具有五个谐振的紧凑型宽带双极化缝隙天线

本文介绍了一种紧凑型宽带双极化缝隙天线的设计与分析。在天线设计中，作者提出了一种使用三阶梯形槽线谐振器和双模十字形单极子的结构，实现了两个正交极化，并通过在槽的对称位置对两个端口进行对称馈电，从而获得了五个谐振频率。这些谐振频率可以通过调整不同尺寸参数来灵活地进行调整，从而增加了五个谐振模式之间的频率差，得到了一个非常宽的共同工作带宽（1.63-2.93GHz），同时也实现了很高的端口隔离度（<-32dB）。最终，通过在单极子的尖端部分加载两个接地的离散电容，可以独立地重新配置其第二个谐振频率。 文章的引言部分首先介绍了双极化天线在现代通信系统中的重要性。在多输入多输出（MIMO）系统中，双极化天线具有优良的性能。与空间和辐射模式多样性天线相比，双极化天线可以使用更简单的天线结构设计，实现更高的端口隔离度，因为它们具有正交特性。作者指出，在下一代移动通信系统中，将需要具有更宽通信频率范围的智能设备以覆盖多通信通道，因此具备紧凑尺寸、高隔离度和宽工作带宽的双极化天线将会有很高的需求。 与三维结构相比，平面天线更加紧凑，且更容易制造。以前的研究中，平面双极化天线设计尺寸较小，隔离度也很高。然而，这些结构需要复杂的馈电网络以实现正交性能，并且天线的分数带宽也受到限制。 本文的主要贡献是提出了一种具有五个谐振模式的双极化缝隙天线设计。这种设计方法能够实现非常宽的工作带宽，并通过电容加载的方式来独立调节特定的谐振频率。这种紧凑型天线设计不仅提高了频率的利用率，同时也增强了天线的多模式操作能力，使其在设计具有高性能通信系统的设备中具有重要的应用价值。 在多模天线设计领域，增加谐振频率的数量可以提高带宽，并通过电容或电感的加载进一步优化频率响应。本文中提到的五谐振模式天线是该领域的创新点之一，它们可以为多通信通道提供所需的宽频带覆盖。此外，平面天线的设计简化了制造工艺，降低了成本，便于大规模生产和应用。 该天线的双极化特性也增加了设计的复杂性，因为它要求天线的两个正交极化之间具有很高的隔离度。高隔离度是确保双极化天线在双通道通信中良好性能的关键因素。天线的高隔离度通常通过物理上的隔离结构或特殊的馈电设计来实现，以减少两个极化端口之间的耦合。在本文设计的天线中，正交极化是通过在槽线的两个对称位置上对两个端口进行对称馈电来实现的，这样可以有效减少两个极化端口之间的耦合。 在文章作者总结了他们的研究结果，并指出该天线设计在下一代移动通信设备中具有很大的应用潜力。随着无线通信技术的快速发展，未来设备对天线的性能要求将越来越高。这种具有宽带、高隔离度和紧凑尺寸的天线设计为满足这些需求提供了一条可行的技术路线。