CN106207493B - Mimo天线阵列 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种MIMO天线阵列，涉及多天线/多入多出无线通信系统领域。所述天线阵列包括若干个天线单元，每个天线单元旁设有与该天线单元定向耦合用的定向耦合单元，天线单元与天线单元之间的定向耦合单元通过射频开关S连接，所述射频开关S受控于开关控制模块，当天线阵列处于自检自校工作模式时，开关控制模块控制相应的射频开关S闭合，使天线单元之间的耦合通道选通；当处于正常通信模式时，开关控制模块控制射频开关S打开，耦合通道关闭。所述天线阵列能够进行性能自检和单元校正，可实时、即时、快速完成测试工作，不影响MIMO天线正常工作，提高了测试的效率。

Description

MIMO天线阵列
技术领域
本发明涉及多天线/多入多出无线通信系统领域，尤其涉及一种MIMO天线阵列。
背景技术
近年来，多天线/多入多出技术（MIMO）由于其特有的高频谱利用率已经称为无线通信系统性能的重要保障手段之一，广泛应用于各类无线通信系统及通信标准中，特别是未来5G及各类新型通信系统中。未来通信天线体制为阵列MIMO天线技术，并且近年来固态功率器件在功率和效率方面得到了长足发展，并且成本大幅下降，整个前端构架趋势向有源天线阵列发展。有源阵列MIMO天线单元数量较多，通道故障及单元失效情况时有发生，需要定期维护和校准，即进行性能检验以及单元之间进行相位和幅度测量和校准，测试工作量较大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种MIMO天线阵列，所述天线阵列能够进行性能自检和单元校正，可实时、即时、快速完成测试工作，不影响MIMO天线正常工作，提高了测试的效率。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种MIMO天线阵列，包括若干个天线单元，其特征在于：每个天线单元旁设有与该天线单元定向耦合用的定向耦合单元，天线单元与天线单元之间的定向耦合单元通过射频开关S连接，所述射频开关S受控于开关控制模块，当天线阵列处于自检自校工作模式时，开关控制模块控制相应的射频开关S闭合，使天线单元之间的耦合通道选通；当处于正常通信模式时，开关控制模块控制射频开关S打开，耦合通道关闭。
进一步的技术方案在于：所述定向耦合单元包括定线耦合线和接地负载电阻R，接地负载电阻R位于定线耦合线的隔离端口，定线耦合线的另一端与射频开关S的一端连接。
进一步的技术方案在于：所述射频开关S上串联有衰减器，用于衰减过大的天线功率。
进一步的技术方案在于：所述射频开关S为单刀单掷开关，每个天线单元的前后左右方向各设有一个定向耦合单元，各方向上的定向耦合单元通过一个射频开关S与对向天线单元上的耦合单元连接。
进一步的技术方案在于：所述射频开关S为单刀双掷开关，每个天线单元的周围设有两个定向耦合单元，其中每个天线单元中的任意一个定向耦合单元通过所述射频开关S与该天线单元相邻的两个天线单元中的定向耦合单元连接。
进一步的技术方案在于：所述射频开关S为单刀四掷开关，每个天线单元的周围设有一个定向耦合单元，其中每个天线单元中的一个定向耦合单元通过所述射频开关S与该天线单元相邻的四个天线单元中的定向耦合单元连接。
进一步的技术方案在于：所述接地负载电阻R的阻值为50Ω。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：所述天线阵列通过在天线单元的外周增加定向耦合单元，可实现在线实时测量与校准， MIMO天线正常通信工作与校验工作交互进行，免拆卸，节约设备数量以及维护时间，大大提高工作效率。
附图说明
图1是本发明所述天线阵列中三个天线单元之间的结构示意图；
图2-4是本发明所述天线阵列实施例的结构示意图；
其中：1、天线单元2、定向耦合单元21、定线耦合线。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
总体的，本发明公开了一种MIMO天线阵列，包括若干个天线单元，每个天线单元1旁设有与该天线单元1定向耦合用的定向耦合单元2。在本发明的一个实施例中，如图1所示，所述定向耦合单元2包括定线耦合线21和接地负载电阻R，接地负载电阻R位于定线耦合线21的隔离端口，定线耦合线21的另一端与射频开关S的一端连接，所述接地负载电阻R的阻值为50Ω。
天线单元1与天线单元1之间的定向耦合单元2通过射频开关S连接，所述射频开关S受控于开关控制模块，当天线阵列处于自检自校工作模式时，开关控制模块控制相应的射频开关S闭合，使天线单元1之间的耦合通道选通；当处于正常通信模式时，开关控制模块控制射频开关S打开，耦合通道关闭。此外，为了适应功率较大的天线阵列，所述射频开关S上串联有衰减器，用于衰减过大的天线功率。
相邻的有源阵列天线单元通过增加定向互耦单元，确定两两天线单元之间的互耦系数。测量时，一个天线单位发射，周围与之相邻的单元接收，发射天线单元依次循环激励，这样可形成多维阵列，选定基准后即可根据接收信号确定天线阵列单元之间的相对幅相补偿量（包括接收和发射两种状态），此外也可对天线单元的发射和接收性能进行检验，便于快速诊断故障，从而进行维护。
在本发明的一个实施例中，如图2所示，所述射频开关S为单刀单掷开关，每个天线单元1的前后左右方向各设有一个定向耦合单元2，各方向上的定向耦合单元2通过一个射频开关S与对向天线单元1上的耦合单元2连接。
在本发明的一个实施例中，如图3所示，所述射频开关S为单刀双掷开关，每个天线单元1的周围设有两个定向耦合单元2，其中每个天线单元1中的任意一个定向耦合单元2通过所述射频开关S与该天线单元1相邻的两个天线单元1中的定向耦合单元2连接。
在本发明的一个实施例中，如图3所示，所述射频开关S为单刀四掷开关，每个天线单元1的周围设有一个定向耦合单元2，其中每个天线单元1中的一个定向耦合单元2通过所述射频开关S与该天线单元1相邻的四个天线单元1中的定向耦合单元2连接。
所述天线阵列通过在天线单元的外周增加定向耦合单元，可实现在线实时测量与校准， MIMO天线正常通信工作与校验工作交互进行，免拆卸，节约设备数量以及维护时间，大大提高工作效率。

Claims (7)

1.一种MIMO天线阵列，包括若干个天线单元，其特征在于：每个天线单元(1)旁设有与该天线单元(1)定向耦合用的定向耦合单元(2)，所述定向耦合单元(2)用于确定两两天线单元(1)之间的互耦系数，测量时，一个天线单元发射，所述一个天线单元周围的与所述一个天线单元相连的天线单元接收，发射的天线单元一次循环激励，形成多维阵列，选定基准后根据接收信号确定天线阵列单元之间的在接收和发射两种状态下的相对幅相补偿量，天线单元(1)与天线单元(1)之间的定向耦合单元(2)通过射频开关S连接，所述射频开关S受控于开关控制模块，当天线阵列处于自检自校工作模式时，开关控制模块控制相应的射频开关S闭合，使天线单元(1)之间的耦合通道选通；当处于正常通信模式时，开关控制模块控制射频开关S打开，耦合通道关闭。
2.如权利要求1所述的MIMO天线阵列，其特征在于：所述定向耦合单元(2)包括定线耦合线(21)和接地负载电阻R，接地负载电阻R位于定线耦合线(21)的隔离端口，定线耦合线(21)的另一端与射频开关S的一端连接。
3.如权利要求1所述的MIMO天线阵列，其特征在于：所述射频开关S上串联有衰减器，用于衰减过大的天线功率。
4.如权利要求1-3中任意一项所述的MIMO天线阵列，其特征在于：所述射频开关S为单刀单掷开关，每个天线单元(1)的前后左右方向各设有一个定向耦合单元(2)，各方向上的定向耦合单元(2)通过一个射频开关S与对向天线单元(1)上的耦合单元(2)连接。
5.如权利要求1-3中任意一项所述的MIMO天线阵列，其特征在于：所述射频开关S为单刀双掷开关，每个天线单元(1)的周围设有两个定向耦合单元(2)，其中每个天线单元(1)中的任意一个定向耦合单元(2)通过所述射频开关S与该天线单元(1)相邻的两个天线单元(1)中的定向耦合单元(2)连接。
6.如权利要求1-3中任意一项所述的MIMO天线阵列，其特征在于：所述射频开关S为单刀四掷开关，每个天线单元(1)的周围设有一个定向耦合单元(2)，其中每个天线单元(1)中的一个定向耦合单元(2)通过所述射频开关S与该天线单元(1)相邻的四个天线单元(1)中的定向耦合单元(2)连接。
7.如权利要求2所述的MIMO天线阵列，其特征在于：所述接地负载电阻R的阻值为50Ω。
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