一文詳解高隔離度雙極化天線技術(shù)

0 前言

在5G和6G無線通信系統(tǒng)中，天線作為接收和發(fā)射電磁波的關(guān)鍵部件，在移動通信、軍事、航天和導航等領(lǐng)域都扮演著舉足輕重的角色。雙極化天線因其增加信道容量和對抗多徑衰落效應(yīng)的潛力而被廣泛應(yīng)用于各種系統(tǒng)中。應(yīng)用雙極化天線可以減少基站所需的天線數(shù)量，節(jié)約天線設(shè)計所需的空間資源，并滿足人們?nèi)找嬖鲩L的流量需求。在評估雙極化天線性能時，端口隔離是一個關(guān)鍵因素。然而，隨著新一代通信系統(tǒng)容量的增加、用戶數(shù)量的增多和耦合場景的復雜化等因素的出現(xiàn)，傳統(tǒng)的雙極化天線設(shè)計難以滿足隔離度要求。

法動科技擁有多項實現(xiàn)高隔離雙極化天線陣列的新型技術(shù)，并一直致力于實現(xiàn)各類復雜場景下的去耦技術(shù)研究。本期將介紹一種在雙極化天線基板底部添加T型微帶網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)，以提高端口之間的隔離度。該方案結(jié)構(gòu)簡單、效果顯著，適用于大規(guī)模高性能天線的設(shè)計。

1 天線結(jié)構(gòu)

圖一展示了所提出的高隔離度雙極化天線的結(jié)構(gòu)。與傳統(tǒng)天線相比，該天線具有以下幾個優(yōu)點：1）天線基板底部添加T型微帶網(wǎng)絡(luò)幾乎不占用額外空間尺寸，可實現(xiàn)緊湊型排布。2）該天線由全金屬結(jié)構(gòu)構(gòu)建，物料成本低、損耗?。o介質(zhì)損耗）、可靠性高、輻射效率高。3）所提出的去耦結(jié)構(gòu)不會影響貼片天線的輻射性能。

圖1

2 UltraEM仿真模型圖

圖2

3T型微帶網(wǎng)絡(luò)

圖3.T型微帶網(wǎng)絡(luò)（UltraEM版圖）

4 去耦原理

改變傳輸線(z1，e1)的電長度和特性阻抗，可以使自導納和互導納的實部分別為Y0和0。通過調(diào)節(jié)并聯(lián)T形電路的z2, e2, z3, e3可以消除自導納和互導納的虛部，設(shè)計公式如（1）-（7）所示。

5 性能對比

圖四展示了S參數(shù)對比圖，由圖可見，本文所提出的雙極化天線在中心頻帶2.6GHz附近具有較高的端口隔離度（>40dB）。

圖4

圖五展示了在饋線上的電流強度對比（UltraEM仿真結(jié)果）

圖5

圖六展示了天線方向圖的對比

圖6

法動科技：

成立于2017年。作為擁有硅谷及斯坦福創(chuàng)新基因的國際一流團隊，我們專業(yè)提供射頻微波電子設(shè)計自動化（EDA）軟件，憑借自主研發(fā)的大容量、快速三維全波電磁仿真引擎和基于人工智能技術(shù)的高效系統(tǒng)級仿真引擎，能夠在射頻微波芯片、封裝、高速PCB等領(lǐng)域為用戶提供快速準確的電磁仿真、建模及優(yōu)化設(shè)計方案。

同時，我們可以為包括移動通信、物聯(lián)網(wǎng)、5G、雷達、衛(wèi)星通信系統(tǒng)和高速數(shù)字設(shè)計在內(nèi)的產(chǎn)品提供高水平設(shè)計開發(fā)服務(wù)。

審核編輯：湯梓紅