超详细讲解基于特征模理论的系统天线设计方法

端口添加激励后的有源功率（紫色曲线天线总有源功率vs. 蓝色曲线为模式1有源功率vs.绿色曲线为模式3有源功率）端口添加激励后的有源功率（蓝色曲线为模式1有源功率vs.绿色曲线为模式3有源功率），均采用公式计算得到。

B、矩形环天线特征模分析

C、MiMO天线特征模分析

MIMO（Multiple-Input Multiple-Output）技术指在发射端和接收端分别使用多个发射天线和接收天线，使信号通过发射端与接收端的多个天线传送和接收，从而改善通信质量。它能充分利用空间资源，通过多个天线实现多发多收，在不增加频谱资源和天线发射功率的情况下，可以成倍的提高系统信道容量，显示出明显的优势、被视为下一代移动通信的核心技术，当前研究的热点，CMA技术非常适合于MiMO天线的设计应用。

例3中采用的PCB尺寸［11］为130mm X 70mm，如图11左图所示。该例子［12］关注与馈电位置的改变的确定以及天线之间的隔离度。图11的右图图片可以看出该PCB板可以工作在两个频段，考虑到在低频段可选择的模式少，优化隔离度比较困难，工作频率采用700~960MHz。

Mode #1 和#2 电流分布沿着PCB宽边和窄边；mode #3 电流沿着PCB四周环形，Mode 1 和2 非常适合MIMO的分集策略，Mode #3 MS值很低，因此在此频段很难激励。

馈电点位于中心位置时，天线上电流从两侧边缘流向中间，并通过PCB流向反方向；馈电点位于边缘位置时，天线上电流只有一个方向，并且耦合到PCB的电流同向流动。理解天线的模式电流及PCB的馈电位置的电流流向，将帮助我们激励出希望的模式。

天线支节位于短边时，非常容易激励出mode #1，馈电点位置最好位于中间，在此频段只有mode #1 和mode #5， 且mode #1 较mode #5大7 dB，期望！

天线支节位于宽边时，非常容易激励出mode #2，馈电点位置最好位于中间，在此频段只有mode #2和mode #5， 且mode #2较mode #5大7 dB，期望！，其他馈电方式，会激励出更多模式，造成隔离度变差。

当天线1工作，存在模式1和模式5，天线2工作时，存在模式2和模式5，但由于模式5的MS值很小，所以有很好的隔离度。

（CMA设计结果vs. 三种扫参优化得到的结果）

从图17可以看出：天线1，没有覆盖整个频段，但是天线2在整个频段匹配好，并且两个天线之间最好隔离度；具有最好的ECC 性能（《0.1） 和》0.5 dB 的MEG；天线1和天线2分别激励了不同的模式。

四、总结

本文简要介绍了特征模理论基础，并采用商业软件FEKO v14.0版本的CMA分析模块对几种简单的天线形式进行特征模分析，得到了丰富的模式特征参数，并展开分析，便于让大家清楚地了解CMA技术的应用。CMA方法广泛应用于天线设计，也同样应用于天线布局电磁兼容以及目标隐身等领域。