【转】天线中的ECC是什么呢？表征了什么呢？如何计算呢？

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本文介绍了MIMO天线技术中关键参数ECC（包络相关系数）的概念及其实现方法。ECC用于衡量不同天线单元间的信号相关性，对MIMO系统的分集性能至关重要。文中还探讨了如何通过天线的空间、角度和极化分集来降低ECC值。

一、背景

在天线领域，有一个技术叫multiple input multiple output (MIMO)。以下就是MIMO天线的实物图

MIMO天线的实物图
简而言之就是把信号分成很多个部分，用多根天线接收。但是：当MIMO阵元之间的耦合越高，对最终速率传输影响就越大，为了设计的时候直观看出他们之间的耦合那么应该如何表征这种影响呢？

二、公式

ECC:Envelop Correlation Coefficient，相关包络系数，表征不同的天线单元间接收信号幅度之间的相关性，是衡量MIMO多天线系统分集性能和耦合性能的参数指标。

聪明的科研人员用天线的far-fields radaition pattern（远场方向图）或者 S-parameters（S参数）来表征elements（单元）之间的相关性：

在这里插入图片描述

注意，尽管公式(2)显示：较低的耦合（高隔离度）会产生较低的相关性。但它仅考虑了通过天线结构的天线输入端口之间的隔离，而没有考虑到辐射场耦合，而公式(1)则考虑到了辐射场的耦合。因此，低耦合不一定能保证低相关系数，反之亦然。通过空间分集（天线位置），角度分集（天线模式幅度和相位响应） 或 极化分集（天线的极化行为） 可以更好获得良好的相关系数。其中 * 代表共轭

经过科研人员多次测试，ECC低于0.5的MIMO天线能够“比较”好的工作。但是，实际上在天线领域各大期刊的MIMO设计中，ECC一般小于0.2才属于优秀，很多“极限”的设计能达到0.1以下，比如本文一开始的手机MIMO天线，其S参数与实测ECC低于0.04如下图所示：

在这里插入图片描述

注意：ECC一般表征的是2个elements之间的关系，所以MIMO系统就会用多组ECC来表征天线之间的独立性。

[1] Y. Li, C. Sim, Y. Luo and G. Yang, “High-Isolation 3.5 GHz Eight-Antenna MIMO Array Using Balanced Open-Slot Antenna Element for 5G Smartphones,” in IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 67, no. 6, pp. 3820-3830, June 2019, doi: 10.1109/TAP.2019.2902751.
[1] Y. Li, C. Sim, Y. Luo and G. Yang, “High-Isolation 3.5 GHz Eight-Antenna MIMO Array Using Balanced Open-Slot Antenna Element for 5G Smartphones,” in IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 67, no. 6, pp. 3820-3830, June 2019, doi: 10.1109/TAP.2019.2902751.