多個印制板天線之間的耦合問題

在移動終端，通常使用印制板天線，所以本文研究的主要問題也是多個印制板天線之間的耦合問題。印制天線之間的耦合通常包括3個部分：遠(yuǎn)場耦合;近場耦合;表面波耦合。當(dāng)多個天線之間的極化方向相同時，就會存在遠(yuǎn)場耦合，天線之間的距離增大一倍，耦合會減小6 dB。當(dāng)一個天線處于另一個天線的近輻射場時，近場耦合就會發(fā)生，耦合與介質(zhì)的介電常數(shù)有關(guān)，也與天線之間的距離有關(guān)，當(dāng)天線的距離增大一倍時，耦合會減小12～18 dB。表面波耦合發(fā)生在介質(zhì)層，天線之間的距離增大一倍，表面波耦合減小3 dB。當(dāng)介質(zhì)的厚度h與波長λ0之間的比值達(dá)到一定數(shù)值時，表面波之間的耦合將起主導(dǎo)作用。

　　為了降低多個天線之間的耦合，人們想出了各種辦法。其中一種有效的方法就是使用DMN(Decoupling and Matehing Networks)技術(shù)。具體的設(shè)計方法與實例文獻(xiàn)均有論述，但是文中并沒有給出具體的理論說明。文獻(xiàn)提出了一種采用正交模式分析的方法，通過S參數(shù)分析，從理論上給出了一種合理的去耦合方法。本文采用文獻(xiàn)給出的S參數(shù)分析方法，對文獻(xiàn)提出的710 MHz天線之間的耦合進(jìn)行研究，并通過計算設(shè)計出一種采用集總參數(shù)元件構(gòu)成的耦合器與匹配網(wǎng)絡(luò)去掉兩個天線之間的耦合。通過HFSS和ADS聯(lián)合仿真可以看出，S12與S21參數(shù)得到了明顯改善。

　　1 一種71O MHz雙天線的設(shè)計

　　710 MHz的頻段是LTE使用的一個重要頻段，然而在移動終端上，移動設(shè)備有限的體積與710 MHz較大的波長給設(shè)計師提出了苛刻的要求。LET使用的是MIMO技術(shù)，也就是在一個終端上同時存在著多個發(fā)射天線，不可避免地引起了天線之間的耦合，降低了通信容量。文獻(xiàn)提出了一種曲線形雙天線，這種緊湊的結(jié)構(gòu)符合了移動終端對體積的要求。但是緊湊的結(jié)構(gòu)也引起了天線之間較高的耦合。

　　天線的結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖1所示。天線工作在710 MHz的頻段，由兩個曲線單極子天線組成。兩個天線印制在FR4介質(zhì)板上(介電常數(shù)等于4.6，介質(zhì)厚1 mm)。天線走線的寬度是1 mm，走線之間的距離也是1 mm。兩個天線之間的距離是6 mm，天線端口接1.8 mm的微帶線饋電。使用HF-SS 12進(jìn)行仿真，可以得出S參數(shù)如圖2所示?？梢奡11的性能很好，然而天線之間的耦合S12過大，難以滿足LTE對天線工作性能的要求。