一种用于5G智能手机的天线结构的制作方法

一种用于5g智能手机的天线结构
技术领域
1.本发明涉及通讯技术领域，具体涉及一种用于5g智能手机的天线结构。


背景技术：

2.随着第五代移动通信技术(5g)的日益推进，5g低频(sub-6ghz)频段的发展逐渐受到重视，2018年开始，5g低频(sub-6ghz)频段在中国被正式确定下来。对于5g低频段的手机终端天线设计而言，本质上与现在的4g天线设计没有太大区别，只是天线数量会相应增加，在有限的空间内，天线之间的干扰会加重。
3.针对5g手机终端mimo天线的设计，需要关注的是多天线的紧凑型布局以及如何提高天线间的隔离度。为此，近年来很多专家学者提出了多种解决方案。文章“dual-band 8-element mimo antennawith short neutral line for 5gmobilehandset”中公开了一款应用于5g手机终端的双频8单元mimo天线，天线由8 个折叠的单极子组成，每两个放置在手机终端直角边框的两侧，两个天线单元之间通过中和线连接，以达到降低天线间耦合的目的。该天线设计方案虽很好的解决了双频工作和隔离度问题，但由于天线布局位置的不合理，在实际的工程上较难实现。文章“two asymmetrically mirrored gap-coupled loop antennas asa compact building block for eight-antenna mimo array in the futuresmartphone”和文章“compact 5g mimo mobile phone antennas withtightlyarranged orthogonal mode pairs”也分别针对5g手机终端mimo天线设计提出了相应的解决方案，两个技术方案都是将天线放置于手机长边框的上半部分，结构紧凑，隔离度和辐射性能良好，不需要采用任何解耦结构，不同之处在于解耦方式的不同，然而两个技术方案的天线结构都只能在sub-6ghz单频段进行工作。
4.因此，以上5g手机终端天线的设计方案都存在一定的设计问题。而在移动端的使用中，需要满足第5代移动通信系统的高数据速率的需求，又要在有限的空间内减小天线之间的干扰，还要能够保持良好的隔离度和辐射性能，而原移动终端的天线接收设计已经不能满足人们日益提升的需求，因此，这成了一个难以解决的问题。


技术实现要素：

5.为了解决现有技术中的问题，本发明提供一种用于5g智能手机的天线结构，通过在智能手机框架内设置相互配合的4g天线组件、5g天线组件和wifi天线组件，能够满足第5代移动通信系统的高速率多数据通信的需求，能够在有限的空间内减小天线之间的干扰，还能够保持良好的隔离度、辐射性能和5g天线的全方位极化方向，分布频段满足了国内全频段的通信需求，解决了现有技术中移动终端的天线接收设计数据通信速率低、天线之间干扰严重、隔离度和辐射性能不够好的问题。
6.本发明提供的一种用于5g智能手机的天线结构，包括智能手机边框和设置于所述智能手机边框内的控制主板，所述控制主板固定设有4g天线组件、5g天线组件和wifi天线组件，所述5g天线组件包括5g主天线、5g分集天线、5g mimo3 天线和5g mimo4天线，所述5g
主天线、所述5g分集天线、所述5g mimo3天线和所述5g mimo4天线分别设置于所述智能手机边框的四条边框内侧边缘，所述 5g主天线与所述5g mimo3天线工作频段相同且分别设置于所述智能手机边框的两条相邻边框上，所述5g分集天线与所述5g mimo4天线分别设置于所述智能手机边框的两条相邻边框上，所述5g主天线、所述5g分集天线、所述5g mimo3 天线和所述5g mimo4天线的极化方向分别由所述智能手机边框向外延伸且各不相同，所述5g主天线、所述5g分集天线、所述5g mimo3天线和所述5g mimo4 天线的极化方向呈“卍”字型，所述4g天线组件包括对角设置于所述智能手机边框内边缘的4g主天线和4g分集天线，所述4g主天线设置于所述5g mimo3 天线和所述5g mimo4天线之间，所述4g分集天线设置于所述5g主天线和所述 5g分集天线之间，所述wifi天线组件设置于所述5g分集天线与所述5g mimo4 天线之间，所述控制主板能够控制所述4g天线组件、所述5g天线组件和所述 wifi天线组件接收国内全频段的通信信号。
7.本发明作进一步改进，所述5g主天线的工作频段包括n1：2.1ghz-2.17ghz、 n41：2.496ghz-2690ghz和n78：3.3ghz-3.8ghz，其中，接收n1工作频段的为 n1主接收天线，接收n41和n78工作频段的为n41n78主接收天线，所述n1主接收天线呈一字型固定设置于所述智能手机边框的内侧，所述n41n78主接收天线一端与所述n1主接收天线固定连接，另一端向所述控制主板延伸。
8.本发明作进一步改进，所述5g分集天线的工作频段包括n41： 2.496ghz-2690ghz和n78：3.3ghz-3.8ghz，其中，接收n41工作频段的为n41 分集接收天线，接收n78工作频段的为n78分集接收天线，所述n78分集接收天线固定设置于所述智能手机边框的内侧，所述n41分集接收天线一端与所述n78 分集接收天线固定连接，另一端向所述控制主板延伸，所述n41分集接收天线和所述n78分集接收天线整体组成环形天线。
9.本发明作进一步改进，所述5g mimo3天线的工作频段包括n1： 2.1ghz-2.17ghz、n41：2.496ghz-2690ghz和n78：3.3ghz-3.8ghz，其中，接收 n41工作频段的为n41辅主接收天线，所述n41辅主接收天线包括第一n41辅主枝节、第二n41辅主枝节和第三n41辅主枝节，所述第一n41辅主枝节、所述第二n41辅主枝节设置于所述控制主板且包围设置于所述智能手机边框内侧的所述第三n41辅主枝节，所述第一n41辅主枝节和所述第三n41辅主枝节组合连接且与所述第二n41辅主枝节耦合。
10.本发明作进一步改进，所述5g mimo4天线的工作频段包括n1： 2.1ghz-2.17ghz、n41：2.496ghz-2690ghz和n78：3.3ghz-3.8ghz，其中，接收 n1工作频段的为n1mimo4接收天线，接收n41和n78工作频段的为n41n78mimo4 接收天线，所述n1mimo4接收天线与所述n41n78mimo4接收天线为单极加寄生的走线形式，所述n1mimo4接收天线与所述n41n78mimo4接收天线整体呈山字形，山字形底部设置于所述智能手机边框的内侧，山字形顶部向所述控制主板延伸。
11.本发明作进一步改进，所述4g主天线的工作频段包括824mhz-2400mhz和 1920mhz-2170mhz，所述智能手机边框整体呈圆角矩形，所述4g主天线包括依次相连的主天线整机低频枝节、主天线低频波枝节和主天线中高频寄生枝节，所述主天线整机低频枝节设置于所述智能手机边框的圆角内，所述主天线低频波枝节设置于所述智能手机边框的弧度区内，所述主天线中高频寄生枝节与所述控制主板内的金属地连接且与所述5g mimo3天线之间的距离≥四分之一的所述4g主天线长度。
12.本发明作进一步改进，所述4g分集天线的工作频段为824mhz-2400mhz，所述4g分集天线包括分集天线低频波枝节和分集天线中高频枝节，所述分集天线低频波枝节设置于所述智能手机边框的弧度区内，所述分集天线中高频枝节与所述分集天线低频波枝节组成环形天线。
13.本发明作进一步改进，所述wifi天线组件包括2.4ghz wifi天线和5ghz wifi 天线，所述2.4ghz wifi天线设置于所述智能手机边框的圆角内，所述5ghz wifi 天线设置于所述5g mimo4天线与所述2.4ghz wifi天线之间。
14.本发明作进一步改进，所述2.4ghz wifi天线的工作频段为2.4ghz-2.48ghz，所述2.4ghz wifi天线包括gps天线枝节、wifi天线枝节和支撑天线枝节，所述支撑天线枝节与所述gps天线枝节包裹所述wifi天线枝节设置。
15.本发明作进一步改进，所述5ghz wifi天线的工作频段为5.0ghz-5.8ghz，所述5ghz wifi天线呈一字型单独设置于所述智能手机边框的内侧。
16.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提供一种用于5g智能手机的天线结构，通过在智能手机框架内设置相互配合的4g天线组件、5g天线组件和wifi天线组件，5g天线组件分开设置于智能手机边框的四条边框内侧边缘， 4g主天线、wifi天线组件间隔设置于5g天线组件间，控制主板能够控制4g天线组件、5g天线组件和wifi天线组件接收国内全频段的通信信号，能够满足第 5代移动通信系统的高速率多数据通信需求，能够在有限的空间内减小天线之间的干扰，还能够保持良好的隔离度、辐射性能和5g天线的全方位极化方向，同时也让5g天线组件跟4g天线组件、wifi天线组件良好共存，改善了手机终端在上传数据下载数据使用体验，用户可以在在极短的时间内完成大量数据的传输，解决了现有技术中移动终端的天线接收设计数据通信速率低、天线之间干扰严重、隔离度和辐射性能不够好的问题。
附图说明
17.为了更清楚地说明本技术或现有技术中的方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一个简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1为本发明用于5g智能手机的天线结构的剖面结构图。
19.图中，1-智能手机边框、2-控制主板、21-5g主天线、22-5g分集天线、23-5g mimo3 天线、24-5g mimo4天线、25-4g主天线、26-4g分集天线、27-2.4ghz wifi天线、28-5ghz wifi天线。
具体实施方式
20.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术；本技术的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
21.在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包
含在本技术的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
22.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
23.如图1所示，本发明提供的一种用于5g智能手机的天线结构，包括智能手机边框1和设置于所述智能手机边框内的控制主板2，控制主板2固定设有4g 天线组件、5g天线组件和wifi天线组件，5g天线组件包括5g主天线21、5g 分集天线22、5g mimo3天线23和5g mimo4天线24，5g主天线21、5g分集天线22、5g mimo3天线23和5g mimo4天线24分别设置于智能手机边框1的四条边框内侧边缘，5g主天线21与5g mimo3天线23工作频段相同且分别设置于智能手机边框1的两条相邻边框上，5g分集天线22与5g mimo4天线24分别设置于智能手机边框1的两条相邻边框上，5g主天线21、5g分集天线22、5g mimo3 天线23和5g mimo4天线24的极化方向分别由智能手机边框1向外延伸且各不相同，5g主天线、5g分集天线、5g mimo3天线和5g mimo4天线的极化方向呈“卍”字型，4g天线组件包括对角设置于智能手机边框1内边缘的4g主天线25 和4g分集天线26，4g主天线25设置于5g mimo3天线23和5g mimo4天线24 之间，4g分集天线26设置于5g主天线21和5g分集天线22之间，wifi天线组件设置于5g分集天线22与5g mimo4天线24之间，控制主板能够控制4g天线组件、5g天线组件和wifi天线组件接收国内全频段的通信信号。在本实施例中， 5g主天线21、5g分集天线22、5g mimo3天线23和5g mimo4天线24分别设置于智能手机边框1的四条边框内侧边缘，智能手机能够全方位的接收周围的5g 信号，且天线设计在智能手机边缘，天线整体位置环境较好，能更好更快的接收和发射5g信号；从频段的角度看，4g分集天线的工作频段在824mhz-2400mhz， 2.4ghz wifi天线的工作频段为2.4ghz-2.48ghz，5ghz wifi天线的工作频段为 5.0ghz-5.8ghz，4g主天线的工作频段包括824mhz-2400mhz和1920mhz-2170mhz，5g主天线的工作频段包括n1：2.1ghz-2.17ghz、n41：2.496ghz-2690ghz和n78： 3.3ghz-3.8ghz，频率相互错开分布从而使天线的隔离度增加，从而使每个天线独立发挥各自的性能优势；5g主天线、5g分集天线、5g mimo3天线和5g mimo4 天线的极化方向分别由智能手机边框向外延伸且各不相同，控制每个天线的极化方向，使天线的辐射方面不互相干扰；能够满足第5代移动通信系统的高速率多数据通信需求，能够在有限的空间内减小天线之间的干扰，还能够保持良好的隔离度、辐射性能和5g天线的全方位极化方向，同时也让5g天线组件跟4g天线组件、wifi天线组件良好共存。
24.mimo天线表示多输入多输出天线，通常用于ieee 802.11n，但也可以用于其他802.11技术，mimo天线技术大致可以分为两类:发射/接收分集和空间复用， mimo天线有时被称作空间多样，因为它使用多空间通道传送和接收数据，利用 mimo天线技术可以提高信道的容量，在本实施例中，5g主天线、5g分集天线、5g mimo3天线和5g mimo4天线为四组mimo天线，大幅度提高了本发明5g天线结构的信号传输能力。
25.如图1所示，5g主天线21的工作频段包括n1：2.1ghz-2.17ghz、n41： 2.496ghz-2690ghz和n78：3.3ghz-3.8ghz，其中，接收n1工作频段的为n1主接收天线，接收n41和n78工作频段的为n41n78主接收天线，n1主接收天线呈一字型固定设置于智能手机边框1的内侧，n41n78主接收天线一端与n1主接收天线固定连接，另一端向控制主板2延伸。本实施例中，
5g主天线作为5g的主发天线，n1主接收天线接收2.1ghz-2.17ghz信号，n41n78主接收天线通过向手机内开槽的方式产生n41和n78的耦合驻波。
26.如图1所示，5g分集天线22的工作频段包括n41：2.496ghz-2690ghz和n78： 3.3ghz-3.8ghz，其中，接收n41工作频段的为n41分集接收天线，接收n78工作频段的为n78分集接收天线，n78分集接收天线固定设置于智能手机边框1的内侧，n41分集接收天线一端与n78分集接收天线固定连接，另一端向控制主板 2延伸，n41分集接收天线和n78分集接收天线整体组成环形天线。本实施例中， 5g分集天线采用整体环形天线设计生成n1的接收波长，n41分集接收天线处产生n41的驻波，n78分集接收天线处耦合n78的波形，该设计充分利用的测试面积以及表层的边缘面积，天线的辐射效果更好。
27.如图1所示，5g mimo3天线23的工作频段包括n1：2.1ghz-2.17ghz、n41： 2.496ghz-2690ghz和n78：3.3ghz-3.8ghz，其中，接收n41工作频段的为n41 辅主接收天线，n41辅主接收天线包括第一n41辅主枝节、第二n41辅主枝节和第三n41辅主枝节，第一n41辅主枝节、第二n41辅主枝节设置于控制主板2 且包围设置于智能手机边框1内侧的第三n41辅主枝节，第一n41辅主枝节和第三n41辅主枝节组合连接且与第二n41辅主枝节耦合。本实施例中，5g mimo3 天线作为5g的辅主发天线，该天线采用低包高的走线形式，通过第三n41辅主枝节和第一n41辅主枝节组合满足n41频段波长需求与第二n41辅主枝节互相产生耦合，并在极限的空间内使用这种设计能使带宽和效率较高，且与4g分集天线的频率完美错开，隔离度大幅度提升。
28.如图1所示，5g mimo4天线24的工作频段包括n1：2.1ghz-2.17ghz、n41： 2.496ghz-2690ghz和n78：3.3ghz-3.8ghz，其中，接收n1工作频段的为n1mimo4 接收天线，接收n41和n78工作频段的为n41n78mimo4接收天线，n1mimo4接收天线与n41n78mimo4接收天线为单极加寄生的走线形式，n1mimo4接收天线与 n41n78mimo4接收天线整体呈山字形，山字形底部设置于智能手机边框1的内侧，山字形顶部向控制主板2延伸。本实施例中，5g mimo4天线采用了单极加寄生的走线形式，n1mimo4接收天线与n41n78mimo4接收天线组合形成n1/n78/n41 的天线驻波。
29.如图1所示，4g主天线25的工作频段包括824mhz-2400mhz和 1920mhz-2170mhz，智能手机边框1整体呈圆角矩形，4g主天线25包括依次相连的主天线整机低频枝节、主天线低频波枝节和主天线中高频寄生枝节，主天线整机低频枝节设置于智能手机边框1的圆角内，主天线低频波枝节设置于智能手机边框1的弧度区内，主天线中高频寄生枝节与控制主板2内的金属地连接且与 5g mimo3天线23之间的距离≥四分之一的4g主天线25长度。本实施例中，主天线整机低频枝节通过里表两面走线以及开槽设计满足低频波的波长需求和带宽需求；主天线低频波枝节设计在智能手机弧度区，即净空和侧面，能使天线有更好的辐射方向以及最高的效率；1主天线中高频寄生枝节与控制主板2内的金属地连接且与5g mimo3天线23之间的距离≥四分之一的4g主天线25长度，也就是与5g mimo3天线有较大的空间距离，更好的隔离度。
30.如图1所示，4g分集天线26的工作频段为824mhz-2400mhz，4g分集天线包括分集天线低频波枝节和分集天线中高频枝节，分集天线低频波枝节设置于智能手机边框1的弧度区内，分集天线中高频枝节与分集天线低频波枝节组成环形天线。本实施例中，4g分集天线采用环形天线，通过在分集天线低频波枝节处开槽的形式满足低频的接收驻波并将低频最
好的辐射范围控制在智能手机的弧度区域，即净空和侧面，有效的提升4g分集天线的接收性能。
31.如图1所示，wifi天线组件包括2.4ghz wifi天线27和5ghz wifi天线28， 2.4ghz wifi天线27设置于智能手机边框1的圆角内，5ghz wifi天线28设置于5g mimo4天线24与2.4ghz wifi天线27之间。
32.如图1所示，2.4ghz wifi天线27的工作频段为2.4ghz-2.48ghz，2.4ghz wifi 天线27包括gps天线枝节、wifi天线枝节和支撑天线枝节，支撑天线枝节与gps 天线枝节包裹wifi天线枝节设置。在本实施例中，2.4ghz wifi天线作为 gps/wifi天线，符合了gps特性上半球有效，下半球无效特点，支撑天线枝节与gps天线枝节包裹wifi天线枝节的走线形式使gps和wifi的带宽极大化，效率最高。
33.如图1所示，5ghz wifi天线28的工作频段为5.0ghz-5.8ghz，5ghz wifi 天线28呈一字型单独设置于智能手机边框1的内侧。在本实施例中，5ghz wifi 天线有着高速率、高带宽的wifi频段，因此设置于智能手机边框的内侧更好的提供传输速率以及用户体验。
34.由上可知，本发明提供一种用于5g智能手机的天线结构，通过在智能手机框架内设置相互配合的4g天线组件、5g天线组件和wifi天线组件，5g天线组件分开设置于智能手机边框的四条边框内侧边缘，4g主天线、wifi天线组件间隔设置于5g天线组件间，控制主板能够控制4g天线组件、5g天线组件和wifi 天线组件接收国内全频段的通信信号，能够满足第5代移动通信系统的高速率多数据通信需求，能够在有限的空间内减小天线之间的干扰，还能够保持良好的隔离度、辐射性能和5g天线的全方位极化方向，同时也让5g天线组件跟4g天线组件、wifi天线组件良好共存，改善了手机终端在上传数据下载数据使用体验，用户可以在在极短的时间内完成大量数据的传输，解决了现有技术中移动终端的天线接收设计数据通信速率低、天线之间干扰严重、隔离度和辐射性能不够好的问题。
35.以上所述之具体实施方式为本发明的较佳实施方式，并非以此限定本发明的具体实施范围，本发明的范围包括并不限于本具体实施方式，凡依照本发明所作的等效变化均在本发明的保护范围内。