阵列天线中的噪声理论

在天线阵列系统中，互耦合通常是指当天线运行时通过附近天线吸引的能量。天线互耦会改变反射系数、输入阻抗和辐射方向图，常常会造成天线系统的性能恶化。目录 多天线的互耦分析 MIMO 相控阵中的耦合效应 参考文献 *As shown below👇多天线的互耦分析如下两个方程提出并讨论了互耦分析的经验模型，其中MCmn表示互耦，第m个和第n个天线之间的空间由dmn定义。天线数量和控制耦合水平的参数分别由N和α表示。实际上，隔离水平不仅与阵列拓扑有关，还与阵列天线的激励和其他因素有关。通常在第m个和第n个天线之间应用dB值的S参数（即20log10（|Smn|））进行估计，等效地，它们之间的隔离度为-20log10（| Smn|）。对隔离机制的详细理解必然与传输/接收模式有关。从发射和接收模式讨论隔离机制可以很好的了解天线阵列的解耦A.传输模式下的隔离上图为典型阵列中的天线'm′'和'n′'。将发射器视为天线'n′，发射器“1”产生的能量在区域“2”内辐射到第m个天线“3”上。到达第m个天线的能量部分在区域“4”内重新散射，剩余能量向源“5”的方向移动。第n个天线“6”将吸收再散射能量“4”。这种相互作用是一个持续的过程，是迭代的。然而，通常最好选择前几次重复，因为每次重复后重新散射的能量都会急剧减少。一般远场是由再散射场和辐射场的矢量求和得出的。因此，互耦改变了天线的方向图。波“5”被矢量添加到第m个天线的反射波和入射波中。这增强了驻波并改变了第m个天线的输入阻抗。互耦会改变天线的自阻抗和互阻抗。B.接收模式下的隔离假设平面波“1”朝向到达第m个天线的阵列传播。它在第m个天线中产生电流。入射波的一部分在接收器内传播为“2”，其余部分在区域“3”内重新散射。一些重新散射的波被传导到第n个天线“4”上，在那里它（矢量地）与入射的平面波“5”相加。因此，通过一个元件的接收波是直接波和来自其他元件的耦合波的矢量和。为了优化接收能量（即最低的再散射能量），必须选择第m个天线的端接阻抗。因此，再散射波“3”通过反射波“5”被抵消。在接收模式下，可以通过在另一个天线被50欧姆负载中断的情况下刺 激天线来评估所考虑的天线性能。MIMO 相控阵中的耦合效应与传统传输（阵列天线上的线性相位定律，将波束聚焦在一个方向上）相比，MIMO 传输对阵列来说压力很大，因为相邻元件之间存在随机的相似相位，在某些情况下相邻元件之间存在相反的相位。具有 N 个元件的天线的阵列天线电路建模。阵列情况的电路建模是单情况的扩展，使用元件之间的互阻抗。相干MIMO传输的耦合建模利用电流和电压之间的矩阵关系，可以推导出每个天线元件中的电流表达式（天线的辐射场与电流成正比）：天线的S散射参数矩阵，它与阻抗矩阵的关系如下：最终得到天线阵列中电流的以下表达式参考文献 [1] L. Savy and M. Lesturgie, "Coupling effects in MIMO phased array", Proc. IEEE Radar Conf., pp. 1-6, May 2016.[2] M. Alibakhshikenari et al., "A Comprehensive Survey on “Various Decoupling Mechanisms With Focus on Metamaterial and Metasurface Principles Applicable to SAR and MIMO Antenna Systems”," in IEEE Access, vol. 8, pp. 192965-193004, 2020, doi: 10.1109/ACCESS.2020.3032826. 来源：微波工程仿真