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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?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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2019-03-11 10:57
WIFI天線也就是我們常說(shuō)的天線無(wú)線路由器。無(wú)線路由器范圍包括單天線、雙天線和三天線后續(xù)還有多天線路由器。WIFI天線1、雙天線和單天線區(qū)別在是雙發(fā)雙收，還是單發(fā)單收，前者局域網(wǎng)速度是300M，后者局域網(wǎng)一般是150M。雙天線路由器在使用時(shí)最好不要讓兩條天線平行，了兩者最好成135度張角，即一條天線與桌面垂直，另一條與桌面成45度角。2、單天線路由、雙天線路由、三線四線有區(qū)別，但對(duì)于實(shí)際使用過(guò)程中
2019-03-11 10:01
當(dāng)下市場(chǎng)上那么多的天線，你能說(shuō)出多少種天線呢？如果你還是只知道平板天線，電視天線，那就有點(diǎn)out了，還是讓飛宇信天線廠家為為你介紹一下吧！長(zhǎng)波天線、中波天線是工作于長(zhǎng)波及中波波段的發(fā)射天線或接收天線的統(tǒng)稱(chēng)。長(zhǎng)、中波是以地波和天波傳播的，而天波則連續(xù)反射于電離層和大地之間。根據(jù)此傳播特性，長(zhǎng)、中波天線應(yīng)能產(chǎn)生垂直極化的電波。在長(zhǎng)、中波天線中，應(yīng)用較廣的的有垂直型、倒L型、T型、傘型垂直接地天線。長(zhǎng)、
2019-03-11 09:50
WiFi天線廠家講解天線的發(fā)明歷史，天線是由俄羅斯科學(xué)家波波夫發(fā)明的。1888年，29歲的波波夫聽(tīng)說(shuō)了一位著名的德國(guó)物理學(xué)家赫茲（hertz）關(guān)于電磁波的消息，這位年輕的科學(xué)家曾試圖推廣電燈，他告訴朋友們：“我用我的生命來(lái)安裝電燈。對(duì)于廣闊的俄羅斯，它只照亮了一個(gè)小角落：如果我能指揮電磁波，那就能飛越世界！”于是他埋頭于研究，對(duì)新的目標(biāo)發(fā)起了攻擊。1894年，波波夫制造了一個(gè)無(wú)線電接收器。接收器的
2019-03-11 09:41
當(dāng)你使用的wifi出現(xiàn)，信號(hào)弱，信號(hào)不穩(wěn)定時(shí)，你是不是很抓狂，是不是想改變這種信號(hào)不穩(wěn)定的事，那這些事你可以直接交給飛宇信天線廠家。??飛宇信天線廠家，有著多年的天線開(kāi)發(fā)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，生產(chǎn)開(kāi)發(fā)的天線有電視天線,手機(jī)天線,汽車(chē)天線,平板天線,車(chē)載天線等產(chǎn)品，提供天線開(kāi)發(fā)，天線方案定制，天線批發(fā)定制等業(yè)務(wù)，有著天線認(rèn)證專(zhuān)利，讓顧客可以沒(méi)有后顧之憂。wifi天線的分類(lèi)有哪些？飛宇信天線廠家認(rèn)為wifi天線不
2019-03-11 09:26
平板天線，指的是一種僅在一個(gè)特定的方向傳播的天線。平板天線一般用在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的情形下。它們被叫作“貼片天線”。目前，平板天線有振子式、縫隙式等幾種，它們集中的特點(diǎn)是體積小、重量輕、風(fēng)阻小、安裝使用方便；內(nèi)置高頻頭使天線與高頻頭一體化，調(diào)節(jié)便利；平板天線的效率較高，特別適用于直播星電視的接收。平板天線的工作原理是什么？在談縫隙式平板天線工作原理之前，讓我們了解一下有關(guān)波導(dǎo)的情況。波導(dǎo)是用金屬材料制成的不
2019-03-08 09:46
1.模塊與天線之間的距離能有多遠(yuǎn)在講這個(gè)吧問(wèn)題之前，先要搞清楚以下2個(gè)概念：直接匹配天線：飛宇信天線廠家認(rèn)為天線與MFR500之間通過(guò)導(dǎo)線直接連接，這個(gè)距離一般小于2厘米。50歐姆匹配天線：天線與MFR500之間通過(guò)50歐姆同軸電纜連接，理論上這個(gè)距離可達(dá)10米。由于該天線不但要求MFRC500之間通過(guò)50歐姆同軸電纜連接。理論上這個(gè)距離可達(dá)10米。由于該天線不但要求諧振在13.56M，而且諧振電
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