CN213184580U - 天线和终端 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种天线和终端。该天线包括：至少两个天线单元、介质基板、滤波组件；其中，所述至少两个天线单元和所述滤波组件设置在所述介质基板上；所述至少两个天线单元中任意相邻两个天线单元之间均设置有所述滤波组件，且所述任意相邻两个天线单元通过所述滤波组件中的第一微带线连接。本发明实施例的天线单元之间具有较低的互耦，而且能够覆盖较宽的频段。

Description

天线和终端

技术领域

本发明涉及天线技术领域，尤其涉及一种天线和终端。

背景技术

近年来，多输入多输出(Multiple Input Multiple Output,简称MIMO)技术成为满足当前移动通信系统性能要求的关键技术之一。但是由于移动终端的体积有限，从而在多天线设计时，天线单元之间的距离较近将会发生很强的电磁耦合现象，这将会使得天线的效率大大降低。因此，在天线设计时要尽可能的满足天线单元之间有较低的互耦。

5G移动终端都具备4G、5G通信的功能，而每一代通信标准使用的频率是不一样的，因此，为了节约空间，对于本领域人员来说，亟需实现一种能够工作在多个频点的天线，而且天线单元之间具有较低的互耦。

发明内容

本发明提供一种天线和终端，以实现一种能够工作在多个频点的天线，而且天线单元之间具有较低的互耦。

第一方面，本发明提供一种天线，包括：

至少两个天线单元、介质基板、滤波组件；

其中，所述至少两个天线单元和所述滤波组件设置在所述介质基板上；

所述至少两个天线单元中任意相邻两个天线单元之间均设置有所述滤波组件，且所述任意相邻两个天线单元通过所述滤波组件中的第一微带线连接。

在一种可能的实现方式中，所述滤波组件，还包括：

所述第一微带线和所述第二微带线交叉设置。

在一种可能的实现方式中，所述第一微带线和第二微带线相互垂直。

在一种可能的实现方式中，所述第一微带线的两端具有方形的金属贴片。

在一种可能的实现方式中，所述第二微带线的一端具有圆形的金属贴片，所述第二微带线的另一端具有矩形的金属贴片。

在一种可能的实现方式中，所述至少两个天线单元的数量为四个，任意相邻两个所述天线单元对称设置在所述介质基板上。

在一种可能的实现方式中，所述天线单元的辐射体为F形的金属贴片。

在一种可能的实现方式中，所述天线单元还包括：与所述F形的金属贴片连接的馈电微带线，所述馈电微带线另一端连接终端的射频电路。

在一种可能的实现方式中，四个所述滤波组件两两对称设置在所述介质基板上

在一种可能的实现方式中，所述介质基板的形状为矩形。

第二方面，本发明提供一种终端，包括：

如第一方面中任一项所述的天线，以及壳体；

其中，所述天线设置在所述壳体中。

本发明实施例提供的天线和终端，该天线包括：至少两个天线单元、介质基板、滤波组件；由于至少两个天线单元中任意相邻两个天线单元之间均设置有所述滤波组件，使得天线单元之间具有较低的互耦，而且该天线能够覆盖较宽的频段。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1是本发明提供的天线一实施例的结构示意图；

图2是本发明提供的天线另一实施例的结构示意图；

图3是本发明提供的一实施例的滤波组件结构示意图；

图4是本发明提供的一实施例的天线反射系数对比示意图；

图5是本发明提供的一实施例的天线隔离度对比示意图；

图6是本发明提供的移动终端一实施例的结构示意图。

附图标记说明：

1-4、天线单元；

5、滤波组件；

6-9、馈电端口；

10、介质基板；

51、第一微带线；

52、第二微带线。

通过上述附图，已示出本公开明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本公开构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本公开的概念。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

本发明的说明书和权利要求书及所述附图中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例，例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

在本申请实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

首先对本发明所涉及的应用场景进行介绍：

本发明实施例提供的天线，应用于终端，以实现结构简单、布局紧凑的具有高隔离度的MIMO天线。

本发明实施例中的终端可以包括但不限于：手机、平板电脑、可穿戴设备、无线路由器等移动终端。

移动通信是当今发展较为快速的领域，移动通信经历了几代变革，从移动电话、互联网中给人们提供了前所未有的高效率和便利性，尤其在移动通信领域里，电磁波的出现实现了有线通信到无线通信的飞跃发展，而且当前多媒体通信实现了单一的语音数据到集成图像、数据、音频等综合业务性数据传输。近年来，随着越来越多的终端用户和无线数据通信服务，通信系统为无线化、高速化、多样化的需求提供更宽的频段带宽、更高速率数据通信服务，使得无线通信系统在人们生活中起到越来越重要的角色。

4G和5G通信时代，智能终端成为人们上网的重要工具，这就要求智能终端能够实现高可靠性和高速率的数据传输。多输入多输出MIOMO技术是解决这一问题的关键技术，并且在4G通信的基站端和移动终端中得到了广泛的应用。MIMO系统的特点是在发射机或者接收机中拥有多个天线，能够在不增加发射功率和系统频谱的前提下，利用无线信道的多路径属性提高传输质量和系统容量。为了使MIMO系统具有较好的性能，天线单元之间必须是不相关的(耦合较低)，然而，移动终端中能够为天线预留出的空间非常有限，使得天线之间的空间距离不可能大于或者等于一个波长。5G移动终端都具备4G、5G通信的功能，而每一代通信标准使用的频率是不一样的，这就要求在同一个终端中布置多部天线或者布置一种能够工作在多个频点的天线。若布置多部天线由于空间有限，对隔离度要求较高，因此对于本领域技术人员来说，需要实现一种能够工作在多个频点的天线，且该天线的天线单元之间具有较低的互耦，即较高的隔离度。

本申请实施例中，为了覆盖多个频点，设置了多个天线单元，且在相邻的天线单元之间设置了滤波组件，使得天线单元之间的耦合度较低。

下面以具体的实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

图1是本发明提供的天线一实施例的结构示意图。如图1所示，本实施例提供的天线，包括：

至少两个天线单元(例如图1中1、2)、介质基板10、滤波组件5；

其中，至少两个天线单元和滤波组件5设置在介质基板10上；

至少两个天线单元中任意相邻两个天线单元之间均设置有滤波组件5，且任意相邻两个天线单元通过滤波组件5中的第一微带线连接。

具体的，如图1所示，图1中以两个天线单元1和2为例进行说明，相邻的两个天线单元1和天线单元2之间设置有滤波组件5。这样天线单元1和天线单元2可以根据实际情况分别设置在不同的频率范围内工作，减少天线单元之间的耦合。

在一实施例中，滤波组件例如为宽度滤波器，例如多模谐振器。

在一实施例中，天线单元的辐射体为F形的金属贴片。

在一实施例中，F形的金属贴片朝向介质基板的外侧。

本实施例的天线，该天线包括：至少两个天线单元、介质基板、滤波组件；由于至少两个天线单元中任意相邻两个天线单元之间均设置有所述滤波组件，使得天线单元之间具有较低的互耦，而且该天线能够覆盖较宽的频段。

在上述实施例的基础上，进一步，如图2所示，包括4个天线单元(1-4)，任意相邻两个所述天线单元对称设置在所述介质基板上。

在位于介质基板同一边的天线单元，两两对称设置。

在一实施例中，如图2所示，四个滤波组件两两对称设置在所述介质基板上。

四个滤波组件中任意相对的两个滤波组件对称设置在所述介质基板上。

在一实施例中，四个天线单元的结构相同，该天线单元为F形的印刷单极子贴片天线。

在其他实施例中，各个天线单元的结构也可以不同，本申请实施例对此并不限定。

图2中，四个印刷单极子贴片天线位于矩形介质基板的四个角，终端的辐射系统(如射频电路)的信号线可以与四个天线单元的馈电微带线直接相连。其中馈电微带线分别连接在天线单元的馈电端口(6-9)。

例如馈电微带线为50欧姆的微带线。

上述天线单元和馈电微带线均采用印刷结构。

该天线的带宽能够覆盖0.7Ghz-3.8Ghz的工作频带，覆盖了4G、5G系统的多个工作频段。

图2中，介质基板为矩形，尺寸例如为40×40mm，在其他实施例还可以采用其他尺寸的介质基板，本申请实施例对此并不限定。

图2中显示了各天线单元的位置关系，对各天线单元的尺寸比例关系本发明实施例中并不限定。

在一实施例中，介质基板例如采用FR-4等级的材料，FR-4是一种耐燃材料等级的代号，所代表的意思是树脂材料经过燃烧状态必须能够自行熄灭的一种材料规格。

在一实施例中，介质基板的介电常数为4.4±3％，即1.3％-7.4％范围内。

在一实施例中，如图2、图3所示，滤波组件5，包括：

第一微带线51和第二微带线52，所述第一微带线51和第二微带线52交叉设置；所述第一微带线51的两端分别与所述天线单元连接。

在实际应用中，滤波组件的引入可能会引起一定的频偏，可以通过优化天线或者天线匹配来达到设计目的。

在一实施例中，如图3所示，所述第一微带线51和第二微带线52相互垂直。

为了提高天线单元之间的隔离度，滤波组件通过相互垂直的两个第一微带线51和第二微带线实现。

在一实施例中，如图3所示，所述第一微带线51的两端具有方形的金属贴片。

在一实施例中，如图3所示，所述第二微带线52的一端具有圆形的金属贴片，所述第二微带线52的另一端具有矩形的金属贴片。

需要说明的是，以上的滤波组件的结构仅为示意，在实际应用中，可根据需求调节，例如调节第一微带线和第二微带线的长度、宽度、位置关系、形状、端部的各种形状和面积，本申请实施例对此并不限定。

上述实施方式中，滤波组件对天线单元本身的辐射性能影响较小，而且实现了较高的隔离度。

由于采用平面单极子天线结构，该MIMO天线系统中的至少两个天线单元都可以实现宽带辐射。

本申请实施例中，单个单极子天线的极化方式都是线极化，并且两个天线单元正交放置，所以天线单元之间的耦合变得很小，实现了天线单元之间高端口隔离度。除了极化方向正交之外，至少两个天线单元的其他特性都基本相同。因为采用了极化分集技术，两个天线之间的距离小于一个波长，所以包含至少两个天线单元的MIMO天线系统尺寸明显减小，实现了小型化的效果。

例如，本实施例的天线的阻抗频带为0.7GHz–3.8GHz，该工作频带包括了移动终端通信中的常用频段。

上述实施方式中，天线的最大辐射方向为平面方向的两个方向上，并且在这两个方向上都能实现均匀全向辐射。另外，该天线介质基板10两侧的金属结构都采用印刷工艺，该工艺简单。本申请实施例的天线制作成本低，易于加工，可批量生产，具有较大的实际应用价值。

在本发明的一些实施例中，天线单元的尺寸可以调整，适应不同的带宽需求。以下通过仿真对天线的性能进行分析：

仿真结果如图4、图5所示，S11曲线为天线单元1的仿真结果；S22曲线为天线单元2的仿真结果；S33曲线为天线单元3的仿真结果，S44曲线为天线单元4的仿真结果，从图4中可以看出天线的覆盖频段较宽。

图5中S12曲线为天线单元1和天线单元2之间的隔离度，S13曲线为天线单元1和天线单元3之间的隔离度，S14曲线为天线单元1和天线单元4之间的隔离度，S23曲线为天线单元2和天线单元3之间的隔离度，S24曲线为天线单元2和天线单元4之间的隔离度，S34曲线为天线单元3和天线单元4之间的隔离度。从仿真结果可以看出，隔离度均小于-10dB，能够满足实际工程应用的需求。

以上结果仅为示例，即在天线单元的一定尺寸比例下的仿真结果。

本申请实施例中还提供一种终端，包括：

如前述实施例中任一项所述的天线，以及壳体；

其中，所述天线设置在所述壳体中。

本实施例的终端，其实现原理和技术效果与前述任一任一实施例中的天线类似，此处不再赘述。

在一实施例中，该终端可以为无线路由器。

图6是根据一示例性实施例示出的一种移动终端的框图。例如，移动终端可以是智能手机，计算机，平板设备，可穿戴设备等。

参照图6，移动终端还可以包括以下一个或多个组件：处理组件602，存储器604，电源组件606，多媒体组件608，音频组件610，输入/输出(I/O)的接口612，传感器组件614，以及通信组件616。

处理组件602通常控制移动终端的整体操作，诸如与显示，电话呼叫，数据通信，相机操作和记录操作相关联的操作。处理组件602可以包括一个或多个处理器620来执行指令，以完成上述的方法的全部或部分步骤。此外，处理组件602可以包括一个或多个模块，便于处理组件602和其他组件之间的交互。例如，处理组件602可以包括多媒体模块，以方便多媒体组件608和处理组件602之间的交互。

存储器604被配置为存储各种类型的数据以支持移动终端的操作。这些数据的示例包括用于在移动终端上操作的任何应用程序或方法的指令，联系人数据，电话簿数据，消息，图片，视频等。存储器604可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)，可编程只读存储器(PROM)，只读存储器(ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。

电源组件606为移动终端的各种组件提供电力。电源组件606可以包括电源管理系统，一个或多个电源，及其他与为移动终端生成、管理和分配电力相关联的组件。

多媒体组件608包括在所述移动终端和用户之间的提供一个输出接口的屏幕。在一些实施例中，屏幕可以包括液晶显示器(LCD)和触摸面板(TP)。如果屏幕包括触摸面板，屏幕可以被实现为触摸屏，以接收来自用户的输入信号。触摸面板包括一个或多个触摸传感器以感测触摸、滑动和触摸面板上的手势。所述触摸传感器可以不仅感测触摸或滑动动作的边界，而且还检测与所述触摸或滑动操作相关的持续时间和压力。在一些实施例中，多媒体组件608包括一个前置摄像头和/或后置摄像头。当移动终端处于操作模式，如拍摄模式或视频模式时，前置摄像头和/或后置摄像头可以接收外部的多媒体数据。每个前置摄像头和后置摄像头可以是一个固定的光学透镜系统或具有焦距和光学变焦能力。

音频组件610被配置为输出和/或输入音频信号。例如，音频组件610包括一个麦克风(MIC)，当移动终端处于操作模式，如呼叫模式、记录模式和语音识别模式时，麦克风被配置为接收外部音频信号。所接收的音频信号可以被进一步存储在存储器604或经由通信组件616发送。在一些实施例中，音频组件610还包括一个扬声器，用于输出音频信号。

I/O接口612为处理组件602和外围接口模块之间提供接口，上述外围接口模块可以是键盘，点击轮，按钮等。这些按钮可包括但不限于：主页按钮、音量按钮、启动按钮和锁定按钮。

传感器组件614包括一个或多个传感器，用于为移动终端提供各个方面的状态评估。例如，传感器组件614可以检测到移动终端的打开/关闭状态，组件的相对定位，例如所述组件为移动终端的显示器和小键盘，传感器组件614还可以检测移动终端或移动终端一个组件的位置改变，用户与移动终端接触的存在或不存在，移动终端方位或加速/减速和移动终端的温度变化。传感器组件614可以包括接近传感器，被配置用来在没有任何的物理接触时检测附近物体的存在。传感器组件614还可以包括光传感器，如CMOS或CCD图像传感器，用于在成像应用中使用。在一些实施例中，该传感器组件614还可以包括加速度传感器，陀螺仪传感器，磁传感器，压力传感器或温度传感器。

通信组件616被配置为便于移动终端和其他设备之间有线或无线方式的通信。移动终端可以接入基于通信标准的无线网络，如WiFi，2G、3G、4G或5G，或它们的组合。在一个示例性实施例中，通信组件616经由广播信道接收来自外部广播管理系统的广播信号或广播相关信息。在一个示例性实施例中，所述通信组件616还包括近场通信(NFC)模块，以促进短程通信。例如，在NFC模块可基于射频识别(RFID)技术，红外数据协会(IrDA)技术，超宽带(UWB)技术，蓝牙(BT)技术和其他技术来实现。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本发明旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求书指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求书来限制。

Claims (10)

1.一种天线，其特征在于，包括：

至少两个天线单元、介质基板和滤波组件；

其中，所述至少两个天线单元和所述滤波组件设置在所述介质基板上；

所述至少两个天线单元中任意相邻两个天线单元之间均设置有所述滤波组件，且所述任意相邻两个天线单元通过所述滤波组件中的第一微带线连接。

2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述滤波组件还包括第二微带线，所述第一微带线和所述第二微带线交叉设置。

3.根据权利要求2所述的天线，其特征在于，

所述第一微带线和第二微带线相互垂直。

4.根据权利要求3所述的天线，其特征在于，

所述第一微带线的两端具有方形的金属贴片。

5.根据权利要求4所述的天线，其特征在于，

所述第二微带线的一端具有圆形的金属贴片，所述第二微带线的另一端具有矩形的金属贴片。

6.根据权利要求1-5任一项所述的天线，其特征在于，所述至少两个天线单元的数量为四个，任意相邻两个所述天线单元对称设置在所述介质基板上。

7.根据权利要求6所述的天线，其特征在于，所述天线单元的辐射体为F形的金属贴片。

8.根据权利要求7所述的天线，其特征在于，所述天线单元还包括：与所述F形的金属贴片连接的馈电微带线，所述馈电微带线另一端连接终端的射频电路。

9.根据权利要求6所述的天线，其特征在于，四个所述天线单元之间的四个所述滤波组件两两对称设置在所述介质基板上。

10.一种终端，其特征在于，包括：

如权利要求1-9任一项所述的天线，以及壳体；

其中，所述天线设置在所述壳体中。

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