本發(fā)明涉及微波毫米波通信領(lǐng)域，具體涉及基于結(jié)構(gòu)復(fù)用技術(shù)的小型化微波毫米波終端mimo天線系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、緊湊的無線終端極大地受益于共口徑天線，該天線支持微波和毫米波頻段，且占用空間小。為了滿足終端應(yīng)用，共口徑天線需要同時(shí)滿足毫米波和毫米波兩個(gè)頻段的要求。在微波頻段，多輸入多輸出(mimo)技術(shù)至關(guān)重要，因?yàn)樗诓辉黾庸β瘦斎牖驇挼那闆r下提高了數(shù)據(jù)吞吐量。在毫米波頻段，天線應(yīng)采用相控陣列的形式，這被廣泛認(rèn)為是5g網(wǎng)絡(luò)中最有效的毫米波天線解決方案，既具有高增益，又能實(shí)現(xiàn)寬角度覆蓋。這些要求對(duì)共享孔徑天線帶來了巨大的挑戰(zhàn)。

2、迄今為止，已經(jīng)有很多關(guān)于共口徑天線的研究，使用了各種技術(shù)。為了實(shí)現(xiàn)共口徑天線，將微波天線與毫米波天線相鄰放置，或?qū)⑽⒉ㄌ炀€與毫米波天線上下放置。這些實(shí)現(xiàn)方法相對(duì)簡單，空間利用率較低，其中相鄰的放置方案導(dǎo)致占地面積較大，上下的放置結(jié)構(gòu)導(dǎo)致更高的剖面。嵌入式結(jié)構(gòu)通常尺寸更緊湊，微波和毫米波天線的獨(dú)立設(shè)計(jì)能力也更出色，可實(shí)現(xiàn)支持波束掃描的毫米波相控陣和微波天線的集成設(shè)計(jì)，這對(duì)解決終端天線的實(shí)際問題具有重要的參考意義。然而，毫米波天線的嵌入會(huì)破壞微波天線的結(jié)構(gòu)，從而使小尺寸微波天線本來就有限的性能進(jìn)一步惡化。結(jié)構(gòu)復(fù)用技術(shù)將微波天線的結(jié)構(gòu)復(fù)用為毫米波天線，具有口徑利用率高的顯著優(yōu)勢。在部分設(shè)計(jì)中，微波天線幾乎100％的輻射結(jié)構(gòu)被毫米波天線復(fù)用，但由于相互包容程度高，難以增加多個(gè)饋電口，限制了毫米波波束掃描的實(shí)現(xiàn)。在部分設(shè)計(jì)中，微波天線的部分結(jié)構(gòu)被復(fù)用為毫米波天線可以實(shí)現(xiàn)良好的雙頻工作，同時(shí)具有令人滿意的毫米波波束掃描能力。然而，這些天線中的大多數(shù)尚未被廣泛研究用于微波mimo。部分設(shè)計(jì)中雖然實(shí)現(xiàn)了mimo，然而，其占用了較大的平面尺寸。在微波/毫米波天線的緊湊尺寸下實(shí)現(xiàn)微波mimo仍然是一個(gè)重大挑戰(zhàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、因此，本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)中無法在微波/毫米波天線的緊湊尺寸下實(shí)現(xiàn)微波mimo的技術(shù)問題；本發(fā)明提供一種基于結(jié)構(gòu)復(fù)用技術(shù)的小型化微波毫米波終端mimo天線系統(tǒng)，首次將兩行正交的金屬化腔作為兩個(gè)毫米波陣列作為解耦結(jié)構(gòu)引入微波mimo系統(tǒng)中；金屬化腔能夠與多達(dá)四個(gè)微波單元對(duì)接，在緊湊的尺寸內(nèi)實(shí)現(xiàn)微波單元之間的令人滿意的隔離。

2、本發(fā)明的發(fā)明思想為：采用結(jié)構(gòu)復(fù)用技術(shù)應(yīng)用于微波mimo。在微波頻段，四個(gè)微波貼片作為多輸入多輸出(mimo)系統(tǒng)，寄生貼片為每個(gè)微波單元提供額外的諧振模式，該模式與原始微波貼片模式相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)雙模工作。兩排正交的金屬化腔具有雙重作用，在微波頻段作為去耦結(jié)構(gòu)，在毫米波頻段作為兩個(gè)陣列，實(shí)現(xiàn)二維波束掃描。該天線僅采用一個(gè)天線基板和一個(gè)饋電基板實(shí)現(xiàn)，尺寸為(λ01為4.85ghz真空波長)。

3、本發(fā)明提供一種基于結(jié)構(gòu)復(fù)用技術(shù)的小型化微波毫米波終端mimo天線系統(tǒng)，包括天線基板，所述天線基板下方設(shè)置有饋電基板；所述天線基板上設(shè)置有用于微波輻射的金屬貼片、用于微波增強(qiáng)帶寬的的金屬寄生貼片、用于毫米波輻射的金屬化槽和用于微波饋電的金屬化通孔。

4、優(yōu)選地，所述饋電基板的上表面設(shè)置有金屬地。

5、優(yōu)選地，所述金屬地上設(shè)置有縫隙。

6、優(yōu)選地，所述縫隙形狀為h形。

7、優(yōu)選地，h型所述縫隙用于毫米波天線饋電。

8、優(yōu)選地，所述天線基板的下表面設(shè)置有用于微波天線饋電的微帶線結(jié)構(gòu)與用于毫米波天線饋電的探針結(jié)構(gòu)。

9、優(yōu)選地，所述金屬化通孔與金屬貼片相連。

10、優(yōu)選地，所述金屬化槽與縫隙均呈正交排列，且上下一一對(duì)應(yīng)；所述金屬寄生貼片對(duì)應(yīng)金屬化槽的區(qū)域呈鏤空狀，使金屬化槽漏出。

11、在上述技術(shù)方案中，本發(fā)明提供的技術(shù)效果和優(yōu)點(diǎn)：

12、1.本發(fā)明提供的基于結(jié)構(gòu)復(fù)用技術(shù)的小型化微波毫米波終端mimo天線系統(tǒng)，首次將兩行正交的金屬化腔作為兩個(gè)毫米波陣列作為解耦結(jié)構(gòu)引入微波mimo系統(tǒng)中。金屬化腔能夠與多達(dá)四個(gè)微波單元對(duì)接，在緊湊的尺寸內(nèi)實(shí)現(xiàn)微波單元之間的令人滿意的隔離。

13、2.本發(fā)明提供的基于結(jié)構(gòu)復(fù)用技術(shù)的小型化微波毫米波終端mimo天線系統(tǒng)，除了實(shí)現(xiàn)微波天線和毫米波天線之間結(jié)構(gòu)的復(fù)用外，還引入了微波單元之間寄生貼片的共享，在保持微波天線緊湊尺寸的同時(shí)，增強(qiáng)了微波天線的帶寬。

14、3.本發(fā)明提供的基于結(jié)構(gòu)復(fù)用技術(shù)的小型化微波毫米波終端mimo天線系統(tǒng)，兩行正交毫米波陣列，實(shí)現(xiàn)雙極化廣角波束掃描；僅由一個(gè)天線基板和一個(gè)饋電基板組成，結(jié)構(gòu)簡單，成本低。

技術(shù)特征：

1.一種基于結(jié)構(gòu)復(fù)用技術(shù)的小型化微波毫米波終端mimo天線系統(tǒng)，其特征在于，包括天線基板(3)，所述天線基板(3)下方設(shè)置有饋電基板(5)；所述天線基板(3)上設(shè)置有用于微波輻射的金屬貼片(2)、用于微波增強(qiáng)帶寬的的金屬寄生貼片(1)、用于毫米波輻射的金屬化槽(7)和用于微波饋電的金屬化通孔(8)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于結(jié)構(gòu)復(fù)用技術(shù)的小型化微波毫米波終端mimo天線系統(tǒng)，其特征在于：所述饋電基板(5)的上表面設(shè)置有金屬地(4)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于結(jié)構(gòu)復(fù)用技術(shù)的小型化微波毫米波終端mimo天線系統(tǒng)，其特征在于：所述金屬地(4)上設(shè)置有縫隙(9)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于結(jié)構(gòu)復(fù)用技術(shù)的小型化微波毫米波終端mimo天線系統(tǒng)，其特征在于：所述縫隙(9)形狀為h形。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于結(jié)構(gòu)復(fù)用技術(shù)的小型化微波毫米波終端mimo天線系統(tǒng)，其特征在于：h型所述縫隙(9)用于毫米波天線饋電。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于結(jié)構(gòu)復(fù)用技術(shù)的小型化微波毫米波終端mimo天線系統(tǒng)，其特征在于：所述天線基板(3)的下表面設(shè)置有用于微波天線饋電的微帶線結(jié)構(gòu)(10)與用于毫米波天線饋電的探針結(jié)構(gòu)(6)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于結(jié)構(gòu)復(fù)用技術(shù)的小型化微波毫米波終端mimo天線系統(tǒng)，其特征在于：所述金屬化通孔(8)與金屬貼片(2)相連。

8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于結(jié)構(gòu)復(fù)用技術(shù)的小型化微波毫米波終端mimo天線系統(tǒng)，其特征在于：所述金屬化槽(7)與縫隙(9)均呈正交排列，且上下一一對(duì)應(yīng)；所述金屬寄生貼片(1)對(duì)應(yīng)金屬化槽(7)的區(qū)域呈鏤空狀。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于結(jié)構(gòu)復(fù)用技術(shù)的小型化微波毫米波終端MIMO天線系統(tǒng)，具體涉及微波毫米波通信技術(shù)領(lǐng)域，解決了現(xiàn)有技術(shù)中無法在微波/毫米波天線的緊湊尺寸下實(shí)現(xiàn)微波MIMO的技術(shù)問題；其技術(shù)方案為：將兩行正交的金屬化腔作為兩個(gè)毫米波陣列作為解耦結(jié)構(gòu)引入微波MIMO系統(tǒng)中；本發(fā)明金屬化腔能夠與多達(dá)四個(gè)微波單元對(duì)接，在緊湊的尺寸內(nèi)實(shí)現(xiàn)微波單元之間的令人滿意的隔離。

技術(shù)研發(fā)人員：丁鑫浩,譚震,楊珺堯,楊汶汶,陳建新,杜明珠
受保護(hù)的技術(shù)使用者：南通大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2