[發明專利]一種MIMO陣列天線及其加工方法

有效

• 申請號: 202110135501.0
• 申請日: 2021-02-01
• 公開（公告）號: CN112928473B
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發明（設計）人: 王平;陳錫煉
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: H01Q1/52
• 分類號: H01Q1/52;H01Q21/00;H01Q13/10;H01Q15/24
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 李朝虎

本發明公開了一種具有高隔離度的雙極化MIMO陣列天線及加工方法。其中，雙極化MIMO陣列天線選用背腔式縫隙天線，包括雙極化背腔式縫隙天線和多個介質塊，將多個雙極化背腔式縫隙天線按照彼此邊靠邊的方式排列，組合成為雙極化MIMO陣列天線。該發明相較于現有的提高陣列天線隔離度的方法而言，具有更高的帶寬，能夠適應用于更多場景，擁有比單極化陣列更高的信道容量，結構簡單且體積小。加工方法包括以下步驟：對背腔式縫隙天線進行預加工處理；將多個所述雙極化背腔式縫隙天線排列組合成雙極化MIMO陣列天線；在所述雙極化MIMO陣列天線上方增加隔離介質包括多個天線和介質塊。

技術領域

本發明涉及天線工程技術領域，具體涉及一種MIMO陣列天線及其加工方法。

背景技術

MIMO系統表示為多輸入多輸出的通信系統，MIMO陣列天線即為多個天線按照一定方式排布形成的陣列，其作用是能夠使用多空間通道傳輸和接收數據，在不增加通信系統帶寬情況下，成倍提高通信系統容量與頻譜利用率，在現代新型通信系統中有廣泛地應用前景。

然而，MIMO陣列天線中，天線陣元之間通常存在較強互耦，導致各信道之間相關系數變高。針對該種情況，近年來，出現了各種MIMO陣元天線解耦方法，主要分為以下幾種：第一種是利用去耦網絡實現解耦，該方法通常需要較為復雜的網絡設計；第二種是采用周期結構實現解耦，該方法會占用大量陣元間隔，不利于陣列小型化；第三種是利用超表面結構解耦，該方法結構造較復雜，成本較高；第四種是利用中和線解耦，該方法對隔離度的提升較為有限。

綜上所述，傳統的MIMO陣列天線存在較強的互耦，而現有的解耦方法又存在設計復雜、不利于小型化和隔離度提升有限的問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：目前尚未提出能夠提高寬帶和雙極化MIMO陣列隔離度的方法及相應的雙極化MIMO陣列天線，目的在于提供一種具有高隔離度的雙極化MIMO陣列天線的加工方法，以及具有高隔離度的雙極化MIMO天線，解決現有技術無法同時滿足既能提高寬帶又能實現雙極化MIMO天線高隔離度的問題。

本發明通過下述技術方案實現：

一種MIMO陣列天線，包括多個邊靠邊排列的背腔式縫隙天線和隔離介質。其中，隔離介質覆蓋在所述多個邊靠邊排列的背腔式縫隙天線的上方，用于隔離電磁波。

本發明提出的一種MIMO陣列天線與現有的MIMO陣列天線相比，其創新點在于：

采用了在MIMO陣列天線上方覆蓋隔離介質的方法，使得從一個陣元天線中輻射出的空間波到達空氣與隔離介質的分界面時，會有一部分反射到另一個陣元天線處與沿天線介質傳播的表面波進行中和；因反射系數與空間波的頻率無關，因此采用此方法能夠在寬頻帶范圍內提高MIMO陣列天線的隔離度。

選用了背腔式縫隙天線作為MIMO陣列天線的輻射單元，優勢在于，背腔式縫隙天線具有結構緊湊、易于加工、易于嵌入等結構特征，從而使MIMO陣列天線的整體結構簡單，易于實現；并且背腔式縫隙天線能夠提高MIMO陣列天線的工作帶寬。

多個背腔式縫隙天線采用邊靠邊的方式排列，使得MIMO陣列天線的內部結構更加緊湊，有利于MIMO陣列天線的小型化。

作為對本發明的進一步描述，在背腔式縫隙天線的諧振腔上方的金屬壁上具有十字型槽縫。該十字型槽縫使背腔式縫隙天線具有了雙極化特性，從而使得由多個具有十字型槽縫的背腔式縫隙天線組合得到的MIMO陣列天線能夠輻射出雙極化電磁波。

作為對本發明的進一步描述，上述覆蓋在MIMO陣列天線上方的隔離介質包括多個依次疊放的介質塊，這些介質塊具有不同的大小、不同的厚度和不同的介電常數。