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如何選用正確的無線模塊天線

2018年04月25日 17:49$artinfo.Reprint點(diǎn)擊量：1218

　　無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zui大化一直是客戶疑惑的問題。本文根據(jù)調(diào)試經(jīng)驗(yàn)，對(duì)天線的選用及使用方法做一些說明，希望對(duì)工程師快速調(diào)試通信距離有所幫助。
 
　　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(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)射功率滿足需求的前提下，然后考慮天線的選用和天線的方向性。
 
　　首先是天線的選用：
 
　　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)買天線后用網(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)照表如表 1所示。
 
　　表 1 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)候是駐波比小于1.5，可以得到較高的傳輸功率。
 
　　其次是天線的方向性：
 
　　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，圖 1所示是一個(gè)頻率范圍從2400MHz到2500MHz天線的方向圖。
 
圖 1天線的三維方向圖
 
　　天線豎直放置時(shí)，紅色zui深的方向是天線輻射或接收能力zui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表示的，分為H-Plane和E-Plane，如圖 2所示。
 
圖 2 天線的二維方向圖
 
　　在測(cè)試無線模塊相互通信時(shí)，天線的方向性必須要考慮，在通信空間沒有遮擋且天線的方向?qū)?yīng)zui強(qiáng)輻射方向時(shí)，通信的距離可以達(dá)到zui大。如果天線安裝的不合適，會(huì)導(dǎo)致通信距離變短，甚至無法通信。
 
　　工程師在測(cè)試無線模塊通信時(shí)，經(jīng)常會(huì)遇到信號(hào)弱、通信距離沒有達(dá)到手冊(cè)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(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)的方向來測(cè)試，會(huì)得到更好的測(cè)試結(jié)果。
 
　　AW516x是廣州致遠(yuǎn)電子基于NXP JN516x無線微控制器開發(fā)的一系列低功耗、高性價(jià)比的Nano型zigbee無線模塊，并提供一個(gè)完整的基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)ISM頻段的應(yīng)用集成方案。
 
　　產(chǎn)品經(jīng)過系列射頻儀器的檢驗(yàn)和認(rèn)證，并結(jié)合多年的市場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)和該行業(yè)用戶的實(shí)際需求，將無線產(chǎn)品極復(fù)雜的通訊協(xié)議集成到內(nèi)置的MCU中，化繁為簡(jiǎn)，大幅簡(jiǎn)化無線產(chǎn)品復(fù)雜的開發(fā)過程，使您的產(chǎn)品以更低的成本快速投入市場(chǎng)，由于超小的體積和超低功耗設(shè)計(jì)，在各種智能設(shè)備中得到廣泛應(yīng)用。
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