CN113517557B - 一种电子设备 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供了一种电子设备,包括:第一解耦件,第一辐射体,第二辐射体,第一馈电单元、第二馈电单元和后盖;其中,所述第一辐射体和所述第二辐射体之间形成第一缝隙;所述第一辐射体包括第一馈电点,所述第一馈电单元在所述第一馈电点处馈电;所述第二辐射体包括第二馈电点,所述第二馈电单元在所述第二馈电点处馈电;所述第一解耦件与所述第一辐射体和所述第二辐射体间接耦合连接;所述第一解耦件设置于所述后盖表面。本申请实施例提供的技术方案可以在多天线紧凑排列的配置下,在设计频带内具有高隔离度的特性,也能维持天线良好的辐射效率以及低ECC,达到良好的通信质量。
Description
技术领域
本申请涉及无线通信领域,尤其涉及一种包括多天线结构的电子设备。
背景技术
由于第五代(five generation,5G)移动通信终端对传输速度的要求不断提升,加速了sub-6GHz多输入多输出(multi-input multi-output,MIMO)天线***的快速发展。sub-6GHz MIMO天线***能够在基站端与终端均布置数量多的天线,在同一时域(timedomain)与频域(frequency domain)上进行多个通道同时资料传输,可以有效提高频谱效率及大幅提升资料传输速度。因此已成为下一代多吉比特(multi-Gbps)通信***的发展重点之一。然而,由于电子设备内的有限空间较小,若天线尺寸不够小型化,较难适用于现今智能电子设备大屏幕窄边框设计规格。此外,在MIMO天线设计上,当数个相同频段操作的天线共同设计上有限空间的终端装置内时,由于天线与天线之间彼此的距离过近,天线之间的干扰就越来越大,也就是天线之间的隔离度将会大幅增加。而且,也可能造成多天线间封包相关系数(envelope correlation coefficient,ECC)提高,使得数据传输速度下降。所以,能够具有低耦合与低ECC的MIMO天线架构,就成为了sub-6GHz频段通信的MIMO天线技术实现手段。除使之外,由于不同国家可能会采用不同的sub-6GHz频段(N77/N78/N79)。因此,如何达到多频段操作MIMO多天线架构也成为重要技术研究课题。
发明内容
本申请实施例提供一种电子设备,电子设备可以包括多天线结构,可以在多天线紧凑排列的配置下,在设计频带内具有高隔离度的特性,也能维持天线良好的辐射效率以及低ECC,达到良好的通信质量。
第一方面,提供了一种电子设备,包括:第一解耦件,第一辐射体,第二辐射体,第一馈电单元、第二馈电单元和后盖;其中,所述第一辐射体和所述第二辐射体之间形成第一缝隙;所述第一辐射体包括第一馈电点,所述第一馈电单元在所述第一馈电点处馈电,所述第一辐射体不包括接地点;所述第二辐射体包括第二馈电点,所述第二馈电单元在所述第二馈电点处馈电,所述第二辐射体不包括接地点;所述第一解耦件与所述第一辐射体和所述第二辐射体间接耦合连接;所述第一解耦件设置于所述后盖表面;所述第一解耦件和第一投影不重叠,所述第一投影为所述第一辐射体沿第一方向,在所述后盖上的投影,且所述第一解耦件和第二投影不重叠,所述第二投影为所述第二辐射体沿所述第一方向,在所述后盖上的投影,所述第一方向为垂直于后盖所在平面的方向。
根据本申请实施例的技术方案,当多天线在电子设备内的狭小空间内以紧凑排列配置时,可以通过浮动金属工艺在两天线附近设置中和线结构,可改善多天线在设计频带内的隔离度,有效降低多天线之间的电流耦合,进而提升多天线的辐射效率。因此,本申请实施例提供的多天线设计,可以在多天线紧凑排列的配置下,在设计频带内具有高隔离度的特性,也能维持天线良好的辐射效率以及低ECC,达到良好的通信质量,适用于MIMO***。
应理解,所述第一辐射体不包括接地点或,所述第二辐射体不包括接地点可以认为是第一辐射体或第二辐射体上不包括接地点,可以通过馈电点与馈电单元之间设置匹配网络,通过匹配网络实现接地,从而可以缩减辐射体尺寸。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,所述第一馈电点设置于所述第一辐射体的中心区域;所述第二馈电点设置于所述第二辐射体的中心区域。
根据本申请实施例的技术方案,所述第一馈电点设置于所述第一辐射体的中心区域;所述第二馈电点设置于所述第二辐射体的中心区域,第一辐射体形成的第一天线可以是单极子天线,第二辐射体形成的第二天线可以是单极子天线。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,当所述第一馈电单元馈电时,所述第二辐射体通过所述第一辐射体耦合产生第一感应电流,所述第二辐射体通过所述第一解耦件耦合产生第二感应电流,所述第一感应电流与所述第二感应电流方向相反。
根据本申请实施例的技术方案,由第一辐射体与第一解耦件在第二辐射体产生的感应电流方向相反,相互抵消,进而改善第一辐射体形成的第一天线与第二辐射体形成的第二天线之间的隔离度。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,当所述第二馈电单元馈电时,所述第一辐射体通过所述第二辐射体耦合产生第三感应电流,所述第一辐射体通过所述第一解耦件耦合产生第四感应电流,所述第三感应电流与所述第四感应电流方向相反。
根据本申请实施例的技术方案,由第二辐射体与第一解耦件在第一辐射体产生的感应电流方向相反,相互抵消,进而改善第一辐射体形成的第一天线与第二辐射体形成的第二天线之间的隔离度。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,所述第一辐射体,所述第二辐射体和所述第一解耦件沿所述第一缝隙方向对称。
根据本申请实施例的技术方案,第一缝隙方向可以是指缝隙所在平面垂直于所述第一缝隙的方向。应理解,天线的结构对称,其天线性能较优。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,所述电子设备还包括:第一寄生枝节和第二寄生枝节;其中,所述第一寄生枝节设置于所述第一辐射体一侧;所述第二寄生枝节设置于所述第二辐射体一侧。
根据本申请实施例的技术方案,可以在辐射体附近设置多个寄生枝节,可激励出更多天线模式,进一步改善天线的效率带宽与辐射特性。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,所述电子设备还包括:第三辐射体,第四辐射体,第二解耦件,第三解耦件,第四解耦件,第三馈电单元和第四馈电单元;其中,所述第二辐射体与所述第三辐射体之间形成第二缝隙,所述第三辐射体与所述第四辐射体之间形成第三缝隙,所述第四辐射体与所述第一辐射体之间形成第四缝隙;所述第三辐射体包括第三馈电点,所述第三馈电单元在所述第三馈电点处馈电;所述第四辐射体包括第四馈电点,所述第四馈电单元在所述第四馈电点处馈电;所述第一解耦件,所述第二解耦件,所述第三解耦件和所述第四解耦件设置于所述第一投影,所述第二投影,第三投影和第四投影所围成的区域外侧,所述第三投影为所述第三辐射体沿第一方向,在所述后盖上的投影,所述第四投影为所述第四辐射体沿第一方向,在所述后盖上的投影;所述第二解耦件,所述第三解耦件和所述第四解耦件设置于所述后盖的表面。
根据本申请实施例的技术方案,可以通过解耦件的设置,改善天线单元中相邻天线单元的隔离度,达到MIMO***的要求。所述第一辐射体,所述第二辐射体,所述第三辐射体和所述第四辐射体可以不包括接地点,形成由四个单极子单元形成的天线阵列。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,所述第一馈电点设置于所述第一辐射体的中心区域;所述第二馈电点设置于所述第二辐射体的中心区域;所述第三馈电点设置于所述第三辐射体的中心区域;所述第四馈电点设置于所述第四辐射体的中心区域。
根据本申请实施例的技术方案,多天线方案中的每个天线单元可以是工作在单频段的天线。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,所述第一辐射体,所述第二辐射体,所述第三辐射体和所述第四辐射体呈2×2阵列排布或环形排布。
根据本申请实施例的技术方案,可以根据本申请的天线方案设置多天线阵列。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,所述电子设备还包括:第一中和件和第二中和件;其中,所述第一中和件和所述第二中和件设置于所述第一投影,所述第二投影,所述第三投影和所述第四投影所围成的区域内侧或所述第一辐射体,所述第二辐射体,所述第三辐射体和第四辐射体所围成的区域内侧;所述第一中和件一端靠近所述第一辐射体,另一端靠近所述第三辐射体;所述第二中和件一端靠近所述第二辐射体,另一端靠近所述第四辐射体。
根据本申请实施例的技术方案,可以通过在所述第一投影,所述第二投影,所述第三投影和所述第四投影所围成的区域内侧设置中和件的方式进一步改善天线的隔离度。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,当所述第一中和件和所述第二中和件设置于所述后盖表面时,所述第一中和件与所述第一投影和所述第三投影沿第一方向部分重叠;所述第二中和件与所述第二投影和所述第四投影沿第一方向部分重叠。
根据本申请实施例的技术方案,当所述第一中和件和所述第二中和件设置与电子设备的后盖上时,可以通过第一中和件和第二中和件在垂直方向上与对应的辐射体部分重叠,从而进一步改善天线的隔离度。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,所述电子设备还包括:天线支架;其中,所述第一辐射体,所述第二辐射体,所述第三辐射体和所述第四辐射体设置于所述天线支架表面。
根据本申请实施例的技术方案,所述所述第一辐射体,所述第二辐射体,所述第三辐射体和所述第四辐射体可以根据实际情况设置在天线支架或终端设备的PCB上。或者,当所述解耦件设置于后盖的外表面时,所述第一辐射体和所述第二辐射体也可以设置于后盖的内表面。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,所述第一中和件设置于所述后盖表面,所述第二中和件设置于所述天线支架表面;或者,所述第一中和件设置于所述天线支架表面,所述第二中和件设置于所述后盖表面;或者,所述第一中和件和所述第二中和件设置于所述后盖表面;或者,所述第一中和件和所述第二中和件设置于所述天线支架表面。
根据本申请实施例的技术方案,第一中和件和第二中和件与辐射体所在的支架可以具有不同耦合间距。因此,若设计不同耦合间距的差异,就可以有效分离第一中和件和第二中和件的共振路径,达成可以与第一中和件和第二中和件分别配置于不同层的效果。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,所述第一解耦件,所述第二解耦件,所述第三解耦件和所述第四解耦件呈折线型。
根据本申请实施例的技术方案,在延伸设计上,若改变原本解耦件的形状,从直线型改变成折线型时,可进一步提升天线结构在工作频带内的辐射表现。同时,该结构设计可以提升解耦件在二维空间上的设计自由度。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,所述第一解耦件的长度为所述第一辐射体或所述第二辐射体产生的谐振的谐振点对应的波长的二分之一。
根据本申请实施例的技术方案,第一辐射体或第二辐射体产生的谐振的谐振点可以是指第一天线产生的谐振的谐振点,或者,第二天线产生的谐振点,或者,也可以是天线的工作频段的中心频点。应理解,调整解耦件的长度,可以控制天线的各个馈电点之间的隔离度。为满足不同结构的天线的指标要求,可以对解耦件的长度进行调整。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,所述第一辐射体与所述第二辐射体之间的距离介于3mm至15mm之间。
根据本申请实施例的技术方案,当所述第一辐射体与所述第二辐射体之间的距离为9.5mm时,其天线性能较优。应理解,可以根据实际设计或生产需要进行调整。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,所述解耦件与所述第一辐射体和所述第二辐射体之间的耦合间隙介于0.1mm至3mm之间。
根据本申请实施例的技术方案,当所述解耦件与所述第一辐射体和所述第二辐射体之间的耦合间隙为2mm时,其天线性能较优。应理解,可以根据实际设计或生产需要进行调整。
第二方面,提供了一种电子设备,包括:第一解耦件,第一辐射体,第二辐射体,第一馈电单元、第二馈电单元和后盖;其中,所述第一辐射体和所述第二辐射体之间形成第一缝隙;所述第一辐射体包括第一馈电点,所述第一馈电单元在所述第一馈电点处馈电;所述第二辐射体包括第二馈电点,所述第二馈电单元在所述第二馈电点处馈电;所述第一解耦件与所述第一辐射体和所述第二辐射体间接耦合连接;所述第一解耦件设置于所述后盖表面;当所述第一馈电单元馈电时,所述第二辐射体通过所述第一辐射体耦合产生第一感应电流,所述第二辐射体通过所述第一解耦件耦合产生第二感应电流,所述第一感应电流与所述第二感应电流方向相反;当所述第二馈电单元馈电时,所述第一辐射体通过所述第二辐射体耦合产生第三感应电流,所述第一辐射体通过所述第一解耦件耦合产生第四感应电流,所述第三感应电流与所述第四感应电流方向相反。
结合第二方面,在第二方面的某些实现方式中,所述第一馈电点设置于所述第一辐射体的中心区域;所述第二馈电点设置于所述第二辐射体的中心区域。
结合第二方面,在第二方面的某些实现方式中,所述第一辐射体,所述第二辐射体和所述第一解耦件沿所述第一缝隙方向对称。
结合第二方面,在第二方面的某些实现方式中,所述电子设备还包括:第一寄生枝节和第二寄生枝节;其中,所述第一寄生枝节设置于所述第一辐射体一侧;所述第二寄生枝节设置于所述第二辐射体一侧。
结合第二方面,在第二方面的某些实现方式中,所述电子设备还包括:第三辐射体,第四辐射体,第二解耦件,第三解耦件,第四解耦件,第三馈电单元和第四馈电单元;其中,所述第二辐射体与所述第三辐射体之间形成第二缝隙,所述第三辐射体与所述第四辐射体之间形成第三缝隙,所述第四辐射体与所述第一辐射体之间形成第四缝隙;所述第三辐射体包括第三馈电点,所述第三馈电单元在所述第三馈电点处馈电;所述第四辐射体包括第四馈电点,所述第四馈电单元在所述第四馈电点处馈电;所述第一解耦件,所述第二解耦件,所述第三解耦件和所述第四解耦件设置于所述第一投影,所述第二投影,第三投影和第四投影所围成的区域外侧,所述第三投影为所述第三辐射体沿第一方向,在所述后盖上的投影,所述第四投影为所述第四辐射体沿第一方向,在所述后盖上的投影;所述第二解耦件,所述第三解耦件和所述第四解耦件设置于所述后盖的表面。
结合第二方面,在第二方面的某些实现方式中,所述第一馈电点设置于所述第一辐射体的中心区域;所述第二馈电点设置于所述第二辐射体的中心区域;所述第三馈电点设置于所述第三辐射体的中心区域;所述第四馈电点设置于所述第四辐射体的中心区域。
结合第二方面,在第二方面的某些实现方式中,所述第一辐射体,所述第二辐射体,所述第三辐射体和所述第四辐射体呈2×2阵列排布或环形排布。
结合第二方面,在第二方面的某些实现方式中,所述电子设备还包括:第一中和件和第二中和件;其中,所述第一中和件和所述第二中和件设置于所述第一投影,所述第二投影,所述第三投影和所述第四投影所围成的区域内侧或所述第一辐射体,所述第二辐射体,所述第三辐射体和第四辐射体所围成的区域内侧;所述第一中和件一端靠近所述第一辐射体,另一端靠近所述第三辐射体;所述第二中和件一端靠近所述第二辐射体,另一端靠近所述第四辐射体。
结合第二方面,在第二方面的某些实现方式中,当所述第一中和件和所述第二中和件设置于所述后盖表面时,所述第一中和件与所述第一投影和所述第三投影沿第一方向部分重叠;所述第二中和件与所述第二投影和所述第四投影沿第一方向部分重叠。
结合第二方面,在第二方面的某些实现方式中,所述电子设备还包括:天线支架;其中,所述第一辐射体,所述第二辐射体,所述第三辐射体和所述第四辐射体设置于所述天线支架表面。
结合第二方面,在第二方面的某些实现方式中,所述第一中和件设置于所述后盖表面,所述第二中和件设置于所述天线支架表面;或者,所述第一中和件设置于所述天线支架表面,所述第二中和件设置于所述后盖表面;或者,所述第一中和件和所述第二中和件设置于所述后盖表面;或者,所述第一中和件和所述第二中和件设置于所述天线支架表面。
结合第二方面,在第二方面的某些实现方式中,所述第一解耦件,所述第二解耦件,所述第三解耦件和所述第四解耦件呈折线型。
结合第二方面,在第二方面的某些实现方式中,所述第一解耦件的长度为所述第一辐射体或所述第二辐射体产生的谐振的谐振点对应的波长的二分之一。
结合第二方面,在第二方面的某些实现方式中,所述第一辐射体与所述第二辐射体之间的距离介于3mm至15mm之间。
结合第二方面,在第二方面的某些实现方式中,所述解耦件与所述第一辐射体和所述第二辐射体之间的耦合间隙介于0.1mm至3mm之间。
结合第二方面,在第二方面的某些实现方式中,所述第一馈电单元和所述第二馈电单元为同一馈电单元。
附图说明
图1是本申请实施例提供的电子设备的示意图。
图2是一种天线的结构的示意图。
图3是本申请实施例提供的天线的结构的示意图。
图4是本申请实施例提供的天线的俯视图。
图5是本申请实施例提供的天线的俯视图。
图6是本申请实施例提供的另一种天线的结构的示意图。
图7是本申请实施例提供的不同天线结构的S参数的对比示意图。
图8是本申请实施例提供的另一种天线的结构的示意图。
图9为图8所示的天线结构的S参数仿真结果。
图10为图8所示的天线结构的效率仿真结果。
图11为图8所示的天线结构的ECC仿真结果。
图12是第一馈电单元馈电时的电流分布图。
图13是第二馈电单元馈电时的电流分布图。
图14是本申请实施例提供的另一种天线的结构示意图。
图15为图14所示的天线结构的S参数仿真结果。
图16为图14所示的天线结构的效率仿真结果。
图17为图14所示的天线结构3.4GHz-3.6GHz的ECC仿真结果。
图18为图14所示的天线结构4.4GHz-5GHz的ECC仿真结果。
图19是本申请实施例提供的另一种天线的结构示意图。
图20是本申请实施例提供的一种匹配网络的示意图。
图21是本申请实施例提供的一种天线的馈电方案的结构示意图。
图22是本申请实施例提供的另一种天线的结构示意图。
图23是本申请实施例提供的又一种天线的结构示意图。
图24是本申请实施例提供的天线阵列的结构示意图。
图25为图24所示的天线结构的S参数仿真结果。
图26为图24所示的天线结构的效率仿真结果。
图27为图24所示的天线结构的ECC仿真结果。
图28是本申请实施例提供的第一馈电单元馈电时的电流分布的示意图。
图29是本申请实施例提供的天线组成阵列的结构示意图。
图30为图29所示的天线结构的S参数仿真结果。
图31为图29所示的天线结构的效率仿真结果。
图32为图29所示的天线结构的ECC仿真结果。
图33是本申请实施例提供的另一种天线阵列的结构示意图。
图34是本申请实施例提供的另一种天线阵列的结构示意图。
图35是本申请实施例提供的又一种天线阵列的结构示意图。
图36为图35所示的天线结构的S参数仿真结果。
图37为图35所示的天线结构的效率仿真结果。
图38为图35所示的天线结构的ECC仿真结果。
图39是本申请实施例提供的天线组成的另一种阵列的结构示意图。
图40是本申请实施例提供的天线组成的另一种阵列的结构示意图。
图41是本申请实施例提供的天线组成的另一种阵列的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图,对本申请中的技术方案进行描述。
本申请实施例中的电子设备可以是手机、平板电脑、笔记本电脑、智能手环、智能手表、智能头盔、智能眼镜等。电子设备还可以是蜂窝电话、无绳电话、会话启动协议(session initiation protocol,SIP)电话、无线本地环路(wireless local loop,WLL)站、个人数字助手(personal digital assistant,PDA)、具有无线通信功能的手持设备、计算设备或连接到无线调制解调器的其它处理设备、车载设备,5G网络中的终端设备或者未来演进的公用陆地移动通信网络(public land mobile network,PLMN)中的终端设备等,本申请实施例对此并不限定。
图1是本申请实施例提供的电子设备的示意图,在此,以电子设备为手机进行说明。
如图1所示,电子设备具有类似立方体的形状,可以包括边框10和显示屏20,边框10和显示屏20均可以安装在中框上(图中未示出),边框10可以分为上边框、下边框、左边框、右边框,这些边框相互连接,在连接处可以形成一定的弧度或倒角。
电子设备还包括设置于内部的印刷电路板(printed circuit board,PCB),PCB上可以设置电子元件,电子元件可以包括电容、电感、电阻、处理器、摄像头、闪光灯、麦克风、电池等,但不限于此。
边框10可以是为金属边框,比如铜、镁合金、不锈钢等金属,也可以是塑胶边框、玻璃边框、陶瓷边框等,也可以是金属与塑料结合的边框。
由于用户对数据传输速率需求日益增加,所以,MIMO多天线***同时发射及同时接收之能力逐渐被受到关注。由此可见,MIMO多天线***之操作以成为未来之趋势。然而,如何于有限空间的电子设备内整合实现MIMO多天线***,并且达成每一个天线均具有良好的天线辐射效率却是一项不易克服的技术挑战。因为当数个相同频段操作的天线共同设计于同一有限空间的电子设备内时,造成天线之间彼此的距离过近,天线之间干扰越来越大,也就是说,天线之间的隔离度将会大幅提升。再者,也可能会造成多天线间ECC的提高,而导致天线辐射特性衰弱的情形发生。因此,造成数据传输速率的下降,并增加了多天线整合设计的技术困难。
如图2所示,部分的现有技术文献已提出双天线之间加入隔离组件(例如:突出接地面、短路金属组件、螺旋槽孔),并设计隔离组件之尺寸与双天线欲改善隔离度之频段的共振频率相近,来降低天线之间的电流耦合。但这种设计在降低天线之间的电流耦合的同时也会降低天线的辐射效率。此外,隔离组件的使用需要一定的空间去配置,也会增加了天线整体结构的设计尺寸。此外,还有利用特定接地面形状来改善双天线之间的隔离度,通常是在两天线的接地面上切割L型的凹槽结构,其能降低两天线的电流耦合,但凹槽结构所占的面积较大,容易影响其它天线的阻抗匹配与辐射特性之外,这样的设计方式有可能导致激发额外的耦合电流,进而造成相邻天线间的封包相关系数增加。以上几种改善双天线隔离度的技术,隔离组件的使用需要一定的空间去配置,进而增加了天线的整体设计尺寸,因此并不能达到电子设备必须同时具有高效率与小型化的多天线设计需求。
本申请实施例提供了一种多天线的技术方案,当多天线在电子设备内的狭小空间内以紧凑排列配置时,可以通过浮动金属(floating metal,FLM)工艺在天线附近设置中和线结构,可改善天线在设计频段内的隔离度,有效降低多天线之间的电流耦合,进而提升多天线的辐射效率。因此,本申请实施例提供的多天线设计,可以在天线紧凑排列的配置下,在设计频段内具有高隔离度的特性,也能维持天线良好的辐射效率以及低ECC,达到良好的通信质量。
图3至图6是本申请实施例提供的天线的结构的示意图,该天线可以应用于电子设备中。其中,图3是本申请实施例提供的天线的结构的示意图,图4是本申请实施例提供的天线的俯视图,图5是本申请实施例提供的天线的侧视图,图6是本申请实施例提供的另一种天线的结构的示意图。
如图3所示,天线可以包括第一辐射体110,第二辐射体120和第一解耦件130。
其中,第一辐射体110和第二辐射体120之间形成第一缝隙141。第一辐射体110可以包括第一馈电点111,可以设置于第一辐射体表面。第一辐射体110可以在第一馈电点111处与第一馈电单元201电连接,由第一馈电单元201为天线提供能量,形成第一天线。第二辐射体120可以包括第二馈电点121,可以设置于第二辐射体表面。第二辐射体120可以在第二馈电点122处与第二馈电单元202电连接,由第二馈电单元202为天线提供能量,形成第二天线。应理解,第一辐射体110可以不包括接地点或,第二辐射体110可以不包括接地点,可以通过馈电点与馈电单元之间设置匹配网络,通过匹配网络实现接地,从而可以缩减辐射体尺寸。这种情况下,第一天线和第二天线可以是单极子天线,产生的谐振为共模(common-mode,CM)模式。
第一解耦件130与第一辐射体110和第二辐射体120间接耦合连接。应理解,间接耦合是相对于直接耦合的概念,即隔空耦合,两者之间并不直接电连接。
可选地,第一馈电单元201和第二馈电单元202可以是同一馈电单元,例如,可以是电子设备中的供电芯片。
可选地,第一馈电点111可以设置于第一辐射体的中心区域112。应理解,第一辐射体110的中心区域112可以是第一辐射体110的几何中心周围的一块区域,使第一天线可以产生单一谐振。
可选地,第二馈电点121可以设置于第二辐射体的中心区域122。应理解,第二辐射体120的中心区域122可以是第二辐射体120的几何中心周围的一块区域,使第二天线可以产生单一谐振。
可选地,第一辐射体110可以在第一馈电点111处通过匹配网络进行接地,接地后可以将第一辐射体110的长度由工作波长的二分之一缩短至工作波长的四分之一。
可选地,第二辐射体120可以在第二馈电点121处通过匹配网络进行接地,接地后可以将第二辐射体120的长度由工作波长的二分之一缩短至工作波长的四分之一。
可选地,第一辐射体110,第二辐射体120和第一解耦件130可以沿第一缝隙141方向对称。第一缝隙141方向可以是指第一缝隙141所在平面垂直于所述第一缝隙的方向。应理解,天线的结构对称,其天线性能较优。
如图4和图5所示,第一解耦件130可以设置在电子设备的后盖13的表面,用于改善第一辐射体110形成的第一天线与第二辐射体120形成的第二天线之间的隔离度。
其中,第一解耦件130和第一投影不重叠,第一投影为第一辐射体110沿第一方向,在后盖13上的投影,且第一解耦件130和第二投影不重叠,第二投影为第二辐射体120沿第一方向,在后盖13上的投影,第一方向为垂直于后盖13所在平面的方向。应理解,垂直于后盖13所在平面可以理解为与后盖13所在平面呈约90°。应理解,垂直于后盖所在平面也等同于垂直于电子设备的屏幕、中框或者主板所在平面。
可选地,电子设备的后盖13可以由玻璃,陶瓷等非金属材料制备。
可选地,第一解耦件130的长度可以为第一辐射体或第二辐射体产生的谐振的谐振点对应的波长的二分之一。应理解,第一辐射体或第二辐射体产生的谐振的谐振点可以是指第一天线产生的谐振的谐振点,或者,第二天线产生的谐振点,或者,也可以是天线的工作频段的中心频点。当天线工作在N78频段(3.3GHz-3.8GHz)时,第一解耦件130的长度可以是为48mm。
应理解,调整第一解耦件130的长度,可以控制天线的各个馈电点之间的隔离度。为满足不同结构的天线的指标要求,可以对第一解耦件130的长度进行调整。
可选地,第一辐射体110与第二辐射体120之间的距离D1可以为9mm,9.5mm或10mm。为方便距离,本申请实施例以第一辐射体110与第二辐射体120之间的距离D1为9.5mm进行说明,即第一缝隙的宽度为9.5mm。第一解耦件130在水平方向上与第一辐射体110和第二辐射体120之间的耦合间隙D2可以为2mm。第一解耦件130的宽度D3可以为3mm。应理解,本申请并不限制距离D1,耦合间隙D2或宽度D3的具体数值,可以根据实际设计或生产需要进行调整。
应理解,缝隙的宽度D1可以是第一辐射体110与第二辐射体120之间距离最近的点的直线距离。解耦件130在水平方向上与第一辐射体110和第二辐射体120之间的耦合间隙D2可以认为是解耦件130在水平方向上与第一辐射体110或第二辐射体120之间距离最近的点的直线距离。
可选地,第一辐射体110与第二辐射体120之间的距离D1可以介于3mm至15mm之间,即第一缝隙的宽度D1可以介于3mm至10mm之间。
可选地,第一解耦件130在水平方向上与第一辐射体110和第二辐射体120之间的耦合间隙D2可以介于0.1mm至3mm之间。
可选地,调整第一解耦件130在水平方向上与第一辐射体110和第二辐射体120之间的耦合间隙D2,可有效控制天线在设计频段内隔离度高点的位置。而调整第一解耦件130的宽度D3,同样可控制天线在设计频段内隔离度高点的升降频位置。并且,这种调整方式对于天线在频段内的辐射模式影响不大,可以根据设置需要进行相关调整。
可选地,天线还可以包括天线支架150,第一辐射体110和第二辐射体120可以设置在天线支架表面。
应理解,第一辐射体110和第二辐射体120也可以设置在电子设备的PCB的表面,第一解耦件130可以设置在天线支架或电子设备的后盖上。
可选地,天线支架150可以在设置在电子设备的PCB14与后盖13之间。PCB14靠近天线支架的表面可以设置有屏蔽罩15,屏蔽罩15可用于保护PCB14上的电子元件不受外界电磁环境的干扰。第一解耦件130可以设置在后盖13靠近天线支架160的表面,PCB14与天线支架150之间的距离H1可以是3.0mm,天线支架160与后盖13之间的距离H2可以是0.3mm,后盖13的厚度可以是0.8mm。
应理解,当第一天线和第二天线在电子设备的狭小空间内以紧凑排列配置时,在两天线的辐射部耦合连接第一解耦件,可改善两天线在设计频段内的隔离度,有效降低两天线之间的电流耦合,进而提升双天线的辐射效率。其中,此第一解耦件通过耦合连接至双天线辐射体的设计方式,与传统技术中过直接连接至双天线辐射体或在辐射体之间设置第一解耦件的设计方式有所不同,本申请利用电子设备的后盖设置第一解耦件,天线整体的占用面积更小,结构更为紧凑。
如图6所示,天线还可以包括:第一金属弹片113,第二金属弹片123。
其中,第一金属弹片113一端与第一馈电单元201电连接,另一端在第一馈电点处与第一辐射体110耦合连接,即第一馈电单元201在第一馈电点处为第一辐射体110耦合馈电。第二金属弹片123一端与第二馈电单元202电连接,另一端在第二馈电点处与第二辐射体120耦合连接,即第二馈电单元202在第二馈电点处为第二辐射体120耦合馈电。此时,第一辐射体110形成的第一天线为耦合式单极子天线。第二辐射体120形成的第二天线为耦合式单极子天线。
可选地,耦合连接可以是直接耦合连接也可以是间接耦合连接。
应理解,为实现天线结构中的耦合连接的馈电或接地结构,也可以在电子设备的PCB上设计金属贴片。由于在PCB上设置金属贴片后,金属贴片与辐射体之间距离变大,因此可以相应增加耦合面积,也可以实现同样的效果。本申请并不限制耦合馈电或耦合接地的方式。
图7是本申请实施例提供的不同天线结构的S参数的对比示意图。其中,左侧为未加入第一解耦件的天线结构的仿真结果图,右侧为加入第一解耦件的天线结构的仿真结果图。
在图6所示的天线结构中,第一天线和第二天线皆为耦合式单极子天线。当天线结构中在不加入第一解耦件,第一天线和第二天线之间的距离为9.5mm时,两天线之间的近场电流耦合较高,导致第一天线和第二天线在共同操作频段内的隔离度较差,如图7左侧仿真图所示,预期此结果较难运用于MIMO多天线***。而在天线结构增加第一解耦件后,当第一天线和第二天线之间的距离为同样为9.5mm且耦合连接第一解耦件时,由于辐射体与第一解耦件之间具有一个耦合间隙,可使电子设备的地面上部分的表面电流束缚在第一解耦件上。也就是说,本申请的技术方案可以抵削由第一天线的第一馈电点耦合到第二天线的第二馈电点的电流,进而改善两天线间的近场隔离度,提升双天线的效率性能,如图7右侧仿真图所示。
应理解,调整第一解耦件的宽度D3,可有效控制双天线在设计频段内的隔离度高点位置,且对双天线本身的模态影响不大。
图8是本申请实施例提供的另一种天线的结构的示意图。
如图8所示,第一解耦件130可以呈折线型,为方便说明,下列实施例以第一解耦件为C型进行举例,应理解,本申请并不限制第一解耦件130的形状。
可选地,第一辐射体110与第二辐射体120之间的距离D1可以为9.5mm,即第一缝隙的宽度为9.5mm。第一解耦件130在水平方向上与第一辐射体110和第二辐射体120之间的耦合间隙D2可以为2mm。第一解耦件130的宽度D3可以为3mm。C型第一解耦件130的各边长度L1,L2和L3可以分别为27mm,7mm和5mm,第一解耦件130的长度可以为工作波长的二分之一。
应理解,C型的第一解耦件设计,与图3所示的直线型第一解耦件的解耦功效相近。因此,第一天线与第二天线之间耦合连接第一解耦件130可视为天线结构内的解耦合结构,使天线具有低耦合的特性。
图9至图11是图8所示的天线结构的仿真结果的示意图。
其中,图9为图8所示的天线结构的S参数仿真结果。图10为图8所示的天线结构的效率仿真结果。图11为图8所示的天线结构的ECC仿真结果。
如图9所示,天线的工作频段可覆盖5G中的N78频段(3.3GHz-3.8GHz),在工作频段内,天线的隔离度大于16dB。如图10和图11所示,天线在工作频段内的***效率大致可满足-3dB且ECC在工作频段内皆小于0.15,此结果适合应用于MIMO***。
应理解,在延伸设计上,若改变原本第一解耦件的形状,从直线型改变成折线型时,可进一步提升天线结构在工作频段内的辐射表现。同时,该结构设计可以提升第一解耦件在二维空间上的设计自由度。
由仿真结果可知,天线解耦无论采用直线型或是C型第一解耦件,都可改善频段内的隔离度,使其具有一个隔离度高点。而由于C型第一解耦件的两个开口端较远离天线的第一辐射体和第二辐射体,使得天线在工作频段内的阻抗匹配较好。因此,天线在工作频段内的辐射效率也较高。
图12和图13是本申请实施例提供的电流分布的示意图。其中,图12是第一馈电单元馈电时的电流分布图,图13是第二馈电单元馈电时的电流分布图。
若天线结构中不加入第一解耦件130,当第一馈电单元馈电时,第一天线被激发时,会有较强的接地面表面电流会被导引至第二辐射体120。即第一馈电点与第二馈电点之间有较强的电流耦合,使第一天线与第二天线之间的隔离特性变差。反之,若天线结构中加入第一解耦件130时,较强的表面电流会被束缚在第一解耦件130上,如图12所示。并且,第二辐射体120上有较少的表面电流,有效降低第一馈电点与第二馈电点之间的电流耦合,使得第一天线与第二天线之间具有良好的近场隔离特性。此外,当天线结构中不加入第一解耦件130时,第一辐射体110与第二辐射体120上的电流方向是呈对称性。而当天线结构中加入第一解耦件130时,第一辐射体110与第二辐射体120上的电流方向有部分是呈不对称性,抵消由第一天线的第一馈电点耦合到第二天线的第二馈电点的电流,进而改善第一天线与第二天线之间的隔离度。应理解,第二辐射体120表面产生的与第一辐射体110的电流方向是呈对称性的电流,为第一辐射体110耦合至第二辐射体120的第一感应电流。而第二辐射体120表面产生的与第一辐射体110的电流方向不对称的电流,为第一解耦件130耦合至第二辐射体120的第二感应电流。由第一辐射体110与第一解耦件130在第二辐射体120产生的感应电流方向相反,相互抵消,进而改善第一天线与第二天线之间的隔离度。
如图13所示,当馈电单元在第二馈电点馈电,第二天线被激发时,观察表面电流也有相似的情形,使得第一天线与第二天线之间同样具有良好的近场隔离特性。因此,第一天线与第二天线耦合连接第一解耦件130可视为天线结构内的解耦合结构,使天线具有低耦合的特性。应理解,第一辐射体110表面产生的与第二辐射体120的电流方向是呈对称性的电流,为第二辐射体120耦合至第一辐射体110的第三感应电流。而第一辐射体110表面产生的与第二辐射体120的电流方向不对称的电流,为解耦件130耦合至第一辐射体110的第四感应电流。由第二辐射体120与解耦件130在第一辐射体110产生的感应电流方向相反,相互抵消,进而改善第一天线与第二天线之间的隔离度。
图14是本申请实施例提供的另一种天线的结构示意图。
如图8所示,可以将馈电点设置于辐射体的中心区域,使天线产生的谐振为CM模式,此天线的工作频段只能为单频段。如图14所示,是本申请提供的另一种天线结构,可以将馈电点设置于偏离辐射体的中心区域的区域,使天线产生的谐振为CM模式和差模(differential-mode,DM)模式,即单个辐射体上可以产生两个谐振,使天线的工作频段为双频段。
可选地,第一辐射体110与第二辐射体120之间的距离D1可以为5mm,即第一缝隙的宽度为5mm。第一解耦件130在水平方向上与第一辐射体110和第二辐射体120之间的耦合间隙D2可以为1.5mm。
图15至图18是图14所示的天线结构的仿真结果的示意图。
其中,图15为图14所示的天线结构的S参数仿真结果。图16为图14所示的天线结构的效率仿真结果。图17为图14所示的天线结构3.4GHz-3.6GHz的ECC仿真结果,图18为图14所示的天线结构4.4GHz-5GHz的ECC仿真结果。
如图15所示,天线的工作频段可覆盖5G中的3.4GHz-3.6GHz和4.4GHz-5GHz,在工作频段内,天线的隔离度大于13dB。如图16至图18所示,天线在3.4GHz-3.6GHz频段内的***效率大致可满足-5dB,在4.4GHz-5GHz频段内的***效率大致可满足-3.5dB,且ECC在双频段内皆小于0.1,此结果适合应用于MIMO***。
应理解,本申请提供的技术方案中,可以在两个单频或是双频天线紧密靠近时,在双天线间耦合连接解耦件,此解耦件可视为双天线内建的解耦合结构,可在操作频段内大幅改善隔离度,进而提升天线效率,达到良好的天线性能。
图19是本申请实施例提供的另一种天线的结构示意图。
应理解,本申请实施例提供的技术方案,也可以适用于辐射体包括接地点的情况。
如图19所示,第一辐射体110可以包括第一接地点113,第一接地点113可以设置于第一馈电点111与第一辐射体110远离第一缝隙的一端之间。第二辐射体120可以包括第二接地点123,第二接地点123可以设置于第二馈电点121与第二辐射体120远离第一缝隙的一端之间。
应理解,在辐射体上的馈电点与远离缝隙的一端之间设置接地点,当辐射体在接地点接地后,同一辐射体上由CM模式和DM模式产生的两个谐振可以靠近。因此,可以拓展天线在单频点的工作带宽,实现宽带天线。
图20是本申请实施例提供的一种匹配网络的示意图。
可选地,可以在第一辐射体的第一馈电点111处设置匹配网络。本申请提供的实施例以第一馈电点为例记性说明,也可以在第二辐射体的第二馈电点处设置匹配网络
在各个馈电点处增加与馈电单元之间匹配,可以抑制馈电点的其他频段的电流,增加天线整体的性能。
可选地,如图20所示,第一馈电网络可以包括串联的第一电容和并联的第二电容,其电容值可以依次为1pF和0.5pF。应理解,本申请并不限制匹配网络的具体形式,也可以是串联电容并联电感。
图21是本申请实施例提供的一种天线的馈电方案的结构示意图。
如图21所示,电子设备的馈电单元可以设置PCB14上,通过弹片201与第一辐射体的第一馈电点或第二辐射体的第二馈电点电连接。
可选地,第一辐射体和第二辐射体可以设在天线支架150上,通过弹片201与PCB14上的馈电单元电连接。弹片201可以是上述实施例中的第一金属弹片,第二金属弹片中的任意一个。
应理解,本申请实施例提供的该技术方案还可以应用于天线的接地结构,天线通过弹片与地板相连,在电子设备中,地板可以是中框或者PCB。PCB为多层介质板压合而成,多层介质板中存在金属镀层,可以作为天线的参考地。
图22和图23是本申请实施例提供的另一种天线的结构示意图。
如图22所示,天线还可以包括第一寄生枝节210和第二寄生枝节220。其中,第一寄生枝节210可以设置于第一辐射体110一侧,可以通过第一辐射体120耦合馈电。第二寄生枝节220可以设置于第二辐射体120有一侧,可以通过第二辐射体120耦合馈电。
可选地,第一馈电点可以设置于第一辐射体的中心区域,第二馈电点可以设置于第二辐射体的中心区域。此时,第一辐射体形成的第一天线和第二辐射体形成的第二天线可以通过CM模式产生谐振。
可选地,馈电单元可以通过间接耦合或直接耦合的方式进行馈电。
可选地,第一寄生枝节210可以设置于天线支架,电子设备的后盖或电子设备的PCB上。
可选地,第二寄生枝节220可以设置于天线支架,电子设备的后盖或电子设备的PCB上。
可选地,第一寄生枝节210的长度可以是工作波长的二分之一。
可选地,第二寄生枝节220的长度可以是工作波长的二分之一。
可选地,第一寄生枝节210的一端可以进行接地,接地后,其长度可以缩短至工作波长的四分之一。
可选地,第二寄生枝节220的一端可以进行接地,接地后,其长度可以缩短至工作波长的四分之一。
如图23所示,第一馈电点可以设置于第一辐射体靠近第一缝隙的一端,第二馈电点可以设置于第二辐射体靠近第一缝隙的一端。此时,第一辐射体形成的第一天线和第二辐射体形成的第二天线可以通过DM模式产生谐振。
图24是本申请实施例提供的天线组成四单元阵列的结构示意图。
如图24所示,天线可以包括:第一辐射体110,第二辐射体120,第三辐射体310,第四辐射体320,第一解耦件130,第二解耦件410,第三解耦件420和第四解耦件430。
其中,第一辐射体110与第二辐射体120之间形成第一缝隙141,第二辐射体120与第三辐射体310之间形成第二缝隙142,第三辐射体310与第四辐射体320之间形成第三缝隙143,第四辐射体320与第一辐射体110之间形成第四缝隙144。
第一解耦件130,第二解耦件410,第三解耦件420和第四解耦件430设置于第一投影,第二投影,第三投影和第四投影所围成的区域外侧。其中,第三投影为第三辐射体沿第一方向,在后盖上的投影,第四投影为第四辐射体沿第一方向,在后盖上的投影。应理解,第一解耦件130,第二解耦件410,第三解耦件420和第四解耦件430与第一投影,第二投影,第三投影和第四投影不重叠。
可选地,第一辐射体可以包括第一馈电点,可以设置于第一辐射体的中心区域,第一馈电单元可以在第一馈电点处馈电。
可选地,第二辐射体可以包括第二馈电点,可以设置于第二辐射体的中心区域,第二馈电单元可以在第二馈电点处馈电。
可选地,第三辐射体可以包括第三馈电点,可以设置于第三辐射体的中心区域,第三馈电单元可以在第三馈电点处馈电。
可选地,第四辐射体可以包括第四馈电点,可以设置于第四辐射体的中心区域,第四馈电单元可以在第四馈电点处馈电。
应理解,第一辐射体110,第二辐射体120,第三辐射体310,第四辐射体320可以不包括接地点,从而形成四个单极子天线,组成天线阵列,已满足MIMO***的需要。或者,第一辐射体110,第二辐射体120,第三辐射体310,第四辐射体320可以在馈电点处设置匹配网络,通过匹配网络进行接地。若第一辐射体110,第二辐射体120,第三辐射体310,第四辐射体320设置有实体接地点,则在天线阵列工作时,其电流分布会较为散乱,不能满足MIMO***的需要。
应理解,各个馈电点也可以设置于对应的辐射体上偏离中心区域的区域,使天线阵列可以工作在两个频段,为方便说明,本申请实施例以天线阵列工作在单个频段进行举例说明。
可选地,第一方向可以是垂直于第一解耦件130,第一辐射体110或第二辐射体120的方向。第二方向可以是垂直于第二解耦件410,第二辐射体120或第三辐射体310的方向。第三方向可以是垂直于第三解耦件420,第三辐射体310或第四辐射体320的方向。第四方向可以是垂直于第四解耦件430,第四辐射体320或第一辐射体110的方向。
应理解,垂直可以是指在第一辐射体110所在平面内与第一辐射体110或第二辐射体呈约90°。
可选地,第一解耦件130,第二解耦件410,第三解耦件420和第四解耦件430可以设置于电子设备的后盖表面。
可选地,第一辐射体110,第二辐射体120,第三辐射体310和第四辐射体320可以设置于天线支架或电子设备的PCB表面。
可选地,第一辐射体110,第二辐射体120,第三辐射体310和第四辐射体320可以呈2×2阵列排布。
可选地,第一辐射体110,第二辐射体120,第三辐射体310和第四辐射体320之间的距离可以是9.5mm,即第一缝隙141,第二缝隙142,第三缝隙143和第四缝隙144的宽度可以是9.5mm。
可选地,第一解耦件130,第二解耦件410,第三解耦件420和第四解耦件430的长度可以是天线产生的谐振的谐振点对应的波长的二分之一,可以为45mm。第一解耦件130,第二解耦件410,第三解耦件420和第四解耦件430的长度可以是35mm。
可选地,第一解耦件130,第二解耦件410,第三解耦件420和第四解耦件430与第一辐射体110,第二辐射体120,第三辐射体310和第四辐射体320之间对应的耦合间隙可以是2mm。
可选地,第一解耦件130,第二解耦件410,第三解耦件420和第四解耦件430可以呈折线型,例如,C型或U型等。
图25至图27是图24所示的天线结构的仿真结果的示意图。
其中,图25为图24所示的天线结构的S参数仿真结果。图26为图24所示的天线结构的效率仿真结果。图27为图24所示的天线结构的ECC仿真结果。
如图25所示,四单元天线阵列的工作带宽可以覆盖3.3GHz-3.8GHz,在工作频段内隔离度大于11.7dB。如图26和图27所示,四单元天线阵列在3.3GHz-3.8GHz频段内的***效率大致可满足-5dB,ECC在3.3GHz-3.8GHz频段内皆小于0.24,此结果适合应用于2×2的MIMO***。
图28是本申请实施例提供的第一馈电单元馈电时的电流分布的示意图。
如图28所示,当第一馈电单元馈电时,会有较强的接地面表面电流会被导引至第二辐射体,第三辐射体和第四辐射体上。也就是说,天线阵列的各个馈电点之间有较强的耦合电流,使天线阵列的近场隔离特性变差。但随着天线阵列耦合连接多个解耦件后,天线阵列的第二辐射体,第三辐射体和第四辐射体可以由各个对应的解耦件产生感应电流,此感应电流方向与耦合电流的方向是相反的。也就是说,这种结构可以抵削由第一馈电点耦合到第二馈电点,第三馈电点和第四馈电点的耦合电流,使得各个馈电点之间具有良好的近场隔离特性。
应理解,当第二馈电点,第三馈电点和第四馈电点对应的馈电单元馈电时,观察表面电流也有相似的情形,使得各个馈电点之间同样具有良好的近场隔离特性。
图29是本申请实施例提供的天线阵列的结构示意图。
如图29所示,天线还可以包括第一中和件510和第二中和件520。
其中,第一中和件510和第二中和件520设置于第一投影,第二投影,第三投影和第四投影所围成的区域内侧或者第一辐射体,第二辐射体,第三辐射体和第四辐射体所围成的区域内侧。第一中和件510一端靠近第一辐射体110,另一端靠近第三辐射体310。第二中和件520一端靠近第二辐射体120,另一端靠近第四辐射体320。
应理解,第一中和件510和第二中和件520设置于第一辐射体110,第二辐射体120,第三辐射体310和第四辐射体320所围成的区域内侧可以认为是,第一中和件510和第二中和件520垂直投影在第一辐射体110,第二辐射体120,第三辐射体310和第四辐射体320所在平面的投影位于第一辐射体110,第二辐射体120,第三辐射体310和第四辐射体320所围成的区域内侧。
可选地,第一中和件510可以设置于后盖表面,第二中和件520可以设置于天线支架表面。
可选地,第一中和件510可以设置于天线支架表面,第二中和件520可以设置于后盖表面。
可选地,第一中和件510和第二中和件520可以设置于后盖表面。
可选地,第一中和件510和第二中和件520可以设置于天线支架表面。
可选地,第一中和件510和第二中和件520与辐射体支架可以具有不同耦合间距。因此,若设计不同耦合间距的差异,就可以有效分离第一中和件510和第二中和件520的共振路径,达成可以与第一中和件510和第二中和件520分别配置于不同层的效果。
图30至图32是图29所示的天线结构的仿真结果的示意图,以第一中和件510和第二中和件520设置于后盖表面进行说明。
其中,图30为图29所示的天线结构的S参数仿真结果。图31为图29所示的天线结构的效率仿真结果。图32为图29所示的天线结构的ECC仿真结果。
如图30所示,在工作频段内,由于加入了中和件,具有六个隔离度的高点,有效改善了第一辐射体的第一馈电点与第三辐射体的第三馈电点,第二辐射体的第二馈电点与第四辐射体的第四馈电点之间的隔离度。四单元天线阵列的工作带宽可以覆盖4.4GHz-5GHz,在工作频段内隔离度大于14dB。如图31和图32所示,四单元天线阵列在4.4GHz-5GHz频段内的***效率大致可满足-4dB,ECC在4.4GHz-5GHz频段内皆小于0.13,此结果适合应用于2×2的MIMO***。
图33是本申请实施例提供的天线阵列的结构示意图。
如图33所示,天线的结构可以不对称。其中,第一解耦件130可以靠近第一辐射体,第二解耦件410可以靠近第二辐射体,第三解耦件420可以靠近第三辐射体,第四解耦件430可以靠近第四辐射体。
应理解,本申请并不限制天线结构对称,可以根据设计或生产需求,改变解耦件的位置,使其偏向其中的一个辐射体。
图34是本申请实施例提供的天线组成阵列的结构示意图。
如图34所示,第一中和件510可以包括第一元件610。其中,第一元件610可以串联在第一中和件510上。
可选地,第一元件610可以是电容,电感或其他集总组件。调整第一元件610的电容或是电感值大小,可以控制第一馈电点与第三馈电点之间的隔离度高点的升降频位置。
应理解,第二中和件520可以应用相同的结构,用于控制第二馈电点与第四馈电点之间的隔离度高点的升降频位置。
图35是本申请实施例提供的天线阵列的结构示意图。
如图35所示,当第一中和件510和第二中和件520设置于电子设备的后盖上时,第一中和件510与第一辐射体110沿第一方向在后盖的第一投影和第三辐射体310沿第一方向在后盖的第三投影部分重叠,第二中和件520与第二辐射体120沿第一方向在后盖的第二投影和第四辐射体320沿第一方向在后盖的第四投影部分重叠。
应理解,这种结构可以进一步增加第一中和件510与第一辐射体110和第三辐射体310之间和第二中和件520与第二辐射体120和第四辐射体320之间的耦合强度,降低第一辐射体的第一馈电点与第三辐射体的第三馈电点之间和第二辐射体的第二馈电点与第四辐射体的第四馈电点之间的耦合电流,改善隔离度。
图36至图38是图35所示的天线结构的仿真结果的示意图。
其中,图36为图35所示的天线结构的S参数仿真结果。图37为图35所示的天线结构的效率仿真结果。图38为图35所示的天线结构的ECC仿真结果。
如图36所示,四单元天线阵列的工作带宽可以覆盖4.4GHz-5GHz,在工作频段内隔离度大于18dB。如图37和图38所示,四单元天线阵列在4.4GHz-5GHz频段内的***效率大致可满足-4dB,ECC在4.4GHz-5GHz频段内皆小于0.1,此结果适合应用于2×2的MIMO***。
图39至图41是本申请实施例提供的天线组成的另一种阵列的结构示意图。
如图39所示,天线单元和解耦件的排列方式本申请并不限制。只要沿其对应的方向存在部分重叠,解耦件可以产生耦合电流,即可改善相邻天线单元之间的隔离度。如图40所示,四单元天线阵列除了可以呈2×2阵列排布外,也可以排布为环形。如图41所示,天线阵列中的天线单元数量也可以不限制于四个天线单元,可以是三个天线单元。
应理解,本申请实施例并不限制天线阵列的排布形状,可以呈矩形,圆形,三角形或是其他形状,也不限制天线单元的数量,可以根据设计或生产需要进行调整。
应理解,当本申请实施例提供的天线结构应用于MIMO***时,各个辐射体形成的天线可以工作在时分双工(time-division duplex,TDD)模式或频分双工(frequency-division duplex,FDD)模式。即,可以工作在不同的频率范围内。例如,以双天线为例,第一天线的工作频段可以覆盖FDD模式的接收频段,第二天线的工作频段可以覆盖FDD的发射频段。或者,第一天线和第二天线可以工作在FDD模式或TDD模式中相同频段的高低功率。本申请对第一天线和第二天线的工作频率并不做限制,可以根据实际设计或生产需要进行调整。
在本申请所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的***、装置和方法,可以通过其它的方式实现。例如,以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如,所述单元的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***,或一些特征可以忽略,或不执行。另一点,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口,装置或单元的间接耦合或通信连接,可以是电性或其它的形式。
以上所述,仅为本申请的具体实施方式,但本申请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申请揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此,本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (23)
1.一种电子设备,其特征在于,包括:
第一解耦件,第一辐射体,第二辐射体,第一馈电单元和第二馈电单元;
其中,所述第一解耦件不接地,且所述第一解耦件的至少一部分在第一延伸方向上延伸,并包括设置在所述第一延伸方向上的第一边缘和第二边缘;
所述第一辐射体包括第一端和第二端,所述第二辐射体包括第一端和第二端,所述第一辐射体的第二端和所述第二辐射体的第一端之间形成第一缝隙;
其中,所述第一解耦件的所述第一边缘与所述第一辐射体的第一端在所述第一延伸方向上的距离小于所述第一边缘与所述第一辐射体的第二端在所述第一延伸方向上的距离,所述第一解耦件的所述第二边缘与所述第二辐射体的第二端在所述第一延伸方向上的距离小于所述第二边缘与所述第二辐射体的第一端在所述第一延伸方向上的距离;
所述第一辐射体包括第一馈电点,所述第一馈电单元在所述第一馈电点处馈电,所述第一辐射体不包括接地点;
所述第二辐射体包括第二馈电点,所述第二馈电单元在所述第二馈电点处馈电,所述第二辐射体不包括接地点;
所述第一解耦件与所述第一辐射体和所述第二辐射体通过耦合间隙,间接耦合连接,所述耦合间隙介于0.1mm至3mm之间。
2.根据权利要求1所述的电子设备,其特征在于,所述电子设备还包括后盖,所述第一解耦件设置于所述后盖表面;
所述第一解耦件和第一投影不重叠,所述第一投影为所述第一辐射体沿第一方向,在所述后盖上的投影,且所述第一解耦件和第二投影不重叠,所述第二投影为所述第二辐射体沿所述第一方向,在所述后盖上的投影,所述第一方向为垂直于所述后盖所在平面的方向。
3.根据权利要求1或2所述的电子设备,其特征在于,所述第一辐射体的至少一部分在所述第一延伸方向上延伸。
4.根据权利要求1或2所述的电子设备,其特征在于,所述第二辐射体的至少一部分在所述第一延伸方向上延伸。
5.根据权利要求1或2所述的电子设备,其特征在于,
所述第一馈电点设置于所述第一辐射体的中心区域;
所述第二馈电点设置于所述第二辐射体的中心区域。
6.根据权利要求1或2所述的电子设备,其特征在于,
当所述第一馈电单元馈电时,所述第二辐射体通过所述第一辐射体耦合产生第一感应电流,所述第二辐射体通过所述第一解耦件耦合产生第二感应电流,所述第一感应电流与所述第二感应电流方向相反。
7.根据权利要求1或2所述的电子设备,其特征在于,
当所述第二馈电单元馈电时,所述第一辐射体通过所述第二辐射体耦合产生第三感应电流,所述第一辐射体通过所述第一解耦件耦合产生第四感应电流,所述第三感应电流与所述第四感应电流方向相反。
8.根据权利要求1或2中任一项所述的电子设备,其特征在于,所述第一辐射体,所述第二辐射体和所述第一解耦件沿所述第一缝隙方向对称。
9.根据权利要求1或2中任一项所述的电子设备,其特征在于,所述电子设备还包括:
第一寄生枝节和第二寄生枝节;
其中,所述第一寄生枝节设置于所述第一辐射体一侧;
所述第二寄生枝节设置于所述第二辐射体一侧。
10.根据权利要求2所述的电子设备,其特征在于,所述电子设备还包括:
第三辐射体,第四辐射体,第二解耦件,第三解耦件,第四解耦件,第三馈电单元和第四馈电单元;
其中,所述第二辐射体与所述第三辐射体之间形成第二缝隙,所述第三辐射体与所述第四辐射体之间形成第三缝隙,所述第四辐射体与所述第一辐射体之间形成第四缝隙;
所述第三辐射体包括第三馈电点,所述第三馈电单元在所述第三馈电点处馈电;
所述第四辐射体包括第四馈电点,所述第四馈电单元在所述第四馈电点处馈电;
所述第一解耦件,所述第二解耦件,所述第三解耦件和所述第四解耦件设置于所述第一投影,所述第二投影,第三投影和第四投影所围成的区域外侧,所述第三投影为所述第三辐射体沿所述第一方向,在所述后盖上的投影,所述第四投影为所述第四辐射体沿所述第一方向,在所述后盖上的投影;
所述第二解耦件,所述第三解耦件和所述第四解耦件设置于所述后盖的表面。
11.根据权利要求10所述的电子设备,其特征在于,
所述第一馈电点设置于所述第一辐射体的中心区域;
所述第二馈电点设置于所述第二辐射体的中心区域;
所述第三馈电点设置于所述第三辐射体的中心区域;
所述第四馈电点设置于所述第四辐射体的中心区域。
12.根据权利要求10所述的电子设备,其特征在于,所述第一辐射体,所述第二辐射体,所述第三辐射体和所述第四辐射体呈2×2阵列排布或环形排布。
13.根据权利要求10所述的电子设备,其特征在于,所述电子设备还包括:
第一中和件和第二中和件;
其中,所述第一中和件和所述第二中和件设置于所述第一投影,所述第二投影,所述第三投影和所述第四投影所围成的区域内侧或所述第一辐射体,所述第二辐射体,所述第三辐射体和第四辐射体所围成的区域内侧;
所述第一中和件一端靠近所述第一辐射体,另一端靠近所述第三辐射体;
所述第二中和件一端靠近所述第二辐射体,另一端靠近所述第四辐射体。
14.根据权利要求13所述的电子设备,其特征在于,所述电子设备还包括:
天线支架;
其中,所述第一辐射体,所述第二辐射体,所述第三辐射体和所述第四辐射体设置于所述天线支架表面。
15.根据权利要求14所述的电子设备,其特征在于,
所述第一中和件设置于所述后盖表面,所述第二中和件设置于所述天线支架表面;
或者,所述第一中和件设置于所述天线支架表面,所述第二中和件设置于所述后盖表面;
或者,所述第一中和件和所述第二中和件设置于所述后盖表面;
或者,所述第一中和件和所述第二中和件设置于所述天线支架表面。
16.根据权利要求15所述的电子设备,其特征在于,
当所述第一中和件和所述第二中和件设置于所述后盖表面时;
所述第一中和件与所述第一投影和所述第三投影沿第一方向部分重叠;
所述第二中和件与所述第二投影和所述第四投影沿所述第一方向部分重叠。
17.根据权利要求10至16中任一项所述的电子设备,其特征在于,所述第一解耦件,所述第二解耦件,所述第三解耦件和所述第四解耦件呈折线型。
18.根据权利要求1、2、10至16中任一项所述的电子设备,其特征在于,所述第一解耦件的长度为所述第一辐射体或所述第二辐射体产生的谐振对应的波长的二分之一。
19.根据权利要求1、2、10至16中任一项所述的电子设备,其特征在于,所述第一辐射体与所述第二辐射体之间的距离介于3mm至15mm之间。
20.根据权利要求1、2、10至16中任一项所述的电子设备,其特征在于,所述第一馈电单元和所述第二馈电单元为同一馈电单元。
21.根据权利要求1、2、10至16中任一项所述的电子设备,其特征在于,所述第一解耦件在所述第一辐射体和所述第二辐射体产生谐振的工作频段内不产生谐振。
22.根据权利要求1、2、10至16中任一项所述的电子设备,其特征在于,所述第一解耦件具有弯折段,所述弯折段向远离所述第一辐射体或所述第二辐射体的方向弯折,并形成C型或U型的结构。
23.根据权利要求1、2、10至16中任一项所述的电子设备,其特征在于,所述第一辐射体在所述第一馈电点处通过匹配网络接地,所述第一辐射体的长度为所述第一辐射体产生的谐振对应的波长的四分之一;和/或,
所述第二辐射体在所述第二馈电点处通过匹配网络接地,所述第二辐射体的长度为所述第二辐射体产生的谐振对应的波长的四分之一。
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