4G模块的主天线和分集天线的安装位置有什么要求？

4G 模块的主天线和分集天线安装位置需综合考虑信号完整性、电磁兼容性（EMC）及应用场景特性，以下是具体要求及实践指南：

一、核心安装原则

空间分离与极化正交

主天线：承担主要信号发射 / 接收，需优先保证开阔空间。例如，车载场景中建议安装于车顶中央，与金属车顶保持至少 10mm 间距。

分集天线：与主天线保持物理间距≥λ/2（约 15cm@900MHz）或极化正交（如垂直 + 水平极化），以实现空间分集或极化分集。例如，华为 LTE 拉远天线要求主分集间距≥230mm，学习机中主天线位于主板下侧，分集天线置于中间以避免同频干扰。

电磁环境优化

远离金属遮挡（如机柜、车身框架），若无法避免，需通过反射板（如铝板）改善信号反射。船载天线需避开雷达 ±15° 扇形区域并保持 3 米以上距离。

内置天线需远离电源、LCD 屏、CPU 等干扰源。例如，DCDC 电源输入输出线与天线间距≥20mm，射频走线与地平面间距≥3 倍线宽。

射频链路控制

从模块引脚到天线的整个链路需严格控制 50 欧姆阻抗，避免信号反射。例如，预留 Π 型匹配网络（两颗电容 + 0 欧姆电阻），便于后期调试。

射频走线长度应尽可能短（建议≤50mm），并采用微带线或共面波导（CPW）设计。例如，2 层 PCB 板共面波导需控制线宽 21.77mil（1.0mm 板厚）以实现 50 欧姆阻抗。

二、分场景安装规范

（一）车载与移动设备

外置天线方案

主天线：车顶中央垂直安装，使用磁吸式 SMA 棒状天线（如 700-2690MHz 宽频型号），与金属车顶接触良好以增强接地。

分集天线：A 柱内侧水平安装（极化正交），或车顶后部边缘（空间分集），间距≥30cm。例如，华为车载模块要求主分集天线垂直地面安装，馈线弯曲半径≥30mm。

禁忌：避免隐藏于金属装饰条或后备箱内，此类场景可能导致信号强度下降 50% 以上。

内置天线方案

采用 FPC 天线集成于中控台塑料件内，通过 HFSS 仿真优化辐射方向图。例如，Air700ECQ 模块需在 PCB 上设计共面波导阻抗控制，预留 Π 型匹配网络。

注意：内置天线需远离车载娱乐系统（如收音机模块），避免 2.4GHz 频段干扰。

（二）工业与固定设备

基站级部署

主天线与分集天线水平间距≥7 米，垂直间距≥3 米，避免同频干扰。例如，华为室内设备要求远离运营商 4G 天线 5 米以上。

若采用外置磁吸天线（如 H3C SIC-4G-CAT6），需确保 M0/M1 接口与 GNSS 天线独立安装，避免射频互扰。

恶劣环境防护

船载天线需安装于甲板高处，远离发动机振动源（如距离主机舱≥5 米），并通过 3M 以上射频线缆连接至模块。

工业路由器外置天线建议安装于金属支架，通过接地环实现防雷保护，馈线穿管敷设以抗电磁脉冲（EMP）。

（三）消费电子与物联网终端

紧凑型设计

主天线位于 PCB 边缘，分集天线置于对角位置，通过异形主板实现空间分离。例如，学习机中主天线位于主板下侧，分集天线置于中间，与 WiFi 天线保持≥20cm 间距。

内置陶瓷天线需避开电池和金属屏蔽罩，周围保留≥5mm 净空区域。例如，合宙 Air780EPM 模块要求天线周围 3 倍线宽内无过孔或金属铺铜。

多天线协同

若模块支持 MIMO（如 Cat.6），需确保主天线（M0）与分集天线（M1）独立馈电。例如，H3C SIC-4G-CAT6 模块需同时连接两根外置磁吸天线，实现 2x2 MIMO 传输。

三、极化与频段适配

极化方式选择

垂直极化：适用于开阔空间（如农村），信号穿透能力强。

水平极化：适用于城市多径环境，抗反射干扰效果更佳。

双极化天线：同时支持 ±45° 极化，可自动适配基站极化方式，例如船载 4G 天线采用双极化设计以提升海洋环境稳定性。

频段覆盖策略

低频段（如 B5/B8）天线需增大辐射面积（如延长振子长度），高频段（如 B38/B41）天线可缩小尺寸但需优化阻抗匹配。例如，合宙 Cat.1 模块需选择覆盖 800-2700MHz 的全频段天线。

若模块支持多频段，建议采用宽带天线（如 700-2690MHz），避免因频段切换导致性能波动。例如，SIM7600CE 模块需匹配全频段天线以确保全球漫游兼容性。

四、调试与故障排查

性能验证工具

使用网络分析仪测试驻波比（VSWR），要求≤1.5。例如，外置天线若 VSWR>2，需检查 SMA 接头是否氧化或射频走线阻抗失配。

通过 AT 指令查询信号质量：AT+CSQ显示 RSSI（接收信号强度）和 BER（误码率），分集增益应≥3dB。例如，EC20 模块在弱信号区若分集增益不足，需调整天线位置或增加反射板。

典型故障处理

主天线未连接：模块无法注册网络，WWAN 指示灯慢闪（如 SIM7600CE）。需检查 SMA 接头是否旋紧，或更换备用天线测试。

分集天线缺失：信号强度下降约 30%，数据速率降低。例如，EC20 模块在弱信号区下载速度从 5Mbps 降至 2Mbps，需确认 AUX_ANT 接口是否虚焊。

五、设计参考与选型表

六、技术演进与未来趋势

MIMO 增强

LTE-Advanced 支持 4x4 MIMO，需主天线与分集天线形成阵列。例如，Cat.6 模块通过空间复用实现下行 300Mbps，要求天线间距≥λ（约 10cm@2.6GHz）。

集成化设计

5G 时代 Massive MIMO 技术推动天线小型化，部分 4G 模块（如华为 ME909）已支持多天线协同，为向 5G 过渡奠定基础。例如，华为 FusionCol8000-A230 的 4G 模块磁吸安装于柜体顶部，通过 USB 延长线连接主控模块，实现低干扰部署。

总结

主天线与分集天线的安装需以信号完整性为核心，结合场景特性（如车载振动、工业干扰）、模块能力（如 MIMO 支持）和电磁环境（如金属遮挡）综合设计。在实践中，建议优先采用外置高增益天线，并通过专业工具（如网络分析仪、HFSS 仿真）验证性能，同时遵循模块厂商的官方指南（如 SIM7600CE 的 AUX_ANT 仅接收特性）以确保可靠性。定期维护（如检查天线接口、清洁馈线）可有效降低故障率，保障 4G 模块长期稳定运行。