CN205211920U - 一种手机lte天线及其mimo天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种手机LTE天线及其MIMO天线，包括馈电结构、接地短路线、分支线，所述馈电结构通过馈电点连接于手机主板端的馈电信号端，所述接地短路线一端通过接地点与手机主板端的地相连，所述馈电结构与分支线为相互间隔齿合结构，所述分支线连接接地短路线的另一端。天线的整体尺寸小，实现小型化宽频LTE天线，高隔离度、低相关系数，覆盖频段宽，高效率，该设计结构简单，易于实现，研发周期短，生产成本低。该设计天线性能良好，形式简单，易于实现，研发周期短，降低了天线走线的复杂度，提高了天线设计和生产效率，生产成本得到降低。

Description

一种手机LTE天线及其MIMO天线

技术领域

本实用新型涉及手机天线领域，更具体地，涉及手机LTE天线及其MIMO天线。

背景技术

如何提供高数据速率、高服务质量的传输是未来无线通信系统面临的技术关键性挑战。频谱资源的匮乏和传播环境引起的衰落和干扰需要我们采取相应的措施来提高频谱利用率和传输的可靠性。其中，MIMO技术充份开发空间资源，利用多个天线实现多发多收，在不需要增加频谱资源和天线的发送功率的情况下，可以成倍地提高信道容量。OFDM技术是多载波传输的一种，其多载波之间相互正交，可以高效地利用频谱资源。将二者有效的结合起来既可以为系统提供高传输速率，也能提高系统容量，降低成本，已成为下一代移动通信技术的热点和研究方向。

多输入多输出MIMO(MultipleinputMultipleOutput）技术是无线移动通信领域智能天线技术的重大突破，能够成倍的提高系统的容量和频谱利用率，受到广泛关注。系统性能的提高得益于发送端和接收端采用的多天线配置，但是这种配置方式要求相应的配备多个射频链路，使得系统成本明显提高，同时加大了系统配置和维护的难度。天线选择技术其核心思想是从所有天线中选择部分性能优越的发送天线或接收天线进行传输或接收，用相对较少的收发射频链路支持较多的天线，从而使系统不再完全受射频成本的限制，同时也降低系统的复杂度。无线通信技术在不断的发展，有限的无线资源面临着通信数据大爆炸的困境。如何用较少的频率资源来传输更多的信息以及抑制无线电子干扰成为无线通信技术发展的两大挑战。MIMO就是在无线信道中利用多个天线收发，来抑制信道的衰落。对于无线信道而言，多径衰落是一个先天的缺陷，引起码间干扰，从而大大降低系统的性能，然而对于MIMO系统而言，多径可以作为一个有利因素加以利用，MIMO系统在发射端和接收端均采用多天线或阵列天线和多通道，从而改善每个用户得到的服务质量（误比特率或数据速率）。

空时编码是MIMO的核心问题。相关文献中已提出不少MIMO及空时编码算法。但是为了在4G/5G等新一代系统中实际应用MIMO，在空时编码算法研究上还有大量的工作要做。新一代无线通信系统计划采用空时处理技术，例如IEEE802.16.3宽带固定无线接入的物理层把空时码作为内码，RS码作为外码；欧洲WIND-FLEX项目研究空时处理用于室内64-100Mbit/s的无线自适应MODEM。数据速率20Mbit/s，带宽效率提高20%的空时码是4G的重要技术之一。人们正在不断的提出新的或改进的空时编码方法以改善MIMO的性能，减少空时编码系统复杂性，更好的适应新一代无线通信系统的要求和信道时间的情况。

在下一代移动通信技术LTE中，已经明确了多天线MIMO技术作为其必选项，无独有偶的是，在广播电视覆盖中，由于高清、4K等高质量视频格式所要求的高的传输速率，在下一代地面数字电视广播标准中，也将MIMO列为重要的技术方案。

目前，对MIMO技术的研究工作已经进入到一个相对成熟的阶段。但至今为止，MIMO在蜂窝系统中还很少商业实现。除了多入单出的纯发分集方案，目前3G还没有采用任何的MIMO方案。影响MIMO的系统大规模商业化的两个主要因素：一是天线问题：在MIMO的系统设计中，天线的数目和间距是很重要的系统参数。对于终端而言1/2波长间距足够保证非相关衰落，最大可能是使用两根天线，而对于手机而言，安装两根天线可能是个问题，这是因为目前手机设计的趋势是把天线放入盖子里以改进外表的吸引力，这就使得间隔的要求近乎苛刻。二是接收机复杂度的问题：首先，接收机中对MIMO信道的估计使得复杂度增加，另外，复杂度还来自于特别的RF，硬件和接收机高级分离算法。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型要解决的技术问题是提供一种低相关性、高效率、小型化的手机LTE天线及其MIMO天线。

本实用新型手段源自于对天线、电磁场理论，无线信道以及对无线通讯产品设计的系统了解，特别是单极子天线，loop天线以及耦合馈电相关原理的理解，针对手机LTE天线的基本要求：1.天线空间在500mm2之内2.要求水平方向（H-plane）为全向、高增益。设计出了一种适用于手机LTE频段的低相关性，高效率，小型化MIMO天线。本实用新型设计思路简单明了，设计速度快，调整灵活，有效，结构简单，成本低廉。因此，本技术具有很强的独创性和实用性。本技术已经成功使用于实际项目中，并被证实大大提高了天线性能和研发效率。

为解决上述技术问题，本实用新型提供的技术方案是：一种手机LTE天线，包括馈电结构、接地短路线、分支线，所述馈电结构通过馈电点连接于手机主板端的馈电信号端，所述接地短路线一端通过接地点与手机主板端的地相连，所述馈电结构与分支线为相互间隔齿合结构，所述分支线连接接地短路线的另一端。

所述馈电结构包括相连的直接馈电线和耦合馈电线，直接馈电线连接馈电点，耦合馈电线为齿状结构。

所述分支线包括与馈电结构设置在同一平面上的第一分支线，以及设置在第一分支线垂直平面上的第二分支线，所述第一分支线上设有与耦合馈电线匹配的齿状分支。

所述第二分支线和第一分支线通过集总电容连接。

所述馈电结构和接地短路线形成环状天线结构。

一种上述述的手机LTE天线的MIMO天线，包括分别位于手机主板端四个角落的第一手机LTE天线、第二手机LTE天线、第三手机LTE天线和第四手机LTE天线，所述第一手机LTE天线和第二手机LTE天线位于手机主板端的一端，所述第三手机LTE天线和第四手机LTE天线位于手机主板端的另一端，所述手机主板端地线分别向两端的第一手机LTE天线和第二手机LTE天线之间、第三手机LTE天线和第四手机LTE天线之间延伸设置延长地线。

所述延长地线为从主板端平面向上延伸并折弯的“T”型结构。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：

本实用新型提供一种手机LTE天线及其MIMO天线，通过采用齿状结构的耦合馈电线提高了天线带宽，并通过在分支线中加载集总电容，使得天线的整体尺寸得以减小，实现小型化宽频LTE天线，使得在现有的手机尺寸下采用4×4MIMO天线成为可能；

同时通过加入延长地线降低隔离度来实现4×4低相关系数，高效率的MIMO天线；

相邻天线之间引入延长地线降低天线的隔离度和相关系数，解决了目前手机LTE多天线隔离度不好的问题；

该设计结构简单，易于实现，研发周期短，生产成本低。该设计天线性能良好，形式简单，易于实现，研发周期短，降低了天线走线的复杂度，提高了天线设计和生产效率，生产成本得到降低；

该实用新型天线覆盖频带宽，辐射效率高，天线带宽覆盖LTE频段：LTE700(698-878MHZ)，LTE2300(2300-2400MHZ),LTE2500(2500-2690MHZ)和WWAN(wirelesswideareanetwork)频段：824-960MHZ（GSM850/900），1710-2170MHZ(GSM1800/1900/UMTS)。

附图说明

图1为本实用新型实施例局部结构示意图。

图2为本实用新型实施例局部平面结构示意图。

图3为本实用新型实施例整体结构示意图。

图4为本实用新型实施例驻波图，在705MHz-960MHz,1710MHz-2700MHz实现了双谐振。

图5为本实用新型实施例隔离度图，在705MHz-960MHz,1710MHz-2700MHz隔离度均小于-10dB。

其中，1为手机主板端，2为直接馈电线，3为耦合馈电线，4为第一分支线，5为接地短路线，6为第二分支线，7为集总电容，9为延长地线。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员理解，下面将结合附图以及实施例对本实用新型进行进一步详细描述。

实施例1

如图1、2、3、4、5所示，一种手机LTE天线的MIMO天线，天线的基本组成形式为PCB形式，放置于手机主板端1上。包括对称地设置于手机四个角落的四个手机LTE天线，分别为结构相同的第一手机LTE天线、第二手机LTE天线、第三手机LTE天线和第四手机LTE天线，形成4×4MIMO天线，单个手机LTE天线印制在PCB+弹片上，单个天线的馈电点A与接地点B分别通过PCB走线与主板端的地脚相连。单个手机LTE天线由馈电结构，接地短路线5，分支线，延长地线9组成。其中分支线包括第一分支线4和第二分支线6，第一分支线4与第二分支线6通过集总电容7相连，同时与接地短路线5相连。馈电结构是通过耦合馈电结构实现，包括直接馈电线2和耦合馈线3，直接馈电线2一端连接馈电点A，另一端连接耦合馈电线3，耦合馈电线3为齿状结构，该齿状结构与第一分支线4为相互间隔齿合结构，第一分支线4上设有与耦合馈电线3齿状结构匹配的齿状分支，这种馈电结构可以增加天线的耦合量有助于进一步提高天线的带宽。第一分支线4和第二分支线6本身将分别会产生一个天线的低频谐振，第二分支线6的末端电流比较强，调节其宽度可以调整低频段两个谐振的带宽。同时由于通过调节直接馈电线2和耦合馈线3以及接地短路线5可以有效改变分布电容和分布电感，从而可以有效的提高低频段的带宽，使得天线在低频端覆盖698MHZ-960MHZ。此外在第一分支线4和第二分支线6之间加入集总电容7可以减小天线的整体尺寸，使得在现有的手机尺寸下采用4×4MIMO天线成为可能，同时第二分支线的高次模会在高频2GHz处产生一个谐振，第一分支线在2.6GHZ处产生谐振，馈电结构结合接地短路线5形成一个环状天线，谐振频率在1.7GHZ，使得单个天线的高频带宽得以提升，最终可覆1710-2700MHz。组4×4MIMO阵列时，在相邻的天线之间加入延长地线9来降低天线之间的隔离度：延长地线9为从主板端平面向上延伸并折弯的“T”型结构，“T”型结构的末端横线为一段短截线，结构本身会有一个分布电感的效果，再加上短截线与地之间形成的分布电容可以改变延长地线9的电流分布，从而调整左右两边天线的电流分布，达到改善天线之间隔离度的效果。同时这种结构也可以改变相邻两天线的方向图进而改善天线之间的相关系数，可以改善MIMO性能。

实施例2

一种手机LTE天线，为实施例1中的手机LTE天线结构。该设计结构简单，易于实现，研发周期短，生产成本低。该设计天线性能良好，能覆盖LTE频段，且形式简单，易于实现，研发周期短，降低了天线走线的复杂度，提高了天线设计和生产效率，生产成本得到降低。

本实用新型中未具体介绍的功能模块均可采用现有技术中的成熟功能模块。

以上为本实用新型的其中具体实现方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些显而易见的替换形式均属于本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种手机LTE天线，其特征在于：包括馈电结构、接地短路线、分支线，所述馈电结构通过馈电点连接于手机主板端的馈电信号端，所述接地短路线一端通过接地点与手机主板端的地相连，所述馈电结构与分支线为相互间隔齿合结构，所述分支线连接接地短路线的另一端。

2.根据权利要求1所述的手机LTE天线，其特征在于：所述馈电结构包括相连的直接馈电线和耦合馈电线，直接馈电线连接馈电点，耦合馈电线为齿状结构。

3.根据权利要求2所述的手机LTE天线，其特征在于：所述分支线包括与馈电结构设置在同一平面上的第一分支线，以及设置在第一分支线垂直平面上的第二分支线，所述第一分支线上设有与耦合馈电线匹配的齿状分支。

4.根据权利要求3所述的手机LTE天线，其特征在于：所述第二分支线和第一分支线通过集总电容连接。

5.根据权利要求1所述的手机LTE天线，其特征在于：所述馈电结构和接地短路线形成环状天线结构。

6.一种权利要求1～5中任意一项所述的手机LTE天线的MIMO天线，其特征在于：包括分别位于手机主板端四个角落的第一手机LTE天线、第二手机LTE天线、第三手机LTE天线和第四手机LTE天线，所述第一手机LTE天线和第二手机LTE天线位于手机主板端的一端，所述第三手机LTE天线和第四手机LTE天线位于手机主板端的另一端，所述手机主板端地线分别向两端的第一手机LTE天线和第二手机LTE天线之间、第三手机LTE天线和第四手机LTE天线之间延伸设置延长地线。

7.根据权利要求6所述的手机LTE天线的MIMO天线，其特征在于：所述延长地线为从主板端平面向上延伸并折弯的“T”型结构。