一种镜像3D　MIMO半波天线阵列及阵列建立方法技术

本发明专利技术实施例公开了一种镜像3D MIMO半波天线阵列及阵列建立方法，镜像3D MIMO半波天线阵列包括：2D MIMO半波天线阵列和反射镜；所述2D MIMO半波天线阵列设于所述反射镜的镜面侧；其中，所述2D MIMO半波天线阵列在所述反射镜中的虚像与所述2D MIMO半波天线阵列形成镜像3D MIMO半波天线阵列。本发明专利技术实施例通过采用镜像技术，在2D MIMO半波天线阵列的基础上，增加一个反射镜，使2D MIMO半波天线阵列可在反射镜镜面的后面产生虚像，形成镜像3D MIMO半波天线阵列，成本、技术、体积和重量与2D MIMO半波天线阵列相差无几，但波束赋形远优于2D MIMO半波天线阵列。

A mirror 3D MIMO half wave antenna array and array establishment method

The embodiment of the invention discloses a mirror 3D MIMO half-wave antenna array and an array establishment method. The mirror 3D MIMO half-wave antenna array comprises a two-dimensional MIMO half-wave antenna array and a reflector; the two-dimensional MIMO half-wave antenna array is located on the mirror side of the mirror; and the two-dimensional MIMO half-wave antenna array is in the mirror side. The virtual image and the 2D MIMO half wave antenna array form a mirror 3D MIMO half wave antenna array. The embodiment of the invention adds a mirror on the basis of the 2D MIMO half-wave antenna array by adopting the mirror technology, so that the 2D MIMO half-wave antenna array can produce a virtual image behind the mirror surface and form a mirror-like 3D MIMO half-wave antenna array. The cost, technology, volume and weight of the mirror-like 3D MIMO half-wave antenna array are no different from those of the 2D MIMO half-wave antenna array. Several, but the beamforming is far better than the 2D MIMO half wave antenna array.

【技术实现步骤摘要】
一种镜像3DMIMO半波天线阵列及阵列建立方法
本专利技术实施例涉及通信
，具体涉及一种镜像3DMIMO半波天线阵列及阵列建立方法。
技术介绍
传统的2DMIMO半波天线阵列技术成熟，但天线产生的赋形波束在传播方向上的副瓣与主瓣一般大，既损耗了辐射能量，又可能产生干扰。现有的3DMIMO半波天线阵列的波束赋形和定向性效果良好，即使是传输方向只有两个阵元的3DMIMO半波天线阵列，其波束赋形同样有相邻阵元的三个距离和三个相位差等参数可供系统调整，在波束赋形等功能处理方面，仍然具有极好的可调性，但因为需要三维阵元控制，且阵元数目较多，控制技术和硬件架构较为复杂。在实现本专利技术实施例的过程中，专利技术人发现现有的2DMIMO半波天线阵列的波束赋形效果不理想，而现有的3DMIMO半波天线阵列的技术难度较大，成本较高、体积和重量较大。
技术实现思路
由于现有的2DMIMO半波天线阵列的波束赋形效果不理想，而现有的3DMIMO半波天线阵列的技术难度较大，成本较高、体积和重量较大的问题，本专利技术实施例提出一种镜像3DMIMO半波天线阵列及阵列建立方法。第一方面，本专利技术实施例还提出一种镜像3DMIMO半波天线阵列，包括：2DMIMO半波天线阵列和反射镜；所述2DMIMO半波天线阵列设于所述反射镜的镜面侧；其中，所述2DMIMO半波天线阵列在所述反射镜中的虚像与所述2DMIMO半波天线阵列形成镜像3DMIMO半波天线阵列。可选地，所述2DMIMO半波天线阵列和所述反射镜的距离小于0.5λ，其中，λ为所述2DMIMO半波天线阵列中电磁波的波长。可选地，所述2DMIMO半波天线阵列和所述反射镜的距离为0.125λ。可选地，所述虚像与所述2DMIMO半波天线阵列采用时域有限差分法FDTD仿真形成镜像3DMIMO半波天线阵列。可选地，所述反射镜为金属镜。第二方面，本专利技术实施例提出一种镜像3DMIMO半波天线阵列建立方法，包括：确定所述2DMIMO半波天线阵列和所述反射镜的距离；根据所述距离设置所述2DMIMO半波天线阵列和所述反射镜；对所述虚像与所述2DMIMO半波天线阵列进行仿真，建立镜像3DMIMO半波天线阵列。可选地，所述确定所述2DMIMO半波天线阵列和所述反射镜的距离，具体包括：根据主波瓣最大值和主波瓣夹角，确定所述2DMIMO半波天线阵列和所述反射镜的距离。可选地，所述虚像与所述2DMIMO半波天线阵列进行仿真，建立镜像3DMIMO半波天线阵列，具体包括：采用所述FDTD对所述虚像与所述2DMIMO半波天线阵列进行仿真，建立镜像3DMIMO半波天线阵列。由上述技术方案可知，本专利技术实施例通过采用镜像技术，在2DMIMO半波天线阵列的基础上，增加一个反射镜，使2DMIMO半波天线阵列可在反射镜镜面的后面产生虚像，形成镜像3DMIMO半波天线阵列，成本、技术、体积和重量与2DMIMO半波天线阵列相差无几，但波束赋形远优于2DMIMO半波天线阵列。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些图获得其他的附图。图1为本专利技术一实施例提供的一种镜像3DMIMO半波天线阵列的结构示意图；图2为本专利技术一实施例提供的基本振子的元天线的示意图；图3为本专利技术一实施例提供的直线天线辐射场在P处的元天线示意图；图4为本专利技术一实施例提供的镜面前半波天线的镜像示意图；图5为本专利技术一实施例提供的αx＝0°、αy＝-60°、αz＝0°，2×1×2镜像3DMIMO半波天线阵列传播示意图和方向示意图；图6为本专利技术一实施例提供的2×1×2镜像3DMIMO半波天线阵列在αx＝0°、αy＝-60°、αz＝0°时波瓣与dy的关系示意图；图7为本专利技术一实施例提供的2×1×2镜像3DMIMO半波天线阵列在αx＝100°、αy＝-60°、αz＝0°时波瓣与dy的关系示意图；图8为本专利技术一实施例提供的2×1×2镜像3DMIMO半波天线阵列在αx＝0°、αy＝-60°、αz＝100°时波瓣与dy的关系示意图；图9为本专利技术一实施例提供的镜像3DMIMO半波天线阵列架构示意图；图10为本专利技术一实施例提供的FDTD算法中Yee元胞的示意图；图11为本专利技术一实施例提供的αx＝0°、αy＝0°、αz＝0°，2×2×23DMIMO半波天线阵列传播示意图和方向示意图；图12为本专利技术一实施例提供的αx＝0°、αy＝-120°、αz＝0°，2×2×23DMIMO半波天线阵列传播示意图和方向示意图；图13为本专利技术一实施例提供的一种镜像3DMIMO半波天线阵列建立方法的流程示意图；图14为本专利技术一个实施例中电子设备的逻辑框图。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。图1示出了本实施例提供的一种镜像3DMIMO半波天线阵列的结构示意图，包括：2DMIMO半波天线阵列101和反射镜102；所述2DMIMO半波天线阵列101设于所述反射镜102的镜面侧；其中，所述2DMIMO半波天线阵列101在所述反射镜102中的虚像与所述2DMIMO半波天线阵列101形成镜像3DMIMO半波天线阵列。其中，2DMIMO半波天线阵列为二维多输入多输出的半波天线阵列；3DMIMO半波天线阵列为三维多输入多输出的半波天线阵列。具体地，半波天线阵列是指阵列阵元是半波天线，所谓半波天线是指天线长度为半波长的对称直线天线，而一个有限长度的直线天线在空间某点的辐射场可以看作是由无穷个元天线在该处的辐射场的叠加。所谓元天线是指长度为dz、均匀分布电流为I的Idz元电流作用的天线。由于元电流很小、元天线很短，相对较远接收区域，可以将元天线当作一个基本辐射振子。图1所示为元天线在直角坐标系和球坐标系中的情况，不难发现，元天线在远处点的电场可简化为Er、Eθ、三个分量。根据天线理论，半波天线阵列的分析基础是半波天线，半波天线的分析基础是直线天线，直线天线的分析基础是元天线，元天线是所有天线系统的分析基础。根据电磁场理论，在图2坐标系中，元天线中沿Z轴的元电流I在P处产生的矢量位(矢势)可表示为：矢量A同样可以在球坐标系中分解为由于球坐标与直角坐标变换矩阵为：从图2A中可看出元天线在P处的矢量位的直角坐标分量有Ax＝Ay＝0，根据公式(2)可以求得元天线在P处的矢量位的球坐标分量为Ar＝Azcosθ，Aθ＝Azsinθ，又因为电场E和磁场H与矢量位A的关系为：根据公式(3)可得到元天线在P处的电磁场的球坐标分量为：式中真空介电常数ε0＝8.854×10-12F/m，磁导率μ0＝4π×10-7H/m，波数k＝2π/λ，介质波阻η＝√(μ/ε)，真空波阻η0＝120πΩ。由于公式(4)较为复杂，为此仅作远场区域来简化近似分析。所谓远场区是指P所在位置满足kr>>1条件，这时电磁场分量中只需保留1/r项即可，其它项均可忽略不计，所以远场区中只有和Eθ两个分量，Er分量忽略不计，即：根据(5)式，元天线在远场区的电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种镜像3D MIMO半波天线阵列，其特征在于，包括：2D多输入多输出MIMO半波天线阵列和反射镜；所述2D MIMO半波天线阵列设于所述反射镜的镜面侧；其中，所述2D MIMO半波天线阵列在所述反射镜中的虚像与所述2D MIMO半波天线阵列形成镜像3D MIMO半波天线阵列。

【技术特征摘要】
1.一种镜像3DMIMO半波天线阵列，其特征在于，包括：2D多输入多输出MIMO半波天线阵列和反射镜；所述2DMIMO半波天线阵列设于所述反射镜的镜面侧；其中，所述2DMIMO半波天线阵列在所述反射镜中的虚像与所述2DMIMO半波天线阵列形成镜像3DMIMO半波天线阵列。2.根据权利要求1所述的镜像3DMIMO半波天线阵列，其特征在于，所述2DMIMO半波天线阵列和所述反射镜的距离小于0.5λ，其中，λ为所述2DMIMO半波天线阵列中电磁波的波长。3.根据权利要求2所述的镜像3DMIMO半波天线阵列，其特征在于，所述2DMIMO半波天线阵列和所述反射镜的距离为0.125λ。4.根据权利要求1所述的镜像3DMIMO半波天线阵列，其特征在于，所述虚像与所述2DMIMO半波天线阵列采用时域有限差分法FDTD仿真形成镜像3DMIMO半波天线阵列。5.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张长清，
申请(专利权)人：中国移动通信集团公司，中国移动通信集团湖南有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11