深入解讀無線通信中的天線① — 初識天線
天線作為無線信號輻射和接收的重要器件,在無線通信中起著關(guān)鍵作用。天線究竟是如何實現(xiàn)信號從有線到無線的轉(zhuǎn)換的?天線都有哪些關(guān)鍵參數(shù),又該如何評估一款天線的性能?本系列文章帶你深入了解。
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/202303/444427.htm在無線電設(shè)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(zhuǎn)換器。
按方向性分類,天線分為全向天線和定向天線兩種。全向天線將能量信號平均輻射到所有方向上,由于能量被分散了,傳輸距離也較短。而定向天線則將能量信號輻射到特定的方向上,由于能量更集中,因此在該方向上傳輸距離會更遠。
圖1 定向天線和全向天線
按材質(zhì)或結(jié)構(gòu),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(chǎn)品內(nèi)部,可以大大減小對客戶產(chǎn)品尺寸的要求。
那么,要如何評估一款天線性能的優(yōu)劣?下面介紹天線的幾個主要參數(shù):
1. 工作頻率
工作頻率是天線最基本的參數(shù),代表該天線能夠輻射或接收的信號頻率。天線的工作頻率一般是某個范圍,這個范圍稱為天線的帶寬。例如某個天線的帶寬是2.3GHz~2.5GHz,則它能夠?qū)⒃擃l段內(nèi)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(shù)的產(chǎn)品,需要選擇相應(yīng)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,它并不會增大信號強度。和PA的增益不同,天線的增益通常指最大輻射方向的功率增益值,可以理解為天線在特定方向上的輻射能力,增益越大,天線輻射的能量也越集中,在相應(yīng)方向上輻射能力越強,信號傳輸距離越遠。
廣州致遠電子推出的ZM602系列Wi-Fi模塊所設(shè)計的PCB天線增益達到了3.3dBi,空曠環(huán)境下最遠通訊距離達到了450m,傳輸距離優(yōu)于市場上絕大部分的Wi-Fi產(chǎn)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。
駐波比等于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(shè)計中,應(yīng)小于或等于2.0。
天線饋電點兩端感應(yīng)的信號電壓與信號電流之比,稱為天線的輸入阻抗,通信領(lǐng)域中標(biāo)準(zhǔn)阻抗值為50Ω。
圖3 天線的輸入阻抗測試
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