所属方向:L1 天线。MIMO 的容量增益,前提是多根天线“看到”的信道足够不同。天线之间靠得太近会互相耦合,空间流就分不开。本篇解释衡量和改善多天线性能的指标与方法。
天线基本参数(增益 / 效率 / 方向图 / 带宽)
- 辐射效率:输入功率中真正辐射出去的比例(其余损耗在导体、介质或附近的器件中)。手机天线常只有 30–60%。
- 增益:效率 × 方向性,单位 dBi。增益高意味着能量集中在某些方向。
- 方向图:辐射强度随方向的分布。AP 多用全向或特定扇区方向图。
- 阻抗带宽:回波损耗(S11)优于约 −10 dB(或 VSWR < 2)的频率范围。Wi‑Fi 7 三频需要同时覆盖 2.4–2.5、5.15–5.9、5.925–7.125 GHz。
隔离度 Isolation(S21)
- 原理:一根天线发射的功率有多少耦合进另一根天线,用 S21(dB)表示。MIMO 天线之间一般要求约 15–20 dB 以上的隔离;同一设备中 Wi‑Fi 与其他系统(蓝牙、蜂窝)的天线之间要求更高。
包络相关系数 ECC
- 原理:衡量两根天线收到的信号衰落的相关程度,可以由 S 参数或三维方向图计算,取值 0–1。ECC 越低,MIMO 分集与复用增益越好,通常要求 < 0.5,好的设计 < 0.1。
去耦技术 Decoupling
- 中和线:在两个天线之间加一条连接线,引入反相耦合,抵消原有耦合。
- 缺陷地结构(DGS):在地平面上开槽,阻断表面电流在两天线间的传播。
- 寄生单元 / 谐振器:插入寄生谐振结构“吸收”耦合电流。
- 正交极化与方向图分集:让两根天线的极化方向或主瓣方向错开,降低相关性。
特征模分析 CMA Characteristic Mode Analysis
- 原理:把设备的金属结构(如手机外框、PCB 地平面)分解为一组固有的电流模式(特征模),分析每个模式的谐振频率与辐射方向图,再有针对性地选择馈电位置,激励彼此正交的模式,从而在很小的空间里得到低耦合的多天线。这是近年手机多天线设计的主流方法。
天线分集与选择 Diversity / Antenna Selection
- 原理:天线数多于射频链路数时,根据信号质量动态选择最好的天线组合(选择分集),或者在接收端合并多路信号(最大比合并 MRC)。手机常根据握持方式(手遮挡)切换天线。