CN210296619U - Mimo天线系统及移动终端 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种MIMO天线系统及移动终端，该MIMO天线系统移动终端设置于基板上，基板包括金属地层，该MIMO天线系统包括：至少一组天线，每组天线包括两个天线单体，两个天线单体镜像设置，两个天线单体的馈地点与金属地层连接；滤波去耦结构，每两个天线单体之间设置有一滤波去耦结构，滤波去耦结构设置于金属地层上。本实用新型有利于提高系统的隔离度，提升终端射频性能。
Description
技术领域
本实用新型涉及天线技术领域，特别涉及一种MIMO天线系统及移动终端。
背景技术
随着无线通信技术的发展，以及应用需求，越来越多的移动终端上的WiFi模块开始采用多个天线个数的MIMO系统，以实现更大的信道容量和更好的通信质量。移动终端支持至少两个及以上天线同时工作，由于结构尺寸有限，天线间的隔离度就会相对变差。
实用新型内容
本实用新型的主要目的是提出一种MIMO天线系统及移动终端，旨在提天线高隔离度，有利于提升终端射频性能。
为实现上述目的，本实用新型提出一种MIMO天线系统，设置于基板上，所述基板包括金属地层，所述MIMO天线系统包括：
至少一组天线，每组所述天线包括两个天线单体，两个所述天线单体镜像设置，两个所述天线单体的馈地点与所述金属地层连接；
滤波去耦结构，每两个所述天线单体之间设置有一所述滤波去耦结构，所述滤波去耦结构设置于所述金属地层上。
可选地，所述滤波去耦结构包括隔离槽，所述隔离槽开设于所述金属地层上；
所述隔离槽的形状为类G字形。
可选地，所述隔离槽包括第一弯折槽线和第二弯折槽线，所述第一弯折槽线包括依次收尾相连的第一槽线段、第二槽线段、第三槽线段和第四槽线段；
所述第二弯折槽线包括依次收尾相连的第五槽线段、第六槽线段和第七槽线段；其中，
所述第一槽线段l11、第二槽线段l12、第三槽线段l13和第四槽线段l14的总线长的范围为：l11+l12+l13+l14＝18-25mm；
第五槽线段t11、第六槽线段t12和第七槽线段t13的总线长的范围为t11+t12+t13＝6-12mm。
可选地，所述滤波去耦结构包括微带槽，以及设置于所述微带槽内的微带传输线，所述微带传输线通过导电件连接；
所述微带传输线呈螺旋形设置。
可选地，所述微带传输线包括首尾依次连接的第一枝节、第二枝节、第三枝节、第四枝节、第五枝节、第六枝节和第七枝节；
其中，所述第一枝节l22、第二枝节l22、第三枝节l23和第四枝节l24的枝节长度范围为：l21+l22+l23+l24＝18-25mm；
所述第五枝节t22、第六枝节t23和第七枝节t24的枝节长度范围为：t22+t22+t23＝6-12mm。
可选地，所述导电件为电阻、电容及电感中的一种或者多种组合。
可选地，每一所述天线单体包括：
辐射单体，包括第一水平分支、第二水平分支和第一竖直分支，所述第一水平分支位于所述第二水平分支的上方，且所述第一水平分支的长度值大于所述第二水平分支的长度值，所述第一竖直分支远离第一水平分支的一端设有馈地点；
馈电单体，包括第三水平分支和第二竖直分支，所述第三水平分支靠近所述第二水平分支设置，所述第二竖直分支远离所述第三水平分支的一端设有馈电点；
或者，所述馈电单体，包括第四水平分支，所述第四水平分支靠近所述第二水平分支设置，所述第四水平分支远离所述第一竖直分支的一端设有馈电点。
可选地，所述天线单体为贴片天线、冲压天线以及FPC天线中的一种或多种组合。
可选地，在所述天线设置为多组时，多组所述天线环绕所述基板的周向设置。
本实用新型还提出一种移动终端，包括如上所述的MIMO天线系统。
本实用新型MIMO天线系统在基板上设置有至少一组天线，每组天线包括两个天线单体，两个所述天线单体镜像设置，两个天线单体的馈地点与金属地层连接，本实用新型还在金属地层上设置有滤波去耦结构，通过在每两个天线单体之间设置一滤波去耦结构，以为天线单体提供耦合路径，从而使耦合场叠加抵消，有利于减少两个天线单体之间来自表面波的互耦影响，通过将两个天线单体表面激起的大部分电流集中在该滤波去耦结构中，以减少对另一个天线单体的耦合，起到隔离天线单体之间各自的表面波耦合，从而提高隔离度，有利于提升终端射频性能。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本实用新型MIMO天线系统一实施例的结构示意图；
图2为本实用新型MIMO天线系统另一实施例的结构示意图；
图3为本实用新型MIMO天线系统中隔离槽一实施例的结构示意图；
图4为本实用新型MIMO天线系统又一实施例的结构示意图；
图5为本实用新型MIMO天线系统中微带传输线一实施例的结构示意图；
图6为本实用新型MIMO天线系统的仿真结果图。
附图标号说明：
本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
本实用新型提出一种MIMO天线系统，适用于手机、电脑、智能手表、无线耳机等移动终端中，在移动终端中通常设置有RF(Radio Frequency，射频)单体、WiFi模块、传感器、用户输入单体、接口单体、存储器、处理器、以及电源等部件，其中WiFi作为一种短距离无线传输的模块，移动终端通过WiFi模块可以帮助用户收发电子邮件、浏览网页和访问流式媒体等，它为用户提供了无线的宽带互联网访问。随着无线通信技术的发展，以及应用需求，越来越多的移动终端上的WiFi模块开始采用多个天线个数的MIMO系统，以实现更大的信道容量和更好的通信质量。移动终端支持至少两个及以上天线同时工作，由于结构尺寸有限，天线间的隔离度就会相对变差。隔离度变差，主要是两个方面，一是空间耦合，二是表面波耦合。目前产品应用多是增加天线的空间距离来减少空间耦合以便提高天线隔离度，提高RF性能。对于结构紧凑的wifi产品对空间隔离有一定的限制，通过空间隔离的方式实现较为困难。
参照图1，在本实用新型一实施例中，该MIMO天线系统包括：
至少一组天线10，每组所述天线10包括两个天线单体(10a，10b)，两个所述天线单体(10a，10b)镜像设置，两个所述天线单体(10a，10b)的馈地点与所述金属地层30连接；
滤波去耦结构20，每两个所述天线单体(10a，10b)之间设置有一所述滤波去耦结构20，所述滤波去耦结构20设置于所述金属地层30上。
本实施例中，天线单体(10a，10b)成对设置，成对设置的天线10设置在基板的周侧，基板为印刷电路板，天线10上通常设置有馈电点和馈地点，馈地点与基板的金属地层30连接。基板上可以设置有音/视频模块，音/视频模块与WIFI模块连接，基板上还设置有馈电点，WIFI模块可以通过馈电点与天线10连接，从而通过天线10收/发数据信号等。两个天线单体(10a，10b)均包括辐射单体(11a，11b)和馈电单体(12a，12b)，两个辐射单体(11a，11b)产生两个独立的谐振模式，使天线10呈现双频特性，辐射单体(11a，11b)的形状可以根据实际应用进行调整，以形成不同的双频特性。如图所示，图6为MIMO天线系统的仿真结果图，由图6可知，在天线工作于2.4-2.5G和5G-5.8G频带内，采用本实施例的滤波去耦结构20，天线系统的隔离度均能小于-20dB，从而提高了整机射频性能。
可以理解的是，两个天线单体(10a，10b)之间由于共地连接，也即两个馈地点均连接在基板的金属地层30上，并且由于基板尺寸的原因，使得两个天线单体(10a，10b)之间的距离较近，当天线单体(10a，10b)被激励时，金属地层30给两个天线单体10a，10b提供了耦合路径，使得两个天线单体(10a，10b)之间发生耦合。为此，本实施例通过在两个天线单体(10a，10b)之间，具体为金属地层30之上设置滤波去耦结构20，滤波去耦结构给两个天线单体(10a，10b)提供新的耦合路径。这样，可以减弱从激励端到非激励端的原始耦合电流，能够改善MIMO天线系统的耦合。
本实用新型MIMO天线系统在基板上设置有至少一组天线10，每组天线10包括两个天线单体(10a，10b)，两个所述天线单体(10a，10b)镜像设置，两个天线单体(10a，10b)的馈地点与金属地层30连接，本实用新型还在金属地层30上设置有滤波去耦结构20，通过在每两个天线单体(10a，10b)之间设置一滤波去耦结构20，以为天线单体(10a，10b)提供耦合路径，从而使耦合场叠加抵消，有利于减少两个天线单体(10a，10b)之间来自表面波的互耦影响，通过将一组天线10中的两个天线单体10a，10b表面激起的大部分电流集中在该滤波去耦结构20中，以减少对一组天线10中的另一个天线单体10a，10b的耦合，起到隔离天线单体10a，10b之间各自的表面波耦合，从而提高系统的隔离度，有利于提升终端射频性能。
参照图2和图3，在一实施例中，所述滤波去耦结构20包括隔离槽21，所述隔离槽21开设于所述金属地层30上；
所述隔离槽21的形状为类G字形。
本实施例中，隔离槽21可以呈矩形设置，U字形设置，工字形中的任意一种或者多种组合，当然在其他实施例中，该隔离槽21的槽线也可以是一条直线，曲线，或者任意形状的弯折线，例如半圆形弯折线，半椭圆弯折线等，为了便于槽线结构的设计，本实施例的隔离槽21槽线形成的形状可选为标准类G字形，或者类G字形。
隔离槽21开设于在两天线单体(10a，10b)之间的基板上，可以起到相互阻隔金属地表面激起的大部分电流的作用，有利于去耦。即当一组天线10中天线单体10a或10b中的一个激励时，隔离槽21阻隔了由基板激起的大部分流向天线单体10a或10b中的另一个的电流在天线单体10a或10b中的一个被激励时，隔离槽21将基板表面流向天线单体10a或10b中的另一个的大部分耦合电流“钳制”在凹槽中，从而产生一定频率的谐振，将耦合能量以电磁波的形式辐射到空中，故可以减小天线10在该频段工作下，天线单体10a，10b之间的互耦，有利于增加天线10的隔离度。由于金属地层30与隔离槽21两种去耦结构的同时引入，针对天线10在双频段工作时的隔离度改善，可以对应不同工作频段，相对独立的调整各自去耦结构的参数，以减弱天线单体(10a，10b)之间的相关性，隔离槽21处于两天线单体10a，10b之间，起到隔离和引导各自天线单体10a，10b的表面波路径的作用。同时又能较好的兼顾在双频模式下天线单体(10a，10b)之间的隔离度与带宽性能。此外，隔离槽21呈G形或类G形设置，具有多个弯折部，较之常见的U型单槽来说，可调参数较多，这使得调谐阻抗带宽与隔离度性能之间的关系变得容易，有利于减小天线单体(10a，10b)互耦。
参照图2和图3，在一具体实施例中，所述隔离槽21包括第一弯折槽线211和第二弯折槽线212，所述第一弯折槽线211包括依次收尾相连的第一槽线段l11、第二槽线段l12、第三槽线段l13和第四槽线段l14；
所述第二弯折槽线212包括依次收尾相连的第五槽线段t11、第六槽线段t12和第七槽线段t13；其中，
所述第一槽线段l11、第二槽线段l12、第三槽线段l13和第四槽线段l14的总线长的范围为：l11+l12+l13+l14＝18-25mm；
第五槽线段t11、第六槽线段t12和第七槽线段t13的总线长的范围为t11+t12+t13＝6-12mm。
本实施例中，隔离槽21设置有两个弯折槽线，并且两个弯折槽线在第一槽线段l11和第七槽线段t13之间连通，通过调整凹槽线长和线宽及凹槽的线间距，来调整天线10反射系数及隔离度的大小。
参照图4和图5，在一实施例中，所述滤波去耦结构20包括微带槽22，以及设置于所述微带槽22内的微带传输线23，所述微带传输线23通过导电件24连接；
所述微带传输线23呈螺旋形设置。
本实施例中，该微带槽22的槽径可以根据基板的大小，天线10的大小等进行调整，天线10辐射的一部分电磁波可以通过电磁感应的方式聚集在微带槽22内，并形成感应电流。微带传输线23具体可以为平面螺旋线去耦结构，当然在一些实施例中，也可以设置为可以是一条直线，曲线，或者任意形状的弯折线，例如半圆形弯折线，半椭圆形弯折线等，为了便于微带线的设计，本实施例的微带线形成的形状可选为标准G字形，或者类G字形。在实际应用中，可以将共地表面部分净空，在两个天线单体10a和10b表面的中间靠近各自天线单体10a和10b的地面上，加上具有相应谐振频点的线路，以阻止两个天线单体(10a，10b)之间的表面波耦合。微带结构设置于微带槽22中，形成一条新的电流路径，以改善双单体MIMO天线系统在低频段的耦合。当天线单体(10a，10b)在低频段被激励时，增加平面螺旋线去耦结构给两个天线单体(10a，10b)之间新增一条耦合路径；并且该耦合路径可以与原耦合路径相向设置，使得两条耦合路径中的耦合电流相位相反，耦合场叠加抵消，能够明显改善双单体MIMO天线系统在低频段的耦合。
参照图4和图5，在一具体实施例中，所述微带传输线23包括首尾依次连接的第一枝节l21、第二枝节l22、第三枝节l23、第四枝节l24、第五枝节t21、第六枝节t22和第七枝节t23；
其中，所述第一枝节l21、第二枝节l22、第三枝节l23和第四枝节l24的枝节长度范围为：l21+l22+l23+l24＝18-25mm；
所述第五枝节t21、第六枝节t22和第七枝节t23的枝节长度范围为：t21+t22+t23＝6-12mm。
本实施例中，各个枝节的参数可以调节，通过调整枝节的长度和线宽及枝节与枝节的线间距，来调整天线10反射系数及隔离度的大小。
参照图4和图5，在一实施例中，所述导电件24为电阻、电容及电感中的一种或者多种组合。
本实施例中，该导电件24可以设置为0欧姆电阻，0欧姆电阻用于连接微带传输线23与微带槽21的槽壁，0欧姆电阻的位置可以根据实际设计的需求来设置电阻电容及电感中的一种或者多种组合，以进行谐振频率调整。
参照图2至图5，在一实施例中，每一组所述天线单体(10a，10b)包括：
辐射单体(11a，11b)，包括第一水平分支(111a，111b)、第二水平分支(112a，112b)和第一竖直分支(113a，113b)，所述第一水平分支(111a，111b)位于所述第二水平分支(112a，112b)的上方，且所述第一水平分支(111a，111b)的长度值大于所述第二水平分支(112a，112b)的长度值，所述第一竖直分支(113a，113b)远离第一水平分支(111a，111b)的一端设有馈地点；
馈电单体(12a，12b)，包括第三水平分支(121a，121b)和第二竖直分支(122a，122b)，所述第三水平分支(121a，121b)靠近所述第二水平分支(112a，112b)设置，所述第二竖直分支(122a，122b)远离所述第三水平分支(121a，121b)的一端设有馈电点；
或者，所述馈电单体(12a，12b)，包括第四水平分支(123a，123b)，所述第四水平分支(123a，123b)靠近所述第二水平分支(112a，112b)设置，所述第四水平分支(123a，123b)远离所述第一竖直分支(113a，113b)的一端设有馈电点。
本实施例中，辐射单体(11a，11b)呈F型设置，馈电单体(12a，12b)呈L型或者直线型设置，F型辐射单体(11a，11b)设置有馈地点，L型馈电单体(12a，12b)或直线型馈电单体(12a，12b)设置有馈电点。两个天线单体(10a，10b)之间的辐射单体(11a，11b)以竖直线为轴呈镜像设置，两个馈电单体(12a，12b)以竖直线为轴呈镜像设置，也即两个单体之间的开口方向相背离。第一水平分支(111a，111b)、第二水平分支(112a，112b)之间的长度和间隙可调，以覆盖不同的高频段。L型馈电单体(12a，12b)的弯折结构之间可以呈夹角设置，在一实施例中，该夹角可以设置为90°。
在一实施例中，所述天线单体(10a，10b)为贴片天线10、冲压天线10以及FPC天线10中的一种或多种组合。在所述天线10设置为多组时，多组所述天线10环绕所述基板的周向设置。
本实施例中，天线10的组数可以为1组，2组，4组等，以形成不同的MIMO传输系统，当设置为1组时，则形成2发2收(2*2)的传输系统，依次类推当设置为2组和4组时，则可以形成为4发4收(4*4)，8发8收(8*8)的传输系统。每组天线10中的两个天线单体(10a，10b)可以设置为一种天线10形式，例如均采用贴片形式。而在两组之间则可以设置为相同的天线10形式，也可以设置为不同的天线10形式。
基板的形状可以设置为方形，例如矩形或者正方形，当天线10设置为一组时，可以设置于基板的一边上，当天线10设置为多组时，可以将天线10以组为单位的设置于基板的一边，也可以将各个天线10分设于基板的相对两边，或者相邻的两边，或者设置于基板的四周。天线10的组数、尺寸和位置均可以根据基板的尺寸进行相应的调整，此处不做限制。
本实用新型还提出一种移动终端，包括如上所述的MIMO天线系统。
该MIMO天线系统的详细结构可参照上述实施例，此处不再赘述；可以理解的是，由于在本实用新型移动终端中使用了上述MIMO天线系统，因此，本实用新型移动终端的实施例包括上述MIMO天线系统全部实施例的全部技术方案，且所达到的技术效果也完全相同，在此不再赘述。
以上所述仅为本实用新型的可选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种MIMO天线系统，设置于基板上，所述基板包括金属地层，其特征在于，所述MIMO天线系统包括：
至少一组天线，每组所述天线包括两个天线单体，两个所述天线单体镜像设置，两个所述天线单体的馈地点与所述金属地层连接；
滤波去耦结构，每两个所述天线单体之间设置有一所述滤波去耦结构，所述滤波去耦结构设置于所述金属地层上。
2.如权利要求1所述的MIMO天线系统，其特征在于，所述滤波去耦结构包括隔离槽，所述隔离槽开设于所述金属地层上；
所述隔离槽的形状为类G字形。
3.如权利要求2所述的MIMO天线系统，其特征在于，所述隔离槽包括第一弯折槽线和第二弯折槽线，所述第一弯折槽线包括依次收尾相连的第一槽线段、第二槽线段、第三槽线段和第四槽线段；
所述第二弯折槽线包括依次收尾相连的第五槽线段、第六槽线段和第七槽线段；其中，
所述第一槽线段l11、第二槽线段l12、第三槽线段l13和第四槽线段l14的总线长的范围为：l11+l12+l13+l14＝18-25mm；
第五槽线段t11、第六槽线段t12和第七槽线段t13的总线长的范围为t11+t12+t13＝6-12mm。
4.如权利要求1所述的MIMO天线系统，其特征在于，所述滤波去耦结构包括微带槽，以及设置于所述微带槽内的微带传输线，所述微带传输线通过导电件连接；
所述微带传输线呈螺旋形设置。
5.如权利要求4所述的MIMO天线系统，其特征在于，所述微带传输线包括首尾依次连接的第一枝节、第二枝节、第三枝节、第四枝节、第五枝节、第六枝节和第七枝节；
其中，所述第一枝节l22、第二枝节l22、第三枝节l23和第四枝节l24的枝节长度范围为：l21+l22+l23+l24＝18-25mm；
所述第五枝节t22、第六枝节t23和第七枝节t24的枝节长度范围为：t22+t22+t23＝6-12mm。
6.如权利要求4所述的MIMO天线系统，其特征在于，所述导电件为电阻、电容及电感中的一种或者多种组合。
7.如权利要求1所述的MIMO天线系统，其特征在于，每一所述天线单体包括：
辐射单体，包括第一水平分支、第二水平分支和第一竖直分支，所述第一水平分支位于所述第二水平分支的上方，且所述第一水平分支的长度值大于所述第二水平分支的长度值，所述第一竖直分支远离第一水平分支的一端设有馈地点；
馈电单体，包括第三水平分支和第二竖直分支，所述第三水平分支靠近所述第二水平分支设置，所述第二竖直分支远离所述第三水平分支的一端设有馈电点；
或者，所述馈电单体，包括第四水平分支，所述第四水平分支靠近所述第二水平分支设置，所述第四水平分支远离所述第一竖直分支的一端设有馈电点。
8.如权利要求1至7任意一项所述的MIMO天线系统，其特征在于，所述天线单体为贴片天线、冲压天线以及FPC天线中的一种或多种组合。
9.如权利要求1至7任意一项所述的MIMO天线系统，其特征在于，在所述天线设置为多组时，多组所述天线环绕所述基板的周向设置。
10.一种移动终端，其特征在于，包括如权利要求1至9任意一项所述的MIMO天线系统。
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|---|---|---|---|---|
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2019
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