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怎么讓天線優(yōu)化讓無(wú)產(chǎn)品傳輸距離更遠(yuǎn)？
發(fā)布時(shí)間：
2019-07-11 16:24
無(wú)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(wèn)題。本文根據(jù)調(diào)試經(jīng)驗(yàn)及對(duì)天線的選擇與使用方法做了一些說(shuō)明，希望對(duì)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(lái)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(wú)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(duì)空間要求小的產(chǎn)品，但是該類型天線價(jià)格稍貴且?guī)捚 ?/span>
(3) 外置棒狀天線：性能好，無(wú)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(guò)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(jiàn)天線
天線的作用是將射頻信號(hào)輻射到自由空間，這時(shí)候選擇合適的天線對(duì)于傳輸距離就有很大的影響。天線對(duì)周圍環(huán)境很敏感，很多情況下會(huì)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(duì)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(huì)。
二、天線的選擇
影響無(wú)線模塊通信距離的首要參數(shù)是發(fā)射功率，無(wú)線模塊的發(fā)射功率以及對(duì)應(yīng)的理想傳輸距離在手冊(cè)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(gè)：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(duì)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(wú)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(gòu)買天線后最好用網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)試一下SWR。駐波比與回波損耗、傳輸功率的對(duì)照表如下所示：
駐波比與回波損耗、傳輸功率對(duì)照表
由上表可知，VSWR=1.5時(shí)，理論傳輸功率為96%，當(dāng)VSWR=2時(shí)，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(shí)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(duì)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(cuò)誤!未找到引用源。所示是一個(gè)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(shí)，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(shí)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(hào)質(zhì)量。另外，金屬平板對(duì)信號(hào)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(cè)上給出的天線方向圖是用二維圖來(lái)表示的，分為H-Plane和E-Plane，如圖所示。
天線的二維方向圖
在測(cè)試無(wú)線模塊相互通信時(shí)，天線的方向性必須要考慮，在通信空間沒(méi)有遮擋且天線的方向?qū)?yīng)最強(qiáng)輻射方向時(shí)，通信的距離可以達(dá)到最大。如果天線安裝的不合適，會(huì)導(dǎo)致通信距離變短，甚至無(wú)法通信。工程師在測(cè)試無(wú)線模塊通信時(shí)，經(jīng)常會(huì)遇到信號(hào)弱、通信距離沒(méi)有達(dá)到手冊(cè)中的說(shuō)明或者丟包率高，在確定無(wú)線模塊本身沒(méi)問(wèn)題的情況下，不妨先測(cè)試一下天線本身的性能，然后再按照天線信號(hào)輻射強(qiáng)的方向來(lái)測(cè)試，會(huì)得到更好的測(cè)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(shí)，需要在天線與模塊射頻輸出管腳預(yù)留一個(gè)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(gè)網(wǎng)絡(luò)是為了在天線嚴(yán)重偏離50歐姆阻抗時(shí)，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(shí)，這三個(gè)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(duì)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(shí)，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(guò)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(shí)，微帶線的特征阻抗約為50歐姆。具體設(shè)計(jì)時(shí),建議使用微帶線阻抗控制工具（ADS、txline等）來(lái)計(jì)算,并通過(guò)實(shí)際調(diào)試來(lái)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(guò)孔。
微帶線
3、金屬對(duì)天線的影響；如果天線附近有金屬材料的物體時(shí)，金屬能反射電磁波，不但會(huì)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(shí)，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(chǎng)合，不要在外殼表面使用具有金屬成分的噴漆或者鍍層。
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2022-03-02 11:07
? 天線廠家：GPS天線安裝在車輛上的方式！飛宇信電子來(lái)給大家分享下吧！
2022-02-28 10:42
首先，我們要確定一點(diǎn)，產(chǎn)品是根據(jù)消費(fèi)者需求去設(shè)計(jì)制造，那么需求有了，就需要我們實(shí)現(xiàn)功能。一個(gè)好的物聯(lián)網(wǎng)、手機(jī)、工業(yè)用智能終端產(chǎn)品，都要實(shí)現(xiàn)好的用戶體驗(yàn)。
2022-02-25 09:26
加感天線簡(jiǎn)單點(diǎn)說(shuō)就是為了增加天線的物理長(zhǎng)度，也就是天線高度，從而提高天線效率。
2022-02-23 10:19
WIFI天線充分利用輻射場(chǎng)的這一特性，使發(fā)射信號(hào)通過(guò)發(fā)射天線后輻射到空間。如何使導(dǎo)體成為很好的散熱器導(dǎo)電系統(tǒng)？這里，我們首先分析輸電線路的情況。在平行雙線傳輸線上，為了使只傳輸而不輻射，保證兩條線路的對(duì)稱結(jié)構(gòu)，線路上對(duì)應(yīng)點(diǎn)的電流大小和方向相反，兩條線路之間的距離π。為了很好地輻射電磁場(chǎng)并破壞傳輸線的對(duì)稱性，例如以一定角度將兩個(gè)導(dǎo)體分開(kāi)或移除一側(cè)，可以破壞導(dǎo)體的對(duì)稱性并產(chǎn)生輻射。當(dāng)開(kāi)路傳輸或距離終端π/4處的導(dǎo)體以直線形狀分開(kāi)時(shí)，終端導(dǎo)體上的電流不是同相而是同相，因此，空間點(diǎn)處導(dǎo)體的輻射場(chǎng)同相疊加，形成輻射系統(tǒng)。這是一種簡(jiǎn)單的基本單元天線，稱為半波對(duì)稱偶子天線，其特性阻抗為75Ω。
電磁波從發(fā)射天線發(fā)射后，向各個(gè)方向傳播。如果在電磁波傳播方向上放置對(duì)稱振子，則在電磁波的作用下，天線振子上會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。這樣，當(dāng)天線與接收設(shè)備連接時(shí)，將在接收設(shè)備的輸入端產(chǎn)生高頻電流。這樣，天線起到接收的作用，將電磁波轉(zhuǎn)換成高頻電流，即此時(shí)天線起到接收天線的作用。除了無(wú)線電波的強(qiáng)度外，接收效果還取決于天線的方向性以及半對(duì)稱振蕩器與接收設(shè)備的匹配。
深圳市飛宇信電子有限公司產(chǎn)品涵蓋各類天線、RF轉(zhuǎn)接線、射頻連接器，廣泛應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)通信終端產(chǎn)品、無(wú)線抄表、戶外無(wú)線覆蓋、通信基站、Iot、智能家居、智能安防等高科技尖端領(lǐng)域，提供各種天線定制開(kāi)發(fā)，是一家一站式無(wú)線解決方案服務(wù)商。,歡迎咨詢www.bjwx0106.com.cn
2022-02-21 11:14
一般很多客戶都在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的最后，才開(kāi)始考慮天線問(wèn)題，這樣給天線設(shè)計(jì)者，還有天線性能方面帶來(lái)了很大的問(wèn)題，如果工程師處理不當(dāng)，不僅起不到應(yīng)有的效果，反而會(huì)浪費(fèi)很多時(shí)間與成本在排查調(diào)試上，得不償失。本文將介紹常用的幾種天線并結(jié)合在工程中的實(shí)際使用經(jīng)驗(yàn)給出設(shè)計(jì)建議，方便大家使用學(xué)習(xí)。
2022-02-18 10:26
天線的種類有很多，所以針對(duì)天線的參數(shù)也需要考慮。不同的天線需要配置不同的參數(shù)，這樣我們就必須全面考慮這些因素，一般天線的參數(shù)應(yīng)該從以下這些方面考慮.
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