CN112164891B - 一种对消式去耦芯片 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种对消式去耦芯片，包括左右对称分布的双T型微带结构A、B，以及前后对称分布的山型去耦结构C、D；所述山型去耦结构C、D相对的一侧分别设有左、右两个开槽，双T型微带结构A、B的前、后端部分别位于山型去耦结构C、D的左、右开槽内；双T型微带结构A左侧向外有两个凸起端部，双T型微带结构B右侧向外有两个凸起端。所述对消式去耦芯片采用低温共烧陶瓷技术制成。本发明通过设计对称分布的双T型微带结构，在两端加入山型去耦结构，该芯片在一定的频带内产生去耦作用，用于多天线系统之间去耦，提高多天线系统之间的隔离度，且去耦结构本身不会影响天线的辐射方向。

Description

一种对消式去耦芯片
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种对消式去耦芯片。
背景技术
随着移动通信系统的快速发展，射频频谱资源日益短缺，如何提供更高质量、更快速的通信服务成为第五代移动通信系统(5G)中的研究热点。在此背景下，已经提出许久的多输入多输出(MIMO)通信技术成为了5G系统中的关键技术。
多输入多输出(MIMO)技术是指在发射端和接收端同时使用多个发射天线和接收天线，使信号通过发射端和接收端的多个天线发射和接收。因此，多输入多输出技术能够在不额外增加通信频带和发射功率的情况下，实现高速、大容量的数据传输，显著的提高系统数据吞吐率和信道容量。在多输入多输出(MIMO)系统中，天线起着至关重要的作用，因为天线的特征固有地包含在发射器和接收器之间的通信信道中。
MIMO技术是基于天线阵列而言的，随着对信道容量需求的不断增长，大规模MIMO技术将会成为5G系统的核心，并且紧凑密集的阵列将促进这一进程。然而，无论是5G基站，或是移动终端中，由于空间限制，随着天线数量的增加，天线单元之间的间距相对较小，造成单元之间会形成强烈的互相耦合。在特定的空间内，天线单元数量越多，单元之间的耦合更强，会导致：
（1）空间相关性的增加；
（2）辐射效率的降低；
（3）单元增益的下降；
（4）信噪比的恶化；
（5）信道容量的减小。
综上所述，在有限的空间内，在MIMO系统中如何有效的减小天线单元之间的耦合，提高单元之间的隔离度，并保证原天线的辐射性能，成为了业界研究的热点。
多天线系统，如多输入多输出（MIMO）和相控阵系统无线通信系统，以其能增加信道容量和实现波束扫描的特点引起了广泛关注。但是由于系统小型化需求日益增加，天线间距逐渐减小使得天线间产生相互耦合。天线间的相互耦合会给多天线系统性能带来许多负面的影响，如辐射方向图失真、辐射性能变差，输入阻抗和辐射阻抗变化，天线辐射效率降低等。为了保证系统的优异性能，提高天线之间的隔离度就尤为重要。
发明内容
本发明目的是：提供一种对消式去耦芯片，利用场对消的方法提高两个紧密相邻天线之间的隔离度来实现去耦目的。
本发明的技术方案是：
一种对消式去耦芯片，包括左右对称分布的双T型微带结构A、B，以及前后对称分布的山型去耦结构C、D；所述山型去耦结构C、D相对的一侧分别设有左、右两个开槽，双T型微带结构A、B的前、后端部分别位于山型去耦结构C、D的左、右开槽内；双T型微带结构A左侧向外有两个凸起端部A1、A2，双T型微带结构B右侧向外有两个凸起端部B1、B2。
优选的，所述对消式去耦芯片采用低温共烧陶瓷技术，或者薄膜技术、硅片半导体技术、多层电路板技术中的一种制成。
优选的，所述对消式去耦芯片带有1-6共六个管脚，其中1、2管脚对应凸起端部A1、B1，分别接天线，3、4管脚对应凸起端部B2、A2, 分别接天线馈电端，5、6管脚对应山型去耦结构C、D，均接地。
优选的，所述对消式去耦芯片连接在双天线系统之间，馈电电流分别从3、4管脚流入，然后分别从1、2管脚流出，其中在双T型微带结构A、B中产生的耦合被山型去耦结构C、D去掉，实现了双天线系统的去耦。
优选的，所述对消式去耦芯片内集成多组双T型微带结构和山型去耦结构组成的去耦单元。
优选的，所述对消式去耦芯片内集成的去耦单元设计成多层形式，连接在天线之间进行去耦。
本发明的优点是：
本发明通过设计对称分布的双T型微带结构，并在两端加入山型去耦结构，并通过低温共烧陶瓷(LTCC)等技术集成芯片，该芯片在一定的频带内产生去耦作用，用于多天线系统之间去耦，提高多天线系统之间的隔离度，且去耦结构本身不会影响天线的辐射方向。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明对消式去耦芯片内部结构原理图；
图2为本发明对消式去耦芯片管脚示意图；
图3为双天线加载去耦芯片的示意图；
图4为双天线加载去耦芯片前后的隔离度参数对比图。
具体实施方式
如图1所示，本发明的对消式去耦芯片，包括左右对称分布的双T型微带结构A、B，以及前后对称分布的山型去耦结构C、D；所述山型去耦结构C、D相对的一侧分别设有左、右两个开槽，双T型微带结构A、B的前、后端部分别位于山型去耦结构C、D的左、右开槽内；双T型微带结构A左侧向外有两个凸起端部A1、A2，双T型微带结构B右侧向外有两个凸起端部B1、B2。
通过研究发现，在原始状态下激励双T型微带结构A会使邻近的双T型微带结构B上产生很强的同向感应电流，证明了耦合场的存在及来源。
在加入山型去耦结构C、D之后，双T型微带结构A激励的电流在山型去耦结构上产生了额外的耦合电流，且可以看出该耦合电流与双T型微带结构A上的电流方向截然相反，两者之间相互抵消，并且削弱了天线上的感应电流。说明当山型结构处于谐振模式下，可以达到去耦的目的。并且有效地阻止表面电流的传播，使其与天线间耦合场相互抵消，而且也可以认为该结构有引流的效果，所以加入去耦结构后两微带天线间的耦合强度明显减弱。
所述对消式去耦芯片采用低温共烧陶瓷技术，或者薄膜技术、硅片半导体技术、多层电路板技术中的一种制成。这里仅以LTCC技术为例，将多个上述周期谐振单元集成一款芯片，如图2所示，所述对消式去耦芯片带有1-6共六个管脚，其中1、2管脚对应凸起端部A1、B1，分别接天线，3、4管脚对应凸起端部B2、A2, 分别接天线馈电端，5、6管脚对应山型去耦结构C、D，均接地。
所述对消式去耦芯片内还可以集成多组双T型微带结构和山型去耦结构组成的去耦单元。所述对消式去耦芯片内集成的去耦单元也可以设计成多层形式，连接在天线之间进行去耦。
如图3所示，所述对消式去耦芯片连接在双天线系统之间，馈电电流分别从3、4管脚流入，然后分别从1、2管脚流出，其中在双T型微带结构A、B中产生的耦合被山型去耦结构C、D去掉，实现了双天线系统的去耦。图4为双天线加载去耦芯片前后的隔离度参数对比图。两个天线10和20为靠的很近的单极子天线，在没有采取任何措施之前，820-960MHz之间隔离度基本只有-5dB左右，将两个天线之间加载一个去耦芯片，天线的隔离度提升到-14左右，满足工程要求。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种对消式去耦芯片，其特征在于，包括左右对称分布的双T型微带结构A、B，以及前后对称分布的山型去耦结构C、D；所述山型去耦结构C、D相对的一侧分别设有左、右两个开槽，双T型微带结构A、B的前、后端部分别位于山型去耦结构C、D的左、右开槽内；双T型微带结构A左侧向外有两个凸起端部A1、A2，双T型微带结构B右侧向外有两个凸起端部B1、B2；
所述对消式去耦芯片带有1-6共六个管脚，其中1、2管脚对应凸起端部A1、B1，分别接天线，3、4管脚对应凸起端部B2、A2, 分别接天线馈电端，5、6管脚对应山型去耦结构C、D，均接地。
2.根据权利要求1所述的对消式去耦芯片，其特征在于，所述对消式去耦芯片采用低温共烧陶瓷技术，或者薄膜技术、硅片半导体技术、多层电路板技术中的一种制成。
3.根据权利要求2所述的对消式去耦芯片，其特征在于，所述对消式去耦芯片连接在双天线系统之间，馈电电流分别从3、4管脚流入，然后分别从1、2管脚流出，其中在双T型微带结构A、B中产生的耦合被山型去耦结构C、D去掉，实现了双天线系统的去耦。
4.根据权利要求2所述的对消式去耦芯片，其特征在于，所述对消式去耦芯片内集成多组双T型微带结构和山型去耦结构组成的去耦单元。
5.根据权利要求4所述的对消式去耦芯片，其特征在于，所述对消式去耦芯片内集成的去耦单元设计成多层形式，连接在天线之间进行去耦。
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微带贴片天线收发去耦结构研究;季英俊等;《电子设计工程》;第26卷(第11期);全文 *

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