（Antenna × Front-End Electronics = “天線不是長得像就會收得到”）
— 無線系統最常見的誤區是：把天線當成“被動零件”。實際上，天線 + 前端電路是一個完整的能量交換系統：天線決定你能不能把能量有效地“送出去/收進來”，前端電路決定你能不能把訊號“放大而不變形、選頻而不失真、轉換而不加太多噪聲”。兩者任何一邊失守，通訊 KPI（EVM/BER/吞吐/掉線）都會直接崩。
🎯 單元目標
完成本單元後，你將能夠：
• 用一套框架把 天線 → 匹配 → 濾波 → LNA/PA → Mixer/LO → ADC/DAC串成同一條鏈
• 建立前端三大硬體 KPI：噪聲（NF）、線性（IP3/P1dB）、隔離（leakage/共模路徑）
• 看懂最常見的前端失效劇本：收得到但解不開 / 近距離 OK 遠距離爛 / 人一靠近就掉速
• 用 ASCII 心像圖快速判斷：你缺的是 匹配、選頻、動態範圍、隔離、供電乾淨度哪一個
• 把策略落地：設計、量測、調校、量產一致性與現場漂移監測
🧭 一、先給一句話總結（超核心）
👉 天線把空間中的電磁波轉成端口上的電壓/電流；前端電路把這個“很小、很髒、很容易被淹沒”的訊號，變成後端能可靠解碼的訊號。你要的不是“有訊號”，而是有足夠 SNR + 不失真 + 不被干擾。
🧠 二、統一框架：天線與前端其實在做同一件事——守住 3 個邊界
無線前端的所有設計，都在守這三條線：
2.1 噪聲邊界（能不能聽到弱訊號）
• 天線效率/方向性（gain）決定你“收進來多少”
• 匹配網路損耗、濾波插入損耗會直接吃掉 SNR
• LNA 的 NF 決定你“放大前”加了多少噪聲
→ 結果：遠距離、弱訊號、室內穿透能不能撐住
2.2 線性邊界（強訊號來了會不會把你打爆）
• 近距離干擾、同頻/鄰頻、阻塞（blocking）
• PA 壓縮、LNA 飽和、Mixer 互調（IMD）
→ 結果：收得到但解不開、EVM 爆、BER 飆、掉速
2.3 隔離邊界（自己人會不會害死自己）
• Tx 漏到 Rx（自干擾）、LO 泄漏、數位噪聲灌入 RF
• 地回流/屏蔽不良 → 共模路徑打開
→ 結果：同時收發、載波聚合、多天線 MIMO 變難做
前端三邊界守住才能有通訊性能）
弱訊號：噪聲邊界（NF/損耗/效率） → SNR/覆蓋
強干擾：線性邊界（IP3/P1dB） → EVM/BER/吞吐
自干擾：隔離邊界（leakage/回流） → 穩定/掉線
⚡ 三、把“天線端口”一路走到“可解碼訊號”的能量鏈（最重要）
👉 空間電磁波
→ 天線（把 EM 轉成端口訊號）
→ 匹配網路（把能量送進前端，避免反射）
→ 濾波器/雙工器（先把不該進來的干擾擋掉）
→ LNA（接收）/PA（發射）（增益與線性妥協）
→ Mixer + LO/PLL（頻率轉換，但會帶來相位雜訊與互調）
→ ADC/DAC（量化雜訊、動態範圍限制）
→ Baseband 解碼（FEC/同步/均衡…）
ASCII（你要背的前端鏈路）
Antenna → Match → Filter/Duplexer → LNA/PA → Mixer/LO → ADC/DAC → BB
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效率/方向 VSWR 選頻/插損 NF/線性 相噪 動態範圍
🧠 四、關鍵概念：天線不是“50Ω的畫法”，匹配也不是“看起來低就好”
4.1 匹配（Matching）到底在幹嘛？
• 目的不是“變成 50Ω很漂亮”，而是：
👉 在工作頻段，把能量最有效地送進去/拿出來
• 匹配失敗的直觀後果：
→ Tx：反射 ↑，實際輻射功率 ↓，PA 壓力 ↑，效率 ↓
→ Rx：有效訊號 ↓，等效 NF 變差（因為你先把訊號吃掉了）
4.2 天線周邊一改動，匹配就變
• 手靠近、外殼材料、走線、地平面尺寸、天線位置
→ 都會改變天線的等效阻抗與共振
→ 你看到的就是：握手機就掉格、姿勢一變吞吐就飄
🧠 五、前端電路四大角色（每個都會直接改寫通訊 KPI）
- 濾波 / 選頻：先把垃圾擋掉，不然後面全崩
• 插入損耗會吃 SNR • 選頻不夠會讓強干擾進來把 LNA/Mixer 打飽和 → 現象：在基地台旁邊反而收很爛（blocking） - LNA：把弱訊號放大，但別把雜訊與干擾一起放大到爆
• 追求低 NF，同時要顧線性（IP3） → 現象：遠距離撐不住（NF 太差）或近距離解不開（線性太差） - PA：把功率送出去，但壓縮與非線性會炸 EVM
• PA 一壓縮 → 星座點散開 → EVM 變差 → BER 上升 • 想要線性就得 back-off → 效率下降 → 熱更難 → 現象：看起來有功率，但速率上不去/一直降階 - Mixer/LO/PLL：你以為只是換頻，其實在決定“相位乾淨度”
• LO 相位雜訊（phase noise）會抬高近端噪聲底 • LO 泄漏、自混頻、互調產物會直接污染 IF/BB → 現象：某些頻段特別爛、某些載波組合特別不穩
🧨 六、最典型的“天線/前端失效劇本”（你一定遇得到）
劇本 1：RSSI 看起來不差，但吞吐很爛
→ 可能是：EVM 爆（PA 壓縮/相位雜訊/互調）
→ 或是：強干擾讓解碼效率掉（blocking/鄰頻干擾）
劇本 2：近距離 OK，遠距離直接垮
→ 可能是：天線效率差 + 匹配損耗大 + LNA NF 不夠好
→ 等效就是：SNR 預算太薄
劇本 3：人一靠近/手一握就掉速
→ 天線阻抗被改寫 + 共振偏移 + VSWR 變差
→ 反射↑、效率↓、接收訊號↓、MCS 降階
劇本 4：某些板子特別爛（量產尾巴）
→ 天線位置/外殼/黏膠厚度/匹配料件公差
→ 造成共振偏移、插損變大
→ 你以為是軟體，其實是機構+射頻一致性
🧩 七、工程落地：天線 × 前端的“整體策略”五件事
- 共設計（Co-design）：天線、機構、PCB、前端一起設計
• 天線不是最後才貼上去的零件 • 地平面、走線、屏蔽、外殼材料都算 RF 元件 - 先守住三邊界：NF / 線性 / 隔離
• Rx：NF 不能太差、線性要能抗阻塞 • Tx：EVM 要守住、熱與效率要平衡 • 隔離：Tx→Rx、數位→RF、PDN→PLL 都要堵 - 量測要對 KPI：不要只看 S11 很漂亮
• 看：NF、IP3/P1dB、EVM、ACLR、blocking、相位雜訊 • 再對照：吞吐、MCS 分佈、掉線率 - 把“姿勢/外殼/人手效應”納入驗證
• 握持、貼頭、靠近金屬、不同外殼批次 • 把“現場條件”變成實驗室可重現條件 - 量產一致性管理（品質是尾端，不是平均）
• 匹配料件公差、天線貼附位置、外殼材料批次 • 抽測敏感指標，回收現場 KPI 做統計閉環
🛠️ 八、Debug 優先順序（前端/天線問題最快抓法）
- 先看是否 blocking/飽和：強干擾讓 LNA/Mixer 爆掉最常見
- 再看匹配與插損：SNR 被你自己吃掉了嗎？
- 再看 LO/PLL 相位雜訊與 leakage：同步/EVM 是否被污染？
- 再看 PA 線性與熱：EVM/ACLR 是否出界？
- 最後才去調協定參數：不然只是硬體問題用軟體止痛
🧪 SYSTEM 實驗題（114/120）
實驗名稱
握持/外殼/匹配/阻塞四象限測試：用同一台無線裝置，分別改變“人手/外殼環境”、掃匹配、注入強干擾，觀察吞吐/MCS/EVM/掉線率的變化（ASCII 強化版）
🎯 實驗目的
- 讓你親眼看到：天線阻抗與前端線性如何直接改寫吞吐與穩定度
- 找出最致命條件：到底是 SNR 不夠、線性不夠、隔離不夠
- 建立“可重現”流程：把現場玄學變工程問題
🧰 器材
• 可監測通訊 KPI（吞吐/MCS/掉線/重傳）
• 近場干擾源（或可控發射器）
• 可替換外殼/金屬片/手握模擬（簡化也可）
•（進階）簡易 VNA 量 S11、頻譜儀看 EVM/ACLR/相噪（有就更好）
🔧 實驗架構與做法
A) Baseline：無外殼干擾、正常握持、正常環境
→ 記錄 KPI：吞吐、MCS 分佈、掉線率
B) 人手/外殼效應：改變握持位置/靠近金屬/不同外殼
→ 觀察：吞吐是否明顯降階？是否只在特定頻段變爛？
→ 推論：共振偏移/匹配惡化/效率下降
C) 阻塞測試：在附近加入強干擾（同頻/鄰頻）
→ 觀察：RSSI 可能變高但吞吐變差、掉線變多
→ 推論：線性不足（LNA/Mixer/前端濾波不夠）
D) 修法：
→ 先改前端選頻/隔離/線性，再調匹配與天線位置
預期：
👉 KPI 對姿勢不再敏感、阻塞下仍穩、吞吐更不飄
🧠 本單元一句話
📡 天線決定你“收進來/送出去”的效率，前端電路決定你“放大與轉換”的乾淨度與不失真能力；匹配、濾波、LNA/PA、Mixer/LO、供電與隔離共同守住 噪聲邊界、線性邊界、隔離邊界，你才會得到真正可交付的通訊性能：EVM 小、BER 低、吞吐穩、姿勢不敏感、干擾不易爆、長期不飄。
