[發(fā)明專利]一種低耦合度的多天線系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510030716.0
• 申請日: 2015-01-21
• 公開（公告）號: CN104638366A
• 公開（公告）日: 2015-05-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 司黎明;張慶樂;胡偉東;呂昕;金宇婷;馮佳琦
• 申請（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號: H01Q1/52
• 分類號: H01Q1/52;H01Q21/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種低耦合度的多天線系統(tǒng)，該系統(tǒng)適用于相控陣天線、MIMO天線等多天線系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著相控陣天線和無線MIMO通信系統(tǒng)的快速發(fā)展，緊湊的多單元天線越來越受到科研人員的重視，但是在多單元天線系統(tǒng)中，單元間的耦合是陣列天線應(yīng)用中一個十分嚴(yán)重的問題。單元間的耦合會降低天線的輻射效率，減小天線的工作帶寬，產(chǎn)生輻射死角或者使副瓣惡化等問題。因此在先進的相控陣系統(tǒng)和MIMO通信系統(tǒng)中，減小相鄰天線單元的耦合，提高天線單元的隔離度變得越來越重要。

為此，研究人員進行了大量的研究并提出了幾種有效的方法。FanYang(Yang?F,Rahmat-Samii?Y.Microstrip?antennas?integrated?with?electromagnetic?band-gap(EBG)structures:A?low?mutual?coupling?design?for?array?applications.IEEE?Transactions?on?Antennas?and?Propagation?2003,51(10):2936-2946.)首次利用mushroom結(jié)構(gòu)的電磁帶隙結(jié)構(gòu)降低了天線單元間的耦合，利用了電磁帶隙結(jié)構(gòu)能夠抑制表面波的傳輸?shù)奶匦裕窃摻Y(jié)構(gòu)中含有金屬過孔，會引起電損耗，同時會增加制造難度。Zhu(Zhu,F.-G.；Xu,J.-D.；Xu,Q.,Reduction?of?mutual?coupling?between?closely-packed?antenna?elements?using?defected?ground?structure,Electronics?Letters,vol.45,no.12,pp.601,602,June?2009)等人提出采用啞鈴狀結(jié)構(gòu)的缺陷地結(jié)構(gòu)降低了倒F天線單元間的互偶，使得天線單元之間的隔離度超過了-40dB，實現(xiàn)了較高的隔離度，但是采用這種結(jié)構(gòu)改變了天線本身H面的輻射特性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，針對減小陣列天線單元之間的耦合問題，提出一種低耦合度的多天線系統(tǒng)，應(yīng)用一種近零折射率超材料結(jié)構(gòu)降低了陣列天線單元間互偶的問題，該多天線系統(tǒng)體積小、成本低、結(jié)構(gòu)簡單，該多天線系統(tǒng)的天線單元之間的耦合度低。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。

本發(fā)明的一種低耦合度的多天線系統(tǒng)，該多天線系統(tǒng)包括兩個以上的天線單元，相鄰天線單元之間有近零折射率超材料，且相鄰天線單元與近零折射率超材料共面。

所述的近零折射率超材料的折射率的實部的絕對值小于0.5，該多天線系統(tǒng)的天線單元之間的耦合度可以大幅度降低。

有益效果

本發(fā)明解決了陣列天線單元之間耦合的問題，通過加載近零折射率超材料，在不影響天線輻射特性的基礎(chǔ)上，降低了天線單元之間的耦合，同時結(jié)構(gòu)簡單，便于與陣列天線大規(guī)模集成。

附圖說明

圖1是實施例中多天線系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的近零折射率超材料結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明的近零折射率超材料的折射率；

圖4是本發(fā)明的微帶天線加載近零折射率超材料前后反射系數(shù)比較；

圖5是本發(fā)明的微帶天線加載近零折射率超材料前后耦合的比較；

圖6(a)是本發(fā)明的微帶天線加載近零折射率超材料前后5.1GHz頻率時E面方向圖的比較。

圖6(b)是本發(fā)明的微帶天線加載近零折射率超材料前后5.1GHz頻率時H面方向圖的比較。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步的詳細說明。

實施例

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選實施例，本發(fā)明包括微帶天線和近零折射率超材料。

如圖1所示，一種低耦合度的多天線系統(tǒng)，該多天線系統(tǒng)包括兩個天線單元，兩個天線單元之間有近零折射率超材料，且相鄰天線單元與近零折射率超材料共面。

所述的兩個天線單元相同，均為矩形微帶天線；多天線系統(tǒng)由兩個矩形微帶天線和八排兩列近零折射率超材料組成。矩形微帶天線印刷在FR4介質(zhì)板上，厚度為1.6mm，兩個矩形微帶天線單元的中心間距為30mm。

近零折射率超材料印刷在FR4介質(zhì)板上且與兩個矩形微帶天線單元共面；