[发明专利]一种应用于5G毫米波通信的大规模MIMO有源天线阵列

说明书

本发明公开一种应用于5G毫米波通信的大规模MIMO有源天线阵列，包括天线阵列、多功能板、多通道TR组件、波控电源模块，天线阵列对应设置于多功能板上，多通道TR组件和波控电源模块固定在多功能板上并与天线阵列相连；本发明采用大规模阵列天线技术，实现定向信号传输，利用相控阵天线的定向增益来抵消信号的空间路径损耗，而且利用相控阵天线的波束指向动态可调特点可实现了信号的空间维度的复用，大幅减低了各个用户之间的相互干扰，有力提高了系统的容量，实现低功率、高效率的信号传输。

技术领域

本发明涉及天线阵列技术领域，具体涉及一种应用于5G毫米波通信的大规模MIMO有源天线阵列。

背景技术

随着无线通信技术特别是移动互联网及物联网通信技术的发展，人们对高数据传输率、高数据容量的网络业务需求越来越明显，但是随着工作于各种模式无线网络设备及移动终端的应用(2/3/4G网络、WiFi、蓝牙等)，低频段(3GHz以下)频谱已经极为拥挤，电磁环境越来越复杂，各种无线设备之间的相互影响日渐增大，而且该频段的频谱资源面临枯竭的风险，这些均严重制约了数据的传输速率的提升；同时，低频段的可用带宽很窄，无法满足高数据吞吐量通信系统高速传输海量数据的需求。

相对于传统的低频段，高频段尤其是毫米波频段的应用较少，存在大片连续带宽在1G以上的可用频带，频谱资源极为丰富，在相同的相对带宽下，毫米波频段能够提供的工作带宽也远远大于低频段，大带宽的频谱能够提供高速的数据传输速率(高于1Gbps)、更大的网络容量，满足5G通信网络的传输速率和网络容量的需求。同时，毫米波频段的波长短，相应的天线及器件的集成度高、尺寸小、结构紧凑，从而设备的体积小、重量轻、便于安装和移动，满足通信设备占用空间小、轻重量的应用需求。另外，随着大功率的功率器件、低噪声接收器件等关键器件的突破和毫米波集成技术、工艺水平的成熟，使得毫米波通信技术成为军用和民用通信的重要选择，是5G通信的重要发展方向。

但是，受到器件和工艺的限制，毫米波频段难以无法实现高功率传输，并且毫米波频段信号在空气中的传输路径损耗较大，限制了毫米波频段在广域覆盖通信的应用；另外一方面，毫米波频率信号的绕射力、穿透力差，易受到高建筑物、大型广告牌等障碍的遮挡，在有较多障碍物的环境下使得通信链接不稳定，容易引发通信信号中断，也易产生信号盲点。

鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本发明。

发明内容

为解决上述技术缺陷，本发明采用的技术方案在于，提供一种应用于5G毫米波通信的大规模MIMO有源天线阵列，包括天线阵列、多功能板、多通道TR组件、波控电源模块，所述天线阵列对应设置于所述多功能板上，所述多通道TR组件和所述波控电源模块固定在所述多功能板上，并与所述天线阵列相连；

所述天线阵列包括从上至下依次设置的天线单元、天线反射层、射频功率分配网络层、第一参考地层、低频功率分配网络层、电源层、第二参考地层、TR组件焊盘层，所述第一参考地层设置为射频功率分配网络的参考地层；所述第二参考地层设置为PCB微带线的参考地层；所述电源层和所述低频功率分配网络层对应设置；

所述多功能板包括从上至下依次设置的天线辐射板、参考地层板、射频功率分配板、低频功率分配板、TR组件焊接板；所述多功能板还设置有黏合层，所述黏合层用于所述天线辐射板、所述参考地层板、所述射频功率分配板、所述低频功率分配板、所述TR组件焊接板之间的连接；

所述天线单元设置于所述天线辐射板的上端面，所述天线反射层设置于所述参考地层板的下端面，所述第一参考地层和所述射频功率分配网络层设置于所述射频功率分配板的上下两端面上，所述低频功率分配网络层和所述电源层设置于所述低频功率分配板的上下两端面上，所述第二参考地层和所述TR组件焊盘层设置于所述TR组件焊接板的上下两端面上，所述射频功率分配网络设置于所述射频功率分配板上，所述波控电源模块设置于所述TR组件焊接板上。