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怎么讓天線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)的種類(lèi)
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(xiàn)。接下來(lái)為大家介紹常用的天線(xiàn)種類(lèi):
(1) 板載PCB式天線(xiàn):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(xiàn)通信模塊。
(2) SMT貼片式：常用的有陶瓷天線(xiàn)，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(lèi)型天線(xiàn)價(jià)格稍貴且?guī)捚 ?/span>
(3) 外置棒狀天線(xiàn)：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(xiàn)：通過(guò)饋線(xiàn)連接，安裝自由，增益高，通常可以使用背膠貼在機(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(xiàn)
天線(xiàn)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(xiàn)對(duì)于傳輸距離就有很大的影響。天線(xiàn)對(duì)周?chē)h(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(xiàn)，也達(dá)不到預(yù)期的效果。由于有些客戶(hù)對(duì)天線(xiàn)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(hù)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(xiàn)的選擇
影響無(wú)線(xiàn)模塊通信距離的首要參數(shù)是發(fā)射功率，無(wú)線(xiàn)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(mǎn)足需求的前提下，然后考慮天線(xiàn)的選用和天線(xiàn)的方向性。
天線(xiàn)的選用：
天線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)增益對(duì)傳輸距離也有影響；極化方式分為線(xiàn)性極化和圓極化；阻抗需要與無(wú)線(xiàn)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(mǎi)天線(xiàn)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(xiàn)駐波比指標(biāo)是小于2，選用天線(xiàn)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(xiàn)的方向性：
天線(xiàn)都有方向性，指的是天線(xiàn)對(duì)空間不同方向具有不同的輻射或接收能力。衡量天線(xiàn)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(xiàn)的方向圖。
天線(xiàn)的三維方向圖
天線(xiàn)豎直放置時(shí)，紅色最深的方向是天線(xiàn)輻射或接收能力最強(qiáng)的方向，所以在安裝天線(xiàn)的時(shí)候，要盡可能往紅色指向的方向去安裝天線(xiàn)，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(xiàn)的手冊(cè)上給出的天線(xiàn)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(xiàn)的二維方向圖
在測(cè)試無(wú)線(xiàn)模塊相互通信時(shí)，天線(xiàn)的方向性必須要考慮，在通信空間沒(méi)有遮擋且天線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)模塊本身沒(méi)問(wèn)題的情況下，不妨先測(cè)試一下天線(xiàn)本身的性能，然后再按照天線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)與模塊射頻輸出管腳預(yù)留一個(gè)π型網(wǎng)絡(luò)。天線(xiàn)的阻抗受PCB的鋪地、天線(xiàn)的安裝以及周?chē)慕?/span>屬等因素影響，預(yù)留這個(gè)網(wǎng)絡(luò)是為了在天線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)短且直。匹配元件的周?chē)?.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(xiàn)設(shè)計(jì)：在PCB設(shè)計(jì)時(shí)，由于大部分的天線(xiàn)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(xiàn)之間的PCB引線(xiàn)應(yīng)為50歐姆的微帶線(xiàn)。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(xiàn)寬約為微帶線(xiàn)距離參考層距離的2.2倍時(shí)，微帶線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)的設(shè)計(jì)。如下圖所示，微帶線(xiàn)下面的鋪地層必須是完整的地，在微帶線(xiàn)兩側(cè)需要多打接地過(guò)孔。
微帶線(xiàn)
3、金屬對(duì)天線(xiàn)的影響；如果天線(xiàn)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(xiàn)的實(shí)際使用空間，增加天線(xiàn)的損耗電阻，降低輻射效率，而且導(dǎo)致天線(xiàn)輻射性能的惡化。在安裝天線(xiàn)時(shí)，要注意：
a：天線(xiàn)距離電池至少要有5mm：
b：天線(xiàn)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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2019-03-16 09:48
你家的wifi曾經(jīng)是否被別人盜用而導(dǎo)致無(wú)法上網(wǎng)呢？今天wifi天線(xiàn)廠(chǎng)家，飛宇信教您如何增強(qiáng)家里的wifi天線(xiàn)信號(hào)的小妙招：??1.準(zhǔn)備好所需材料和工具。你需要準(zhǔn)備一個(gè)大的回形針，一根用過(guò)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(kāi)回形針，將其拉直為直線(xiàn)的形狀。??3.測(cè)量并截?cái)嗷匦吾槨榱双@得超好的信號(hào)，回形針長(zhǎng)度必須為61毫米。你需要盡可能讓回形針長(zhǎng)
2019-03-16 09:39
wifi天線(xiàn)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)流程—：wifi天線(xiàn)評(píng)估1：充分了解客戶(hù)對(duì)天線(xiàn)性能的需求。(要求客戶(hù)提供3D圖或者實(shí)物)2：評(píng)估天線(xiàn)的空間以及天線(xiàn)周?chē)碾姶怒h(huán)境3：與客戶(hù)溝通，對(duì)天線(xiàn)周邊的結(jié)構(gòu)提出建議。4：天線(xiàn)性能模擬實(shí)驗(yàn)。需要制作模擬結(jié)構(gòu)件，評(píng)估天線(xiàn)的效率。二：wifi天線(xiàn)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(xiàn)的形式與饋點(diǎn)的位置。2：詳細(xì)設(shè)計(jì)與天線(xiàn)有關(guān)的結(jié)構(gòu)。將詳細(xì)設(shè)計(jì)提供給客戶(hù)確認(rèn)。三：wifi天線(xiàn)手板
2019-03-16 09:24
浩繁周知，手機(jī)輻射對(duì)人體是有1定侵害的。那么，泛泛到處可見(jiàn)的wifi輻射對(duì)人體有害嗎？下面飛宇信wifi天線(xiàn)廠(chǎng)家給大家介紹1下wifi輻射的侵害。??WiFi是無(wú)線(xiàn)保真技藝WirelessFidelity的字頭縮寫(xiě)，也許指符合國(guó)際電氣與電子工程師學(xué)會(huì)80２.11規(guī)范的無(wú)線(xiàn)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(gè)小的局域網(wǎng)，次要做數(shù)據(jù)傳輸。而作為1個(gè)無(wú)線(xiàn)裝備，WiFi具有1個(gè)發(fā)射機(jī)
2019-03-15 10:03
平板天線(xiàn)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(zhǎng)變短達(dá)到2.5cm，這為平板天線(xiàn)的出現(xiàn)提供了可能。實(shí)際上平板天線(xiàn)是從雷達(dá)和通信常用的陣列式天線(xiàn)移植到Ku波段衛(wèi)星電視接收天線(xiàn)上來(lái)的。所謂陣列式天線(xiàn)，是將許許多多半波振子單元天線(xiàn)進(jìn)行有規(guī)律地排成行和列而形成。通常每個(gè)相鄰半波振子單元之間，包括行距與列距，相隔半個(gè)波長(zhǎng)的整數(shù)倍，從而構(gòu)成一個(gè)天線(xiàn)陣。半波振子的單元的數(shù)量取決于平板天線(xiàn)的增
2019-03-15 09:44
陶瓷天線(xiàn)是一種適合于藍(lán)牙裝置使用的小型化天線(xiàn)。陶瓷天線(xiàn)的種類(lèi)分為塊狀陶瓷天線(xiàn)和多層陶瓷天線(xiàn)，塊狀陶瓷天線(xiàn)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(xiàn)的金屬部分印在陶瓷塊的表面上。多層天線(xiàn)燒制采用低溫共燒的方式將多層陶瓷疊壓對(duì)位再以高溫?zé)Y(jié)，所以天線(xiàn)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(lái)可以有效縮小天線(xiàn)尺寸，并能達(dá)到隱藏天線(xiàn)的目的。由于陶瓷本身介電常數(shù)較PCB電路板高，所
2019-03-15 09:40
1.WiFi天線(xiàn)的形式及天線(xiàn)位置和饋點(diǎn)尺寸的建議 內(nèi)置天線(xiàn)經(jīng)常采用的幾種形式分別為，分為彈片形式和chip貼片天線(xiàn)和FPC天線(xiàn)。貼片天線(xiàn)的形式是統(tǒng)一規(guī)格的，有固定的尺寸，焊盤(pán)的位置和尺寸根據(jù)具體規(guī)格的天線(xiàn)也是固定的。另外根據(jù)特定型號(hào)的天線(xiàn)有相關(guān)的天線(xiàn)周?chē)鷥艨盏囊蠛驮O(shè)備尺寸的建議等設(shè)計(jì)指導(dǎo)意見(jiàn)。 如果采用彈片形式，我們建議客戶(hù)采用PIFA天線(xiàn)作為WiFi天線(xiàn)的形式，根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn)，PIFA天線(xiàn)
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