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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(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。接下來(lái)為大家介紹常用的天線種類(lèi):
(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(lèi)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?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，也達(dá)不到預(yù)期的效果。由于有些客戶(hù)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(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(mǎn)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(mǎi)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?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?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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2019-03-13 09:18
保護(hù)車(chē)載天線需要注意哪些？?天線處于車(chē)頂正中位置時(shí)發(fā)射效果最好，但是這樣的話(huà)天線很高，過(guò)隧道或林蔭路的時(shí)候容易被掛到天線。下面請(qǐng)看飛宇信天線廠家為你支招車(chē)載天線需要注意哪些？?1：不使用仿造天線（因?yàn)橘|(zhì)量沒(méi)有保證），要么用鉆石天線，要么就用協(xié)會(huì)天線。保證天線本身具有1.5以下的駐波比。并且保證阻抗，電抗匹配。?2：天線不可以放倒使用，放倒以后駐波會(huì)很大，損傷機(jī)器。?3：天線不可放在室內(nèi)使用，同時(shí)也
2019-03-13 09:08
(1)安裝前，先用萬(wàn)用表檢查一下汽車(chē)天線或車(chē)載天線和同軸聯(lián)接器中心的導(dǎo)通情況，同軸聯(lián)接器的外部和中心的絕緣情況。(2)通信設(shè)備裝車(chē)使用時(shí)，汽車(chē)天線或車(chē)載天線天線通常安裝在車(chē)頂。對(duì)于鐵殼汽車(chē)，天線通常將車(chē)頂作為地網(wǎng)，裝置時(shí)應(yīng)充分確認(rèn)連接好地線。(3)裝車(chē)使用時(shí)，汽車(chē)天線或車(chē)載天線電纜線可通過(guò)車(chē)梁引入車(chē)內(nèi)。如由車(chē)罩的空隙引入，最好利用發(fā)動(dòng)機(jī)室的假孔；如從窗外引入，必須注意車(chē)門(mén)窗戶(hù)的啟閉不要損傷電纜。(
2019-03-12 09:37
WiFi天線的類(lèi)型以及其特點(diǎn)介紹：WiFi技術(shù)之所以能夠取得飛速的進(jìn)步和發(fā)展，其技術(shù)本身的優(yōu)勢(shì)必不可少。效手段，也是未來(lái)5G數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的有力補(bǔ)充.WiFi當(dāng)前主要面對(duì)個(gè)人、家庭/企業(yè)及行業(yè)用戶(hù)，提供家庭/企業(yè)服務(wù)、公眾區(qū)/會(huì)展區(qū)服務(wù)。從覆蓋區(qū)域來(lái)看，可重點(diǎn)應(yīng)用于以下區(qū)域：1）有線資源成本太高或布線困難的區(qū)域；2）酒店、機(jī)場(chǎng)、醫(yī)院、茶樓等人員流動(dòng)頻繁的地方；3）校園、辦公室、會(huì)議室等人員聚集的地方；4
2019-03-12 09:31
手機(jī)內(nèi)置天線的設(shè)計(jì)原理？為什么手機(jī)制造商普遍接受諾基亞手機(jī)的良好接收？為什么人們認(rèn)為摩托羅拉手機(jī)具有良好的信號(hào)和穩(wěn)定的性能？主要原因是像諾基亞、MOTO這樣的大公司對(duì)于天線和射頻設(shè)計(jì)流程與國(guó)內(nèi)廠商有著不同的看法。正如摩托羅拉堅(jiān)持的那樣，手機(jī)設(shè)計(jì)首先應(yīng)該確保好的信號(hào)，即RF性能。第二件事是確保音頻是好的，你聽(tīng)不到你在說(shuō)什么。因此，他們最初的計(jì)劃包括基于外觀、主板、結(jié)構(gòu)等與天線相關(guān)的總體環(huán)境設(shè)計(jì)。由于
2019-03-12 09:25
wifi天線的分類(lèi)有下面幾種類(lèi)型：有兩種類(lèi)型的Wifi天線：用于移動(dòng)電話(huà)的內(nèi)部和外部天線和用于無(wú)線路由器的外部天線。WiFi天線有什么作用？WiFi天線如何提高無(wú)線網(wǎng)絡(luò)性能？今天歐源通科技將與你們分享WiFi天線有什么作用相關(guān)干貨。無(wú)線WiFi天線路由器WiFi天線有什么作用？天線是發(fā)射和接收電磁波的重要設(shè)備。天線將接收到的信號(hào)發(fā)送給接收機(jī)，然后輸出。許多產(chǎn)品，如路由器，需要WiFi天線。在沒(méi)有天
2019-03-12 09:09
汽車(chē)車(chē)載天線最理想的安裝位置就是車(chē)頂?shù)恼醒耄炀€利用磁性吸盤(pán)吸附在車(chē)頂上，雖然它與金屬材質(zhì)的車(chē)頂通常是絕緣的，但是兩者之間存在不小的電容，在高頻狀態(tài)下形成通路，車(chē)頂就被當(dāng)作天饋系統(tǒng)的地網(wǎng)，和汽車(chē)車(chē)載天線共同構(gòu)成車(chē)載電臺(tái)的天線系統(tǒng)。?不過(guò)實(shí)際生活中，受各種外在條件的限制，譬如天線較長(zhǎng)影響進(jìn)入車(chē)庫(kù)，另外為防止磨刮車(chē)漆、顛簸脫落，或者使用高增益的較大、較重的天線時(shí)，車(chē)載天線往往并沒(méi)有安裝在此位置，而是
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