[发明专利]隔离度高的MIMO天线阵列

说明书

本发明涉及隔离度高的MIMO天线阵列，包括多个天线单元、超表面和隔离条带，相邻天线单元的交界位置处竖直设置有超表面，超表面两侧设置有隔离条带；天线单元包含上层辐射体、中间层介质基板和下层接地层；隔离条带的方阻为100Ω/sq。天线阵列的辐射体和接地层和隔离条带由石墨烯宏观薄膜材料制成。超表面上阵列设置有多个周期谐振单元层，周期谐振单元层为石墨烯薄膜组成的小型化变形十字结构。本发明包括隔离条带和超表面两种隔离途径，抑制耦合效果明显，隔离度显著提高，能够提高天线的辐射效率和修正方向图。隔离条带和周期谐振结构均采用石墨烯材料，具有良好的柔性、化学稳定性和轻质的优势。

技术领域

本发明涉及天线技术领域，具体涉及一种隔离度高的MIMO天线阵列。

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受天线，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，显著的提高系统吞吐率和信道容量。在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，或者是移动终端中，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。在特定空间内，天线单元数量越多，单元之间的耦合更强，会导致空间相关性增加、辐射效率降低、单元增益下降、信噪比恶化、信道容量减小等问题。因此，在有限的空间内，在MIMO系统中如何有效的减少天线单元之间的耦合，提高隔离度，并保证原天线的辐射性能，成为了研究热点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题提供一种隔离度高的MIMO天线阵列。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

隔离度高的MIMO天线阵列，包括多个阵列排布的天线单元、超表面和隔离条带，相邻天线单元的交界位置处竖直设置有超表面，所述超表面两侧设置有隔离条带。

进一步的，所述天线单元采用微带形式，包含上层辐射体、中间层介质基板和下层接地层，工作频率为3.5GHz。

进一步的，所述的隔离条带的方阻为100Ω/sq。

进一步的，所述天线单元的辐射体和接地层和隔离条带由石墨烯宏观薄膜材料制成。

进一步的，超表面上阵列设置有多个周期谐振单元层，所述周期谐振单元层为石墨烯薄膜组成的小型化变形十字结构。

进一步的，所述小型化变形的方式为将超表面十字型周期谐振单元的四个边进行折叠或卷绕，以减小超表面的总面积。

进一步的，超表面两侧隔离条带之间的间距为3mm，宽度为0.5mm。

在微波暗室中测试MIMO天线阵列在加载和未加载隔离条带和超表面情况下的隔离度。如图3所示，在3.5GHz，加载隔离结构的天线隔离度比未加载时提高了30dB。

本发明的有益效果为：本发明的提高MIMO天线阵列隔离度的方法，包括隔离条带和超表面两种途径，抑制耦合效果明显，隔离度显著提高，能够提高天线的辐射效率和修正方向图。另外，隔离条带和超表面的周期谐振结构均采用石墨烯材料，具有良好的柔性、化学稳定性，以及轻质的优势。

附图说明

图1是本发明的结构俯视图；