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,用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
MyAntenna天线如表 2 所示:
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。
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