基于机器学习的宽带CPW馈电开槽四端口MIMO天线，配备交叉中和线路，适用于C波段、X波段和Ku波段的卫星应用

《Scientific Reports》：ML-assisted wideband CPW-Fed slotted four-port MIMO antenna with cross-neutralization line for C-, X-, and ku-band satellite applications

　　

摘要

本文提出了一种用于微波无线应用的紧凑型宽带四端口多输入多输出（MIMO）天线。该天线采用共面波导（CPW）馈电的带槽结构，并引入了一种新型的交叉中和线（CNL）以提高端口间的隔离性能。优化后的四端口MIMO配置实现了8.2 GHz（5.7–13.9 GHz）的宽阻抗带宽，其中端口间隔离度|S11| < -10 dB，覆盖了C波段、X波段以及较低的Ku波段。该设计的隔离度优于-20 dB，包络相关系数（ECC）低于0.003，分集增益（DG）接近10 dB。远场分析表明，在整个工作频段内辐射模式稳定，峰值增益为9.68 dBi。天线尺寸仅为30 mm × 30 mm × 1.6 mm（面积=0.32λ2，其中λ取最低共振频率f? = 5.7 GHz时的值），非常适合集成到便携式设备、物联网设备、车载平台以及下一代无线通信系统中，如雷达、卫星通信、车联网和5G/6G之后的无线系统。通过机器学习（ML）模型来预测天线的S参数特性，显著降低了计算时间和成本。电磁仿真结果、ML预测值与实验测量结果之间的高度一致性证明了该天线的可靠性和稳定性。