[发明专利]一种提升线极化紧凑MIMO天线阵列信道容量的方法

说明书

一种提升线极化紧凑MIMO阵列自由度及信道容量的方法，主要在单元间隔较近的线极化MIMO天线阵列前方的空间中，间隔地引入高介电常数的矩形介质板。本发明能够在一定的来波角度扩展下，降低紧凑MIMO阵列单元间的相关系数，提升阵列自由度及信道容量，改善无线AP设备的用户体验。该发明具有实施简单、成本较低以及根据不同工程实际适用面宽、可扩展性强的优点。

技术领域

本发明涉及电磁场与微波技术领域，特别涉及一种提升线极化紧凑MIMO天线阵列信道容量的方法。

背景技术

5G时代的移动通信存在很多高容量场景，比如城市中心热点区域、密集高层建筑区域、体育场馆、大型室外活动场地等等。在现有移动宽带业务场景的基础上，为了进一步提升用户体验等性能，MIMO成为应对高容量需求的关键技术。在实际应用中，由于尺寸的限制，MIMO天线阵列单元间距无法做大，天线端口间的耦合在一定程度上影响MIMO天线系统的性能。目前已有的方法大多采用在天线阵列结构中加入解耦网络、设计缺陷地结构或引入频率选择表面来抑制MIMO阵列天线端口间的耦合。但是，以上方法除设计复杂、加工成本高之外，仅仅增加端口间的隔离度并不能够有效提升MIMO阵列的自由度和信道容量，还应当综合考虑天线阵列中单元辐射特性带来的影响。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种提升线极化紧凑MIMO天线阵列信道容量的方法，增加多天线系统对不同方向来波的分辨力，在一定的角度扩展下降低天线端口间相关系数，提升MIMO天线阵列的自由度及信道容量。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种提升线极化紧凑MIMO天线阵列信道容量的方法，该MIMO天线阵列结构为1*n，由电场极化方向与阵列排布方向垂直的矩形背馈微带天线单元组成，其特征在于，在相邻矩形背馈微带天线单元之间放置介质板20，从而通过影响单元辐射特性来降低天线端口间相关系数，提升多天线系统的自由度及信道容量。

所述的介质板20固定在天线罩或机框的内壁。

所述的MIMO天线阵列10由四个矩形背馈单极化微带天线单元构成，阵列结构为1*4(1行4列)，天线单元的极化方向与阵列排布方向垂直。

所述的单元中心间距为0.3波长(自由空间波长)，间距小于半波长。

所述的MIMO天线阵列10单元极化方向与介质板20平行。

所述的MIMO天线阵列10工作频率为2.4GHz。

所述的介质板20介电常数为4.7、厚5mm、长90mm和宽80mm，介质板20分别加载在天线单元间隔中间以及两侧单元外侧的上方4mm处。

所述方法主要针对H面耦合的紧凑天线阵列(即天线单元电场极化方向与阵列排布方向垂直的1*n(1行n列)结构)有效。

本发明的有益效果：

本发明仅需在线极化紧凑MIMO天线阵列辐射方向上加入介质板，即可在天线单元间距较小、单元间耦合较为严重的情况下，通过影响单元辐射特性来降低天线端口间相关系数，提升多天线系统的自由度及信道容量。所采用的方法无需改变MIMO天线阵列结构，引入的介质板亦无需进行复杂的设计，整个方案易于实现。同时，介质板可选择固定在天线罩或机框的内壁，充分利用整机空间。此外，介质板的个数可以根据MIMO天线阵列单元数进行适配，方法具有良好的扩展性。

附图说明

图1线极化紧凑MIMO天线阵列加载介质板主视图。

图2线极化紧凑MIMO天线阵列加载介质板侧视图。

图3线极化紧凑MIMO天线阵列加载介质板俯视图。

图4线极化紧凑MIMO天线阵列加载介质板结构示意图。