一种基于T型耦合馈电的自解耦双极化滤波天线阵列，包括介质基板、系统地板和天线单元；每个天线单元包含两部分，分别是印刷于介质基板上表面的方形辐射贴片和两个T型耦合馈电结构；方形辐射贴片上蚀刻了4个对称的矩形槽，T型耦合馈电结构上蚀刻了一个对称的折叠U型槽，其末端连接同轴探针，通过设置T型耦合馈电线和折叠的U型槽位置的尺寸，以使T型耦合馈电线与辐射贴片在相邻天线阵元处产生两个等幅反相辐射场，可在空间中相互抵消产生弱场区域，实现天线单元端口之间的高隔离度。本发明专利技术采用T型耦合馈电结构，并在T型耦合馈线上开槽，使得天线具有滤波特性。本发明专利技术天线具有抗同频干扰、高隔离和滤除异频影响等优点。高隔离和滤除异频影响等优点。高隔离和滤除异频影响等优点。
【技术实现步骤摘要】
一种基于T型耦合馈电的自解耦双极化滤波天线阵列
[0001]本专利技术属于无线通信
，涉及天线设计，特别涉及一种基于T型耦合馈电的自解耦双极化滤波天线阵列。
技术介绍
[0002]在移动通信系统中，多径效应是一个常见且难以解决的问题。电磁波在传播过程中可能会经过不同的路径，导致信号到达接收端的时间和相位不同，从而引起信号的干扰和衰减。使用双极化天线可以有效地减少多径效应引起的信号衰减，同时提高信道容量，使其达到原来的两倍。因此，在无线通信系统中，双极化天线具有重要的地位。
[0003]滤波天线主要是解决工作在不同频段的天线之间的耦合问题，当工作在相邻频段的天线靠近时，它们之间会产生耦合，从而影响信号的稳定性。为了减小天线之间耦合对系统性能的影响，通常需要采取额外的去耦手段。滤波天线因其边沿陡峭，带外抑制能力强，天然具备异频去耦特性。与此同时，双极化滤波天线阵列在不增加去耦结构的情况下，会产生过多的同频干扰，影响阵列排布的密集程度，从而导致系统整体的体积增加，引入不必要的损耗。因此如何在不添加额外去耦电路的情况下实现高隔离度的阵列是一个很大的考验，也是目前有待解决的问题。
技术实现思路
[0004]为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种基于T型耦合馈电的自解耦双极化滤波天线阵列，以解决现有的双极化滤波天线阵列性能与在排布紧凑的情况下实现端口间高隔离的问题。利用天线的馈电结构和辐射贴片结构使特定位置处产生的辐射场场等幅反相，在空间中相互抵消产生弱场区域，将另一天线放置在相邻天线产生的弱场区域中，实现了阵列的解耦特性，提高了天线之间的隔离度；通过采用T型耦合馈电结构实现了高频辐射零点，又在T型耦合馈线上开槽方式引入低频辐射零点，实现了良好的滤波特性。通过将解耦方法和滤波贴片结合，本专利技术实现了具有同频和异频的去耦效果，提高了MIMO系统通信容量。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0006]一种基于T型耦合馈电的自解耦双极化滤波天线阵列，包括介质基板、系统地板和若干天线单元；所述系统地板印刷于介质基板的下表面；所述天线单元印刷于介质板上表面，包括方形辐射贴片和两个T型耦合馈电结构；所述方形辐射贴片的四个侧边分别蚀刻有一个矩形槽，所述T型耦合馈电结构是由第一微带线的头端与第二微带线的一个侧边中部连接构成的T形结构，第一微带线的末端设置天线单元的馈电端口，第一微带线上蚀刻有一个沿其长度方向对称的折叠U型槽；两个T型耦合馈电结构分别布置在方形辐射贴片的相邻两侧，且各第二微带线的另一个侧边与方形辐射贴片的相应侧边平行且具有间距。
[0007]在一个实施例中，各所述天线单元沿X方向和Y方向排列，相邻天线单元在X向和Y向的馈电端口间距，等于(0.54
±
0.03)倍谐振频率波长。
[0008]在一个实施例中，各所述方形辐射贴片沿X方向和Y方向居中放置在介质基板上，其间距相同。
[0009]在一个实施例中，所述介质基板为方形，所述方形辐射贴片上的各矩形槽的尺寸形状均相同，且均刻蚀在方形辐射贴片侧边的中部，槽长方向与相应侧边方向垂直，两个T型耦合馈电结构分别布置在方形辐射贴片的侧向中部。
[0010]在一个实施例中，所述折叠U型槽由中间U型槽和对称的两侧U型槽组成，所述中间U型槽，开口朝向所述第二微带线，所述两侧U型槽，开口背向所述第二微带线，两侧U型槽与中间U型槽共用一个槽壁，且两侧U型槽的另一个槽壁的长度小于中间U型槽的槽壁长度。
[0011]在一个实施例中，所述中间U型槽和对称的两侧U型槽的槽壁宽度相等，均为0.4
±
0.05mm，中间U型槽的槽深为14.2
±
0.1mm，槽宽为1.3
±
0.05mm，两侧U型槽的槽深为3.7
±
0.08mm，槽宽为1.4
±
0.05mm，中间U型槽与馈电端口的中心距离为0.4
±
0.05mm，所述馈电端口的中心与其所在的第一微带线的末端的距离为2
±
0.08mm，与其所在的第一微带线的头端的距离为16.2
±
0.1mm，所述第二微带线的长度为16
±
0.1mm，宽度为1
±
0.05mm，所述方形辐射贴片的边长为22
±
0.1mm，第二微带线与方形辐射贴片的间距为0.7
±
0.05mm，第一微带线的宽度为4
±
0.08mm，所述矩形槽的槽长为4
±
0.08mm，槽宽为0.6
±
0.05mm。
[0012]在一个实施例中，所述折叠U型槽的总长度等于(0.46
±
0.03)倍的谐振频率波长。
[0013]在一个实施例中，所述T型耦合馈电结构通过其上的馈电端口与同轴探针内芯直接相连，所述折叠U型槽与SMA探针的距离为0.8mm。
[0014]在一个实施例中，天线工作频率范围为3.4GHz～3.58GHz，沿X轴方向端口隔离度大于20dB，沿Y轴方向端口隔离度大于20dB，且在3.5GHz中心频率处端口隔离度大于50dB；在3.4GHz～3.58GHz频率范围内天线单元端口的极化隔离度大于23dB。
[0015]在一个实施例中，所述天线适用于MIMO系统中。
[0016]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0017]本专利技术通过辐射贴片和T型耦合馈电结构产生的两条耦合路径，在特定区域中产生两个等幅反相的辐射场，使其在空间中相互抵消产生弱场区域，将另一天线放置在相邻天线所产生的弱场区域中，实现了阵列的解耦特性，提高了天线之间的隔离度。同时，利用在T型耦合馈电结构上加载对称折叠的U型槽结构，实现了在通带的低频和高频处各引入一个辐射零点，从而在不增加额外滤波电路的条件下实现了滤波效果。
[0018]该天线覆盖3.4～3.58GHz频带，具有抗异频干扰、天线之间隔离度高的优点，适用于MIMO系统中。
附图说明
[0019]图1是本专利技术结构示意图。
[0020]图2是本专利技术辐射贴片的结构示意图。
[0021]图3是本专利技术T型耦合馈线上的对称折叠U型槽结构示意图。
[0022]图4是本专利技术天线单元沿Y方向端口的反射系数曲线图。
[0023]图5是本专利技术天线单元沿X方向端口的反射系数曲线图。
[0024]图6是本专利技术天线单元沿Y方向端口的传输系数曲线图。
[0025]图7是本专利技术天线单元沿X方向端口的传输系数曲线图。
[0026]图8是本专利技术天线单元极化隔离度曲线图。
[0027]图9是本专利技术天线阵列增益随频率变化曲线图。
[0028]图10是本专利技术天线阵列在3.5GHz处的E面极坐标方向图
[0029]图11是本专利技术天线阵列在3.5GHz处的H面极坐标方向图。
具体实施方式<本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于T型耦合馈电的自解耦双极化滤波天线阵列，其特征在于，包括介质基板(11)、系统地板(12)和若干天线单元；所述系统地板(12)印刷于介质基板(11)的下表面；所述天线单元印刷于介质板(11)上表面，包括方形辐射贴片(13)和两个T型耦合馈电结构(14)；所述方形辐射贴片(13)的四个侧边分别蚀刻有一个矩形槽(15)，所述T型耦合馈电结构(14)是由第一微带线(141)的头端与第二微带线(142)的一个侧边中部连接构成的T形结构，第一微带线(141)的末端设置天线单元的馈电端口，第一微带线(141)上蚀刻有一个沿其长度方向对称的折叠U型槽(16)；两个T型耦合馈电结构(14)分别布置在方形辐射贴片(13)的相邻两侧，且各第二微带线(142)的另一个侧边与方形辐射贴片(13)的相应侧边平行且具有间距。2.根据权利要求1所述基于T型耦合馈电的自解耦双极化滤波天线阵列，其特征在于，各所述天线单元沿X方向和Y方向排列，相邻天线单元在X向和Y向的馈电端口间距，等于(0.54
±
0.03)倍谐振频率波长。3.根据权利要求2所述基于T型耦合馈电的自解耦双极化滤波天线阵列，其特征在于，各所述方形辐射贴片(13)沿X方向和Y方向居中放置在介质基板(11)上，其间距相同。4.根据权利要求1所述基于T型耦合馈电的自解耦双极化滤波天线阵列，其特征在于，所述介质基板(11)为方形，所述方形辐射贴片(13)上的各矩形槽(15)的尺寸形状均相同，且均刻蚀在方形辐射贴片(13)侧边的中部，槽长方向与相应侧边方向垂直，两个T型耦合馈电结构(14)分别布置在方形辐射贴片(13)的侧向中部。5.根据权利要求1所述基于T型耦合馈电的自解耦双极化滤波天线阵列，其特征在于，所述折叠U型槽(16)由中间U型槽和对称的两侧U型槽组成，所述中间U型槽，开口朝向所述第二微带线(142)，所述两侧U型槽，开口背向所述第二微带线(142)，两侧U型槽与中间U型槽共用一个槽壁，且两侧U型槽的另一个槽壁的长度小于中间U型槽的槽壁长度。6.根据权利要求5所述基于T型耦合馈电的自解耦双极化滤波天线阵列，其特征在于，所述中间U型槽和对称的两侧U型槽的槽壁宽度相等，均为0.4
±
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【专利技术属性】
技术研发人员：魏昆，杨鹏星，胡伟，姜文，高雨辰，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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