基于北斗系统的多天线去耦合技术研究

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随着系统越来越追求小型化和集成化,天线单元之间的距离变的更近,耦合程度也随之增强,而互耦的存在会恶化系统的整体性能。因此,研究如何在有限空间内使多个天线单元仍然具有很好的隔离度自然成为当下的研究目标,并且具有重要的研究价值和意义。本文以北斗卫星导航系统B3频段天线单元作为实际应用,将工作在同一小型化平台上的多个同频天线由于近距离所产生的耦合影响作为重点研究内容。设计了如何解决由于平台小型化与集成化造成天线单元之间距离变近,耦合变强影响的方法。并且同时保证针对卫星应用的圆极化天线阵,所加入的去耦结构不会影响天线原有的圆极化性能以及辐射特性。具体针对北斗卫星导航系统B3频段天线应用开展去耦研究,对天线单元设计及阵列去耦技术方面做出如下工作:1.以北斗系统B3频段天线单元作为实际应用,设计了一款小型圆极化卫星天线单元。2.在以上天线单元设计基础上,设计了一种基于耦合相消线结构的二元双馈微带天线阵去耦方法。该去耦结构形式简单,占据空间小,在保证天线单元中心间距为0.36λ前提下,可以实现将S(2,1)从-15d B~-14d B提升到-23d B~30d B,在工作频段内去耦性能上有接近8~16d B的提升,能够具有很好的圆极化性能及辐射特性。3.在以上天线单元设计基础上,设计了一种基于交指线结构的二元双馈微带天线阵去耦方法。并从滤波器角度对交指线去耦结构进行分析和验证,在同样间距条件下,可以实现将S(2,1)提升到-19d B~-17d B,在工作频段内去耦性能上有3~4d B的提升,具有很好的圆极化性能及辐射特性。4.在以上天线单元设计基础上,为了更进一步提升单元间隔离度,设计了一种基于耦合线与交指线结构的二元双馈微带天线阵去耦方法,这种方法是前两种方法的结合。在保证天线单元间距为0.36λ前提下,可以实现将S(2,1)从-15d B~14d B,提升到-29d B~-30d B,在工作频段内去耦性能上有14~16d B的提升,具有很好的圆极化性能及辐射特性。此外,为了验证所提出去耦结构的可扩展性,对三元线阵和四元面阵同时进行了仿真,并对三元线阵做出了实物测试,结果表明耦合线与交指线去耦结构确实有很好的去耦效果,以及工程应用价值。
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