[發明專利]基于PIFA天線的MIMO系統中多天線間隔離的改善結構和方法

在審

• 申請號: 202011169724.0
• 申請日: 2020-10-28
• 公開（公告）號: CN112216982A
• 公開（公告）日: 2021-01-12
• 發明（設計）人: 俞彬
• 申請（專利權）人: 陽光學院
• 主分類號: H01Q1/52
• 分類號: H01Q1/52;H01Q1/50;H01Q1/24;H01Q21/00
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 林捷;蔡學俊

本發明涉及一種基于PIFA天線的MIMO系統中多天線間隔離的改善結構和方法，其中基于PIFA天線的MIMO系統中多天線間隔離的改善結構，其特征在于：包括多個PIFA天線、第一端與PIFA天線接各地臂分別電連接的多個50歐姆傳輸線和共同與各50歐姆傳輸線第二端電連接的RLC串聯諧振電路，以及與PIFA天線各饋電端口電連接的多組電長度為e1+e2的傳輸線，每兩組e1+e2傳輸線在電長度為e1處的節點處并聯有一個SIR傳輸線。本發明可以應用于目前室內外小基站全向PIFA天線的隔離度提升，是一種系統的設計方法，可以解決多天線間隔離度差的問題，設計步驟明晰，解耦網絡的加入，不影響原先設計好的天線的駐波和輻射特性，不需要反復的更改天線的布局。

技術領域：

本發明涉及一種基于PIFA天線的MIMO系統中多天線間隔離的改善結構和方法。

背景技術：

隨著現代通信技術的發展，MIMO技術的應用已經深入到所有常見的基站和終端中，而MIMO技術中一項關鍵的指標即天線的隔離，當天線間隔離不足時，MIMO系統的通信能力會下降，針對行業內的MIMO通信系統，一般情況下，天線的隔離要求在20dB以上，且越高越好。

由于目前基站以及終端等設備受到美觀、抗風性以及成本這些因素的制約，對于設備的體積要求越來越苛刻，同時，MIMO系統對于通信速率的要求也越來越高，4*4以及8*8等多天線共存的情況將會更加普遍，這就導致了天線間距難以避免的相互靠近，天線的互偶嚴重，將導致MIMO系統性能的嚴重惡化。

近年來，針對降低天線間互偶的研究越來越多，其主要分為中和線解耦、諧振器解耦、寄生諧振單元解耦以及超材料解耦等，前兩種技術是針對天線輸入端口附近進行設計，后兩種技術是作用于天線輻射近場，其主要思想均是提供另外一條耦合路徑，其耦合效應與天線原先的空間耦合效應相抵消，目前，這些技術的研究主要應用于室內極小型的基站和終端以及大型的室外基站天線上，而針對室內外中小型的基站研究較少。

室內外中小型基站由于體積介于極小型基站或終端和大型室外基站之間，其留給天線的空間屬于比較臨界，天線間距依然可以大于全向天線輻射的近場，不像手機那么緊湊也沒有宏站天線那么富裕，天線為了滿足性能，MIMO系統天線之間隔離度往往在10~20dB之間，許多廠商往往通過合理的布局天線的位置或者使用交叉極化的方案來達到隔離度的要求，但是這種情況下往往犧牲了天線的輻射特性指標，前者是通過找尋天線輻射的零點，將零點位置對準相鄰天線以改善天線之間的隔離，導致天線輻射的全向性惡化，后者對于隔離的提升效果很好，但是由于水平極化的天線的效率和覆蓋范圍不如垂直極化天線，且水平極化的天線在低頻段需要占用較大的空間，是一種妥協的考量，兩種方式雖然提升了天線間的隔離，但別的指標的惡化也會影響MIMO系統的性能。

目前，針對全向天線，比較優選的方法有以下兩種，第一、寄生輻射陣子改善天線間耦合；這種方法對于天線數量少的MIMO系統較為有效，但是一旦多天線間隔離均不能滿足指標，這種方式設計起來就會比較繁瑣，因為多天線中兩兩互偶的情況較多也較為復雜；第二、切斷地面的耦合電流；這種方法同樣針對的是兩兩天線之間，一旦多天線之間無法滿足隔離指標，設計往往難以進行。

發明內容：

本發明要解決的技術問題，在于提供一種能夠提升基于PIFA天線的MIMO通信系統天線間隔離度的系統的設計方案，用于保證MIMO系統的通信性能能夠發揮到最佳。

本發明基于PIFA天線的MIMO系統中多天線間隔離的改善結構，其特征在于：包括多個PIFA天線、第一端與PIFA天線接各地臂分別電連接的多個50歐姆傳輸線和共同與各50歐姆傳輸線第二端電連接的RLC串聯諧振電路，以及與PIFA天線各饋電端口電連接的多組電長度為e1+e2的傳輸線，每兩組e1+e2傳輸線的節點處并聯有一個SIR傳輸線。

進一步的，上述50歐姆傳輸線的電長度為360deg的整數倍。