通信的5G時(shí)代已經(jīng)來臨，不管對(duì)于5G基站，還是5G手機(jī)，MIMO必定成為5G的核心組成部分，在不占用更多頻譜的情況下，MIMO允許在相同的無線信道上同時(shí)發(fā)送和接收多個(gè)數(shù)據(jù)，這大大提高了無線數(shù)據(jù)的信號(hào)路徑、大大提高了傳輸速率、大大提高了鏈路的可靠性。所以，MIMO會(huì)隨著5G的發(fā)展而逐漸普及，甚至更大規(guī)模的MIMO會(huì)被提出，用戶的上網(wǎng)體驗(yàn)會(huì)越來越好，MIMO也會(huì)助力5G給行業(yè)帶來更大的沖擊和機(jī)遇，下面講述3種常見的提高M(jìn)IMO隔離度方法。

1.采用地縫結(jié)構(gòu)解耦

在天線單元間的地板上開細(xì)縫是一種簡(jiǎn)單、有效的解耦方法。這種方法主要考慮的問題是:(1)在地板上開細(xì)縫的位置: (2)細(xì)縫的尺寸: (3)細(xì)縫的數(shù)量。通過在地板上開一條長(zhǎng)度約為天線工作頻率二分之一波長(zhǎng)的細(xì)縫來提高天線單元間的隔離度。如圖 1-1(a)所示。從圖中可以看出，在地板對(duì)稱位置上開了兩條細(xì)縫降低地板表面波和近場(chǎng)的作用，減小互耦的作用，極大的提高了天線單元間的隔離度。在地板上開一條約等于四分之一波長(zhǎng)的細(xì)縫來提高天線單元的隔離度。但是如果天線工作在很低的頻段，細(xì)縫的尺寸將變得很長(zhǎng)，這不利于應(yīng)用。研究結(jié)果表明，在細(xì)縫中加入電容可以有效的減小細(xì)縫的長(zhǎng)度，如圖 1-1 (b) 所示。

通過加入地縫結(jié)構(gòu)，能夠有效的提高天線單元間的隔離度，降低相關(guān)性。研究結(jié)果可知，地縫對(duì)于地板表面電流相當(dāng)于一個(gè)在工作頻點(diǎn)發(fā)生諧振的濾波器，能有效的抑制被激勵(lì)天線端口的電流流向非激勵(lì)天線端口。但是在地板上添加地縫結(jié)構(gòu)，不僅會(huì)惡化天線的阻抗匹配，還會(huì)影響天線的輻射方向圖。

2.采用地枝結(jié)構(gòu)解耦

采用地枝結(jié)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)比較容易，運(yùn)用非常普遍的有效方法。通過在金屬地板上延伸額外的枝節(jié)，人為的制造出耦合路 :使之產(chǎn)生的耦合能量與原有的耦合能量大小相等，相位相反相互抵消，從而提高天線單元間的隔離度。這種方法主要考慮的問題有:(1)地枝結(jié)構(gòu)所放的位置;(2) 地枝結(jié)構(gòu)的形狀。圖 1-2(a)在一副F型MIMO天線的地板對(duì)稱位置處添加了一個(gè)T型結(jié)構(gòu)。通過調(diào)節(jié)T型枝節(jié)的長(zhǎng)和寬度，使之能夠在工作頻點(diǎn)發(fā)生諧振，減小天線單元間的互耦，提高隔離度。如圖1-2(b)所示,該天線占用50x9x0.8mm的體積，印刷在介電常數(shù)為 4.4的FR4質(zhì)板上。為了減小天線的尺寸和拓展陽抗帶寬，采用耦合饋電提供電容改善電感性的天線的阻抗匹配。調(diào)節(jié)地枝結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度讓它在 WLAN的雙頻段發(fā)生諧振，使之等效為一個(gè)陷波結(jié)構(gòu)遏制天線通過近場(chǎng)輻射到另一個(gè)天線端口，提高天線單元間的隔離度。并且研究了地枝結(jié)構(gòu)的形狀對(duì)提高天線單元間的隔離度的影響，最終獲得了在 WLAN 的三個(gè)頻段天線的隔離度都不低于18dB。

通過采用地枝結(jié)構(gòu)進(jìn)行解耦的方法有很多設(shè)計(jì)例子，地枝結(jié)構(gòu)的類型依賴于天線的形式，沒有特定的類型能夠適應(yīng)各種形式的天線，設(shè)計(jì)尚且缺乏一般性。而且地枝還會(huì)吸收一定的輻射能量，這有可能降低天線的輻射效率。

3.采用中和線結(jié)構(gòu)解耦

通過在天線單元間連接一條或幾條直的或者彎折的微帶線進(jìn)行解耦的方法叫做電流中和解耦法。由于中和線不僅成本比較低、易于實(shí)現(xiàn)，而且不會(huì)增加天線的尺寸，大量的天線設(shè)計(jì)者對(duì)其進(jìn)行了研究。采用中和線結(jié)構(gòu)解耦的關(guān)鍵問題是: (1)連接中和線的位置; (2) 中和的尺寸。如圖1-3(a)所示在兩個(gè)工在不同帶寬頻率的PIFA天線間用一條直的懸置微帶線連接起來，整個(gè)天線的尺寸為 40x100mm。揭示了中和線結(jié)構(gòu)解耦的原理是中和線從被激勵(lì)天線單元處摘取一部分的電流，并且將電流返回給非激勵(lì)天線單元，使之產(chǎn)生與未加中和線前相反的耦合。這樣激勵(lì)天線單元對(duì)非激勵(lì)天線單元的影響可以得到很好的抑制，從而提高天線單元間的隔離度。中和線的長(zhǎng)度和寬度以及中和線的連接位置對(duì)摘取的電流有著直接的影響。中和線一般只能在單頻段或者窄帶處實(shí)現(xiàn)解耦效果，因?yàn)閷?duì)于不同的工作頻點(diǎn)，中和線對(duì)應(yīng)的長(zhǎng)度也不一樣，這極大的限制了中和線在多頻帶內(nèi)的應(yīng)用。

采用中和線結(jié)構(gòu)解耦的設(shè)計(jì)方法只需在天線單元間連接微帶線，不會(huì)占用額外的空間，自從被提出就獲得了廣泛的實(shí)際應(yīng)用。但是這種方法針對(duì)中和線的尺寸和連接位置尚無一個(gè)通用的辦法，設(shè)計(jì)者只能使用仿真軟件對(duì)中和線和天線單元進(jìn)行調(diào)諧、聯(lián)合優(yōu)化，這增加了設(shè)計(jì)的時(shí)間和困難。

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