接下來為大家演示幾個測試實例,這些實驗都是在我們的電巢共享實驗室里測試完成的。
如圖,這塊板子上有8個天線,分別命名為1號~8號。
這8個天線相互之間的隔離度到底如何呢,我們先測試相距較遠的兩個天線1號和2號,如紅框所示。
可以看到,1號和2號這兩個天線之間的隔離度很好,已經達到30dB左右。
我們接下來測試兩個離得比較近的天線,2號和7號。
從數據上來看,這兩個天線的隔離度差了不少,這說明距離應該是會影響天線隔離度的。
接下來,我們測試2號和3號,2和3之間的距離與2和7之間的距離一樣,我們看看隔離度是不是一樣
可以看到,隔離度差了很多,用絕對值來換算,和上一組天線相比,隔離度差了4倍還多。
這說明,距離并不是影響隔離度的唯一要素,一定還有什么其他原因在影響天線的隔離度。
沒錯,天線的輻射方向也是影響天線隔離度的一個重要因素。
標準天線的輻射方向圖是可以從理論分析得出的。
當兩個天線輻射的最強方向相對時,即使兩個天線間的距離比較遠,它們之間依然會產生比較強的互耦效應,導致隔離度變差。
那么如何提升天線之間的隔離度呢?
對于獨立的天線個體,提升隔離度的方式主要有四種。
下面我們一一來演示一下。
第一種方式就是拉開天線之間的距離。我們用一種更直觀的方式來演示。
這是兩根2.4G的偶極子天線。我們來看看距離對隔離度的影響。
首先是距離5cm時的隔離度。
然后是相距10cm時,兩個天線的隔離度
可以看到,距離10cm時,天線之間的隔離度要比5cm間距的隔離度好一些。
因此,在有條件的情況下,我們盡量將兩個天線的間距拉大,這是提升隔離度的有效方式。
但是終端狹小的結構空間,往往限制了天線間的距離。
那么如何在有限的結構空間里提升天線的隔離度呢?早期基站天線會使用加隔離墻的方式來提升隔離度
我們來試試這種方法有沒有效果!
從實驗結果來看,加隔離墻確實有效果,但是墻的高度會影響隔離的最終效果,具體加多高的墻才能達到隔離指標,很難通過簡單的經驗判斷得出結論。
而且終端上有沒有空間給你加這個隔離墻也是一個問題。所以我們需要試試其他的方法,比如試試讓兩個天線的極化方向垂直。
極化方向垂直的兩個天線,即使在距離只有5cm的情況下,也依然得到了極高的隔離度指標,這說明,這種方法非常有效。看起來我們只需要判斷出兩個天線的極化方向,然后讓他們互相垂直就好了,so easy!
如何判斷獨立天線的極化方式呢?
天線的極化方向,就是天線輻射電場的方向,因此通過天線上的電路方向,就可以簡單判斷出天線的極化方向。
而對于獨立線天線來說,它的電流方向也可以簡單的通過天線外形來進行判斷。
既然天線極化垂直可以提升隔離度,那么在終端上是否可以通過這種方式來提升隔離呢?
我們直接來測試一下,這個板子上的天線2號和6號
從測試結果可以看出,看似垂直的兩個天線隔離度卻非常差,這是什么原因呢?
這是因為,我們以為天線只是這一小塊的金屬銅皮結構,但實際上,構成輻射體的是這整塊板子。
確實,在我們以為就是天線本體的這兩塊金屬表面,電流確實垂直,但是這塊板子上其他地方的電流就不垂直了。
下面兩張圖展示了天線工作時,板子上的電流方向。
可以看到,兩個天線工作時,板子上的電流是平行的,因此也就不構成極化垂直的條件,隔離度自然不會好。
我們這個板子的環境其實是很簡單的,干干凈凈,就一塊PCB板。
電流方向也很規整,就是這樣也沒辦法做到讓兩個天線極化方向垂直,而真實終端里面的環境會復雜很多,極化方向更能確定。
因此通過讓兩個天線相互垂直的方式來提升隔離度好像有點不太靠譜。