[发明专利]一种基于交趾耦合结构的C波段平面MIMO天线

说明书

一种基于交趾耦合结构的C波段平面MIMO天线，包括矩形介质基板，矩形介质基板的下表面设置金属接地板；介质基板上设置有镜像对称的两个天线单元，天线单元包括设置在介质基板上表面的馈电金属臂，馈电金属臂末端连接水平金属臂，水平金属臂末端连接交趾耦合结构，交趾耦合结构由等距离分布的偶数条竖直金属臂和两条水平金属臂组成，其中奇数条竖直金属臂与上边水平金属臂连接，偶数条竖直金属臂与下边水平金属臂连接，介质基板的下表面设置另一水平金属臂和竖直金属臂，该水平金属臂通过金属过孔与交趾耦合结构连接，竖直金属臂连接金属接地板。本发明两个天线单元端口之间具有高隔离度，而且每个天线单元的工作频带都较宽。

技术领域

本发明属于无线通信领域，具体涉及一种基于交趾耦合结构的C波段平面MIMO天线。

背景技术

自从20世纪80年代以来，无线通信系统得到了飞速的发展，从一开始(1G)系统承担的简单语音系统发展到目前先进的移动宽带多媒体系统(4G)。在全球互联网及移动通信的快速发展下，智能手机和平板电脑等移动设备的普及导致数据流量和移动设备连接的数量急剧增长，预计到2025年全球数据流量将到达目前200倍的增长，移动终端的数量将超过100亿台。面对信息数据的爆炸式发展，通信技术也已经不能满足仅仅改变人类的生活，而是要进一步改变人类的生产方式。4G无法完成改变生产方式的使命，5G无线移动通信系统应运而生，5G无线移动通信系统可以提供目前技术(4G系统)1000倍的网络承载性能。

5G是4G的延伸和发展，具有更好的系统性能，包括：1)系统网络的网速将得到极大的提升，比目前的4G-LTE区域容量扩大100倍，传输速率达到最低100Mbit/s至几十Gbit/s；2)系统网络具有非常可靠的低时延性能，满足大约往返1ms的时延；3)增强的移动宽带(实现超大带宽、超高容量)等等。4G之前的无线移动通信系统使用的频谱资源都是3GHz以下的低频，当前3GHz以下的频谱资源已经非常紧张，无法再为5G、6G等未来的无线移动通信系统提高更多的频谱资源，而且即便有少量的频谱也无法满足大量快速传输数据的要求。所以5G无线移动通信系统开始使用相对较高的频谱资源，同时也积极开发毫米波无线通信系统。未来的6G无线移动通信系统必将使用更高的频率资源，比如利用C波段进行大量数据的无线传输。天线技术仍然是无线移动通信系统中的重要组成部分，其性能对整个系统性能有重要影响，同时也是5G、6G等智能时代无线移动通信系统重要组成部分。

传统的天线技术已经无法满足5G系统的任务目标，5G无线移动通信系统中的天线实现方式主要包括：一、多天线形式及大规模MIMO技术增加了系统容量或者增加了通信区域内的基站数量；二、通过增加带宽，比如采用较高频的频带(如使用C波段、毫米波段的频谱资源)；三、这两种技术的结合。MIMO技术是一种能够在不增加额外带宽以及发射功率的前提下极大地提高无线通信系统数据传输速率和可靠性的技术。MIMO技术能够有效地抑制无线移动通信系统中的多径衰落，其主要技术基础为分集技术，即频率分集、极化分集和方向图分集等。MIMO系统结构组成为在无线移动通信系统发射和接收端同时部署多部天线，建立多个并行且独立信道来提高数据传输速率。MIMO技术是4G无线移动通信系统中的关键技术之一，但是在4G系统中的MIMO天线数量较少。5G系统中的MIMO系统中天线数量会扩展为几十甚至上百个，大规模MIMO天线能够通过小规模MIMO天线扩展而来。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中平面MIMO天线工作频带宽度不足的问题，提供一种基于交趾耦合结构的C波段平面MIMO天线，同时包含了两个结构对称的天线单元，两个天线单元端口之间具有高隔离度，而且每个天线单元的工作频带都较宽。

为了实现上述目的，本发明有如下的技术方案：