5G天线结构及移动终端的制作方法

5g天线结构及移动终端
技术领域
1.本发明属于天线技术领域，更具体地说，是涉及一种5g天线结构及移动终端。


背景技术：

2.5g网络即第五代移动通信网络（5th generation mobile networks或5th generation wireless systems，简称5g），是最新一代蜂窝移动通信技术。其性能目标是高数据速率、减少延迟、节省能源、降低成本、提高系统容量和大规模设备连接。其主要优势在于，数据传输速率远高于以前的蜂窝网络，最高可达10 gbit/s，比4g快100倍。5g移动通信的核心技术之一是mimo天线技术的大范围应用。
3.随着通信技术的不断发展，特别是在移动终端的使用过程中，人们或多或少会担心电磁辐射的问题。但是，目前的移动终端并没有考虑对人体的辐射问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种5g天线结构，以解决现有技术中存在的移动终端天线对人体产生辐射的技术问题。
5.为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种5g天线结构，包括金属地板以及围绕所述金属地板依次设置的十个天线段，十个所述天线段分别为第一天线、第二天线、第三天线、第四天线、第五天线、第六天线、第七天线、第八天线、第九天线和第十天线；所述第一天线和所述第六天线以所述金属地板的中心呈中心对称设置，且所述第一天线和所述第六天线的通信频段为1.71ghz至2.69ghz，所述第二天线和所述第七天线以所述金属地板的中心呈中心对称设置，所述第二天线和所述第七天线的通信频段为3.3mhz至3.8ghz以及4.8mhz至5ghz，所述第三天线和所述第八天线以所述金属地板的中心呈中心对称设置，所述第三天线和所述第八天线的通信频段为2.4ghz和5.8ghz，所述第四天线和所述第九天线以所述金属地板的中心呈中心对称设置，所述第四天线和所述第九天线的通信频段为0.7ghz至1ghz，所述第五天线和所述第十天线以所述金属地板的中心呈中心对称设置，所述第五天线和所述第十天线的通信频段为3.3mhz至3.8ghz以及4.8mhz至5ghz。
6.在一个实施例中，所述第四天线和所述第九天线均沿所述金属地板的长度方向设置，所述第四天线和所述第九天线的长度为60mm至90mm。
7.在一个实施例中，所述第五天线和所述第十天线沿所述金属地板的长度方向设置，所述第五天线和所述第十天线的长度为5mm至18mm。
8.在一个实施例中，所述第一天线和所述第六天线均沿所述金属地板的宽度方向设置，所述第一天线和所述第六天线的长度为45mm至60mm。
9.在一个实施例中，所述第二天线和所述第七天线均沿所述金属地板的宽度方向设置，所述第二天线和所述第七天线的长度为10mm至15mm。
10.在一个实施例中，所述第三天线和所述第八天线均沿所述金属地板的宽度方向设置，所述第三天线和所述第八天线的长度为10mm至15mm。
11.在一个实施例中，至少一个所述天线段朝向所述金属地板延伸形成有金属枝节。
12.在一个实施例中，两个相邻所述天线段之间的间距为1mm至2mm。
13.在一个实施例中，所述天线段为单极子天线、pifa天线、ifa天线或环天线。
14.本发明实施例还提供一种移动终端，包括基材和上述的5g天线结构，所述5g天线结构设于所述基材上。
15.本发明提供的5g天线结构及移动终端的有益效果在于：与现有技术相比，本发明5g天线结构包括金属地板和围绕在金属地板周圈的十个天线段。第一天线和第六天线的通信频段为1.71ghz至2.69ghz，覆盖4g频段的中高频；第二天线和第七天线以及第五天线和第十天线的通信频段为3.3mhz至3.8ghz以及4.8mhz至5ghz，覆盖5g通信频段；第三天线和第八天线的通信频段为2.4ghz和5.8ghz，覆盖wifi频段；第四天线和第九天线的通信频段为0.7ghz至1ghz，覆盖4g频段的低频。第一天线和第六天线、第二天线和第七天线、第三天线和第八天线、第四天线和第九天线、第五天线和第十天线均以金属地板的中心对称设置，能够均匀激励起金属地板上的电流，金属地板上的电流分布越均匀，对应的sar值越低，sar值越低，则代表对人体的辐射越小。因此使用该种天线结构，能够降低对人体的辐射。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1为本发明实施例提供的5g天线结构的结构示意图；图2为本发明实施例提供的5g天线结构在1ghz时金属地板上的电流分布仿真示意图；图3为对比天线方案在1ghz时金属地板上的电流分布仿真示意图。
18.其中，图中各附图标记：1-金属地板；21-第一天线；22-第二天线；23-第三天线；24-第四天线；25-第五天线；26-第六天线；27-第七天线；28-第八天线；29-第九天线；20-第十天线。
具体实施方式
19.为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
20.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
21.需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
22.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性
或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
23.现对本发明实施例提供的5g天线结构进行说明。
24.请参阅图1，在5g天线结构的其中一个实施例中，5g天线结构包括金属地板1和十个天线段，十个天线段围绕金属地板1的周圈设置，十个天线段分别为第一天线21、第二天线22、第三天线23、第四天线24、第五天线25、第六天线26、第七天线27、第八天线28、第九天线29和第十天线20，并按照上述顺序依次排列在金属地板1的周圈。其中，假设金属地板1的几何中心为5g天线结构的中心点。第一天线21和第六天线26以中心点中心对称设置，例如，第一天线21设于金属地板1的左上方，第六天线26设于金属地板1的右下方。第一天线21和第六天线26覆盖的通信频段为1.71ghz至2.69ghz，覆盖4g频段的中高频。第二天线22和第七天线27以中心点中心对称设置，第二天线22和第七天线27覆盖的通信频段为3.3mhz至3.8ghz以及4.8mhz至5ghz，覆盖的为5g频段。第三天线23和第八天线28以中心点中心对称设置，第三天线23和第八天线28的通信频段为2.4ghz和5.8ghz，正好覆盖wifi频段。第四天线24和第九天线29以中心点中心对称设置，第四天线24和第九天线29的通信频段为0.7ghz至1ghz，覆盖4g频段的低频。第五天线25和第十天线20以中线点中心对称设置，第五天线25和第十天线20的通信频段为3.3mhz至3.8ghz以及4.8mhz至5ghz，也覆盖5g通信频段。第一天线21和第六天线26、第二天线22和第七天线27、第三天线23和第八天线28、第四天线24和第九天线29、第五天线25和第十天线20均以金属地板1的中心对称设置，特别是第四天线24和第九天线29，第四天线24和第九天线29的尺寸较大，对金属地板1的影响更大，上述天线段均中心对称设置，能够均匀激励起金属地板1上的电流，地板上的电流分布越均匀，对应的sar值越低，sar值越低，则代表对人体的辐射越小。综上，本实施例中的5g天线结构可以覆盖0.7-1ghz（2mimo）、1.71-2.69ghz（2mimo）、5g的3.3-3.6ghz和4.3-5.0ghz（4mimo），能够覆盖2/3/4/5ghz全部频段，实现mimo天线系统，同时可以覆盖wifi频段双mimo。在天线数量增加的前提下，还能保证较低的sar值。
25.其中，sar值为比吸收率，即给定密度的体积微元内质量微元所吸收的能量微元对时间的微分值，它说的其实就是单位时间和单位生物体质量所吸收的电磁能量，单位是w/kg。衡量的是手机天线对人体辐射的强弱，sar值越低，表示对人体辐射越低。在保证手机天线其他性能的前提下，低sar值天线是设计时的重要关注点。
26.上述实施例的5g天线结构，包括金属地板1和围绕在金属地板1周圈的十个天线段。第一天线21和第六天线26的通信频段为1.71ghz至2.69ghz，覆盖4g频段的中高频；第二天线22和第七天线27以及第五天线25和第十天线20的通信频段为3.3mhz至3.8ghz以及4.8mhz至5ghz，覆盖5g通信频段；第三天线23和第八天线28的通信频段为2.4ghz和5.8ghz，覆盖wifi频段；第四天线24和第九天线29的通信频段为0.7ghz至1ghz，覆盖4g频段的低频。第一天线21和第六天线26、第二天线22和第七天线27、第三天线23和第八天线28、第四天线24和第九天线29、第五天线25和第十天线20均以金属地板1的中心对称设置，能够均匀激励起金属地板1上的电流，金属地板1上的电流分布越均匀，对应的sar值越低，sar值越低，则代表对人体的辐射越小。因此使用该种天线结构，能够降低对人体的辐射。
27.请参阅图1，在5g天线结构的其中一个实施例中，第四天线24和第九天线29均沿金
属地板1的长度方向设置。由于第四天线24和第九天线29对应覆盖的天线频段为0.7ghz至1ghz，该天线频段频率较低，对应的第四天线24和第九天线29的尺寸较大。这样，第四天线24和第九天线29沿金属地板1的长度方向设置，使得金属地板1的长度方向与第四天线24、第九天线29的长度方向一致，减小该5g天线结构整体面积，还能够使第四天线24和第九天线29对金属地板1的激励足够的多，从而使金属地板1的电流激励分布更加均匀。
28.更进一步地，第四天线24和第九天线29的长度为60mm至90mm，使其对应覆盖的频率能够在0.7ghz至1ghz之间。第四天线24和第九天线29的长度可选为相同，使两者对金属地板1的激励更加对称，如第四天线24和第九天线29的长度均为70mm、80mm或90mm等。第四天线24和第九天线29的长度也可选为不同，均在60mm至90mm之间即可，如第四天线24的长度为70mm，第九天线29的长度为75mm。
29.请参阅图1，在5g天线结构的其中一个实施例中，第五天线25和第十天线20均沿金属地板1的长度方向设置，第五天线25和第十天线20的长度为5mm至18mm。当该5g天线结构用于手机中时，手机的长度在160mm左右，手机的宽度在80mm左右，手机的长度方向在设置第四天线24及第九天线29后，还剩余有空间设置第五天线25和第十天线20，使得5g天线结构的布局更紧凑。也能够使第四天线24和第九天线29对金属地板1的激励足够的多，从而使金属地板1的电流激励分布更加均匀。第五天线25和第十天线20的长度为5mm至18mm使其覆盖的频段为3.3mhz至3.8ghz以及4.8mhz至5ghz，达到5g工作频段。第五天线25和第十天线20的长度可选为相同，使两者对金属地板1的激励更加对称，如第五天线25和第十天线20的长度均为12mm、14mm或16mm等。第五天线25和第十天线20的长度也可选为不同，均在5mm至18mm之间即可，如第四天线24的长度为13mm，第九天线29的长度为15mm。
30.请参阅图1，在5g天线结构的其中一个实施例中，第一天线21和第六天线26均沿金属地板1的宽度方向设置，第一天线21和第六天线26的长度为45mm至60mm，使第一天线21和第六天线26覆盖的频段在1.71ghz至2.69ghz之间。第一天线21和第六天线26的长度可选为相同，使两者对金属地板1的激励更加对称，如第一天线21和第六天线26的长度均为45mm、50mm或60mm等。第一天线21和第六天线26的长度也可选为不同，均在45mm至60mm之间即可，如第一天线21的长度为55mm，第六天线26的长度为58mm。
31.请参阅图1，在5g天线结构的其中一个实施例中，第二天线22和第七天线27均沿金属地板1的宽度方向设置，第二天线22和第七天线27的长度10mm至15mm，使第二天线22和第七天线27覆盖的频段为3.3mhz至3.8ghz以及4.8mhz至5ghz，覆盖5g频段。第二天线22和第七天线27的长度可选为相同，使两者对金属地板1的激励更加对称，如第二天线22和第七天线27的长度均为10mm、12mm或15mm等。第二天线22和第七天线27的长度也可选为不同，均在10mm至15mm之间即可，如第二天线22的长度为13mm，第七天线27的长度为14mm。
32.请参阅图1，在5g天线结构的其中一个实施例中，第三天线23和第八天线28均沿金属地板1的宽度方向设置，第三天线23和第八天线28的长度10mm至15mm，使第二天线22和第七天线27覆盖的频段为2.4ghz和5.8ghz，覆盖wifi频段。第三天线23和第八天线28的长度可选为相同，使两者对金属地板1的激励更加对称，如第三天线23和第八天线28的长度均为10mm、12mm或15mm等。第三天线23和第八天线28的长度也可选为不同，均在10mm至15mm之间即可，如第三天线23的长度为13mm，第八天线28的长度为14mm。
33.其中，sar=σ|e|2/ρ，
휎
表示组织液的介电常数，
휌
表示液体密度，进一步，根据麦克
斯韦方程组可知，对于金属辐射体（天线而言），电流大的地方，磁场大，对应的电场小。因此，电流小的地方电场e大，sar值高，所以降低sar值的关键是尽量让电流平均分布，尽量避免电流过小的区域存在。
34.在其中一个实施例中，金属地板1具有依次连接的第一宽边、第一长边、第二宽边和第二长边，第一天线21、第二天线22和第三天线23依次设于第一宽边，第四天线24和第五天线25依次设于第一长边，第六天线26、第七天线27和第八天线28依次设于第二宽边，第九天线29和第十天线20依次设于第二长边。请参阅图2，图2为本实施例在1ghz下金属地板1上的电流分布仿真示意图，图中箭头的方向为电流的方向，由红至蓝，代表电流越来越小。
35.请参阅图3，图3中采用的天线结构与图2中采用的天线结构的区别在于：将图2采用的实施例中的第一天线21、第二天线22和第三天线23作为一个整体与第四天线24互换位置，破坏本实施例中各个天线的中心对称设置，图3则为上述结构在1ghz下金属地板1上的电流分布仿真示意图，图中箭头的方向为电流的方向，由红至蓝，代表电流越来越小。从图2和图3的对比中明显可以看出，图2中的金属地板1上电流分布更加均匀，图3只在金属地板1四周有很强的电流分布，在金属地板1中央的电流分布非常弱。根据对sar公式的理解，可以知道，图2采用的实施例对应的sar值一定更高。通过测试发现，图2对应的天线分布的sar值为0.8w/kg，图3对应的sar值为3.04w/kg。可以看出，在保证覆盖所需频段的前提之下，本发明实施例的天线结构的sar值有明显的降低。
36.在5g天线结构的其中一个实施例中，至少一个天线段朝向金属地板1延伸形成有金属枝节。由于金属地板1和各个天线段之间具有间隙，金属枝节设于该缝隙处，以辅助相应与其连接的天线段实现相应的带宽覆盖。金属枝节可通过lds技术制造。
37.请参阅图1，在5g天线结构的其中一个实施例中，相邻天线段之间的间距为1mm至2mm。而且，各个天线段的类型此处不作限定，各个天线段的类型可相同也可不相同，为单极子天线、pifa天线、ifa天线或环天线等类型的天线。
38.本发明实施例还提供一种移动终端，移动终端包括上述任一实施例中的5g天线结构，还包括基材，基材可为塑料等非金属材料，5g天线结构通过lds加工于基材上。移动终端可为手机、平板等，例如，移动终端为手机时，基材为塑胶支架；或者5g天线结构为手机的金属边框，天线段之间通过塑料断点连接。
39.上述实施例的移动终端，采用了上述的5g天线结构，第一天线21和第六天线26、第二天线22和第七天线27、第三天线23和第八天线28、第四天线24和第九天线29、第五天线25和第十天线20均以金属地板1的中心对称设置，能够均匀激励起金属地板1上的电流，地板上的电流分布越均匀，对应的sar值越低，sar值越低，则代表对人体的辐射越小。因此使用该种天线结构，能够降低对人体的辐射。
40.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。