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一种新型多天线系统


技术摘要:
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  全部
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。
技术实现要素:
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 3 CN 111600129 A 说 明 书 2/3 页 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; 优选的,所述周期谐振单元结构层设计为多层,进一步提升天线的带宽,部分消除单层 周期谐振结构单元的表面波的影响,提高传输或反射系数。 优选的,所述多层的周期谐振单元结构层中,各层的谐振单元采用相同或不同结 构。 优选的,所述多层的周期谐振单元结构层分别覆于一层介质基板层上,各层的介 质基板层采用相同或不同的介电材质,同时各层的介质基板层根据实际需要设计相同或不 同的厚度。 优选的,所述去耦芯片选择调谐式、单频或者多频式芯片的一种。 本发明的优点是: 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。 附图说明 下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述: 图1为实施例中一种四单元MIMO天线系统示意图; 图2为实施例中四天线单元组成的线阵MIMO天线的S11参数图; 图3为实施例中四天线单元组成的线阵MIMO天线的S12参数图。
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