CN105870593A - 一种采用耦合馈电的高隔离度载波聚合天线和电子设备 - Google Patents
一种采用耦合馈电的高隔离度载波聚合天线和电子设备 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种采用耦合馈电的高隔离度载波聚合天线和电子设备。金属框架由底边对称设的第一缝隙和第二缝隙分成第一金属框架段与第二金属框架段，第一金属框架段与接地板连接，底边与接地板间为天线净空区；天线组件包括第一耦合部、第二耦合部，都设于天线净空区内且与第二金属框架段平行，第一耦合部与第二耦合部间设有第三缝隙，第二耦合部靠近第一缝隙的一端与第二金属框架段相连，第一耦合部远离第一缝隙的一端连第一馈电部；接地导带组件的第一接地导带的一端连接第二金属框架段的第二缝隙端，另一端连接地板，第二接地导带的一端连第一金属框架段的第二缝隙端，另一端连接接地板，馈电导带的一端连第一金属框架段，另一端连第二馈电部。
Description
技术领域
本发明涉及移动通信天线技术领域，具体地，涉及一种采用耦合馈电的高隔离度载波聚合天线和电子设备。
背景技术
随着移动互联网的发展，数据业务需求呈***式增长，对网络容量和传输速率的要求越来越高。目前已有多种技术可以应对这些挑战，如海量MIMO、载波聚合和异构网络部署等，其中载波聚合(carrier aggregation)通过频谱扩展的方式提升网络容量成为应对数据业务***式增长最为有效的手段之一，载波聚合技术是LTE-Advanced标准中的代表性技术，通过将多个LTE成员载波聚合起来形成更大的带宽，实现上下行峰值速率、上下行边缘速率成倍的提高。载波聚合一般分为频段内连续载波聚合、频段内非连续载波聚合以及跨频段非连续载波聚合技术。目前，主要的手机芯片厂商如高通等已开发出支持载波聚合技术的芯片，为载波聚合技术在手机上得到应用提供了条件，亟需根据有关芯片的参数，针对跨频段非连续载波聚合技术开发相应天线，解决覆盖频段带宽和双馈端口隔离度等问题。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种采用耦合馈电的高隔离度载波聚合天线和电子设备。
根据本发明提供的一种采用耦合馈电的高隔离度载波聚合天线，包括：金属框架、天线组件、接地导带组件、馈电导带、接地板、第一馈电部、第二馈电部；
所述金属框架的底边对称开设有第一缝隙和第二缝隙，所述第一缝隙和第二缝隙将所述金属框架分成第一金属框架段与第二金属框架段，所述第一金属框架段与所述接地板连接，所述金属框架的底边与所述接地板之间形成天线净空区；
所述天线组件包括第一耦合部和第二耦合部，所述第一耦合部、第二耦合部都设于所述天线净空区内且与所述第二金属框架段平行，所述第一耦合部与所述第二耦合部之间设有第三缝隙，所述第二耦合部靠近所述第一缝隙的一端与所述第二金属框架段相连，所述第一耦合部远离所述第一缝隙的一端连接所述第一馈电部；
所述接地导带组件包括第一接地导带、第二接地导带；所述第一接地导带的一端连接第二金属框架段的第二缝隙端，另一端连接所述接地板，所述第二接地导带的一端连接第一金属框架段的第二缝隙端，另一端连接所述接地板；
所述馈电导带的一端连接所述第一金属框架段，另一端连接所述第二馈电部；
所述第一馈电部、第一耦合部、第二耦合部、第一金属框架段、第二金属框架段、第一缝隙、接地导带组件形成第一谐振环路，
所述第二馈电部、馈电导带、第一金属框架段、第二金属框架段、第二缝隙、接地导带组件形成第二谐振环路。
作为一种优化方案，在所述金属框架段的底边的长度方向上，所述第一耦合部的长度大于第二耦合部的长度，且所述第二耦合部设于所述第一耦合部与所述第二金属框架段之间。
作为一种优化方案，所述第二耦合部与所述第二金属框架段之间设有第四缝隙；所述第四缝隙的宽度大于所述第三缝隙的宽度。
作为一种优化方案，所述第一接地导带的数量大于所述第二接地导带的数量。
作为一种优化方案，所述第一馈电部以耦合馈电的方式使得所述第一谐振环路的谐振频带覆盖820MHz-960MHz的低频和1700MHz-2170MHz的中频；所述第二馈电部以直接馈电的方式使得所述第二谐振环路的谐振频段覆盖2300MHz-2700MHz的高频。
作为一种优化方案，还包括USB组件，所述USB组件设置于所述天线净空区内并与所述接地板连接，部分所述USB组件位于所述天线组件在所述天线净空区的投影覆盖范围内。
作为一种优化方案，所述第一耦合部远离所述第一缝隙的一端靠近所述USB组件设置。
作为一种优化方案，还包括扬声器组件；所述扬声器组件与所述接地板相连，且所述扬声器组件的一部分位于所述接地板上，另一部分位于所述天线净空区内。
作为一种优化方案，所述馈电导带为“L”形金属导带，长端与所述第二馈电部相连，短端与所述第一金属框架段相连。
作为一种优化方案，通过多点接地技术改善了所述第一谐振环路和第二谐振环路之间的隔离度，所述第一谐振环路和第二谐振环路之间的隔离度大于16.5dB。
基于同一发明构思，本发明还提供了一种电子设备，包括所述的一种采用耦合馈电的高隔离度载波聚合天线。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明针对金属边框手机顶框开缝的形式，采用双端口馈电模型，其中一个端口(第一馈电部)采用耦合馈电的方式，覆盖低频(820MHz-960MHz)和中频(1700MHz-2170MHz)，另一端口(第一馈电部)采用直接馈电方式，覆盖高频(2300MHz-2700MHz)，同时加入多个接地点，提高了这两个端口之间的隔离度，频带内隔离度大于16.5dB。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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。附图中：
图1是可选的一种采用耦合馈电的高隔离度载波聚合天线平面结构图；
图2第一馈电部的和第二馈电部的之间隔离度；
图3是第一馈电部的回波损耗图；
图4第二馈电部的回波损耗图；
图5、图6为各频点效率曲线图。
图中，1-第一金属框架段，2-接地板，3-第一缝隙，4-第二缝隙，5-第二金属框架段，6-USB组件，7-扬声器组件，8-第一馈电部，9-第一耦合部，10-第二耦合部，11-接地导带组件，12-第二馈电部，13-馈电导带，14-净空区。
具体实施方式
下文结合附图以具体实施例的方式对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，还可以使用其他的实施例，或者对本文列举的实施例进行结构和功能上的修改，而不会脱离本发明的范围和实质。
在本发明提供的一种采用耦合馈电的高隔离度载波聚合天线的实施例中，如图1、2所示，包括：金属框架、天线组件、接地导带组件11、馈电导带13、接地板2、第一馈电部8、第二馈电部12；
所述金属框架的底边对称开设有第一缝隙3和第二缝隙4，所述第一缝隙3和第二缝隙4将所述金属框架分成第一金属框架段1与第二金属框架段5，所述第一金属框架段1与所述接地板2连接，所述金属框架的底边与所述接地板2之间形成天线净空区；
所述天线组件包括第一耦合部9和第二耦合部10，所述第一耦合部9、第二耦合部10都设于所述天线净空区内且与所述第二金属框架段5平行，所述第一耦合部9与所述第二耦合部10之间设有第三缝隙，所述第二耦合部10靠近所述第一缝隙3的一端与所述第二金属框架段5相连，所述第一耦合部9远离所述第一缝隙3的一端连接所述第一馈电部8；
所述接地导带组件11包括第一接地导带、第二接地导带；所述第一接地导带的一端连接第二金属框架段5的第二缝隙4端，另一端连接所述接地板2，所述第二接地导带的一端连接第一金属框架段1的第二缝隙4端，另一端连接所述接地板2，所述馈电导带13的一端连接所述第一金属框架段1，另一端连接所述第二馈电部12；
所述第一馈电部8、第一耦合部9、第二耦合部10、第一金属框架段1、第二金属框架段5、第一缝隙3、接地导带组件11形成第一谐振环路，
所述第二馈电部12、馈电导带13、第一金属框架段1、第二金属框架段5、第二缝隙4、接地导带组件11形成第二谐振环路。
本实施例中，所述金属框架为长方形，所述金属框架的底板为长方形的短边。在实际制作中，该金属框架可以是电子设备(如手机)的外边框。
作为可选的一种实施例，在所述金属框架段的底边的长度方向上，所述第一耦合部9的长度大于第二耦合部10的长度，且所述第二耦合部10设于所述第一耦合部9与所述第二金属框架段5之间。如图1、2所示，第一耦合部9和第二耦合部10为长金属条，且第一耦合部9和第二耦合部10之间形成的所述第三缝隙在第一耦合部9和第二耦合部10长度方向上宽度不变，为等距缝隙。
作为可选的一种实施例，所述第二耦合部10与所述第二金属框架段5之间设有第四缝隙；所述第四缝隙的宽度大于所述第三缝隙的宽度。所述第二耦合部10与所述第二金属框架段5相连的部分宽度可以与所述第二耦合部10分的宽度相同。
作为可选的一种实施例，所述第一接地导带的数量大于所述第二接地导带的数量。如图所示的实施例，第一接地导带为3个，第二接地导带为1个。另一种实施例中，也可以是两个第一接地导带和一个第二接地导带。所述第一接地导带都设置在所述第二金属框架第二缝隙4端的附近。多个接地导带的设计将天线高低频回地的路径分离开，能够对于两个馈电部分之间的隔离度有效提高。作为可选的一种实施例，所述第一馈电部8以耦合馈电的方式使得所述第一谐振环路的谐振频带覆盖820MHz-960MHz的低频和1700MHz-2170MHz的中频；所述第二馈电部12以直接馈电的方式使得所述第二谐振环路的谐振频段覆盖2300MHz-2700MHz的高频。
作为可选的一种实施例，还包括USB组件6，所述USB组件6设置于所述天线净空区内并与所述接地板2连接，部分所述USB组件6位于所述天线组件在所述天线净空区的投影覆盖范围内。所述第一耦合部9远离所述第一缝隙3的一端靠近所述USB组件6设置。
作为可选的一种实施例，还包括扬声器组件7；所述扬声器组件7与所述接地板2相连，且所述扬声器组件7的一部分位于所述接地板2上，另一部分位于所述天线净空区内。
所述馈电导带13为“L”形金属导带，长端与所述第二馈电部12相连，短端与所述第一金属框架段1相连。所述馈电导带13的“L”形结构的长边与所述金属框架的底边相平行，所述第二馈电部12分可以设置为与所述底边垂直。如图1所示，所述馈电导带13和第二馈电部12分都设置在靠近所述第二缝隙4的净空区。
整个金属框架被第一缝隙3、第二缝隙4分割成第一金属框架段1和第二金属框架段5两部分，其中第一金属框架段1和接地板2紧密连接，也和馈电导带13相连。第二金属框架段5和耦合部件10连接，另外第一金属框架段1、第二金属框架段5和接地板2之间有净空区14，净空区14放置有扬声器组件7和USB组件6，接地导带组件11由4个导带组成，其中左边3个位于第二缝隙4左侧，一端与第二金属框架段5相连，另一端与接地板2相连，第4个导带位于第二缝隙4右侧，一端与第一金属框架段1相连，另一端与接地板2相连。本实施例中的载波聚合天线采用双馈模型，其中一个端口(第一馈电部分)采用耦合馈电形式，拓宽覆盖的带宽，另一个端口(端第二馈电部分)采用直馈形式。其中，第一馈电部8、第一耦合部件9、第二耦合部件10、第一金属框架段1、第二金属框架段5、第一缝隙3和接地导带组件11形成第一谐振环路，通过端接一个匹配网络，使其谐振频带覆盖低频和中频；第二馈电部12、馈电导带13、第一金属框架段1、第二金属框架段5、第二缝隙4以及接地导带组件11形成第二谐振环路，通过端接一个匹配网络，可以覆盖高频。对于两个馈电部分之间的隔离度，我们采用了如由多个导带组成导带11的多点接地技术，将高低频回地的路径分离开，提高了他们之间的隔离度。
作为本发明的一个实施案例，本发明设计了双端馈电的载波聚合天线，并进行了测试。图3为第一馈电部分的回波损耗，以-5dB的回波损耗为参考点，低频覆盖820MHz-960MHz，中频覆盖1700MHz-2170MHz。图4为第二馈电部分回波损耗，以-5dB的回波损耗为参考点，高频覆盖2300MHz-2900MHz。通过多点接地技术改善了所述第一谐振环路和第二谐振环路之间的隔离度，所述第一谐振环路和第二谐振环路之间的隔离度大于16.5dB。图2为两个馈电部分之间的隔离度，隔离度最差大于16.5dB。图5、图6分别为低中频和高频的效率曲线，各频点效率都大于40％。
基于同一发明构思，本发明还提供了一种电子设备，包括所述的一种采用耦合馈电的高隔离度载波聚合天线。所述电子设备可以是手机，或平板电脑，或收音机，或PSP等移动终端，也可以是无线传感器等其他无线收发设备。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，本领域技术人员知悉，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等同替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明的保护范围。
Claims (11)
1.一种采用耦合馈电的高隔离度载波聚合天线，其特征在于，包括：金属框架、天线组件、接地导带组件、馈电导带、接地板、第一馈电部、第二馈电部；
所述金属框架的底边对称开设有第一缝隙和第二缝隙，所述第一缝隙和第二缝隙将所述金属框架分成第一金属框架段与第二金属框架段，所述第一金属框架段与所述接地板连接，所述金属框架的底边与所述接地板之间形成天线净空区；
所述天线组件包括第一耦合部和第二耦合部，所述第一耦合部、第二耦合部都设于所述天线净空区内且与所述第二金属框架段平行，所述第一耦合部与所述第二耦合部之间设有第三缝隙，所述第二耦合部靠近所述第一缝隙的一端与所述第二金属框架段相连，所述第一耦合部远离所述第一缝隙的一端连接所述第一馈电部；
所述接地导带组件包括第一接地导带、第二接地导带；所述第一接地导带的一端连接第二金属框架段的第二缝隙端，另一端连接所述接地板，所述第二接地导带的一端连接第一金属框架段的第二缝隙端，另一端连接所述接地板；
所述馈电导带的一端连接所述第一金属框架段，另一端连接所述第二馈电部；
所述第一馈电部、第一耦合部、第二耦合部、第一金属框架段、第二金属框架段、第一缝隙、接地导带组件形成第一谐振环路，
所述第二馈电部、馈电导带、第一金属框架段、第二金属框架段、第二缝隙、接地导带组件形成第二谐振环路。
2.根据权利要求1所述的一种采用耦合馈电的高隔离度载波聚合天线，其特征在于，在所述金属框架段的底边的长度方向上，所述第一耦合部的长度大于第二耦合部的长度，且所述第二耦合部设于所述第一耦合部与所述第二金属框架段之间。
3.根据权利要求2所述的一种采用耦合馈电的高隔离度载波聚合天线，其特征在于，所述第二耦合部与所述第二金属框架段之间设有第四缝隙；所述第四缝隙的宽度大于所述第三缝隙的宽度。
4.根据权利要求1所述的一种采用耦合馈电的高隔离度载波聚合天线，其特征在于，所述第一接地导带的数量大于所述第二接地导带的数量。
5.根据权利要求1所述的一种采用耦合馈电的高隔离度载波聚合天线，其特征在于，所述第一馈电部以耦合馈电的方式使得所述第一谐振环路的谐振频带覆盖820MHz-960MHz的低频和1700MHz-2170MHz的中频；所述第二馈电部以直接馈电的方式使得所述第二谐振环路的谐振频段覆盖2300MHz-2700MHz的高频。
6.根据权利要求1所述的一种采用耦合馈电的高隔离度载波聚合天线，其特征在于，还包括USB组件，所述USB组件设置于所述天线净空区内并与所述接地板连接，部分所述USB组件位于所述天线组件在所述天线净空区的投影覆盖范围内。
7.根据权利要求6所述的一种采用耦合馈电的高隔离度载波聚合天线，其特征在于，所述第一耦合部远离所述第一缝隙的一端靠近所述USB组件设置。
8.根据权利要求1所述的一种采用耦合馈电的高隔离度载波聚合天线，其特征在于，还包括扬声器组件；所述扬声器组件与所述接地板相连，且所述扬声器组件的一部分位于所述接地板上，另一部分位于所述天线净空区内。
9.根据权利要求1所述的一种采用耦合馈电的高隔离度载波聚合天线，其特征在于，所述馈电导带为“L”形金属导带，长端与所述第二馈电部相连，短端与所述第一金属框架段相连。
10.根据权利要求1-9任一所述的一种采用耦合馈电的高隔离度载波聚合天线，其特征在于，通过多点接地技术改善了所述第一谐振环路和第二谐振环路之间的隔离度，所述第一谐振环路和第二谐振环路之间的隔离度大于16.5dB。
11.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1-9任一所述的一种采用耦合馈电的高隔离度载波聚合天线。
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