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浅谈天线隔离度问题下篇——终端天线如何提高隔离度

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发表于 2021-1-26 11:10 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

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本帖最后由 陆妹 于 2021-1-28 11:21 编辑 5 Q2 e. I" p6 N  M7 G; D
' u0 Z$ V: f1 V' w3 u" E
在上篇文中,我们列出了几个提升独立天线隔离度的实验案例,但是这些案例对于终端天线来说,似乎没有什么作用。那么终端天线如何提高隔离度呢?

7 @# Y, H  }) H0 p( L9 F2 ?1 z

: c3 Y3 v: k1 e
8 U+ r% p1 K' F; r' [: i《浅谈天线隔离度问题上篇——天线隔离的定义》中,我们提到天线辐射方向图也会影响天线的隔离度。只需将两个天线辐射最弱的方向相对,就可以获得较好的隔离度指标。3 W) C7 I9 v- |( D$ a
) z$ j1 c+ @0 T& f/ {6 i' }- G

+ n9 b  |% i% x- X! G% m
* s1 R7 i0 U. K/ F4 S2 T0 z但是天线辐射方向图有时候并没有办法通过简单的经验判断来得出,特别是我们终端中的PCB天线,PIFA天线,IFA天线; x8 ^0 o8 S! ^
$ ]+ X2 J0 m8 N! _8 S+ }6 e; f

; F3 E: u" [- N( [9 U1 d9 y8 S* c- p. ?2 l$ C2 \
这些天线的辐射方向图受到天线周围环境以及地平面的影响,光靠看是看不出个123的。要想提前预知天线辐射的方向图,只能通过准确的3D电磁场仿真才能得出结果。7 X) F( q) v* t4 c
9 F, A2 y: t8 C, q2 C" M
! L$ q; I3 x2 e0 z/ y) z2 j
9 e/ q7 @, I. y7 T( Q
比如说我们现在这块板子,就用了CST来进行仿真设计,预测了天线的方向图以及天线的隔离度。大家可以一起来看看,我们仿真和实测的结果到底有多大的区别。
$ \1 Q2 }' O$ e
0 t6 G% T. \1 M4 D+ {1 h$ S
/ [% A2 }  M; U, ^2 b" b
1、2号天线隔离度仿真与实测对比
+ a' ?, O; {* I9 a
& v2 m( a1 M5 J0 h( f- R

) K8 n) p; P; Q4 r& G. h; X
1、4号天线隔离度仿真与实测对比

1 \2 h) R$ e2 q5 d通过仿真,我们可以预知天线的方向图,从而提前修改天线的形状,位置,以达到提高天线隔离度的目的。- V7 Y6 m& h9 T

  r9 W7 S8 B+ S5 X1 K0 N但是,如果说天线位置已经固定,并且通过更改天线形式,已经无法做到隔离度的提升时,有没有其他的办法来解决这个问题呢?7 R8 Y8 i; A' R

" @+ D! [- @# [# g1 @6 u也是有的。天线间的互耦会影响隔离度,那么如果通过匹配解耦的方式来调节,理论上来说也是有可能让隔离度再次优化的。退耦网络拓扑图如下。
% \3 D1 e/ o0 L# k) g! P# R
% N( s0 [$ K( ?. x* D+ U# u1 Y  R
D网络作为一个四端口网络,起到一个退耦的作用,它的目标就是通过网络变换将S21变为0。在网络变换的过程中,S11和S22必然会劣化,所以需要匹配网络M来将天线匹配到一个合适的值。4 s2 }) o- x3 ^; r  C. B1 X
  n2 H- h" `# u5 G  ^
我们将这两个天线当成一个双端口网络,然后用网分测试出这个双端口网络的S参数,保存为SNP文件并导入ADS仿真。; L9 Q/ T& F0 H& K' o/ L9 z

8 m( f# ~' v, e. v这里采用ADS仿真是为了快速找到合适的集中参数器件,实际匹配情况可能和仿真结果略有差别。下面是仿真结果。
) E, K# S* s3 C$ X- `( x- i- c
改善前
' O! b( [. {% F3 K7 c, ?
改善后

6 j, t# c! U+ M3 o- X通过仿真得到器件值以后,我们在真实主板中将这些器件焊接上去,看看隔离度能否得到真实优化。实际使用的匹配器件,和仿真器件略有差别,仿真结果只作为定性,测试结果需以实际器件为准。7 r$ ?# U- Y! y0 c) r, `
8 D8 U% S$ ~0 `- ^
6 f' w, O8 N. ^$ n. H

2 F; x$ Q' M" |: E& _  A
9 ?  v* Q$ m8 u: n- d8 U7 z
通过实测结果与仿真结果对比,我们可以看到,隔离度曲线基本吻合,而且相比之前有比较大改善,从-10dB直接优化的-20dB,而天线本身的VSWR则没有太过于劣化。这说明通过添加退耦网络改善天线隔离性能是真实有效的4 a0 _7 T/ u4 _' d1 R+ j' P

, l3 @6 k& k3 R: v/ D+ _5 f- _终端天线的隔离问题确实是天线设计中的一个难点,但是我们有多种方法来进行规避。但是无论哪种方法,都需要在开发前期做预设计,充分考虑后期调试可能出现的情况。
8 A- c# J' k+ R8 `! Y# x! M/ ^# J: N$ o3 r% J+ A( p
没有任何一种工程经验是通用的,解决问题还需要各位工程师多思考,多积累。
/ I0 b1 \  m! M! {$ N/ K# I2 P+ A. u( T( S3 i8 a8 b

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2#
发表于 2021-1-26 13:22 | 只看该作者
来学习一下
  • TA的每日心情
    开心
    2022-6-5 15:44
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    3#
    发表于 2021-1-30 17:28 | 只看该作者
    好资料,感谢分享

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    4#
    发表于 2021-1-30 18:04 | 只看该作者
    学习一下

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    5#
    发表于 2021-2-21 17:12 | 只看该作者
    楼主写的太好了,多分享,谢谢!!!

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    6#
    发表于 2021-4-14 09:31 | 只看该作者
    学习一下,感谢分享! 看完了, 希望楼主多多分享干货!
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