專利名稱：一種提高疊層天線隔離度的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于天線應用基礎(chǔ)領(lǐng)域，尤其涉及一種提高疊層天線隔離度的方法。
背景技術(shù)：
隨著電子和通信技術(shù)的發(fā)展，各種功能的無線電設(shè)備的應用日益廣泛。尤其是為了滿足通信、導航、小型化等需要，系統(tǒng)上天線的數(shù)量增加，多部天線在很小的區(qū)域內(nèi)同時工作，造成了嚴重的電磁干擾。電磁干擾的主要傳輸途徑是天線之間的耦合。為了實現(xiàn)各天線間的正常工作，避免相互干擾，要求減小天線間的有害耦合。因此，提高天線隔離度已成為實現(xiàn)電子系統(tǒng)兼容工作的前提條件。在實際工程中，要求所采取的提高隔離度的措施應盡量可操作性強，且盡量少占用系統(tǒng)的空間。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的正是針對這一技術(shù)問題提出的一種提高疊層天線隔離度的方法，該方法的特點是原理簡潔、解決問題簡便、工程可實施性好。為解決上述問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
一種提高疊層天線隔離度的方法，其特征在于該方法包括以下步驟
1)通過實際測試，確定兩個疊層天線的特性；
2)通過實際測試，確定疊層天線間產(chǎn)生耦合的主要位置；
3)將疊層天線間電磁波的主要傳輸路徑設(shè)計為金屬化的過孔，變?yōu)榉聜鬏斁€路徑。作為進一步的優(yōu)選，上述的步驟1)中確定的疊層天線的特性包括疊層天線的位置、工作頻率、工作帶寬、受擾頻點或受擾頻段和天線輻射特性。進一步地，在所述步驟3)后繼續(xù)進行以下在計算機中建立仿真模型，進行數(shù)值仿真運算，對比天線隔離度結(jié)果。本發(fā)明的優(yōu)點在于
1、改善了天線間的電磁干擾該方法改變了疊層天線中頂層天線與底層天線間的耦合，基本能夠在不破壞天線輻射特性條件下，提高疊層天線之間的隔離度；
2、結(jié)構(gòu)簡單本發(fā)明采用的過孔金屬化結(jié)構(gòu)，不破壞導航系統(tǒng)的布局；
3、可實施性好，便于工程實施。
圖1為工程問題的簡化模型。圖2為本發(fā)明提出的過孔金屬化的方法提高隔離度的示意圖。圖3為對圖1所示問題，應用本發(fā)明方法前后兩天線間S12參數(shù)變化的情況。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施方法對本發(fā)明作進一步說明本發(fā)明為一種提高疊層天線隔離度的方法，其基于減少疊層天線之間耦合的相關(guān)理論，包括建模仿真和運算，根據(jù)計算結(jié)果進行合理設(shè)計，該方法的具體步驟為
①采用實際測試的方法，確定兩個疊層天線的特性，包括疊層天線的位置、工作頻率、 工作帶寬、受擾頻點或受擾頻段和天線輻射特性；
②通過實際測試，確定疊層天線間產(chǎn)生耦合的主要位置；
③根據(jù)疊層天線間產(chǎn)生耦合的主要位置，依據(jù)實際所需隔離度要求，對疊層天線間的電磁波的主要耦合位置上的過孔采用金屬化設(shè)計。對主要傳輸路徑上的過孔采用金屬化設(shè)計的相關(guān)理論陳述如下
天線間的隔離度是導航系統(tǒng)兼容的主要參數(shù)，用來表征天線間的耦合強弱程度。它定義為一個天線發(fā)射功率與另一個天線所接收功率之比，用dB表示。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)思想，將兩天線以及兩天線之間的傳輸路徑等效為一個二端口互易網(wǎng)絡(luò)，兩天線的饋點端作為網(wǎng)絡(luò)的兩個端口，一個端口接信號源，另一個端口接負載。天線的隔離度可表示為信號源的最大輸出功率Pa與負載吸收功率P1的比值，即隔離度IDL用對數(shù)可表示為 IDL (dB)=IOlog I Pa / P1 I①
進一步計算，用散射S參數(shù)可將上式表示為. IDL (dB) =201og 丨 S12 丨②
其中，S12表示天線兩端口間的傳輸系數(shù)；在互易網(wǎng)絡(luò)中S12=S21。利用傳輸線計算工具TXLINE，將阻抗設(shè)置為50 Ω，芯線直徑為0. 82mm,電長度為 3mm，計算得對應的通孔直徑為1.9mm。在導航系統(tǒng)中，鑒于空間和便攜的考慮，要求所采取的隔離度改進方法，應能在較寬頻帶內(nèi)實現(xiàn)疊層天線間良好隔離的前提下，盡量不增加系統(tǒng)的尺寸和重量。所以對疊層天線間的耦合情況進行變更設(shè)計就成為了研究的感興趣的方法。本發(fā)明對疊層天線中的頂層天線通過底層天線時的路徑進行了變更，設(shè)計成金屬化的過孔結(jié)構(gòu)，并對過孔的具體尺寸進行設(shè)計。這樣便可將頂層天線通過底層天線時的電磁干擾降到最低，從而在盡量保障天線輻射不改變的情況下，提高了天線間的隔離度。金屬過孔結(jié)構(gòu)具體說明見圖2。④在計算機中，使用以有限元算法(FEM)為基礎(chǔ)的HFSS電磁
仿真軟件，建立待分析的兩個天線的仿真模型。在該軟件中對所建模型進行計算，觀察隔離度變化。通過反復計算從而確定通孔的尺寸。下面通過所建模型具體說明
如圖1所示，一對微帶收發(fā)天線，工作頻率分別為1.616GHZ和2. 492GHz，疊層安裝在導航系統(tǒng)中(1.616GHz為發(fā)射天線，在底層；2. 492GHz為接收天線，在頂層；兩天線成90° 放置)，用于導航系統(tǒng)的定位及信號傳輸。發(fā)射天線發(fā)射的電磁波1經(jīng)過空中的衛(wèi)星接收， 經(jīng)過信號處理后，發(fā)射電磁波2給接收天線，從而確定目標所處位置(信號傳輸同理)。此過程要求，發(fā)射天線泄漏到接收天線的電磁能量3應盡可能小?，F(xiàn)有天線間隔離度約為-IOdB 附近，要求應盡可能達到_25dB或者更高。以下分析研究基于上述模型。建立上述問題的簡化模型(如圖2所示)發(fā)射天線的工作頻率設(shè)置為1. 616GHz, 則相應波長約為185mm ；設(shè)兩天線距離為3. 5mm (兩介質(zhì)天線的中心距離)。在該模型中XY 平面采用對稱H邊界，且左右對稱；在模型中所示的貼片(位于圖中兩天線的上表面)長、寬分別是 33. 6*33. 36mm 和 19*18. 4mm。經(jīng)HFSS電磁仿真軟件計算發(fā)現(xiàn)在通孔直徑彡1. 9mm時，隨著過孔半徑的增加，隔離度也在增加；但是通孔直徑=2. Omm時，隔離度急劇變差為-4. 7 dB ；所以選擇D=L 9mm的結(jié)構(gòu)。圖3為應用本發(fā)明方法前后兩個疊層天線間S12參數(shù)變化情況。其中黑色(——) 的為未采用本方法時的S12參數(shù)曲線，1616點的值為-5. 6dB，而綠色(···.)、紅色(—)、藍色(_· · _)曲線分別表示過孔直徑為1. 8，1. 9,2. Omm時的S12參數(shù)曲線，1616點的值分別為-30. 5 dB, -36. 1 dB, -4. 7 dB。
權(quán)利要求
1.一種提高疊層天線隔離度的方法，其特征在于該方法包括以下步驟1)通過實際測試，確定兩個疊層天線的特性；2)通過實際測試，確定疊層天線間產(chǎn)生耦合的主要位置；3)將疊層天線間電磁波的主要傳輸路徑設(shè)計為金屬化的過孔，變?yōu)榉聜鬏斁€路徑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高疊層天線隔離度的方法，其特征在于步驟1)中確定的疊層天線的特性包括疊層天線的位置、工作頻率、工作帶寬、受擾頻點或受擾頻段和天線輻射特性。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種提高疊層天線隔離度的方法，其特征在于在所述步驟3)后繼續(xù)進行在計算機中建立仿真模型，進行數(shù)值仿真運算，對比天線隔離度結(jié)果。
全文摘要
本發(fā)明屬于天線應用基礎(chǔ)領(lǐng)域，尤其涉及一種提高疊層天線隔離度的方法。一種提高疊層天線隔離度的方法，該方法包括以下步驟1)通過實際測試，確定兩個疊層天線的特性；2)通過實際測試，確定疊層天線間產(chǎn)生耦合的主要位置；3)將疊層天線間電磁波的主要傳輸路徑設(shè)計為金屬化的過孔，變?yōu)榉聜鬏斁€路徑。本發(fā)明的優(yōu)點在于1、改善了天線間的電磁干擾該方法改變了疊層天線中頂層天線與底層天線間的耦合，基本能夠在不破壞天線輻射特性條件下，提高疊層天線之間的隔離度。2、結(jié)構(gòu)簡單本發(fā)明采用的過孔金屬化結(jié)構(gòu)，不破壞導航系統(tǒng)的布局。3、可實施性好，便于工程實施。
文檔編號H01Q1/52GK102570029SQ201110457149
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月31日
發(fā)明者周露濤, 方明, 朱慧光, 江志華, 王信權(quán), 許賽卿 申請人:嘉興佳利電子股份有限公司