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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
* H8 P' @3 d& Z1 O9 G
- M+ b9 `. o6 u) q) n$ l
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?
  K! K4 {( C/ f7 V3 T

; b' b. Z4 Q$ @9 r3 Y, \) d' F, v# Z' J/ l# a
《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。7 S5 b2 [, x3 U, ?

  i) [1 [0 s- R) z# U6 f

* s& g) f2 {- d- G# M; {$ N! t  D. a
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2 J# \1 R9 W3 `* A) L, O% M: @
" y+ u0 j" g  |9 l6 f8 H7 m

& w  p; w# ]! r/ \. ^7 M* e- J5 Z: D/ f8 t  C% E6 ?" M+ Y5 B
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。
! t5 f+ ^% g0 ^- N& B8 m4 @' _/ F

! x; z" G$ C$ S7 B4 }7 D+ {& T, t" |
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 L# h# k% B) M# p6 B. K* H  f
3 l' v- |5 h8 n# G, C1 E

1 g4 V% u  A7 f* g2 h7 c
1、2号天线隔离度仿真与实测对比
9 i" x3 [& U# g+ L2 B

2 n" s2 k' u3 p/ _3 K
( h6 k, N+ h$ t# @, `; l
1、4号天线隔离度仿真与实测对比
, W1 T  I5 H% i/ d2 J% v& I0 h3 k
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。
) S- h; s. r# z7 S% j) l
5 y6 q9 M: W1 J4 v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?% W0 d' F9 ~3 H$ e% T

. N! H2 P; r. @; d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。
" p& v0 M4 u4 S& e1 S  B  m0 I

5 p! }/ ?$ `+ e$ U0 qD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。
7 b1 S& v2 i/ p. e- U. y! c
* ^6 g9 W% K7 @9 Z0 |
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。
8 ~5 V* b$ F6 l! ^, p. Z% R; _
7 P9 z/ {  r+ B. @( z, w
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。' ?% S5 {2 l% ^7 I% w
改善前
) E; h$ ^5 J+ F9 q$ i; r
改善后
' z- M" A: c. c/ U2 A
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。: p6 y% o/ w7 w* T0 {: |/ X" h& B% t

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; D7 c' l6 D+ y. t/ L, e
$ ~2 G% F2 _* g4 v3 r) u% |
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, n4 f: D' ^6 }$ H, E( t+ L; b( R

: o3 r0 h' P4 \* e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。
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- @  k7 M, b* N: V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。
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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
  • 签到天数: 35 天

    [LV.5]常住居民I

    3#
    发表于 2021-1-30 17:28 | 只看该作者
    好资料,感谢分享

    “来自电巢APP”

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

    “来自电巢APP”

    该用户从未签到

    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!!!

    该用户从未签到

    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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