一种终端MIMO天线装置及实现天线信号传输方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种终端MIMO天线装置及实现天线信号传输方法，涉及4G无线通信技术。本发明专利技术公开的MIMO天线装置，至少包括：主板1，主板1的两端区域分别置有一组天线辐射单元，主板1的中间区域置有金属地单元；主板1的其中一端区域上的一组天线辐射单元包括置于此端区域的顶层辐射子单元61和底层辐射子单元63；主板1的另一端区域上的另一组天线辐射单元包括置于此端区域的顶层辐射子单元62和底层辐射子单元64；主板1的中间区域上的金属地单元包括顶层金属地2和底层金属地3，底层金属地3上布置有第一馈电端口4和第二馈电端口5。

A Terminal MIMO Antenna Device and the Method of Implementing Antenna Signal Transmission

The invention discloses a terminal MIMO antenna device and an antenna signal transmission method, which relates to a 4G wireless communication technology. The MIMO antenna device disclosed in the present invention includes at least a set of antenna radiation units in the main board 1, two end areas of the main board 1 and a metal ground unit in the middle area of the main board 1, a set of antenna radiation units in one end area of the main board 1, a top radiation sub-unit 61 and a bottom radiation sub-unit 63 in the end area of the main board 1, and another group of days in the other end area of the main board. The line radiation unit includes the top radiation sub-unit 62 and the bottom radiation sub-unit 64 placed in this end region; the metal ground unit in the middle area of the main board 1 includes the top metal ground 2 and the bottom metal ground 3, and the first and second feeding ports 4 and 5 are arranged on the bottom metal ground 3.

【技术实现步骤摘要】
一种终端MIMO天线装置及实现天线信号传输方法
本专利技术涉及4G无线通信技术，尤其涉及一种终端MIMO(MultipleInputMultipleOutput，多输入多输出)天线装置和天线信号传输方法。
技术介绍
对于4G无线通信技术，LTE技术可提供更快的速率，更优良的多媒体服务。同时，人们对无线终端设备的高效性和便携性要求越来越高，因此各种通信终端的天线技术也有了很大进步。由于天线辐射体的物理尺寸与谐振频率相关，而目前无线终端的功能多样化，终端薄型化直接导致留给天线的有限环境越来越小，天线的集成化、小型化，宽带化是天线装置的必然发展趋势。在LTE技术中，MIMO(MultipleInputMultipleOutput，多输入多输出)是最关键的技术。由于移动终端设备一般体积都比较小，天线之间的间隔也很小，很难实现良好的隔离和低的相关性系数。因此如何在体积较小的无线移动终端保证天线具有小型化宽带高隔离等高性能的工作状态，是亟待解决的问题。另外，工业化生产对成本,生产的稳定性，一致性，精度要求都较高。LDS或支架方式生产的终端天线成本相对高昂，虽然其在空间利用率上和抗内部器件干扰上有一定优势，但在一些终端产品中，成本因素在多样化的产品竞争中占据更重要的位置，此时PCB天线的低成本优势就显得非常重要。中国专利授权号CN201210107190公开了一种支持LTEMIMO技术的手机天线结构。该MIMO天线包括金属地面、主天线和分集天线。此天线是可以覆盖低频段的高性能LTEMIMO天线，且适于放置安装在手机等移动终端上。但是，该专利技术存在以下缺陷：一、所述天线元件均设置于天线支架上，使得天线结构突出于介质基板，导致天线的空间占有率增大，高度较高，集成度低；二、造成天线结构加工成本高，降低了其竞争力；三、天线尺寸大，主天线金属线长度为低频谐振长度1/4，分集天线带宽窄。另外，现有MIMO技术，为了实现性能优良的LTE天线，多家公司及多个研发团队做了大量的研究工作，所提出的方法及结构包括以下几种：第一种，采用去耦技术。这种技术在两个天线之间增加了一段去耦合网络，该网络由两根传输线和几个集总参数元件组成。但是该方法有以下几个缺点：一是占用了过多的PCB板空间，而且网络需要穿过整个PCB板，这在实际的设计中是不允许的；二是该方法只能在一个窄频段内实现良好的隔离与低的相关性，无法在多个宽频段内同时实现良好的隔离与低的相关性。第二种，采用中和线技术实现天线间的高隔离。在两个相距很近的天线之间增加一根传输线，该传输线可以中和天线之间的耦合能量，实现高的隔离。但是，该方法的缺点也很明显：一是只能在很窄的频带内是实现高隔离；二是该方法不适合多频段工作，采用该方法在一个窄频段内可以实现高的隔离，但在其他频段内却使隔离变坏。而且采用中和线技术后，两个天线依然对称，辐射方向还是会很接近，因此其低频段的包络相关性系数问题可能依然无法得到解决。第三种，采用电磁超材料天线。该技术采用两个电磁超材料技术制作天线，因此天线尺寸较小。但是该技术也很难实现多频段工作，且在设计频段内天线的辐射效率也比较低。第四种，采用分集天线侧边放置的方法。主天线放置在板子长边的端部，而分集天线放置在板子的侧边。两种天线的辐射方向各不相同，从而实现天线间高的隔离度和低的相关性系数，且辐射效率较好。但是该方法需要占用几乎全部的侧面空间，很多时候手机厂商无法提供这样的空间给分集天线，这限制了该方法的应用范围。
技术实现思路
本文提供一种终端MIMO天线装置及天线信号传输方法置，可以解决现有技术中无法在有限尺寸下多个宽频段同时实现工作的技术问题。本文公开了一种终端多输入多输出MIMO天线装置，至少包括：主板1，所述主板1的两端区域分别置有一组天线辐射单元，所述主板1的中间区域置有金属地单元；所述主板1的其中一端区域上的一组天线辐射单元包括置于此端区域的顶层辐射子单元61和底层辐射子单元63；所述主板1的另一端区域上的另一组天线辐射单元包括置于此端区域的顶层辐射子单元62和底层辐射子单元64；所述主板1的中间区域上的金属地单元包括顶层金属地2和底层金属地3，所述底层金属地3上布置有第一馈电端口4和第二馈电端口5。可选地，上述天线装置中，所述主板上的射频信号通过所述底层金属地3上的第一馈电端口4和第二馈电端口5分别馈入到底层辐射子单元63和底层辐射子单元64，使底层辐射子单元63和底层辐射子单元64激起工作电流，该工作电流耦合到顶层辐射子单元61和顶层辐射子单元62中。可选地，上述天线装置中，所述顶层辐射子单元61包括低频辐射体611，谐振网络612和短路枝节613；所述底层辐射子单元63包括非频变单极子辐射体631和第一辐射贴片632。可选地，上述天线装置中，所述低频辐射体611为U型回路，形成类环形回路，呈现磁耦辐射特性。可选地，上述天线装置中，所述顶层辐射子单元62包括第二辐射621、第三辐射贴片622和第四辐射贴片623，其中，第二辐射621、第三辐射贴片622和第四辐射贴片623之间留有空隙，且所述第二辐射621通过第一匹配网络8与所述顶层金属地2相连。可选地，上述天线装置中，所述底层辐射子单元64包括第五辐射贴片641和第六辐射贴片642，其中所述第五辐射贴片641通过第二匹配网络9与所述第六辐射贴片642相连。可选地，上述天线装置中，所述第五辐射贴片641与第六辐射贴片642相连形成电偶辐射特性。可选地，上述天线装置中，所述顶层金属地2、顶层辐射子单元61和顶层辐射子单元62共同位于主板1的一个印刷电路层；所述底层金属地3，底层辐射子单元63、底层辐射子单元64，第一馈电端口4和第二馈电端口5共同位于主板1的另一个印刷电路层。本文还公开了一种如权利要求1至8所述的终端多输入多输出MIMO天线装置的信号传输方法，包括：终端设备主板上的射频信号通过MIMO天线装置的两个馈电端口分别馈入到第一组天线的底层辐射子单元63和第二组天线的底层辐射子单元64，使底层辐射子单元63和底层辐射子单元64激起工作电流，该工作电流耦合到第一组天线的顶层辐射子单元61和第二组天线的顶层辐射子单元62中。可选地，上述方法还包括：耦合的工作电流通过第一组天线的顶层辐射子单元61中的低频辐射体进入谐振网络，再通过短路枝节流入金属地1形成完整的谐振电路。可选地，上述方法中，所述顶层辐射子单元61中低频辐射体611为U型回路，形成类环形回路，呈现磁耦辐射特性。本申请提供了一种能够满足终端设备覆盖LTE全频段的PCB印刷小型化MIMO天线方案。与现有技术相比，本申请技术方案具有以下有益效果：1、本申请提出的直接印制在基板上的平面天线结构，减小体积，简化工艺降低成本。2、本申请引入辐射电感，突破1/4波长辐射限制，同时提高串联谐振回路的辐射电阻，在小型化的基础上实现LTE全频段阻抗匹配和高辐射效率。3、本申请将高低频辐射主体分开，主天线高频通过采用非频变单极子天线来实现宽带化，高低频之间通过采用低通的LC串联谐振回路实现连接，可实现高低频分别灵活调整。4、本申请的主天线采用磁偶辐射，副天线电偶辐射，主副天线辐射方向图互补，最大方向正交，提高隔离度。附图说明图1为本专利技术实施实例终端设备的天线装本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种终端多输入多输出MIMO天线装置，至少包括：主板1，所述主板1的两端区域分别置有一组天线辐射单元，所述主板1的中间区域置有金属地单元；所述主板1的其中一端区域上的一组天线辐射单元包括置于此端区域的顶层辐射子单元61和底层辐射子单元63；所述主板1的另一端区域上的另一组天线辐射单元包括置于此端区域的顶层辐射子单元62和底层辐射子单元64；所述主板1的中间区域上的金属地单元包括顶层金属地2和底层金属地3，所述底层金属地3上布置有第一馈电端口4和第二馈电端口5。

【技术特征摘要】
1.一种终端多输入多输出MIMO天线装置，至少包括：主板1，所述主板1的两端区域分别置有一组天线辐射单元，所述主板1的中间区域置有金属地单元；所述主板1的其中一端区域上的一组天线辐射单元包括置于此端区域的顶层辐射子单元61和底层辐射子单元63；所述主板1的另一端区域上的另一组天线辐射单元包括置于此端区域的顶层辐射子单元62和底层辐射子单元64；所述主板1的中间区域上的金属地单元包括顶层金属地2和底层金属地3，所述底层金属地3上布置有第一馈电端口4和第二馈电端口5。2.如权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述主板上的射频信号通过所述底层金属地3上的第一馈电端口4和第二馈电端口5分别馈入到底层辐射子单元63和底层辐射子单元64，使底层辐射子单元63和底层辐射子单元64激起工作电流，该工作电流耦合到顶层辐射子单元61和顶层辐射子单元62中。3.如权利要求1或2所述的天线装置，其特征在于，所述顶层辐射子单元61包括低频辐射体611，谐振网络612和短路枝节613；所述底层辐射子单元63包括非频变单极子辐射体631和第一辐射贴片632。4.如权利要求3所述的天线装置，其特征在于，所述低频辐射体611为U型回路，形成类环形回路，呈现磁耦辐射特性。5.如权利要求1或2所述的天线装置，其特征在于，所述顶层辐射子单元62包括第二辐射621、第三辐射贴片622和第四辐射贴片623，其中，第二辐射621、第三辐射贴片622和第四辐射贴片623之间留有空隙，且所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王小明，周闯柱，翁子彬，
申请(专利权)人：中兴通讯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44