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干货|如何选择天线 ,掌握这几步很重要

天线是一种用于接收和发射电磁波的设备,利用振荡电流产生电磁场,进而辐射出电磁波。当接收信号时,天线接收到的电磁波会引起其中的电流振荡,从而将信号转换为电能来实现无线信号的传输和接收。在工业、通信、航空航天、医疗和消费电子等领域中起着关键作用。

 

由于有许多不同类型的天线,如何选择天线掌握这几步很重要

 

天线的性能取决于多个因素,包括频率范围、增益、方向性、极化和阻抗匹配等。选择合适的天线需要考虑以下几个因素:

 

1.应用需求:确定所需的无线通信协议和频率范围。不同的应用需要不同类型和频率的天线。例如,Wi-Fi通信使用2.4 GHz或5 GHz频段,而蜂窝网络使用不同的频段。

 

2.环境条件:考虑天线将被放置的环境,例如室内还是室外,是否有干扰源等。不同的环境可能需要不同类型的天线,例如室内天线和室外天线。

 

3.天线类型:根据应用需求选择合适的天线类型,例如贴片天线、杆状天线、PCB天线等。每种类型的天线都有其优点和限制。

 

4.增益要求:增益是指天线在特定方向上辐射或接收信号的能力。较高的增益可提供更远的传输距离,但也可能导致较窄的覆盖范围。根据所需的传输距离和覆盖范围选择合适的增益。

 

5.方向性:确定天线是否需要具备方向性。全向天线可在各个方向上辐射或接收信号,而定向天线可以集中辐射或接收信号到特定方向。根据应用需求选择合适的方向性。

 

6.阻抗匹配:确保天线的阻抗与无线设备的输出阻抗匹配。阻抗不匹配可能导致信号损失和反射。

 

7.可靠性和耐用性:考虑天线的耐用性和可靠性,特别是在恶劣环境下的使用。天线应具备防水、防尘、抗震、抗干扰等特性。

 

8.成本和供应商选择:根据预算和可靠的供应商选择合适的天线。考虑供应商的信誉、质量控制和售后服务。

 

综上所述,选择合适的天线需要综合考虑应用需求、环境条件、天线类型、增益要求、方向性、阻抗匹配、可靠性和成本等因素。通过仔细评估这些因素,并与可靠的供应商合作,可以选择最适合的天线来满足特定的无线通信需求。摩天射频小编总结如下对于有需求的客户可以从摩天射频天线官网产品库中搜索天线


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MyAntenna天线如表 2 所示:

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协议和频率

 

天线的无线协议和操作频率取决于其适用的协议,例如 Bluetooth/Wi-Fi、GNSS、蜂窝网络、超宽带、ISM 和 NFC。各种协议对应不同的操作频率。例如,Bluetooth 天线在 2.4 GHz 至 2.485 GHz 的频率范围内运行,而 NFC 天线在 13.56 MHz 的频率下运行。即使在同一协议内,也会分配不同的频段。若要选择最合适的天线,用户必须同时定义协议和操作频率。

 

类型

 

该天线有多种规格和形状,最终选择取决于客户偏好和使用环境的考量。根据天线的材料和制作工艺,可以将其分为 PCB、SMT、FPC、陶瓷和外杆天线。例如,为了将天线焊接到 PCB,表面贴装天线是最合适的选择。当天线放置在壳体的内壁且通过射频连接器进行连接时,可以选择 FPC 或 PCB 天线,当天线放置在产品外部时,可以选择外杆天线。但是,由于天线的传输能力对其周围环境非常敏感,因此为了获得最佳传输效果,最好在选择天线类型之前确定其位置。

 

尺寸

 

天线根据所需的运行波长/频率设计。波长越长,天线传输效果就越好。为了获得最佳无线性能,用户应在产品尺寸允许的情况下选择更大的天线。

 

平衡性

 

不平衡天线的尺寸较小,但它使用 PCB 接地作为天线系统的一部分,而平衡天线虽然尺寸更大,但可以独立运行。如果产品尺寸允许,最好选择平衡天线。如果无法使用平衡天线,请选择适当大小的 PCB 接地。

 

性能指标

 

天线的性能取决于几个指标,例如阻抗、效率、S11/VSWR、辐射方向图、增益、极化和轴向比。


a. 阻抗


天线的阻抗需要与无线模块的输出阻抗一致,通常为 50 欧姆。


b. 效率


天线效率是决定天线发射率的关键指标,其指定了在能量交换过程中会损失的能量数量。效率越高,天线性能就越好。通常,如该值大于 40%,则表示性能可以接受。


c. 回波损耗 (S11) 和电压驻波比 (VSWR)


S11 或 VSWR 表示射频电路中反射并传输到天线的能量。此值越小,传输的能量越多。通常,S11 ≤ -6 dB 或 VSWR ≤ 3 表示性能可接受。

d. 辐射方向图


天线的辐射方向图显示了天线在 3D 平面中的辐射方式。辐射方向图取决于天线类型和周围环境。如果在自由空间(无周围干扰)的场景下测试辐射方向图,则测试结果可能无法代表真实的情境方向图,因为辐射会因环境的反射和负载而变化。此方向图将通过指示强角度和弱角度,显示增益(如下所述)在 3D 空间中的分布位置和方式。


根据应用,用户需要选择全方位或单向天线。全方位天线通常更适合一般用途,而定向天线则更适合 GPS 或类似应用。


e. 增益(平均值和峰值)


天线增益通常被视为平均增益或峰值增益。平均增益是 3D 空间中所有角度下频率增益的平均值,而峰值增益则是此频率的最大增益。平均增益等于效率,平均增益越高,效率也越高。与定向天线相比,圆形天线辐射方向图的峰值增益更低。对于辐射方向图,峰值增益在自由空间和天线安装在装置上时会有所不同。


f. 轴向比


轴向比是圆极化天线的重要性能指标,此指标表示其纯度。通常,轴向比小于 3 dB 时表示性能良好。


6. 匹配网络


匹配网络旨在优化天线阻抗以匹配 50 欧姆。对于可接受 S11/VSWR 的天线,某些天线需要具备匹配电路。这通常会在应用指南中指定。此应用指南还参考了许多其他指南,以实现最佳天线性能。