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某种用槽和同轴线馈电的三极化共形天线分析
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2017-11-14
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在无线通信中运用MIMO系统可以使系统容量成倍提高。近些年，许多已发表的文章都提到线性单极化阵列MIMO系统，而多极化天线才刚开始受到关注。A. S. Konanur在他的文中提出一种由圆环和偶极子构成的矢量天线，研究结果表明多极化天线MIMO阵列比相同天线单元数的单极化天线阵列的信道容量更大。不同极化方向的分支之间相关系数很低，完全可看作相互独立的收发通道。因此，多极化天线可以利用更少的体积实现更多的统计独立多径通道，从而有效地提高系统容量和传输速率。
利用空间坐标系三个轴方向相互正交的特点，三极化天线可以设计出三个正交方向极化，在有限的体积内实现三个独立的收发通道。Itoh等人提出了一种由两个垂直缝隙和单极子构成的三极化天线。Das等人提出一种由双极化圆形贴片和单极子构成的三极化天线。Gray等人在他的文中介绍了一种由双极化介质谐振器和单极子构成的三极化天线。
本文提出的三极化天线是一种共形天线，强度高、占用空间少，并且实现了三个正交的极化，在2.4~2.59GHz范围内反射系数小于-10dB。共形结构的天线高度仅为10.8mm，三个端口间的隔离度分别优于-16dB、-30dB和-40dB。
2 天线的结构设计
采用双缝耦合对贴片馈电可以有效地提高端口间的隔离度，本发明正是采用的这种方法对圆形贴片进行馈电形成双极化。天线结构如图1所示。天线由两层介质层基片组成，分别为介质基片1和介质基片2。双极化圆形贴片附着于基片1上表面。两个“H”型缝位于介质基片1和基片2之间的接地平面，在双极化圆形贴片和馈线间进行耦合馈电。两条微带馈线位于介质基片2的下表面，并分别位于相应缝隙的下方，馈电形成和X轴，Y轴平行的两个方向的正交极化。两个“H”形缝隙呈“T”形放置，用于改善两个缝隙的隔离度。
利用空间坐标系三个轴方向相互正交的特点，三极化天线可以设计出三个正交方向极化，在有限的体积内实现三个独立的收发通道。Itoh等人提出了一种由两个垂直缝隙和单极子构成的三极化天线。Das等人提出一种由双极化圆形贴片和单极子构成的三极化天线。Gray等人在他的文中介绍了一种由双极化介质谐振器和单极子构成的三极化天线。
本文提出的三极化天线是一种共形天线，强度高、占用空间少，并且实现了三个正交的极化，在2.4~2.59GHz范围内反射系数小于-10dB。共形结构的天线高度仅为10.8mm，三个端口间的隔离度分别优于-16dB、-30dB和-40dB。
2 天线的结构设计
采用双缝耦合对贴片馈电可以有效地提高端口间的隔离度，本发明正是采用的这种方法对圆形贴片进行馈电形成双极化。天线结构如图1所示。天线由两层介质层基片组成，分别为介质基片1和介质基片2。双极化圆形贴片附着于基片1上表面。两个“H”型缝位于介质基片1和基片2之间的接地平面，在双极化圆形贴片和馈线间进行耦合馈电。两条微带馈线位于介质基片2的下表面，并分别位于相应缝隙的下方，馈电形成和X轴，Y轴平行的两个方向的正交极化。两个“H”形缝隙呈“T”形放置，用于改善两个缝隙的隔离度。
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