CN207250708U - 一种磁性材料高隔离mimo手机天线 - Google Patents

一种磁性材料高隔离mimo手机天线 Download PDF

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Abstract

本实用新型的目的在于提出一种小尺寸、宽频段、高传输速率、高频带利用率以及隔离度性能优良的手机天线系统,提供了一种磁性材料高隔离MIMO手机天线,包括FR4基板(1)、第一子天线(2)、第二子天线(3)、第一薄膜(4)、第二薄膜(5)以及金属接地板(6);所述第一子天线(2)和第二子天线(3)印刷在基板(1)的上表面,均为平面结构印刷天线,且关于基板(1)的纵向中心线对称;所述第一薄膜(4)覆盖在第一子天线(2)上表面且距离基板(1)上边缘一定距离处,第二薄膜(5)覆盖在第二子天线(3)上表面且距离基板(1)上边缘一定距离处,所述第一薄膜(4)与第二薄膜(5)沿基板(1)纵向中心线左右对称;金属接地板(6)印刷在基板(1)的背面。

Description

一种磁性材料高隔离MIMO手机天线
技术领域
本实用新型属于天线技术领域,具体涉及一种磁性材料高隔离MIMO手机天线。
背景技术
随着无线通信的迅猛发展,用户对移动通信大吞吐数据量需求的急剧增长,特别是对实时传输大量数据的无线应用提出了更高的要求,人们触碰和认知世界的方式正在发生着深刻地改变,而当前的通信已经很难满足人民对大吞吐数据量的需求,为此,多天线技术——多输入多输出(Multiple Input Multiple Output, MIMO)通信技术,提供了解决该问题的新途径。它在无线链路两端均采用多天线,分别同时接收与发射,能够充分开发空间资源,在无需增加频谱资源和发射功率的情况下,成倍地提升通信系统的容量与可靠性。
手机作为无线通信行业的关键设备,影响着人们对无线通信质量的直接体验,而手机天线又是决定手机通信质量关键的因素,直接决定手机能否继续领导通信市场。小尺寸、宽频段、多频段一直是手机天线研究的热点,而多输入多输出(MIMO)手机天线在满足上述要求和当前频谱资源下进一步提高了高传输速率和频带利用率。
因此,设计一款小尺寸、宽频段、高传输速率、高频带利用率以及隔离度性能优良的多输入多输出(MIMO)手机天线具有广阔的应用前景。
中国专利公开号CN204809382,公开日2015年11月25日,发明创造的名称为LTE/WWAN 频段的 MIMO 手机天线,该申请案公开了一种 LTE/WWAN 频段的MIMO 手机天线,包括基板、馈电枝节一、馈电枝节二、辐射带一、辐射带二、金属接地板;基板上表面设有馈电枝节一、馈电枝节二;馈电枝节二由下横向矩形贴片、电容一、L 形贴片、电容二、上横向矩形贴片、电感、左纵向矩形贴片、短路圆柱一、电容三、右纵向矩形贴片、短路圆柱二组成,其不足之处在于所添加的集总元件即电感、电容,增加了天线损耗,所采用的不对称结构不利于消除天线间的共模干扰。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提出一种小尺寸、宽频段、高传输速率、高频带利用率以及隔离度性能优良的手机天线系统,提供了一种磁性材料高隔离MIMO手机天线。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:一种磁性材料高隔离MIMO手机天线,包括FR4基板(1)、第一子天线(2)、第二子天线(3)、第一薄膜(4)、第二薄膜(5)以及金属接地板(6);所述第一子天线(2)和第二子天线(3)印刷在基板(1)的上表面,均为平面结构印刷天线,且关于基板(1)的纵向中心线对称;所述第一薄膜(4)覆盖在第一子天线(2)上表面且距离基板(1)上边缘一定距离处,第二薄膜(5)覆盖在第二子天线(3)上表面且距离基板(1)上边缘一定距离处,所述第一薄膜(4)与第二薄膜(5)沿基板(1)纵向中心线左右对称;金属接地板(6)印刷在基板(1)的背面。
本实用新型磁性材料的加入使得子天线间的隔离度性能优良,在通信频带内均小于-20dB,天线为平面结构且磁性薄膜材料厚度很小在微米级,适用于超薄智能手机。此外,采用多输入多输出(MIMO)手机天线技术在当前频谱资源下进一步提高了传输速率和频带利用率,整体采用对称结构有利于抵消一部分天线间的共模干扰,未添加任何集总元件,降低了天线损耗,在低频段(824-960MHz)内测试结果S21达到-20dB以下,低频隔离效果更佳。
作为优选,所述第一子天线(2),包括:第一馈电带(21)、第一耦合馈电带(22)、第一辅助耦合馈电带(23)以及第一辅助耦合馈电带(24);所述第一馈电带(21),包括第一馈电点(211)和第一倒L型馈电带(212),第一倒L型馈电带(212)与基板(1)左边缘的距离为11.5mm,与基板(1)上边缘的距离为3mm;第一馈电点(211)设置在第一倒L型馈电带(212)竖向枝节的下端;第一倒L型馈电带(212)横向枝节尺寸为11mm×3.5mm,竖向枝节尺寸为8.5mm×1.5mm;所述第一耦合馈电带(22),包括第一接地点(221)、第一矩形馈电带(222)、第一L型馈电带(223)、第一反L型馈电带(224)、第一U型馈电带(225)以及第一倒L型馈电带(226);所述第一接地点(221)设置在第一矩形馈电带(222)的底端,第一矩形馈电带(222)的上端与第一L型馈电带(223)横向枝节的右端垂直连接,第一L型馈电带(223)竖向枝节的上端与第一反L型馈电带(224)横向枝节的左端垂直连接,第一反L型馈电带(224)的竖向枝节上端与第一U型馈电带(225)下横向枝节的右端垂直连接,第一U型馈电带(225)上横向枝节的右端和第一倒L型馈电带(226)竖向枝节的下端垂直连接,第一倒L型馈电带(226) 横向枝节的外侧与基板(1)的上边缘平齐,第一倒L型馈电带(226) 横向枝节的左边缘与基板(1)的左边缘平齐;所述第一矩形馈电带(222)的尺寸为1.5mm×1mm;所述第一L型馈电带(223)横向枝节的尺寸为11mm×0.5mm,竖向枝节的尺寸为4mm×0.5mm;所述第一反L型馈电带(224) 横向枝节的尺寸为11 mm×0.5mm,竖向枝节的尺寸为1.5mm×1mm;所述第一U型馈电带(225)下横向枝节尺寸为6mm×2mm,第一U型馈电带(225)竖向枝节尺寸为1.25mm×1mm,第一U型馈电带(225)上横向枝节尺寸为6mm×0.75mm;所述第一倒L型馈电带(226)竖向枝节尺寸为2mm×1mm,横向枝节尺寸为28mm×2mm;所述第一辅助耦合馈电带(23)的尺寸为6mm *7.5mm,与基板(1)的上边缘的距离为3mm;所述第一辅助耦合馈电带(24) 的尺寸为2mm *13mm,第一辅助耦合馈电带(24)左边缘与基板(1)的左边缘距离为15mm,第一辅助耦合馈电带(24)上边缘与基板(1)的上边缘距离为10mm。
作为优选,所述的第一薄膜(4)和第二薄膜(5)均为自偏置镍锌铁氧体磁性薄膜,第一薄膜(4)和第二薄膜(5)的长宽尺寸均为22mm×22mm,厚度范围为2um-10um,与基板(1)的上边缘距离为4mm,覆盖天线部分面积。
本实用新型中,第一薄膜(4)和第二薄膜(5)可作为吸波材料或电磁屏蔽材料使用。
作为优选,所述金属接地板(6),包括矩形接地板(61)和矩形接地板(62),矩形接地板(61)尺寸为100mm×60mm,矩形接地板(62)尺寸为15mm×2mm;所述矩形接地板(61)的纵向中心线和矩形接地板(62)的纵向中心线以及基板(1)的纵向中心线三者重合,矩形接地板(62)的下端与矩形接地板(61)的上端连接,矩形接地板(62)的上端与基板(1)的上边缘平齐,接地板(61)的下端与基板(1)的下边缘平齐。
作为优选,所述矩形接地板(61)的上端开有两个关于所述纵向中心线左右对称且大小均为10mm×1mm的矩形槽,左侧矩形槽的左边缘与基板(1)的左边缘距离为26mm。
作为优选,所述基板(1)的尺寸为115mm×60mm×0.8mm。
本实用新型的有益效果:本实用新型利用耦合馈电技术进一步减小了天线尺寸,达到了小型化、宽频段、多频段的设计要求;结合自偏置镍锌铁氧体磁性薄膜材料,磁性材料的使用不仅很大程度上改善了天线间的解耦而且进一步缩小了天线的尺寸,大大节约了手机宝贵的空间资源;此外,本设计采用多输入多输出(MIMO)手机天线技术在当前频谱资源下进一步提高了传输速率和频带利用率,整体采用对称结构有利于抵消一部分天线间的共模干扰,未添加任何集总元件,降低了天线损耗,在低频段(824-960MHz)内测试结果达到-20dB以下,低频隔离效果更佳。
附图说明
图1是本实用新型的天线立体示意图;
图2是本实用新型的俯视图;
图3是本实用新型的左视图;
图4是本实用新型的接地板示意图;
图5是本实用新型的S11及S21参数图。
图中:1-FR4基板,2-第一子天线,3-第二子天线,4-第一铁氧体磁性材料薄膜,5-第二铁氧体磁性材料薄膜,6-金属接地板,21-第一馈电带,22-第一耦合馈电带,23-第一辅助耦合馈电带,24-第一辅助耦合馈电带,211-第一馈电点,212-第一倒L型馈电带,221-第一接地点,222-第一矩形馈电带,223-第一L型馈电带,224-第一反L型馈电带,225-第一U型馈电带,226-第一倒L型馈电带,31-第二馈电带,32-第二耦合馈电带,33-第二辅助耦合馈电带,34-第二辅助耦合馈电带,31-第二馈电带,311-第二馈电点,312-第二倒L型馈电带,321-第二接地点,322-第二矩形馈电带,323-第二倒L型馈电带,324-第二倒L型馈电带,325-第二U型馈电带,326-第二倒L型馈电带,61-矩形接地板,62-矩形接地板,63-矩形槽,64-矩形槽。
具体实施方式
下面通过具体实施例,并结合附图,对本实用新型的技术方案作进一步的具体说明。
一种磁性材料高隔离MIMO手机天线,如图1、图2和图3所示,包括FR4基板(1)、第一子天线(2)、第二子天线(3)、第一薄膜(4)、第二薄膜(5)以及金属接地板(6);所述第一子天线(2)和第二子天线(3) 印刷在基板(1)的上表面,均为平面结构印刷天线,且关于基板(1)的纵向中心线对称;第一薄膜(4)覆盖在第一子天线(2)上表面且距离基板(1)上边缘4mm,第二薄膜(5)覆盖在第二子天线(3)上表面且距离基板(1)上边缘4mm,第一薄膜(4)与第二薄膜(5)尺寸均为22mm×22mm×2um,均为自偏置镍锌铁氧体磁性薄膜,沿基板(1)纵向中心线左右对称;金属接地板(6)印刷在基板(1)的背面,基板(1)的尺寸为115mm×60mm×0.8mm。
第一子天线(2),包括:第一馈电带(21)、第一耦合馈电带(22)、第一辅助耦合馈电带(23)以及第一辅助耦合馈电带(24)。第一馈电带(21),包括第一馈电点(211)和第一倒L型馈电带(212),第一倒L型馈电带(212)与基板(1)左边缘的距离为11.5mm,与基板(1)上边缘的距离为3mm;第一馈电点(211)设置在第一倒L型馈电带(212) 竖向枝节的下端;第一倒L型馈电带(212)横向枝节尺寸为11mm×3.5mm,竖向枝节尺寸为8.5mm×1.5mm;所述第一耦合馈电带(22),包括第一接地点(221)、第一矩形馈电带(222)、第一L型馈电带(223)、第一反L型馈电带(224)、第一U型馈电带(225)以及第一倒L型馈电带(226);所述第一接地点(221)设置在第一矩形馈电带(222)的底端,第一矩形馈电带(222)的上端与第一L型馈电带(223)横向枝节的右端垂直连接,第一L型馈电带(223)竖向枝节的上端与第一反L型馈电带(224)横向枝节的左端垂直连接,第一反L型馈电带(224)的竖向枝节上端与第一U型馈电带(225)下横向枝节的右端垂直连接,第一U型馈电带(225)上横向枝节的右端和第一倒L型馈电带(226)竖向枝节的下端垂直连接,第一倒L型馈电带(226) 横向枝节的外侧与基板(1)的上边缘平齐,第一倒L型馈电带(226) 横向枝节的左边缘与基板(1)的左边缘平齐;所述第一矩形馈电带(222)的尺寸为1.5mm×1mm;所述第一L型馈电带(223)横向枝节的尺寸为11mm×0.5mm,竖向枝节的尺寸为4mm×0.5mm;所述第一反L型馈电带(224) 横向枝节的尺寸为11 mm×0.5mm,竖向枝节的尺寸为1.5mm×1mm;所述第一U型馈电带(225)下横向枝节尺寸为6mm×2mm,第一U型馈电带(225)竖向枝节尺寸为1.25mm×1mm,第一U型馈电带(225)上横向枝节尺寸为6mm×0.75mm;所述第一倒L型馈电带(226)竖向枝节尺寸为2mm×1mm,横向枝节尺寸为28mm×2mm;所述第一辅助耦合馈电带(23)的尺寸为6mm *7.5mm,与基板(1)的上边缘的距离为3mm;所述第一辅助耦合馈电带(24) 的尺寸为2mm *13mm,第一辅助耦合馈电带(24)左边缘与基板(1)的左边缘距离为15mm,第一辅助耦合馈电带(24)上边缘与基板(1)的上边缘距离为10mm。
第二子天线(3)的结构与第一子天线(2)的结构相对应,包括:第二馈电带(31)、第二耦合馈电带(32)、第二辅助耦合馈电带(33)以及第二辅助耦合馈电带(34)。第二馈电带(31),包括第二馈电点(311)和第二倒L型馈电带(312)。第二耦合馈电带(32),包括第二接地点(321)、第二矩形馈电带(322)、第二L型馈电带(323)、第二反L型馈电带(324)、第二U型馈电带(325)以及第二倒L型馈电带(326)。第二子天线(3)的结构分布与第一子天线(2)的结构以基板(1)的纵向中心线为轴左右对称。
金属接地板(6),如图4所示,包括矩形接地板(61)和矩形接地板(62),矩形接地板(61)尺寸为100mm×60mm,矩形接地板(62)尺寸为15mm×2mm;所述矩形接地板(61) 的纵向中心线与矩形接地板(62)的纵向中心线重合,矩形接地板(62)的下端与矩形接地板(61)的上端连接,矩形接地板(62)的上端与基板(1)的上边缘平齐,接地板(61)的下端与基板(1)的下边缘平齐。矩形接地板(61)的上端开有两个关于所述纵向中心线左右对称且大小均为10mm×1mm的矩形槽,左侧矩形槽的左边与基板(1)的左边缘距离为26mm。
如图5所示,是本实用新型的S11和S21参数图,分别显示了在VSWR<3即S11<-6dB时和在VSWR<1.5即S21<-10dB时,天线的阻抗带宽和隔离度特性;由图可知S11能够将LTE700/GSM850/900/DCS1800/PCS1900/UMTS2100/LTE2300/LTE2500通信频段以及GNSS导航频段完全覆盖,满足多频段和宽频带的要求;从S21的曲线分布来看,在通信频短内天线的隔离度性能十分优良均小于-20dB。
以上所述实施例只是本实用新型的一种较佳的方案,并非对本实用新型作任何形式上的限制,在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其他的变体及改型。

Claims (6)

1.一种磁性材料高隔离MIMO手机天线,包括FR4基板(1),其特征在于,还包括:第一子天线(2)、第二子天线(3)、第一薄膜(4)、第二薄膜(5)以及金属接地板(6);
所述第一子天线(2)和第二子天线(3)印刷在基板(1)的上表面,均为平面结构印刷天线,且关于基板(1)的纵向中心线对称;所述第一薄膜(4)覆盖在第一子天线(2)上表面且距离基板(1)上边缘一定距离处,第二薄膜(5)覆盖在第二子天线(3)上表面且距离基板(1)上边缘一定距离处,所述第一薄膜(4)与第二薄膜(5)沿基板(1)纵向中心线左右对称;金属接地板(6)印刷在基板(1)的背面。
2.根据权利要求1所述的一种磁性材料高隔离MIMO手机天线,其特征在于,所述第一子天线(2),包括:第一馈电带(21)、第一耦合馈电带(22)、第一辅助耦合馈电带(23)以及第一辅助耦合馈电带(24);
所述第一馈电带(21),包括第一馈电点(211)和第一倒L型馈电带(212),第一倒L型馈电带(212)与基板(1)左边缘的距离为11.5mm,与基板(1)上边缘的距离为3mm:第一馈电点(211)设置在第一倒L型馈电带(212)竖向枝节的下端;第一倒L型馈电带(212)横向枝节尺寸为11mm×3.5mm,竖向枝节尺寸为8.5mm×1.5mm;
所述第一耦合馈电带(22),包括第一接地点(221)、第一矩形馈电带(222)、第一L型馈电带(223)、第一反L型馈电带(224)、第一U型馈电带(225)以及第一倒L型馈电带(226);
所述第一接地点(221)设置在第一矩形馈电带(222)的底端,第一矩形馈电带(222)的上端与第一L型馈电带(223)横向枝节的右端垂直连接,第一L型馈电带(223)竖向枝节的上端与第一反L型馈电带(224)横向枝节的左端垂直连接,第一反L型馈电带(224)的竖向枝节上端与第一U型馈电带(225)下横向枝节的右端垂直连接,第一U型馈电带(225)上横向枝节的右端和第一倒L型馈电带(226)竖向枝节的下端垂直连接,第一倒L型馈电带(226)横向枝节的外侧与基板(1)的上边缘平齐,第一倒L型馈电带(226)横向枝节的左边缘与基板(1)的左边缘平齐;所述第一矩形馈电带(222)的尺寸为1.5mm×1mm;
所述第一L型馈电带(223)横向枝节的尺寸为11mm×0.5mm,竖向枝节的尺寸为4mm×0.5mm;
所述第一反L型馈电带(224)横向枝节的尺寸为11mm×0.5mm,竖向枝节的尺寸为1.5mm×1mm;
所述第一U型馈电带(225)下横向枝节尺寸为6mm×2mm,第一U型馈电带(225)竖向枝节尺寸为1.25mm×1mm,第一U型馈电带(225)上横向枝节尺寸为6mm×0.75mm;
所述第一倒L型馈电带(226)竖向枝节尺寸为2mm×1mm,横向枝节尺寸为28mm×2mm;
所述第一辅助耦合馈电带(23)的尺寸为6mm*7.5mm,与基板(1)的上边缘的距离为3mm;
所述第一辅助耦合馈电带(24)的尺寸为2mm*13mm,第一辅助耦合馈电带(24)左边缘与基板(1)的左边缘距离为15mm,第一辅助耦合馈电带(24)上边缘与基板(1)的上边缘距离为10mm。
3.根据权利要求1所述的一种磁性材料高隔离MIMO手机天线,其特征在于,所述的第一薄膜(4)和第二薄膜(5)均为自偏置镍锌铁氧体磁性薄膜;
第一薄膜(4)和第二薄膜(5)的长宽尺寸均为22mm×22mm,厚度范围为2um-10um,与基板(1)的上边缘距离为4mm,覆盖天线部分面积。
4.根据权利要求1所述的一种磁性材料高隔离MIMO手机天线,其特征在于,所述金属接地板(6),包括矩形接地板(61)和矩形接地板(62),矩形接地板(61)尺寸为100mm×60mm,矩形接地板(62)尺寸为15mm×2mm;所述矩形接地板(61)的纵向中心线和矩形接地板(62)的纵向中心线以及基板(1)的纵向中心线三者重合,矩形接地板(62)的下端与矩形接地板(61)的上端连接,矩形接地板(62)的上端与基板(1)的上边缘平齐,接地板(61)的下端与基板(1)的下边缘平齐。
5.根据权利要求4所述的一种磁性材料高隔离MIMO手机天线,其特征在于,所述矩形接地板(61)的上端开有两个关于所述纵向中心线左右对称且大小均为10mm×1mm的矩形槽,左侧矩形槽的左边缘与基板(1)的左边缘距离为26mm。
6.根据权利要求1所述的一种磁性材料高隔离MIMO手机天线,其特征在于,所述基板(1)的尺寸为115mm×60mm×0.8mm。
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