[發(fā)明專利]5G massive MIMO人工介質(zhì)透鏡天線及其人工介質(zhì)透鏡

有效

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• 申請日: 2022-05-19
• 公開（公告）號: CN114639969B
• 公開（公告）日: 2022-08-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 樊宏亮;焦西斌;任玉文;肖良勇;熊蘭;王建青;田建科;陳瀅;張霖;李天佐;肖兵;王赟
• 申請（專利權(quán)）人: 西安海天天線科技股份有限公司
• 主分類號: H01Q15/08
• 分類號: H01Q15/08;H01Q19/06
• 代理公司: 北京華進京聯(lián)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11606
• 代理人: 朱麗娟

本發(fā)明涉及一種5G massive MIMO人工介質(zhì)透鏡天線及其人工介質(zhì)透鏡。介質(zhì)薄片與絕緣基材均為多個，介質(zhì)薄片與絕緣基材依次交替設(shè)置并層疊在一起。由于是通過將介質(zhì)薄片與絕緣基材依次交替設(shè)置并層疊組合得到，相對于傳統(tǒng)的龍伯人造介質(zhì)透鏡通過灌裝介質(zhì)顆粒、3D打印的生產(chǎn)方式而言，體積尺寸減小，重量輕，能夠根據(jù)實際需求裝設(shè)于massive MIMO天線中而不會破壞massive MIMO天線的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。將本實施例中的人工介質(zhì)透鏡裝設(shè)于天線，具有比更優(yōu)異的指標，不僅單元增益和賦型增益提升了0.8dBi?1.3dBi，且垂直面波寬不變小，水平面波寬收斂性好，副瓣、前后比等指標也有提升，達到了很好的輻射性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及通信天線技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及5G massive MIMO人工介質(zhì)透鏡天線及其人工介質(zhì)透鏡。

背景技術(shù)

隨著移動通信技術(shù)從模擬到數(shù)字、從2G-5G的迅猛發(fā)展，爆炸式的數(shù)據(jù)需求帶來了流量的巨大增長，且隨著萬物互聯(lián)和智聯(lián)的趨勢越來越明顯，如何最大限度的利用好頻譜資源和更好的覆蓋已經(jīng)是運營商面臨的很大難題。5G時代里5G massive MIMO（大規(guī)模陣列）天線技術(shù)作為無線通信領(lǐng)域里的一項核心技術(shù)，受到了廣泛的關(guān)注、研究和應(yīng)用。其通過使用多根天線發(fā)射和接收更多的信號空間流，可以顯著提高信道容量；另外通過波束賦型技術(shù)，將射頻信號集中和可控制跟蹤，又極大的提高了覆蓋效果。目前5G massive MIMO天線已經(jīng)作為5G宏站覆蓋的基本配置，綜合能耗及天線體積，一般的配置形式為32T/64T。

常見的5G massive MIMO天線輻射單元大致分為雙極化半波陣子結(jié)構(gòu)和雙極化貼片結(jié)構(gòu)，具體為8個水平陣列，每個水平陣列有12個陣子單元，每3個陣子單元為一個基本組；水平陣列間距一般為0.5λ，垂直陣元間距一般為0.7λ-0.9λ，λ為天線的工作頻段中心頻點對應(yīng)的波長，簡稱工作波長。典型的基本組水平面波寬應(yīng)該為90度左右，但在實際組陣后，由于空間耦合效應(yīng)的影響和邊界條件的不對稱，不同陣列和位置的水平波寬差異很大，雖然也可以通過一定的技術(shù)手段適當減小天線間的互耦，但實際測試仍然可以發(fā)現(xiàn)水平波寬比較離散，且最大值和最小值差異較大。由此產(chǎn)生了增益的較大損失和波束賦型的不準確，極大的影響了5G massive MIMO天線的實際覆蓋效果。另外MIMO天線通道數(shù)量多，對能耗是個較大挑戰(zhàn)，如果提升了天線的增益，在覆蓋滿足的條件下就可以減小發(fā)射功率，對節(jié)能降耗也很有意義。

龍伯人造介質(zhì)透鏡天線近年作為研究和應(yīng)用的熱點受到廣泛關(guān)注，制作方法一般有發(fā)泡、打孔及介質(zhì)灌裝等方法，其遵循光學(xué)和電磁場原理，形狀也一般為球形、半球形、圓柱形、橢柱型等。然而，龍伯人造介質(zhì)透鏡天線的常見尺寸一般要達到2個波長以上，使得不適合使用在5G massive MIMO天線中，即便減小尺寸降低增益預(yù)期，也由于其各向同性的特點對5G massive MIMO天線的相鄰陣列互耦干擾影響有限，仍然會有方向圖波寬離散大和增益實質(zhì)基本沒有提升的結(jié)果。

也有部分單位和個人在普通5G massive MIMO天線外側(cè)整體再進行加裝單個龍伯人造介質(zhì)透鏡的想法和試驗，但實際情況一方面限于尺寸和重量原因工程使用不可行，另一方面整體在外側(cè)加裝了單個龍伯人造介質(zhì)透鏡后的天線無法進行波束賦型，從而失去了5G massive MIMO天線的使用優(yōu)勢。

發(fā)明內(nèi)容

基于此，有必要克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種5G massive MIMO人工介質(zhì)透鏡天線及其人工介質(zhì)透鏡，它具有體積小和重量輕的優(yōu)點，同時能顯著改善天線性能指標。

其技術(shù)方案如下：一種5G massive MIMO人工介質(zhì)透鏡天線的人工介質(zhì)透鏡，所述人工介質(zhì)透鏡包括：介質(zhì)薄片與絕緣基材，所述介質(zhì)薄片與所述絕緣基材均為多個，所述介質(zhì)薄片與所述絕緣基材依次交替設(shè)置并層疊在一起。