[发明专利]一种基于液态金属的4G MIMO手机天线

说明书

本发明涉及一种基于液态金属的可调4G MIMO手机天线，包括一个平面单极子天线，一个平面倒F天线，液态金属沟道，液态金属，金属地本体、两个L型金属地分支。其中，单极子天线为主天线，可以工作在LTE700/GSM850/GSM900/DCS/PCS/UMTS/LTE2300/LTE2500这八个频段。平面倒F天线为副天线，可以覆盖DCS/PCS/UMTS/LTE2300/LTE2500这五个高于1GHz的高频段，在低于1GHz的LTE700/GSM850/GSM900频段内，可以通过调节液态金属的长度来改变谐振频率。两个天线在工作频段内的隔离度高于10dB，天线的效率在低频段可达60％以上，在高频段可达80％以上，并且液态金属的调节长度在20mm以内，可以满足手机天线的基本要求。该天线具有覆盖频段广、结构简单易于制造、天线效率及隔离度好等优点。

技术领域

本发明涉及移动通信MIMO天线技术领域，具体内容为一种基于液态金属的可重构4G MIMO手机天线。

背景技术

随着通信技术的发展，对手机天线信息传输速率的要求也越来越高，MIMO技术的应用可以成倍的提高无线信道容量，在不增加通信带宽的情况下，MIMO技术可以成倍的提高频谱利用率。目前，对于MIMO天线的研究主要涉及频率高于1GHz的高频段，关于低于1GHz的LTE700/GSM850/GSM900频段内的MIMO天线退耦技术研究相对少的多。通常两端口MIMO天线中的两个天线分别位于手机电路板的两个短边，基于本征模理论的研究表明，一个平面倒F天线位于电路板中央另一个单极子天线放置在电路板短边的结构能够很大程度的提高隔离度，然而这样的设计是难以实际应用的。随着工作频率的降低，更大的电长度使得两个天线之间的互耦更加显著，这也使得在低频段实现MIMO技术非常困难。

基于液态金属的可重构天线最早于2009年提出，相比于使用变容二极管和机械结构的可重构天线，液态金属天线不需要复杂的偏置电路，结构更加简单。通过改变液态金属的长度就能实现天线谐振频率的调节。不过，液态金属沟道的加工存在一定的难度，PMMA沟道材料也会使天线的频率产生一定的偏离。

因此，设计基于液态金属并可覆盖全部4G频段的可重构MIMO手机天线具有实际意义。

发明内容

本发明提出了一种基于液态金属的可重构4G MIMO手机天线，该天线为平面结构，生产成本和难度低，频率可调。

本发明提供的基于液态金属的4G MIMO手机天线，包含一个平面单极子天线，一个平面倒F天线，液态金属沟道，液态金属填充到液态金属沟道中形成液态金属条，金属地本体、两个L型金属地分支；其中，平面单极子天线为主天线，能够同时覆盖低频段698-960MHz和高频段1710-2690MHz；平面倒F天线为副天线，覆盖1710-2690MHz频段，并通过调节液态金属长度等效的覆盖698-960MHz频段；两天线在工作频段内的隔离度始终高于10dB；液态金属沟道设置于平面倒F天线的一侧，通过调节液态金属条的长度来调节副天线在低频段内的谐振点，不同的液态金属条的长度对应于不同的低频谐振频率；两个L型金属地分支印刷在金属地本体的平面倒F天线一侧，用于调节平面倒F天线的高频谐振点和低频谐振点及隔离度。调节液态金属长度对单极子天线和平面倒F天线的高频段的影响有限，两个天线在工作频段内始终可以有很好的隔离度。

手机天线的结构为平面的，没有引入电容、电感等集总参数元件，主天线、副天线及由液态金属和L型金属地分支构成的退耦结构均印制在手机电路板上，平面倒F天线通过接地孔和金属地本体相连，制造成本低廉工艺简单。

液态金属沟道与平面倒F天线的辐射金属条相连，液态金属的长度可从0mm调节至28mm，不同的液态金属长度对应着平面倒F天线在低频段内不同的谐振频率。平面倒F天线的低频段谐振频率仅由一段液态金属条决定，通过调节液态金属条的长度来调节副天线在低频段内的谐振点，对某一固定液态金属条长度，-6dB带宽至少为10MHz，谐振点越靠近960MHz，-6dB带宽越大。