CN217983668U - 一种移动终端耦合天线及移动终端 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种移动终端耦合天线及移动终端，其中，该天线包括：设置于主板上的第一辐射单元、第二辐射单元、耦合单元以及天线匹配网络，所述第一辐射单元的一端设有馈电点，所述馈电点与所述天线匹配网络相连，所述第一辐射单元的另一端通过所述耦合单元与所述第二辐射单元的一端无电连接，所述第二辐射单元的另一端悬空。通过本实用新型实施例提供的移动终端耦合天线和移动终端，引入耦合单元使天线的谐振频率升高，通过加大天线面积保证天线的谐振频率落入所需的频段范围内，明显提升了天线的辐射性能，提高了天线的整体性能。

Description

一种移动终端耦合天线及移动终端

技术领域

本实用新型涉及通信技术领域，具体而言，涉及一种移动终端耦合天线及移动终端。

背景技术

在目前的移动终端中，为了实现移动终端的小型化，天线的空间越来越小，天线的尺寸也越来越小，将导致天线的辐射体面积很小，天线性能有很大幅度的下降。如果想要得到较好的天线性能，天线的尺寸必须达到或接近四分之一波长。但这在移动终端中是很难实现的，由于移动终端中的环境很复杂，移动终端中各种器件和外壳的影响，使得天线的长度大幅度减小。但如果天线的长度变小，将导致天线的辐射面积变小，无法保证天线的性能。如果加长天线长度，天线的谐振将会偏低频，又无法满足天线的谐振要求。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型实施例的目的在于提供一种移动终端耦合天线及移动终端。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种移动终端耦合天线，包括：设置于主板上的第一辐射单元、第二辐射单元、耦合单元以及天线匹配网络，所述第一辐射单元的一端设有馈电点，所述馈电点与所述天线匹配网络相连，所述第一辐射单元的另一端通过所述耦合单元与所述第二辐射单元的一端无电连接，所述第二辐射单元的另一端悬空。

第二方面，本实用新型实施例还提供了一种移动终端，包括以上的移动终端耦合天线。

本实用新型实施例的移动终端耦合天线和移动终端，引入耦合单元使天线的谐振频率升高，通过加大天线面积保证天线的谐振频率落入所需的频段范围内，明显提升了天线的辐射性能，提高了天线的整体性能。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

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获得其他的附图。

图1示出了现有技术一种移动终端耦合天线的电路示意图；

图2示出了现有技术一种移动终端耦合天线的结构示意图；

图3示出了本实用新型实施例所提供的一种移动终端耦合天线的电路示意图；

图4示出了本实用新型实施例所提供的移动终端耦合天线的第一结构示意图；

图5示出了本实用新型实施例所提供的移动终端耦合天线的第二结构示意图；

图6示出了本实用新型实施例所提供的移动终端耦合天线的耦合单元第一结构示意图；

图7示出了本实用新型实施例所提供的移动终端耦合天线的耦合单元第二结构示意图；

图8示出了本实用新型实施例所提供的移动终端耦合天线的耦合单元第三结构示意图；

图9示出了本实用新型实施例所提供的移动终端耦合天线的耦合单元第四结构示意图；

图10示出了图2实施例与图5实施例二者的S11对比仿真示意图；

图11示出了图2实施例与图5实施例二者的天线效率对比仿真示意图。

附图标记：1-辐射单元，2-馈电点，3-主板，4-天线匹配网络，5-第一辐射单元，6-第二辐射单元，7-耦合单元，8-耦合枝节，9-耦合左端，10-耦合右端，11-空余面积。

具体实施方式

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，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，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。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实用新型中的具体含义。

多输入多输出(Multiple-input Multiple-output，缩写：MIMO)：信号的发射端和接收端都包括多个辐射单元。若辐射单元间距很远，辐射单元之间的相关性会很低，但是在手机等移动终端，由于空间较小，辐射单元必然不会相对独立的工作，而是会相互产生强烈的电磁耦合。

耦合：当自由空间中有两个以上辐射单元排列时，某一个辐射单元除受自身电流所产生的电磁作用，也会受到其它辐射单元的电流所产生的电磁作用的影响，尤其当辐射单元彼此靠近时，它们之间将会产生复杂的相互作用，这种相互作用被称为互耦。

隔离度：辐射单元的相互独立程度，辐射单元之间的耦合度越小，其隔离度越大；反之辐射单元之间的耦合度越大，其隔离度越小。例如，在实际的应用中，隔离度为15dB即可满足工程要求。

方向图分集：辐射单元所辐射的功率在空间的各个方向上的分布一般是不均匀的，即天线具有方向性。方向图是指天线辐射特性与空间坐标之间的函数图形，是对天线方向性的图形描述方法。因此，方向图分集可以分析辐射单元的辐射特性。

极化分集：同一信源的两路信号分别有辐射单元不同极化方向的无线电波承载，例如，垂直极化和水平极化，这两路信号彼此独立，互不相关，具有不相同的衰减特性，有极化分集的效果。

微带线：微带线是由单一导体带构成的微波传输线，适合制作微波集成电路的平面结构传输线。其体积小、重量轻、使用频带宽、可靠性高和制造成本低，导体导电率高、稳定性好。

吞吐量：通信系统在单位时间/带宽内能够传输的信号量，由于通信系统的本质就是进行信号传输，因此吞吐量是衡量一个通信系统最重要的系统指标之一。

天线Q值：天线在谐振点附近的储能和耗能的比值，用于表征天线谐振特性对频率的灵敏度，Q值越高，天线谐振对频率的灵敏度越高，相应的反射系数带宽则越窄。

如图1-图2所示，现有技术的移动终端耦合天线，包括设置于主板3上的辐射单元1的一端设有馈电点2，另一端悬空，馈电点2与天线匹配网络4相连，天线匹配网络4一般由电感和电容通过串并联组合而成，其作用是调节天线阻抗在smith圆图上的位置以达到最优匹配；其中，并联电容的作用是在smith圆图上让阻抗点绕着等电导圆沿着顺时针方向移动，并联电感的作用是在smith圆图上让阻抗点绕着等电导圆沿着逆时针方向移动，串联电容的作用是在smith圆图上让阻抗点绕着等电阻圆沿着逆时针方向移动，串联电感的作用是在smith圆图上让阻抗点绕着等电阻圆沿着顺时针方向移动。

在现有的移动终端中，天线的尺寸在很大程度上决定了天线的辐射性能，当天线尺寸变大时往往意味着天线效率的提升。但是天线自身要辐射在特定频段，因为移动终端的环境非常复杂，有时候移动终端中有足够的空间容纳面积较大的天线，但是当天线面积增大时，天线的谐振频率也随着向低频偏移，无法保证天线的谐振频率设置在特定频段范围内。故必须减小天线面积以满足辐射频率的要求，这种情况就造成天线不能采用更大的面积，进而降低了天线的辐射性能。

图1所示，现有技术的移动终端耦合天线的技术方案中，天线的辐射单元1是连续的一片金属，未将其断开。

如图2所示，现有技术的移动终端耦合天线为了满足辐射频率的要求，在移动终端存在足够空间的情况下，也无法将天线做到更大，影响了天线的辐射性能。

如图3-图5所示，本实用新型实施例的移动终端耦合天线，包括：设置于主板3上的第一辐射单元5、第二辐射单元6、耦合单元7以及天线匹配网络4，第一辐射单元5的一端设有馈电点2，另一端通过耦合单元7与第二辐射单元6的一端无电连接，第二辐射单元6的另一端悬空，馈电点2与天线匹配网络4相连。

在本实用新型实施例中，天线匹配网络4一般由电感和电容通过串并联组合而成，其作用是调节天线阻抗在smith圆图上的位置以达到最优匹配；其中，并联电容的作用是在smith圆图上让阻抗点绕着等电导圆沿着顺时针方向移动，并联电感的作用是在smith圆图上让阻抗点绕着等电导圆沿着逆时针方向移动，串联电容的作用是在smith圆图上让阻抗点绕着等电阻圆沿着逆时针方向移动，串联电感的作用是在smith圆图上让阻抗点绕着等电阻圆沿着顺时针方向移动。

本实用新型实施例的移动终端耦合天线，引入了耦合单元7，当引入耦合单元7之后天线的谐振频率相对于原来的谐振频率明显偏高，必须加大天线面积才能保证新的谐振频率在我们需要的频段范围内，而加大天线面积后天线的辐射性能明显提升，进而提高了天线的整体性能。

其中，主板3为常规的PCB(Printed Circuit Board，印制电路板)。

如图6-图9所示，耦合单元7包括耦合左端9和耦合右端10，耦合左端9与第二辐射单元6的一端相连，耦合右端10与第一辐射单元5的另一端相连，耦合左端9与耦合右端10通过无电连接断缝的交叉方式相连。

其中，上述断缝的缝隙宽度为0.2mm-1.2mm之间，宽度越大耦合度越低，宽度越小耦合越强烈，在实际调试中根据耦合强弱的需要适当调节断缝的缝隙宽度。

具体地，耦合单元7由两块相互无电连接的单独辐射单元交叉组成，耦合左端9为一块辐射单元，耦合右端10为另一块辐射单元。交叉结构如图6-图9所示，由于耦合左端9与耦合右端10之间断缝的存在，当天线传输高频信号时，两块辐射单元相互交叉，高频信号可以自第一辐射单元5通过耦合的方式传输到第二辐射单元6，耦合单元7的辐射单元交叉部分要尽量多，这样能增加相互的耦合量。但是当天线作为电容传感器时，该电容传感器使用的信号是低频信号，第一辐射单元5和第二辐射单元6在低频状态下不存在耦合，可以视为断开。故耦合单元7的作用是阻断低频，接通高频。

如图3所示，耦合单元7还包括耦合枝节8，用于加大天线的辐射面积。优选地，该耦合枝节8呈U字型枝节的结构设置，耦合枝节8的形状根据天线的实际情况还可以为其他结构设置，在此不做限定。

如图6所示，公开了本实用新型实施例所提供的移动终端耦合天线的耦合单元第一结构。第一辐射单元5与第二辐射单元6通过耦合单元7的耦合右端10、耦合左端9彼此相连。

其中，耦合左端9、耦合右端10呈相互适配的凹凸状结构。如果耦合左端9为“凹”状结构，耦合右端10即为“凸”状结构；如果耦合左端9为“凸”状结构，耦合右端10即为“凹”状结构。

第一辐射单元5与第二辐射单元6通过凹凸状结构相连，第一辐射单元5的能量能够通过耦合单元7传递到第二辐射单元6，断缝的存在会引发部分能量的损失。

如图7所示，公开了本实用新型实施例所提供的移动终端耦合天线的耦合单元第二结构。第一辐射单元5与第二辐射单元6通过耦合单元7的耦合右端10、耦合左端9彼此相连。

其中，耦合单元7的耦合左端9和耦合右端10皆呈锯齿状结构，第一辐射单元5和第二辐射单元6通过锯齿状结构相连，第一辐射单元5的能量能够通过耦合单元7传递到第二辐射单元6，断缝的存在会引发部分能量的损失。

具体来说，第一辐射单元5的一端与耦合右端10相连，第二辐射单元6的一端与耦合左端9相连，第一辐射单元5一端相连的耦合右端10呈锯齿状结构，第二辐射单元6一端相连的耦合左端9也呈锯齿状结构，上述耦合右端10与耦合左端9相互交叉连接形成耦合单元7，第一辐射单元5和第二辐射单元6各自的另一端分别连接馈电点2和悬空，如此形成单极子天线。

优选地，在本实用新型图7的实施例中，锯齿状结构一般采用等距设置，即锯齿状结构的每相邻两个锯齿的齿距距离相等，锯齿的相邻齿距一般在0.3mm-1mm之间，可以根据实际情况进行调节，锯齿状结构的锯齿形状一般呈规则设置，例如可以设置成矩形、三角形、正方形等。

如图8所示，公开了本实用新型实施例所提供的移动终端耦合天线的耦合单元第三结构。第一辐射单元5与第二辐射单元6通过耦合单元7的耦合右端10、耦合左端9彼此相连。

其中，耦合左端9、耦合右端10呈开口相对的U型结构，第一辐射单元5和第二辐射单元6通过开口相对的U型结构相连，第一辐射单元5的能量能够通过耦合单元7传递到第二辐射单元6，断缝的存在会引发部分能量的损失。

如图9所述，公开了本实用新型实施例所提供的移动终端耦合天线的耦合单元第四结构。第一辐射单元5与第二辐射单元6通过耦合单元7的耦合右端10、耦合左端9彼此相连。

其中，耦合左端9、耦合右端10呈相互适配的条状结构，第一辐射单元5和第二辐射单元6通过条状结构相连。第一辐射单元5的能量能够通过耦合单元7传递到第二辐射单元6，断缝的存在会引发部分能量的损失。

需要说明的是，本实用新型实施例中辐射单元1、第一辐射单元5、第二辐射单元6的形状、大小、长度、材质等可以根据实际需要设置，本实用新型实施例在此不做限制。

如图2所示，公开了现有技术的移动终端耦合天线，该天线未设置耦合单元，辐射单元1是一片未断开的连续金属。天线谐振频率在GSM 900频段(0.88GHz-0.96GHz)。图2中的辐射单元1在横向方向上与主板3的最右端边缘存在空余面积11，即天线横向长度存在向右延伸至与主板3的最右端边缘竖直线的空间。

本实用新型实施例中，在不改变天线面积的情况下加入耦合单元7，天线的谐振频率向高频偏移，如图4所示。故将天线横向向右延长(增加长度)，将加入耦合单元7的天线谐振频率调回GSM 900频段，如图5所示。需要说明的是，图5仅是示例，天线横向延长的长度根据实际需要确定，可长可短，未必一定将其延长至主板3的最右端边缘竖直线。在实际的实施例中，天线的延长长度可能未达到最右端边缘竖直线，也可能超过最右端边缘竖直线。

图10中的实线代表图2未设置耦合单元的天线S11，虚线代表图5设置耦合单元的天线S11；图11中的实线代表图2未设置耦合单元的天线效率，虚线代表图5设置耦合单元的天线效率。如图10和图11所示，图2未设置耦合单元的天线与图5设置耦合单元(同时增加天线面积)的天线相比，其S11和天线效率均有大幅度提高。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换的技术方案，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1.一种移动终端耦合天线，其特征在于，包括：设置于主板上的第一辐射单元、第二辐射单元、耦合单元以及天线匹配网络，所述第一辐射单元的一端设有馈电点，所述馈电点与所述天线匹配网络相连，所述第一辐射单元的另一端通过所述耦合单元与所述第二辐射单元的一端无电连接，所述第二辐射单元的另一端悬空。

2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述耦合单元包括耦合左端和耦合右端，所述耦合左端与所述第二辐射单元的一端相连，所述耦合右端与所述第一辐射单元的另一端相连，所述耦合左端与耦合右端通过无电连接断缝的交叉方式相连。

3.根据权利要求2所述的天线，其特征在于，所述耦合单元还包括用于增大天线辐射面积的耦合枝节。

4.根据权利要求2所述的天线，其特征在于，所述耦合左端和耦合右端呈相互适配的凹凸状结构，所述第一辐射单元和第二辐射单元通过所述凹凸状结构相连。

5.根据权利要求2所述的天线，其特征在于，所述耦合左端和耦合右端呈锯齿状结构，所述第一辐射单元和第二辐射单元通过所述锯齿状结构相连。

6.根据权利要求5所述的天线，所述锯齿状结构呈等距设置，所述锯齿状结构的相邻齿距为0.3mm-1mm之间。

7.根据权利要求2所述的天线，其特征在于，所述耦合左端和耦合右端呈开口相对的U型结构，所述第一辐射单元和第二辐射单元通过所述开口相对的U型结构相连。

8.根据权利要求2所述的天线，其特征在于，所述耦合左端和耦合右端呈相互适配的条状结构，所述第一辐射单元和第二辐射单元通过所述条状结构相连。

9.根据权利要求1或2所述的天线，其特征在于，所述第一辐射单元、所述第二辐射单元以及所述耦合单元组成单极子天线。

10.根据权利要求1或2所述的天线，其特征在于，所述天线匹配网络由电感元件和/或电容元件串并联组成，用于调节天线阻抗在smith圆图上的位置以达到最优匹配。

11.根据权利要求2所述的天线，其特征在于，所述断缝的缝隙宽度为0.2mm-1.2mm之间。

12.一种移动终端，其特征在于，包括权利要求1-11任一项所述的移动终端耦合天线。

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