在設計中放置天線總是需要小心,但是當設計中有兩個或更多天線時,更重要的是了解天線是如何輻射的,它們將如何一起工作,它們的相對位置將如何影響信號。
一般來說,SMD天線的設計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電路板堆疊清晰。
要設計一個帶有多個不同天線的設備,你會想知道多個天線將如何共存,并在一個單一的系統(tǒng)中執(zhí)行。各種無線電系統(tǒng)需要與天線緊密相連才能操作,這被稱為"設備內(nèi)共存"。"
在某些情況下,用兩個天線在一個多樣性配置中在同一頻率上一起工作,這將比單用一個天線提供更強大的傳輸。在其他情況下,一個設備需要在不同頻率上運行的不止一個無線連接,設計應該考慮到它們之間的某種分離,使它們能夠在"共存"中獨立運行。
具有良好的設計,您可以實現(xiàn)高性能和可靠性的所有天線在板上。設計者的目標是將天線放置在所有天線之間實現(xiàn)隔離,并使它們能夠正確地一起操作。
輻射模式
每個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,因為天線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度運行的軸輻射,天線產(chǎn)生的電能最強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量。
圖11990兆赫LTE天線的三維天線圖案。
圖21990兆赫時同一LTE天線的天線圖案,橫截面。
多樣性對
多樣性是一種天線技術,兩個天線在同一頻率上一起使用,以創(chuàng)建一個更可靠的無線連接。對于在自由空間中移動的移動無線設備來說,這是一個很好的解決方案,因為當設備在自由空間中移動時,這兩個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天線是主天線,第二個天線是多樣性天線。這兩個天線可以共享同一個地面平面,它們被放置在不同的空間區(qū)域,這就減少了"耦合"--這兩個天線反映類似信號的現(xiàn)象。
在一個多樣化的配置中,兩個天線同時發(fā)射,但指向不同的方向。接下來,接收器將接收兩個信號的強度,這將提高接收到的信號的可靠性。這對天線可以放置在電路板的對面角或對面。
當天線在多樣化配置中使用時,它們被放置在降低耦合--即。,兩個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軸平行,天線垂直于長軸輻射其能量,天線兩端均為空功率。
為了最好的交叉相關,應該將對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或另一個天線發(fā)出的最強信號。這比單用一個天線就能達到的接收能力更強。在實踐中,這通常意味著這兩個天線將放置在90度之間,實現(xiàn)不同的極化,并在設備運行時向接收器發(fā)送更可靠的信號。
減少耦合效應
天線與天線耦合是緊湊型設備中的自然現(xiàn)象。這降低了輻射模式,增加了每個天線所受的跨通道干擾。它還改變了天線的輸入特性。您可以通過在地面平面上蝕刻來減少耦合效應。
天線之間的距離
這兩個分集天線之間的距離應至少為一個波長的四分之一,它們之間的距離將影響信號。
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。目標是放置每一個天線,使其達到高性能,然而隔離可能減少天線的輻射功率。用網(wǎng)絡分析器測量隔離值作為S21共效率。
有許多方法可以改進天線之間的隔離。只要把天線進一步分開,考慮到它們的輻射模式,就會產(chǎn)生一些分離,這將有幫助。
放置天線以便每對天線之間有隔離,將有助于它們獨立輻射,但減少每個天線的發(fā)射功率。
下一個選擇是使用濾波器來降低一個天線在頻率上的效率,而另一個天線則需要相應的頻率。
圖4波束轉向技術是一種在多樣化應用中改進隔離和交叉相關的天線技術.
(包絡相關系數(shù))
為了驗證多目標天線系統(tǒng)的隔離性能,ECC是多目標天線系統(tǒng)的重要性能指標。在此基礎上可以計算ECC。 ‐ 參數(shù)或遠距離 ‐ 天線系統(tǒng)的場特性。電子商務中心基于 ‐ 場參數(shù)考慮了MIMO天線系統(tǒng)中每個天線的輻射光束的方向,而ECC基于S ‐ 參數(shù)考慮了兩個天線的端口特性。
電子商務中心基于 ‐ 在隔離分析中,場特性被認為更精確,盡管由于需要測量天線的輻射模式,它更困難。一般認為,對于MIMO天線系統(tǒng)來說,小于0.5的ECC值是可以接受的。
輻射相對的收益損失
圖5:圖像顯示了兩個平行和直角天線的輻射圖,以及第二個配置如何顯示更一致的信號。
結論
許多移動設備使用多個無線連接。它們可以是4G/LTE、MIMO/W局域網(wǎng)、藍牙或全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)定位天線的任何組合,在一個設計中可以很容易地有五六個天線--例如,LTE/4G的多樣性天線提供蜂窩連接,無線Wi-Fi藍牙天線,以及用于定位的全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)天線。在這種情況下,目標是使所有天線在多系統(tǒng)環(huán)境中并行運行,但不相互干擾。如果不考慮共存,很可能一個強的LTE/4G信號將會阻斷來自較小的天線的信號,例如一個微小的Wi-Fi天線。
設計一個具有多個天線的電路板并不簡單。本文著重介紹了影響天線行為及其射頻信號的一些因素,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)苯應該在消聲室進行過空氣測試。它將突出強調(diào)設計所需的任何修改,展示天線是如何一起工作的,并預測設備的實際性能。
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