MIMO天线辐射方向图去耦方法
为了增加信道容量，根据香农定理，阵列天线或者MIMO技术的使用备受关注。无论哪种情况，都需要多个天线元件，导致如今天线元件的数量和天线密度比以往任何时候都高，这使得天线互耦成为阵列设计中的一个严重问题
辐射方向图去耦方法 天线解耦合类型 参考文献
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辐射方向图去耦方法
几乎所有现有的天线去耦方法都集中在端口隔离上，这样获得的辐射方向图通常会失真。最近，提出了辐射方向图解耦 （RPD） 方法来保持辐射方向图。
常用的方法如下，
1、基于共模和差模叠加，可用于1×2 微带天线 （MA）阵列。
2、电介质谐振器 （DR） 天线的侧壁上加载去耦柱或共形带线，使得解耦结构将同相场引入相邻的 DR，从而抵消相邻 DR 的场。
3、自耦天线元件的端口放置在磁场较弱的地方，证明了1×2 和1×4 MIMO 阵列可以实现方向图解耦。
但是，这些方法仅限于 1-D 数组。而在现代通信系统中，经常需要大规模 MIMO 天线系统和大规模阵列。
可以使用由寄生端口和电抗负载组成的负载谐振器，但仅限于对2×2 MIMO 天线系统。因此，开发一种 RPD 方法来处理 2-D 数组非常重要。
辐射方向图解耦原理
在设计二维阵列时，需要同时抑制 E 平面和 H 平面耦合，因为耦合通常会影响每个天线元件的辐射方向图，导致每个元件的主波束偏离其原始方向。众所周知，所有天线都可以由一组赫兹偶极子建模。因此，任意两个相邻天线的耦合情况可以简化为两个耦合的偶极子。下图显示了 E 平面和 H 平面1×2 赫兹偶极子天线阵列。天线 1 被激励，天线 2 被耦合。
在图中，偶极子 1 被激发，其磁场与偶极子 2 耦合。为了获得 RPD 特性，偶极子天线的最大辐射方向应沿+y轴。图（c） 显示了两个赫兹偶极子源的位置。当源 1 被激发并表示为参考点时，它在远处的场振幅由E0给出。源 2 与源 1 相距 d，然后与振幅衰减 a 耦合（假设0≤a<1 ） 和相位延迟δ ，因此双偶极子源模型的总场可以由下式给出
由上式可知，a=0 或者当a>0，相位延迟为0时意味着没有耦合电场，从而产生 RPD 效应。
天线解耦合类型
根据去耦结构的尺寸，天线去耦技术大致可分为四类。
第1类3-D 去耦结构
可用于限制或引导自由空间中的电磁波。这种方法使用超态、介电块、导体壁和超材料。
第2类2-D去耦结构
通常使用超表面、电磁带隙结构、极化转换隔离器、寄生单元和缺陷接地结构抑制增强相互耦合的电流。
第3类是基于电路的解耦方法
在这种方法中，中和线或基于传输线的去耦网络用于消除天线端口之间的耦合。
第4类自耦结方法
它通过将天线馈电定位在其他元件的磁场较弱的位置来避免使用去耦结构。
[1] G. -Y. Liu, N. Yang, K. Wa Leung and K. Man Luk, "A Full Design Perspective of Port Decoupling for MIMO Antennas: Preservation of Radiation Pattern," in IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 72, no. 12, pp. 9164-9176, Dec. 2024, doi: 10.1109/TAP.2024.3484680.
