一文教你如何把有效通信距离最大化

无线模块的通信距离是一项重要指标，如何把有效通信距离最大化一直是工程师疑惑的问题。本文根据调试经验，对天线的选用及使用方法做一些说明，希望对工程师快速调试通信距离有所帮助。

在上一篇文章中《让你的数据传得更远：如何正确选用天线》，我们与大家分享了无线模块天线的种类、匹配电路和微带线的设计技巧。今天将为大家继续介绍，影响天线性能的几个重要参数，如何选择合适的天线，以及天线放置时的注意事项。

影响无线模块通信距离的首要参数是发射功率，无线模块的发射功率以及对应的理想传输距离在手册上均能查到，在确定了发射功率满足需求的前提下，然后考虑天线的选用和天线的方向性。

一、天线的选用

天线的主要指标包含以下几个：频率范围、驻波比SWR或VSWR、天线增益、极化方式和阻抗。频率范围按需选择；驻波比最好小于1.5；天线增益对传输距离也有影响；极化方式分为线性极化和圆极化；阻抗需要与无线模块的输出阻抗匹配，一般为50欧姆。这里要特别注意驻波比参数，购买天线后最好用网络分析仪测试一下SWR。

驻波比与回波损耗、传输功率的对照表如表1所示。

表1 驻波比与回波损耗、传输功率对照表

由上表可知，VSWR=1.5时，理论传输功率为96%，当VSWR=2时，传输功率只有88.9%，有的天线驻波比指标是小于2，选用天线的时候最好是驻波比小于1.5，可以得到较高的传输功率。

二、天线的方向性

天线都有方向性，指的是天线对空间不同方向具有不同的辐射或接收能力。衡量天线方向性通常使用方向图，图1所示是一个频率范围从2400MHz到2500MHz天线的方向图。

图1 天线的三维方向图

天线竖直放置时，红色最深的方向是天线辐射或接收能力最强的方向，所以在安装天线的时候，要尽可能往红色指向的方向去安装天线，这样才能保证足够好的信号质量。另外，金属平板对信号有屏蔽作用，所以发射，接收的方向上不要有金属平面。

也有一些天线的手册上给出的天线方向图是用二维图来表示的，分为H-Plane和E-Plane，如图2所示。

2 天线的二维方向图

在测试无线模块相互通信时，天线的方向性必须要考虑，在通信空间没有遮挡且天线的方向对应最强辐射方向时，通信的距离可以达到最大。如果天线安装的不合适，会导致通信距离变短，甚至无法通信。

工程师在测试无线模块通信时，经常会遇到信号弱、通信距离没有达到手册中的说明或者丢包率高，在确定无线模块本身没问题的情况下，不妨先测试一下天线本身的性能，然后再按照天线信号辐射强的方向来测试，会得到更好的测试结果。

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