[发明专利]一种带有耦合抑制的用于4G与5G通信的基站组合天线

说明书

本发明一种带有耦合抑制的用于4G与5G通信的基站组合天线，由十六个高频天线单元、一个低频天线单元、八个电感及一个金属底板构成；高频天线单元由垂直放置的两个天线单元组成；低频天线单元由垂直放置的两个环形天线单元组成；低频天线单元的天线枝节上切割有间隙，间隙处安装有电感；金属底板紧贴在一天线外壳底部，十六个高频天线单元置于金属底板上，处于同一水平面，构成4*4的矩阵，低频天线单元处于高频天线单元上，位于板正中心正上方。本发明增强了组合基站天线的电磁兼容性；可在4G与5G通信的过渡阶段使用，能够改善两种天线间的隔离度，使互耦得到有效抑制；无需彻底改变天线形状，制作简单。

技术领域

本发明一种带有耦合抑制的用于4G与5G通信的基站组合天线，涉及一种组合天线，更特别地说，是指一种用于基站发射与接收的大规模MIMO天线，其频带可用于4G以及5G通信。本发明的耦合抑制方法适用于此类天线中的异频天线间的耦合。

背景技术

随着无线通信的技术普及以及人们对更高通信速率需求的增长，在2020年通信的需求量可能将达到当前社会的1000倍。因此，可大幅提升系统容量及频谱和能量效率的第五代移动通信技术(5G)应运而生，并迅速引起了人们的广泛关注，5G被认为是基于4G的演进技术，且将在2020年商用。不过，在4G向5G发展的道路上，业界发现5G还太遥远，需要持续演进技术来满足流量增长和物联网等新业务发展。

天线的作用是实现电路中电磁信号和自由空间中传播的电磁波之间的相互转换，移动通信中的基站天线则是移动通信用户信息与基站设备连接的出口和入口。可以说移动蜂窝网的构建最关键的部分是移动基站，而移动基站中决定通信质量最关键的部分又是移动基站天线。天线作为移动通信系统中一个不可或缺的部分，其设计性能的好坏直接影响着整个通信系统的质量。随着移动通信用户的增加，对移动基站天线的需求也会越来越大，同时新的应用与需求对于基站天线的设计也提出了越来越严格的要求。Massive MIMO(大规模多入多出)移动通信基站天线正是5G通信最主要的技术手段之一，具有重要的理论意义和实用价值。MIMO技术对于提高数据传输的峰值速率与可靠性、扩展覆盖、抑制干扰、增加系统容量、提升系统吞吐量有着重要作用。面对速率与频谱效率需求的不断提升，而Massive MIMO相比于传统MIMO能够有效提升性能的重要关键技术就是大规模阵列天线。其主要原理是基于相控阵天线，相控阵天线通过控制阵列天线中辐射单元的馈电相位来改变方向图形状，其突出优点是增益高，能迅速准确地控制波束方向，波束无惯性，并且能在覆盖范围内同时跟踪多个用户。

然而，目前Massive MIMO基站天线由于其低剖面的要求，往往各天线单元间距离较近，由此也导致各天线单元间耦合较大，会导致对天线整体性能产生影响。尤其是当用于4G通信的低频天线与用于5G通信的高频天线进行组合后，两种天线会相互产生影响，天线间隔离度很大，原本的天线辐射方向图会产生一定的畸变。因此，在不改变组合天线的整体结构的前提下，提升天线隔离度就非常关键了。

发明内容

为了抑制工作频带不重合的天线之间的电磁耦合问题，本发明针对以上情况设计了一种带有耦合抑制的用于4G与5G通信的基站组合天线，由于处于向5G通信的过渡阶段，因此可以称为4.5G通信。该组合天线通过在用于4G通信的低频环天线上加载电感，提高了低频天线与用于5G通信的高频天线的隔离度。

本发明的另一目的在于，对于应用中的天线系统，应用本发明组合天线在未更改天线的尺寸和距离条件下，通过加载电感实现了应用中的天线整改。

本发明设计了一种带有耦合抑制的用于4G与5G通信的基站组合天线，其是由十六个高频天线单元、一个低频天线单元、八个电感及一个金属底板构成；