[发明专利]一种三阵元单极子均匀圆形天线阵列的微带去耦网络

说明书

本发明涉及一种三阵元单极子均匀圆形天线阵列的微带去耦网络，属于无线通信技术领域，包含介质基板，接地平面，三个单极子天线阵元和微带去耦网络结构，三个所述单极子天线阵元关于所述介质基板的中心互成120°夹角中心对称分布，所述接地平面印刷在所述介质基板的上表面上，所述微带去耦网络结构印刷在介质基板的下表面，所述微带去耦网络结构用于对天线阵的阵元进行馈电。本发明所提出的微带去耦网络结构简单紧凑，不会增加原天线阵列的尺寸，易于实现。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，涉及一种三阵元单极子均匀圆形天线阵列的微带去耦网络。

背景技术

随着新一代无线通信系统的发展，为了更高效地利用频谱资源、达到更高的数据传输速率以及更大的通信信道容量，多输入多输出(MIMO)天线系统获得了广泛的应用。但是，随着移动通信设备的日益小型化，天线阵列各个单元之间的距离受到限制，使得阵元之间的相互耦合愈发严重，保证各个端口之间的高隔离度变得愈发困难。阵列单元间的耦合效应严重地影响到天线的辐射性能，导致天线阵列的增益降低、天线阵列的方向图畸变、主波束方向产生偏移，进而影响系统的信息传输速率和信道容量。

因此，解决多端口天线阵列的耦合问题是实现MIMO技术的关键部分。通过研究多端口天线阵列的去耦方法，在放置尽可能多的天线数目的条件下，减小由于缩短天线之间的间距引起的耦合效应，保证天线阵列良好的辐射性能，成为多天线技术的研究热点。从当前移动通信系统发展的现状及需求来看，研究多端口天线阵列的去耦方法具有十分重要的意义和商业应用价值。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种三阵元单极子均匀圆形天线阵列的微带去耦网络，通过添加此微带去耦网络结构，三阵元单极子均匀圆形天线阵列阵元之间的隔离度在工作频段上得到了明显的提升。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种三阵元单极子均匀圆形天线阵列的微带去耦网络，包含介质基板，接地平面，三个单极子天线阵元和微带去耦网络结构，三个所述单极子天线阵元关于所述介质基板的中心互成120°夹角中心对称分布，所述接地平面印刷在所述介质基板的上表面上，所述微带去耦网络结构印刷在介质基板的下表面，所述微带去耦网络结构用于对天线阵的阵元进行馈电。

进一步，所述介质基板采用FR4材料制成。

进一步，所述介质基板呈正六边形，三个所述单极子天线阵元的微带线的末端分别相交于介质基板边的中点。

进一步，三阵元单极子均匀圆形天线阵列的阻抗矩阵满足：

其中，表示天线阵元1的自阻抗，表示天线阵元1和天线阵元2之间的互阻抗，阻抗矩阵的特征值分别为对应的特征向量分别为e_a＝[1,1,1]，e_b＝[0,1,-1]和e_c＝[2,-1,-1]。

进一步，将特征向量e_a、e_b作为天线阵列的激励，对应的加载模式定义为模式a和模式b，则模式a和模式b下天线阵列端口处的输入阻抗满足：

其中，j为虚数单位，Z₁表示微带去耦网络结构中串联微带线的特性阻抗，Z₂表示微带去耦网络结构中并联微带线的特性阻抗，θ₁表示微带去耦网络结构中串联微带线的电长度，θ₂表示微带去耦网络结构中并联微带线的电长度，令Z_ina＝Z_inb，计算出串并联微带线的电长度θ₁和θ₂。

进一步，在求解的微带线的电长度的基础上增加特性阻抗为Z₀的并联微带支节对天线阵列进行匹配。