天線干擾與天線隔離
現代無線裝置往往採用多種使用不同頻率的通訊技術。隨著無線技術發展,智慧裝置中的天線數量大幅增加。單一裝置內天線過於密集,可能使接收端訊號強度過載,或降低接收端訊號品質。舉例來說,居家保全控制盒或智慧型手機內就有多支發射與接收天線。然而,天線之間間隔不足會導致干擾問題。透過天線隔離設計,可將干擾問題降到最低。
無線裝置日趨小型化,使天線之間緊密耦合所造成的後果更加嚴重。在某些裝置中,不同天線可能在重疊的頻寬下運作。在這類系統中,發射功率很有可能干擾接收訊號,造成資料遺失、訊號劣化或電路元件故障。例如智慧型手機中的行動通訊 LTE、GPS/GNSS 與 Wi-Fi/BT 天線會同時運作。因此,這類裝置務必納入天線隔離設計。S 參數中的 S21 與 S12 描述埠 1 對埠 2 的影響及反向影響,並決定天線之間的插入損耗與隔離度。天線隔離度的量測需使用專業 RF 設備進行。天線隔離度量測值越大,表示天線分隔良好,干擾問題也越少。
單一裝置中經常內建多支天線。天線之間間隔不足會造成各種形式的干擾,包括直接輻射、外殼共振、波導模態激發與雜訊耦合。確保足夠的天線間隔有助於減輕下列問題:
| A. 發射機雜訊 | 高密度通訊會在發射機中產生寬頻 RF 雜訊,稱為旁波帶。在激勵級產生的旁波帶會在後續各級逐步放大,直到輸出級。調變方式也可能使發射機的雜訊位準惡化。 |
|---|---|
| B. 接收機靈敏度下降 | 當接收機因非工作頻率的訊號而過載時,就會發生接收機靈敏度下降。這些訊號強度過高,使接收機無法正常運作;在此情況下,接收機不再回應任何訊號。 |
| C. 互調問題 | 接收機設計有時會使系統前端過載,導致互調失真。接收訊號與不需要的干擾訊號混合,在接收機中產生互調失真產物。 |
天線隔離是將共存的天線加以分隔,使系統之間的干擾維持在可接受程度的方法。天線隔離的方式有數種,常見技術如下:
| A. 實體分隔 | 透過天線的垂直或水平分隔,增加天線之間的實體距離以防止干擾。 |
|---|---|
| B. 輻射場型最佳化 | 將各天線的峰值輻射導向不同方向,可降低天線場型之間的相關係數。 |
| C. 場型極化 | 天線極化通常使天線只能接收或發射特定極化的訊號。採用不同的極化可將天線之間的干擾降到最低。 |
| D. 頻率濾波 | 當實體分隔、極化與方向配置仍不足時,可加入 RF 濾波器進一步確保天線隔離。RF 濾波器可將不需要頻率的接收功率降到最低。 |