[發明專利]一種5G毫米波電磁混合雙極化MIMO天線陣列

在審

• 申請號: 202010906147.2
• 申請日: 2020-09-01
• 公開（公告）號: CN112117535A
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發明（設計）人: 王世偉;胡雄敏;李銀;杜志敏;葛建華;袁素華;胡斌強;何瑤;朱剛;黃冠龍
• 申請（專利權）人: 廣州智訊通信系統有限公司
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q1/48;H01Q1/50;H01Q1/52;H01Q5/307;H01Q21/24
• 代理公司: 廣州市越秀區哲力專利商標事務所(普通合伙) 44288
• 代理人: 葛燕婷

本發明提供一種5G毫米波電磁混合雙極化MIMO天線陣列，由地板、介質層、金屬柱、槽型網格以及金屬矩形網格組成。采用槽線和微帶線混合設計的毫米波MIMO天線陣列，通過調節單元的幾何參數便可以調節阻抗帶寬，每一個矩形網格的短邊即為一個輻射單元，在一定條件下，隨著輻射單元個數的增加天線增益也會增加，天線工作頻段寬為24.0GHz～27.5GHz,完全覆蓋24.25～27.5GHz(5G)頻段，在微波集成電路和通信系統中具有很大的應用價值，為電磁混合型網格MIMO陣列天線在微波集成電路和5G通信系統中能夠廣泛應用提供基礎，具有高隔離、阻抗帶寬寬、增益高、工作于毫米波段、體積小、易加工、集成度高等優點。

技術領域

本發明涉及無線通信技術領域，尤其涉及一種5G毫米波電磁混合雙極化MIMO天線陣列。

背景技術

網格陣列天線，最早是由Kraus在1964年提出，并在1966年獲得專利。自那時起，人們對它進行了一系列的研究，但這些研究都只是在較低的頻率上進行。1996年Nakano和他的助手提出了蜂窩式網格天線，1998年又在網格天線上加載C型轉換器使它達到圓極化的目的。隨后又通過彎曲網格的長邊來得到小型化的網格陣列天線，還通過修改網格的短邊來得到圓極化網格陣列天線。

2016年ZhiHao Chen和YuePing Zhang等人發表的題為“A 94-GHz Dual-Polarized Microstrip Mesh Array Antenna in LTCC Technology”的文章，首次提出了一種用于94GHz的微帶網格陣列天線。微帶網陣天線增加了系統的極化分集，能夠同時支持兩個正交極化的接收和任意一個極化的傳輸。提出的設計是由兩個正交方向的柵格陣列組成，其中匹配樁被專門設計來補償由于另一個極化的互補陣列的直接耦合而引起的輸入阻抗的變化。雙線極化微帶網陣列天線作為單口天線，在93.6GHz時測量到的最大實現增益為13.3dBi,10dB阻抗帶寬為6.91％，3-dB增益帶寬為1.70％，其結構如圖1所示。

2018年，Zhang Yue Ping等人發表題為“Mutual Coupling BetweenSubmicrostrip Grid Arrays on Electrically Thin Substrate”的文章，文章中提出一種在薄的介質基板上設計了一款高隔離的微帶網格MIMO天線陣列。研究發現，薄的介質基板上微帶網格陣列間的相互耦合主要是由介質極化電流引起的。通過適當選擇天線陣系數和尺寸，可以實現亞柵陣之間的高隔離。但是由于介質基板太薄，所以其工作帶寬較窄，其結構如圖2所示。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種5G毫米波電磁混合雙極化MIMO天線陣列，采用槽線和微帶線混合設計的毫米波MIMO天線陣列天線工作頻段寬24.0GHz～27.5GHz,完全覆蓋24.25～27.5GHz(5G)頻段，在微波集成電路和通信系統中具有很大的應用價值。

本發明提供一種5G毫米波電磁混合雙極化MIMO天線陣列，包括微帶網格天線陣列、饋電點、連接件、第一介質層、槽型網格天線陣列、金屬地、金屬柱、第二介質層、同軸電纜，所述第一介質層的頂面和底面印刷有金屬層，所述微帶網格天線陣列、所述饋電點、所述連接件位于所述第一介質層的頂面，所述槽型網格天線陣列印刷在所述第一介質層的底面，所述第一介質層和所述第二介質層開設有金屬通孔，所述金屬柱通過所述金屬通孔安裝在所述第一介質層和所述第二介質層上，所述第二介質層的頂面印刷有金屬層，所述金屬地印刷在所述第二介質層的頂面，并與所述同軸電纜的外導體相連作為所述槽型網格天線陣列的反射面，所述金屬地通過所述金屬柱與所述槽型網格天線陣列的外圍金屬相連作為所述微帶網格天線陣列的反射面，所述微帶網格天線陣列的饋電點與所述同軸電纜的內導體連接，所述同軸電纜的外導體與所述槽型網格天線陣列相連，所述同軸電纜的內導體通過所述槽型網格天線陣列的饋電點與所述連接件相連，所述連接件通過所述金屬柱與所述槽型網格天線陣列連接。