一种具有高隔离度的双天线结构及设计方法与流程

1.本发明涉及无线通信传输中的天线技术领域，特别涉及一种具有高隔离度的双天线结构。


背景技术：

2.天线已经成为各种无线设备中的必备装置，用以发射和接收电磁波信号。多天线技术可大幅提高无线传输速率，已经广泛用于第四代移动通信、第五代通信系统、万物互联等场景。为保证优异的天线特性，必须实现天线之间的高隔离度或低耦合。
3.传统方法依靠拉大天线之间距离来实现高隔离度，难以将更多的天线装置集成到无线设备内部。如何提供一种具有高隔离度的双天线结构，是目前亟待解决的问题。


技术实现要素：

4.本发明实施例提供了一种具有高隔离度的双天线结构，以解决现有技术中依靠拉大天线之间距离来实现高隔离度的问题。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。
5.根据本发明实施例的第一方面，公开了一种具有高隔离度的双天线结构。
6.在一个实施例中，一种具有高隔离度的双天线结构，包括：第一天线、第二天线和接地板；
7.接地板同一侧的两个角部分别设置有第一净空区和第二净空区，第一净空区和第二净空区由接地板的凸起部相分隔；
8.第一天线设置在第一净空区，第一天线的接地点连接到与第一净空区相邻接的接地板区域；
9.第二天线设置在第二净空区，第二天线的接地点连接到与第二净空区相邻接的接地板区域。
10.可选地，通过调节第一天线的接地点和第二天线的接地点的位置，调节第一天线和第二天线的耦合度。
11.可选地，第一天线设置在第一净空区，包括：第一馈电、第一导线、第二导线；第一导线第一端连接第一馈电，第一导线第二端连接第二导线；第二导线第一端为第一天线的接地点，连接到与第一净空区相邻接的接地板区域，第二导线第二端悬空或者连接接地板；
12.第二天线设置在第二净空区，包括：第二馈电、第三导线、第四导线；第三导线第一端连接第二馈电，第三导线第二端连接第四导线；第四导线第一端为第二天线的接地点，连接到与第二净空区相邻接的接地板区域，第四导线第二端悬空。
13.可选地，所述第一导线作为第一天线的激励电路，控制第一天线的阻抗匹配；
14.所述第二导线作为第一天线的辐射结构，控制第一天线的共振频率；
15.所述第三导线作为第二天线的激励电路，控制第二天线的阻抗匹配；
16.所述第四导线作为第二天线的辐射结构，控制第二天线的共振频率。
17.可选地，所述第一天线的接地点连接到与第一净空区相邻接的接地板区域的端部。
18.可选地，所述第一天线的接地点连接到与第一净空区相邻接的接地板区域的上端部。
19.可选地，所述第二天线的接地点连接到与第二净空区相邻接的接地板区域的中部。
20.可选地，所述接地板整体为凸字形，第一净空区和第二净空区分别位于接地板上侧的两个角部，第一净空区和第二净空区通过接地板凸起部相分隔；
21.第一天线的接地点连接到与第一净空区相邻接的接地板区域的上端部，第二天线的接地点连接到与第二净空区相邻接的接地板区域的中部。
22.可选地，所述第一导线包含第一阻抗匹配元件，所述第一阻抗匹配元件为容性元件、感性元件或者导线中的任意一个或者多个的组合。
23.可选地，所述第三导线包含第二阻抗匹配元件，所述第二阻抗匹配元件为容性元件、感性元件或者导线中的任意一个或者多个的组合。
24.根据本发明实施例的第二方面，提供了一种具有高隔离度的双天线结构设计方法。
25.在一个实施例中，一种具有高隔离度的双天线结构设计方法，包括：
26.在接地板同一侧的两个角部分别设置第一净空区和第二净空区，第一净空区和第二净空区由接地板的凸起部相分隔；
27.第一天线设置在第一净空区，将第一天线的接地点连接到与第一净空区相邻接的接地板区域；
28.第二天线设置在第二净空区，将第二天线的接地点连接到与第二净空区相邻接的接地板区域；
29.通过调节第一天线的接地点和第二天线的接地点的位置，调节第一天线和第二天线的耦合度。
30.可选地，所述第一天线的接地点连接到与第一净空区相邻接的接地板区域的上端部，所述第二天线的接地点连接到与第二净空区相邻接的接地板区域的中部。
31.根据本发明实施例的第三方面，提供了一种电子设备。
32.在一个实施例中，所述电子设备包括上述任一项实施例所述的具有高隔离度的双天线结构。
33.本发明实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
34.通过调节第一天线和第二天线接地点的位置，调节第一天线和第二天线的耦合度，实现双天线结构的高隔离度，提高了天线集成度，将更多的天线装置集成到无线设备内部。
35.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。
附图说明
36.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
37.图1a是具有高隔离度的双天线结构的实施例一的结构图；
38.图1b是实施例一中第一天线的接地点位置示意图；
39.图1c是实施例一中第二天线的接地点位置示意图；
40.图2a是具有高隔离度的双天线结构的实施例二的结构图；
41.图2b是实施例二中第一天线和第二天线的接地点位置示意图；
42.图3是具有高隔离度的双天线结构的实施例三的结构图；
43.图4是具有高隔离度的双天线结构的实施例四的结构图；
44.图5是具有高隔离度的双天线结构的实施例五的结构图；
45.图6是具有高隔离度的双天线结构的实施例六的结构图；
46.图7a是实施例二中双天线结构的s参数图；
47.图7b是参考天线的s参数图。
具体实施方式
48.以下描述和附图充分地示出本文的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本文的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。本文中，术语“第一”、“第二”等仅被用来将一个元素与另一个元素区分开来，而不要求或者暗示这些元素之间存在任何实际的关系或者顺序。实际上第一元素也能够被称为第二元素，反之亦然。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的结构、装置或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种结构、装置或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的结构、装置或者设备中还存在另外的相同要素。本文中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
49.本文中的术语“纵向”、“横向”、“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文和简化描述，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。在本文的描述中，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
50.本文中，除非另有说明，术语“多个”表示两个或两个以上。
51.本文中，字符“/”表示前后对象是一种“或”的关系。例如，a/b表示：a或b。
52.本文中，术语“和/或”是一种描述对象的关联关系，表示可以存在三种关系。例如，a和/或b，表示：a或b，或，a和b这三种关系。
53.在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
54.传统方法依靠拉大天线之间距离来实现高隔离度，难以将更多的天线装置集成到无线设备内部。本发明实施例公开了一种具有高隔离度的双天线结构，通过接地板的结构、净空区的配置以及设置两个天线的接地点的位置，实现双天线结构的高隔离度。
55.实施例一
56.如图1a所示，本实施例公开了一种具有高隔离度的双天线结构，包括：第一天线12、第二天线13和接地板101；接地板101同一侧的两个角部分别设置有第一净空区102a和第二净空区102b，第一净空区102a和第二净空区102b由接地板的凸起部2相分隔；第一天线12设置在第一净空区102a，第一天线的接地点15连接到与第一净空区相邻接的接地板区域17(图1b中粗线区域17)；第二天线13设置在第二净空区102b，第二天线的接地点16连接到与第二净空区相邻接的接地板区域18(图1c中粗线区域18)。第一天线12还连接到第一馈电110a，第二天线13还连接到第二馈电110b。
57.净空区为接地板上被移除的区域，本实施例中，第一净空区102a、第二净空区102b配置于接地板101同一侧的两个角部。第一净空区102a两侧开口朝向外侧，另外两侧与接地板101相邻接，第二净空区102b两侧开口朝向外侧，另外两侧与接地板101相邻接。
58.本实施例中，第一天线的接地点15连接到与第一净空区相邻接的接地板区域17，第二天线的接地点16连接到与第二净空区相邻接的接地板区域18，通过调节第一天线的接地点和第二天线的接地点的位置，即调节第一天线接地点在接地板区域17的位置，以及第二天线接地点在接地板区域18的位置，可以调节第一天线和第二天线的耦合度，使得第一天线和第二天线的耦合度满足天线的隔离度设计要求。理想情况下，调节第一天线的接地点和第二天线的接地点的位置，可以使得第一天线和第二天线形成近场耦合最小化，达到最优的隔离度。
59.在满足上述实施例对第一天线的接地点和第二天线的接地点的位置的限定下，天线的结构可以根据具体设计需要进行相应调整，例如第一天线和第二天线的具体形状、结构、走线形式、馈电方法等可以采用不同的形式，以实现不同天线设计对于阻抗匹配、调频、结构优化等要求。
60.可选地，上述接地板为金属板。可选地，上述接地板铺设于印刷电路板上。可选地，上述接地板设置于本发明天线的固定载体或者壳体上。本发明各实施例中接地板的形状仅为示意性的，接地板的形状并不限定于本发明说明书附图中所列举的形状。
61.本发明各实施例中，容性元件具有电容成分，可以为集总元件，例如芯片电容器、变容二极管、晶体管等，也可以为分布元件，例如平行导线、传输线等。感性元件具有电感成分，可以为集总元件，例如芯片电感器、芯片电阻器等，也可以为分布元件，例如导线、线圈等。
62.实施例二
63.如图2a所示，本实施例公开了一种具有高隔离度的双天线结构，包括：第一天线、第二天线和接地板101；在接地板同一侧的两个角部分别设置第一净空区102a和第二净空区102b；第一天线设置在第一净空区102a，第一天线包括：第一馈电110a、第一导线111、第二导线121；第一导线111第一端连接第一馈电110a，第一导线111第二端连接第二导线121；第二导线121第一端为第一天线接地点15，连接到与第一净空区102a相邻接的接地板区域，第二导线121第二端悬空或者连接接地板101，本实施例中第二导线121第二端悬空；第二天
线设置在第二净空区102b，第二天线包括：第二馈电110b、第三导线131、第四导线141；第三导线131第一端连接第二馈电110b，第三导线131第二端连接第四导线141；第四导线141第一端为第二天线接地点16，连接到与第二净空区相邻接的接地板区域，第四导线141第二端悬空。
64.通过调节第二导线第一端和第四导线第一端的位置，调节第二导线和第四导线的电流相位，从而调节第一天线和第二天线耦合度，使得第一天线和第二天线隔离度满足设计要求。
65.本实施例中，第一导线111作为第一天线的激励电路，控制第一天线的阻抗匹配；第二导线121作为第一天线的辐射结构，控制第一天线的共振频率。第三导线131作为第二天线的激励电路，控制第二天线的阻抗匹配；第四导线141作为第二天线的辐射结构，控制第二天线的共振频率。
66.本实施例中，接地板101整体为凸字形，第一净空区102a和第二净空区102b分别位于接地板101上侧的两个角部，第一净空区102a和第二净空区102b通过接地板凸起部2相分隔。
67.可选地，第一导线111包含第一阻抗匹配元件112，第一阻抗匹配元件112为容性元件、感性元件或者导线中的任意一个或者多个的组合，用于调节第一天线的阻抗匹配。
68.可选地，第三导线131包含第二阻抗匹配元件132，第二阻抗匹配元件132为容性元件、感性元件或者导线中的任意一个或者多个的组合，用于调节第二天线的阻抗匹配。
69.可选地，如图2b所示，第一天线的接地点15连接到与第一净空区相邻接的接地板区域的端部(图2b中粗线区域201或202)。本实施例中第一天线的接地点15连接到与第一净空区相邻接的接地板区域的上端部201。可选地，第一天线的接地点15连接到与第一净空区相邻接的接地板区域的下端部202。本技术实施例中的上端部或下端部是相对于说明书附图中位置的上下进行区分。可选地，上端部201的长度占与第一净空区相邻接的接地板区域长度的25％，即第一天线的接地点15的位置设置在与第一净空区相邻接的接地板区域上部25％范围内。可选地，下端部202的长度占与第一净空区相邻接的接地板区域长度的25％，即第一天线的接地点15的位置设置在与第一净空区相邻接的接地板区域下部25％范围内。
70.可选地，如图2b所示，第二天线的接地点16连接到与第二净空区相邻接的接地板区域的中部301(图2b中粗线区域301)。可选地，中部301的长度占与第二净空区相邻接的接地板区域长度的40％。即第二天线的接地点16的位置设置在与第二净空区相邻接的接地板区域中部40％范围内。
71.本实施例中，第一天线的接地点15设置在与第一净空区相邻接的接地板区域的上端部201，第二天线的接地点16设置在与第二净空区相邻接的接地板区域的中部301，从而使得第二导线和第四导线的电流相位成90度，第一天线和第二天线之间可形成极化正交，降低两个天线之间的耦合度，提高隔离度。
72.本实施例中，第二导线121位于第一导线111的外侧，呈倒l形，第二导线121第一端连接接地板101，第二导线第二端悬空且向左下方开口。第二导线121位于第一导线111的外侧，是相比于与接地板101的相对位置，第二导线121比第一导线111更靠外侧。
73.本实施例中，第四导线141位于第三导线131的外侧，第四导线141呈异形结构，第四导线141第一端连接接地板101，第四导线第二端悬空且向左侧开口。第四导线141位于第
三导线131的外侧，是相比于与接地板101的相对位置，第四导线141比第三导线131更靠外侧。
74.第一天线中，第一导线111作为第一天线的激励电路，控制第一天线的阻抗匹配；第二导线121作为第一天线的辐射结构，控制第一天线的共振频率。第二天线中，第三导线131作为第二天线的激励电路，控制第二天线的阻抗匹配；第四导线141作为第二天线的辐射结构，控制第二天线的共振频率。
75.在另一些可选实施例中，上述实施例中的天线结构还包括容性元件或者感性元件或者容性元件和感性元件的组合，用以实现天线的小型化。容性元件具有电容成分，可以为集总元件，例如芯片电容器、变容二极管、晶体管等，也可以为分布元件，例如平行导线、传输线等。感性元件具有电感成分，可以为集总元件，例如芯片电感器、芯片电阻器等，也可以为分布元件，例如导线、线圈等。
76.实施例三
77.如图3所示，本实施例公开了一种具有高隔离度的双天线结构，第一天线包括第一馈电110a、第一导线211、第二导线221、第一净空区102a；第二天线包括第一馈电110b、第一导线231、第二导线241、第二净空区102b。第一天线中，第一导线211第一端连接第一馈电110a，第二端连接第二导线221。第一导线211包含第一阻抗匹配元件212。第二导线221第一端连接接地板，第二端悬空且向左下侧开口。第二导线221位于第一导线211的外侧，呈倒l形。
78.第二天线中，第三导线231第一端连接第二馈电110b，第二端连接第四导线241。第三导线231包含第二阻抗匹配元件232。第四导线241第一端连接接地板，第四导线第二端悬空且向右下侧开口，呈倒c形。第四导线241位于第三导线231的外侧，第四导线241还包含感性元件242。
79.与实施例二公开的天线结构相比，本实施例中第一天线的位置、形状和接地点不变；第二天线的位置和接地点不变，仅第二天线的形状不同。
80.实施例四
81.如图4所示，本实施例公开了一种具有高隔离度的双天线结构，第一天线中，第一导线311第一端连接第一馈电110a，第二端连接第二导线321。第一导线311包含第一阻抗匹配元件312。第二导线321第一端连接接地板，第二端悬空且向左下方开口。第二导线321位于第一导线311的外侧，第二导线321呈倒l形。
82.第二天线中，第三导线331第一端连接第二馈电110b，第二端连接第四导线341。第三导线331包含第二阻抗匹配元件332。第四导线341第一端连接接地板，第二端悬空且向右下方开口。第四导线341位于第三导线331的外侧，第四导线341为异形结构。
83.与实施例二公开的天线结构相比，本实施例的第一天线的位置、形状和接地点不变；第二天线的接地点的位置调整，但仍位于与第二净空区相邻接的接地板区域，更确切地，第二天线的接地点位于与第二净空区相邻接的接地板区域的中部。与实施例二公开天线结构相比，第二天线走线形式不同。
84.实施例五
85.如图5所示，本实施例公开一种具有高隔离度的双天线结构，第一天线中，第一导线411第一端连接第一馈电110a，第二端连接第二导线421。第一导线411包含第一阻抗匹配
元件412。第二导线421第一端连接接地板，第二端连接接地板，第二导线421包括容性元件423和感性元件422。第二导线421位于第一导线411的外侧。
86.第二天线中，第三导线431第一端连接第二馈电110b，第二端连接第四导线441，第三导线431包含第二阻抗匹配元件432。第四导线441第一端连接接地板，第二端悬空且向左侧开口。第四导线441位于第三导线431的外侧，第四导线441呈异形结构。
87.与实施例二公开的天线结构相比，本实施例中第一天线的位置和接地点不变，第一天线走线方式变化；第二天线的位置、接地点和形状不变。
88.实施例六
89.如图6所示，本实施例公开一种具有高隔离度的双天线结构，第一天线中，第一导线511第一端连接第一馈电110a，第二端连接第二导线521，第一导线511包含第一阻抗匹配元件512。第二导线521第一端连接接地板，第二端悬空且向左上方开口，第二导线521包含感性元件522。第二导线521位于第一导线511的外侧，呈异形结构。
90.第二天线中，第三导线531第一端连接第二馈电110b，第二端连接第四导线541，第三导线531包含第二阻抗匹配元件532。第四导线541第一端连接接地板，第二端悬空且向左侧开口。第四导线541位于第三导线531的外侧，第四导线541呈异形结构。
91.与实施例二公开天线结构相比，第一天线的位置和接地点不变，走线方式发生变化；第二天线的位置、接地点和形状不变。
92.图7a示出了实施例二的双天线结构的s参数图。
93.图7a为实施例二公开的双天线结构s参数图，由图7a可知，第一天线和第二天线之间的隔离度可达到15db以上，本技术实施例公开的双天线结构具有良好的隔离度。图7b为参考天线产生的s参数图，参考天线采用相同的天线位置，接地点位置不同的方案，由图7b可知，参考天线隔离度仅为5db左右，不能满足工业需求。
94.在另一些可选实施例中，本发明实施例还公开了一种具有高隔离度的双天线结构设计方法，在接地板同一侧的两个角部分别设置第一净空区和第二净空区，第一净空区和第二净空区由接地板的凸起部相分隔；第一天线设置在第一净空区，将第一天线的接地点连接到与第一净空区相邻接的接地板区域；第二天线设置在第二净空区，将第二天线的接地点连接到与第二净空区相邻接的接地板区域；调节第一天线的接地点和第二天线的接地点的位置，使得第一天线和第二天线形成近场耦合最小化。
95.上述实施例中具有高隔离度的双天线结构设计方法的原理，与上述各实施例公开的具有高隔离度的双天线结构的原理相同，这里不再赘述。
96.在另一些可选实施例中，本发明实施例还提出了一种电子设备，该电子设备包括上述任一项可选实施例所述的具有高隔离度的双天线结构。例如，电子设备是路由器、或者网络盒子、或者机顶盒、或者无线接入点设备、或者车载台、或者无人机等。
97.本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。