本文将分为三部分去讲述天线隔离的定义、影响天线隔离度的几个关键因素和天线如何提高隔离度,希望对大家有所帮助。
part1:天线隔离的定义
前不久,我们电巢射频组接到了一个射频相关的咨询项目,客户需要解决一个天线的隔离度问题,而且他们的要求还比较高,要求隔离度达到30dB。
客户自己通过CST仿真得到的仿真数据,和他们实测的数据对不上,所以找到我们电巢,希望解决这个仿真和实测对不上的问题。
我们就针对这个项目做了一些天线隔离度技术问题的研究。
现在的移动通信业务,已经进入了5G时代,那些伴随5G时代而来的名词我相信大家都不会陌生,比如多天线技术,大规模MIMO技术(也就是多发多收技术),多频段载波聚合等等。
这些技术的引入和应用,都没办法绕开一个关键问题,就是同时工作的射频频段和制式变多了。
比如射频终端广域网频段有LTE的band12345678,还有38394041等等,5GNR除了有和LTE相同的频段划分之外,还多了3.5G频段以及毫米波频段。
除了广域网,终端通常都携带有WIFI和蓝牙功能。
频段变多了,终端上的天线也就变多了。
一个终端,可能存在多个天线都在同时发射和接收不同信号,这些信号有可能工作在相邻的频段,甚至是相同的频段,比如WIFI和蓝牙。
这些同时工作的射频信号,如果其中一个发射信号的工作频率恰好落在另一个信号的接收频段,那么发射的信号就会对接收信号造成严重干扰;
即使是发射信号的带外杂散落在其他信号的接收频段,也有可能带来无法忽视的噪声影响。
讲一个真实案例,我曾经在做项目的过程中,碰到一个非常严重的信号干扰问题,当时的情况是,LTEB41的发射杂散严重干扰了WIFI2.4G的接收信号,导致共存测试无法通过。
虽然最后这个问题归咎于一颗射频滤波器件,并最终通过软件时分的方式来解决。当时LTE天线和WIFI天线之间的隔离度约10dB,已经满足了终端天线隔离度的基本要求。
但是我认为,如果可以将LTE的天线与WIFI天线之间的隔离度再提高一些,也会是另外一个解决问题的有效方法。
什么是天线之间的隔离度呢?天线作为射频无线通路上的最后一个负载,承载着收发信号的使命,它本质上是一个双向的无源器件。
它并不是只发有用信号,只要是源端供过来的所有信号,有用没用,它都会发射出去,只是不同频点的信号,发射出去的效率也不一样,在谐振频点的信号发射效率就高,其他频点效率就低点。
发射的同时呢,它也接收信号,不管什么信号都接收,当然一样的,谐振频点接收效率高,其他频点效率低。
这里有两个天线,A天线发射的信号会被B天线接收,同样的,B天线发射的信号也会被A天线接收。
在专业上,这个物理现象叫做天线互耦。
隔离度就是用来衡量天线互耦程度的大小的物理量。
用更直接一点方式来讲,或者说更接地气的方式来讲,假定两个天线构成一个双端口网络,那么两个天线之间的隔离度就是天线之间的S21。
所以测试隔离度的方法,就是将两个天线接入网分的两个端口直接测S21就可以了。