[發明專利]一種提升線極化緊湊MIMO天線陣列信道容量的方法

在審

• 申請號: 202010062328.1
• 申請日: 2020-01-20
• 公開（公告）號: CN111262030A
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 陳曉明;王逸鵬;李夢婷;黃惠琳
• 申請（專利權）人: 西安交通大學;西安交通大學深圳研究院
• 主分類號: H01Q1/52
• 分類號: H01Q1/52;H01Q21/08
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 王晶

一種提升線極化緊湊MIMO陣列自由度及信道容量的方法，主要在單元間隔較近的線極化MIMO天線陣列前方的空間中，間隔地引入高介電常數的矩形介質板。本發明能夠在一定的來波角度擴展下，降低緊湊MIMO陣列單元間的相關系數，提升陣列自由度及信道容量，改善無線AP設備的用戶體驗。該發明具有實施簡單、成本較低以及根據不同工程實際適用面寬、可擴展性強的優點。

技術領域

本發明涉及電磁場與微波技術領域，特別涉及一種提升線極化緊湊MIMO天線陣列信道容量的方法。

背景技術

5G時代的移動通信存在很多高容量場景，比如城市中心熱點區域、密集高層建筑區域、體育場館、大型室外活動場地等等。在現有移動寬帶業務場景的基礎上，為了進一步提升用戶體驗等性能，MIMO成為應對高容量需求的關鍵技術。在實際應用中，由于尺寸的限制，MIMO天線陣列單元間距無法做大，天線端口間的耦合在一定程度上影響MIMO天線系統的性能。目前已有的方法大多采用在天線陣列結構中加入解耦網絡、設計缺陷地結構或引入頻率選擇表面來抑制MIMO陣列天線端口間的耦合。但是，以上方法除設計復雜、加工成本高之外，僅僅增加端口間的隔離度并不能夠有效提升MIMO陣列的自由度和信道容量，還應當綜合考慮天線陣列中單元輻射特性帶來的影響。

發明內容

為了克服上述現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種提升線極化緊湊MIMO天線陣列信道容量的方法，增加多天線系統對不同方向來波的分辨力，在一定的角度擴展下降低天線端口間相關系數，提升MIMO天線陣列的自由度及信道容量。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種提升線極化緊湊MIMO天線陣列信道容量的方法，該MIMO天線陣列結構為1*n，由電場極化方向與陣列排布方向垂直的矩形背饋微帶天線單元組成，其特征在于，在相鄰矩形背饋微帶天線單元之間放置介質板20，從而通過影響單元輻射特性來降低天線端口間相關系數，提升多天線系統的自由度及信道容量。

所述的介質板20固定在天線罩或機框的內壁。

所述的MIMO天線陣列10由四個矩形背饋單極化微帶天線單元構成，陣列結構為1*4(1行4列)，天線單元的極化方向與陣列排布方向垂直。

所述的單元中心間距為0.3波長(自由空間波長)，間距小于半波長。

所述的MIMO天線陣列10單元極化方向與介質板20平行。

所述的MIMO天線陣列10工作頻率為2.4GHz。

所述的介質板20介電常數為4.7、厚5mm、長90mm和寬80mm，介質板20分別加載在天線單元間隔中間以及兩側單元外側的上方4mm處。

所述方法主要針對H面耦合的緊湊天線陣列(即天線單元電場極化方向與陣列排布方向垂直的1*n(1行n列)結構)有效。

本發明的有益效果：

本發明僅需在線極化緊湊MIMO天線陣列輻射方向上加入介質板，即可在天線單元間距較小、單元間耦合較為嚴重的情況下，通過影響單元輻射特性來降低天線端口間相關系數，提升多天線系統的自由度及信道容量。所采用的方法無需改變MIMO天線陣列結構，引入的介質板亦無需進行復雜的設計，整個方案易于實現。同時，介質板可選擇固定在天線罩或機框的內壁，充分利用整機空間。此外，介質板的個數可以根據MIMO天線陣列單元數進行適配，方法具有良好的擴展性。

附圖說明

圖1線極化緊湊MIMO天線陣列加載介質板主視圖。

圖2線極化緊湊MIMO天線陣列加載介質板側視圖。

圖3線極化緊湊MIMO天線陣列加載介質板俯視圖。

圖4線極化緊湊MIMO天線陣列加載介質板結構示意圖。