一种堆叠式去耦网络制造技术

本发明专利技术公开了一种堆叠式去耦网络，包括基板，所述基板上设有口字阵型分布的金属通孔，基板上下两层还分布有金属条带，用于连接相邻金属通孔，使其成为一个整体，构成口字单元；金属条带在相邻的金属通孔之间上、下错落分布。所述口字单元的四个端角向左右两侧延伸有四个连结臂，连结臂同样由金属通孔和金属条带构成，连接方式与口字单元相同。所述基板上的金属通孔在口字阵型的各条边上折线形分布，对应的基板上下两层连接相邻金属通孔的金属条带也按折线形走向。本发明专利技术根据现有的正交混合网络的核心原理，通过设计折叠式结构的正交混合网络，并通过低温共烧陶瓷技术，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。

【技术实现步骤摘要】
一种堆叠式去耦网络
本专利技术涉及多天线去耦领域，特别涉及一种堆叠式去耦网络。
技术介绍
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。为了降低多个天线之间的耦合,其中一种有效的方法就是使用DMN(DecouplingandMatchingNetworks)技术。可以设计出180°的混合耦合器如图1所示。通过90°/180°正交混合网络，将S矩阵对角化，引入正交模式，将耦合器的2,3端口通过通孔连接天线,1,4端口接馈电网络,就可构成一个双天线的去耦合系统。
技术实现思路
本专利技术目的是：利用上述
技术介绍
的核心原理，通过设计特殊结构的正交混合网络，并通过低温共烧陶瓷(LTCC)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。本专利技术的技术方案是：一种堆叠式去耦网络，包括基板，所述基板上设有口字阵型分布的金属通孔，基板上下两层还分布有金属条带，用于连接相邻金属通孔，使其成为一个整体，构成口字单元；金属条带在相邻的金属通孔之间上、下错落分布。优选的，所述口字单元的四个端角向左右两侧延伸有四个连结臂，连结臂同样由金属通孔和金属条带构成，连接方式与口字单元相同。优选的，所述基板上的金属通孔在口字阵型的各条边上折线形分布，对应的基板上下两层连接相邻金属通孔的金属条带也按折线形走向。优选的，所述堆叠式去耦网络，利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，制成去耦芯片。优选的，所述去耦芯片包括六个管脚，其中1、2管脚分别接天线，3、4管脚接天线馈电端，5,6管脚接地，用于多天线之间的去耦。优选的，所述堆叠式去耦网络，通过调节金属条带的长度，或者变换金属通孔的位置以及粗细，适应于不同频段设计。优选的，所述堆叠式去耦网络中的口字单元设计为多个。优选的，所述堆叠式去耦网络设计成多层结构，每层中包含单个或多个口字单元。本专利技术的优点是：本专利技术根据现有的正交混合网络的核心原理，通过设计折叠式结构的正交混合网络，并通过低温共烧陶瓷(LTCC)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。在不同的极化方式下能够保证良好的谐振稳定性，提高多天线系统隔离度，降低单元的电尺寸大小。附图说明下面结合附图及实施例对本专利技术作进一步描述：图1为现有的正交混合网络的原理图；图2为本专利技术堆叠式去耦网络的原理图；图3为本专利技术弯折型堆叠式去耦网络的原理图；图4为本专利技术堆叠式去耦芯片的管脚示意图；图5为双天线加载堆叠式去耦芯片的示意图；图6为双天线加载堆叠式去耦芯片前、后的隔离度参数对比图。具体实施方式如图1所示的正交混合网络可以用金属微带线实现。本专利技术在此基础上进行改进，通过设计特殊结构的正交混合网络，如图2所示，本专利技术的堆叠式去耦网络，包括基板，所述基板上设有口字阵型分布的金属通孔，基板上下两层还分布有金属条带，用于连接相邻金属通孔，使其成为一个整体，构成口字单元。金属条带在相邻的金属通孔之间上、下错落分布。所述口字单元的四个端角向左右两侧延伸有四个连结臂，连结臂同样由金属通孔和金属条带构成，连接方式与口字单元相同。金属条带在相邻的金属通孔之间上下错落分布，目的是为了单元在谐振频率时，电流流过的路径比传统的单元更长，这样单元的等效电感更大。仿真结果显示在不同的极化方式下能够保证良好的谐振稳定性，且单元的电尺寸大小对比于传统单元由１/8波长减小至１\32波长。本专利技术中为了能够进一步的缩小单元的电尺寸，则需要对孔径和金属走线进行重新布局，使得单元的感应电流路径长度增加，单元的等效电感增大，从而实现最大程度上的单元最小化。为此提出了折线型小型化单元结构，如图３所示，所述基板上的金属通孔在口字阵型的各条边上折线形分布，对应的基板上下两层连接相邻金属通孔的金属条带也按折线形走向。与之前的直线型单元相比，折线型单元在介质基板中插入了更多的金属通孔，以及这些金属通孔之间的金属走线。所述堆叠式去耦网络中的口字单元设计为多个,可以设计成4个以上。在口字单元之间通过连结臂连接，两个连结臂可以等效成平行板电容器。所以，多个口字单元可以等效成ＬＣ串联电路，在谐振频率处表现出带阻特性。而对于折线型单元，在相同极化状态下，沿感应电流方向，金属通孔和上下表面的金属条带可以等效成电感，金属条带相互连接的金属通孔之间等效成电容。整体结构等效成一个LC去耦网络，实现去耦目的。利用低温共烧陶瓷(LTCC)技术，或者薄膜技术、硅片半导体技术、多层电路板技术等，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4所示，其中1-6为芯片的6个管脚，其中1、2管脚分别接天线，3、4管脚接天线馈电端5,6管脚接地。本芯片可以用于多天线之间的去耦。本专利技术可以用于其他频段的设计，通过调节金属线的长度，或者变换金属通孔的位置以及粗细结构形式，本专利技术去耦网络的形状除了口字形还可以采用圆形，六边形等其他形状。本专利技术同样可以设计成多层结构，每层中包含单个或多个口字单元。如图5所示，采用本专利技术去耦芯片提高阵列天线之间的隔离度，两个天线8和9为靠得很近的单极子天线，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专利技术的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本专利技术的内容并据以实施，并不能以此限本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种堆叠式去耦网络，其特征在于：包括基板，所述基板上设有口字阵型分布的金属通孔，基板上下两层还分布有金属条带，用于连接相邻金属通孔，使其成为一个整体，构成口字单元；金属条带在相邻的金属通孔之间上、下错落分布。/n

【技术特征摘要】
1.一种堆叠式去耦网络，其特征在于：包括基板，所述基板上设有口字阵型分布的金属通孔，基板上下两层还分布有金属条带，用于连接相邻金属通孔，使其成为一个整体，构成口字单元；金属条带在相邻的金属通孔之间上、下错落分布。


2.根据权利要求1所述的堆叠式去耦网络，其特征在于：所述口字单元的四个端角向左右两侧延伸有四个连结臂，连结臂同样由金属通孔和金属条带构成，连接方式与口字单元相同。


3.根据权利要求2所述的堆叠式去耦网络，其特征在于：所述基板上的金属通孔在口字阵型的各条边上折线形分布，对应的基板上下两层连接相邻金属通孔的金属条带也按折线形走向。


4.根据权利要求1-3任意一项所述的堆叠式去耦网络，其特征在于：所述堆叠式去耦网络，利用低温共烧陶...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘洋，王璟珂，赵鲁豫，
申请(专利权)人：西安朗普达通信科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61