微信网友Third Lieutenant问：看贵刊航展报道中有张照片，里面的小电台标注着“Mimo电台”，上面有三根天线。请问这是一种什么电台？
▲ 本届珠海航展上的MIMO电台
马岩：MIMO，是“多输入多输出”的英文首字母缩写。这种技术早在3G、4G时代就已经开始在通信基站中运用，在5G中更是使用了大规模MIMO天线阵，使基站像一部小相控阵一样实现了波束赋形的效果。我们家中的无线路由器也使用了MIMO天线，最直观的感觉就是天线变得越来越多了。
MIMO技术有什么特色呢？传统的电台往往只有一根天线，收信发信都要通过这根天线进行，就像是一条“单车道”。而MIMO技术可以将信息通过多路天线同时发出，收方再通过相同数量的多路天线同时接收，相当于将“单车道”拓宽成“多车道”，显著提升了传输速率。这是MIMO技术的第一大优点，“网速快”。
MIMO技术的第二大优点，“信号好”。在理想条件下，信源总希望信号发出后不兜圈子直达信宿。但实际环境中，信号总要受到地形、建筑、植被等的层层阻隔，历经各种绕射、折射、反射，原来的一个信号在不同路径的传播中变成了七零八落的多个信号，最终在不同时刻到达接收方。这就是“多径衰落”。而MIMO技术采用分集接收的方式，将多路天线接收到的信号整合对比，滤除掉不相干的分量，反而利用多径传播实现了“东边不亮西边亮”的效果，“立体化”地将信号还原出来，有效提升了链路质量。
航展照片中的电台，左右两侧向外“支楞”的就是MIMO天线。如果细看，这两根天线与主机的接口处标有“宽带天线”字样，而位于主机中部的两根天线标有“窄带天线”字样，它们的粗细、形状为什么不同？先说明一下：这里的“宽带”不是指咱们上网的那个“宽带”，而是工作频带。我们把能够在较宽频率范围内工作的天线称为“宽带天线”，而工作频段较窄的被称为“窄带天线”。
正所谓“辐射没那么容易，每个天线有它的脾气”。天线表面看起来直来直去像个“憨憨”，但其实挑剔得很。小型电台使用的单极天线往往只对应一个最佳工作频率，在天线长度等于波长的四分之一时效果最好，不然辐射效率就会大打折扣。
为了让天线尽可能“敞开心扉”，接纳更宽频带的电磁波，可以采取为天线“加载”的方式，即增加元器件或特殊介质等负载，改变天线电抗特性。或者改变天线形状，比如采用双锥天线能够增大天线长度直径比，进而增加带宽。这样“加载”过的天线，再加上在外层使用塑胶或玻璃纤维封装的保护层，外观上就显得粗一些了。窄带天线相对就没啥“内涵”，顶多像弹簧一样绕几圈来增加等效的电长度，以缩短天线的物理尺寸，并没有宽带天线那么复杂的名堂，所以封装之后显得细一些。在应用中，宽带天线是数据传输的主力，窄带天线可用于卫星导航信号接收、无线热点等。
此外，我们还看到该电台连接的附件包括PTT送话器和网络线缆，说明它兼具话音和数据传输功能，也很有可能采用了自组网技术。当接收方超出电台的通信距离时，网络中的其他电台能够帮忙“接力”，自动寻找最佳路由，经过一次或数次跳转之后与接收方建立通信链路，具有自组织和自愈合能力，非常适合战术级无中心网络的快速开设。
▲ 2020年，美国陆军小批量采购了silvus公司的MIMO电台，用于中层综合战术网络部署。图为silvus公司生产的SC4200手持台，工作频率400MHz至6GHz可选，发射功率1W、4W、10W可选。
▲ MIMO技术能够显著提升链路质量，不仅可应用于通信、也可用于无人设备的遥控，图中机器人的遥控设备即采用了MIMO技术。
本文由《兵器知识》杂志社与科普中国·光明网军事科技前沿联合出品。
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