[發(fā)明專利]一種用于降低天線陣列單元間互耦的饋電網(wǎng)絡(luò)

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201410503486.0
• 申請日: 2014-09-26
• 公開（公告）號: CN104283007A
• 公開（公告）日: 2015-01-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 屈世偉;夏潤梁;李鵬發(fā);陳龍
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號: H01Q23/00
• 分類號: H01Q23/00;H01Q3/34
• 代理公司: 電子科技大學(xué)專利中心 51203
• 代理人: 李明光

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無線通信技術(shù)、雷達(dá)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可用于有效降低天線陣列單元間互耦的新型饋電網(wǎng)絡(luò)，適用于微波、毫米波等通信系統(tǒng)中。

背景技術(shù)

在陣列天線和多輸入多輸出系統(tǒng)(MIMO)中，單元間能量的相互耦合是一種不可避免的現(xiàn)象，并且通常會對系統(tǒng)性能產(chǎn)生負(fù)面影響。例如在相控陣天線中，互耦的存在會導(dǎo)致很難實(shí)現(xiàn)單元在大掃描范圍內(nèi)的阻抗匹配。對于多輸入多輸出系統(tǒng)來說，單元間的互耦會導(dǎo)致信噪比的惡化和信道容量的降低。因此，如何降低天線陣列單元間的互耦一直是天線設(shè)計(jì)領(lǐng)域中的熱點(diǎn)和難點(diǎn)問題。

降低互耦最直接的方法是在單元之間加入阻礙電磁波傳播的電磁結(jié)構(gòu)，例如經(jīng)常報(bào)道的電磁帶隙、缺陷地等周期性結(jié)構(gòu)。2005年，M.M.Nikolic等提出使用連接地面和微帶貼片的幾排短路柱來抑制空間波的耦合；但是這些短路柱會造成一定的能量損耗且不易于加工。

使用特殊的饋電網(wǎng)絡(luò)是另一種降低單元間互耦的方案。2008年，C.Volmer等使用一種的模式分解網(wǎng)絡(luò)使得陣列散射矩陣正交化，然而這種方法的帶寬相對較窄，分解得到的不同模式的Q值和效率也差別巨大；另外該方法也同樣需要設(shè)計(jì)額外的匹配網(wǎng)絡(luò)。2014年，L.Zhao提出使用電抗加載的啞元陣列來降低對稱陣列有源單元間的互耦，但是該啞元陣列的設(shè)計(jì)過程比較復(fù)雜，啞元的存在也會影響到有源單元的輻射性能。以上這些特殊饋電網(wǎng)絡(luò)主要針對多輸入多輸出系統(tǒng)中單元間互耦的抑制，復(fù)雜的電路結(jié)構(gòu)和集總元件的使用使得這些方法在大型的陣列天線尤其是相控陣天線中應(yīng)用受到限制。

2010年華為公司公開了一種提高天線隔離度的中國發(fā)明專利(公開號：CN106677149A)。該發(fā)明專利中提到使用耦合器(有源或者無源)從發(fā)射天線的饋電鏈路上耦合信號，耦合到的信號經(jīng)過耦合器的相位段傳輸給鄰近天線。由于耦合到的信號與直接從空間中耦合的信號幅度相等，相位相反，從而兩者相互抵消，提高了相鄰天線間的隔離度。該專利提出的方法為降低陣列單元間互耦提供了新的思路，但是專利中所述的方案難以實(shí)施。第一，由于耦合器的耦合段直接與鄰近天線的接收鏈路連接，這樣會導(dǎo)致鄰近天線的阻抗匹配惡化，另外鄰近天線直接從空間中耦合的部分信號會通過耦合段重新耦合到發(fā)射天線的發(fā)射鏈路上從而影響發(fā)射天線的輻射性能；第二，該專利中提出的實(shí)施方案只能應(yīng)用于雙天線單元中一個(gè)作為發(fā)射天線，鄰近的天線作為接收天線的情況下，然而在MIMO系統(tǒng)、相控陣天線的等眾多應(yīng)用中，相鄰的天線單元需要同時(shí)作為發(fā)射或者接受天線，因此其應(yīng)用受到極大限制；第三，該專利提出的有源耦合器在實(shí)際應(yīng)用中除了會遇到與上述無源耦合器相同的問題之外，還額外增加了設(shè)計(jì)的復(fù)雜度和天線系統(tǒng)能耗。

上述用于降低單元間互耦的方法很難同時(shí)做到結(jié)構(gòu)簡單、損耗小且不影響天線自身的輻射特性。因此在實(shí)際工程應(yīng)用中，急需一種方法可以同時(shí)滿足這些要求，本發(fā)明正是針對該需求而提出。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種可用于有效降低陣列天線單元間互耦的饋電網(wǎng)絡(luò)，該饋電網(wǎng)絡(luò)具有結(jié)構(gòu)簡單、損耗小且不影響天線輻射性能的特點(diǎn)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種用于降低天線陣列單元間互耦的饋電網(wǎng)絡(luò)，包括輸入端口、為天線單元饋電的輸出端口以及在各輸入端口加載的用于降低天線單元間互耦的耦合網(wǎng)絡(luò)，下面結(jié)合圖1對本發(fā)明做詳細(xì)說明：