本文將分為三部分去講述天線隔離的定義、影響天線隔離度的幾個關鍵因素和天線如何提高隔離度,希望對大家有所幫助。
part1:天線隔離的定義
前不久,我們電巢射頻組接到了一個射頻相關的咨詢項目,客戶需要解決一個天線的隔離度問題,而且他們的要求還比較高,要求隔離度達到30dB。
客戶自己通過CST仿真得到的仿真數據,和他們實測的數據對不上,所以找到我們電巢,希望解決這個仿真和實測對不上的問題。
我們就針對這個項目做了一些天線隔離度技術問題的研究。
現在的移動通信業務,已經進入了5G時代,那些伴隨5G時代而來的名詞我相信大家都不會陌生,比如多天線技術,大規模MIMO技術(也就是多發多收技術),多頻段載波聚合等等。
這些技術的引入和應用,都沒辦法繞開一個關鍵問題,就是同時工作的射頻頻段和制式變多了。
比如射頻終端廣域網頻段有LTE的band12345678,還有38394041等等,5GNR除了有和LTE相同的頻段劃分之外,還多了3.5G頻段以及毫米波頻段。
除了廣域網,終端通常都攜帶有WIFI和藍牙功能。
頻段變多了,終端上的天線也就變多了。
一個終端,可能存在多個天線都在同時發射和接收不同信號,這些信號有可能工作在相鄰的頻段,甚至是相同的頻段,比如WIFI和藍牙。
這些同時工作的射頻信號,如果其中一個發射信號的工作頻率恰好落在另一個信號的接收頻段,那么發射的信號就會對接收信號造成嚴重干擾;
即使是發射信號的帶外雜散落在其他信號的接收頻段,也有可能帶來無法忽視的噪聲影響。
講一個真實案例,我曾經在做項目的過程中,碰到一個非常嚴重的信號干擾問題,當時的情況是,LTEB41的發射雜散嚴重干擾了WIFI2.4G的接收信號,導致共存測試無法通過。
雖然最后這個問題歸咎于一顆射頻濾波器件,并最終通過軟件時分的方式來解決。當時LTE天線和WIFI天線之間的隔離度約10dB,已經滿足了終端天線隔離度的基本要求。
但是我認為,如果可以將LTE的天線與WIFI天線之間的隔離度再提高一些,也會是另外一個解決問題的有效方法。
什么是天線之間的隔離度呢?天線作為射頻無線通路上的最后一個負載,承載著收發信號的使命,它本質上是一個雙向的無源器件。
它并不是只發有用信號,只要是源端供過來的所有信號,有用沒用,它都會發射出去,只是不同頻點的信號,發射出去的效率也不一樣,在諧振頻點的信號發射效率就高,其他頻點效率就低點。
發射的同時呢,它也接收信號,不管什么信號都接收,當然一樣的,諧振頻點接收效率高,其他頻點效率低。
這里有兩個天線,A天線發射的信號會被B天線接收,同樣的,B天線發射的信號也會被A天線接收。
在專業上,這個物理現象叫做天線互耦。
隔離度就是用來衡量天線互耦程度的大小的物理量。
用更直接一點方式來講,或者說更接地氣的方式來講,假定兩個天線構成一個雙端口網絡,那么兩個天線之間的隔離度就是天線之間的S21。
所以測試隔離度的方法,就是將兩個天線接入網分的兩個端口直接測S21就可以了。