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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
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(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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2019-05-07 10:03
飛宇信電視天線廠家看來(lái)對(duì)于WIFI天線相信很多人都比較熟悉，日常生活中是比較常見(jiàn)的，但是它的真實(shí)作用，知道的人是比較少的。WIFI天線可分成兩種，內(nèi)嵌天線和外置天線，及其用以連通電腦，投影儀，無(wú)線路由等的內(nèi)嵌天線。外界天線功效于無(wú)線路由，機(jī)頂盒，移動(dòng)信號(hào)塔，監(jiān)控?cái)z像頭等，不少的人都發(fā)出一種疑問(wèn)，這個(gè)WIFI天線的用處是什么。WIFI藍(lán)牙天線??wifi天線是發(fā)射和接受無(wú)線電波的關(guān)鍵設(shè)施。天線將接受
2019-05-07 09:49
汽車降價(jià)了，購(gòu)買(mǎi)汽車的用戶也多了，特別是這幾個(gè)國(guó)產(chǎn)汽車的凸起，像吉利等10萬(wàn)以下的汽車，但是所謂的一分錢(qián)一分貨，配置還是相對(duì)的沒(méi)有那么的完好的，如汽車天線，或是車載天線，所以往往用戶在使用一段時(shí)間后就會(huì)覺(jué)得，汽車天線或車載天線的信號(hào)不行了，微弱不夠強(qiáng)，都想自己更換一個(gè)，那你會(huì)更換汽車天線或車載天線嗎？??我們的汽車上面必須要配備的設(shè)備之一可以說(shuō)是少不了車載天線的，如果大家在安裝車載天線的時(shí)候一定要
2019-05-06 10:02
電視天線，一種使用到電視上的收看節(jié)目的天線，一般都叫GPS電視天線或是北斗電視天線，有些朋友可能會(huì)和家用的那種天線給混淆了。???GPS電視天線一般作為汽車或船舶電視天線外，還有和中很重要的功能就是GPS定位，為用戶或汽車，船舶增加了一種安全性保障。?飛宇信電視天線廠家認(rèn)為用戶或是汽車還是船舶行業(yè)的批發(fā)商可以考慮進(jìn)行電視天線的批發(fā)，現(xiàn)在汽車行業(yè)的價(jià)格不斷的下降，用戶購(gòu)買(mǎi)汽車的能力也越來(lái)越普及，汽車
2019-05-06 09:45
wifi天線，現(xiàn)在使用比較多的地方就是監(jiān)控，監(jiān)控使用wifi天線自動(dòng)連接網(wǎng)絡(luò)解決了布線的麻煩，但是有人會(huì)問(wèn)了，監(jiān)控畢竟是安裝在外面的，天晴還好，那要是下雨天，你的wifi天線的信號(hào)會(huì)不會(huì)受影響呢？?一般來(lái)說(shuō)，下雨天，不管是電視信號(hào)也好，wifi信號(hào)都好，都是會(huì)比天晴時(shí)有所減弱的，所以用戶或有這樣的疑問(wèn)也是對(duì)的，但是有多年天線研發(fā)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的飛宇信天線廠家認(rèn)為，如果在選擇合適的增益，行程頻率補(bǔ)充的情況
2019-05-05 10:06
平板天線原理 縫隙式平板天線是一種振子式平板天線的陣列式天線。它可分為諧振式和非諧振式兩種。我們常用的是諧振式的，因?yàn)樗妮椛浞较蚴谴怪庇谄桨逄炀€的，便于使用?？p隙式平板天線尺寸很小，效率卻很高。一般縫隙式平板天線除去塑料外殼，內(nèi)部由三層金屬板構(gòu)成。最上一層稱為縫隙輻射層，它是在金屬板上面整整齊齊開(kāi)鑿了許多排列有序的裂縫。這些大小一致的裂縫，相當(dāng)于振子式平板天線的半波振子輻射單元，或者說(shuō)每一個(gè)小
2019-05-05 09:46
現(xiàn)在無(wú)論是汽車站還是KFC或是其他場(chǎng)合，人們首先要問(wèn)的第一件事就是，你這里有沒(méi)有WIFI呀？或者說(shuō)哎，你這里的wifi只有一格信號(hào)的，是什么原因造成的呢？飛宇信廠電視天線廠家認(rèn)為，那是因?yàn)槟愕穆酚善鞯膚ifi天線頻率問(wèn)題造成的了。??每一款路由器都帶有不同的wifi天線，在京東上不同的路由器因他的wifi天線的數(shù)量或是增益的大小，價(jià)格自然也不同，很多用戶在選擇路由器的時(shí)候都會(huì)糾結(jié)到底選擇什么樣的w
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