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怎么讓天線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)。接下來(lái)為大家介紹常用的天線(xiàn)種類(lèi):
(1) 板載PCB式天線(xiàn):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(xiàn)通信模塊。
(2) SMT貼片式：常用的有陶瓷天線(xiàn)，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(xiàn)價(jià)格稍貴且?guī)捚 ?/span>
(3) 外置棒狀天線(xiàn)：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(xiàn)：通過(guò)饋線(xiàn)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(xiàn)
天線(xiàn)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(xiàn)對(duì)于傳輸距離就有很大的影響。天線(xiàn)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(xiàn)，也達(dá)不到預(yù)期的效果。由于有些客戶(hù)對(duì)天線(xiàn)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(xiàn)的選擇
影響無(wú)線(xiàn)模塊通信距離的首要參數(shù)是發(fā)射功率，無(wú)線(xiàn)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(xiàn)的選用和天線(xiàn)的方向性。
天線(xiàn)的選用：
天線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)增益對(duì)傳輸距離也有影響；極化方式分為線(xiàn)性極化和圓極化；阻抗需要與無(wú)線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)駐波比指標(biāo)是小于2，選用天線(xiàn)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(xiàn)的方向性：
天線(xiàn)都有方向性，指的是天線(xiàn)對(duì)空間不同方向具有不同的輻射或接收能力。衡量天線(xiàn)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(xiàn)的方向圖。
天線(xiàn)的三維方向圖
天線(xiàn)豎直放置時(shí)，紅色最深的方向是天線(xiàn)輻射或接收能力最強(qiáng)的方向，所以在安裝天線(xiàn)的時(shí)候，要盡可能往紅色指向的方向去安裝天線(xiàn)，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(xiàn)的手冊(cè)上給出的天線(xiàn)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(xiàn)的二維方向圖
在測(cè)試無(wú)線(xiàn)模塊相互通信時(shí)，天線(xiàn)的方向性必須要考慮，在通信空間沒(méi)有遮擋且天線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)模塊本身沒(méi)問(wèn)題的情況下，不妨先測(cè)試一下天線(xiàn)本身的性能，然后再按照天線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)與模塊射頻輸出管腳預(yù)留一個(gè)π型網(wǎng)絡(luò)。天線(xiàn)的阻抗受PCB的鋪地、天線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)設(shè)計(jì)：在PCB設(shè)計(jì)時(shí)，由于大部分的天線(xiàn)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(xiàn)之間的PCB引線(xiàn)應(yīng)為50歐姆的微帶線(xiàn)。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(xiàn)寬約為微帶線(xiàn)距離參考層距離的2.2倍時(shí)，微帶線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)的設(shè)計(jì)。如下圖所示，微帶線(xiàn)下面的鋪地層必須是完整的地，在微帶線(xiàn)兩側(cè)需要多打接地過(guò)孔。
微帶線(xiàn)
3、金屬對(duì)天線(xiàn)的影響；如果天線(xiàn)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(xiàn)的實(shí)際使用空間，增加天線(xiàn)的損耗電阻，降低輻射效率，而且導(dǎo)致天線(xiàn)輻射性能的惡化。在安裝天線(xiàn)時(shí)，要注意：
a：天線(xiàn)距離電池至少要有5mm：
b：天線(xiàn)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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2019-03-06 09:33
放眼目前的路由器市場(chǎng)，絕大多數(shù)的廠(chǎng)家都是采用外置天線(xiàn)的設(shè)計(jì)，少到兩根天線(xiàn)，多到八根天線(xiàn)甚至有更多的，然而天線(xiàn)越多真的就越好嗎？其實(shí)并不是這樣的，內(nèi)置天線(xiàn)的路由信號(hào)強(qiáng)度不輸給外置天線(xiàn)，還可以節(jié)省空間。路由器到底是外置天線(xiàn)好還是內(nèi)置天線(xiàn)好，這個(gè)問(wèn)題已經(jīng)困惱消費(fèi)者很久了，然而近年來(lái)許多團(tuán)隊(duì)的研究都表明了，在同一環(huán)境下，天線(xiàn)的內(nèi)外之別并不是決定路由器無(wú)線(xiàn)信號(hào)表現(xiàn)的重要因素。真正決定無(wú)線(xiàn)路由器信號(hào)優(yōu)劣的因素
2019-03-06 09:27
WIFI天線(xiàn)也就是常說(shuō)的天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)路由器。無(wú)線(xiàn)路由器范圍包括單天線(xiàn)、雙天線(xiàn)和三天線(xiàn)后續(xù)還有多天線(xiàn)路由器。1、雙天線(xiàn)和單天線(xiàn)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(xiàn)路由器在使用時(shí)最好不要讓兩條天線(xiàn)平行，了兩者最好成135度張角，即一條天線(xiàn)與桌面垂直，另一條與桌面成45度角。2、單天線(xiàn)路由、雙天線(xiàn)路由、三線(xiàn)四線(xiàn)有區(qū)別，但對(duì)于實(shí)際使用過(guò)程中的影響并不大，這
2019-03-05 15:47
有兩種類(lèi)型的Wifi天線(xiàn)：用于移動(dòng)電話(huà)的內(nèi)部和外部天線(xiàn)和用于無(wú)線(xiàn)路由器的外部天線(xiàn)。WiFi天線(xiàn)有什么作用？WiFi天線(xiàn)如何提高無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)性能？今天飛宇信天線(xiàn)廠(chǎng)家將與你們分享WiFi天線(xiàn)有什么作用相關(guān)干貨。WiFi天線(xiàn)有什么作用？天線(xiàn)是發(fā)射和接收電磁波的重要設(shè)備。天線(xiàn)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(xiàn)。在沒(méi)有天線(xiàn)的情況下，接收信號(hào)的能力較差，容易影響互聯(lián)網(wǎng)接入的
2018-12-26 17:22
深圳市飛宇信電子有限公司增加市場(chǎng)部，市場(chǎng)多元化發(fā)展，產(chǎn)品覆蓋1.天線(xiàn)2.無(wú)線(xiàn)模塊3.無(wú)線(xiàn)通訊設(shè)備4.電子周邊產(chǎn)品等高科技尖端領(lǐng)域，從而拉長(zhǎng)產(chǎn)品線(xiàn)的經(jīng)營(yíng)，提高服務(wù)質(zhì)量，滿(mǎn)足客戶(hù)需求.
2018-11-01 20:11
5G別跑，Wi-Fi6來(lái)了飛宇信電子有限公司?今天在無(wú)線(xiàn)的世界里，有兩大高手仗劍江湖，一個(gè)是蜂窩網(wǎng)絡(luò)，一個(gè)是Wi-Fi，一個(gè)從室外走向室內(nèi)，一個(gè)從室內(nèi)走向室外，多年來(lái)Wi-Fi是蜂窩網(wǎng)絡(luò)的室內(nèi)覆蓋補(bǔ)充，也承擔(dān)著大量的數(shù)據(jù)流量卸載，兩者既愛(ài)又恨，同時(shí)又誰(shuí)也離不開(kāi)誰(shuí)。?如今5G已在起跑線(xiàn)上，但5G高頻段信號(hào)更難走進(jìn)室內(nèi)，同時(shí)運(yùn)營(yíng)商的傳統(tǒng)室內(nèi)分布系統(tǒng)在5G時(shí)代還將面臨大規(guī)模的升級(jí)改造或替換，因此，面向不
2018-08-27 21:02
全球連接領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者TE宣布推出兩款標(biāo)準(zhǔn)天線(xiàn)，分別是適用于新的IEEE802.11ac標(biāo)準(zhǔn)的5GHz天線(xiàn)，以及4GLTE天線(xiàn)。兩款新的嵌入式天線(xiàn)滿(mǎn)足了客戶(hù)對(duì)于更小、更薄的緊湊型設(shè)備不斷增長(zhǎng)的需求?！ 〕硕ㄖ苹奶炀€(xiàn)解決方案，TE還提供適合不同應(yīng)用的多種標(biāo)準(zhǔn)天線(xiàn)。這四款新的5GHz天線(xiàn)產(chǎn)品提供5GHz單波段和雙波段（含2.4GHz）無(wú)線(xiàn)連接，采用了電纜連接印刷電路板（PCB）設(shè)計(jì)和沖壓金屬天線(xiàn)。
深圳市飛宇信電子有限公司
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