CN113690587A - 一种双频mimo天线组件及移动终端 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种双频MIMO天线组件及移动终端，包括金属地板、介质边框和天线主体；所述金属地板呈矩形；所述介质边框围绕所述金属地板的边缘设置；所述天线主***于所述介质边框；所述天线主体包括间隔设置的L型单极子天线和环形天线；所述L型单极子天线包括第一枝节和第二枝节，所述第一枝节位于所述环形天线所在的平面内，所述第二枝节垂直于所述环形天线所在的平面。通过在介质边框上设置天线主体，L型单极子天线和环形天线相互耦合产生双频，且具有较好的隔离度，解决了如何使Sub‑6G天线进行双频谐振并保证其隔离度的问题。

Description

一种双频MIMO天线组件及移动终端
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，特别涉及一种双频MIMO天线组件及移动终端。
背景技术
目前，为了提高移动终端的无线通信水平，通常会将天线设计为MIMO形式。MIMO，指两个或两个以上的同频天线同时工作。通常来讲，MIMO天线的多个同频天线具有同样的天线结构，如此产生的同频效率具有倍增的效果，从而提升了天线的收发性能。
当前，随着5G通信技术的发展，着重研究Sub-6GHz天线，3GPP定义了两个5GNR使用的FR(频率范围)，其中FR1包括了部分2/3/4G使用的频段，也新增加了一部分频段，新增频段的定义频率范围区间为450～6000MHz，由于无线频谱都在6G之下，因此新增频段通常被称为Sub-6G。
目前，Sub-6GHz天线通常采用MIMO天线的形式进行设计，虽然能够有效保证Sub-6GHz天线的辐射强度，然而目前Sub-6GHz天线设计仍存在两个难点：
首先，Sub-6GHz天线能否覆盖N77(3300～4200MHz)\N78(3300～3800MHz)\N79(4400～5000MHz)全部频段；
其次，MIMO天线间的隔离度如何保证，尤其是对于宽频带Sub-6GHz天线，要保证宽频带内较好的隔离度是比较困难的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种双频MIMO天线组件及移动终端，以解决如何使Sub-6G天线进行双频谐振并保证其隔离度的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种双频MIMO天线组件，包括金属地板、介质边框和天线主体；所述金属地板呈矩形；所述介质边框围绕所述金属地板的边缘设置；所述天线主***于所述介质边框；所述天线主体包括间隔设置的L型单极子天线和环形天线；所述L型单极子天线包括第一枝节和第二枝节，所述第一枝节位于所述环形天线所在的平面内，所述第二枝节垂直于所述环形天线所在的平面。
可选的，在所述的双频MIMO天线组件中，所述天线主体的数量为2个，2个所述天线主体对称设置于所述介质边框的两个长边的中部，且2个所述天线主体的第二枝节相对设置。
可选的，在所述的双频MIMO天线组件中，所述环形天线包括矩形枝节、馈电枝节和地枝节；所述矩形枝节在一长边中部开设有开口，所述馈电枝节的一端与所述开口的一端相连，所述地枝节的一端与所述开口的另一端相连；所述馈电枝节和所述地枝节平行，且均垂直所述矩形枝节的长边。
可选的，在所述的双频MIMO天线组件中，所述第一枝节位于所述开口的中部，且与所述馈电枝节平行。
可选的，在所述的双频MIMO天线组件中，所述双频MIMO天线组件还包括第一通断开关和第二通断开关；所述第一通断开关连通所述矩形枝节的两个长边，且靠近所述馈电枝节设置；所述第二通断开关连通所述矩形枝节的两个长边，且靠近所述地枝节设置；所述第一通断开关和所述第二通断开关连接两个长边的位置不同。
可选的，在所述的双频MIMO天线组件中，所述矩形枝节的总长为27.5±0.05mm、总宽为4.2±0.05mm；所述馈电枝节和所述地枝节的长度为2.5±0.05mm；所述开口的长度为2±0.05mm；所述第一通断开关和所述第二通断开关与距离较近一侧的短边之间的距离为10±0.05mm。
可选的，在所述的双频MIMO天线组件中，所述双频MIMO天线组件还包括第三通断开关，所述第三通断开关位于所述第一枝节和所述第二枝节的连接处。
可选的，在所述的双频MIMO天线组件中，所述介质边框的介电常数为3.48，损耗角正切为0.02，厚度为1.52±0.05mm。
可选的，在所述的双频MIMO天线组件中，所述双频MIMO天线组件还包括底层介质板，所述底层介质板位于所述金属地板远离所述介质边框的一侧表面；所述底层介质板的介电常数为4.4，损耗角正切值为0.02，厚度为1.2±0.05mm。
为解决上述技术问题，本发明还提供一种移动终端，包括如上任一项所述的双频MIMO天线组件。
本发明提供的双频MIMO天线组件及移动终端，包括金属地板、介质边框和天线主体；所述金属地板呈矩形；所述介质边框围绕所述金属地板的边缘设置；所述天线主***于所述介质边框；所述天线主体包括间隔设置的L型单极子天线和环形天线；所述L型单极子天线包括第一枝节和第二枝节，所述第一枝节位于所述环形天线所在的平面内，所述第二枝节垂直于所述环形天线所在的平面。通过在介质边框上设置天线主体，L型单极子天线和环形天线相互耦合产生双频，且具有较好的隔离度，解决了如何使Sub-6G天线进行双频谐振并保证其隔离度的问题。
附图说明
图1为本实施例提供的双频MIMO天线组件的结构示意图；
图2为本实施例提供的双频MIMO天线组件中天线主体的结构示意图；
图3为本实施例提供的天线主体的主视图；
图4为本实施例提供的优化的天线主体的主视图；
图5为本实施例提供的优化的天线主体的尺寸标注示意图；
图6为本实施例提供的双频MIMO天线组件在低频时的S参数仿真结果图；
图7为本实施例提供的双频MIMO天线组件在高频时的S参数仿真结果图；
其中，各附图标记说明如下：
100-金属地板；200-介质边框；300-天线主体；310-L型单极子天线；311-第一枝节；312-第二枝节；320-环形天线；321-矩形枝节；322-馈电枝节；323-地枝节；410-第一通断开关；420-第二通断开关；500-底层介质板。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的双频MIMO天线组件及移动终端作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及附图说明中的“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，以便描述本发明的实施例，而不用于描述特定的顺序或先后次序，应该理解这样使用的结构在适当情况下可以互换。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，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、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
本实施例提供一种双频MIMO天线组件，如图1和图2所示，包括金属地板100、介质边框200和天线主体300；所述金属地板100呈矩形；所述介质边框200围绕所述金属地板100的边缘设置；所述天线主体300位于所述介质边框200；所述天线主体300包括间隔设置的L型单极子天线310和环形天线320；所述L型单极子天线310包括第一枝节311和第二枝节312，所述第一枝节311位于所述环形天线320所在的平面内，所述第二枝节312垂直于所述环形天线320所在的平面。
本实施例提供的双频MIMO天线组件，通过在介质边框上设置天线主体，L型单极子天线和环形天线相互耦合产生双频，且具有较好的隔离度，解决了如何使Sub-6G天线进行双频谐振并保证其隔离度的问题。
较佳的，为提升双频MIMO天线组件的收发性能，在本实施例中，所述天线主体300的数量为2个，2个所述天线主体300对称设置于所述介质边框200的两个长边的中部，且2个所述天线主体300的第二枝节312相对设置。
如此，通过两个天线主体构成了MIMO天线，使得双频MIMO天线组件的整体辐射效率得到了提升，从而提升了收发性能。
如图3所示，在本实施例中，所述环形天线320包括矩形枝节321、馈电枝节322和地枝节323；所述矩形枝节321在一长边中部开设有开口，所述馈电枝节322的一端与所述开口的一端相连，所述地枝节323的一端与所述开口的另一端相连；其中，馈电枝节322的自由端设置有馈电点，地枝节323的自由端设置有地点，从而实现对环形天线320的馈电。
较佳的，所述馈电枝节322和所述地枝节323平行，且均垂直所述矩形枝节321的长边。以及，所述第一枝节311位于所述开口的中部，且与所述馈电枝节322平行。如此，由于第一枝节311、馈电枝节322和地枝节323均平行，使得三者之间的耦合效率较高，从而提高了天线的收发性能。此外，由于第一枝节311位于开口中部，使得L型单极子天线310与环形天线320之间的隔离度较高。
进一步的，如图4所述，在本实施例中，所述双频MIMO天线组件还包括第一通断开关410和第二通断开关420；所述第一通断开关410连通所述矩形枝节321的两个长边，且靠近所述馈电枝节322设置；所述第二通断开关420连通所述矩形枝节321的两个长边，且靠近所述地枝节323设置；所述第一通断开关410和所述第二通断开关420连接两个长边的位置不同。通过第一通断开关410和第二通断开关420能够改变环形天线320的有效天线长度和走线，从而实现不同频段的调谐。
更进一步的，在本实施例中，所述双频MIMO天线组件还包括第三通断开关，所述第三通断开关位于所述第一枝节311和所述第二枝节312的连接处。通过改变第三通断开关的状态，能够改变L型单极子天线310的有效天线长度和走线，从而实现不同频段的调谐。
此外，在本实施例中，如图1所示，所述双频MIMO天线组件还包括底层介质板500，所述底层介质板500位于所述金属地板100远离所述介质边框200的一侧表面。
本实施例还提供一种移动终端，包括本实施例提供的双频MIMO天线组件。移动终端包括但不限于手机、笔记本电脑等。
以下，以一具体实施例说明本发明提供的双频MIMO天线组件。
具体的，在本实施例中，如图1所示，金属地板的长约为150mm，宽为76mm，这一尺寸为标准手机的尺寸。介质边框的高度约为7.6mm，介质边框的介质采用Rogers 4350B，介电常数为3.38，损耗角正切为0.02，厚度为1.52±0.05mm。
介质边框200的两个长边中部分别设置有一天线主体300，且两边上的天线主体300沿金属地板100长度方向的中轴线对称设置。每一天线主体300包括L型单极子天线310和环形天线320，其中L型单极子天线310居中放置，环形天线320长边处的开口位于中部，并使L型单极子天线310位于开口处，此时，环形天线320以L型单极子天线310为对称轴对称。
单极子天线310的走线宽度约为0.4mm，环形天线的走线宽度约为0.3mm，且，如图5所示，所述矩形枝节321的总长L为27.5±0.05mm、总宽W为4.2±0.05mm；所述馈电枝节322和所述地枝节323的长度H为2.5±0.05mm；所述开口的长度为2±0.05mm；所述第一通断开关410和所述第二通断开关420与距离较近一侧的短边之间的距离d为10±0.05mm；所述馈电枝节322和所述地枝节323距相近一侧的短边的距离S为12.75±0.05mm。
此外，在金属地板100的底部还设置有底层介质板500，所述底层介质板500的介电常数为4.4，损耗角正切值为0.02，厚度为1.2±0.05mm。
本实施例提供的双频MIMO天线组件在工作时，当第一通断开关410和第二通断开关420处于断开状态，第三通断开关处于闭合状态时，双频MIMO天线组件可实现低频辐射状态；当当第一通断开关410和第二通断开关420处于闭合状态，第三通断开关处于断开状态时，双频MIMO天线组件可实现高频辐射状态。当然，在具体工作过程中，可以依据实际需要调整第一通断开关410、第二通断开关420和第三通断开关的状态，从而实现不同频率的调谐。
图6和图7分别给出了本实施例提供的双频MIMO天线组件在低频和高频时的S参数仿真结果。从图6和图7可以看出，在低频3.4～3.6GHz和高频4.8～5.0GHz的频段范围内，该双频MIMO天线组件均实现了良好的谐振，且带内隔离度达到了20dB以上水平，表明天线之间不存在明显干扰，可实现良好的通信性能。
综上所述，本实施例提供的双频MIMO天线组件及移动终端，包括金属地板、介质边框和天线主体；所述金属地板呈矩形；所述介质边框围绕所述金属地板的边缘设置；所述天线主***于所述介质边框；所述天线主体包括间隔设置的L型单极子天线和环形天线；所述L型单极子天线包括第一枝节和第二枝节，所述第一枝节位于所述环形天线所在的平面内，所述第二枝节垂直于所述环形天线所在的平面。通过在介质边框上设置天线主体，L型单极子天线和环形天线相互耦合产生双频，且具有较好的隔离度，解决了如何使Sub-6G天线进行双频谐振并保证其隔离度的问题。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (10)

1.一种双频MIMO天线组件，其特征在于，包括金属地板、介质边框和天线主体；所述金属地板呈矩形；所述介质边框围绕所述金属地板的边缘设置；所述天线主***于所述介质边框；所述天线主体包括间隔设置的L型单极子天线和环形天线；所述L型单极子天线包括第一枝节和第二枝节，所述第一枝节位于所述环形天线所在的平面内，所述第二枝节垂直于所述环形天线所在的平面。
2.根据权利要求1所述的双频MIMO天线组件，其特征在于，所述天线主体的数量为2个，2个所述天线主体对称设置于所述介质边框的两个长边的中部，且2个所述天线主体的第二枝节相对设置。
3.根据权利要求1所述的双频MIMO天线组件，其特征在于，所述环形天线包括矩形枝节、馈电枝节和地枝节；所述矩形枝节在一长边中部开设有开口，所述馈电枝节的一端与所述开口的一端相连，所述地枝节的一端与所述开口的另一端相连；所述馈电枝节和所述地枝节平行，且均垂直所述矩形枝节的长边。
4.根据权利要求3所述的双频MIMO天线组件，其特征在于，所述第一枝节位于所述开口的中部，且与所述馈电枝节平行。
5.根据权利要求3所述的双频MIMO天线组件，其特征在于，所述双频MIMO天线组件还包括第一通断开关和第二通断开关；所述第一通断开关连通所述矩形枝节的两个长边，且靠近所述馈电枝节设置；所述第二通断开关连通所述矩形枝节的两个长边，且靠近所述地枝节设置；所述第一通断开关和所述第二通断开关连接两个长边的位置不同。
6.根据权利要求5所述的双频MIMO天线组件，其特征在于，所述矩形枝节的总长为27.5±0.05mm、总宽为4.2±0.05mm；所述馈电枝节和所述地枝节的长度为2.5±0.05mm；所述开口的长度为2±0.05mm；所述第一通断开关和所述第二通断开关与距离较近一侧的短边之间的距离为10±0.05mm。
7.根据权利要求1所述的双频MIMO天线组件，其特征在于，所述双频MIMO天线组件还包括第三通断开关，所述第三通断开关位于所述第一枝节和所述第二枝节的连接处。
8.根据权利要求1所述的双频MIMO天线组件，其特征在于，所述介质边框的介电常数为3.48，损耗角正切为0.02，厚度为1.52±0.05mm。
9.根据权利要求1所述的双频MIMO天线组件，其特征在于，所述双频MIMO天线组件还包括底层介质板，所述底层介质板位于所述金属地板远离所述介质边框的一侧表面；所述底层介质板的介电常数为4.4，损耗角正切值为0.02，厚度为1.2±0.05mm。
10.一种移动终端，其特征在于，包括如权利要求1～9任一项所述的双频MIMO天线组件。
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