[发明专利]一种双极化MIMO天线的去耦结构

说明书

本发明公开了一种双极化MIMO天线的去耦结构，应用于四单元MIMO天线，其中包括S1、S2、S3、S4、S5、S6六块介质板，S1介质板附着金属结构P4，S2介质板附着金属结构P3，S4介质板上附着金属结构P2，S6介质板上附着金属结构P1，S7为交叉介质板，竖直放置在天线单元正下方，S7背面附着Γ型馈电线P5，正面附着长方形金属片P6，S8为交叉介质板，垂直放置在相邻隔离墙介质板S9之间，且背面附着U型金属方环P7，S9为金属隔离墙，围在交叉介质板S7周围，M为金属反射板。本发明的优点在于创新的去耦结构，并在天线单元间距比较小的情况下，在较宽的带宽内，实现了较高的隔离度。

技术领域

本发明属于微波天线技术领域，具体涉及一种双极化MIMO天线的去耦结构。

背景技术

随着移动通信和无线通信技术的快速发展，多天线系统(MIMO)已成为提高系统容量和可靠性的重要技术。MIMO系统通过在发送和接收端使用多个天线，利用多个传输通道并行传输数据，从而提高系统的数据传输速率和可靠性。对于MIMO系统来说，天线之间的隔离度是非常重要的。隔离度越高，天线之间的相互干扰就越小，从而提高了系统的性能。因此，在MIMO系统中，如何实现高隔离度的天线设计是一个重要的研究方向。±45°紧凑型高隔离度MIMO天线是一种新型的MIMO天线设计方法，具有紧凑的尺寸、低成本和高隔离度等优点，在移动通信、无线局域网、卫星通信等领域具有广泛的应用前景。

近年来，国内外对如何提高双极化MIMO天线隔离度做了很多研究。2017年，K.-L.Wu等人在IEEE Trans.Antennas Propag.(vol.65,no.12,pp.6728-6738,Del.2017)上发表了题为“Array-antenna decoupling surfaces for quasi-yagi antenna arrays”的文章，文中第一次提出天线去耦表面(ADS)，以减少大规模阵列天线中天线元件之间的相互耦合。ADS是由多个电小金属贴片组成的薄表面，放置在阵列天线的上面。来自ADS的部分衍射波可以被控制以消除不需要的耦合波。但文章所介绍的解耦方法只能解耦相同极化端口的互耦，对双极化天线的正交极化端口的解耦效果不显著。

2017年，M.-C.Tang等人在IEEE Trans.Antennas Propag.(vol.65,no.8,pp.3986-3998,Aug.2017)上发表了题为“Mutual Coupling Reduction Using Meta-Structures for Wideband Dual-Polarized and High-Density Patch Array”的文章，文中提出了一种宽带双极化贴片天线，其去耦结构为电容接地负载环和Π型结构，E面和H面方向上相邻辐射单元之间的隔离度提高了7.15dB。但文章所介绍的解耦方法MIMO天线单元间距为半波长，无法满足通信系统对基站天线小型化的和高隔离度的要求，并且文章中方法只适用于0°/90°双极化天线去耦。

2022年，S.J.Yang等人在IEEE Trans.Antennas Propag.(vol.70,no.6,pp.4890-4895,Jul.2022)上发表了题为“Self-Decoupled Dual-Band Dual-Polarized Aperture-Shared Antenna Array”的文章，文中提出了一个双频共口径的紧凑型高隔离度2×2阵列，其采用的解耦方法为自解耦，在低频辐射贴片上加载短路贴片，以抑制其在高频范围内的散射，并通过在高频天线上添加十字型条，减少高频组件之间的带内耦合。但文章中提出的方法目前还不能适应大规模组阵时的解耦要求，也就是无法满足实际的基站天线需求。

为了满足5G通信系统的要求，对基站MIMO天线的隔离度要求越来越高，同时要求天线单元的单元间距尽可能小，这样可以在有限空间放置更多的天线单元。

发明内容