[發(fā)明專利]用于降低天線陣列中互耦的設(shè)備和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710378606.2
• 申請(qǐng)日: 2017-05-24
• 公開（公告）號(hào): CN107437659B
• 公開（公告）日: 2020-07-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳克利;魏昌寧;梅熹德
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 香港中文大學(xué)
• 主分類號(hào): H01Q1/52
• 分類號(hào): H01Q1/52
• 代理公司: 北京英賽嘉華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11204
• 代理人: 王達(dá)佐;王艷春

提出了一種用于降低天線陣列中單元天線之間互耦的裝置和方法。該裝置位于天線陣列的近場，即反應(yīng)區(qū)中。所述裝置具有在一平面內(nèi)由扁平金屬或其它導(dǎo)體構(gòu)成的電隔離的矩形、十字形、L形和/或類似形狀的貼片的圖案。導(dǎo)電貼片被分段成最大尺寸不大于該天線的標(biāo)稱工作范圍中的最短波長的0.3倍的較小形狀，和/或相對(duì)接地面的高度大于0.25個(gè)中心頻率的波長和/或小于0.4個(gè)中心頻率的波長。導(dǎo)電貼片的尺寸和高度經(jīng)過設(shè)計(jì)使得相鄰單元天線之間在沒有使用導(dǎo)電貼片時(shí)測量或模擬得到的互耦S參數(shù)S₂₁^Array和在使用導(dǎo)電貼片時(shí)測量或模擬得到的互耦S參數(shù)S₂₁^ADS之間的差值S₂₁^Refl＝S₂₁^ADS–S₂₁^Array滿足：|S₂₁^Refl|的值在|S₂₁^Array|±|S₂₁^Array|×20％的范圍內(nèi)；以及Phase(S₂₁^Refl)的值在Phase(S₂₁^Array)+180°±30°的范圍內(nèi)。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及天線，特別是天線陣列，尤其是多輸入多輸出(MIMO)天線陣列(諸如大規(guī)模MIMO(M-MIMO))天線陣列中單元天線間互耦的降低。類似地，本公開也涉及用于雷達(dá)和其他應(yīng)用的相控陣天線。

背景技術(shù)

顯而易見，大規(guī)模MIMO(M-MIMO)技術(shù)已經(jīng)成為未來無線通信系統(tǒng)，特別是第五代(5G)無線系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。M-MIMO代表了天線和信號(hào)處理理論與工程化思維模式的轉(zhuǎn)變。原理上說，陣列中配備的天線越多，傳輸信道能具有的自由度就越高，且容量和鏈路可靠性方面的性能就越好。然而，M-MIMO系統(tǒng)的性能強(qiáng)烈依賴于天線陣列的性能和傳輸環(huán)境。隨著限空間內(nèi)的天線數(shù)量的增加，設(shè)計(jì)者將面臨更多的挑戰(zhàn)。這些挑戰(zhàn)之一是單元天線間的互耦效應(yīng)，互耦效應(yīng)是M-MIMO天線陣列性能的主要限制因素之一。在實(shí)施過程中，如何降低有限區(qū)域內(nèi)天線陣列(特別是M-MIMO天線陣列)中每對(duì)單元天線之間的互耦是一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的問題。人們一直期望提供一種用于降低天線陣列中互耦的設(shè)備和方法。

發(fā)明內(nèi)容

一般來講，公開了一種用于降低天線陣列中單元天線之間射頻(RF)和其他電磁輻射互耦的裝置。一組平面的、相互分離的金屬貼片圖案固定在天線陣列上方的近場中，貼片位于單元天線上方，或位于多個(gè)單元天線之間的上方。所述貼片平行于天線陣列的接地面。貼片可以由金屬或其他導(dǎo)電材料制成。在此為了方便起見，該裝置被稱為陣列天線去耦面(array-antenna decoupling surface，ADS)。

這些貼片通常具有偶數(shù)個(gè)側(cè)邊，其中相對(duì)的側(cè)邊彼此平行，諸如矩形、加號(hào)(pluses)形、T形，以及它們的略微彎曲的版本。貼片被放置成形成分段的矩形、加號(hào)形、框架、環(huán)以及其他幾何形狀。正方形是矩形的一種。

這些貼片處于一共平面中，該共平面可以容易地在低介電常數(shù)基板上形成。這些貼片處于天線的近場中，在陣列天線接地面上方的高度優(yōu)選地高于0.25λc，且該高度低于0.4λc，其中λc是天線設(shè)計(jì)的中心頻率的波長。