天线单元及电子设备制造技术

本申请公开了一种天线单元及电子设备。天线单元包括端对端相对间隔设置的第一馈电枝节、第二馈电枝节和辐射体。第一馈电枝节与辐射体以第一间隔相对设置，第二馈电枝节与辐射体以第二间隔相对设置。第一馈电枝节接收第一馈电点来的第一射频信号，通过第一间隔耦合至辐射体，以构成第一天线。第二馈电枝节接收第二馈电点来的第二射频信号，通过第二间隔耦合至辐射体，以构成第二天线。第一馈电点和第二馈电点分别位于第一馈电枝节和第二馈电枝节相向靠近的第一端。电子设备包括以上天线单元。本申请不需要任何额外的解耦组件，即可实现两天线间的自解耦，集成的两天线均具有宽带特性，覆盖3.3～5.0GHz的频段。覆盖3.3～5.0GHz的频段。覆盖3.3～5.0GHz的频段。

【技术实现步骤摘要】
天线单元及电子设备


[0001]本申请涉及无线通讯天线领域，尤其是涉及一种天线单元及电子设备。

技术介绍

[0002]近年来，随着物联网、自动驾驶和虚拟现实等新兴技术的普及与应用，人们对移动通信质量的需求日益提高。第五代(5G)移动通信技术旨在实现更高速率、更大容量和更低时延的通信环境，为新兴技术的发展提供坚实的基础。作为5G通信的核心技术之一，MIMO(多输入多输出，multiple input multiple output)技术可以在不消耗频谱和功率资源的前提下成倍地提升通信系统的容量。为了满足5G通信的需求，在智能手机等移动终端设备中，一般需要部署4～8个Sub-6GHz频段的同频MIMO天线来提升用户的通信速率。随着第五代(5G)移动通信技术的推进，5G天线成为了天线
的研究热点之一。近期，国际3GPP(第三代合作伙伴计划，3rd Generation Partnership Project)组织规定5G的频段划分为：低频段的Sub-6GHz频段和高频段的毫米波频段。其中，Sub-6GHz就是利用6GHz以下的带宽资源来发展5G。目前国内外较为统一的Sub-6GHz频段主要包括：N77(3.3～4.2GHz)、N78(3.3～3.8GHz)和N79(4.4～5GHz)频段。
[0003]然而，由于终端设备的尺寸受限且电磁环境复杂，这给5G MIMO天线的设计带来了巨大的挑战。目前，5G MIMO天线的设计主要面临三大难题：第一，如何在尽可能小的尺寸下实现多个5G MIMO天线的集成；第二，如何消除集成的5G MIMO天线间的互耦；第三，如何实现更宽的天线带宽以满足全球5G频段(N77和N79频段)的覆盖。
[0004]为解决5G MIMO天线的设计的上述难题，文献【“Wideband MIMO Antenna Systems Based on Coupled-Loop Antenna for 5G N77/N78/N79 Applications in Mobile Terminals”，ANPING ZHAO,AND ZHOUYOU REN，《IEEE Access》，第7卷，2019年6月】提出了一种基于耦合环结构的宽带5G MIMO终端天线，参见该文献中的图1可知，该天线系统由8个分布于手机主板两侧的耦合环天线单元构成，每个耦合环天线单元之间必须设有较大间距才能实现天线单元之间的隔离。所述耦合环天线单元通过多模式协同工作的方式提升天线带宽，该天线的工作带宽为3.3～5.0GHz，可以覆盖全球5G N77(3.3～4.2GHz)和N79(4.4～5.0GHz)频段。但采用这种结构仍然存在以下问题：天线单元尺寸过大，单天线的尺寸为22
×
6.8mm2；天线单元集成度低，每个天线需要占用一块独立的空间区域。
[0005]为了提升天线的集成度，文献【“High-isolation conjoined loop multi-input multi-output antennas for the fifth-generation tablet device”，Kin-Lu Wong,Bo-Wei Lin,Song-En Lin，《Microw Opt Technol Lett.》，第61卷第111-119页，2019年】公开了一种5G电子设备的高隔离度的MIMO天线对，其将两个天线集成在一起，实现了集成且解耦的双天线对，参见该文献中图1可知，该天线对通过左右两个倒L形的金属枝节分别激励中间的T形辐射振子的左半部分和右半部分，从而实现双天线的集成。此外，为了实现双天线对的隔离，其在中心接地枝节上串联了一个集总电容(图中红色矩形片)，该集总电容与接地枝节构成一个串联LC谐振，从而实现耦合抑制。这种集成天线对的方案只需四块空间
区域即可部署8个5G天线，大大提升了5G MIMO天线的集成度。但采用这种结构可能仍然存在以下问题：参见该文献中的图3A可知，该天线带宽为3.3～4.0GHz(此时，S参数的回波损耗S11和S22小于或等于-6dB)，只能覆盖N77频段的部分带宽，无法满足全球5G频段的覆盖；同时，该集成天线对需要使用额外的集总元件实现双天线对的解耦，会损耗天线效率，且增加系统的成本和复杂度。
[0006]为了提升集成天线对的工作带宽，中国专利申请CN110137681A公开了一种电容解耦的宽带5G MIMO手机天线，其应用于金属边框环境中，参见该专利文献中的图4，包括左右两个倒L形的金属枝节(即第一和第二馈电枝节)、集总电容以及第一和第二馈电端口，集总电容一端与金属边框连接，另一端与金属地板连接，该集成天线对通过左右两个倒L形的金属枝节分别激励T形辐射振子(由金属边框与设有集总电容的接地枝节形成)的左半部分和右半部分，与此同时，左右两个L形的缝隙也分别被激励起来，单极子模式和缝隙模式协同工作，从而实现宽带覆盖的集成双天线对，可以满足全球5G频段的需求。但采用这种结构可能仍然存在以下问题：该集成天线对需要使用额外的集总元件实现双天线对的解耦，会损耗天线效率，且增加系统的成本和复杂度。

技术实现思路

[0007]本申请的目的在于解决现有技术中的集成天线对需要使用额外的集总元件实现双天线对的解耦，会损耗天线效率，且增加系统的成本和复杂度的问题。因此，本申请实施例提供了一种天线单元及电子设备，不需要任何额外的解耦组件，即可实现天线单元的两个天线间的自解耦，提高了天线的工作效率，大大降低了集成天线对的天线单元的设计难度、成本以及复杂度，同时，其具有宽带特性，可以覆盖全球5G N77与N79频段。
[0008]本申请实施例提供了一种天线单元，包括第一馈电枝节、第二馈电枝节以及辐射体，所述第一馈电枝节与所述第二馈电枝节端对端相对间隔设置，所述第一馈电枝节包括第一端和第二端，所述第二馈电枝节包括第一端和第二端，所述第一馈电枝节的第一端和所述第二馈电枝节的第一端相对靠近，所述第一馈电枝节的第二端和所述第二馈电枝节的第二端相对远离；且所述第一馈电枝节与所述辐射体以第一间隔相对设置，所述第二馈电枝节与所述辐射体以第二间隔相对设置；所述第一馈电枝节包括第一馈电点，所述第一馈电枝节通过所述第一馈电点接收第一射频信号，所述第一馈电枝节通过所述第一馈电枝节与所述辐射体之间的第一间隔耦合至所述辐射体，以构成第一天线；所述第二馈电枝节包括第二馈电点，所述第二馈电枝节通过所述第二馈电点接收第二射频信号，所述第二馈电枝节通过所述第二馈电枝节与所述辐射体之间的第二间隔耦合至所述辐射体，以构成第二天线；其中，所述第一馈电点位于所述第一馈电枝节的第一端，所述第二馈电点位于所述第二馈电枝节的第一端。
[0009]在本方案中，克服了现有的天线设计的难点，将第一天线和第二天线集成在一起，构成共辐射体的集成天线对，使得天线单元的空间利用率提升一倍，使得电子设备的天线集成度更高，便于电子设备的小型化、轻薄化设计。并且，不需要任何额外的解耦组件，通过将用于供第一天线和第二天线射频馈电用的两馈电点位于第一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种天线单元，其特征在于：包括第一馈电枝节、第二馈电枝节以及辐射体，所述第一馈电枝节与所述第二馈电枝节端对端相对间隔设置，所述第一馈电枝节包括第一端和第二端，所述第二馈电枝节包括第一端和第二端，所述第一馈电枝节的第一端和所述第二馈电枝节的第一端相对靠近，所述第一馈电枝节的第二端和所述第二馈电枝节的第二端相对远离；且所述第一馈电枝节与所述辐射体以第一间隔相对设置，所述第二馈电枝节与所述辐射体以第二间隔相对设置；所述第一馈电枝节包括第一馈电点，所述第一馈电枝节通过所述第一馈电点接收第一射频信号，所述第一馈电枝节通过所述第一馈电枝节与所述辐射体之间的第一间隔耦合至所述辐射体，以构成第一天线；所述第二馈电枝节包括第二馈电点，所述第二馈电枝节通过所述第二馈电点接收第二射频信号，所述第二馈电枝节通过所述第二馈电枝节与所述辐射体之间的第二间隔耦合至所述辐射体，以构成第二天线；其中，所述第一馈电点位于所述第一馈电枝节的第一端，所述第二馈电点位于所述第二馈电枝节的第一端。2.如权利要求1所述的天线单元，其特征在于，所述辐射体呈条状形或者U形。3.如权利要求1或2所述的天线单元，其特征在于，所述第一馈电点和所述第二馈电点之间的距离大于0.022λ
L
，和/或，所述第一馈电枝节的第一端和所述第二馈电枝节的第一端之间的距离大于0.011λ
L
；其中，λ
L
为所述第一天线和/或所述第二天线的工作频段中最低工作频率所对应的工作波长。4.如权利要求1或2所述的天线单元，其特征在于，所述第一馈电点和所述第二馈电点之间的距离大于2mm；和/或，所述第一馈电枝节的第一端和所述第二馈电枝节的第一端之间的距离大于1mm。5.如权利要求1-4中任一项所述的天线单元，其特征在于，所述第一馈电枝节和所述第二馈电枝节相对于一虚拟平面对称设置，所述辐射体的中心线位于所述虚拟平面。6.如权利要求5所述的天线单元，其特征在于，所述第一馈电枝节包括第一水平馈电枝节，所述第二馈电枝节包括第二水平馈电枝节，所述第一水平馈电枝节与所述第二水平馈电枝节端对端相对间隔设置，且所...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙利滨，张志军，梁铁柱，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：