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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。
2019-03-16 09:52
wifi天線分非標(biāo)準(zhǔn)wifi天線和標(biāo)準(zhǔn)wifi天線兩類，非標(biāo)準(zhǔn)wifi天線一般用于機(jī)型結(jié)構(gòu)多變的、復(fù)雜結(jié)構(gòu)產(chǎn)品中。根據(jù)安裝空間選定天線外形，這類天線要強(qiáng)調(diào)方向性，不同方向都要好的接收。標(biāo)準(zhǔn)wifi天線又分為貼片的天線和手工焊接天線，手機(jī)中都有采用這兩類天線。 wifi天線通信系統(tǒng)要求的高數(shù)據(jù)傳輸速率使得人們致力于研究開發(fā)更先進(jìn)、高效的編碼、調(diào)制技術(shù)來提高無線頻率的效率，同時也對射頻前端提出了更苛刻
2019-03-16 09:48
你家的wifi曾經(jīng)是否被別人盜用而導(dǎo)致無法上網(wǎng)呢？今天wifi天線廠家，飛宇信教您如何增強(qiáng)家里的wifi天線信號的小妙招：??1.準(zhǔn)備好所需材料和工具。你需要準(zhǔn)備一個大的回形針，一根用過的老式圓珠筆，以及一卷電工膠布。你還可能需要直尺、剪刀和打火機(jī)。??2.將回形針拉直。展開回形針，將其拉直為直線的形狀。??3.測量并截斷回形針。為了獲得超好的信號，回形針長度必須為61毫米。你需要盡可能讓回形針長
2019-03-16 09:39
wifi天線開發(fā)設(shè)計(jì)流程—：wifi天線評估1：充分了解客戶對天線性能的需求。(要求客戶提供3D圖或者實(shí)物)2：評估天線的空間以及天線周圍的電磁環(huán)境3：與客戶溝通，對天線周邊的結(jié)構(gòu)提出建議。4：天線性能模擬實(shí)驗(yàn)。需要制作模擬結(jié)構(gòu)件，評估天線的效率。二：wifi天線結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1：在模擬實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，確定天線的形式與饋點(diǎn)的位置。2：詳細(xì)設(shè)計(jì)與天線有關(guān)的結(jié)構(gòu)。將詳細(xì)設(shè)計(jì)提供給客戶確認(rèn)。三：wifi天線手板
2019-03-16 09:24
浩繁周知，手機(jī)輻射對人體是有1定侵害的。那么，泛泛到處可見的wifi輻射對人體有害嗎？下面飛宇信wifi天線廠家給大家介紹1下wifi輻射的侵害。??WiFi是無線保真技藝WirelessFidelity的字頭縮寫，也許指符合國際電氣與電子工程師學(xué)會80２.11規(guī)范的無線傳輸技藝，也也許指符合這1規(guī)范的裝備。WiFi實(shí)在等于1個小的局域網(wǎng)，次要做數(shù)據(jù)傳輸。而作為1個無線裝備，WiFi具有1個發(fā)射機(jī)
2019-03-15 10:03
平板天線及其工作原理衛(wèi)星直播電視的出現(xiàn)，使頻率提高到12GHz，波長變短達(dá)到2.5cm，這為平板天線的出現(xiàn)提供了可能。實(shí)際上平板天線是從雷達(dá)和通信常用的陣列式天線移植到Ku波段衛(wèi)星電視接收天線上來的。所謂陣列式天線，是將許許多多半波振子單元天線進(jìn)行有規(guī)律地排成行和列而形成。通常每個相鄰半波振子單元之間，包括行距與列距，相隔半個波長的整數(shù)倍，從而構(gòu)成一個天線陣。半波振子的單元的數(shù)量取決于平板天線的增
2019-03-15 09:44
陶瓷天線是一種適合于藍(lán)牙裝置使用的小型化天線。陶瓷天線的種類分為塊狀陶瓷天線和多層陶瓷天線，塊狀陶瓷天線是使用高溫將整塊陶瓷體一次性燒結(jié)完成后再將wifi天線的金屬部分印在陶瓷塊的表面上。多層天線燒制采用低溫共燒的方式將多層陶瓷疊壓對位再以高溫?zé)Y(jié)，所以天線的金屬導(dǎo)體可以根據(jù)設(shè)計(jì)需要印在每一層陶瓷介質(zhì)上，如此一來可以有效縮小天線尺寸，并能達(dá)到隱藏天線的目的。由于陶瓷本身介電常數(shù)較PCB電路板高，所
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