[发明专利]一种基于正交电流模式的自解耦MIMO天线系统

说明书

本发明公开了一种基于正交电流模式的自解耦MIMO天线系统，包括接地板、第一天线和第二天线，其中第一天线为环形天线，第二天线为导线天线，第一天线和第二天线与接地板的连接处为接地板的同一侧边的相同位置，且第一天线的电流模式和第二天线的电流模式互为正交。实施本发明，无需任何降耦合结构，并且通过将两个天线单元集成到接地板相同侧边同一位置的不同空间内，实现了空间复用，有利于在有限的侧边空间内排列更多的天线单元，具有结构简单、高度紧凑、空间利用率高等特点。

技术领域

本发明涉及通信天线技术领域，更具体地涉及一种基于正交电流模式的自解耦MIMO天线系统，可用于各种无线通信设备。

背景技术

天线已经成为各种无线设备中的必备装置，用以发射和接收电磁波信号。 MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)技术采用多个天线装置同时收发，可大幅提高无线传输速率，无需增大发射功率或增加工作频谱，是第四代移动通信和第五代通信系统的核心技术之一。为保证优异的MIMO特性，必须实现天线之间的高隔离度或低耦合，以降低天线之间相关度。但是，由于现代无线设备的空间有限，天线间距较小，天线间的信号干扰变大，严重影响MIMO系统的性能。传统方法依靠拉大天线之间距离来实现高隔离度，难以将更多的天线装置集成到无线设备内部，因而不能满足当前对高传输速率传输的需求。

尤其随着第五代通信系统(5G)的布局和推广，大规模天线阵列成为一种趋势，从而对紧凑型的MIMO天线系统的需求越来越高。在无线终端设备内，天线单元通常配置于接地板的侧边，但随着天线数量的增加，导致侧边可用空间不足，因而可排列的天线数量受限，而现有技术主要通过引入寄生共振、引入降耦网络、利用正交模式等方法来提高天线之间的隔离度。

一方面，在两个天线之间引入新的寄生结构是改善隔离度的最常见的方法之一，寄生结构可生成一个相位相反的耦合路线，以抵消天线之间的原始耦合，从而改善天线隔离度。寄生结构的类型可以是槽缝、环型、条带状、悬浮结构等。但是该方法需要引入额外的结构体,占用的空间较大，不利于天线的小型化设计，此外该方法很难实现高度紧凑的MIMO天线系统。

另一方面，降耦网络通常采用集总元件电路或中和线等方法来抵消天线之间的耦合，可有效地实现紧凑型MIMO天线设计。但是该方法需要较多的元器件或占用较大的电路面积，且目前仅适用于单极子天线或倒F天线。

上述的现有技术或不能实现紧凑型MIMO系统，或具有较复杂的降耦合结构，或具有很大的应用局限性，或具有较大的天线尺寸。

因而，有必要提出一种高度紧凑、空间率高的MIMO天线系统，从而可在接地板侧边排列更多的天线单元；有必要提出一种简易、高效、无需任何降耦合结构的紧凑型MIMO天线系统，从而简化天线设计难度。

发明内容

为了解决所述现有技术的不足，本发明提供了一种基于正交电流模式的自解耦MIMO天线系统，无需任何降耦合结构，并且通过将两个天线单元集成到接地板相同侧边同一位置的不同空间内，实现了空间复用，有利于在有限的侧边空间内排列更多的天线单元，具有结构简单、高度紧凑、空间利用率高等特点。该发明可适用于各种无线通信设备中，尤其适用于大规模阵列在终端设备中的应用。

本发明所要达到的技术效果通过以下方案实现：一种基于正交电流模式的自解耦MIMO天线系统，包括接地板、第一天线和第二天线，其中第一天线为环形天线，第二天线为导线天线，第一天线和第二天线与接地板的连接处为接地板的同一侧边的相同位置，且第一天线的电流模式和第二天线的电流模式互为正交。

优选地，第一天线包括第一馈电和第一共振导线，第一共振导线的导线中间区域具有弱电流分布，第一共振导线的导线两端区域具有强电流分布；第二天线包括第二馈电和第二共振导线，第二共振导线的导线中间区域具有强电流分布，第二共振导线的导线两端区域具有弱电流分布。