[发明专利]一种低耦合度的多天线系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种低耦合度的多天线系统，该系统适用于相控阵天线、MIMO天线等多天线系统。

背景技术

随着相控阵天线和无线MIMO通信系统的快速发展，紧凑的多单元天线越来越受到科研人员的重视，但是在多单元天线系统中，单元间的耦合是阵列天线应用中一个十分严重的问题。单元间的耦合会降低天线的辐射效率，减小天线的工作带宽，产生辐射死角或者使副瓣恶化等问题。因此在先进的相控阵系统和MIMO通信系统中，减小相邻天线单元的耦合，提高天线单元的隔离度变得越来越重要。

为此，研究人员进行了大量的研究并提出了几种有效的方法。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结构的电磁带隙结构降低了天线单元间的耦合，利用了电磁带隙结构能够抑制表面波的传输的特性，但是该结构中含有金属过孔，会引起电损耗，同时会增加制造难度。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)等人提出采用哑铃状结构的缺陷地结构降低了倒F天线单元间的互偶，使得天线单元之间的隔离度超过了-40dB，实现了较高的隔离度，但是采用这种结构改变了天线本身H面的辐射特性。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述现有技术的不足，针对减小阵列天线单元之间的耦合问题，提出一种低耦合度的多天线系统，应用一种近零折射率超材料结构降低了阵列天线单元间互偶的问题，该多天线系统体积小、成本低、结构简单，该多天线系统的天线单元之间的耦合度低。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

本发明的一种低耦合度的多天线系统，该多天线系统包括两个以上的天线单元，相邻天线单元之间有近零折射率超材料，且相邻天线单元与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实部的绝对值小于0.5，该多天线系统的天线单元之间的耦合度可以大幅度降低。

有益效果

本发明解决了阵列天线单元之间耦合的问题，通过加载近零折射率超材料，在不影响天线辐射特性的基础上，降低了天线单元之间的耦合，同时结构简单，便于与阵列天线大规模集成。

附图说明

图1是实施例中多天线系统的结构示意图；

图2是本发明的近零折射率超材料结构示意图；

图3是本发明的近零折射率超材料的折射率；

图4是本发明的微带天线加载近零折射率超材料前后反射系数比较；

图5是本发明的微带天线加载近零折射率超材料前后耦合的比较；

图6(a)是本发明的微带天线加载近零折射率超材料前后5.1GHz频率时E面方向图的比较。

图6(b)是本发明的微带天线加载近零折射率超材料前后5.1GHz频率时H面方向图的比较。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

实施例

作为本发明的一种优选实施例，本发明包括微带天线和近零折射率超材料。

如图1所示，一种低耦合度的多天线系统，该多天线系统包括两个天线单元，两个天线单元之间有近零折射率超材料，且相邻天线单元与近零折射率超材料共面。

所述的两个天线单元相同，均为矩形微带天线；多天线系统由两个矩形微带天线和八排两列近零折射率超材料组成。矩形微带天线印刷在FR4介质板上，厚度为1.6mm，两个矩形微带天线单元的中心间距为30mm。

近零折射率超材料印刷在FR4介质板上且与两个矩形微带天线单元共面；