CN210576421U - 基于金属边框的mimo天线结构及移动设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于金属边框的MIMO天线结构及移动设备，包括金属边框和金属地板，金属地板设置在金属边框内，金属边框的一端与金属地板之间设有第一净空区，还包括设置于第一净空区内第一天线辐射体、第二天线辐射体和第三天线辐射体；金属边框的一端依次设有第一缝隙、第二缝隙、第三缝隙和第四缝隙；第一天线辐射体的一端连接第一馈电点，另一端靠近第一缝隙和第二缝隙之间的金属边框；第二天线辐射体的一端连接第二馈电点，另一端靠近第三缝隙和第四缝隙之间的金属边框；第三天线辐射体的一端连接金第三馈电点，另一端连接第二缝隙和第三缝隙之间的金属边框。本实用新型可同时覆盖2/3/4G频段和5G sub‑6GHz频段。

Description

基于金属边框的MIMO天线结构及移动设备

技术领域

本实用新型涉及通信技术领域，尤其涉及一种基于金属边框的MIMO天线结构及移动设备。

背景技术

随着无线通信技术的快速发展，第五代无线通信(5G)系统将在2020年商业化使用。5G无线通信系统将使用下面两个不同的主要频段：6GHz以下和6GHz以上的毫米波频段。由于6GHz以下具有的可操作性简单和技术成熟的优点，所以6GHz以下的5G系统将被优先使用。在第四代移动通信(4G)系统中，2×2的多输入多输出(MIMO)天线已经被广泛研究并使用在手持移动设备中。根据目前各国的研究，5G技术相比目前4G技术，其峰值速率将增长数十倍，所以，为了达到5G传输速率的要求，四天线系统或更多天线将被使用，以实现更大的信道容量和更好的通信质量。此外，具有多天线的MIMO天线结构可以很好地解决多径衰落问题并提升数据吞吐量。

在苹果手机金属化外壳的潮流引领下，金属框结构的手机成为主流，如何在金属框结构的环境下设计MIMO天线成为难点。MIMO天线系统中面临的另外一个挑战是如何设计出覆盖更多频段的天线，使其能够覆盖目前的2/3/4G频段和5G Sub-6GHz频段。目前，3GPP已经定义了Sub-6GHz的使用频段，其中3400-3600MHz为目前主流的5G频段(中国，韩国，日本，欧盟规划频段)。

目前，已有相关文献(I.R.R.Barani and K.L.Wong.“Integrated Inverted-Fand Open-Slot Antennas in the Metal-Framed Smartphone for 2×2LTE LB and 4×4LTE M/HB MIMO Operations,”IEEE Trans.Antennas Propag.,vol.66,pp.5004-5012,Oct.2018)提出了一种具有金属框结构的MIMO天线系统，该天线系统包含两个覆盖LTE低频698-960MHz的天线和四个覆盖LTE中/高频1710-2690MHz的天线，天线分别位于手持设备的上下两端，但是此天线结构没有包括现有5G频段，限制了设备在5G场景下的使用。

在另一份相关文献(K.L.Wong,C.C.Wan,L.Y.Chen.“Self-decoupled compactmetal-frame LTE MIMO antennas for the smartphone,”Microwave and OpticalTechnology Letters,vol.60,pp.1170-1179,May 2018)中提出了一种具有金属框结构的MIMO天线系统，该天线系统包含两个覆盖低频824-960MHz及中/高频1710-2690MHz的天线，以及2个只覆盖中/高频1710-2690MHz的天线，同样地，该天线系统没有包含5G频段。

所以设计能够覆盖上述5G频段，且能覆盖当前2/3/4G频段(700-960MHz及1710-2690MHz)的MIMO天线系统成为了研究重点。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种基于金属边框的MIMO天线结构及移动设备，可同时覆盖2/3/4G频段和5G sub-6GHz频段。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种基于金属边框的MIMO天线结构，包括金属边框和金属地板，所述金属地板设置在所述金属边框内，所述金属边框的一端与所述金属地板之间设有第一净空区，还包括设置于所述第一净空区内第一天线辐射体、第二天线辐射体和第三天线辐射体；所述金属边框的一端依次设有第一缝隙、第二缝隙、第三缝隙和第四缝隙；所述第一天线辐射体的一端连接所述金属地板，所述第一天线辐射体的另一端靠近所述第一缝隙和第二缝隙之间的金属边框；所述第二天线辐射体的一端连接所述金属地板，所述第二天线辐射体的另一端靠近所述第三缝隙和第四缝隙之间的金属边框；所述第三天线辐射体的一端连接所述金属地板，所述第三天线辐射体的另一端连接所述第二缝隙和第三缝隙之间的金属边框。

进一步地，所述第一净空区内设有第一天线支架，所述第一天线辐射体、第二天线辐射体和第三天线辐射体分别设置于所述第一天线支架上；

所述第一净空区内还设有第一接地点、第二接地点、第三接地点和第四接地点；所述第一接地点的一端连接所述第一缝隙和第二缝隙之间的金属边框，所述第一接地点的另一端连接所述金属地板；

所述第二接地点的一端连接所述第三缝隙和第四缝隙之间的金属边框，所述第二接地点的另一端连接所述金属地板；金属边框上与第二接地点的连接点与第四缝隙之间的金属边框与所述金属地板间存在间距；

所述第三接地点的一端连接所述第二缝隙和第三缝隙之间的金属边框，且靠近所述第二缝隙，所述第三接地点的另一端连接所述金属地板；

所述第四接地点的一端连接所述第二缝隙和第三缝隙之间的金属边框，且靠近所述第三缝隙，所述第四接地点的另一端通过第二电容连接所述金属地板。

进一步地，所述第一缝隙和第四缝隙分别位于金属边框的所述一端的两侧边，所述第二缝隙与第三缝隙位于所述金属边框的一端的顶部；所述第一天线辐射体和第二天线辐射体分别设置在所述第一天线支架的两端，所述第三天线辐射体设置在所述第一天线辐射体和第二天线辐射体之间。

进一步地，所述第一天线辐射体包括第一分支、第二分支、第三分支、第四分支、第五分支和第六分支；所述第一分支的一端连接第一馈电点，所述第一分支的另一端连接所述第二分支；所述第二分支的一端连接所述第三分支的一端，所述第三分支的另一端连接所述第四分支，所述第三分支与第四分支呈T形，所述第四分支沿着所述金属边框的一端的顶部走线且平行于所述金属边框的一端的顶部；所述第二分支的另一端连接所述第五分支的一端，所述第五分支的另一端连接所述第六分支的一端，所述第六分支与所述第二分支平行且处于所述第五分支的同一侧。

进一步地，所述第二天线辐射体包括馈电分支和寄生单元；所述馈电分支包括第七分支、第八分支和第九分支，所述第七分支的一端连接第二馈电点，所述第七分支的另一端连接所述第八分支的一端，所述第八分支的另一端连接所述第九分支的一端，所述第九分支沿着所述金属边框的侧边走线且平行于所述金属边框的侧边；所述寄生单元的一端连接所述金属地板，另一端悬空。

进一步地，所述第三天线辐射体包括第十分支、第十一分支、第十二分支和第十三分支；所述第十分支的一端连接第三馈电点，所述第十分支的另一端连接所述第十二分支的一端，所述第十二分支的另一端连接所述第十三分支的一端，所述第十三分支的另一端连接所述第二缝隙与第三缝隙之间的金属边框；所述第十一分支的一端连接所述金属地板，另一端连接所述第十二分支，且所述第十一分支平行于所述第十分支。

进一步地，还包括第一电容和第一电感，所述第一电容设置于所述第十分支上，所述第一电感设置于所述第十一分支上。

进一步地，所述金属边框的另一端与所述金属地板之间设有第二净空区，所述第二净空区内设有第四天线辐射体、第五天线辐射体和第六天线辐射体，所述金属边框的另一端依次设有第五缝隙、第六缝隙、第七缝隙和第八缝隙；所述第五缝隙、第六缝隙、第七缝隙和第八缝隙分别与所述第一缝隙、第二缝隙、第三缝隙和第四缝隙关于所述金属边框的中心点对称；所述第四天线辐射体、第五天线辐射体和第六天线辐射体分别与所述第一天线辐射体、第二天线辐射体和第三天线辐射体关于所述金属边框的中心点对称。

进一步地，所述第二净空区内设有第二天线支架，所述第四天线辐射体、第五天线辐射体和第六天线辐射体分别设置于所述第二天线支架上；

所述第二净空区内还设有第五接地点、第六接地点、第七接地点和第八接地点；所述第五接地点、第六接地点、第七接地点和第八接地点分别与所述第一接地点、第二接地点、第三接地点和第四接地点关于所述金属边框的中心点对称。

本实用新型还提出一种移动设备，包括如上所述的基于金属边框的MIMO天线结构。

本实用新型的有益效果在于：通过在金属边框的一端设置四个缝隙，使得金属边框的一端可分为三段；通过设置三个天线，并分别让三个天线靠近或连接三段金属边框中的其中一段，使得三段金属边框可分别成为三个天线的辐射体或辐射体的一部分，充分利用了金属边框，提高了天线的性能；在此基础上，通过调节各天线的尺寸，可以很好地覆盖2/3/4G频段和5G sub-6GHz频段。

附图说明

图1为本实用新型实施例一的MIMO天线结构的结构示意图；

图2为本实用新型实施例一的MIMO天线结构的俯视示意图；

图3为图2的局部放大示意图；

图4为第一天线和第二天线的电压驻波比的示意图；

图5为第一天线、第二天线和第三天线的天线效率图。

标号说明：

1、金属边框；2、金属地板；3、第一天线支架；4、第一天线辐射体；5、第二天线辐射体；6、第三天线辐射体；7、第一接地点；8、第二接地点；9、第三接地点；10、第四接地点；11、第二电容；12、第二天线支架；13、第四天线辐射体；14、第五天线辐射体；15、第六天线辐射体；16、第五接地点；17、第六接地点；18、第七接地点；19、第八接地点；

101、第一缝隙；102、第二缝隙；103、第三缝隙；104、第四缝隙；105、第五缝隙；106、第六缝隙；107、第七缝隙；108、第八缝隙；

201、第一馈线；202、第二馈线；203、第三馈线；

401、第一分支；402、第二分支；403、第三分支；404、第四分支；405、第五分支；406、第六分支；

501、第七分支；502、第八分支；503、第九分支；504、寄生单元；

601、第十分支；602、第十一分支；603、第十二分支；604、第十三分支；605、第一电容；606、第一电感。

具体实施方式

为详细说明本实用新型的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

本实用新型最关键的构思在于：在金属边框上设置缝隙，使金属边框成为天线的辐射体或辐射体的一部分；金属边框的两端净空区分别各放置3个天线，并分别关于金属边框的中心点对称。

请参阅图1，一种基于金属边框的MIMO天线结构，包括金属边框和金属地板，所述金属地板设置在所述金属边框内，所述金属边框的一端与所述金属地板之间设有第一净空区，还包括设置于所述第一净空区内第一天线辐射体、第二天线辐射体和第三天线辐射体；所述金属边框的一端依次设有第一缝隙、第二缝隙、第三缝隙和第四缝隙；所述第一天线辐射体的一端连接第一馈电点，所述第一天线辐射体的另一端靠近所述第一缝隙和第二缝隙之间的金属边框；所述第二天线辐射体的一端连接第二馈电点，所述第二天线辐射体的另一端靠近所述第三缝隙和第四缝隙之间的金属边框；所述第三天线辐射体的一端连接第三馈电点，所述第三天线辐射体的另一端连接所述第二缝隙和第三缝隙之间的金属边框。

从上述描述可知，本实用新型的有益效果在于：可使金属边框成为天线的辐射体或辐射体的一部分，充分利用了金属边框结构，提高了天线的性能；在此基础上，通过调节各天线的尺寸，可以很好地覆盖2/3/4G频段和5G sub-6GHz频段。

进一步地，所述第一净空区内设有第一天线支架，所述第一天线辐射体、第二天线辐射体和第三天线辐射体分别设置于所述第一天线支架上；

所述第一净空区内还设有第一接地点、第二接地点、第三接地点和第四接地点；所述第一接地点的一端连接所述第一缝隙和第二缝隙之间的金属边框，所述第一接地点的另一端连接所述金属地板；

所述第二接地点的一端连接所述第三缝隙和第四缝隙之间的金属边框，所述第二接地点的另一端连接所述金属地板；金属边框上与第二接地点的连接点与第四缝隙之间的金属边框与所述金属地板间存在间距；

所述第三接地点的一端连接所述第二缝隙和第三缝隙之间的金属边框，且靠近所述第二缝隙，所述第三接地点的另一端连接所述金属地板；

所述第四接地点的一端连接所述第二缝隙和第三缝隙之间的金属边框，且靠近所述第三缝隙，所述第四接地点的另一端通过第二电容连接所述金属地板。

由上述描述可知，通过设置第一接地点、第二接地点和第三接地点，可分别配合第一天线辐射体、第二天线辐射体和第三天线辐射体，产生谐振；通过设置第四接地点，并使第四接地点通过电容接地，使得第四接地点靠近第三缝隙的金属分支部分有效地延长了第二缝隙和第三缝隙之间的金属边框的长度，从而延长了第三天线的有效辐射长度，使得第三天线能够更好的覆盖低频。同时，通过设置第四接地点，还可减小第二天线对第三天线的影响。

进一步地，所述第一缝隙和第四缝隙分别位于金属边框的所述一端的两侧边，所述第二缝隙与第三缝隙位于所述金属边框的一端的顶部；所述第一天线辐射体和第二天线辐射体分别设置在所述第一天线支架的两端，所述第三天线辐射体设置在所述第一天线辐射体和第二天线辐射体之间。

由上述描述可知，由于第一天线辐射体和第二天线辐射体覆盖的频段相同，需要离的远一些，否则天线间的隔离度会较差，因此将第三天线辐射体设置于第一天线辐射体和第二天线辐射体之间。

进一步地，所述第一天线辐射体包括第一分支、第二分支、第三分支、第四分支、第五分支和第六分支；所述第一分支的一端连接第一馈电点，所述第一分支的另一端连接所述第二分支；所述第二分支的一端连接所述第三分支的一端，所述第三分支的另一端连接所述第四分支，所述第三分支与第四分支呈T形，所述第四分支沿着所述金属边框的一端的顶部走线且平行于所述金属边框的一端的顶部；所述第二分支的另一端连接所述第五分支的一端，所述第五分支的另一端连接所述第六分支的一端，所述第六分支与所述第二分支平行且处于所述第五分支的同一侧。

由上述描述可知，通过上述设置，使得本实用新型的MIMO天线结构的第一天线单元可覆盖1710-2690MHz频段和3400-3600MHz频段。

进一步地，所述第二天线辐射体包括馈电分支和寄生单元；所述馈电分支包括第七分支、第八分支和第九分支，所述第七分支的一端连接第二馈电点，所述第七分支的另一端连接所述第八分支的一端，所述第八分支的另一端连接所述第九分支的一端，所述第九分支沿着所述金属边框的侧边走线且平行于所述金属边框的侧边；所述寄生单元的一端连接所述金属地板，另一端悬空。

由上述描述可知，通过上述设置，使得本实用新型的MIMO天线结构的第二天线单元可覆盖1710-2690MHz频段和3400-3600MHz频段。

进一步地，所述第三天线辐射体包括第十分支、第十一分支、第十二分支和第十三分支；所述第十分支的一端连接第三馈电点，所述第十分支的另一端连接所述第十二分支的一端，所述第十二分支的另一端连接所述第十三分支的一端，所述第十三分支的另一端连接所述第二缝隙与第三缝隙之间的金属边框；所述第十一分支的一端连接所述金属地板，另一端连接所述第十二分支，且所述第十一分支平行于所述第十分支。

由上述描述可知，通过上述设置，使得本实用新型的MIMO天线结构第三天线单元可覆盖700-960MHz频段。

进一步地，还包括第一电容和第一电感，所述第一电容设置于所述第十分支上，所述第一电感设置于所述第十一分支上。

由上述描述可知，通过设置电容和电感，即设置匹配电路，拓展了第三天线在低频的带宽，使第三天线可更好地覆盖700-960MHz；通过小电容接地，可以使得第三天线的末端与金属地板断开，变成IFA天线形式。

进一步地，所述金属边框的另一端与所述金属地板之间设有第二净空区，所述第二净空区内设有第四天线辐射体、第五天线辐射体和第六天线辐射体，所述金属边框的另一端依次设有第五缝隙、第六缝隙、第七缝隙和第八缝隙；所述第五缝隙、第六缝隙、第七缝隙和第八缝隙分别与所述第一缝隙、第二缝隙、第三缝隙和第四缝隙关于所述金属边框的中心点对称；所述第四天线辐射体、第五天线辐射体和第六天线辐射体分别与所述第一天线辐射体、第二天线辐射体和第三天线辐射体关于所述金属边框的中心点对称。

进一步地，所述第二净空区内设有第二天线支架，所述第四天线辐射体、第五天线辐射体和第六天线辐射体分别设置于所述第二天线支架上；

所述第二净空区内还设有第五接地点、第六接地点、第七接地点和第八接地点；所述第五接地点、第六接地点、第七接地点和第八接地点分别与所述第一接地点、第二接地点、第三接地点和第四接地点关于所述金属边框的中心点对称。

由上述描述可知，通过在第二净空区内设置与第一净空区内的三个天线相同的三个天线，可以实现2×2的低频MIMO天线结构和4×4的中频/高频MIMO天线结构。

本实用新型还涉及一种移动设备，包括如上所述的基于金属边框的MIMO天线结构。

实施例一

请参照图1-5，本实用新型的实施例一为：一种基于金属边框的MIMO天线结构，可用于具有金属边框的手持设备；如图1所示，包括金属边框1和金属地板2，所述金属地板2设置在所述金属边框1内，所述金属边框1的一端与所述金属地板2之间设有第一净空区，还包括设置于所述第一净空区内第一天线辐射体4、第二天线辐射体5和第三天线辐射体6；进一步地，所述第一净空区内设有第一天线支架3，所述第一天线辐射体4、第二天线辐射体5和第三天线辐射体6分别设置于所述第一天线支架3上。

所述金属边框1的一端依次设有第一缝隙101、第二缝隙102、第三缝隙103和第四缝隙104；所述第一天线辐射体4的一端连接第一馈电点，所述第一天线辐射体4的另一端靠近所述第一缝隙101和第二缝隙102之间的金属边框1；所述第二天线辐射体5的一端连接第二馈电点，所述第二天线辐射体5的另一端靠近所述第三缝隙103和第四缝隙104之间的金属边框1；所述第三天线辐射体6的一端连接第三馈电点，所述第三天线辐射体6的另一端连接所述第二缝隙102和第三缝隙103之间的金属边框1。

如图2所示，所述第一净空区内还设有第一接地点7、第二接地点8、第三接地点9和第四接地点10。

所述第一接地点7的一端连接所述第一缝隙101和第二缝隙102之间的金属边框1，所述第一接地点7的另一端连接所述金属地板2；

所述第二接地点8的一端连接所述第三缝隙103和第四缝隙104之间的金属边框1，所述第二接地点8的另一端连接所述金属地板2；金属边框1上与第二接地点8的连接点与第四缝隙104之间的金属边框1与所述金属地板2间存在间距；优选地，所述间距为2mm；

所述第三接地点9的一端连接所述第二缝隙102和第三缝隙103之间的金属边框1，且靠近所述第二缝隙102，所述第三接地点9的另一端连接所述金属地板2；

所述第四接地点10的一端连接所述第二缝隙102和第三缝隙103之间的金属边框1，且靠近所述第三缝隙103，所述第四接地点10的另一端连接所述金属地板2。

进一步地，还包括第二电容11，所述第四接地点10的另一端通过所述第二电容11连接所述金属地板2。优选地，所述第二电容的电容值为0.3pF。

其中，第四接地点可包括依次连接的三个分支(如图2中由竖直分支、水平分支、竖直分支组成)，第四接地点通过第二电容接地，使得三个分支可作为第二缝隙和第三缝隙之间的金属边框的延长部分，从而延长第二缝隙和第三缝隙之间的金属边框的长度，有效延长了第三天线的有效辐射长度，使得第三天线能够更好的覆盖低频。

优选地，所述第一缝隙101和第四缝隙104分别位于金属边框1的所述一端的两侧边，所述第二缝隙102与第三缝隙103位于所述金属边框1的一端的顶部；所述第一天线辐射体4和第二天线辐射体5分别设置在所述第一天线支架3上并分别位于第一天线支架3长度方向的两端，所述第三天线辐射体6设置在所述第一天线辐射体4和第二天线辐射体5之间。

本实施例中，第一天线辐射体和第二天线辐射体同频，需要离的远一些，否则天线间的隔离度会较差，因此将第三天线辐射体设置于第一天线辐射体和第二天线辐射体之间。

优选地，所述第一缝隙、第二缝隙、第三缝隙和第四缝隙的宽度均为2mm。

如图3所示，所述第一天线辐射体4包括第一分支401、第二分支402、第三分支403、第四分支404、第五分支405和第六分支406；所述第一分支401的一端连接第一馈电点，所述第一分支401的另一端连接所述第二分支402；所述第二分支402的一端连接所述第三分支403的一端，所述第三分支403的另一端连接所述第四分支404，所述第三分支403与第四分支404呈T形，所述第四分支404沿着所述金属边框1的一端的顶部走线且平行于所述金属边框1的一端的顶部；所述第二分支402的另一端连接所述第五分支405的一端，所述第五分支405的另一端连接所述第六分支406的一端，所述第六分支406与所述第二分支402平行，且第六分支406与第二分支402处于所述第五分支405的同一侧。

优选地，所述第四分支与所述金属边框间的间距为0.2-0.6mm，优选为0.3mm。

第一天线辐射体、第一缝隙和第二缝隙之间的金属边框、第一接地点共同组成第一天线。第一天线可产生三个谐振，其中两个谐振由第一缝隙和第二缝隙之间的金属边框、第一接地点、T形分支以及第二分支的左侧部分(即第一分支与第三分支之间的第二分支的部分)共同产生，通过T形分支对金属边框耦合馈电，产生了两个相邻的谐振，频率分别为1700MHz和2600MHz；第三个谐振由第一分支、第二分支的右侧部分(即第一分支与第五分支之间的第二分支的部分)、第五分支和第六分支产生，频率为3400-3600MHz。

如图3所示，所述第二天线辐射体5包括馈电分支和寄生单元504；所述馈电分支包括第七分支501、第八分支502和第九分支503，所述第七分支501的一端连接第二馈电点，所述第七分支501的另一端连接所述第八分支502的一端，所述第八分支502的另一端连接所述第九分支503的一端，所述第九分支503沿着所述金属边框1的侧边走线且平行于所述金属边框1的侧边；所述寄生单元504的一端连接所述金属地板2，另一端悬空。

优选地，所述第九分支与所述金属边框间的间距为0.2-0.6mm，优选为0.3mm。

第二天线辐射体、第三缝隙和第四缝隙之间的金属边框、第二接地点共同组成第二天线。第二天线可产生三个谐振，第一个谐振由金属边框右侧(即金属边框上与第二接地点的连接点与第四缝隙之间的金属边框)与金属地板之间的间距产生的，频率为1800MHz；第二个谐振由馈电分支耦合金属边框产生的，频率为2700MHz；第三个谐振由寄生单元产生的，频率为3400-3600MHz。

如图3所示，所述第三天线辐射体6包括第十分支601、第十一分支602、第十二分支603和第十三分支604；所述第十分支601的一端连接第三馈电点，所述第十分支601的另一端连接所述第十二分支603的一端，所述第十二分支603的另一端连接所述第十三分支604的一端，所述第十三分支604的另一端连接所述第二缝隙与第三缝隙之间的金属边框1；所述第十一分支602的一端连接所述金属地板2，另一端连接所述第十二分支603，且所述第十一分支602平行于所述第十分支601。

进一步地，还包括匹配电路，所述匹配电路包括第一电容605和第一电感606，所述第一电容605设置于所述第十分支601上，所述第一电感606设置于所述第十一分支602上。

优选地，所述第一电容的电容值为2.3pF，所述第一电感的电感值为18nH。

第三天线辐射体、第二缝隙和第三缝隙之间的金属边框、第三接地点共同组成第三天线。第三天线工作在低频，产生的谐振频率为700-960MHz。第三天线馈电处的匹配电路，拓展了第三天线在低频的带宽，使第三天线可更好地覆盖700-960MHz；通过小电容接地，可以使得第三天线的末端与金属地板断开，变成IFA天线形式。

进一步地，还包括第一馈线201、第二馈线202和第三馈线203；所述第一馈线201与第一馈电点连接，所述第二馈线202与第二馈电点连接，所述第三馈线203与第三馈电点连接。本实施例中，馈线可为微带线，也可以使用同轴线，带状线等其他形式的馈线。

本实施例中，通过在金属边框上合适的位置引入缝隙，形成3个天线。第一天线中，1710-2690MHz的部分是耦合馈电的IFA天线类型，3400-3600MHz是单极天线类型；第二天线中，1700-2700MHz的部分是耦合馈电的IFA天线类型，而3400-3600MHz的部分是寄生单极天线类型；第三天线是由匹配电路和金属边框共同实现的，也是IFA天线类型。

图4为第一天线和第二天线的电压驻波比，从图中可以看出，通过调节各分支的尺寸，第一天线(天线1)和第二天线(天线2)可以很好地覆盖1710-2690MHz以及5G频段3400-3600MHz。

图5为第一天线、第二天线和第三天线的天线效率图，其中，第一天线和第二天线的工作频段相同，但由于相对位置不同，且高频实现形式不同，所以天线效率也存在差异。但从图中可以看出，通过调节各分支长度，第一天线(天线1)和第二天线(天线2)在1710-2690MHz频段上的天线效率均大于50％，第一天线(天线1)和第二天线(天线2)在3400-3600MHz频段上的天线效率均大于33％；通过调节电容和电感的值及各分支长度，第三天线工作在700-960MHz，天线效率大于32％。

本实施例的MIMO天线结构可很好地覆盖700-960MHz频段、1710-2690MHz频段和3400-3600MHz频段，从而能够覆盖当前2/3/4G频段及5G sub-6GHz频段。

实施例二

请参照图1-2，本实施例是实施例一的进一步拓展，相同之处不再累述，区别如下所述。

如图1-2所示，所述金属边框1的另一端与所述金属地板2之间设有第二净空区，所述第二净空区内设有第四天线辐射体13、第五天线辐射体14和第六天线辐射体15，进一步地，所述第二净空区内设有第二天线支架12，所述第四天线辐射体13、第五天线辐射体14和第六天线辐射体15分别设置于所述第二天线支架12上；所述第四天线辐射体13、第五天线辐射体14和第六天线辐射体15分别与所述第一天线辐射体4、第二天线辐射体5和第三天线辐射体6关于所述金属边框1的中心点对称。

所述金属边框1的另一端依次设有第五缝隙105、第六缝隙106、第七缝隙107和第八缝隙108；所述第五缝隙105、第六缝隙106、第七缝隙107和第八缝隙108分别与所述第一缝隙101、第二缝隙102、第三缝隙103和第四缝隙104关于所述金属边框1的中心点对称。

所述第二净空区内还设有第五接地点16、第六接地点17、第七接地点18和第八接地点19；所述第五接地点16、第六接地点17、第七接地点18和第八接地点19分别与所述第一接地点7、第二接地点8、第三接地点9和第四接地点10关于所述金属边框1的中心点对称。

进一步地，还包括第四馈电点、第五馈电点和第六馈电点；所述第四天线辐射体连接第四馈电点，所述第五天线辐射体连接第五馈电点，所述第六天线辐射体连接第六馈电点。

进一步地，还包括第四馈线、第五馈线和第六馈线；所述第四馈线连接第四馈电点，所述第五馈线连接第五馈电点，所述第六馈线连接第六馈电点。

进一步地，与第四接地点对称的第八接地点通过第三电容连接金属地板，第三电容的优选电容值也为0.3pF。

进一步地，实施例一和实施例二中所有天线支架上的天线结构，均可以由LDS或者FPC实现。

本实施例的MIMO天线结构包含2个覆盖700-960MHz的低频天线，4个覆盖1710-2690MHz的中/高频天线，以及4个覆盖3400-3600MHz频段的5G天线，能够覆盖当前2/3/4G频段及5G sub-6GHz频段。

综上所述，本实用新型提供的一种基于金属边框的MIMO天线结构及移动设备，可应用于具有金属框结构手持设备，且能够覆盖当前2/3/4G频段及5G sub-6GHz频段，同时具有结构简单和使用方便的特点。

以上所述仅为本实用新型的实施例，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同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于金属边框的MIMO天线结构，包括金属边框和金属地板，所述金属地板设置在所述金属边框内，所述金属边框的一端与所述金属地板之间设有第一净空区，其特征在于，还包括设置于所述第一净空区内第一天线辐射体、第二天线辐射体和第三天线辐射体；所述金属边框的一端依次设有第一缝隙、第二缝隙、第三缝隙和第四缝隙；所述第一天线辐射体的一端连接第一馈电点，所述第一天线辐射体的另一端靠近所述第一缝隙和第二缝隙之间的金属边框；所述第二天线辐射体的一端连接第二馈电点，所述第二天线辐射体的另一端靠近所述第三缝隙和第四缝隙之间的金属边框；所述第三天线辐射体的一端连接第三馈电点，所述第三天线辐射体的另一端连接所述第二缝隙和第三缝隙之间的金属边框。

2.根据权利要求1所述的基于金属边框的MIMO天线结构，其特征在于，所述第一净空区内设有第一天线支架，所述第一天线辐射体、第二天线辐射体和第三天线辐射体分别设置于所述第一天线支架上；

所述第一净空区内还设有第一接地点、第二接地点、第三接地点和第四接地点；所述第一接地点的一端连接所述第一缝隙和第二缝隙之间的金属边框，所述第一接地点的另一端连接所述金属地板；

所述第二接地点的一端连接所述第三缝隙和第四缝隙之间的金属边框，所述第二接地点的另一端连接所述金属地板；金属边框上与第二接地点的连接点与第四缝隙之间的金属边框与所述金属地板间存在间距；

所述第三接地点的一端连接所述第二缝隙和第三缝隙之间的金属边框，且靠近所述第二缝隙，所述第三接地点的另一端连接所述金属地板；

所述第四接地点的一端连接所述第二缝隙和第三缝隙之间的金属边框，且靠近所述第三缝隙，所述第四接地点的另一端通过第二电容连接所述金属地板。

3.根据权利要求2所述的基于金属边框的MIMO天线结构，其特征在于，所述第一缝隙和第四缝隙分别位于金属边框的所述一端的两侧边，所述第二缝隙与第三缝隙位于所述金属边框的一端的顶部；所述第一天线辐射体和第二天线辐射体分别设置在所述第一天线支架的两端，所述第三天线辐射体设置在所述第一天线辐射体和第二天线辐射体之间。

4.根据权利要求1所述的基于金属边框的MIMO天线结构，其特征在于，所述第一天线辐射体包括第一分支、第二分支、第三分支、第四分支、第五分支和第六分支；所述第一分支的一端连接第一馈电点，所述第一分支的另一端连接所述第二分支；所述第二分支的一端连接所述第三分支的一端，所述第三分支的另一端连接所述第四分支，所述第三分支与第四分支呈T形，所述第四分支沿着所述金属边框的一端的顶部走线且平行于所述金属边框的一端的顶部；所述第二分支的另一端连接所述第五分支的一端，所述第五分支的另一端连接所述第六分支的一端，所述第六分支与所述第二分支平行且处于所述第五分支的同一侧。

5.根据权利要求1所述的基于金属边框的MIMO天线结构，其特征在于，所述第二天线辐射体包括馈电分支和寄生单元；所述馈电分支包括第七分支、第八分支和第九分支，所述第七分支的一端连接第二馈电点，所述第七分支的另一端连接所述第八分支的一端，所述第八分支的另一端连接所述第九分支的一端，所述第九分支沿着所述金属边框的侧边走线且平行于所述金属边框的侧边；所述寄生单元的一端连接所述金属地板，另一端悬空。

6.根据权利要求1所述的基于金属边框的MIMO天线结构，其特征在于，所述第三天线辐射体包括第十分支、第十一分支、第十二分支和第十三分支；所述第十分支的一端连接第三馈电点，所述第十分支的另一端连接所述第十二分支的一端，所述第十二分支的另一端连接所述第十三分支的一端，所述第十三分支的另一端连接所述第二缝隙与第三缝隙之间的金属边框；所述第十一分支的一端连接所述金属地板，另一端连接所述第十二分支，且所述第十一分支平行于所述第十分支。

7.根据权利要求6所述的基于金属边框的MIMO天线结构，其特征在于，还包括第一电容和第一电感，所述第一电容设置于所述第十分支上，所述第一电感设置于所述第十一分支上。

8.根据权利要求2所述的基于金属边框的MIMO天线结构，其特征在于，所述金属边框的另一端与所述金属地板之间设有第二净空区，所述第二净空区内设有第四天线辐射体、第五天线辐射体和第六天线辐射体，所述金属边框的另一端依次设有第五缝隙、第六缝隙、第七缝隙和第八缝隙；所述第五缝隙、第六缝隙、第七缝隙和第八缝隙分别与所述第一缝隙、第二缝隙、第三缝隙和第四缝隙关于所述金属边框的中心点对称；所述第四天线辐射体、第五天线辐射体和第六天线辐射体分别与所述第一天线辐射体、第二天线辐射体和第三天线辐射体关于所述金属边框的中心点对称。

9.根据权利要求8所述的基于金属边框的MIMO天线结构，其特征在于，所述第二净空区内设有第二天线支架，所述第四天线辐射体、第五天线辐射体和第六天线辐射体分别设置于所述第二天线支架上；

所述第二净空区内还设有第五接地点、第六接地点、第七接地点和第八接地点；所述第五接地点、第六接地点、第七接地点和第八接地点分别与所述第一接地点、第二接地点、第三接地点和第四接地点关于所述金属边框的中心点对称。

10.一种移动设备，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的基于金属边框的MIMO天线结构。

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