多个印制板天线之间的耦合问题

在移动终端，通常使用板，所以本文研究的主要也是板的。的通常包括3个部分：远场;近场耦合;表面波耦合。当天线的极化方向相同时，就会存在远场耦合，天线之间的距离增大一倍，耦合会减小6 dB。当一个天线处于另一个天线的近辐射场时，近场耦合就会发生，耦合与介质的介电常数有关，也与天线之间的距离有关，当天线的距离增大一倍时，耦合会减小12～18 dB。表面波耦合发生在介质层，天线之间的距离增大一倍，表面波耦合减小3 dB。当介质的厚度h与波长λ0之间的比值达到一定数值时，表面波之间的耦合将起主导作用。

　　为了降低天线之间的耦合，人们想出了各种办法。其中一种有效的方法就是使用DMN(Decoupling and Matehing Networks)技术。具体的设计方法与实例文献均有论述，但是文中并没有给出具体的理论说明。文献提出了一种采用正交模式分析的方法，通过S参数分析，从理论上给出了一种合理的去耦合方法。本文采用文献给出的S参数分析方法，对文献提出的710 MHz天线之间的耦合进行研究，并通过计算设计出一种采用集总参数元件构成的耦合器与匹配网络去掉两个天线之间的耦合。通过HFSS和ADS联合仿真可以看出，S12与S21参数得到了明显改善。

　　1 一种71O MHz双天线的设计

　　710 MHz的频段是LTE使用的一个重要频段，然而在移动终端上，移动设备有限的体积与710 MHz较大的波长给设计师提出了苛刻的要求。LET使用的是MIMO技术，也就是在一个终端上同时存在着多个发射天线，不可避免地引起了天线之间的耦合，降低了通信容量。文献提出了一种曲线形双天线，这种紧凑的结构符合了移动终端对体积的要求。但是紧凑的结构也引起了天线之间较高的耦合。

　　天线的结构设计如图1所示。天线工作在710 MHz的频段，由两个曲线单极子天线组成。两个天线印制在FR4介质板上(介电常数等于4.6，介质厚1 mm)。天线走线的宽度是1 mm，走线之间的距离也是1 mm。两个天线之间的距离是6 mm，天线端口接1.8 mm的微带线馈电。使用HF-SS 12进行仿真，可以得出S参数如图2所示。可见S11的性能很好，然而天线之间的耦合S12过大，难以满足LTE对天线工作性能的要求。