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CN105846069A - 一种去耦结构简单的多频段mimo手机天线 - Google Patents

一种去耦结构简单的多频段mimo手机天线 Download PDF

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CN105846069A
CN105846069A CN201610219335.1A CN201610219335A CN105846069A CN 105846069 A CN105846069 A CN 105846069A CN 201610219335 A CN201610219335 A CN 201610219335A CN 105846069 A CN105846069 A CN 105846069A
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gap
ground plate
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董健
余夏苹
邓联文
施荣华
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    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
    • H—ELECTRICITY
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    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
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    • H01Q5/20—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements characterised by the operating wavebands

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Abstract

本发明公开了一种去耦结构简单的多频段MIMO手机天线，包括接地板、介质基板及对称设置在介质基板上的两组多分支弯折环辐射贴片；所述两组多分支弯折环辐射贴片分别沿介质基板边缘固定于介质基板左右两边的上端；每组多分支弯折环辐射贴片包括两个弯折部分，所述接地板固定于介质基板反面底端，所述接地板的宽度与介质基板宽度相同，且接地板上有两个凹状矩形槽和一个凸起矩形，所述两个凹状矩形槽关于介质基板的竖直轴线对称，所述凸起矩形位于接地板的正中间。该结构巧妙地结合了开槽技术和凸起矩形结构，实现了MIMO结构的去耦合，使得天线能够实现手机所需要的全部频带要求，并且保证耦合较低。

Description

一种去耦结构简单的多频段MIMO手机天线
技术领域
本发明涉及终端天线技术领域，特别涉及一种去耦结构简单的多频段MIMO手机天线。
背景技术
在多径传输环境中，MIMO(Mitiple-Input Mitiple-Output，多输入多输出)技术能在不增加工作带宽与发射功率的前提下，大幅度地提高无线信道的容量和通信质量,故MIMO技术已经成为无线通信领域的研究热点，引起无线通信领域广大学者的注意,并且已经广泛地被认为是LTE(Long Term Evolution，第三代移动通信的长期演进)和4G(The Fourth Generation MobileCommunication System，第四代移动通信系统)的核心技术之一。作为移动通信系统的关键部件，MIMO手机天线的设计受到重视。多天线是MIMO系统的基础，各天线单元接收信号的相关性会严重影响MIMO系统的性能。对于尺寸限制较小的基站天线，端口隔离度可以通过增大单元间距来满足要求，但是对于尺寸要求更严格的手持移动终端，天线单元间的间距很小，导致端口隔离度低，达不到MIMO天线的设计要求。如何提高端口间的隔离度成为终端MIMO天线设计中关键性的一环。同时，对于手机而言，在满足语音通话功能的前提下，它还同时能够提供在线影音欣赏、数据下载与上传、实时精确卫星定位等功能，这就要求手机天线能够覆盖LTE整个工作频段(698-960MHz、1710-2170MHz、2300-2700MGz)。在目前的手机空间环境下，常规天线很难满足以上要求。因此，低耦合、多频段的MIMO手机天线的设计成为研究热点。
发明内容
本发明提出了一种去耦结构简单的多频段MIMO手机天线，其目的在于解决移动终端内预留给天线的空间有限，现有天线工作频带较少的问题。
一种去耦结构简单的多频段MIMO手机天线，包括接地板、介质基板及对称设置在介质基板上的两组多分支弯折环辐射贴片；
所述两组多分支弯折环辐射贴片分别沿介质基板边缘固定于介质基板左右两边的上端；
每组多分支弯折环辐射贴片包括两个弯折部分，分别为第一弯折结构1和第二弯折结构2，所述第一弯折结构1设置于第二弯折结构2弯折间隙中；
所述接地板固定于介质基板反面底端，所述接地板的宽度与介质基板宽度相同，且接地板上有两个凹状矩形槽和一个凸起矩形，所述两个凹状矩形槽关于介质基板的竖直轴线对称，所述凸起矩形位于接地板的正中间。
所述第一弯折结构由一个T形辐射贴片弯折形成，将T形辐射贴片上端横线的右侧部分进行延长并经四次向内弯折形成具有两处弯折间隙的多弯折结构，且由T形辐射贴片结构的竖线部分底端馈电；
两处弯折间隙分别为第一弯折间隙6和第二弯折间隙7。
所述第二弯折结构2为第一弯折结构的寄生结构，与第一弯折结构的T部底端平行向上弯折多次包覆第一弯折结构，且具有三处水平的弯折间隙，从上至下分别为第三弯折间隙3、第四弯折间隙4及第五弯折间隙5；
第一弯折结构位于第五弯折间隙5中。
所述第一弯折间隙6的宽度为第二弯折间隙7的宽度的2-2.5倍；
所述第五弯折间隙5的宽度是第三弯折间隙3的宽度的2-2.5倍，所述第三弯折间隙的宽度是第四弯折间隙4的宽度的2-2.5倍。
所述第一弯折结构T形辐射贴片竖部宽度为2mm，左端横部宽度为1.5mm，右端横部以及弯折分支部分宽度均为0.5mm；
所述第二弯折结构底端接地部分宽度为2mm，其向上弯折分支宽度均为1mm。
所述接地板上的两个凹状矩形槽的长度设置为14mm，宽度设置为2mm；所述凸起矩形的长度设置为15mm，宽度为3mm。
介质基板为聚四氟乙烯材质，介质基板厚度为0.8mm，长度为95mm，宽度为60mm。
所述接地板的长度为80mm，宽度为60mm。
两组对称的多分支弯折环辐射贴片的总长度为60mm，宽度为15mm。
多天线是MIMO系统的基础，各天线单元接收信号的相关性(即相互耦合)会严重影响MIMO系统的性能，如何提高端口间的隔离度成为终端MIMO天线设计中关键性的一环。本发明中的去耦结构简单且效果明显，在整个工作频段中，S11/S22参数低于-10dB。依据凸起结构可以改变电流路径，并巧妙的结合对称的双槽在谐振时形成一个互耦的磁流环，其阻带作用相当于并联谐振LC电路的高阻状态，提高端口间的隔离度，见图3所示。
有益效果
本发明提供的一种去耦结构简单的多频段MIMO手机天线，采用正反平面结构，充分利用空间，减小了天线在手机主板上占用的面积，天线面积仅占15×60mm2；同时，本发明具有很宽的工作带宽，包括744-1003MHz和1583-2803MHz，覆盖了移动通信常用的八个频段：GSM850/900/GSM1800/1900/UMTS/LTE2300/2500，2.4GHz的WLAN应用；此外本发明具有简单有效的解耦结构，对称分布的两个矩形槽加上位于接地板中间位置的一个矩形凸起结构，这种特殊的解耦组合，既不增加天线的尺寸，又能成功实现MIMO系统低耦合，且结构简单，效率高，充分满足了当前智能手机市场需求。
相比于现有技术中的手机MIMO天线，具有较宽的阻抗带宽和更多的工作频段，去耦结构简单，非常适用于LTE技术要求的新型多频段超薄移动通信终端使用，具有较大的推广及实用价值。
附图说明
图1是本发明所述天线整体结构示意图；
图2是本发明所述天线的正反面结构及参数图，其中，(a)是天线主体结构，(b)是天线主体结构参数；(c)是背面结构，(d)是背面参数图；
图3是本发明所述天线的解耦原理示意图；
图4是多频段MIMO智能手机天线的S11曲线图；
图5是多频段MIMO智能手机天线的耦合图；
图中，1-第一弯折结构，2-第二弯折结构，3-第三弯折间隙，4-第四弯折间隙，5-第五弯折间隙，6-第一弯折间隙，7-第二弯折间隙，8-接地板。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。
如图1和图2所示，一种去耦结构简单的多频段MIMO手机天线，包括接地板8、介质基板及对称设置在介质基板上的两组多分支弯折环辐射贴片；
所述两组多分支弯折环辐射贴片分别沿介质基板边缘固定于介质基板左右两边的上端；
每组多分支弯折环辐射贴片包括两个弯折部分，分别为第一弯折结构1和第二弯折结构2，所述第一弯折结构1设置于第二弯折结构2弯折间隙中；
所述接地板固定于介质基板反面底端，所述接地板的宽度与介质基板宽度相同，且接地板上有两个凹状矩形槽和一个凸起矩形，所述两个凹状矩形槽关于介质基板的竖直轴线对称，所述凸起矩形位于接地板的正中间。
所述第一弯折结构由一个T形辐射贴片弯折形成，将T形辐射贴片上端横线的右侧部分进行延长并经四次向内弯折形成具有两处弯折间隙的多弯折结构，且由T形辐射贴片结构的竖线部分底端馈电；
两处弯折间隙分别为第一弯折间隙6和第二弯折间隙7。
所述第二弯折结构2为第一弯折结构的寄生结构，与第一弯折结构的T部底端平行向上弯折多次包覆第一弯折结构，且具有三处水平的弯折间隙，从上至下分别为第三弯折间隙3、第四弯折间隙4及第五弯折间隙5；
第一弯折结构位于第五弯折间隙5中。
所述第一弯折间隙6的宽度为第二弯折间隙7的宽度的2-2.5倍；
所述第五弯折间隙5的宽度是第三弯折间隙3的宽度的2-2.5倍，所述第三弯折间隙的宽度是第四弯折间隙4的宽度的2-2.5倍。
所述第一弯折结构T形辐射贴片竖部宽度为2mm，左端横部宽度为1.5mm，右端横部以及弯折分支部分宽度均为0.5mm；
所述第二弯折结构底端接地部分宽度为2mm，其向上弯折分支宽度均为1mm。
所述接地板上的两个凹状矩形槽的长度设置为14mm，宽度设置为2mm；所述凸起矩形的长度设置为15mm，宽度为3mm。
介质基板为聚四氟乙烯材质，介质基板厚度为0.8mm，长度为95mm，宽度为60mm。
所述接地板的长度为80mm，宽度为60mm。
两组对称的多分支弯折环辐射贴片的总长度为60mm，宽度为15mm。
本实例中，天线中各参数的具体取值如下表1所示：
表1(单位：mm)
W L Ck Cl Tk Tl W1 W2 W3 W4 W5 W6 W7
60 80 2 14.1 3 15 4 5 17.5 25 18.5 2 10
W8 W9 W10 W11 L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 L8 L9
18 26 25 28 1.5 3 4 2.6 1 8 1 4.5 10.5
对本实例的天线进行性能测试，测试结果如图4和图5所示。
图4是多频段MIMO手机天线的回波损耗图。从图中可以看出，天线在1-3GHz频带范围内存在两个低于-6dB的工作频段：0.74-1.00GHz，1.58-2.80GHz，对应覆盖整个GSM850/900、DCS、PCS、UMTS、WCDMA、WLAN工作频段。
图5是多频段MIMO手机天线的耦合图。从图中可以看到，天线在整个工作频段内的耦合值(S12/S21)均低于-10dB，满足MIMO天线的要求。
本发明具有良好的耦合和多频带特性，结构简单，因此大大增加了其适用范围；本产品采用印刷天线结构，大大缩小了天线体积，且比较容易和射频前端微波集成电路集成。
本文虽然已经给出了本发明的一些实施例，但是本领域的技术人员应当理解，在不脱离本发明精神的情况下，可以对本文的实施例进行改变。上述实施例只是示例性的，不应以本文的实施例作为本发明权利范围的限定。

Claims (8)

1.一种去耦结构简单的多频段MIMO手机天线，其特征在于，包括接地板、介质基板及对称设置在介质基板上的两组多分支弯折环辐射贴片；
所述两组多分支弯折环辐射贴片分别沿介质基板边缘固定于介质基板左右两边的上端；
每组多分支弯折环辐射贴片包括两个弯折部分，分别为第一弯折结构(1)和第二弯折结构(2)，所述第一弯折结构(1)设置于第二弯折结构(2)弯折间隙中；
所述接地板固定于介质基板反面底端，所述接地板的宽度与介质基板宽度相同，且接地板上有两个凹状矩形槽和一个凸起矩形，所述两个凹状矩形槽关于介质基板的竖直轴线对称，所述凸起矩形位于接地板的正中间。
2.根据权利要求1所述的手机天线，其特征在于，所述第一弯折结构由一个T形辐射贴片弯折形成，将T形辐射贴片上端横线的右侧部分进行延长并经四次向内弯折形成具有两处弯折间隙的多弯折结构，且由T形辐射贴片结构的竖线部分底端馈电；
两处弯折间隙分别为第一弯折间隙(6)和第二弯折间隙(7)。
3.根据权利要求2所述的手机天线，其特征在于，所述第二弯折结构(2)为第一弯折结构的寄生结构，与第一弯折结构的T部底端平行向上弯折多次包覆第一弯折结构，且具有三处水平的弯折间隙，从上至下分别为第三弯折间隙(3)、第四弯折间隙(4)及第五弯折间隙(5)；
第一弯折结构位于第五弯折间隙(5)中。
4.根据权利要求3所述的手机天线，其特征在于，所述第一弯折间隙(6)的宽度为第二弯折间隙(7)的宽度的2-2.5倍；
所述第五弯折间隙(5)的宽度是第三弯折间隙(3)的宽度的2-2.5倍，所述第三弯折间隙的宽度是第四弯折间隙(4)的宽度的2-2.5倍。
5.根据权利要求4所述的手机天线，其特征在于，所述第一弯折结构T形辐射贴片竖部宽度为2mm，左端横部宽度为1.5mm，右端横部以及弯折分支部分宽度均为0.5mm；
所述第二弯折结构底端接地部分宽度为2mm，其向上弯折分支宽度均为1mm。
6.根据权利要求5所述的手机天线，其特征在于，所述接地板上的两个凹状矩形槽的长度设置为14mm，宽度设置为2mm；所述凸起矩形的长度设置为15mm，宽度为3mm。
7.根据权利要求1-6任一项所述的手机天线，其特征在于，介质基板为聚四氟乙烯材质，介质基板厚度为0.8mm，长度为95mm，宽度为60mm。
8.根据权利要求7所述的手机天线，其特征在于，所述接地板的长度为80mm，宽度为60mm。
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