一种基于中性化线路和接地槽的X波段紧凑型双端口MIMO天线设计

《Scientific Reports》：Compact wideband X-band MIMO antenna with enhanced isolation using neutralization line and modified ground structure

　　

摘要

本文提出了一种紧凑的双端口MIMO天线，适用于安装空间受限的X波段无线通信和雷达应用。该天线采用低成本FR-4基板制作，体积仅为\(16 \times 18 \times 0.8~\textrm{mm}^3\)。通过优化辐射体几何形状并结合局部接地平面，获得了8–12.5 GHz的阻抗带宽。通过在接地平面中集成中性化线路和矩形槽，有效降低了两个辐射单元之间的互耦。中性化线路在两个单元之间引入了受控的耦合路径，而接地槽则改变了表面电流分布，有助于提升隔离度。该天线在大部分工作频段内隔离度超过20 dB，且辐射特性保持稳定，在频段良好部分的仿真辐射效率超过92%。利用ECC、DG、MEG和TARC进一步评估了天线的MIMO性能，其中ECC低于0.001，分集增益接近10 dB。对制作的样品进行了实验测试，测得的S参数和辐射特性与仿真结果具有合理的一致性。所获结果表明，本文提出的紧凑型设计适用于X波段MIMO应用。