[发明专利]减小天线耦合的方法及相关的多天线系统、无线通讯设备

说明书

本发明涉及一种采用寄生谐振结构来减小天线耦合的方法，以及使用该方法的多天线系统和无线通讯设备。该天线耦合减小方法包括：将若干个寄生谐振结构配置在多天线系统的多个天线之间；对寄生谐振结构的谐振特性、个数、排布位置以及谐振频率进行如下配置以使得多天线系统中任意两个天线之间的耦合减小：‑将寄生谐振结构的谐振特性配置成与多天线之间耦合的谐振特性一致；‑将寄生谐振结构的个数配置成与需减小的耦合量成正比；‑将寄生谐振结构的频率配置成接近天线本身的谐振频率；‑将寄生谐振结构配置在多个天线的每个天线的周围和/或多个天线的每个天线的两两天线之间。

技术领域

本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种采用寄生谐振结构来减小天线耦合的方法，具体地，本发明涉及在无线通讯设备中减少多天线系统中多个天线之间互相耦合的方法。

本发明还涉及使用减小天线耦合的方法的多天线系统、以及包括该多天线系统的无线通讯设备。

背景技术

从电报、电话到今天的智能移动终端、互联网以及物联网，人们从中享受了前所未有的便利和高效率。从有线到无线无疑是一个飞跃，从完成单一的话音业务到完成视频、音频、图像和数据相结合的综合业务功能更是一个巨大的变革。在今天，移动通信使得人与人之间的交流越来越便捷，可以完全不受时间、地点的限制。以信息技术为基础的知识经济是现今世界最重要的两大经济领域之一，其中以第五代移动通信（5G）技术为领头的通信技术正引发信息产业新的革命，逐渐成为国际竞争热点和制高点之一。5G技术能把上网速度提高到第四代移动技术的1000倍以上，可实现高质量的三维数据和图像传输。要使5G通信达到上述目标，需要有更大的通信带宽、频谱利用率和能效比。但是，随着各种无线通信业务和宽带数据业务的不断发展，特别是第四代和第五代移动通信系统的发展，无线资源，尤其是频谱资源变得越来越紧张，如何更高效地利用这些有限的通信资源成为无线通信新技术发展的焦点所在。与此同时，无线信道存在的多径衰落、噪声干扰等问题大大影响了数据率的提高，一些传统的技术方案将不能满足用户日益增长的需求，因此必须寻求新的技术手段。

在这种情况下，多输入多输出（MIMO，Multiple-Input Multiple-Output）技术应运而生，成为当前的研究热点。MIMO 技术在接收端和发射端上均采用多副天线，构成多天线系统，在不增加系统带宽的情况下能够有效地增加信道容量、提高通信质量，可以满足对大容量高质量通信的要求，提高频谱利用率，对于缓解无线频谱资源日趋紧张的现状和提高5G通信系统性能具有深远的意义。另外，由于Massive MIMO技术将成为5G中的核心和标配，其相关配套设备如小型基站和终端天线也将有着十分广泛的市场前景。

由于在收发两端使用多个天线单元，因此所使用天线的性能对于 MIMO 系统的设计而言就显得十分重要。MIMO 系统通常要求天线单元之间要具有较低的相关性。这就要求天线单元之间具有较高的隔离度。因此，如何在越来越紧凑的无线通讯设备中减小多天线单元之间的互相干扰是一个关键和重要的问题。天线单元的设计、阵列单元的数目、阵列结构、阵列放置方式等因素将直接影响天线单元之间的耦合程度，进而影响天线单元之间的相关性、MIMO系统的信道吞吐率和其他重要的有源指标。因此，多天线系统之中的耦合减小技术是多天线设计的核心问题。

发明内容

为减小多天线系统中各天线之间的耦合，本发明提出了一种采用寄生谐振结构来减小天线耦合的方法，该方法包括：

将若干个寄生谐振结构配置在多天线系统中；

对寄生谐振结构的谐振特性、个数、排布位置以及谐振频率进行如下配置以使得多天线系统中任意两个天线之间的耦合减小：

- 将寄生谐振结构的谐振特性配置成与多天线之间耦合的谐振特性一致；

- 将寄生谐振结构的个数配置成与需减小的耦合量成正比；

- 将寄生谐振结构的频率配置成接近天线本身的谐振频率；