深入解讀無線通信中的天線① — 初識天線
發布時間:2023-03-15 來源:ZLG 責任編輯:wenwei
【導讀】天tian線xian作zuo為wei無wu線xian信xin號hao輻fu射she和he接jie收shou的de重zhong要yao器qi件jian,在zai無wu線xian通tong信xin中zhong起qi著zhe關guan鍵jian作zuo用yong。天tian線xian究jiu竟jing是shi如ru何he實shi現xian信xin號hao從cong有you線xian到dao無wu線xian的de轉zhuan換huan的de?天tian線xian都dou有you哪na些xie關guan鍵jian參can數shu,又you該gai如ru何he評ping估gu一yi款kuan天tian線xian的de性xing能neng?本ben係xi列lie文wen章zhang帶dai你ni深shen入ru了le解jie。
在無線電設備中,天線就是用來輻射和接收無線電波的裝置,是一種電與磁的能量轉換器。
按an方fang向xiang性xing分fen類lei,天tian線xian分fen為wei全quan向xiang天tian線xian和he定ding向xiang天tian線xian兩liang種zhong。全quan向xiang天tian線xian將jiang能neng量liang信xin號hao平ping均jun輻fu射she到dao所suo有you方fang向xiang上shang,由you於yu能neng量liang被bei分fen散san了le,傳chuan輸shu距ju離li也ye較jiao短duan。而er定ding向xiang天tian線xian則ze將jiang能neng量liang信xin號hao輻fu射she到dao特te定ding的de方fang向xiang上shang,由you於yu能neng量liang更geng集ji中zhong,因yin此ci在zai該gai方fang向xiang上shang傳chuan輸shu距ju離li會hui更geng遠yuan。
圖1 定向天線和全向天線
按材質或結構,天線又可以分為許多種類,常見的是:PCB天線(板載天線)、陶瓷天線、棒狀天線等。致遠電子推出的ZLG52810藍牙模塊,使用的就是PCB天線,這類天線集成在產品內部,可以大大減小對客戶產品尺寸的要求。
那麼,要如何評估一款天線性能的優劣?下麵介紹天線的幾個主要參數:
1. 工作頻率
gongzuopinlvshitianxianzuijibendecanshu,daibiaogaitianxiannenggoufushehuojieshoudexinhaopinlv。tianxiandegongzuopinlvyibanshimougefanwei,zhegefanweichengweitianxiandedaikuan。lirumougetianxiandedaikuanshi2.3GHz~2.5GHz,則它能夠將該頻段內的信號有效輻射出去或接收進來,而該頻段外的信號例如2GHz,則無法通過該天線輻射或接收。
不同技術的產品,需要選擇相應工作頻段的天線,才能正常工作,例如:
● 藍牙是2.402~2.480GHz;
● Wi-Fi是2.412~2.472GHz;
● Lora是470~510MHz。
圖2 Wi-Fi天線的工作頻率測試
2. 增益
天線是無源器件,它並不會增大信號強度。和PA的de增zeng益yi不bu同tong,天tian線xian的de增zeng益yi通tong常chang指zhi最zui大da輻fu射she方fang向xiang的de功gong率lv增zeng益yi值zhi,可ke以yi理li解jie為wei天tian線xian在zai特te定ding方fang向xiang上shang的de輻fu射she能neng力li,增zeng益yi越yue大da,天tian線xian輻fu射she的de能neng量liang也ye越yue集ji中zhong,在zai相xiang應ying方fang向xiang上shang輻fu射she能neng力li越yue強qiang,信xin號hao傳chuan輸shu距ju離li越yue遠yuan。
廣州致遠電子推出的ZM602係列Wi-Fi模塊所設計的PCB天線增益達到了3.3dBi,空曠環境下最遠通訊距離達到了450m,傳輸距離優於市場上絕大部分的Wi-Fi產品。
3. 電壓駐波比
電壓駐波比(VSWR)是表征端口阻抗匹配程度的一個量,它是衡量射頻功率從功率源通過傳輸線到負載(天線)的效率,是駐波中最大電壓與最小電壓之比。
駐波比等於1時,表示饋線和天線的阻抗完全匹配,此時高頻能量全部被天線輻射出去,沒有能量的反射損耗;駐波比為無窮大時,表示全反射,能量完全沒有輻射出去。VSWR在無線模塊設計中,應小於或等於2.0。
天線饋電點兩端感應的信號電壓與信號電流之比,稱為天線的輸入阻抗,通信領域中標準阻抗值為50Ω。
圖3 天線的輸入阻抗測試
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