赛博空间中的天线散射特性研究

5G网络技术可以满足赛博空间(Cyberspace)发展对通信平台性能提出的高要求,大规模MIMO(Multiple-input multiple-output)天线阵列是5G核心技术之一.实际中大规模MIMO天线阵列的互耦效应会大大降低香农容量,在未来5G天线系统中,面临的最大挑战是如何有效消除阵列中单元天线间的互耦.针对大规模阵列天线互耦问题,应进行天线单元的散射特性研究.本文在开路状态下"不可见"的最小散射天线基础上,推导了最小散射天线串联四分之一波长透明网络的散射矩阵,证明该状态即为短路状态下的最小散射天线.对一种X波段波纹喇叭天线分别进行短路、开路、匹配三种负载状态下的散射测量,根据最小散射天线理论分离出了天线的额外散射、伴随散射和失配散射.用分离获得的散射分量,推算了波纹喇叭天线的散射最大值和最小值,其中推算出的最小值远低于天线匹配时的散射.用滑动短路器作为可变负载,进行预设负载状态下波纹喇叭天线的散射测量,实测获得了推算出的散射最大值和最小值,验证了单元天线散射特性研究的正确性.结果说明,在进行大规模阵列的单元天线设计时,除了考虑单元天线的辐射特性之外,也要考虑天线的散射特性,以降低天线的互耦效应.