[发明专利]一种新型多天线系统

说明书

本发明公开了一种新型多天线系统，包括由上到下的：周期谐振单元结构层、介质基板层、天线阵列、去耦芯片；所述周期谐振单元结构层覆于介质基板层上，组成超表面覆层，所述超表面覆层通过介质支撑柱或者天线罩结构，覆盖于天线阵列上方；天线阵列由若干天线单元阵列分布组成，相邻两天线单元底端之间通过去耦芯片相连。本发明的新型多天线系统，采用降低多天线系统中各天线单元之间耦合的设计方法，将超表面覆层和去耦芯片综合运用到多天线系统中，超表面覆层用于降低天线之间空间的耦合，去耦芯片降低天线之间表面波的耦合。

技术领域

本发明涉及无线通信领域，特别涉及一种高隔离度、小型化的新型多天线系统。

背景技术

随着移动通信系统的快速发展，射频频谱资源日益短缺，如何提供更高质量、更快速的通信服务成为第五代移动通信系统(5G)中的研究热点。在此背景下，已经提出许久的多输入多输出(MIMO)通信技术成为了5G系统中的关键技术。

多输入多输出(MIMO)技术是指在发射端和接收端同时使用多个发射天线和接收天线，使信号通过发射端和接收端的多个天线发射和接收。因此，多输入多输出技术能够在不额外增加通信频带和发射功率的情况下，实现高速、大容量的数据传输，显著的提高系统数据吞吐率和信道容量。在多输入多输出(MIMO)系统中，天线起着至关重要的作用，因为天线的特征固有地包含在发射器和接收器之间的通信信道中。

MIMO技术是基于天线阵列而言的，随着对信道容量需求的不断增长，大规模MIMO技术将会成为5G系统的核心，并且紧凑密集的阵列将促进这一进程。然而，无论是5G基站，或是移动终端中，由于空间限制，随着天线数量的增加，天线单元之间的间距相对较小，造成单元之间会形成强烈的互相耦合。在特定的空间内，天线单元数量越多，单元之间的耦合更强，会导致：

（1）空间相关性的增加；

（2）辐射效率的降低；

（3）单元增益的下降；

（4）信噪比的恶化；

（5）信道容量的减小。

综上所述，在有限的空间内，在MIMO系统中如何有效的减小天线单元之间的耦合，提高单元之间的隔离度，并保证原天线的辐射性能，成为了业界研究的热点。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种在物理空间受限、相邻天线单元存在强烈的互耦的情况下，采用频率超表面覆层和去耦芯片综合手段改善多天线单元之间的耦合性能。

本发明的技术方案是：

一种新型多天线系统，包括由上到下的：

周期谐振单元结构层；

介质基板层；

天线阵列；

去耦芯片；

所述周期谐振单元结构层覆于介质基板层上，组成超表面覆层，所述超表面覆层通过介质支撑柱或者天线罩结构，覆盖于天线阵列上方；天线阵列由若干天线单元阵列分布组成，相邻两天线单元底端之间通过去耦芯片相连。

优选的，通过对超表面覆层内的谐振单元尺寸、谐振单元间距以及覆层与阵列天线的高度进行调整，使得含有所述超表面覆层的多天线系统中的各单元间耦合降低，隔离度提高。

优选的，通过对超表面覆层内的谐振单元尺寸、谐振单元间距以及覆层与阵列天线的高度进行调整，使得含有所述超表面覆层的多天线系统的增益提高，辐射效率增加。

优选的，所述超表面覆层内的谐振单元采用不同的结构形式，以适应实际天线系统需求；