[发明专利]一种多通道调谐去耦芯片

说明书

本发明公开了一种多通道调谐去耦芯片，包括多个可调谐电容和可调谐电感，所述可调谐电容按照串联方式与天线相连，可调谐电感按照并联方式与天线连接。所述多通道调谐去耦芯片整体为一长方形，包括若干去耦单元，芯片各个去耦单元包括两个可调谐电容和一个可调谐电感，组成T型去耦电路；T型去耦电路在芯片内部设计成等效的回字型金属开口谐振环，芯片的可调谐电容和可调谐电感分别通过芯片引脚与天线相连。本发明通过调节可调谐电容和可调谐电感的数值大小、串并联方式、元器件数目可以使得在设计者所指定的频段内，天线阵列各单元之间的耦合能够有效降低到20或25分贝以下，从而将天线单元的辐射效率提高10%以上。

技术领域

本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种无线设备中降低天线阵列中各天线单元互相耦合、提高天线单元之间隔离度的多通道调谐去耦芯片。

背景技术

随着移动通信系统的快速发展，无线频谱资源日益短缺，第五代移动通信系统(5G)中提高信息传输速率主要研究热点之一。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)技术是指在不增加带宽的情况下，成倍地提高通信系统的容量和频谱利用率。通过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。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，完成电磁波的发射和接受。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

研究表明当材料的等效介电常数和磁导率其中一个为负值而另一个为正值时，电磁波在其特定频段内无法传播。

同时根据等效参数模型理论，将细金属线阵列和金属开口谐振环放置在一起。两种结构通过周期排列的方式摆放在一起时，电磁场会激励感应电流在周期性金属结构上同时起作用，从而产生负的介电常数以及负的磁导率。

本发明利用上述核心原理，通过设计特殊结构的谐振环，并通过低温共烧陶瓷(LTCC)技术，集成芯片，该芯片在一定的频带内产生单负特性，用于天线之间去耦。

本发明的技术方案是：

一种多通道调谐去耦芯片，包括多个可调谐电容和可调谐电感，所述可调谐电容按照串联方式与天线相连，可调谐电感按照并联方式与天线连接；可调谐电容和可调谐电感组成去耦芯片，用于改善多线阵列耦合性能。

优选的，通过对可调谐电容和可调谐电感的数值大小、串并联方式、元器件数目进行调整，使得采用所述多通道调谐去耦芯片的天线线阵降低各天线单元间耦合，提高隔离度。

优选的，通过对可调谐电容和可调谐电感的数值大小、串并联方式、元器件数目进行调整，使得采用所述多通道调谐去耦芯片的天线线阵的增益提高，辐射效率增加。