐振除了可以增加第一天线和第二天线本身的带宽之外，同时又可以改善原本第一天线和第二天线之间的隔离度。

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 (16)

1.一种天线单元，其特征在于，所述天线单元包括：

第一天线和第二天线，所述第一天线包括第一天线辐射体，所述第二天线包括第二天线辐射体，所述第一天线辐射体的第一端与所述第二天线辐射体的第一端分别连接于电子设备的地板，并以第一间隔相对设置，所述第一天线辐射体整体位于所述第一间隔的一侧，所述第二天线辐射体整体位于所述第一间隔的另一侧，所述第一天线辐射体的第二端与所述第二天线辐射体的第二端相对远离；其中，通过所述第一天线辐射体可接收所述电子设备的第一射频源输出的射频信号，以使所述第一天线向外辐射；通过所述第二天线辐射体可接收所述电子设备的第二射频源输出的射频信号，以使所述第二天线向外辐射；

共用辐射体，所述第一天线辐射体与所述共用辐射体以第二间隔侧向相对设置，并通过所述第二间隔与所述共用辐射体耦合，所述第二天线辐射体与所述共用辐射体以第三间隔侧向相对设置，并通过所述第三间隔与所述共用辐射体耦合，其中，所述第一天线辐射体整体位于所述第二间隔的一侧，所述第二天线辐射体整体位于所述第三间隔的一侧，所述共用辐射体整体位于所述第二间隔和所述第三间隔的另一侧。

2.如权利要求1所述的天线单元，其特征在于，所述第一天线辐射体的第一端和所述第二天线辐射体的第一端分别向所述共用辐射体的中心线的位置延伸，所述第一天线辐射体的第二端和所述第二天线辐射体的第二端分别向所述共用辐射体的两端延伸。

3.如权利要求1或2所述的天线单元，其特征在于，所述第一天线辐射体和所述第二天线辐射体相对于一虚拟平面对称设置，所述共用辐射体的中心线位于所述虚拟平面。

4.如权利要求1～3中任一项所述的天线单元，其特征在于，所述共用辐射体、所述第一天线辐射体和所述第二天线辐射体均呈直条形；

和/或，所述第一天线辐射体和所述第二天线辐射体呈直线状排列；

和/或，所述共用辐射体分别与所述第一天线辐射体、所述第二天线辐射体平行设置。

5.如权利要求1～4中任一项所述的天线单元，其特征在于：

所述第一天线还包括第一接地枝节，所述第一接地枝节从所述第一天线辐射体的第一端朝向地板的方向延伸，所述第一接地枝节的远离第一天线辐射体的一端为第一接地点，所述第一接地点可与所述地板连接，使得所述第一天线辐射体的一端通过所述第一接地枝节连接于所述地板；

第二天线还包括第二接地枝节，所述第二接地枝节从所述第二天线辐射体的第一端朝向所述地板的方向延伸，所述第二接地枝节的远离第二天线辐射体的一端为第二接地点，所述第二接地点可与所述地板连接，使得所述第二天线辐射体的一端通过所述第二接地枝节连接于所述地板。

6.如权利要求5所述的天线单元，其特征在于，所述第一天线还包括第一馈电枝节，所述第一馈电枝节位于所述第一天线辐射体的远离所述共用辐射体的一侧，所述第一馈电枝节的远离所述第一天线辐射体的一端为第一馈电点，所述第一馈电点连接于所述第一射频源，以为所述第一天线辐射体耦合馈电或直接馈电，所述第一馈电枝节与所述第一接地枝节间隔设置；

所述第二天线还包括第二馈电枝节，所述第二馈电枝节位于所述第二天线辐射体的远离所述共用辐射体的一侧，所述第二馈电枝节的远离所述第二天线辐射体的一端为第二馈电点，所述第二馈电点连接于所述第二射频源，以为所述第二天线辐射体耦合馈电或直接馈电，所述第二馈电枝节与所述第二接地枝节间隔设置。

7.如权利要求6所述的天线单元，其特征在于，所述第一馈电枝节为所述第一天线辐射体直接馈电时，所述第一馈电枝节从所述第一天线辐射体朝向所述地板的方向延伸；

所述第二馈电枝节为所述第二天线辐射体直接馈电时，所述第二馈电枝节从所述第二天线辐射体朝向所述地板的方向延伸。

8.如权利要求7所述的天线单元，其特征在于，所述第一天线辐射体的第一端和所述第二天线辐射体的第一端之间的距离大于或等于2mm。

9.如权利要求6所述的天线单元，其特征在于，所述第一馈电枝节为所述第一天线辐射体耦合馈电时，所述第一馈电枝节包括第一馈电段和第二馈电段，所述第二馈电段从所述第一馈电段的靠近所述第一接地枝节的一端朝向所述地板的方向垂直延伸，所述第一馈电点位于所述第二馈电段的远离所述第一馈电段的一端，所述第一馈电段与所述第一天线辐射体以第四间隔相对设置，并通过所述第四间隔与所述第一天线辐射体耦合；

所述第二馈电枝节为所述第二天线辐射体耦合馈电时，所述第二馈电枝节包括第一馈电段和第二馈电段，在所述第二馈电枝节中，所述第二馈电段从所述第一馈电段的靠近所述第二接地枝节的一端朝向所述地板的方向垂直延伸，所述第二馈电点位于所述第二馈电段的远离所述第一馈电段的一端，所述第一馈电段与所述第二天线辐射体以第五间隔相对设置，并通过所述第五间隔与所述第二天线辐射体耦合。

10.如权利要求9所述的天线单元，其特征在于，所述第一天线辐射体的第一端和所述第二天线辐射体的第一端之间的距离大于或等于4mm。

11.如权利要求1～10中任一项所述的天线单元，其特征在于，第一天线和第二天线产生第一谐振，所述共用辐射体产生第二谐振。

12.如权利要求1～11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范围至少部分重叠。

13.如权利要求1～12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。

14.一种电子设备，包括地板，其特征在于，所述电子设备还包括如权利要求1～13中任一项所述的天线单元。

15.如权利要求14所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备包括两个如权利要求1～13中任一项所述的天线单元，分别为第一天线单元和第二天线单元，所述第一天线单元和所述第二天线单元组成MIMO天线。

16.如权利要求14或15所述的电子设备，其特征在于，在所述天线单元中，所述共用辐射体设置于所述电子设备的背盖，所述第一天线和所述第二天线由所述电子设备的外边框形成，或者，设置于所述电子设备的支架上。

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