网民第三上尉问:看看你们杂志航展报道中的一张照片。里面的小电台标着“Mimo电台”，上面有三个天线。请问这是什么电台？
▲本次珠海航展上的MIMO电台
马岩:MIMO是“多输入多输出”的缩写。该技术早在3G和4G时代就已经应用于通信基站。在5G中，使用大规模MIMO天线阵列，使基站实现类似小相控阵的波束形成效果。我们家的无线路由器也用MIMO天线，最直观的感觉就是天线越来越多。
MIMO技术有什么特点？传统电台往往只有一根天线，用来收发信息，就像一条“单车道”。MIMO技术可以同时通过多根天线发送信息，接收方可以同时通过相同数量的多根天线接收，相当于把“单车道”拓宽为“多车道”，显著提高了传输速率。这就是MIMO技术的第一个优势，“网速快”。
MIMO技术的第二个优势是“信号好”。在理想条件下，信源总是希望信号直接到达目的地而不拐弯抹角。然而在实际环境中，信号总是会被地形、建筑物、植被等遮挡。原始信号经过各种衍射、折射和反射后，变成许多不同路径的散射信号，最后在不同的时间到达接收机。这就是“多径衰落”。在MIMO技术中，采用分集接收来整合和比较多个天线接收的信号，并过滤掉不相关的分量。而是利用多径传播达到“东方不亮西方亮”的效果，将信号“立体”还原，有效提升了链路质量。
照片中的电台里，MIMO天线“支”在左右两边。仔细看，这两根天线与主机的接口处标有“宽带天线”字样，而主机中间两根天线处标有“窄带天线”字样。为什么它们的粗细和形状不一样？我先解释一下:这里的“宽带”不是指我们上网的“宽带”，而是工作频段。我们把能工作在较宽频率范围的天线称为“宽带天线”，而工作在较窄频段的天线称为“窄带天线”。
所谓“辐射没那么容易，每个天线都有它的脾气”。天线表面上看起来很直很“傻”，其实很挑剔。小型电台使用的单极天线通常只对应一个最佳工作频率，天线长度等于四分之一波长时效果最佳，否则辐射效率会大大降低。
为了让天线尽可能“敞开心扉”，接受更宽频段的电磁波，可以对天线进行“加载”，即增加元器件或特殊介质的负载，改变天线的电抗特性。或者改变天线的形状，比如采用双锥天线，可以增加天线的长径比，从而增加带宽。这样,“加载”天线，加上外层用塑料或玻璃纤维封装的保护层，看起来更厚。窄带天线相比之下毫无“内涵”。最多可以像弹簧一样缠绕几圈，增加等效电长度来缩短天线的物理尺寸。没有宽带天线复杂，所以封装后看起来更薄。在应用上，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，我们还看到电台连接的配件包括PTT发射器和网线，这表明它同时具有语音和数据传输功能，也很可能采用ad hoc网络技术。当接收机超出该电台的通信距离时，网络中的其他电台可以帮助“中继”，自动寻找最佳路由，经过一跳或几跳后与接收机建立通信链路。它具有自组织和自愈能力，非常适合战术无中心网络的快速开通。
▲2020年，美国陆军小批量购买了西尔维斯公司的MIMO电台，用于中层综合战术网络的部署。图为silvus公司生产的SC4200手机，可选工作频率400MHz至6GHz，可选发射功率1W、4W、10W。
▲ MIMO技术可以显著提高链路质量，不仅可以用于通信，还可以用于无人设备的远程控制。图中机器人的遥控装置采用MIMO技术。
本文由《兵器知识》杂志和《军事科技前沿》科普中国Guangming.com联合出品..
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