移动工业设备上的无线通讯需求，这几年明显变得更复杂了。早几年一台工程机械上可能就一套2.4GHz的Wi-Fi，现在同一台设备上可能同时跑Wi-Fi、4G/5G蜂窝、GPS定位、蓝牙近场通讯，部分设备还有UHF遥控接收。这些频段的天线都要装在有限的车体空间里，互相之间距离很近，干扰问题如果没有在设计阶段想清楚，上线之后一堆说不清楚原因的通讯异常，排查起来相当费劲。
一、多频段共存的干扰来源，先把问题分类
多天线共存的干扰，来源不是单一的，大致可以分成几类。
同频干扰是最直接的，两套系统工作在相同或者相邻频段，接收端被另一套系统的信号淹没，这类干扰通常最强，影响也最明显。
谐波干扰相对隐蔽，发射端的基波频率产生谐波，如果某条谐波频率刚好落在另一套系统的工作频段内，接收端就会受到影响，程度取决于谐波强度和两套系统的频率关系。
互调干扰更复杂，两个频率的信号在非线性器件里产生混频产物，混频结果的频率如果落进第三套系统的工作频段，就形成了互调干扰，这类问题在现场排查难度最高，因为干扰源不是单一的。
二、频率规划，干扰隔离的第一步
天线选型和安装之前，先把所有需要共存的系统工作频段列出来，做一个频率分配表，看看哪些频段之间存在谐波或者互调关系。
2.4GHz Wi-Fi的二次谐波落在4.8GHz附近，对5GHz Wi-Fi有一定影响；900MHz频段的三次谐波在2.7GHz，跟2.4GHz系统靠得比较近。GPS工作在1.57GHz，正好是部分蜂窝频段谐波可能覆盖的区域，这个组合在设计阶段需要特别留意。
频率规划不是要求所有频段完全没有关联，而是把存在干扰风险的频段组合识别出来，针对性地做隔离处理，不存在风险的组合不需要过度设计。
L-com 2.4/4.9~5.8 GHz 3 dBi移动式全向天线，白，NMO连接器
三、天线间距，物理隔离最直接
两根天线之间的物理距离，是控制天线间耦合最直接的手段，距离越大，耦合越弱，互相影响越小。
同频段两根天线之间，通常建议至少保持半波长以上的间距，2.4GHz对应半波长约6厘米，5GHz约3厘米，GPS的1.57GHz对应约9.5厘米。这个数字是最低要求，实际能做到更大间距，隔离效果更好。
不同频段的天线之间，即便频段差异较大，物理距离同样影响互调干扰的强度，建议至少保持十厘米以上，对于存在谐波关系的频段组合，间距要求更严格，二十厘米以上更稳妥。
移动工业设备车体空间有限，做到理想间距并不容易，需要在安装方案设计阶段就把各天线的位置统一规划，而不是各个系统分别安装，最后发现挤在一块。
四、极化隔离，利用极化方向差异降低耦合
极化方向不同的天线之间，天然存在一定的极化隔离，垂直极化和水平极化天线之间的隔离度，通常在15到20dB左右，不如物理距离隔离那么强，但作为补充手段有一定价值。
移动设备上多数天线是垂直极化，如果某套系统对隔离要求特别严格，可以考虑换成水平极化安装，利用极化差异获得额外的隔离量。这个方法有个前提，对应的基站或者AP端天线也要能接收水平极化信号，否则极化失配损耗会让这套通讯系统本身性能下降，得不偿失。
五、滤波器，频率选择性的有效手段
物理距离和极化隔离不够用的情况下，滤波器是进一步提升隔离效果的工具。在发射端加带通或者低通滤波器，把谐波和杂散信号抑制掉，减少对其他系统的干扰；在接收端加带通滤波器，把目标频段以外的干扰信号拦在接收机前端。
移动设备上加滤波器，需要注意滤波器本身的插入损耗，任何一个增加的器件都会带来额外的信号损耗，损耗累积下来会影响通讯距离和质量。选滤波器的时候，滤波效果和插入损耗要一起考量，不是滤波性能越强就越好，要在两者之间找到合适的平衡点。
六、天线位置布局，整体规划优于逐个安装
移动工业设备的多天线布局，建议在设备设计阶段就统一规划所有天线的安装位置，而不是设备造好了之后各系统分别加天线，最后拼凑出一个勉强能用的方案。
统一规划的时候，把各套系统的天线位置、间距、极化方向作为整体来设计，优先把干扰风险高的频段组合分配到距离最远的位置，收发双方天线的方向性也要一并考虑，减少相互耦合路径。实际施工完成之后，用频谱仪做一次各天线之间的实测隔离度验证，确认设计方案的实际效果，发现隔离不够的组合及时调整位置或者加装滤波器。
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七、快问快答
Q：设备上同时有2.4GHz和5GHz双频Wi-Fi，两根天线距离很近，会互相干扰吗？
A：2.4GHz和5GHz频段差异较大，直接的同频干扰基本不存在，但2.4GHz的二次谐波在4.8GHz附近，跟5GHz频段有一定距离，通常不构成严重问题。两根天线近距离共存主要的影响是物理耦合导致各自的辐射方向图有一定畸变，实测信号强度可能比单独安装时稍弱一些。如果两根天线间距能保持十厘米以上，这个影响基本在可接受范围内，不需要特别的隔离措施。
Q：GPS天线跟4G天线装在一起，GPS定位精度明显下降，是干扰问题吗？
A：很可能是，4G蜂窝发射功率比GPS接收信号强度高出好几个数量级，如果两根天线距离太近，4G发射信号直接进入GPS接收端，即便频段不完全重叠，强烈的带外干扰也能让GPS接收机饱和，定位精度下降甚至失锁。解决办法一是拉大两根天线的间距，二是在GPS天线馈线上加一个窄带带通滤波器，把GPS工作频段以外的信号滤掉，减少进入接收机的干扰量。
Q：移动设备上天线数量越来越多，有没有办法减少天线数量又不影响功能？
A：多频段合一天线是一个方向，单根天线覆盖多个频段，比如2.4GHz和5GHz双频合一，或者蜂窝加GPS合一，这类产品市场上有，能减少安装孔位和馈线数量。代价是合一天线在每个频段的性能通常不如专用单频天线，需要在性能和安装便利性之间做取舍。另外MIMO多天线技术在某些场合是功能需要而不能减少，这类不应该为了减少数量而缩减，以免影响通讯速率和可靠性。
Q：安装完之后发现某套系统通讯质量下降，怎么判断是共存干扰还是其他原因？
A：可以逐一关闭其他系统，观察问题系统的通讯质量有没有改善。如果关闭某套系统之后，问题系统立刻恢复正常，基本可以确认是这套系统造成的干扰。再进一步用频谱仪测量问题系统工作频段内的干扰信号，能看到干扰信号的频率和强度，帮助判断是同频干扰还是谐波互调干扰，对应不同的处理方案。如果逐一关闭其他系统都没有改善，问题可能不在共存干扰，而是线缆连接、天线安装位置、或者接收设备本身的问题。
