一种用于金属环手机的紧凑型双天线单元及其MIMO天线系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种用于金属环手机的紧凑型双天线单元及其MIMO天线系统，包括PCB板、天线支架、第一金属片、第二金属片、第一缝隙、第二缝隙、寄生辐射片、回地连接条、第一匹配网络、解耦网络、第二匹配网络和馈线，PCB板在其边缘设有天线净空区；天线支架位于天线净空区上方；第一金属片与第二金属片设置在天线支架上；第一缝隙、第二缝隙、寄生辐射片和回地连接条组合成为手机终端金属环中框的一部分，位于PCB板与天线支架的外侧；第一匹配网络分别连接于两支天线，设置于PCB板上；解耦网络连接于两支天线之间，设置于第一匹配网络的下一级，且位于PCB板上；第二匹配网络设置于隔离网络下一级，且位于PCB板上；馈线置于第二匹配网络下一级，且位于PCB板上。

A compact dual antenna unit for metal ring mobile phones and its MIMO antenna system

The utility model discloses a compact double antenna unit and a MIMO antenna system for a metal ring mobile phone, including a PCB board, an antenna bracket, a first metal piece, a second metal piece, a first slot, a second slot, a parasitic radiant piece, a back to ground connection bar, a first matching network, a decoupling network, a second matching network and a feeder. The PCB plate has an antenna clearance area on the edge of the antenna; the antenna bracket is located above the antenna clearance area; the first metal piece and the second metal piece are set on the antenna support; the first slot, the second slot, the parasitic radiant piece and the back to ground connecting bar are part of the metal ring in the mobile terminal, and are located outside the plate and the antenna support. Side; the first matching network is connected to two antennas and set on the PCB board; the decoupling network is connected between the two antennas, set at the next level of the first matching network and on the PCB board; the second matching network is set at the lower level of the isolation network and on the PCB board, and the feed line is placed at the next level of the second matching network, and It's on the PCB board.

【技术实现步骤摘要】
一种用于金属环手机的紧凑型双天线单元及其MIMO天线系统
本技术涉及移动终端设备天线
，特别涉及一种用于金属环手机的紧凑型双天线单元及其MIMO天线系统。
技术介绍
天线频段随着移动通信的发展越来越宽，从第四代移动通信的698MHz-2700MHz，将要扩展到第五代移动通信更高的频段(包括3GHz到6GHz部分频段以及毫米波频段)。而且第五代移动通信必将引入MIMO技术，天线的数量将成指数型增长，4*4MIMO、8*8MIMO乃至更多的单元将会使用到。更多的频段，更多的单元数意味着天线需要占据更大的空间，这与紧凑的ID设计需求是相互矛盾的。在有限的空间内，如何能挤下更多的天线单元，并且让天线各方面的性能，比如带宽，效率，相关性等满足要求，是未来第五代移动通信天线技术需要研究的一个重点，也是必然的发展方向。如有技术能很好解决ID与天线之间的矛盾，此技术必将为各手机终端厂商所青睐。对于第五代移动通信，3.4-3.8GHz频段基本覆盖了世界上大多数国家sub6G(第五代移动通信中小于6GHZ的频段)的共有频段，国际上有较多论文对手机终端上的sub6G的MIMO天线研究是基于塑料机ID设计的，而对于金属外框的手机，特别是在当前工业能力下，既能满足ID紧凑设计要求，又能满足量产加工可能性设计的方案，则还没有出现过。本技术的方案便是针对上述问题对现有紧凑型双天线单元进行的改进。
技术实现思路
为了克服现有技术中的不足，本技术提供一种用于金属环手机的紧凑型双天线单元及其MIMO天线系统，在所需频段天线单元的两天线间隔离在10dB以上，相关性小于0.3，每支天线自身的反射系数在-5dB以下。为了达到上述技术目的，解决其技术问题所采用的技术方案如下：本技术公开了一种用于金属环手机的紧凑型双天线单元，包括PCB板、天线支架、第一金属片、第二金属片、第一缝隙、第二缝隙、寄生辐射片、回地连接条、第一匹配网络、解耦网络、第二匹配网络和馈线，其中：所述PCB板在其边缘设有天线净空区；所述天线支架位于所述天线净空区的上方；所述第一金属片与第二金属片设置在所述天线支架上，用于两支天线的走线；所述第一缝隙、第二缝隙、寄生辐射片和回地连接条组合成为手机终端金属环中框的一部分，位于所述PCB板与天线支架的外侧；所述第一匹配网络分别连接于两支天线，设置于所述PCB板上；所述解耦网络连接于两支天线之间，设置于所述第一匹配网络的下一级，且位于所述PCB板上，用于确保两支天线之间的隔离；所述第二匹配网络设置于隔离网络下一级，且位于所述PCB板上，用于对每支天线进行最终匹配；所述馈线置于所述第二匹配网络下一级，且位于所述PCB板上，用于对天线单元进行馈电。进一步的，所述第一金属片和第二金属片在所述PCB板平面上的投影部分或全部落于所述天线净空区内。进一步的，所述第一金属片和第二金属片的走线形式为单极、IFA、Loop或PIFA，所述第一金属片和所述第二金属片采用相同或不同的走线形式。进一步的，在手机终端的长度方向上，所述回地连接条由金属环中框直接加工成型，连接所述寄生辐射片与所述金属环中框内部主地，所述回地连接条位于所述寄生辐射片的中间位置或中间位置附近。进一步的，在手机终端的长度方向上，所述回地连接条由所述PCB板上数个弹片弹接，连接所述寄生辐射片与所述PCB板主地，所述回地连接条位于所述寄生辐射片的中间位置或中间位置附近。进一步的，在手机终端的长度方向上，所述第一金属片和第二金属片在所述第一缝隙和第二缝隙之内。进一步的，在手机终端的宽度方向上，所述第一金属片和第二金属片距离所述寄生辐射片的距离小于1mm。优选的，在手机终端的宽度方向上，所述第一金属片和第二金属片距离所述寄生辐射片的距离为0.3mm。进一步的，在手机终端的宽度方向上，所述天线净空区的宽度大于等于1mm。进一步的，在手机终端的长度方向上，所述回地连接条的总宽度大于1mm。进一步的，所述第一缝隙和第二缝隙的缝隙宽度大于0.3mm，小于1mm。优选的，所述第一缝隙和第二缝隙的缝隙宽度为0.4mm。进一步的，所述第一匹配网络对所述紧凑型双天线单元的两支天线在所需频段进行匹配，使每支天线在所需频段内S11和S22均小于-6dB。进一步的，所述解耦网络由两条传输线以及一并联分布式或集总式导纳网络构成，对所述两支天线在所需频段的进行解耦补偿，使每支天线在所需频段内S12或S21小于-10dB。进一步的，所述第二匹配网络对所述两支天线进行最终匹配，使每支天线在所需频段内S11＜-5dB、S22＜-5dB、S12＝S21＜-10dB。本技术另外公开了一种MIMO天线系统，包括前述任意一项所述的用于金属环手机的紧凑型双天线单元。本技术由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本技术的双天线单元天线体积很小(在PCB板上边缘位置15*1.5*4mm3内布置两支同频天线)，两个缝隙非常窄，宽度仅为0.4mm，两天线在很小的空间距离内能保证很高的效率，很高的隔离以及很小的相关性，非常适合在金属环手机ID下使用，并且很适于以此来布置第五代移动通信sub6G的MIMO天线系统，特别是8*8MIMO天线系统。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。附图中：图1是本技术一种用于金属环手机的紧凑型双天线单元在金属环手机架构上的一种位置示意图；图2是本技术一种用于金属环手机的紧凑型双天线单元的结构细节图：图3a是本技术一种用于金属环手机的紧凑型双天线单元只包含第一匹配网络，不包含解耦网络和第二匹配网络的电路拓扑结构图；图3b是本技术一种用于金属环手机的紧凑型双天线单元包含第一匹配网络，解耦网络和第二匹配网络的电路拓扑结构图；图4a是本技术一种用于金属环手机的紧凑型双天线单元只包含第一匹配网络，不包含解耦网络和第二匹配网络，所对应的天线1在3.6GHz的远场图；图4b是本技术一种用于金属环手机的紧凑型双天线单元包含第一匹配网络，解耦网络和第二匹配网络，所对应的天线1在3.6GHz的远场图；图5a是本技术一种用于金属环手机的紧凑型双天线单元只包含第一匹配网络，不包含解耦网络和第二匹配网络，所对应的天线2在3.6GHz的远场图；图5b是本技术一种用于金属环手机的紧凑型双天线单元包含第一匹配网络，解耦网络和第二匹配网络，所对应的天线2在3.6GHz的远场图；图6a是本技术一种用于金属环手机的紧凑型双天线单元只包含第一匹配网络，不包含解耦网络和第二匹配网络，所对应的双天线S参数图；图6b是本技术一种用于金属环手机的紧凑型双天线单元包含第一匹配网络，解耦网络和第二匹配网络，所对应的双天线S参数图；图7a是本技术一种用于金属环手机的紧凑型双天线单元只包含第一匹配网络，不包含解耦网络和第二匹配网络，所对应的双天线在3.4-3.8GHz的效率；图7b是本技术一种用于金属环手机的紧凑型双天线单元包含第一匹配网络，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于金属环手机的紧凑型双天线单元，其特征在于，包括PCB板、天线支架、第一金属片、第二金属片、第一缝隙、第二缝隙、寄生辐射片、回地连接条、第一匹配网络、解耦网络、第二匹配网络和馈线，其中：所述PCB板在其边缘设有天线净空区；所述天线支架位于所述天线净空区的上方；所述第一金属片与第二金属片设置在所述天线支架上，用于两支天线的走线；所述第一缝隙、第二缝隙、寄生辐射片和回地连接条组合成为手机终端金属环中框的一部分，位于所述PCB板与天线支架的外侧；所述第一匹配网络分别连接于两支天线，设置于所述PCB板上；所述解耦网络连接于两支天线之间，设置于所述第一匹配网络的下一级，且位于所述PCB板上，用于确保两支天线之间的隔离；所述第二匹配网络设置于隔离网络下一级，且位于所述PCB板上，用于对每支天线进行最终匹配；所述馈线置于所述第二匹配网络下一级，且位于所述PCB板上，用于对天线单元进行馈电。

【技术特征摘要】
1.一种用于金属环手机的紧凑型双天线单元，其特征在于，包括PCB板、天线支架、第一金属片、第二金属片、第一缝隙、第二缝隙、寄生辐射片、回地连接条、第一匹配网络、解耦网络、第二匹配网络和馈线，其中：所述PCB板在其边缘设有天线净空区；所述天线支架位于所述天线净空区的上方；所述第一金属片与第二金属片设置在所述天线支架上，用于两支天线的走线；所述第一缝隙、第二缝隙、寄生辐射片和回地连接条组合成为手机终端金属环中框的一部分，位于所述PCB板与天线支架的外侧；所述第一匹配网络分别连接于两支天线，设置于所述PCB板上；所述解耦网络连接于两支天线之间，设置于所述第一匹配网络的下一级，且位于所述PCB板上，用于确保两支天线之间的隔离；所述第二匹配网络设置于隔离网络下一级，且位于所述PCB板上，用于对每支天线进行最终匹配；所述馈线置于所述第二匹配网络下一级，且位于所述PCB板上，用于对天线单元进行馈电。2.根据权利要求1所述的一种用于金属环手机的紧凑型双天线单元，其特征在于，所述第一金属片和第二金属片在所述PCB板平面上的投影部分或全部落于所述天线净空区内。3.根据权利要求1所述的一种用于金属环手机的紧凑型双天线单元，其特征在于，所述第一金属片和第二金属片的走线形式为单极、IFA、Loop或PIFA，所述第一金属片和所述第二金属片采用相同或不同的走线形式。4.根据权利要求1所述的一种用于金属环手机的紧凑型双天线单元，其特征在于，在手机终端的长度方向上，所述回地连接条由金属环中框直接加工成型，连接所述寄生辐射片与所述金属环中框内部主地，所述回地连接条位于所述寄生辐射片的中间位置或中间位置附近。5.根据权利要求1所述的一种用于金属环手机的紧凑型双天线单元，其特征在于，在手机终端的长度方向上，所述回地连接条由所述PCB板上数个弹片弹接，连接所述寄生辐射片与所述PCB板主地，所述回地连接条位于所述寄生辐射片的中间位置或中间位置附近。6.根据权利要求1所述的一种用于金属环手机的紧凑型双天线...

【专利技术属性】
技术研发人员：王君翊，胡沥，
申请(专利权)人：上海安费诺永亿通讯电子有限公司，
类型：新型
国别省市：上海,31