[发明专利]基于电磁耦合抵消的自解耦MIMO天线

说明书

本发明提出了一种基于电磁耦合抵消的宽频带自解耦MIMO天线，主要解决现有自解耦MIMO天线带宽窄的问题。其包括矩形介质板(1)，两个辐射贴片(2)和金属地板(3)，辐射贴片和金属地板分别印制在矩形介质板的上下表面，每个辐射贴片包括馈电线(21)，辐射枝节(22)和短路枝节(23)；该辐射枝节位于馈电线的上方，其下方设有附加枝节(26)，其两侧末端分别延伸有两个倒L型的解耦枝节(24)和调谐枝节(25)，两者之间设有矩形缝隙(27)；该短路枝节位于馈电线的内侧，其通过金属通孔(4)与金属地板相连；同轴馈电端口的内芯通过非金属通孔(5)与馈电线连接。本发明频带宽，隔离度高，可应用于5G通信系统中。

技术领域

本发明属于天线技术领域，特别是涉及一种自解耦MIMO天线，可用于5G无线通信系统。

背景技术

多输入多输出MIMO技术就是在接收端和发射端上均采用多副天线进行信号传输，实现信道的空间分集，从而有效地提高频谱利用率，增加信道容量，增强通信质量，其被认为是未来移动通信与个人通信系统实现高速率数据传输，提高传输质量的重要途径。它可以充分挖掘利用空间资源，最大限度地提高频谱利用率和功率效率，成为下一代移动通信研究的关键之所在。然而智能设备日趋小型化，空间有限，当多天线集成在一个很小的终端时，天线单元之间存在强烈的互耦，这种互耦将造成天线不匹配、方向图恶化、信道容量低的问题，从而降低MIMO系统的性能，所以MIMO解耦成了研究者们关注的热点。

现有的解耦技术主要有如下几种方案：

一是使用中和线连接天线单元，通过物理连接天线单元，从而抵消原有耦合；

二是在天线单元中间添加寄生耦合单元，引入新的耦合路径，从而抵消原有耦合；

三是将天线正交放置，实现极化分集，提升隔离度；

四是采用缺陷地结构，即在天线间的地板上刻蚀缝隙，达到解耦的目的。

上述这些解耦技术由于在实现解耦时都需要添加额外的解耦结构或匹配电路，因而增加了天线设计的复杂性，降低了天线应用的灵活性，限制了其应用场景。

为解决上述几种解耦方法存在的问题，自解耦天线近些年被广泛研究。由于其不需要添加任何额外的解耦结构，仅靠天线本身的结构特性就可以实现较高的隔离度，相比其他的解耦技术，具有自己独特的优势，应用较为灵活。然而目前的自解耦天线，普遍面临着带宽较窄的问题，大多数仅仅覆盖3.4-3.6GHz这一个5G频段，这显然不能应对无线通信行业飞速发展对终端天线带来的高要求，所以拓展自解耦MIMO天线的带宽成了亟需解决的问题。

根据工信部5G频段划分，中国移动拥有的5G频段为2515MHz-2675MHz和4800MHz-4900MHz；中国电信为3400MHz-3500MHz；中国联通为3500MHz-3600MHz；而中国广电则拥有703MHz-743MHz，758MHz-798MHz低频段以及4.9GHz中频段的5G频段。另外电信、联通以及广电共同享有3300MHz-3400MHz的5G频段。四大运营商频谱范围覆盖中低频段，各具优势，协同发展。可以预见，在未来的无线通信领域，无线通信技术的发展势必对MIMO天线的带宽有更高的要求，使其可以满足多个通信标准，宽频或者多频段工作势必成为天线发展的趋势。