[发明专利]基于贴片MIMO天线的低剖面小型化去耦结构

说明书

本发明公开了一种基于贴片MIMO天线的低剖面小型化去耦结构，所述去耦结构包括由下至上依次设置的金属接地板、矩形介质基板，该矩形介质基板的上表面上设置第一贴片天线、第二贴片天线以及微带谐振器，各天线与微带谐振器相耦合的边到微带谐振器的距离相等，且耦合强度相等；所述第一贴片天线、第二贴片天线上分别设置第一输入端口、第二输入端口，所述微带谐振器的中心位置一侧设有方形枝节，方形枝节中心设有金属化过孔；第一贴片天线到第二贴片天线的耦合与第一贴片天线经微带谐振器后再到第二贴片天线的耦合等幅反向。本发明具有结构紧凑、低剖面、高性能等优点，适用于MIMO通信系统。

技术领域

本发明属于微波无源器件技术领域，特别涉及一种基于贴片MIMO天线的低剖面小型化去耦结构。

背景技术

在MIMO天线系统的设计中，多天线单元通常布置在有限的空间内，相邻天线单元之间的强烈的相互耦合形成了较大的电磁干扰，从而影响MIMO系统的工作性能。另一方面，贴片天线由于其低剖面、易于集成和形式多样化的性能，是MIMO系统中最典型的天线形式之一。为了充分利用贴片天线的优势，设计一种结构紧凑、低剖面、高性能的贴片天线去耦结构具有非常重要的应用价值。

近年来，研究者对多种去耦结构设计方法进行了研究。

在文献1(K.-L.Wu,C.Wei,X.Mei,and Z.-Y.Zhang,“Array-antenna decouplingsurface,”IEEE Trans.Antennas Propag.,vol.65,no.12,pp.6728–6738,Dec.2017.)中，引入了一个由多个金属反射贴片组成的阵列天线去耦表面(ADS)来抑制贴片天线的互耦，ADS被放置在天线阵的上方距离超过0.25λ0的位置，以创建一个新的反射信号来抵消相邻天线单元的耦合信号,从而提高天线端口之间的隔离。然而ADS等上层反射结构会使得天线的剖面增高，没有充分利用上贴片天线的低剖面优势，在一些低剖面要求较高的环境中就不太适用。

在文献2(Y.Zhang,S.Zhang,J.Li and G.F.Pedersen,A Transmission-Line-Based Decoupling Method for MIMO Antenna Arrays,in IEEE Transactions onAntennas and Propagation,vol.67,no.5,pp.3117-3131,May 2019.)中，天线下方增加了一层介质来加载T型去耦网络，该去耦网络是将补偿后的传输线部署在每一对天线的馈线上，实现纯虚数的传输导纳，然后通过引入的两条传输线之间的并联反应来抵消这个传输导纳，最终实现隔离的增强。然而，去耦网络的设计往往是复杂的，为了获得良好的去耦性能，必须对去耦网络进行综合优化。同时，去耦网络需要在地板层下方再增加一层介质用于加载去耦网络层，会增大天线的剖面。

在文献3(Z.Niu,H.Zhang,Q.Chen and T.Zhong,Isolation Enhancement for 1×3Closely Spaced E-Plane Patch Antenna Array Using Defect Ground Structureand Metal-Vias,in IEEE Access,vol.7,pp.119375-119383,2019.)中，引入了DGS来增强紧密靠近的1×3的E面贴片天线阵的隔离。在地板足够大的前提下，通过对地开槽可以获得较好的去耦性能。然而在地板开槽会带来不必要的背向辐射，同时对地板的大小有一定的要求。

总之，现有技术存在的问题是：贴片MIMO天线去耦结构在实现性能良好的前提下较难同时满足结构紧凑、低剖面等要求，不利于贴片MIMO天线在实际应用中的推广使用。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术存在的问题，提供一种结构紧凑、低剖面、高性能的贴片MIMO天线去耦结构。