CN206301937U - 一种mimo天线、路由器及电子装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及天线技术领域，提供了一种MIMO天线、路由器及电子装置。MIMO天线，包括第一天线单元和第二天线单元，所述第一天线单元包括第一天线和第二天线，所述第二天线单元包括第三天线和第四天线，所述第一天线、第二天线、第三天线和第四天线依次间距分布并分别具有多个串联连接的辐射枝节，所述第二天线和第三天线相互平行布置，所述第一天线和第四天线的顶端分别向内倾斜布置。路由器，包括设置有控制电路的壳体和至少一个上述的MIMO天线。电子装置，包括外壳、电路板和上述的MIMO天线。本实用新型所提供的MIMO天线，在天线尺寸有限的情况下改善相邻天线的隔离度，削弱相邻天线信号的相互影响，增加天线布局的自由度，能够提升MU‑MIMO产品的性能。

Description

一种MIMO天线、路由器及电子装置

技术领域

本实用新型涉及天线技术领域，特别是涉及一种MIMO天线、路由器及电子装置。

背景技术

目前的多天线技术主要有两种形式：智能天线系统和多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output，简称MIMO)天线系统。由于MIMO技术可以充分使用独立空间传播路径来大大提升网络服务速率和链路性能，其成为在LTE及未来4G技术中最关键的核心技术之一。针对MIMO技术的应用，现有的MIMO多天线部署方案一般是采用多根天线水平隔离或垂直隔离的方案来产生MIMO的弱相关性信道，从而最终保证MIMO技术的使用性能。但是，这种方案会给电子装置小型化的发展趋造成难度，特别是当MIMO天线数要求达到4根及4根以上的场景。

例如，现有的一些路由产品的多天线方案，需要用到6根、8根、12根等多路天线，对于这类多天线方案，常见的有天线外置和天线内置两种类型。外置天线产品中，天线占用空间大且其位置可调整的范围较小，并且外置双频天线的产品需要使用合路器，会给传输信号带来额外的损耗，外置单频天线的产品天线的布局较为困难。内置天线产品，多采用低增益天线，覆盖范围小，方向性受到设备内部布局的影响较大，天线之间的隔离度略差。因此，在MIMO天线方案中，需要设计一种结构紧凑，并且能满足同频段天线之间及不同频段天线之间的隔离度和方向性要求的多输入多输出天线。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种MIMO天线、路由器及电子装置，旨在解决现有技术所存在的天线布局空间有限时，天线之间的隔离度差的问题。

本实用新型提供了一种MIMO天线，包括第一天线单元和第二天线单元，所述第一天线单元包括第一天线和第二天线，所述第二天线单元包括第三天线和第四天线，所述第一天线、第二天线、第三天线和第四天线依次间距分布并分别具有多个串联连接的辐射枝节，所述第二天线和第三天线相互平行布置，所述第一天线和第四天线的顶端分别向内倾斜布置。

具体地，所述第一天线单元和第二天线单元镜像对称。

具体地，所述第一天线的中心线与所述第二天线的中心线的夹角、及所述第三天线的中心线与所述第四天线的中心线的夹角为20度至60度。

具体地，所述第一天线、第二天线、第三天线和第四天线的中心位于同一直线上。

具体地，所述第一天线单元和所述第二天线单元为双面印刷PCB贴壳天线。

具体地，所述第一天线、第二天线、第三天线和第四天线为双频天线。

本实用新型所提供的MIMO天线，在天线尺寸有限的情况下改善相邻天线的隔离度，削弱了相邻天线信号的相互影响，增加了天线布局的自由度，能够提升MU-MIMO产品的性能。

为了达到目的，本实用新型还提供了一种路由器，包括设置有控制电路的壳体，还包括至少一个上述所述的MIMO天线，所述壳体的截面呈“L”形，所述壳体包括底座和由该底座的一端向上延伸形成天线外壳，所述控制电路设置于所述底座内，所述MIMO天线收容于所述天线外壳。

具体地，所述天线外壳的外端向远离所述底座中心的方向倾斜。

具体地，所述MIMO天线中，所述第二天线和所述第三天线对称地放置于所述天线外壳的中轴线的两侧。

本实用新型所提供的路由器，利用结构紧凑且能够满足隔离度要求的MIMO天线，解决了天线内置式的路由器增益低、隔离度和方向性差的问题，进而提升了路由器整体的性能。

此外，本实用新型提供了一种电子装置，包括外壳和电路板，还包括上述所述的MIMO天线，所述电路板与所述天线电连接并用以接收信号和发送信号，所述电路板和所述天线安装在所述外壳中。

本实用新型所提供的电子装置，利用具有紧凑结构的MIMO天线，顺应了电子装置向着短小、轻薄方向的发展趋势，并且隔离度好的MIMO天线削弱了相邻天线信号的相互影响，进而提升了电子装置的整体性能。

附图说明

图1为本实用新型较佳实施例中MIMO天线的结构示意图；

图2A和图2B分别为图1所示出的MIMO天线中的第一天线的第一表面、第二表面的结构示意图；

图3为本实用新型较佳实施例中的路由器的立体图；

图4为图3所示出的路由器的主视图；

图5为图3所示出的路由器的左视图；

图6为图1所示的MIMO天线的第一天线在2.4GHz频段三个频点在水平面(XOY面)的方向图；

图7为图1所示的MIMO天线的第一天线在5GHz频段三个频点在水平面(XOY面)的方向图；

图8为图1所示的MIMO天线的第二天线在2.4GHz频段三个频点在水平面(XOY面)的方向图；

图9为图1所示的MIMO天线的第二天线在5GHz频段三个频点在水平面(XOY面)的方向图；

图10为图1所示的MIMO天线的第三天线在2.4GHz频段三个频点在水平面(XOY面)的方向图；

图11为图1所示的MIMO天线的第三天线在5GHz频段三个频点在水平面(XOY面)的方向图；

图12为图1所示的MIMO天线的第四天线在2.4GHz频段三个频点在水平面(XOY面)的方向图；

图13为图1所示的MIMO天线的第四天线在5GHz频段三个频点在水平面(XOY面)的方向图。

具体实施方式

为了使本实用新型要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图1和图2，本实用新型较佳实施例中的MIMO天线，包括第一天线单元20和第二天线单元30，第一天线单元20包括第一天线21和第二天线22，第二天线单元30包括第三天线31和第四天线32，第一天线21、第二天线22、第三天线31和第四天线32依次间距分布并分别具有多个串联连接的辐射枝节40，第二天线22和第三天线31相互平行布置，第一天线21和第四天线32的顶端分别向内倾斜布置。本实施例所提供的MIMO天线，在天线尺寸有限的情况下改善相邻天线的隔离度，削弱了相邻天线信号的相互影响，增加了天线布局的自由度，能够提升MU-MIMO产品的性能。两侧天线向内倾斜增加了天线水平极化分量，提高了天线与非垂直极化天线的通信能力。

在本实施例中，第一天线21和第四天线32各为一副；在其他实施方式中，第一天线21和第四天线32可以为两幅或以上横向排列设置。

第一天线单元20和第二天线单元30设置在基板10上。基板10具有第一表面10A及与第一表面10A相对的第二表面10B。本实施例中的基板10是宽度为200～380mm，高度为100～160mm，厚度为6～15mm的塑料腔体。

本实施例所提供的技术方案可以工作于WLAN常用的无线频段，2.4GHz频段为2.4GHz～2.5GHz，5GHz频段为5.15GHz～5.85GHz。在本实施例中，第一天线21、第二天线22、第三天线31和第四天线32的工作频段均为2.4-2.5GHz和5.15-5.85GHz。结合图3，第一天线21、第二天线22、第三天线31和第四天线32通过同轴线馈电并与路由器60内的主板(未图示)的电路连接。采用全双频天线有效的减少了天线数量，削弱了天线间的影响，增加了设计的自由度。

进一步地，如图1所示，第一天线单元20和第二天线单元30镜像对称。这种摆放方式进一步增加了4个天线之间的带间隔离度，具有良好的方向图互补特性，使得水平面方向性较好。

进一步地，如图1所示，第一天线21的中心线与第二天线22的中心线的夹角γ1、及第三天线31的中心线与第四天线32的中心线的夹角γ2为20度至60度。这样的设计通过改变天线极化的方向从而提高了相邻天线之间的隔离度，也丰富了天线的极化，增强了天线与非垂直极化天线的通信能力。

进一步地，如图1所示，第一天线21、第二天线22、第三天线31和第四天线32的中心位于同一直线上。在本实施例中，第一天线21的中心p1与第二天线22的中心p2的距离a1、及第三天线31的中心p3与第四天线32的中心p4的距离a2相同。特别地，a1与a2的长度为30～80mm(55mm较好)。第二天线22的中心p2与第三天线31的中心p3的间距a3为40～100mm(80mm较好)。

进一步地，如图1所示，第一天线单元20和第二天线单元30为双面印刷PCB贴壳天线，图1中示出的虚线图形为印刷在PCB板背面的辐射枝节40。本实施例中，第一天线单元20和第二天线单元30的PCB的尺寸为104.6mm×8.6mm×0.75mm。

进一步地，在本实施例中，第一天线21、第二天线22、第三天线31和第四天线32为双频天线。在其他实施例中，第一天线21、第二天线22、第三天线31和第四天线32为单频天线。

在本实施例中，四根天线均采用2个辐射枝节40串联的方式提高了增益，该MIMO天线在2.4G频段的增益为3dBi，5G频段增益为5dBi，且主要辐射面在垂直于MIMO天线轴线的平面内。特别地，辐射枝节40包括的两个底部相互重叠的长“U”型辐射枝节40A和短“U”型辐射枝节40B，馈电点51设置在馈电带50靠近短“U”型辐射枝节40B底部的一端，其中，长“U”型辐射枝节40A为2G枝节，短“U”型辐射枝节40B为5G辐射枝节。

特别地，如图1所示，第一天线21、第二天线22、第三天线31和第四天线32的结构相同。以下以第一天线21为例进行详述。请参阅图1、图2A和图2B，图2A示出了第一天线21在第一表面10A上的结构的示意图，图2B示出了第一天线21在第二表面10B上的结构的示意图。第一天线21在每一表面上具有一馈电带50和两个辐射枝节40，在两个不同的表面上，第一天线21分别通过一个馈电带50将两个辐射枝节40串联。在第一表面10A上，第一天线21包括2个串联的辐射枝节40，并且两个辐射枝节40的开口方向同向；在第二表面10B上，第一天线21包括2个串联的辐射枝节40，并且两个辐射枝节40的开口方向相反。本实施例中，设于不同表面且“U”型底部相接或相抵，且开口方向相背离的两个的辐射枝节40构成一个辐射单元。第一天线21在的第二表面10B上辐射枝节40B于第一表面10A上的投影与在第一表面10A的两个辐射枝节40A之间。第一天线21的馈电点51设置在馈电带50靠近辐射枝节40底部的一端。

本实施例的技术方案，通过在天线板内倾斜和垂直组合放置天线组成多天线系统的方式，避免了天线较多对外观造成的不利影响，同时也避免了用户随意摆动天线导致覆盖变差的情况，也增加了天线布局的自由度。在尺寸有限的情况下改善与相邻天线间的隔离度，减小相邻天线信号的相互影响，提升产品的MU-MIMO性能。该方案同频段天线的带内隔离度大于20dB，不同频段天线间的带间隔离度大于25dB，天线在2.4G频段增益有3dBi，在5G频段增益有5dBi。实测效果显示，该方案各天线辐射能量主要集中于水平面(XOY面)，同时通过合理的布局，同频段的4根天线具有良好的方向图互补特性，使得水平面方向性较好。

请参阅图3至图5，本实用新型较佳实施例中的路由器60，包括设置有控制电路(未图示)的壳体70，还包括至少一个上述的MIMO天线，壳体70的截面呈“L”形，壳体70包括底座71和由该底座71的一端向上延伸形成天线外壳72，控制电路设置于底座71内，MIMO天线收容于天线外壳72。本实施例所提供的路由器，利用结构紧凑且能够满足隔离度要求的MIMO天线，解决了天线内置式的路由器增益低、隔离度和方向性差的问题，进而提升了路由器整体的性能。

特别地，底座71和天线外壳72一体成型制得壳体70。一体成型简化了壳体70的制造工艺。

进一步地，如图3和图5所示，天线外壳72的外端向远离底座71中心的方向倾斜。天线外壳72的外端向远离底座71中心的方向倾斜，减小了硬件(PCB)对天线的影响，也增加了天线的水平极化分量。

特别地，如图5和图6所示，天线外壳72的外端与底座71法线L2的夹角γ3为10～20度。

进一步地，如图1和图4所示，MIMO天线中，第二天线22和第三天线31对称地放置于天线外壳72的中轴线L1的两侧。这样的设计削弱了相邻天线间的影响。

本实施例的方案通过合理的天线间距、天线间的倾斜角度的设计，使得该方案可在尺寸有限的情况下增加了天线辐射的水平分量，减小相邻天线信号的相互影响，提升产品的MU-MIMO性能。该方案同频段天线的带内隔离度大于20dB，不同频段天线间的带间隔离度大于25dB。该方案采用4个内置贴壳高增益双频天线，减少了天线数量，削弱了天线间的影响，增加了天线布局的自由度。天线在2.4G频段增益有3dBi，在5G频段增益有5dBi。同时，实测效果显示，在天线板向外倾斜10～20度时，采用这种增益水平的天线水平面覆盖效果较好，信号传输距离和穿墙性能较好。

请参阅图6至图13，图6、8、10和12分别显示了4根双频天线在2.4GHz频段三个频点在水平面的方向图的覆盖情况；图7、9、11和13分别显示了4根双频天线在5GHz频段三个频点在水平面的方向图的覆盖情况。可以看到4根天线能到达较好的互补覆盖效果。两侧倾斜天线导致天线方向图也跟随倾斜，天线在水平面的覆盖有所下降，但增强了天线对水平面上下层空间的覆盖，也增加了天线的水平极化分量，能够有效改善和不同通信终端的匹配效果。

本实用新型较佳实施例中的电子装置包括外壳和电路板，还包括上述的MIMO天线，电路板与天线电连接并用以接收信号和发送信号，电路板和天线安装在外壳中。本实施例所提供的电子装置，利用具有紧凑结构的MIMO天线，顺应了电子装置向着短小、轻薄方向的发展趋势，并且隔离度好的MIMO天线削弱了相邻天线信号的相互影响，进而提升了电子装置的整体性能。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种MIMO天线，其特征在于，包括第一天线单元和第二天线单元，所述第一天线单元包括第一天线和第二天线，所述第二天线单元包括第三天线和第四天线，所述第一天线、第二天线、第三天线和第四天线依次间距分布并分别具有多个串联连接的辐射枝节，所述第二天线和第三天线相互平行布置，所述第一天线和第四天线的顶端分别向内倾斜布置。

2.如权利要求1所述的MIMO天线，其特征在于，所述第一天线单元和第二天线单元镜像对称。

3.如权利要求1所述的MIMO天线，其特征在于，所述第一天线的中心线与所述第二天线的中心线的夹角、及所述第三天线的中心线与所述第四天线的中心线的夹角为20度至60度。

4.如权利要求1所述的MIMO天线，其特征在于，所述第一天线、第二天线、第三天线和第四天线的中心位于同一直线上。

5.如权利要求1至4任一项所述的MIMO天线，所述第一天线单元和所述第二天线单元为双面印刷PCB贴壳天线。

6.如权利要求1至4任一项所述的MIMO天线，所述第一天线、第二天线、第三天线和第四天线为双频天线。

7.一种路由器，包括设置有控制电路的壳体，其特征在于，还包括至少一个如权利要求1至6任一项所述的MIMO天线，所述壳体的截面呈“L”形，所述壳体包括底座和由该底座的一端向上延伸形成天线外壳，所述控制电路设置于所述底座内，所述MIMO天线收容于所述天线外壳。

8.如权利要求7所述的路由器，其特征在于，所述天线外壳的外端向远离所述底座中心的方向倾斜。

9.如权利要求7或8所述的路由器，其特征在于，所述MIMO天线中，所述第二天线和所述第三天线对称地放置于所述天线外壳的中轴线的两侧。

10.一种电子装置，包括外壳和电路板，其特征在于，还包括如权利要求1至6任一项所述的MIMO天线，所述电路板与所述天线电连接并用以接收信号和发送信号，所述电路板和所述天线安装在所述外壳中。