天線互耦表征及去耦方法的研究.pdf

1、一直以來，天線互耦作為天線領域的重要研究內容，備受研究人員的關注?；ヱ顚Ω鞣N無線通信和探測系統(tǒng)性能的影響不容小覷。例如，互耦會惡化收發(fā)隔離度、降低系統(tǒng)容量、引入掃描盲點以及影響系統(tǒng)的設計精度。因此開展天線互耦問題的研究和探索解決措施具有重要意義和應用價值。本文從天線互耦表征和去耦方法兩方面展開研究，提出了一種基于天線電流分布表征互耦的電流失真參數(shù)，并研究設計了基于多種方法的去耦結構。本研究主要內容包括：
　　⑴提出了一種表征天線互

2、耦的參數(shù)—電流失真參數(shù)。該參數(shù)給出了有無互耦情況下天線電流分布的相對差異，從而表征了互耦對電流分布的影響。通常使用散射參數(shù)表征天線互耦，然而該參數(shù)只反映了天線端口的特性，而且端口特性不能完全描述互耦對天線的影響，這樣就有必要研究表征互耦的其他參數(shù)。由于天線的電流分布同時決定了其輻射和端口特性，因此電流失真參數(shù)可以評估互耦對天線特性的影響。利用偶極子天線間、微帶天線間、縫隙天線間的互耦以及偶極子天線與金屬棒間的耦合等多種計算實例，展示了電

3、流失真參數(shù)的特點。它與散射參數(shù)一樣，均可描述天線間互耦的強弱和評價去耦結構的性能，但側重點不同。散射參數(shù)側重于互耦對天線端口的作用，而電流失真參數(shù)側重于互耦對天線整體電流的影響。在某些情況下，從端口特性看天線互耦較弱，但實際上互耦對天線的影響很大，甚至會導致方向圖有大的畸變。這樣這些情況下的電流失真參數(shù)可更為準確地表征互耦的影響。同時電流失真參數(shù)還可以表征天線對非自由空間環(huán)境的敏感度。因此電流失真參數(shù)可作為散射參數(shù)的一種補充，用于天線互

4、耦問題的研究。
　?、圃O計了多種基于場對消方法的去耦結構，重點解決小間距的微帶天線間的互耦問題。這些對消型去耦結構能夠在天線間施加一種間接耦合場，并使之與原有直接耦合場相對消，從而實現(xiàn)互耦的抑制。設計了一種結構簡單的微帶線去耦結構。實驗結果表明在天線邊到邊間距僅為0.023λ0時，隔離度改善了16.7 dB～22.8 dB。設計了一種非對稱共面條帶去耦結構，該結構不僅有效地抑制了緊密擺放微帶天線間的互耦，而且解決了去耦結構影響天線

5、輻射性能的問題。還設計了一種含開路槽的金屬墻結構，此結構在實現(xiàn)場對消的同時，其所具有的金屬墻也可以抑制部分耦合，因此它具有一種混合去耦能力。最后，以微帶線去耦結構為例展示了對消型結構可用于多元陣列的去耦。
　?、窃O計了兩種基于帶阻濾波方法的去耦結構。這兩種帶阻濾波型去耦結構均能夠在微帶天線間的耦合路徑上進行濾波，可適用于多種間距的天線間的去耦。所設計的半波地槽結構在微帶天線間構建了帶阻地平面，以濾除地電流的耦合。該結構的帶阻特性僅

6、由地槽自身的諧振決定。仿真和測試均表明，該結構能夠滿足多種天線間距下的去耦要求，并且適量地增加地槽數(shù)可以展寬去耦帶寬。設計了一種半波地槽的小型化結構一加載過孔墻的階躍阻抗地槽，該結構有效地縮短了半波地槽的物理長度，同時較之傳統(tǒng)階躍阻抗結構，該種加載結構占用較小的空間，并取得了更好的去耦效果。以上設計的半波地槽及其小型化結構均可方便地用于多元陣列的去耦。
　?、忍岢隽艘环N模式變換去耦方法，并設計了此方法的實現(xiàn)結構。不同于場對消和帶阻