天线对MID真的有那么重要吗？
MID，即Mobile Internet Device，移动互联网设备，它是在2008年IDF大会上英特尔推出的一种新概念迷你笔记本电脑，在英特尔的定义中，这是一种体积小于笔记电脑，但大于手机的移动互联网装置。
从MID本身的定位来看，它的最主要的功能就是上网，而我们更倾向于随时随地，毫无约束的享受网络资源，那么无线就是最关键的点，而提到无线传输，天线是它最重要的部分之一，那么我想这个理由，足以说明天线在MID中的地位。
首先在MID中天线的种类应该按功能划分比较合理。由于无线路由的广泛应用使得我们MID中最主要的通讯功能较手机相比有所偏移，WIFI代替了手机中2G 3G的地位成为MID无线系统中毫无疑问的NO.1，其次3G由于资费问题还没有得到普及，但以后的趋势一定是3G（或者4G）会代替WIFI成为MID上网功能的主体，因为这样才能真正的复合移动互联网的概念，而不是受制于路由器。GPS当然也是一个很重要的部分，随着汽车的普及，MID代替单纯意义的导航器已经完全没有问题，3D地图的推广也使得MID相比手机在定位方面有更大的发展空间，而语音通话（单纯意义的2G），个人认为随着网络电话，手机等的制约，它会成为MID的一个噱头而存在，因为3G芯片一般都会向下兼容2G网络。
天线是什么？
简单的讲：天线在发射端是将有线射频信号（RF）转化为无线电波的形式发射到空中去。在接收端是将空间中的无线电波收集下来，转化为电信号。
天线是个双向的能量转化装置，是一个金属机械件，发射性能越好，它的接收性能也越强。描述天线的所有电性能指标其实就是在从不同的角度来定义这个天线能量转化能力的强弱的。后面会具体描述各个指标所对应描述哪些天线特性。
频率与波长
其实提起频率大家再熟悉不过了，我们描述某些通讯制式的时候更习惯于用它们所在的频率范围而并不是这些通讯制式本身的名字。
（TD-A TD-F我们很喜欢说TD1900 2000）（DCS我们更喜欢亲切的呼唤它为GSM1800）其实这些都是频率。
那么我们所说的频率到底是什么？还记得那个池塘吗？频率就是描述我们荡起的那些波纹上下起伏的速度的快慢程度。
而波长就是指相邻周期内相同点的距离：
天线是怎样把能量送出去的？
我们现在知道了对于天线而言它是一个双工能量转化装置，而且也知道它所转化的电磁波是如何把信息传送出去的。
现在又有个具体的问题摆在眼前，天线是如何将我们的电信号转化为电磁波的呢？
这也在一定程度上说明天线为什么要远离地和大的连续金属。
当导线上有交变电流流动时，就会发生电磁波的辐射，导线的长度和形状与辐射性能密切相关，如1图当两个导线距离很近的时候，能量基本束缚在两个导线之间，很难辐射出去，随着开口慢慢变大，辐射能力也随之加强。
（更加专业点就是说当电磁波在理想传输线中传输时没有能量辐射的，当传输过程发生不连续的时候就会有电磁能量辐射出来）
天线是如何控制能量传播走向的？
对于一个收发双工器件，天线辐射的方向图与其接收方向的方向图是一致的，下边是最简单的单极子天线的辐射方向图。天线的辐射方向图与天线工作的电磁环境密切相关，天线附近的导体和介质都会影响到方向图的形状。
依靠阵列
依靠反射板
在集成的MID器件中天线的本职工作
这里提到的东西或许是大家比较关注的了，前面大家定性的知道天线就是个能量转化器而已，说起来简单，操作起来可是并非容易，天线是个敏感器件，而且无论从发射机和接收机的角度来讲，它都是一个十分重要的器件，虽然它很便宜。天线还是一个无脑器件，它认识波只看频率，不管你这个波是有用的载波还是噪声，或是其他干扰，它通通不管，都接过来，而如何在这些东西里面提取出来有用的信息，那就是前端RF电路做的事情了，而咱们老说的信噪比 灵敏度等取决于整个接收机性能的好坏，特别是耦合测试时候的好坏。
如何保证天线在收发体系中的性能？
之前我们用水的波纹来描述电磁波在空间辐射的情况，现在我们仍然用水来描述我们天线在收发系统的地位。
就天线的绝对性能而言，能做到这点就完全够了，因为天线是个无源器件，我们只需关注它的无源特性，也就是阻抗特性（也就是我们看到的S11 驻波比 Smith 网络分析仪）和辐射效率（3D暗室）
天线的适应性与方向性
我们现在对天线的要求已经不仅仅是他能很好地把能量从PA中取出来，释放到空气中去这么简单了，我们有时候需要它有方向性，需要它在某个方向上有较强的收发能力，而在允许其他方向上的收发能力相对减弱的，这时候我们又引入了一个天线上经常提到的指标： 增益
天线性能的测试
上面提到了天线的一些常用指标，那么我们如何验证这些指标呢？这样用用到了测试，对于天线性能的测试，我认为只有两种是准确的。
1 实测（或是更专业点叫场测）：毫无疑问，实测可以最大程度的模拟用户使用环境，对于用户可能出现的问题有一个最直观的认识。但是实测两个最大的弊病：
第一，实测所依靠的环境是自然环境，随机性比较大，天线受到测试员本身磁场，周围物体磁场，天气，多径干扰，周围电磁波的杂扰等等一系列因素的影响，使得测试的重复性和对比性大打折扣。（比如我们GPS常常受到天气和对地卫星的位置因素，摆放位置因素等等使得同一天线在不同的时间空间所得出的绝对载噪比有很大的不同）
第二，实测往往测试的东西是整个接收机和发射机的整体性能，无法准确定位哪个模块除了问题，比如我WLAN测得接收电平偏低，这个结果出现了到底是软件还是硬件问题？如果是硬件问题，是基带问题还是射频问题？如果是射频问题，是耦合问题还是传导问题？如果耦合问题，到底是哪个件受到了干扰？是混频器还是滤波器？是低噪放还是双工器？还是由于各级间的匹配引入的？还是真的是天线的问题。当然这里说它有问题不假，但是实测永远不会被替代。
2 微波暗室测试和一些标准测试仪器 ：
暗室是模拟一个完全稳定的通信环境，通过模拟远场可以对天线的各个电性能指标作出一个准确的回应，也可以对整机性能作出良好地反映，全球没有任何一个运营商在验证对应产品天线性能的时候不采用暗室数据的。
MID中的WIFI
刚才我们对天线的一些基本知识做了以下简单的介绍，下面我们从MID的设计端首先提一下WIFI。
WIFI主要分为4个制式：a b g n 主要的工作频率为2.4GHz 也有5.8G 4.9G 3.3G等等频段的WIFI。
当然从实际工程角度讲，想WIFI通讯有好的效果，首先它的源要做到符合源的标准，也就是WIFI模块端，其实WIFI的模块端要提供的参数有很多，这里我只是介绍要使我们天线有很好状态，模块端需要做好的一些事情：
首先输出阻抗需要做到50欧姆，也就是我们经常提到的matching要做好。
其次是控制模块输出时的两个重要参量：Power和EVM
Power当然就是它的发射功率，咱们以802.11g为例，它的要求是15dBm（允许有1.5的误差）
EVM叫做误差向量幅度，它是一个由频率误差和相位误差通过极化坐标系计算出来的值，简单的可以理解为信号的失真度，同样以802.11g为例它对EVM的要求是25，但是一般我们行业里面基本都要做到30以上才是正常的。
在模块的输入（也就是接收端）自然要提到接收灵敏度的概念，在外界无干扰的情况下，802.11g在54Mbps传输的接收灵敏度需要达到小于等于-85dBm才符合要求，而b制式只有11Mbps，则需要-74dBm即可。
当然以上指标需要WIFI模块真正加载到您的主板上以后测得的，而不是加载在标准测试板上所测得的。
在天线端也要做好几点，首先也是匹配，天线端要做到它的阻抗达到50欧姆的标准，这里有一个叫做驻波比（VSWR）的概念来表征天线阻抗是否足够接近我们要求的50欧姆，一般情况下WIFI我们要求VSWR要小于2
其次我们对WIFI的效率和增益也有一定要求，一般效率要达到35%以上，由于我们是移动端，和路由器的天线要求不同，我们需要接受各个方向传输来的信号所以在效率达标的情况下我们需要我们的最大增益在1.0 到2.5之间为最佳，增益过高反而会使方向性太强导致我的方向图不够圆。
当然我们还需要实际测试WIFI的整个RF收发系统如何，这个需要搭建一个可以测试吞吐量的测试平台，或是购买专业的WIFI测试仪器。
当然还有上面提到的实测：比如拉开一定距离看看视频，测测流量等等。
WIFI分析仪的局限性：WIFI分析仪本身计算幅值的时候是将有用信号和噪声信号全部算入的。
MID中的2G和3G
2G语音通话功能GSM主要的4个频段： 所谓的GSM900 1800 850 1900 其中GSM1800也叫DCS GSM1900也叫PCS。
GSM对于天线的指标要求：TRP TIS
TRP：衡量RF有源发射性能的一个指标。
TIS: 衡量RF有源接收性能的一个指标。
现在正在运用的主流的3G网络制式主要有3种：
TDSCDMA A-band F-band E-band
WCDMA 9 band 频率有800 850 900 1700 1900 2100 (MHz)
CDMA2000(EVDO)
3D暗室的测试系统与原理（passive）
Reference measurement diagram
这是验证天线绝对水平的测试系统：
天线效率
天线增益
天线方向图
无源测试适用于所有的天线
我们这里的基站制式包含GSM CDMA WCDMA TDSCDMA（基本包含了所有的3G制式）等等
GPS测试系统（GPS101）
IFR GPS-101全球定位系统模拟器对全球定位系统（GPS）提供精确和连续的测试。GPS-101模拟一个全球定位卫星并生产一个特定卫星载体（SV）和导航数据模型来完成这项测试。连同远程载入GPS年历信息和RF电平/频率控制，GPS-101对验证GPS系统提供回收GPS101一个便携的测试解决方案。 基本功能： -校验所装载的全球卫星定位系统（GPS）的工作 -快速校验GPS接收机操作完整性 -可选卫星装载器（SV）和导航（NAV）数据 -RF电平可调范围在-85dBm 至 -145dBm内，以1dB间隔调节 -多普勒频移控制可使操作者选择一个大约±4kHz的载波频移 -回收GPS101信号发生器用实时时钟存储GPS星历 -直接或经天线耦合器连接接收机。
LTE与多进多出
第四代移动通信（4G）的概念可称为宽带（Broadband）接入和分布网络，具有非对称的超过2Mbit/s的数据传输能力。它包括广带无线固定接入、广带无线局域网、移动广带系统和互操作的广播网络，集成不同模式的无线通信，移动用户可以自由地从一个标准漫游到另一个标准。
MIMO
SISO的信道容量：根据香农公式 : C=Blog2(1+SINR)
B:可利用带宽 SINR:接收端信号的平均信干噪比
SIMO的信道容量：在SIMO系统中，接收端采用了N个天线，这样接收端可获得衰落信号的N个不同副本，他们在接收端相干相加后使得信号功率增加为原来的N^2倍，当然接收端也会产生N组噪声和干扰，但他们并非相干相加，那么噪声功率仅仅增加了N倍.
这样SINR就可以近似得出：
SINR1=N^2(信号功率)/N(噪声+干扰）=NSINR.
那么信道容量就近似的为：C1=Blog2(1+NSINR)
OFDM(正交频分复用)
技术实际上是MCM(Multi-Carrier Modulation,多载波调制)的一种。其主要思想是:将信道分成若干正交子信道,将高速数据信号转换成并行的低速子数据流,调制到在每个子信道上进 行传输。
MIMO中的天线问题
在 MIMO 系统中，天线数目和间距是影响系统参数的重要因素。对基站而言，天线间距需要达到十个波长才能获得足够小的信号空间相关性，显然在基站上可以满足这一条件。主要问题是选择合适的天线数目，一般来说，选择四副天线比较合适。对移动终端而言，二分之一波长的间距可以保证较小的信号空间相关性。然而要将四副天线集成在移动终端上具有很大的挑战性。为了获得 MIMO 技术的优势，至少应在终端上放置两副天线。对于手机这样的移动终端来说，在保证产品小巧美观的前提下放置两副天线也比较困难。
要解决这一困难就要对天线进行合理的设计有两种思路：
一是采用小型化天线，尽量减少天线尺寸。
二是将多副天线的功能集中到一副天线上，用一副天线来代替二副或多副天线，具有这种潜力的天线有多模式天线和多极化天线。
MID中的NFC和无线电充
天线的仿真系统
