CN210535814U

CN210535814U - 多辐射单元天线及mimo天线

Info

Publication number: CN210535814U
Application number: CN201921994282.6U
Authority: CN
Inventors: 罗旭东
Original assignee: Shenzhen Weilai Rf Technology Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Weilai Rf Technology Co Ltd
Priority date: 2019-11-18
Filing date: 2019-11-18
Publication date: 2020-05-15
Anticipated expiration: 2029-11-18

Abstract

本实用新型公开了一种多辐射单元天线及MIMO天线，所述多辐射单元天线包括：第一基板，所述第一基板包括相背设置的第一表面及第二表面，所述第一表面上设置有金属地；第一辐射单元，所述第一辐射单元设置于所述第一表面或者所述第二表面上；全向辐射单元，所述全向辐射单元设置于所述第二表面上并连接至所述金属地；定向辐射单元，所述定向辐射单元设置于所述第二表面上并连接至所述金属地，且所述定向辐射单元在所述第一表面上的投影位于所述金属地所在区域内。本实用新型能够有效隔离无线终端内的系统主板、散热器等部件对所述定向辐射单元的辐射性能的影响，同时复用为所述全向辐射单元的金属地，达到减小所述全向辐射单元占用尺寸，实现多辐射单元天线小型化的效果。

Description

多辐射单元天线及MIMO天线

技术领域

本实用新型涉及通信技术领域，尤其涉及一种多辐射单元天线及MIMO 天线。

背景技术

在移动Wi-Fi、CPE(英文全称为Customer Premise Equipment，意为客户前置设备)等无线终端里，通常通过多个宽带天线辐射单元连接基站端和用户端以进行通信，在2G、3G、4G、5G高速无线网络并存的大背景下，要求上述无线终端中与基站通信的天线辐射单元需要能覆盖2G、3G、4G、5G多个无线系统，其中，部分LTE系统布署在1GHz以下的频段，工作在该频段的LTE天线的辐射单元一般尺寸较大，有限空间里无法布署MIMO(多输入多输出)天线系统，同时存在辐射性能受上述无线终端内的系统主板、散热器等部件影响等诸多缺点。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种多辐射单元天线，旨在解决现有技术中移动Wi-Fi、CPE中的LTE天线的辐射单元尺寸较大，全向天线的辐射单元辐射性能受无线终端内的系统主板、散热器等部件影响较大的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提供一种多辐射单元天线，所述多辐射单元天线包括：

第一基板，所述第一基板包括相背设置的第一表面及第二表面，所述第一表面上设置有金属地；

第一辐射单元，所述第一辐射单元设置于所述第一表面或者所述第二表面上；

全向辐射单元，所述全向辐射单元设置于所述第二表面上并连接至所述金属地；

定向辐射单元，所述定向辐射单元设置于所述第二表面上并连接至所述金属地，且所述定向辐射单元在所述第一表面上的投影位于所述金属地所在区域内。

优选地，所述全向辐射单元包括单极辐射单元以及与所述单极辐射单元耦合设置的低频辐射线路，所述单极辐射单元和低频辐射线路中的电流均呈环形排布。

优选地，所述单极辐射单元包括：

第一辐射臂，所述第一辐射臂呈多次弯折设置，以使所述第一辐射臂中的电流呈环形排布；

第二辐射臂，所述第二辐射臂与所述低频辐射线路耦合设置；

其中，所述第一辐射臂及第二辐射臂连接至馈电端口。

优选地，所述单极辐射单元包括：

输入段，所述第一辐射臂、第二辐射臂经所述输入段连接至馈电端口；

滤波段，所述滤波段自所述输入段延伸形成。

优选地，所述低频辐射线路包括：

耦合段，所述耦合段与所述第二辐射臂间隔设置，以将所述第二辐射臂中的能量耦合至所述耦合段；以及

延长段，所述延长段一端连接至所述耦合段，所述延长段另一端穿过所述第一基板连接至所述金属地，且所述延长段呈多次弯折设置，以使所述延长段中的电流呈环形排布。

优选地，所述耦合段和/或延长段延伸出至少一弯折设置的枝节。

优选地，所述第一辐射单元包括两对第一辐射臂，同一对中的两个第一辐射臂对称设置，且至少一对中的两个第一辐射臂呈迂回状弯折设置。

优选地，所述定向辐射单元的数量为一个或者多个，所述定向辐射单元包括：

第二基板，所述第二基板叠设于所述第一基板上方并背离所述金属地；

四个环形辐射臂，所述环形辐射臂设置于所述第二基板背离所述第一基板的表面上，且四个所述环形辐射臂分成两对分别设置于所述第二基板的两条对角线上；

扩展部，所述扩展部自所述环形辐射臂向所述环形辐射臂内延伸形成；

巴伦，所述巴伦位于所示第一基板与第二基板之间，所述巴伦连接至馈电端口并穿过所述第二基板以连接至所述环形辐射臂。

优选地，所述定向辐射单元还包括两个第三基板，两个所述第三基板交叉垂直设置，所述第三基板垂直设置于所述第一基板与第二基板之间，所述巴伦设置于所述第三基板上以连接所述环形辐射臂及馈电端口。

为实现上述目的，本实用新型还提供一种MIMO天线，所述MIMO天线包括多个如上任一项所述的多辐射单元天线，所述多辐射单元天线的金属地相向设置。

本实用新型的技术方案通过在所述第一基板的第一表面设置金属地，同时在所述第一基板的第一表面或者第二表面设置所述第一辐射单元，在所述第二表面设置全向辐射单元以及定向辐射单元，通过合理配置可使得所述全向辐射单元工作在4G-LTE全频段，所述定向辐射单元工作在5G移动通信系统的SUB-6GHZ频段，实现了多辐射单元天线在FR1(450MHz～6000MHz) 频段区间的全球移动通信频段全覆盖；且进一步地，所述金属地既作为所述定向辐射单元的反射板，能够有效隔离无线终端内的系统主板、散热器等部件对所述定向辐射单元的辐射性能的影响，同时复用为所述全向辐射单元的金属地，达到减小所述全向辐射单元占用尺寸，实现所述多辐射单元天线小型化的效果。

附图说明

图1为本实用新型多辐射单元天线一实施例的结构示意图；

图2为本实用新型多辐射单元天线一实施例的爆炸结构示意图；

图3为本实用新型全向辐射单元的一实施例的结构示意图；

图4为本实用新型第一辐射单元的一实施例的结构示意图；

图5为本实用新型定向辐射单元的一实施例的结构示意图；

图6为实用新型定向辐射单元的一实施例的爆炸结构示意图；

图7为本实用新型MIMO天线的一实施例的结构示意图；

图8为本实用新型MIMO天线的另一实施例的结构示意图。

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，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)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，在本实用新型中涉及“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。

请一并参阅图1-2，本实用新型提供的一种多辐射单元天线100包括：第一基板101，所述第一基板101包括相背设置的第一表面(图未示)及第二表面(图未示)，所述第一表面上设置有金属地102；第一辐射单元10，所述第一辐射单元10设置于所述第一表面或者第二表面上；全向辐射单元20，所述全向辐射单元20设置于所述第二表面上并连接至所述金属地102；定向辐射单元30，所述定向辐射单元30设置于所述第二表面上并连接至所述金属地 102，且所述定向辐射单元30在所述第一表面上的投影位于所述金属地102 所在区域内。

在本实施例中，所述第一基板101包括两个相背的第一表面和第二表面，所述第一基板101的整体形状优选为长方形，可以理解，所述第一基板101 的整体形状也可以设置成其他形状如正方形、圆形以及不规则形状等，本实施例对此不做限制。所述第一表面上设置有金属地102，所述金属地102可以是印刷在所述第一表面的铜皮，所述金属地102可以是一块整体的铜皮，也可以是由多块小铜片组成。所述第一辐射单元10设置于所述第一表面或者第二表面上，所述全向辐射单元20以及定向辐射单元30均设置在所述第二表面上，且所述全向辐射单元20以及定向辐射单元30均与所述金属地102连接。

具体地，通过合理配置，所述定向辐射单元30可工作于5G移动通信系统的SUB-6GHZ频段，所述定向辐射单元30的数量可以为多个，例如图 1-2中所示，所述定向辐射单元30的数量为2个，以使所述定向辐射单元30 实现较高的信号增益，从而改善由于5G信号穿透性较差而导致的室内5G信号较弱的问题；此外，所述定向辐射单元30在所述第一表面上的投影位于所述金属地102所在区域内，所述金属地102不仅作为所述定向辐射单元30、全向辐射单元20的金属地102，同时作为所述定向辐射单元30的反射板使用，所述反射板所在区域可以隔离移动Wi-Fi、CPE等无线终端内的系统主板201 (见图7-8)、散热器等部件对所述定向辐射单元30的辐射性能的影响；所述全向辐射单元20可为4G LTE辐射单元，工作在LTE全频段(700MHz ～2700MHz)，且所述全向辐射单元20可以通过金属化过孔穿过所述第一基板 101与金属地102连接，该金属地102同时复用为所述定向辐射单元30的反射板，从而减小了所述全向辐射单元20占用的尺寸，实现所述多辐射单元天线100的小型化；所述第一辐射单元10可为WiFi天线、蓝牙天线、GPS天线或者专网天线等的辐射单元，所述第一辐射单元10为WiFi天线时，采用双谐振半波振子，仅工作在两个频段，从而有效减少第一辐射单元10对其他频段天线的电磁干扰。此外，所述多辐射单元天线还包括支架103，所述金属地102设置于所述第一基板101与所述支架103之间，所述支架103可为塑料材质。

综上所述，本实用新型的技术方案通过在所述第一基板101的第一表面设置金属地102，同时在所述第一基板101的第一表面或者第二表面设置所述第一辐射单元10，在所述第二表面设置所述全向辐射单元20以及定向辐射单元30，通过合理配置，可使所述全向辐射单元20工作在4G-LTE全频段，包括700MHZ～960MHZ频段、1400MHZ～1500MHZ频段以及1700MHZ ～2700MHZ频段，所述定向辐射单元30工作在5G移动通信系统的SUB-6GHZ 频段，实现了多辐射单元天线100在FR1(450MHz～6000MHz)频段区间的全球移动通信频段全覆盖；且进一步地，所述金属地102既作为所述定向辐射单元30的反射板，有效隔离无线终端内的系统主板201、散热器等部件对所述定向辐射单元30的辐射性能的影响，同时复用为所述全向辐射单元20 的金属地102，达到减小所述全向辐射单元20尺寸，实现多辐射单元天线100 小型化的效果。

请参阅图3，优选地，所述全向辐射单元20包括单极辐射单元21以及与所述单极辐射单元21耦合设置的低频辐射线路22，所述单极辐射单元21和低频辐射线路22中的电流均呈环形排布。

在本实施例中，通过合理配置，可使所述全向辐射单元20工作在4G-LTE 全频段，所述全向辐射单元20不仅包括单极辐射单元21，还包括与所述单极辐射单元21耦合设置的低频辐射线路22，所述单极辐射单元21连接至馈电端口201，并对所述低频辐射线路22进行耦合激励，进一步地，通过将调整所述单极辐射单元21和低频辐射线路22在所述第二表面上的线路布局，使得流过所述单极辐射单元21和低频辐射线路22中的电流呈环形排布，从而使得所述多辐射单元天线100在低频段形成环形天线的有效回路，而在LC谐振电路里，谐振频率

相同天线尺寸下，如果引入大电容或电感，则可以使谐振频率f0往低频段移动，即相同的天线尺寸能工作在更低的频率，等效于实现了所述全向辐射单元20的小型化。

优选地，所述单极辐射单元21包括：第一辐射臂211，所述第一辐射臂211呈多次弯折设置，以使所述第一辐射臂211中的电流呈环形排布；第二辐射臂212，所述第二辐射臂212与所述低频辐射线路22耦合设置；其中，所述第一辐射臂211及第二辐射臂212连接至馈电端口。

在本实施例中，所述第一辐射臂211及第二辐射臂212连接至馈电端口 201，以接收所述馈电端口201传输过来的能量，且所述第一辐射臂211呈多次弯折设置，例如，图3中实现了2次弯折，使流过所述第一辐射臂211的电流大致呈环形排布，从而增加第一辐射臂211中的电流路径，以减小所述第一辐射臂211的整体长度。进一步地，所述第二辐射臂212与所述低频辐射线路22耦合设置，以将所述第二辐射臂212从所述馈电端口得到的能量耦合到所述低频辐射线路22。

优选地，输入段213，所述第一辐射臂211、第二辐射臂212经所述输入段213连接至馈电端口201；滤波段214，所述滤波段214自所述输入段213 延伸形成。

在本实施例中，所述馈电端口201经所述输入段213将能量传递给所述第一辐射臂211、第二辐射臂212，且进一步地，自所述输入段213延伸出所述滤波段214，所述滤波段214用于滤除所述全向辐射单元20与所述定向辐射单元30、以及所述全向辐射单元20与所述第一辐射单元10之间的耦合影响。

进一步优选地，所述低频辐射线路22包括：耦合段221，所述耦合段221 与所述第二辐射臂212间隔设置，以将所述第二辐射臂212中的能量耦合至所述耦合段221；以及延长段222，所述延长段222一端连接至所述耦合段221，所述延长段222另一端穿过所述第一基板101连接至所述金属地102，且所述延长段222呈多次弯折设置，以使所述延长段222中的电流呈环形排布。

在本实施例中，所述耦合段221与所述第二辐射臂212之间存在间隔，优选为所述耦合段221与所述第二辐射臂212之间平行设置，以将所述第二辐射臂212中的能量更多地耦合至所述耦合段221；所述延长段222一端连接至所述耦合段221，以接收所述耦合段221从所述第二辐射臂212耦合过来的能量，进一步地，所述延长段222另一端可以通过金属化过孔(图未示)穿过所述第一基板101连接至金属地102，以实现所述全向辐射单元20连接至所述金属地102，更进一步地，所述延长段222呈多次弯折设置，例如，图2 中实现了5次弯折，使流过所述延长段222的电流大致呈环形排布，从而增加延长段222中的电流路径，以减小所述延长段222的整体长度。

优选地，所述耦合段221和/或延长段222延伸出至少一弯折设置的枝节 223。

在本实施例中，如图2所示，所述耦合段221远离所述延长段222的一端延伸出一枝节223a，该枝节223也可以呈多次弯折设置，所述延长段222 的中部也延伸出一枝节223b，该枝节223b也可以呈多次弯折设置，通过设置所述枝节223，且所述枝节223可以呈多次弯折设置，进一步增加所述低频辐射线路22中的电流路径，以减小所述低频辐射线路22的长度，从而减小所述全向辐射单元20的小型化。在其他实施例中，所述枝节223可根据实际情况去掉。

请参阅图4，优选地，所述第一辐射单元10包括两对第一辐射臂11，同一对中的两个第一辐射臂11对称设置，且至少一对中的两个第一辐射臂11 呈迂回状弯折设置。

在本实施例中，所述第一辐射单元10为WiFi天线，包括两对第一辐射臂11，同一对中的两个所述第一辐射臂11对称设置，以减小所述第一辐射单元10的整体尺寸；其中，距离馈电端口较远的一对第一辐射臂11a呈迂回状弯折设置，以增加该第一辐射臂11a的电流路径，较小该第一辐射臂11的尺寸；两对第一辐射臂11工作在不同的两个频段，例如，迂回状弯折设置的一对第一辐射臂11a可谐振在2.4GHz频段，另外一对第一辐射臂11可谐振在5.8GHz频段，可以理解，两对第一辐射臂11也可以谐振在其他不同的频段，本实施例对此不做限制。此外，所述第一辐射单元10还包括金属地12、馈电端口13和馈线14，所述馈电端口13和馈线14连接并设置于所述第一基板 101的第二表面，所述金属地12连接至所述第一辐射臂11并设置于所述第一基板101的第一表面，所述馈电端口13与金属地12通过金属化过孔连接。

请一并参阅图5-6，优选地，所述定向辐射单元30的数量为一个或者多个，所述定向辐射单元30包括：第二基板31，所述第二基板31叠设于所述第一基板101上方并背离所述金属地102；四个环形辐射臂32，所述环形辐射臂32设置于所述第二基板31背离所述第一基板101的表面上，且四个所述环形辐射臂32分成两对分别设置于所述第二基板31的两条对角线上；扩展部34，所述扩展部34自所述环形辐射臂32向所述环形辐射臂32内延伸形成；巴伦35(见图6)，所述巴伦35位于所示第一基板101与第二基板31 之间，所述巴伦35连接至馈电端口并穿过所述第二基板31以连接至所述环形辐射臂32。

在本实施例中，所述第二基板31包括两个相背的表面，所述第二基板31 的整体形状优选为正方形，可以理解，所述第二基板31的整体形状也可以设置成其他形状如长方形、圆形等。所述环形辐射臂32(也可以叫阵子臂)包括至少两个，并成对设置于所述第二基板31的远离第一基板101的表面上，所述环形辐射臂32为空心结构，也即所述环形辐射臂32整体呈闭合的环形结构，自所述环形辐射臂32向所述环形辐射臂32延伸形成所述扩展部34，且每一所述所述环形辐射臂32内均延伸形成有所述扩展部34，通过调整所述扩展部34的尺寸可以调整所述定向辐射单元30的阻抗匹配特性，使其满足天线的宽带需求，并实现整体辐射面结构简洁、小型化，具有较好的可批量生产性及经济效益。例如，通过调整所述扩展部34的大小尺寸，可以使得所述述定向辐射单元30的工作频段在在2.4GHz～4.2GHz之间，同时保证所述定向辐射单元30的整体高度小于0.15个中心频率波长。

优选地，所述定向辐射单元30还包括两个第三基板36，两个所述第三基板36交叉垂直设置，所述第三基板36垂直设置于所述第一基板101与第二基板31之间，所述巴伦35设置于所述第三基板36上以连接所述环形辐射臂 32及馈电端口。

在本实施例中，在本实施例中，所述第三基板36的数量为两个，且两个所述第三基板36交叉垂直设置，同时所述第三基板36各自所在平面与所述第一基板101、第二基板31所在平面垂直，所述第三基板36靠近所述第一基板101的一端3穿设于所述第一基板101中，所述第三基板36靠近所述第二基板31的一端361穿设于所述第二基板31中，一方面可以加强所述第三基板36与第一基板101、第二基板31的连接稳固性，同时，设置于所述第三基板36上的所述巴伦35也穿过所述第二基板31以与所述环形辐射臂32的连接，以通过所述巴伦35对所述环形辐射臂32进行馈电。

请参阅图6，可选地，所述扩展部34包括两个扩展枝节341，两个所述扩展枝节341在所述空腔区域33内的延伸方向相互垂直，且所述扩展枝节341 与邻近的所述环形辐射臂32的距离相等。

在本实施例中，所述扩展枝节341沿着所述环形辐射臂32的延伸方向延伸，以对所述环形辐射臂32形成良好的阻抗调节，由于所述环形辐射臂32 自与所述巴伦35的连接处向两个相互垂直的方向延伸，因此，所述两个扩展枝节341的延伸方向也相互垂直，可以理解两个扩展枝节341也可以不是相互垂直的形状，只需保证所述扩展枝节341能起到阻抗调节作用即可。

且进一步地，所述扩展枝节341与邻近的所述环形辐射臂32的距离相等，从而可以通过调整所述距离对所述环形辐射臂32的阻抗进一步进行调整。可以理解，可以通过调节所述扩展枝节341的长度、宽度以及上述距离共同调节所述环形辐射臂32的阻抗特性；所述扩展部34也可以设置成其他形状，如所述扩展部34可以是一体的长方形、正方形、圆形或者不规则图形，或者所述扩展部34可以包括两个以上的扩展枝节341，以使得所述环形辐射臂32 的空腔区域33内形成多条电流路径，从而达到阻抗匹配的技术效果。

请一并参阅图7-8，为实现上述目的，本实用新型还提供一种MIMO天线200，所述MIMO天线200包括多个如上所述的多辐射单元天线100，所述多辐射单元天线100的金属地相向设置。

在本实施例中，通过将多个例如4个所述多辐射单元天线100围设于无线WiFi、CPE等无线终端的系统主板201周围，实现MIMO天线200的多输入多输出功能，大大提升MIMO天线200系统容量；且所述第一基板101上的金属地102均面向所述系统主板201，也即，所述多辐射单元天线100的金属地相向设置，所述金属地102作为所述定向辐射单元30的反射板将所述定向辐射单元30与所述系统主板201、散热件202等部件隔离，避免所述定向辐射单元30的辐射特性受到所述系统主板201、散热件202的电磁干扰。同时，根据上述说明可知，所述第一辐射单元10、全向辐射单元20以及定向辐射单元30均在同一所述第一基板101上进行了小型化设计，使得所述多辐射单元天线100实现了小型化，包括所述多辐射单元天线100的MIMO天线200 实现了小型化，从而将所述MIMO天线200应用于移动Wi-Fi、CPE等无线终端时，可以将所述无线终端的尺寸做的更小，也即实现了无线终端的小型化。

以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims

1.一种多辐射单元天线，其特征在于，所述多辐射单元天线包括：

2.如权利要求1所述的多辐射单元天线，其特征在于，所述全向辐射单元包括单极辐射单元以及与所述单极辐射单元耦合设置的低频辐射线路，所述单极辐射单元和低频辐射线路中的电流均呈环形排布。

3.如权利要求2所述的多辐射单元天线，其特征在于，所述单极辐射单元包括：

其中，所述第一辐射臂及第二辐射臂连接至馈电端口。

4.如权利要求3所述的多辐射单元天线，其特征在于，所述单极辐射单元包括：

滤波段，所述滤波段自所述输入段延伸形成。

5.如权利要求3所述的多辐射单元天线，其特征在于，所述低频辐射线路包括：

6.如权利要求5所述的多辐射单元天线，其特征在于，所述耦合段和/或延长段延伸出至少一弯折设置的枝节。

7.如权利要求1所述的多辐射单元天线，其特征在于，所述第一辐射单元包括两对第一辐射臂，同一对中的两个第一辐射臂对称设置，且至少一对中的两个第一辐射臂呈迂回状弯折设置。

8.如权利要求1-7任一项所述的多辐射单元天线，其特征在于，所述定向辐射单元的数量为一个或者多个，所述定向辐射单元包括：

9.如权利要求8所述的多辐射单元天线，其特征在于，所述定向辐射单元还包括两个第三基板，两个所述第三基板交叉垂直设置，所述第三基板垂直设置于所述第一基板与第二基板之间，所述巴伦设置于所述第三基板上以连接所述环形辐射臂及馈电端口。

10.一种MIMO天线，其特征在于，所述MIMO天线包括多个如权利要求1-9任一项所述的多辐射单元天线，所述多辐射单元天线的金属地相向设置。