提升MIMO系统天线隔离的结构及方法技术方案

本发明专利技术提出一种提升MIMO系统天线隔离的结构及方法，包括：设置在金属天线底板上，位于两个间距大于半个天线工作波长的天线之间的：隔离单元和位于隔离单元两侧的两个蚀刻槽；所述隔离单元为两个L臂构成的双臂倒L型结构。其可以应用于目前室内外小基站全向天线的隔离度提升，具备可复制性且设计简单快捷，隔离度提升明显，相比于中和线解耦、谐振器解耦，无需对输入端口进行额外的匹配设计，设计灵活性更强，而相比于超材料解耦，设计更简单，成本更低，结构兼容性更强。

【技术实现步骤摘要】
提升MIMO系统天线隔离的结构及方法
本专利技术属于无线通信
，尤其涉及一种提升MIMO系统天线隔离的结构及方法。
技术介绍
随着现代通信技术的发展，MIMO技术的应用已经深入到所有常见的基站和终端中，而MIMO技术中一项关键的指标即天线的隔离，当天线间隔离不足时，MIMO系统的通信能力会下降，针对行业内的MIMO通信系统，一般情况下，天线的隔离要求在20dB以上，且越高越好。在MIMO技术应用的初期，通信系统以2*2和4*4为主流，此时，由于天线数量不多，天线之间的间距足够，通过合理的设计和布局，可以实现天线间良好的隔离，而随着社会发展进步，人们对于通信系统的速率和容量的需求越发的高，从而MIMO系统开始支持更多的天线，8*8甚至更多的天线数量将在基站和终端中陆续出现，而由于外界因素的制约，例如外观，抗风性以及便携性等，导致通信设备的体积不会有明显的增大，至少不会出现成倍的增加，为此，通信系统内部留给天线的空间就越发的紧张，天线之间的间距减小，隔离度降低，从而会影响MIMO系统的性能。近年来，针对天线去耦技术的研究越来越多，良好的去耦设计可以很好的改变天线之间的隔离度，其主要是分为中和线解耦、谐振器解耦以及超材料解耦技术三种，前两种技术是针对天线输入端口附近进行设计，后一种技术是作用于天线辐射近场，目前，这些技术主要应用于室内极小型的基站和终端以及大型的室外基站天线上。针对目前室内的大部分基站产品，由于MIMO天线数量的提升以及体积不变甚至要缩小的情况，MIMO天线的设计区别于极小型基站和终端，不仅要关注天线的效率和天线间的隔离，还需要关注每个全向天线的方向图的变化，尽量保证在隔离度满足的同时全向天线的水平辐射均匀。目前，大部分室内基站产品留给天线之间的间距依然可以大于全向天线辐射的近场，在这种情况下，为了提升天线的隔离度，一般的设计都是通过设计使用交叉极化的天线或者旋转天线的方向来实现，前者对于隔离的提升效果很好，但是由于水平极化的天线的效率和覆盖范围不如垂直极化天线，且水平极化的天线在低频段需要占用较大的空间，是一种妥协的考量，后者是通过找寻天线辐射的零点，将零点位置对准相邻天线以改善天线之间的隔离，但是这种方法不适合具有良好全向辐射的天线，且由于相邻的天线往往不只有一个，常常难以兼顾，为此，这种方法存在较大的盲目性，不是一种系统设计思路。
技术实现思路
针对现有技术存在的缺陷和不足，本专利技术旨在提供一种能够提升MIMO系统天线隔离的结构及方法，用于保证MIMO系统的通信性能能够发挥到最佳。本专利技术主要应用的设计场景是室内外的内置全向基站天线，其天线主要放置于一个金属板之上，以保证天线和电路的设计解耦，天线之间的间距在半个波长以上的情况。本专利技术具体采用以下技术方案：一种提升MIMO系统天线隔离的结构，其特征在于，包括：设置在金属天线底板上，位于两个间距大于半个天线工作波长的天线之间的：隔离单元和位于隔离单元两侧的两个蚀刻槽；所述隔离单元为两个L臂构成的双臂倒L型结构。优选地，两个所述L臂的总长度为天线工作波长的1/4。优选地，两个所述L臂的长度不相同。优选地，所述蚀刻槽的长度为天线工作波长的1/2。优选地，所述蚀刻槽距离工作天线的相位中心距离为工作波长的1/4。优选地，所述蚀刻槽的形状为直线型或以天线相位中心为圆心的弧线形。优选地，两个所述天线为两个平行设置的PIFA天线。以及，一种提升MIMO系统天线隔离的方法，其特征在于：在两个天线之间的金属天线底板上设置隔离单元和位于隔离单元两侧的两个蚀刻槽；所述隔离单元为两个L臂构成的双臂倒L型结构。优选地，以天线工作波长的1/4为基准，调整两个所述L臂的总长度，使隔离度和隔离带宽达到最优。优选地，以天线工作波长的1/2为基准，调整蚀刻槽的长度；以天线工作波长的1/4为基准，调整蚀刻槽距离工作天线的相位中心距离；使隔离度和隔离带宽达到最优。相较于现有技术，本专利技术及其优选方案可以应用于目前室内外小基站全向天线的隔离度提升，具备可复制性且设计简单快捷，隔离度提升明显，相比于中和线解耦、谐振器解耦，无需对输入端口进行额外的匹配设计，设计灵活性更强，而相比于超材料解耦，设计更简单，成本更低，结构兼容性更强。隔离单元+蚀刻槽的设计可以将天线之间的隔离度提升约8~10dB，针对此类内置天线的设计，在保证天线效率的同时，足以满足MIMO系统对天线隔离度的要求。采用超材料有可能可以获得与本专利技术近似的效果，但是相比较而言，其设计复杂，设计周期长，且设计中可能存在对天线方向图水平辐射不圆度的影响较大的劣势。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进一步详细的说明：图1为本专利技术实施例构造示意图；图2为本专利技术实施例方案使用前后隔离度性能示意图；图3为本专利技术实施例方案使用前后天线水平辐射的圆度示意图；图4为本专利技术实施例方案使用前后驻波性能示意图；图中：1-第一天线；2-第二天线；3-隔离单元；4-第一隔离槽；5-第二隔离槽；6-金属天线底板。具体实施方式为让本专利的特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，作详细说明如下：如图1所示，本实施例提供的种能够提升MIMO系统天线隔离的结构包括一个用于影响天线辐射电磁场的隔离单元3以及隔离单元3两侧的两个蚀刻槽（包括第一隔离槽4和第二隔离槽5）。其中，隔离单元3采用双臂倒L型结构（如图1中的L1和L2的L臂）。在本实施例中，L臂的总长度约为天线工作波长的1/4，两个L臂的长度可以略微不同，通过调整两臂的长度可以调整隔离度以及对应的带宽，一般优选的总长度可以取天线工作波长的1/4即能够达到最优的隔离度。两个蚀刻槽的长度约为天线工作波长的1/2，蚀刻槽距离工作天线的相位中心距离约为工作波长的1/4，蚀刻槽的形态可以是直线形或者是以天线相位中心为圆心的弧线形。通过调整蚀刻槽的长度可以调整隔离度以及对应的带宽。一般取蚀刻槽的长度为天线工作波长的1/2，蚀刻槽距离工作天线的相位中心距离为工作波长的1/4，可以保证对天线驻波的影响较小，同时可以进一步提升天线之间的隔离度和隔离带宽，图1是本实施例的一种具体的实施案例，其应用于两个PIFA天线（包括第一天线1和第二天线2）工作于5G的N41（中国移动分配频段），金属天线底板6的材质为铝板，第一天线1和第二天线2之间的间距在半个波长以上。图2是本实施例的具体效果，before代表采用本实施例方案之前，after代表使用本实施例方案之后的仿真结果，在使用本实施例方案的情况下，在保证N41频段内天线1和天线2驻波以及方向图性能没有太大变化的前提下，隔离度提升了超过10dB。图3是本实施例对于天线水平面增益的影响，可以看出本实施例方案对于天线水平辐射特性的影响较小，天线水平辐射的圆度没有恶化。图4是本实施例对于天线驻波性能的影响，可以看出在实施前后，所需带本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提升MIMO系统天线隔离的结构，其特征在于，包括：设置在金属天线底板上，位于两个间距大于半个天线工作波长的天线之间的：隔离单元和位于隔离单元两侧的两个蚀刻槽；所述隔离单元为两个L臂构成的双臂倒L型结构。/n

【技术特征摘要】
1.一种提升MIMO系统天线隔离的结构，其特征在于，包括：设置在金属天线底板上，位于两个间距大于半个天线工作波长的天线之间的：隔离单元和位于隔离单元两侧的两个蚀刻槽；所述隔离单元为两个L臂构成的双臂倒L型结构。


2.根据权利要求1所述的提升MIMO系统天线隔离的结构，其特征在于：两个所述L臂的总长度为天线工作波长的1/4。


3.根据权利要求1所述的提升MIMO系统天线隔离的结构，其特征在于：两个所述L臂的长度不相同。


4.根据权利要求1所述的提升MIMO系统天线隔离的结构，其特征在于：所述蚀刻槽的长度为天线工作波长的1/2。


5.根据权利要求4所述的提升MIMO系统天线隔离的结构，其特征在于：所述蚀刻槽距离工作天线的相位中心距离为工作波长的1/4。


6.根据权利要求1所述的提升MIMO系统天线隔离...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞彬，
申请(专利权)人：阳光学院，
类型：发明
国别省市：福建;35