扩展多频段天线挑战进展不停—“好心没好报”？

每一种无线的链路或功能都存在天线支持，而在单台设备上或甚至内置于产品中的不同天线及其多样性，让射频(RF)工程师就算想试着为其保持电气隔离也相当困难。

只要看看波音(Boeing) 787梦幻客机(Dreamliner)上的各种天线，您马上就会发现挑战在哪里(图1)。

这些天线中有些仅用于接收，例如用于GPS的天线；但其中还有很大一部份用于双工链路。这意味着同频道和同位置的干扰问题相当重要，而天线选址和频道滤波也极其关键。如果您怀疑究竟得为此问题付出多少努力，只需快速浏览各种有关微波的杂志或网站页面并看看广告就知道了。在这些天线中，大约有1/3用于RF带通滤波器(另1/3用于连接器和电缆组件)，显示这些功能在建置实体设计中的重要性。

不只是飞机搭载多样化的天线。以当今车辆配备如此先进来看，即使是基本车款中也几乎充斥着各式天线，广泛地用于GPS、连网、Wi-Fi、雷达、紧急呼叫以及甚至是AM/FM无线电广播等功能。

如图2所示，许多车子的天线解决方案采用像是“鲨鱼鳍”般的多频段天线和外壳，有些车子在车窗玻璃中还嵌入了辅助天线。随着车辆对车辆(V2V)和车辆对外界信息交换(V2X)链路广泛被采用，汽车设计的挑战变得更加严峻。

当然，只需单个支持多频段的天线就能部份解决“天线场”的问题。这并不是什么新鲜事儿，打从无线技术最早问世以来就已经开始这样设计了。例如，采用谐振“陷波器”(traps)让单根天线跨广泛隔离的不同频段范围作业。但是，新的干扰源在频谱上彼此更接近了，采用这种陷波器的作法并不够。

那该怎么办？这可没有一种简单的标准答案¬¬——在复杂的工程环境中，从来都不简单。你必须小心谨慎地进行电磁(EM)建模，为这些天线及其无线电评估设置选项和权衡，包括考虑各种可能的干扰源对于RF前端的影响。

为了从多方面处理多天线及其多频段操作，还必须执行大量任务。相较于离散组件的设计，微带PCB天线能以较全面的组件实现建模并建构天线。陶瓷基板天线也提供了新的选择，并采用MEMS开关和被动组件实现外接式天线调谐。Fractus Antennas S.L和Antenova Ltd等公司均开发了创新的微型多频段天线。

然而，从附近来源到同位接收机的干扰等基本问题仍然存在，特别是在全双工情况更具挑战性。值得庆幸的是在这方面也已取得了进展。例如，一家名为Kumu Networks的公司声称开发出一种可行的先进技术，能够抑制发射机对同位接收机造成的干扰，即使二者之间完全没有任何保护频段。

简而言之，该公司显然已经设计出一种动态执行主动RF消除方法，类似于音频系统的降噪功能(请参阅《为共享同频段的同位TDD无线电消除自干扰》(self-Interference Cancellation for Co-Located TDD Radios Sharing the Same Band)，但这在动态RF机制中会更难实现。

尽管天线通常不如发送端和接收端的主动式RF设备那样受关注，但它们与其他任何组件一样重要。随着RF链路变得越来越普遍且支持多频段，天线的研发也在不断地进展中。但这就好像是“好心没好报”(no good deed goes unpunished)现象的另一种体现：为了解决问题而开发了更多的解决方案，对于系统的需求却随之增加，甚至还得再开发更多解决方案。技术创新/需求之间的循环永无止境。

您是否曾经必须处理极具挑战性的多频段或共址RF设计？您如何解决问题？或者是您尚未解决问题？