每一種無線的鏈路或功能都存在天線支援，而在單台裝置上或甚至內建於產品中的不同天線及其多樣性，讓射頻(RF)工程師就算想試著為其保持電氣隔離也相當困難。

只要看看波音(Boeing) 787夢幻客機(Dreamliner)上的各種天線，您馬上就會發現挑戰在哪裡(圖1)。

圖1：波音787夢幻客機上的天線「場」(farm)不僅顯示飛機上有著各種天線，也展現其應用的多樣性。（來源：Boeing）

這些天線中有些僅用於接收，例如用於GPS的天線；但其中還有很大一部份用於雙工鏈路。這意味著同頻道和同位置的干擾問題相當重要，而天線選址和頻道濾波也極其關鍵。如果您懷疑究竟得為此問題付出多少努力，只需快速瀏覽各種有關微波的雜誌或網站頁面並看看廣告就知道了。在這些天線中，大約有1/3用於RF帶通濾波器(另1/3用於連接器和電纜組件)，顯示這些功能在建置實體設計中的重要性。

不只是飛機搭載多樣化的天線。以當今車輛配備如此先進來看，即使是基本車款中也幾乎充斥著各式天線，廣泛地用於GPS、連網、Wi-Fi、雷達、緊急呼叫以及甚至是AM/FM無線電廣播等功能。

如圖2所示，許多車子的天線解決方案採用像是「鯊魚鰭」般的多頻段天線和外殼，有些車子在車窗玻璃中還嵌入了輔助天線。隨著車輛對車輛(V2V)和車輛對外界資訊交換(V2X)鏈路廣泛被採用，汽車設計的挑戰變得更加嚴峻。

圖2：這種用於車輛的「鯊魚鰭」天線(單位：mm)包括4G主天線、4G分集天線、導航天線和FM天線；主天線和分集天線都是全向輻射天線，而且是完全整合至電路板(PCB)的平面印刷天線。（來源：‘An Integrated Shark-Fin Antenna for MIMO-LTE, FM, and GPS Applications’）

當然，只需單個支援多頻段的天線就能部份解決「天線場」的問題。這並不是什麼新鮮事兒，打從無線技術最早問世以來就已經開始這樣設計了。例如，採用諧振「陷波器」(traps)讓單根天線跨廣泛隔離的不同頻段範圍作業。但是，新的干擾源在頻譜上彼此更接近了，採用這種陷波器的作法並不夠。

那該怎麼辦？這可沒有一種簡單的標準答案¬¬——在複雜的工程環境中，從來都不簡單。你必須小心謹慎地進行電磁(EM)建模，為這些天線及其無線電評估設置選項和權衡，包括考慮各種可能的干擾源對於RF前端的影響。

為了從多方面處理多天線及其多頻段操作，還必須執行大量任務。相較於離散元件的設計，微帶PCB天線能以較全面的元件實現建模並建構天線。陶瓷基板天線也提供了新的選擇，並採用MEMS開關和被動元件實現外接式天線調諧。Fractus Antennas S.L和Antenova Ltd等公司均開發了創新的微型多頻段天線。

然而，從附近來源到同位接收機的干擾等基本問題仍然存在，特別是在全雙工情況更具挑戰性。值得慶幸的是在這方面也已取得了進展。例如，一家名為Kumu Networks的公司聲稱開發出一種可行的先進技術，能夠抑制發射機對同位接收機造成的干擾，即使二者之間完全沒有任何保護頻段。

簡而言之，該公司顯然已經設計出一種動態執行主動RF消除方法，類似於音訊系統的降噪功能(請參閱《為共享同頻段的同位TDD無線電消除自干擾》(self-Interference Cancellation for Co-Located TDD Radios Sharing the Same Band)，但這在動態RF機制中會更難實現。

儘管天線通常不如發送端和接收端的主動式RF裝置那樣受關注，但它們與其他任何元件一樣重要。隨著RF鏈路變得越來越普遍且支援多頻段，天線的研發也在不斷地進展中。但這就好像是「好心沒好報」(no good deed goes unpunished)現象的另一種體現：為了解決問題而開發了更多的解決方案，對於系統的需求卻隨之增加，甚至還得再開發更多解決方案。技術創新/需求之間的循環永無止境。

您是否曾經必須處理極具挑戰性的多頻段或共址RF設計？您如何解決問題？或者是您尚未解決問題？

編譯：Susan Hong

(參考原文：Some progress in the ongoing multiband antenna proliferation battle，by Bill Schweber)

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