5G背景下的大规模MIMO天线设计分析

1、5g背景下的大规模mimo天线设计分析李东泽王宝才吉林吉大通信设计院股份有限公司摘要：随着科学技术的大发展，互联网技术水平大大提高。5g通信系统将逐渐形成， 在这样的大背景之下，应用大规模mimo天线设计已经成为了必然。本文就主要 分析了 5g背景下大规模mimo天线设计的技术要点以及需要注意的问题，希望可 以为相关人员了解这一方面知识提供帮助。关键词：5g; mimo;天线设计;移动通信技术的发展和进步速度非常快，5g通信系统的形成已经成为了必然， 应用于5g通信系统的是一种大规模的mimo天线。这种天线在传统的移动通信系 统中采用的是八单元一维线。科学技术逐渐提高天线的水平，使其在5g移动

2、系 统中以一种缝隙耦合馈电的贴片形式存在，能够大大增强通信质量。一.关于天线单元的设计从天线单元的结构來看，最上层往往是设计为金属辐射贴片，而往下则是空气 层、上层地板层、上层介质基板层以及馈电带线层、下层介质基板层还有下层接 地板。这样的结构设计能够很好地将各个层别之间的端口耦合度控制在一定的范 围之内。一些特定口径耦合的电磁耦合型馈电结构起到的作用是抑制馈电带线的 附加辐射。另外值得注意的是，在某些口寸候传统缝隙耦合馈电会引发双向辐射问 题，所以必须要选择合适形状的馈线。一般来讲，选择带状线形式的馈线最能够 满足5g大背景下的移动通信系统地需求。当然在实践中发现，天线单元的质量以及最终形成

3、的效果与很多因素相关。第一, 与贴片尺寸相关。在这一方面贴片的初始尺寸往往需要通过计算得出，而且在设 计的时候设计人员通常都会发现。当贴片的尺寸增加的时候其反射系数则会呈现 出向低频移动的状态。第二，与贴片距离耦合缝隙的高度相关。这种情况对于天 线单元的影响非常的大，而且空气层高度主要是为了通过利用缝隙、贴片这两者 的作用来控制电磁耦合量进而达到影响驻波的效果。如果将贴片的距离耦合缝隙 的空气层高度增加了，那么其驻波曲线则会呈现出向高频移动的状态。第三，与 耦合缝隙尺寸相关。耦合缝隙的尺寸即是将缝隙的形状，其对于天线单元的电参 数影响非常大，而且不同形状的缝隙还会与金属贴片形成不同的耦合情况。

4、所以 实践设计当中如果岀现了缝隙设计不当的情况，非常容易引起后向辐射，而且 这种辐射非常强，严重影响天线的质量和效果。所以设计天线单元的时候要充分结合这些具体的影响因素，利用现代科学技术 使其能够最大程度上满足天线设计的需求，而不是造成消极影响。二、关于天线单元阵列的设计天线单元可以采用规模比较小的阵列，当然均需要结合具体的情况进行。另外值 得一提的是如果要满足天线单元阵列的要求，则需要首先满足阵元间距。这属于 一个最基本的前提条件。金属贴片主要是通过塑料支柱支撑在上层金属接地板上 面，而结构有必要符合要求和规定，所以在接地板下面往往是馈电带线层，以 及下层金属接地板。除此之外，述耍将整个天线

5、阵面控制在金屈支架上面，述耍 使其具有稳定性。天线单元阵列的设计相较于天线单元的设计要复杂得多，涉及 到很多方面的内容，而且对于设计人员的要求非常高，这是需要注意的一个内 容。比如在欠量网络分析仪中测试阵中单元的时候，往往会得出比较具有特点的 驻波特性，将其与反射系数联系起來就可以找到一种能够满足仿真结果的方案。 5g大背景下的大规模m1m0天线阵在天线单元设计中，可以选择使用不同型号的 缝隙耦合馈电的贴片形式。由于其对于天线阵列的影响比较直接，选择的时候要 重视不同型号的对比，选择最适合的一种，进而将其与相对应的结构层之间的 内容进行结合。这样一来才，可以保证天线对于通信系统的整体维护可以始

6、终保 持在一个较高的水平。天线单元阵列的设计当屮极化端口的控制也非常重要，要 从具体面上得出波瓣仿真结果。通过分析仿真结果就可以知道应当选择什么样的 设计方式，对于设计细节的控制具有积极作用。我国的网络应用量非常大，而且 人口数庞大，5g通信系统也是在这样的背景下逐渐产牛发展的。所以，既然天 线是影响通信系统质量以及5g移动通信效果的关键因素，那么从其单元设计以 及单元阵列设计等两个方面入手可以大大提高质量，实践屮就要加以注意。冃前 我国的移动通信在很多种情况下都能够满足人们的需要，但是仍然存在一些不 足之处才会选择开发应用5g通信系统，一方面是为了让更多的移动系统使用者 的使用体验更加良好，另外一方面则就是有利于我国经济的发展和进步。5g背 景下大规模mimo天线单元阵列设计当中辐射方向的控制，在进行具体的实践之 前，应用具体的实验形成高仿真结果有利于指导实践操作，而且最大程度上还 可以减少天线单元阵列设计的不科学性和不合理性，如此一来就会达到预想的 结果。结束语:进行5g背景下的大规模mimo天线设计的时候，需要从其设计要点、特 点出发，对于这一部分知识形成正确的理解，进而找到一种接受新知识的突破 口。在平常工作屮还可以通过实验或者其他的实践探究，促进自身对于移动通信 技术的掌握和了解。参考文献1 栾帅，冯毅