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(多图) 紧凑型共面波导馈电的双极化槽天线

/?? 2014年02月14日 ?? 收藏0
1 引言

多输入多输出(MIMO)系统可以有效地利用多径信号,成倍地增加信道容量。在当今大容量、高速率的通信中,MIMO系统发挥了重要的作用。MIMO为了减少天线接收信号间的相关性,需要适当增大天线间的距离;当系统的空间受限时,信号相关性增强,导致信道容量减小。为了克服这一问题,多极化天线逐步得到关注,利用高隔离度的极化减少天线的数目,节省空间。

以双极化天线为例,通过单天线的两种极化代替双天线,从而节省两个天线间的距离。在目前的文献中实现双极化最常用的技术是激励两种正交(高隔离度)的模式,进而实现两种正交(高隔离度)的极化。由于两种极化在隔离度上有比较严格的要求,如何提高两种极化馈电端口间的隔离度是双极化天线的难点。

目前有效的技术包括:

(1)采用差分馈电的方式,使两种极化的零点重合,避免耦合;

(2)在两种极化馈线间采用空气桥的技术,即在馈线交叉的部分减小线宽来减少耦合,同时进行馈电电路的匹配;

(3)采用多路平衡的技术,即在端口1和2之间存在多个耦合路径,且使多路耦合信号叠加为0,实现高隔离度;

(4)采用不同物理结构馈电,如分别采用探针和耦合方式激励两种极化。

以上的方法可以实现的隔离度达到-25dB至-30dB,但是共同的特点是馈电网络结构十分复杂,引入的空气桥、功分器等带来了损耗,天线单元也不够紧凑,造成空间的浪费。

本文针对双极化天线小型化、高隔离度、设计简单的需求,提出一种应用于无线局域网(WLAN)的双极化槽天线,馈线采用共面波导结构,利用其两种正交的模式激励天线单元水平和垂直两种极化。两种极化都工作在2.4GHz,实现的-10dB带宽分别为690MHz (28.75%)、590MHz(24.58%),覆盖WLAN所需频带(2.4GHz-2.484GHz),端口隔离度优于-22dB。最后给出了天线辐射效率和增益的测量结果。


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