CN112421229A

CN112421229A - 一种天线去耦装置、天线阵列及终端

Info

Publication number: CN112421229A
Application number: CN201910786001.6A
Authority: CN
Inventors: 蔡凌云
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2019-08-23
Filing date: 2019-08-23
Publication date: 2021-02-26
Also published as: WO2021036312A1

Abstract

本发明提供了一种天线去耦装置、天线阵列及终端，其特征在于，包括：表层的环形交指结构和底层的T型结构，两结构通过短路柱连接，天线阵上的电流耦合到环形交指结构上，通过两侧的环形交指结构后经短路柱到达底层的T型结构，当到达T型结构中间枝节的距离为二分之一波长时，其末端的电流为零，两天线间所耦合过来的电流就被中和掉，因此，通过调节交指结构与T型结构之间的间距，以及短路柱的位置，可以对天线间的电波进行滤波，减少一个天线辐射的电波被其他天线吸收，从而降低各个天线辐射之间的相互耦合，提高天线间的隔离度，可以方便应用于移动终端设备里，缓解现有技术的不足。

Description

一种天线去耦装置、天线阵列及终端

技术领域

本发明涉及5G领域、通信领域与信号检测领域，特别涉及一种天线去耦装置、天线阵列及终端。

背景技术

随着当下4G(***通信***)的迅速发展与成熟，频率资源紧缺、能源的巨大消耗以及网络的优化问题，一些新兴的移动通信业务对移动通信网络的发展提出了新的需求，更宽的频段带宽、更高速率数据通信服务、超高的连接数密度和超低的时延等，促生了5G(第五代通信***)的研究和发展。提供数GB级数据服务的5G通信将给用户带来全新的体验。在能支持5G通信***的终端中，目前流行的4G LTE通讯***将被保留，在未来的终端中，4G LTE将会和5G共存。这无疑对智能终端设备提出了更高的要求，就空中接口而言，可兼容5G通信频段并且包含MIMO天线阵，通过使用空间复用和减轻干扰，是解决无线数据服务指数增长问题的最重要的技术之一。要在终端产品中集成大规模MIMO天线阵，其互耦严重，干扰大，会降低整个天线效率，甚至直接影响到5G***的性能指标。所以提高天线间的隔离度是5G天线阵的关键。

现阶段，对于可应用于移动终端的5G天线阵的研究还是集中于天线的小型化，多频段，以及隔离度这几个方面。在像手机这样的小型手持终端放置多个天线是很困难的，因为手机的尺寸本身就很小，放置在手机内的天线单元之间间距小，故而，天线与天线之间以及天线和手机地板之间有电流流过使得它们之间存在强烈的互耦效应，从而影响了天线的效率。因此，天线单元之间的去耦合也是5G天线阵的研究重点之一。

目前提高天线间隔离度的方法有：中和线去耦法，地板开缝法，地板枝节法，去耦网络法等，这些方法解决的隔离度问题有限，天线间的干扰无法完全抑制。

对于现在5G通信的MIMO天线阵要求的天线数目更多，在有限尺寸上集成更多的天线将难以实现，所以对天线隔离度提出了更高的要求。

针对上述急迫需要解决的天线阵列间高隔离度问题，现有方案很难有效解决5G通信时代有限空间天线数目增加、互耦效应变强的问题。4G、5G过渡阶段，高频、低频天线共存，多个频道天线共存不仅需要解决尺寸问题，相互之间会不断的产生信号干扰，天线之间的互耦效应变强，多个天线带来信号干扰不断、互耦效应增强的问题将严重影响通讯效果和用户体验。

发明内容

为了解决现有技术中，两种制式共存，多个天线带来信号干扰不断、互耦效应增强的问题，本发明实施例提供了一种天线去耦装置、天线阵列及终端，根据本发明的一个实施例，提供了一种天线去耦装置，其特征在于，包括：

第一结构，设置在第一层面，所述第一结构包括多个交指单元；

第二结构，设置在第二层面，所述第二结构包括多个连接端，其中，所述多个连接端与所述第一结构中的所述多个交指单元相对应；

短路柱，设置在所述第一层面与所述第二层面之间，所述短路柱用于连接所述交指单元与对应的所述连接端；

所述第一层面以及所述第二层面用于指示所述天线中的不同层面。

可选地，所述第一结构包括多个交指单元，包括：

所述交指结构为环形交指结构；所述环形交指结构为方形环交指结构，或菱形环交指结构，或圆形环交指结构，或其他形式的环交指结构。

可选地，所述第二结构包括多个连接端，包括：

所述第二结构形状为T型，或两个L型结构组成类似T型的结构；

T型或L型横向的两端以及竖向的两端构成连接端。

可选地，所述短路柱用于连接所述交指单元与对应的所述连接端，包括：

所述短路柱在所述第一结构与所述第二结构之间的位置可以调节，以选择去耦效果最佳的位置。

根据本发明的一个实施例，提供了一种天线阵列，其特征在于，上述任一项中所述的天线与去耦装置，其中，所述天线阵列包括至少两个天线，所述去耦装置安装在任意两个所述天线之间。

可选地，所述天线包括4G天线、5G天线或其他天线；

可选地，在任意两个所述天线之间安装一个所述去耦结构或多个所述去耦结构同时安装。

根据本发明的一个实施例，提供了一种终端，其特征在于，包括上述任一项中所述的装置，其中，所述装置安装于所述终端。

根据本发明实施例提供的一种天线去耦装置、天线阵列及终端，所述去耦装置由两层结构组成，包括：表层的环形交指结构和底层的T型结构，两结构通过短路柱连接，天线阵上的电流耦合到环形交指结构上，通过两侧的环形交指结构后经短路柱到达底层的T型结构，当到达T型结构中间枝节的距离为二分之一波长时，其末端的电流为零，两天线间所耦合过来的电流就被中和掉，因此，通过调节交指结构与T型结构之间的间距，以及短路柱的位置，可以对天线间的电波进行滤波，减少一个天线辐射的电波被其他天线吸收，从而降低各个天线辐射之间的相互耦合，提高天线间的隔离度，可以方便应用于移动终端设备里，缓解现有技术的不足。本发明设计的天线高隔离度去耦装置结构简单，尺寸小，调节方便，缓解现有技术之不足，成本低，可操作性强，易实现，效果好，性价比高。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的天线去耦结构立体示意图；

图2是根据本发明实施例的天线去耦结构表层第一结构示意图；

图3是根据本发明实施例的天线去耦结构底层第二结构示意图；

图4是根据本发明实施例的天线去耦结构俯视示意图；

图5是根据本发明实施例的双L型第二结构示意图；

图6是根据本发明实施例的天线阵结构俯视示意图；

图7是根据本发明实施例的天线俯视示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本发明实施例提供了一种天线去耦装置，图1是根据本发明实施例的天线去耦结构立体示意图，如图1所示，其特征在于，包括：

第一结构，设置在第一层面6，所述第一结构包括多个交指单元1、2；

第二结构3，设置在第二层面，所述第二结构包括多个连接端31、32、33，其中，所述多个连接端与所述第一结构中的所述多个交指单元相对应；

短路柱4、5，设置在所述第一层面与所述第二层面之间，所述短路柱用于连接所述交指单元与对应的所述连接端；

可选地，所述第一结构包括多个交指单元1、2，图2是根据本发明实施例的天线去耦结构表层第一结构示意图，如图2所示，其特征在于，包括：

所述交指结构1、2为环形交指结构；所述环形交指结构为方形环交指结构，或菱形环交指结构，或圆形环交指结构，或其他形式的环交指结构。本发明不限定具体的交指结构的形状，能具备所述功能的交指单元均适应本发明实施例。

可选地，所述第二结构3包括多个连接端31、32、33，图3是根据本发明实施例的天线去耦结构底层第二结构示意图，如图3所示，其特征在于，包括：

所述第二结构3形状为T型；

T型横向的两端以及竖向的一端构成连接端31、32、33。

图3仅为本发明实施例的一个示意图，并不限定所述第二结构3的形状细节，能具备所述功能的结构均适应本发明实施例。

本发明实施例提供了一种天线去耦装置，图4是根据本发明实施例的天线去耦结构俯视示意图，如图4所示，其特征在于，包括：

所述交指单元1、2分别与所述第二结构3的不同连接端相连，图4仅为本发明实施例的一个示意图，并不限定所述交指单元与所述第二结构的排布位置。

图5是根据本发明实施例的双L型第二结构示意图，如图5所示，其特征在于，包括：

所述第二结构3形状为两个L型结构组成类似T型的结构；

双L型横向的两端以及竖向的两端构成连接端31、32、33。

图5仅为本发明实施例的一个示意图，并不限定所述第二结构3的形状细节，能具备所述功能的结构均适应本发明实施例。

可选地，所述短路柱4、5用于连接所述交指单元1、2与对应的所述连接端31、32、33，包括：

所述短路柱4、5在所述第一结构与所述第二结构之间的位置可以调节，以选择去耦效果最佳的位置。

根据本发明的一个实施例，提供了一种天线阵列，图6是根据本发明实施例的天线阵结构俯视示意图，如图6所示，其特征在于，包括：

上述任一项中所述的天线与去耦装置，其中，所述天线阵列包括至少两个天线，所述去耦装置安装在任意两个所述天线之间。

可选地，所述天线包括4G天线、5G天线或其他天线；

如图6所示，在终端产品的天线间加入所述去耦结构，有助于提升天线间的隔离度。可以灵活的根据产品的布局而调整。根据图6示意的终端支持6个天线，其中天线1,2的结构如图所示，其余天线形式不确定，根据终端的需求进行设计。图6仅为本发明实施例的一个示意图，并不限定所述天线与所述去耦结构的数量、排布位置等细节，具备所述功能的天线阵列均适应本发明实施例。

根据本发明的一个实施例，提供了一种终端，其特征在于，包括上述任一项中所述的装置，其中，所述装置安装于所述终端。所述终端包含的装置包含上述任一项中所述的功能。

以下结合附图对本发明进行详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

根据本发明的一个实施例，利用电磁仿真软件对本发明设计的天线去耦结构进行仿真分析。所述去耦装置中介质板的尺寸为40mm*20mm，采用Rogers RT5880介质板，介电常数为εr＝2.2,损耗角正切tanδ＝0.0009。所述环形交指结构1、2尺寸由天线工作频率的四分之一波长决定的。如果工作在3.3GHz-5GHz，其中心频率为4.15GHz，那么天线的电长度为12.2mm，因此，所述环形交指结构1、2的四边分别为3mm左右。所述短路柱4、5的长度和到所述T型结构的距离是由天线工作频率的二分之一波长决定的，通过调节所述短路柱4、5的位置，以及到达所述T型结构末端的距离可以使得天线间的隔离度达到最优。

所述介质板表层和底层的所述去耦结构可采用PCB敷铜形式，所述介质板可以采用罗杰斯Rogers RT5880，聚四氟乙烯FR4等。具备所述功能的材质均适应本发明实施例，本发明不对所述装置、所述结构的制作工艺、材质等做任何限定。

根据本发明的一个实施例，提供了一种天线阵列，图7是根据本发明实施例的天线俯视示意图，如图7所示，其特征在于，包括：

示意图7中的天线由一个倒L枝节7和一个F型枝节9组成，天线1工作在3.3GHz-4.2GHz，4.4GHz-5GHz，2.5-2.7GHz，其中倒L枝节7工作在2.5-2.7GHz，F型枝节9工作在两个频段3.3GHz-4.2GHz，4.4GHz-5GHz。根据工作频率调节天线的长度，其尺寸由工作频率的四分之一波长决定的。倒L天线7末端的短路柱到底层的地，从而增大天线的工作带宽。两天线间加载新型所述去耦结构，对天线间的电波进行滤波，减少天线1辐射的电波被天线2吸收，从而降低两个天线辐射之间的相互耦合，提高天线间的隔离度。图7仅为本发明实施例的一个示意图，并不限定所述天线的形状，也不限定所述天线与所述去耦结构的数量、排布位置等细节，具备所述功能的天线与天线阵列均适应本发明实施例。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种天线去耦装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述第一结构包括多个交指单元，包括：

3.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述第二结构包括多个连接端，包括：

T型或L型横向的两端以及竖向的两端构成连接端。

4.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述短路柱用于连接所述交指单元与对应的所述连接端，包括：

5.一种天线阵列，其特征在于，采用权利要求1至4任一项中所述的天线与去耦装置，其中，所述天线阵列包括至少两个天线，所述去耦装置安装在任意两个所述天线之间。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述天线包括4G天线、5G天线或其他天线。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，在任意两个所述天线之间安装一个所述去耦结构或多个所述去耦结构同时安装。

8.一种终端，其特征在于，包括所述权利要求5中所述的装置，其中，所述装置安装于所述终端。