如何在一個(gè)設(shè)計(jì)中放置兩個(gè)或多個(gè)天線

在設(shè)計(jì)中放置天線總是需要小心,但是當(dāng)設(shè)計(jì)中有兩個(gè)或更多天線時(shí),更重要的是了解天線是如何輻射的,它們將如何一起工作,它們的相對(duì)位置將如何影響信號(hào)。

一般來(lái)說(shuō),SMD天線的設(shè)計(jì)是為了與其他部件共存,只要遵循一些基本規(guī)則。

建議是讓天線遠(yuǎn)離其他噪音部件,并允許天線下面的地面平面,使其有效輻射。重要的是要保持天線下面的空間在整個(gè)電路板堆疊清晰。

要設(shè)計(jì)一個(gè)帶有多個(gè)不同天線的設(shè)備,你會(huì)想知道多個(gè)天線將如何共存,并在一個(gè)單一的系統(tǒng)中執(zhí)行。各種無(wú)線電系統(tǒng)需要與天線緊密相連才能操作,這被稱(chēng)為"設(shè)備內(nèi)共存"。"

在某些情況下,用兩個(gè)天線在一個(gè)多樣性配置中在同一頻率上一起工作,這將比單用一個(gè)天線提供更強(qiáng)大的傳輸。在其他情況下,一個(gè)設(shè)備需要在不同頻率上運(yùn)行的不止一個(gè)無(wú)線連接,設(shè)計(jì)應(yīng)該考慮到它們之間的某種分離,使它們能夠在"共存"中獨(dú)立運(yùn)行。

具有良好的設(shè)計(jì),您可以實(shí)現(xiàn)高性能和可靠性的所有天線在板上。設(shè)計(jì)者的目標(biāo)是將天線放置在所有天線之間實(shí)現(xiàn)隔離,并使它們能夠正確地一起操作。

輻射模式

每個(gè)天線都有自己的輻射模式,將在制造商的數(shù)據(jù)表上顯示,因?yàn)樘炀€將在完美的條件下輻射,例如在消聲室。

輻射模式通常表現(xiàn)為3d模式和該模式的二維橫截面。天線將繞著沿天線長(zhǎng)度運(yùn)行的軸輻射,天線產(chǎn)生的電能最強(qiáng)烈地反射在垂直于該軸的方向上。這是天線的極化。

天線的輻射模式通常在使用天線的頻帶中心測(cè)量。

圖11990兆赫LTE天線的三維天線圖案。

圖21990兆赫時(shí)同一LTE天線的天線圖案,橫截面。

多樣性對(duì)

多樣性是一種天線技術(shù),兩個(gè)天線在同一頻率上一起使用,以創(chuàng)建一個(gè)更可靠的無(wú)線連接。對(duì)于在自由空間中移動(dòng)的移動(dòng)無(wú)線設(shè)備來(lái)說(shuō),這是一個(gè)很好的解決方案,因?yàn)楫?dāng)設(shè)備在自由空間中移動(dòng)時(shí),這兩個(gè)一起工作的天線更有可能提供可靠的連接。

具有多樣性的第一個(gè)天線是主天線,第二個(gè)天線是多樣性天線。這兩個(gè)天線可以共享同一個(gè)地面平面,它們被放置在不同的空間區(qū)域,這就減少了"耦合"--這兩個(gè)天線反映類(lèi)似信號(hào)的現(xiàn)象。

在一個(gè)多樣化的配置中,兩個(gè)天線同時(shí)發(fā)射,但指向不同的方向。接下來(lái),接收器將接收兩個(gè)信號(hào)的強(qiáng)度,這將提高接收到的信號(hào)的可靠性。這對(duì)天線可以放置在電路板的對(duì)面角或?qū)γ妗?

當(dāng)天線在多樣化配置中使用時(shí),它們被放置在降低耦合--即。,兩個(gè)天線的位置使它們的輻射模式完全不同。

極化化

天線的極化與天線的長(zhǎng)軸平行,天線垂直于長(zhǎng)軸輻射其能量,天線兩端均為空功率。

為了最好的交叉相關(guān),應(yīng)該將對(duì)多樣性天線放在交叉極化、空間和極性的不同極化中。接收器將接收其中一個(gè)或另一個(gè)天線發(fā)出的最強(qiáng)信號(hào)。這比單用一個(gè)天線就能達(dá)到的接收能力更強(qiáng)。在實(shí)踐中,這通常意味著這兩個(gè)天線將放置在90度之間,實(shí)現(xiàn)不同的極化,并在設(shè)備運(yùn)行時(shí)向接收器發(fā)送更可靠的信號(hào)。

減少耦合效應(yīng)

天線與天線耦合是緊湊型設(shè)備中的自然現(xiàn)象。這降低了輻射模式,增加了每個(gè)天線所受的跨通道干擾。它還改變了天線的輸入特性。您可以通過(guò)在地面平面上蝕刻來(lái)減少耦合效應(yīng)。

天線之間的距離

這兩個(gè)分集天線之間的距離應(yīng)至少為一個(gè)波長(zhǎng)的四分之一,它們之間的距離將影響信號(hào)。

圖3:示例--圖顯示了隔離和隔離。主天線到分集天線的距離。40毫米,25毫米和20毫米顯示以供比較。這個(gè)例子顯示了安泰諾娃的積分天線sr4l049。

不同頻率的孤立天線

應(yīng)放置不同頻率的天線,以免它們互相干擾。就天線而言,它們需要相互電隔離。目標(biāo)是放置每一個(gè)天線,使其達(dá)到高性能,然而隔離可能減少天線的輻射功率。用網(wǎng)絡(luò)分析器測(cè)量隔離值作為S21共效率。

有許多方法可以改進(jìn)天線之間的隔離。只要把天線進(jìn)一步分開(kāi),考慮到它們的輻射模式,就會(huì)產(chǎn)生一些分離,這將有幫助。

放置天線以便每對(duì)天線之間有隔離,將有助于它們獨(dú)立輻射,但減少每個(gè)天線的發(fā)射功率。

下一個(gè)選擇是使用濾波器來(lái)降低一個(gè)天線在頻率上的效率,而另一個(gè)天線則需要相應(yīng)的頻率。

圖4波束轉(zhuǎn)向技術(shù)是一種在多樣化應(yīng)用中改進(jìn)隔離和交叉相關(guān)的天線技術(shù).

(包絡(luò)相關(guān)系數(shù))

為了驗(yàn)證多目標(biāo)天線系統(tǒng)的隔離性能,ECC是多目標(biāo)天線系統(tǒng)的重要性能指標(biāo)。在此基礎(chǔ)上可以計(jì)算ECC。 ‐ 參數(shù)或遠(yuǎn)距離 ‐ 天線系統(tǒng)的場(chǎng)特性。電子商務(wù)中心基于 ‐ 場(chǎng)參數(shù)考慮了MIMO天線系統(tǒng)中每個(gè)天線的輻射光束的方向,而ECC基于S ‐ 參數(shù)考慮了兩個(gè)天線的端口特性。

電子商務(wù)中心基于 ‐ 在隔離分析中,場(chǎng)特性被認(rèn)為更精確,盡管由于需要測(cè)量天線的輻射模式,它更困難。一般認(rèn)為,對(duì)于MIMO天線系統(tǒng)來(lái)說(shuō),小于0.5的ECC值是可以接受的。

輻射相對(duì)的收益損失

圖5:圖像顯示了兩個(gè)平行和直角天線的輻射圖,以及第二個(gè)配置如何顯示更一致的信號(hào)。

結(jié)論

許多移動(dòng)設(shè)備使用多個(gè)無(wú)線連接。它們可以是4G/LTE、MIMO/W局域網(wǎng)、藍(lán)牙或全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)定位天線的任何組合,在一個(gè)設(shè)計(jì)中可以很容易地有五六個(gè)天線--例如,LTE/4G的多樣性天線提供蜂窩連接,無(wú)線Wi-Fi藍(lán)牙天線,以及用于定位的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)天線。在這種情況下,目標(biāo)是使所有天線在多系統(tǒng)環(huán)境中并行運(yùn)行,但不相互干擾。如果不考慮共存,很可能一個(gè)強(qiáng)的LTE/4G信號(hào)將會(huì)阻斷來(lái)自較小的天線的信號(hào),例如一個(gè)微小的Wi-Fi天線。

設(shè)計(jì)一個(gè)具有多個(gè)天線的電路板并不簡(jiǎn)單。本文著重介紹了影響天線行為及其射頻信號(hào)的一些因素,并在電路板的布局中考慮到這些因素。為了確保所有部件都能正確地工作在一起,多氯聯(lián)苯應(yīng)該在消聲室進(jìn)行過(guò)空氣測(cè)試。它將突出強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)所需的任何修改,展示天線是如何一起工作的,并預(yù)測(cè)設(shè)備的實(shí)際性能。