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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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2019-03-28 09:49
對(duì)講機(jī)的通話質(zhì)量在很大程度上依賴于筆記本內(nèi)置wifi天線的增益效果，雖然也包括一些其它方面的硬件問(wèn)題，但是智能手機(jī)wifi天線還是最大的影響因素。那么WIFI天線增益對(duì)于通話質(zhì)量都有些什么影響呢？下面我們一起和飛宇信天線廠家來(lái)研究下。??飛宇信天線廠家認(rèn)為對(duì)講機(jī)的有效距離較短，由于是無(wú)線通訊，所以對(duì)于筆記本內(nèi)置wifi天線的配置也有不同的需求，距離遠(yuǎn)大性能要求越高。發(fā)射機(jī)輸出功率越強(qiáng)，發(fā)射信號(hào)的覆
2019-03-28 09:28
WIFI天線的特性： 選擇天線時(shí)，需注意WIFI天線的接頭與所接設(shè)備的接頭是否匹配,一般WIFI用SMA和TNC的主要用在路由器上，但是2.4G的無(wú)線監(jiān)控設(shè)備上接頭如果匹配的話，也能達(dá)到增強(qiáng)無(wú)線信號(hào)傳輸?shù)男Ч炀€底座有磁性，可吸在金屬物體表面，使得天線接收信號(hào)更強(qiáng)即插即用，無(wú)任何附加條件，不過(guò)天線的增益性與定向性也是要考慮的重點(diǎn)?！ IFI天線的種類： 內(nèi)置和外置兩類?！ ⊥庵玫囊话阌糜跓o(wú)線
2019-03-27 16:16
汽車已進(jìn)入了尋常的百姓家庭了，很多的朋友不管是上班的還是做生意的都有自己的汽車，在洗車時(shí)總是對(duì)汽車頂上那桿天線感到好奇，那個(gè)汽車天線或叫車載天線是干嘛的？??汽車天線又名車載天線，解決了汽車上各種導(dǎo)航的型號(hào)問(wèn)題，以及GPS定位的信號(hào)問(wèn)題，當(dāng)汽車有什么突發(fā)情況時(shí)，別的用戶可以很好的通過(guò)GPS定位找到源頭車，增加了求救的時(shí)機(jī)為駕車人員增加了安全性的可能。??但是對(duì)于部分用戶說(shuō)的，為什么越是高檔的汽車如
2019-03-27 16:05
天線分為車載天線，汽車天線，手機(jī)天線，電視天線，WIFI天線，GPS天線，物聯(lián)網(wǎng)天線，陶瓷天線等，其中WIFI天線是接受信號(hào)的重要的物件，它是一個(gè)靈敏度高、工作效率穩(wěn)定的天線。在無(wú)線路由器上設(shè)置天線，就增加了接收無(wú)線信號(hào)的功能?，F(xiàn)在有的路由器沒(méi)有天線，那么它的信號(hào)的接收的程度就會(huì)弱很多。有的是兩根、或是三根天線，那么它的上網(wǎng)速度就會(huì)快很多，因?yàn)樗邮盏男盘?hào)強(qiáng)了。所以WiFi天線關(guān)乎著WiFi信號(hào)的
2019-03-22 10:22
很多新手車主剛開上車時(shí)，總會(huì)好奇為什么車頂上會(huì)有一根天線，這根汽車天線作用是什么呢?它是裝飾嗎?帶著這些疑問(wèn)，我們今天就來(lái)聊一聊汽車天線的問(wèn)題。汽車天線有什么用？?首先，汽車天線絕非裝飾，天線當(dāng)然是用來(lái)接收信號(hào)的，根據(jù)功能的不同天線也分好多種。例如收音機(jī)天線、GPS天線等。汽車外殼是金屬的，對(duì)無(wú)線電有屏蔽作用，所以要加天線,是用來(lái)接受無(wú)線電信號(hào)。收音機(jī)/車載電話/GPS定位天線,要看這輛汽車的功能
2019-03-22 10:12
WiFi天線的原理是怎樣的？說(shuō)到無(wú)線產(chǎn)品很多用戶最關(guān)注無(wú)線產(chǎn)品的信號(hào),一般的無(wú)線路由器在空曠的環(huán)境下理論上有100米到300米的籠罩范圍,,在辦公的環(huán)境下有35米到100米籠罩范圍。WiFi天線的原理是怎樣的？理論跟現(xiàn)實(shí)有點(diǎn)差別,一個(gè)無(wú)線路由器的無(wú)線覆蓋范圍不能統(tǒng)一確定,不同的無(wú)線產(chǎn)品有不同的范圍。大家知道無(wú)線路由器都帶有天線,主要目的是大幅增強(qiáng)信號(hào)的增益,增加傳輸距離。我們時(shí)常可以看到很多產(chǎn)品都
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