本發(fā)明涉及一種天線陣列中的互耦影響，具體涉及移動通訊系統(tǒng)中一種天線陣元間隔離度優(yōu)化方法。

背景技術：

隨著電子技術的發(fā)展，無線電系統(tǒng)的應用日益廣泛。各種功能無線電設備密集布置的場合愈來愈多，與無線電系統(tǒng)密集布置相伴的是嚴重的無線電干擾。無線電系統(tǒng)間電磁干擾主要傳輸途徑是天線間的耦合。常用隔離度來定量表征這種耦合的強弱程度，它定義為一個天線發(fā)射功率與另一天線所接收功率之比。天線間隔離度越大，天線相互作用越小，系統(tǒng)間干擾越小。抑制天線陣元間的耦合有利于天線陣列的副瓣控制，可以提高來波方向估計精度，同時也有利于減小mimo天線的單元間距。近來，降低天線陣元間的耦合引起了研究者的較多關注。在天線陣中，天線陣元間的耦合主要由表面波耦合和近場耦合引起的。由于單元間彼此靠近，一個天線陣元產生的場將改變其他陣元上的電流分布，同于單元在自由空間孤立存在時的電流，從而導致天線輸入阻抗發(fā)生變化，這就是互耦作用。根據天線理論，當多個天線同時存在于空間時，它們之間會發(fā)生電磁耦合。其中任一個天線的阻抗由于受到周圍其它天線的影響，將不同于它單獨存在時的阻抗值；此時每一陣元的阻抗包括自身的自阻抗和受其它陣元影響產生的互阻抗兩部分。一個天線位于另一個天線的近場區(qū)域內，就會產生近場耦合。如果基板介電常數較低、基板較薄、天線間距較小，則近場耦合很強，表面波耦合比較弱，近場耦合成為耦合的主要因素；反之表面波耦合占主導地位。當前，減弱天線陣元間耦合的主要方法是在天線陣元之間添加電磁帶隙ebg結構，通過抑制表面波達到抑制耦合的目的。這類方法主要適用于基板介電常數較高、介質層較厚的場合。又由常常涉及到較多的過孔或者雙層介質，不易加工，成本也相對較高。

由于工作頻帶在移動通信中已經是非常擁擠，因此，要求采用先進的技術有效地利用有限的頻率資源，滿足高速率、大容量的業(yè)務需求，同時克服高速數據在無線信道下的多徑衰落，并且由于移動端天線受到體積、重量、成本等諸多限制，提高系統(tǒng)通信質量的技術和措施很多靠基站端天線來實現的。因此在無線通信系統(tǒng)的實現過程中，選擇合適的天線對整個無線通信網絡的性能至關重要，這是因為空間無線信號的發(fā)射和接收都是依靠天線來完成的。通常天線陣列結構設計合理的饋網可以減輕相鄰饋線間的互藕，提高端口間隔離度和耦合效率，進而降低交叉極化電平。由于頻譜資源日益緊張的現代通信領域迫切需要天線具有雙極化功能，因為雙極化可使它的通信容量增加一倍。移動通信中可通過采用雙極化天線實現極化分集接收，以減小多徑傳播現象對系統(tǒng)性能的影響。雙極化天線不僅能夠提供極化多樣化，可以減少接收信號的多徑衰落，降低損耗、減小干擾，還能減少天線數量，節(jié)省基建投資。移動通訊系統(tǒng)要求基站天線具有高端口隔離度與低交叉極化和穩(wěn)定的寬帶特性，包括增益、波束寬度和輻射方向圖特性在相對帶寬百分幾至幾十的頻帶內相對穩(wěn)定。改善陣元間的隔離度，主要是改善相鄰陣元間的隔離度。其中影響互耦較大的是相鄰的同極化端口；其次，現在的基站系統(tǒng)都采用極化分集的方式來增加信道容量，要求天線陣具有雙極化特性，對2個極化的輸入端口隔離度和交叉極化電平都有一定的要求。首要任務是實現高端口隔離度指標，其次是實現低交叉極化電平。天線陣的端口隔離度取決于每個單元的端口隔離度。然而常用的微帶天線或振子天線單元組成的陣列存在相鄰陣元間隔離度低缺點。隨著設備小型化，功能多樣化的發(fā)展需求，天線陣越來越小，陣元間距越來越近，天線陣元間的互耦影響越來越大，嚴重影響了陣元尤其是相鄰陣元間的隔離度。如何提高兩個極化端口間的隔離度、抑制交叉極化是天線設計的重點和難點。改善陣元間的隔離度，主要就是改善相鄰陣元間的隔離度。在圖4所示的常規(guī)微帶天線陣中，相鄰單元之間的端口隔離度是最差的，當微帶天線單元間距極小時，近場耦合占主導地位。單元間不僅有通過地板的傳導電流引起的耦合，而且有近場位移電流引起的耦合，后者的影響要大于前者。

針對上述問題，已有研究者提出采用高隔離度天線單元，例如磁偶極子天線來保證天線陣元間的隔離度，但這會增加天線單元結構的復雜度，難以實現真正的工程應用。

技術實現要素：

本發(fā)明的目的是針對已有的常規(guī)微帶天線或振子天線單元組成的陣列存在的相鄰陣元間隔離度低的問題，提供一種結構簡單，易于加工，成本低廉，甚至不需要改變原有的天線陣面，即可實現相鄰陣元間隔離度優(yōu)化，同時不影響相鄰陣元的駐波及增益和方向圖等電性能的天線陣元間隔離度優(yōu)化方法。

為達到以上目的，本發(fā)明提出了一種天線陣元間隔離度優(yōu)化方法，具有如下技術特征：在微帶天線或振子天線單元組成的陣列中，在每個相鄰的陣元間加入一種非周期性排布的，寬度和高度工作波長確定的π字形結構件1，所述π字形結構件1通過調整它的上下相鄰陣元間的位置來改變相鄰陣元間的端口隔離度，確定位置后用螺釘或者膠粘的方式固定在介質板(或金屬板)3上。

本發(fā)明相比于現有技術具有如下有益效果。

結構簡單。本發(fā)明直接在傳統(tǒng)陣列鄰矩形輻射貼片的空格距離空間中上加入一種易于加工結構簡單，易于加工，成本低廉的“π”字形結構件1，縱橫向錯位間隔排列分布。

不需要改變原有的天線陣面。本發(fā)明在陣元間加入一種非周期性排布的“π”字形結構件。通過調整結構件在相鄰陣元間的位置來改變相鄰陣元間的端口隔離度，在不影響相鄰陣元的駐波及增益和方向圖等電性能的前提下，可以有效提升陣元間的隔離度。

本發(fā)明非常適用于mimo基站天線。

附圖說明

圖1為本發(fā)明在微帶天線或振子天線單元陣列中設置了π字形構件的局部結構示意圖。

圖2是圖1π字形構件的構造示意圖。

圖3為天線陣列陣元間互耦影響相鄰端口隔離度的參考曲線示意圖。

圖4是常規(guī)微帶陣列的示意圖。

圖中：1.π字型隔離構件，2矩形輻射貼片，3介質板(或金屬板)。

為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明白以下，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明進一步詳細說明。

具體實施方式

參閱圖1-圖2。根據本發(fā)明，在微帶天線或振子天線單元組成的陣列中，在每個相鄰的陣元間加入一種非周期性排布的，寬度和高度由工作波長確定的π字形結構件1，所述π字形結構件1通過調整它的上下相鄰陣元間的位置來改變相鄰陣元間的端口隔離度，確定位置后用螺釘或者膠粘的方式固定在介質板(或金屬板)3上。π字形結構件1的高度和寬度均由工作波長確定，七分之一個波長～十分之一個波長。長度為一字橫梁加上左右兩邊彎折部分組成。該π字形結構件1可由一定厚度的鋁件或銅件彎折而成，左右彎折部分可根據具體的波長進行調整。該π字形結構件可由一定厚度的鋁件或銅件彎折而成。在微帶天線或振子天線單元陣列中，矩形輻射貼片2為一個陣元，矩形輻射貼片2按線陣間隔排列在介質板(或金屬板)3上，在縱橫方向上，縱橫交錯排列，π字型隔離構件1固定在每個相鄰的矩形輻射貼片2間隔格空中。π字形結構件1長度方向的橫梁平行于矩形輻射貼片2的直角邊.在相鄰的陣元間距上，加入π字形結構件1，調整其在陣元間距中上下位置，金屬結構件將影響相鄰陣元間的互耦關系，選擇合適的位置則可以提升相鄰單元隔離度。

參閱圖3。實測的陣中兩個相鄰單元的隔離度結果，其中實線為加上了π字型隔離結構件的相鄰端口隔離度參考曲線，虛線為未加π字型隔離結構件的相鄰端口隔離度參考曲線。參考曲線可知本發(fā)明明顯提升了相鄰端口隔離度特性。