提升隔离度，MIMO天线去耦技术（五）_超材料表面技术

本次仿真一个超表面去耦技术的案例。
此次的超表面置于天线的上方，天线我们采用普通的微带天线。采用两个贴片天线紧密的放置在一起，对于微带天线之间既有表面波耦合，又有空间波耦合。超表面会对空间耦合波进行调制，同时，反射波通过调节相位与幅度，使得其与表面的幅度相同，相位相反达到抵消，完成去耦效果。

两个微带天线采用探针馈电，patch为长宽一样的，中间间距为1mm。通过调节馈电距离中心的位置就可以调节天线阻抗。我们采用的放置与H面的中心位置，通过经验估算在E面边长的四分之三处作为初始位置，然后进行天线的中心馈电位置的扫参优化，确定最终的具体位置。

天线背面为一整块GND，采用同轴探针馈电。


我们查看MIMO天线的仿真结果，可以看出其隔离度很差，而且整体带宽也比较窄。

查看电场，我们把电场切面放置与天线的边缘，此处电场是最大的。通过查看可以看出，MIMO微带天线的耦合有表面波和空间波共同导致的。
接下来对天线加入超材料进行优化：


在MIMO微带天线的正上方放置一个超材料结构，此超材料为双层结构，上下层结构一样，但旋转了90°，起到的作用是极化对称，让其使用范围更为宽阔一些。

天线辐射到电磁波接触到超材料的时候，我们希望部分电磁波透射出去，部分电磁波反射回来，通过调节反射波幅度和相位，让其与表面波大小相等，相位相反。

通过仿真结果可以看出，AMC的引入会增宽频宽，隔离度也明显有提升。其中谐振变宽是因为AMC与地板之间形成了一个谐振腔天线。

对比MIMO天线的电场，可以明显看出表面波被抑制了。且原来的空间耦合波也被有效调制了，沿着Z轴正向辐射了。


从场型结果可以看出，原始的天线，由于隔离度的影响，场型向另一个天线方向偏移。加入超材料解耦后，天线的场型也恢复了，最大辐射在接近正上方。


由于只添加了一个监控频率，所以我们通过查看其效率E=-0.36dB，相当于能有效全辐射了。
总结：
超材料通过抑制表面波，同时对空间波进行调制达到提升隔离度的效果；
超材料会引入一个谐振波，可以增加带宽；
超材料可以增加天线的可调性，本例中增加了三个方面，超材料的电感、电容、以及与天线的高度，通过这三个方面去调节反射幅度与相位；
主要理论支持为Fabry-Perot谐振腔理论；
[/ol]由于最近没有仿真服务器可以使用，本案例的超材料并没有优化完美，大家可以尝试自己在进行优化一下。而且没有查看超材料引入的第二谐振的场型，请大家可以自己尝试对比。
（上面的案例中模型可以后台回复关键词“超材料”获得）
模型采用参数化建模，具体意义如下备注，如有不明白可以后台咨询。


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