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怎么讓天線優(yōu)化讓無產(chǎn)品傳輸距離更遠(yuǎn)？
發(fā)布時間：
2019-07-11 16:24
無線模塊的通信距離是一項(xiàng)重要指標(biāo)，如何把有效通信距離最大化一直是大家疑惑的問題。本文根據(jù)調(diào)試經(jīng)驗(yàn)及對天線的選擇與使用方法做了一些說明，希望對工程師快速調(diào)試通信距離有所幫助。
一、天線的種類
隨著技術(shù)的進(jìn)步，為了節(jié)省研發(fā)周期，深圳市飛宇信電子推出各種各樣的成品天線。接下來為大家介紹常用的天線種類:
(1) 板載PCB式天線:采用PCB蝕刻而成，成本低，但是性能有限，可調(diào)性好，可大批量用于藍(lán)牙、WiFi無線通信模塊。
(2) SMT貼片式：常用的有陶瓷天線，占用面積少，集成度高，容易更換，適用于對空間要求小的產(chǎn)品，但是該類型天線價格稍貴且?guī)捚 ?/span>
(3) 外置棒狀天線：性能好，無需調(diào)試，方便更換，增益高，適用于各種終端設(shè)備。
(4) FPC天線：通過饋線連接，安裝自由，增益高，通?？梢允褂帽衬z貼在機(jī)器非金屬外殼上，適用于性能要求高且外殼空間充足的產(chǎn)品上。
常見天線
天線的作用是將射頻信號輻射到自由空間，這時候選擇合適的天線對于傳輸距離就有很大的影響。天線對周圍環(huán)境很敏感，很多情況下會出現(xiàn)即使選擇了合適的天線，也達(dá)不到預(yù)期的效果。由于有些客戶對天線設(shè)計(jì)需要考慮的因素不清楚，這里我們給出在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中的一些經(jīng)驗(yàn)，便于客戶更好地設(shè)計(jì)出自己的電路與PCB，增加項(xiàng)目的成功機(jī)會。
二、天線的選擇
影響無線模塊通信距離的首要參數(shù)是發(fā)射功率，無線模塊的發(fā)射功率以及對應(yīng)的理想傳輸距離在手冊上均能查到，在確定了發(fā)射功率滿足需求的前提下，然后考慮天線的選用和天線的方向性。
天線的選用：
天線的主要指標(biāo)包含以下幾個：頻率范圍、駐波比SWR或VSWR、天線增益、極化方式和阻抗。頻率范圍按需選擇；駐波比最好小于1.5；天線增益對傳輸距離也有影響；極化方式分為線性極化和圓極化；阻抗需要與無線模塊的輸出阻抗匹配，一般為50歐姆。這里要特別注意駐波比參數(shù)，購買天線后最好用網(wǎng)絡(luò)分析儀測試一下SWR。駐波比與回波損耗、傳輸功率的對照表如下所示：
駐波比與回波損耗、傳輸功率對照表
由上表可知，VSWR=1.5時，理論傳輸功率為96%，當(dāng)VSWR=2時，傳輸功率只有88.9%，有的天線駐波比指標(biāo)是小于2，選用天線的時候最好是駐波比小于1.5，可以得到較高的傳輸功率。
天線的方向性：
天線都有方向性，指的是天線對空間不同方向具有不同的輻射或接收能力。衡量天線方向性通常使用方向圖，錯誤!未找到引用源。所示是一個頻率范圍從2400MHz到2500MHz天線的方向圖。
天線的三維方向圖
天線豎直放置時，紅色最深的方向是天線輻射或接收能力最強(qiáng)的方向，所以在安裝天線的時候，要盡可能往紅色指向的方向去安裝天線，這樣才能保證足夠好的信號質(zhì)量。另外，金屬平板對信號有屏蔽作用，所以發(fā)射，接收的方向上不要有金屬平面。也有一些天線的手冊上給出的天線方向圖是用二維圖來表示的，分為H-Plane和E-Plane，如圖所示。
天線的二維方向圖
在測試無線模塊相互通信時，天線的方向性必須要考慮，在通信空間沒有遮擋且天線的方向?qū)?yīng)最強(qiáng)輻射方向時，通信的距離可以達(dá)到最大。如果天線安裝的不合適，會導(dǎo)致通信距離變短，甚至無法通信。工程師在測試無線模塊通信時，經(jīng)常會遇到信號弱、通信距離沒有達(dá)到手冊中的說明或者丟包率高，在確定無線模塊本身沒問題的情況下，不妨先測試一下天線本身的性能，然后再按照天線信號輻射強(qiáng)的方向來測試，會得到更好的測試結(jié)果。
三、天線部分電路
1、匹配電路設(shè)計(jì)：在原理圖設(shè)計(jì)時，需要在天線與模塊射頻輸出管腳預(yù)留一個π型網(wǎng)絡(luò)。天線的阻抗受PCB的鋪地、天線的安裝以及周圍的金屬等因素影響，預(yù)留這個網(wǎng)絡(luò)是為了在天線嚴(yán)重偏離50歐姆阻抗時，將其匹配至50歐姆。X1，X2，X3都是電抗元件，如果天線是標(biāo)準(zhǔn)的50歐姆阻抗，那么X2，X3可以不焊接，X1接220PF電容或者0歐姆電阻。在PCB設(shè)計(jì)時，這三個器件已經(jīng)盡量靠近模塊的射頻輸出腳，并且連接的傳輸線短且直。匹配元件的周圍1.5mm區(qū)域內(nèi)不要鋪地，以減少寄生參數(shù)對匹配電路的影響。
匹配電路
2、微帶線設(shè)計(jì)：在PCB設(shè)計(jì)時，由于大部分的天線與模塊的輸出阻抗是50歐姆，為了盡量減少在傳輸過程中能量的反射，射頻輸出管腳到天線之間的PCB引線應(yīng)為50歐姆的微帶線。常用的板材為FR4（介電常數(shù)4.2-4.6），根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)線寬約為微帶線距離參考層距離的2.2倍時，微帶線的特征阻抗約為50歐姆。具體設(shè)計(jì)時,建議使用微帶線阻抗控制工具（ADS、txline等）來計(jì)算,并通過實(shí)際調(diào)試來完成微帶線的設(shè)計(jì)。如下圖所示，微帶線下面的鋪地層必須是完整的地，在微帶線兩側(cè)需要多打接地過孔。
微帶線
3、金屬對天線的影響；如果天線附近有金屬材料的物體時，金屬能反射電磁波，不但會影響天線的實(shí)際使用空間，增加天線的損耗電阻，降低輻射效率，而且導(dǎo)致天線輻射性能的惡化。在安裝天線時，要注意：
a：天線距離電池至少要有5mm：
b：天線距離屏蔽殼至少要有4mm；
c：在需要安裝外殼的場合，不要在外殼表面使用具有金屬成分的噴漆或者鍍層。
2019-05-21 09:31
車的價格越來越便宜，買車的朋友越來越多，很多的人包括上班人士都購買了汽車做為出行的代步工具，在每一輛車的車頂都有一桿豎起來的東西那個叫汽車天線也叫車載天線，你有留意到嗎？平時在維護(hù)保養(yǎng)汽車時，你有沒有保養(yǎng)那個汽車天線或叫車載天線的玩意呢？??天線處于車頂正中位置時發(fā)射效果最好，但是這樣的話天線很高，過隧道或林蔭路的時候容易被掛到天線。下面請看車載天線需要注意哪些？?1：不使用仿造天線（因?yàn)橘|(zhì)量沒有
2019-05-21 09:13
飛宇信電視天線廠家認(rèn)為高dbi的天線不是把WiFi天線信號增強(qiáng)了，而是把它定向集中發(fā)射/接收，如果你站在發(fā)射方向上，自然感覺信號強(qiáng)了。這就是EffectiveIsotropicRadiatedPower（EIRP）的意思。高dbi的指向天線確實(shí)能聚焦WiFi天線信號，增強(qiáng)在聚焦區(qū)域的WiFi接收強(qiáng)度。透天歷的朋友注意了，如果你買高dbi的天線，可能穿透上下樓層的信號會很弱，除非你把天線平放，但平放
2019-05-20 09:36
wifi天線的方向性是怎樣的？無線電發(fā)射機(jī)輸出的射頻信號功率，經(jīng)過饋線(電纜)輸送到天線，由天線以電磁波方式輻射出去。????wifi天線電磁波抵達(dá)接納地址后，由天線接下來(只是接納很小很小一部分功率)，并經(jīng)過饋線送到無線電接納機(jī)?？梢姡炀€是發(fā)射和接納電磁波的一個主要的無線電設(shè)備，沒有天線也就沒有無線電通訊。?wifi天線種類繁多，以供不一樣頻率、不一樣用處、不一樣場合、不一樣請求等不一樣情況下
2019-05-20 09:21
天線，一說到天線的產(chǎn)品，很多人都知道，不就是用來接收信號的嗎？天線的出現(xiàn)讓很多人都了解到了大山外發(fā)生的故事，了解到了當(dāng)下事實(shí)熱點(diǎn)，可以看來天線的出現(xiàn)的確是帶給我們很多的方便，那你知道天線分為哪幾種嗎？?飛宇信電視天線廠家認(rèn)為，天線作為接收信號的產(chǎn)品當(dāng)下比較熱銷的有電視天線，wifi天線，車載天線，汽車天線，手機(jī)天線，平板天線，玻璃鋼天線，4G天線，GPS天線，物聯(lián)網(wǎng)天線，內(nèi)置天線，等，以及根據(jù)自己
2019-05-18 09:59
天線性能參數(shù)有哪些?主要的性能參數(shù)包括了工作頻段、輸入阻抗、電壓駐波比、隔離度、三階互調(diào)、功率容量等，具體的由天線廠家飛宇信為你分析介紹。天線性能參數(shù)有哪些1、天線工作頻段(FrequencyRange)工作頻段：無論天線還是其他通信產(chǎn)品，總是在一定的頻率范圍(頻帶寬度)內(nèi)工作，其取決于指標(biāo)的要求。通常情況下，滿足指標(biāo)要求的頻率范圍即可為天線的工作頻率。工作頻段的寬度稱為工作帶寬，一般全向天線的工
2019-05-18 09:45
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