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怎么讓天線優(yōu)化讓無產(chǎn)品傳輸距離更遠？
發(fā)布時間：
2019-07-11 16:24
無線模塊的通信距離是一項重要指標，如何把有效通信距離最大化一直是大家疑惑的問題。本文根據(jù)調(diào)試經(jīng)驗及對天線的選擇與使用方法做了一些說明，希望對工程師快速調(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，可大批量用于藍牙、WiFi無線通信模塊。
(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，適用于對空間要求小的產(chǎn)品，但是該類型天線價格稍貴且?guī)捚 ?/span>
(3) 外置棒狀天線：性能好，無需調(diào)試，方便更換，增益高，適用于各種終端設(shè)備。
(4) FPC天線：通過饋線連接，安裝自由，增益高，通?？梢允褂帽衬z貼在機器非金屬外殼上，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輻射到自由空間，這時候選擇合適的天線對于傳輸距離就有很大的影響。天線對周圍環(huán)境很敏感，很多情況下會出現(xiàn)即使選擇了合適的天線，也達不到預(yù)期的效果。由于有些客戶對天線設(shè)計需要考慮的因素不清楚，這里我們給出在實際工程設(shè)計中的一些經(jīng)驗，便于客戶更好地設(shè)計出自己的電路與PCB，增加項目的成功機會。
二、天線的選擇
影響無線模塊通信距離的首要參數(shù)是發(fā)射功率，無線模塊的發(fā)射功率以及對應(yīng)的理想傳輸距離在手冊上均能查到，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：
天線的主要指標包含以下幾個：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)，購買天線后最好用網(wǎng)絡(luò)分析儀測試一下SWR。駐波比與回波損耗、傳輸功率的對照表如下所示：
駐波比與回波損耗、傳輸功率對照表
由上表可知，VSWR=1.5時，理論傳輸功率為96%，當VSWR=2時，傳輸功率只有88.9%，有的天線駐波比指標是小于2，選用天線的時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，錯誤!未找到引用源。所示是一個頻率范圍從2400MHz到2500MHz天線的方向圖。
天線的三維方向圖
天線豎直放置時，紅色最深的方向是天線輻射或接收能力最強的方向，所以在安裝天線的時候，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質(zhì)量。另外，金屬平板對信號有屏蔽作用，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上給出的天線方向圖是用二維圖來表示的，分為H-Plane和E-Plane，如圖所示。
天線的二維方向圖
在測試無線模塊相互通信時，天線的方向性必須要考慮，在通信空間沒有遮擋且天線的方向?qū)?yīng)最強輻射方向時，通信的距離可以達到最大。如果天線安裝的不合適，會導(dǎo)致通信距離變短，甚至無法通信。工程師在測試無線模塊通信時，經(jīng)常會遇到信號弱、通信距離沒有達到手冊中的說明或者丟包率高，在確定無線模塊本身沒問題的情況下，不妨先測試一下天線本身的性能，然后再按照天線信號輻射強的方向來測試，會得到更好的測試結(jié)果。
三、天線部分電路
1、匹配電路設(shè)計：在原理圖設(shè)計時，需要在天線與模塊射頻輸出管腳預(yù)留一個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)留這個網(wǎng)絡(luò)是為了在天線嚴重偏離50歐姆阻抗時，將其匹配至50歐姆。X1，X2，X3都是電抗元件，如果天線是標準的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)計時，這三個器件已經(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)對匹配電路的影響。
匹配電路
2、微帶線設(shè)計：在PCB設(shè)計時，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，當線寬約為微帶線距離參考層距離的2.2倍時，微帶線的特征阻抗約為50歐姆。具體設(shè)計時,建議使用微帶線阻抗控制工具（ADS、txline等）來計算,并通過實際調(diào)試來完成微帶線的設(shè)計。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)需要多打接地過孔。
微帶線
3、金屬對天線的影響；如果天線附近有金屬材料的物體時，金屬能反射電磁波，不但會影響天線的實際使用空間，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，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合，不要在外殼表面使用具有金屬成分的噴漆或者鍍層。
2019-03-19 10:12
WiFi天線具有哪些突出的優(yōu)勢？首先，無線電波覆蓋范圍很廣，基于藍牙技術(shù)的無線電波覆蓋范圍很小，半徑約為50英尺左右?大約15米，而Wi-Fi半徑可以達到300英尺?不用多說，在大約100米之外的地方，辦公室也可以在整個建筑中找到。??WiFi天線具有哪些突出的優(yōu)勢？據(jù)報道，該產(chǎn)品可以是目前的Wi-Fi無線網(wǎng)絡(luò)300英尺?近100米的通信距離延伸到4英里。6.5公里呢?其次，雖然無線通信質(zhì)量的Wi
2019-03-19 10:02
現(xiàn)在我們大家應(yīng)該都有自己的手機吧，手機已經(jīng)和我們的生活密不可分了，給我們大家提供著很多的服務(wù)，那么談到手機，不知道我們大家究竟對手機的構(gòu)造了解多少呢，手機是由很多的零件構(gòu)成的，手機有主板，攝像頭，天線，屏幕等，每一個構(gòu)件都是需要設(shè)計的，不知道我們大家平時有沒有聽說手機天線的設(shè)計，今天飛宇信手機天線廠家小編就來普及一下知識，講解一下手機天線設(shè)計的方法。? 1.拿到手機，初步看下手機長度(理想狀態(tài)是四
2019-03-18 10:20
WIFI天線的方向性是怎樣的？無線電發(fā)射機輸出的射頻信號功率，經(jīng)過饋線(電纜)輸送到天線，由天線以電磁波方式輻射出去。WIFI天線的方向性是怎樣的電磁波抵達接納地址后，由天線接下來(只是接納很小很小一部分功率)，并經(jīng)過饋線送到無線電接納機。可見，天線是發(fā)射和接納電磁波的一個主要的無線電設(shè)備，沒有天線也就沒有無線電通訊。天線種類繁多，以供不一樣頻率、不一樣用處、不一樣場合、不一樣請求等不一樣情況下運
2019-03-18 10:15
WIFI天線有怎樣的作用?WIFI天線可以分作兩種，內(nèi)置天線和外置天線，內(nèi)置天線作用于手機電腦、投影儀，路由器等等。外置天線作用于路由器，機頂盒，基站，攝像頭等等，很多人會有疑惑，這種WIFI天線有什么作用呢。WIFI天線有怎樣的作用？天線是發(fā)射和接收電磁波的一個重要設(shè)備，天線把接收到的信號傳給接收器之后輸出。現(xiàn)在的路由器等很多產(chǎn)品都需要安裝wifi天線，沒有天線接受信號的能力就很差，容易影響上網(wǎng)
2019-03-18 10:01
室內(nèi)電視天線和室外電視天線有什么區(qū)別?原理上沒什么區(qū)別，都是接收或發(fā)射無線電信號。室外電視天線從接收上講，信號太弱，不能穿透墻壁時，就要把天線安到室外，以利于接收信號，再用饋線把信號送到室內(nèi)。從發(fā)射上講，室外電視天線可以做得高些，以利信號覆蓋更寬，當然也需要功率更大些。
2019-03-16 09:52
wifi天線分非標準wifi天線和標準wifi天線兩類，非標準wifi天線一般用于機型結(jié)構(gòu)多變的、復(fù)雜結(jié)構(gòu)產(chǎn)品中。根據(jù)安裝空間選定天線外形，這類天線要強調(diào)方向性，不同方向都要好的接收。標準wifi天線又分為貼片的天線和手工焊接天線，手機中都有采用這兩類天線?！ifi天線通信系統(tǒng)要求的高數(shù)據(jù)傳輸速率使得人們致力于研究開發(fā)更先進、高效的編碼、調(diào)制技術(shù)來提高無線頻率的效率，同時也對射頻前端提出了更苛刻
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