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CN102738570B - 多天线终端 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多天线终端。该多天线终端包括：主板、第一天线和第二天线，其中，第一天线与第二天线分别与主板连接；第一天线与第二天线相互垂直且不相交。通过本发明，将多天线终端的第一天线与第二天线相互垂直且不相交的连接到主板上，使得第一天线与第二天线的辐射近场正交，有效的减少多天线终端的天线之间的互扰，保证了多天线终端在同频段工作下，多天线的辐射性能和通信质量。

Description

多天线终端
技术领域
本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种多天线终端。
背景技术
随着长期演进(LongTermEvolution，简称为LTE)4G数据业务的发展，多天线技术可以提供丰富的通信业务，然而多天线之间存在互扰和电磁串扰，使得电磁环境(ElectroMagneticCompatibility，简称为EMC)变差，引起天线效率降低，从而影响移动终端的通信质量。并且，由于移动终端的微型化和超薄化，使得移动终端给予天线的空间越来越少。如何合理的利用有限的空间中集成多个天线，如何防止在多天线工作状态多天线之间的互扰和电磁串扰引起天线效率的降低，以满足联邦电信委员会(FederalCommunicationsCommission，简称为FCC)电磁波吸收比值(SpecificAbsourptionRate，简称为SAR)的标准要求，成为多天线终端天线布局亟需解决的难题。
现有的多天线技术主要是需要在较大可操作空间内实现，譬如某些双模终端将双天线置于主板两端，通过拉开天线间的距离来抑制天线之间的互耦影响，但是目前的智能移动终端顶部空间复杂，而且无论是将高频的语音或者数据天线放置于顶部，同样都面临着顶部(Head)SAR的问题。另外，相关技术中通过加集总元器件来抑制天线之间的表面电流流向，或者改变安装角度等，这些措施不仅增加了天线的体积，需要在射频走线上进行部分控制，增加了终端的复杂性；同时，集总元器件的引入，增加了终端性能的Q值和损耗，造成工作效率的下降，而且也不利于控制成本。
综上可知，相关技术中如何合理的利用有限的空间中集成多个天线，以及如何防止多天线之间的互扰和电磁串扰引起天线效率降低的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
针对相关技术中如何合理的利用有限的空间中集成多个天线，以及如何防止多天线之间的互扰和电磁串扰引起天线效率降低的问题，本发明提供了一种多天线终端，以至少解决上述问题之一。
根据本发明，提供了一种多天线终端，包括：主板、第一天线和第二天线，其中，第一天线与第二天线分别与主板连接；第一天线与第二天线相互垂直且不相交。
优选地，第一天线与第二天线设置在主板的同一端。
优选地，第一天线的引脚与第二天线的引脚相互垂直。
优选地，上述多天线终端还包括：隔离地元件，其中，隔离地元件设置在主板上，位于第一天线在主板上的投影区域与第二天线在主板上的投影区域之间的区域。
优选地，上述隔离地元件由金属材料制成。
优选地，上述金属为铜。
优选地，上述多天线终端还包括：引向地元件，其中，引向地元件设置在主板上，位于第一天线或第二天线在主板上的投影区域。
优选地，上述引向地元件为具有不大于四分之一波长的引向结构。
优选地，上述引向地元件由金属材料制成。
优选地，上述金属为铜。
优选地，上述多天线终端还包括：引向地元件，其中，引向地元件设置在主板上，位于第一天线或第二天线在主板上的投影区域。
优选地，上述主板还包括：设置于隔离地元件与引向地元件之间的缝隙槽。
通过本发明，将多天线终端的第一天线与第二天线相互垂直且不相交的连接到主板上，使得第一天线与第二天线的辐射近场正交，有效的减少多天线终端的天线之间的互扰，保证了多天线终端在同频段工作下多天线的辐射性能，从而保证了多天线终端的通信质量。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明实施例一的多天线终端的示意图；
图2是根据本发明实施例一优选的多天线终端的示意图；
图3是根据本发明实施例一另一优选的多天线终端的示意图；
图4是根据本发明实施例一又一优选的多天线终端的示意图；
图5是根据本发明实施例三的多天线终端的示意图一；
图6是根据本发明实施例三的多天线终端的示意图二；
图7是根据本发明实施例三的第一天线回波损耗随频率变化曲线的示意图；
图8是根据本发明实施例三的第二天线回波损耗随频率变化曲线的示意图；
图9是根据本发明实施例三的第一天线和第二天线的隔离度随频率变化曲线的示意图。
具体实施方式
下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例一
根据本发明实施例，提供了一种多天线终端，将多天线终端的第一天线与第二天线相互垂直且不相交的连接到主板上，使得第一天线与第二天线的辐射近场正交，有效的减少多天线终端的天线之间的互扰。
图1是根据本发明实施例一的多天线终端的示意图，如图1所示，该多天线终端主要包括：主板10、第一天线20和第二天线30，其中，第一天线20与第二天线30分别与主板30连接；第一天线20与第二天线30相互垂直且不相交。
通过本发明实施例，将多天线终端的第一天线20与第二天线30相互垂直且不相交的连接到主板10上，使得第一天线20与第二天线30的辐射近场正交，有效的减少多天线终端的天线之间的互扰，保证了多天线终端在同频段工作下多天线的辐射性能，从而保证了多天线终端的通信质量。
在具体实施过程中，第一天线20和第二天线30可以通过引脚连接到主板10上，天线与主板10平面基本平行。为了进一步降低第一天线20与第二天线30的互扰，第一天线20的引脚与第二天线30的引脚可以相互垂直。例如，可以将第一天线20的馈电引脚、短路引脚和第二天线30的馈电引脚、短路引脚垂直放置，相隔一定距离，使得第一天线20和第二天线30的表面电场走向相反，减小第一天线20与第二天线30的互耦。
移动终端的微型化和超薄化，使得移动终端给予天线的空间越来越少。为了合理的利用移动终端有限的空间，在有限的空间内集成多个天线，在本发明实施例的一个优选实施方式中，第一天线20与第二天线30可以设置在主板10的同一端。进一步的，由于智能移动终端顶部空间复杂，将天线放置于多天线终端的顶部，并且可能会导致HeadSAR的问题，因此，可以将第一天线20和第二天线30设置在智能多天线终端主板的底端。
第一天线20与第二天线30设置在主板10的同一端时，为了进一步降低天线之间的互耦，在本发明实施例的一个优选实施方式中，如图2所示，可以在主板上设置隔离地元件40，隔离地元件40可以作为独立元件，安装到主板10上，也可以之间设置在主板10上。该隔离地元件40位于第一天线20在主板10上的投影区域与第二天线30在主板10上的投影区域之间的区域，可以作为两天线的耦合通道，使得第一天线20与第二天线30的近电场在隔离地元件区域形成反相叠加，从而进一步的降低两天线之间的互扰。
进一步的，隔离地元件40可以由金属材料制成。优选地，制作隔离地元件的金属可以为铜，从而在第一天线20在主板10上的投影区域与第二天线30在主板10上的投影区域之间形成铺铜区域，提高第一天线20与第二天线30的隔离度。优选地，隔离地元件40的面积为50～100mm2。
在本发明实施例的一个优选实施方式中，如图3所示，多天线终端还可以包括：引向地元件50，其中，引向地元件50设置在主板上，位于第一天线20或第二天线30在主板10上的投影区域，使得第一天线20或第二天线30在引向地元件50的区域实现二次耦合，提高面向天线反方向的增益，减小第一天线20与第二天线30在上半空间的互耦。
进一步的，上述引向地元件50为具有不大于四分之一波长的引向结构。此外，上述引向地元件50可以由金属材料制成。优选地，制作引向地元件50的金属可以为铜。例如，在第二天线30在主板上的投影区域形成铺铜区域，作为具有四分之一波长的引向结构，使得第二天线30在该区域实现二次耦合，从而提高面向反方向的增益，减少第二天线30在其上半空间与第一天线20的互耦。
在具体实施过程中，可以在主板10上同时设置隔离地元件40和引向地元件50，从而进一步的降低两天线之间的互扰和电磁串扰。进一步的，在本发明实施例的一个优选实施方式中，如图4所示，上述主板10还可以包括设置于隔离地元件40与引向地元件50之间的缝隙槽102，优选地，上述缝隙槽的宽度为0.5～2mm。该缝隙槽102可以对主板10表面的电流起到扰流作用，增加了两天线馈电间的电流路径，从而增加了两天线的隔离度。
实施例二
根据本发明实施例，提供了一种多天线终端，采用新型的空间复用天线技术，通过天线自身的设计以及走线规则来抑制互耦以及电磁串扰，以及加入引向地和隔离地的作用，实现了多天线同频段工作共存，解决了同频段LTE多天线技术的电磁干扰和互扰问题，保证了多天线在同频段工作下时天线的辐射性能和通信质量。
在本发明实施例中，如图1所示，第一天线20(在本发明实施例中为承载语音的天线)和第二天线30(在本发明实施例中为承载数据的天线)，两个天线与主板10(在本发明实施例中为射频(RadioFrequency，简称为RF)电路板)相连，分别实现语音和4G数据业务；第一天线20的主体和第二天线30位于主板10的同一端。第一天线20的馈电引脚、短路引脚和第二天线30的馈电引脚、短路引脚垂直放置，且有一定距离，两个天线走线的馈电部分及布局部分处于垂直状态，使得第一天线和第二天线的表面电场为相反走向，减少天线之间的互耦。
在本发明实施例的一个优选实施方式中，第一天线20和第二天线30之间存在一块隔离地(相当于上述隔离地元件40)，作为两天线的耦合通道，在隔离地所在区域形成反相叠加。
在本发明实施例的另一个优选实施方式中，第二天线的投影区域有由地板引出的铺铜区域(相当于上述引向地元件50)，其作用为具有四分之一波长的引向结构，使得第二天线30在该处实现二次耦合，从而提高提高面向反方向的增益，减少其在上半空间与第一天线20的互耦。
实施例三
在本发明实施例中，如图5和图6所示，第一天线1和第二天线2通过射频引线7和9连接到印制电路板(PrintedCircuitBroard，简称为PCB)地板5上，分别实现数据和语音功能。
第一天线1可以采用模内装饰技术(In-MoldDecoration，简称为IML)等工艺贴装于后壳的底部或通过贴装热熔到支架上与PCB地板5固定，实现CDMA800&PCS1900&AWS2100频段通信，第一天线1可以为单极天线(monopole)、倒F平面天线(IFA)、环天线(loop天线)；第二天线2可以采用IML等工艺贴装于后壳的底部或通过贴装热熔到支架上与PCB地板5固定，实现PCS1900&AWS2100频段通信。
如图5和图6所示，第一天线1主要包括主体辐射区6、馈电引脚7。第二天线2主要包括主体辐射臂8、馈电引脚9和短路臂6。同时PCB地板5包括隔离地4(相当于上述隔离地元件40)，以及引向结构3(相当于上述引向地元件50)。
在本实施例中，第一天线1的馈电引脚7与第二天线2的馈电引脚9垂直摆放，同时第一天线1的主体辐射部分6和第二天线2的主体辐射部分8走线相互垂直，使得两天线的辐射近场正交，有效的减少两个天线的互扰。
通过PCB地板5上伸出的隔离地4，隔离地4的面积在50～100mm2，第一天线1和第二天线2同时辐射时，由于隔离地4的反射作用，使得两天线在隔离地4附近形成了比较明显的涡流效率，辐射近场在此反向叠加，提高了两者之间的隔离度；PCB地板5伸出的引向地3位于第二天线2的投影区域，通过四分之一波长的引向结构，有效的减少两天线在上半空间的互耦影响。
在本发明实施例的一个优选实施方式中，引向地3和隔离地4之间存在缝隙槽10，宽度在0.5～2mm，缝隙槽10对于PCB地板5的表面电流起到扰流作用，增加了两天线馈电间的电流路径，从而增加了两天线的隔离度。
采用本实施例提供的多天线终端，在常温环境下，通过安捷伦E5515C经实验证明，实验结果如图7、8和9所示，在保证工作性能下，第一天线1和第二天线2的驻波曲线在工作频段小于～7dB及两者在同频段PCS1900&AWS2100的隔离度达到了-14dB以上，两天线无源效率满足45％以上的效率，实现了多天线工作共存。
在本发明实施例中，通过天线形式和走线设计以及馈电的摆放，同时增加了隔离地，引向地和缝隙槽，减少了两天线间的互扰，保证了天线的电性能。
从以上的描述中，可以看出，本发明实现了如下技术效果：)通过将第一天线和第二天线设置在主板的同一侧，提高了空间的复用率；2)通过第一天线和第二天线的走线布局以及馈电，短路点的放置方式控制表面电场方向；3)通过两天线之间的隔离地，使得两天线的近场区域在隔离地区域实现反向叠加，提高两天线的隔离度；4)通过具有四分之一波长的引向结构的引向地，有效的减少两天线在上半空间的互耦影响。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种多天线终端，其特征在于，包括：主板、第一天线和第二天线，其中，
所述第一天线与所述第二天线分别与所述主板连接；
所述第一天线与所述第二天线相互垂直且不相交；
隔离地元件，其中，所述隔离地元件设置在所述主板上，位于所述第一天线在所述主板上的投影区域与所述第二天线在所述主板上的投影区域之间的区域；
引向地元件，其中，所述引向地元件设置在所述主板上，位于所述第一天线或所述第二天线在所述主板上的投影区域。
2.根据权利要求1所述的多天线终端，其特征在于，所述第一天线与所述第二天线设置在所述主板的同一端。
3.根据权利要求1或2所述的多天线终端，其特征在于，所述第一天线的引脚与所述第二天线的引脚相互垂直。
4.根据权利要求1所述的多天线终端，其特征在于，所述隔离地元件由金属材料制成。
5.根据权利要求4所述的多天线终端，其特征在于，所述金属为铜。
6.根据权利要求1所述的多天线终端，其特征在于，所述引向地元件为具有不大于四分之一波长的引向结构。
7.根据权利要求6所述的多天线终端，其特征在于，所述引向地元件由金属材料制成。
8.根据权利要求7所述的多天线终端，其特征在于，所述金属为铜。
9.根据权利要求1所述的多天线终端，其特征在于，所述主板还包括：设置于所述隔离地元件与所述引向地元件之间的缝隙槽。
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