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[资料发布] RF模块之天线篇

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发表于 2022-3-23 09:38:53 | 显示全部楼层 |阅读模式
  背景
  一、概要:常见天线种类;天线的匹配;直观的例子;我司常备天线型号
  二、目的:以实例和实测为基础,让FAE能直观看到各种因素对天线效果的影响。
  三、希望达到的效果:FAE在客户端能先看一轮客户的天线选择,安装等是否符合最基本要求。
  四、FAE必备资料:无线天线选型手册(找林工要最新版的);实测数据和现象

  内容

  一、常见天线的种类
  常用内置天线:弹簧天线、FPC天线、折线(导线)天线、PCB天线
  常用外置天线:胶棒天线、吸盘天线、玻璃钢天线

  (1)弹簧天线
  (2)折线(导线)天线
  (3)PCB天线
  (4)胶棒天线
  (5)吸盘天线
  (6)FPC天线
  (7)玻璃钢天线
  二、天线和波长的关系

  天线的长短是根据中心工作频率的波长来决定的:
  1.波长和频率的关系是倒数关系,具体的计算公式是:波长(单位:米)=300/频率(单位:MHz)中心频率为150MHz时,波长就是2米,所以我们又把150MHz左右的信号称为2米波,而430MHz的波长是0.7米,所以430MHz左右的信号又被叫着70厘米波。
  2.天线的长短和波长成正比,所以和频率成反比,频率越高,波长越短,天线也就可以做得越短。
  3.天线的长度并不等于一个波长,往往是1/4波长或者5/8波长,如果你购买的是原装天线,你能在包装或说明书上看到类似这样的说明。为什么要用这样的长度,我以后再来介绍。
  4.很多缩短型天线,比如大家常说的烟屁苗子,是用加感的方式来缩短长度,实际上把里面一圈一圈的线材拉直,长度也接近波长的1/4或者5/8。当然也有用其他技术手段、设计思想制作的缩短天线。
  5.我们使用的U段和V段都有一个比较宽的范围,U段从430到440,有10MHz的宽度,V段从144到146有2M的宽度,而天线的最佳点(也就是长度和波长最匹配的频率点)理论上就在某一个频率上。保持在整个频率范围内都有比较好的特性,这就是天线好坏的一个重要特征。
  6.如果你常用的某个频点,天线的特性不好(比如驻波较大),可以通过修剪天线来进行调试。
  7.国产天线的性能不一定就比进口天线的性能差,但国产天线的一致性不好,碰到好的就特别好,碰到不好就算倒霉,呵呵,当然修剪一下还是可以用的。
  8.天线对通信的效果是至关重要的,一副好的天线可以让你用比别人低得多的发射功率把信号送到同样远的地方,或者说,用同样的功率,一副好天线可以把信号送到更远的地方。

  三、天线的匹配:说道底就是改变天线的谐振点到我们需要用的频点

  (1)常用方法:改变天线长度、改变天线的形状、改变天线的安装方式、改变天线的材料、加入匹配电路、加入振子

  常用长度:范围1/4波长左右

  (2)直观的例子

  以折线天线为例子
  能看到3个谐振点180MHz  342MHz和750MHz。

  想让大家看下长度对天线的影响。
  可以看到谐振点都变大了(197MHz  405MHz  1GHz)而且能看到主谐振点了。

  再来感受下天线形状的变化的影响,长度不变,把折线天线绕城圈,看下形状对天线的影响。
  可以看到主谐振点变到562MHz了,1号的谐振点消失了,3号的谐振点还在1GHz附件,可以判断2号为主谐振点了。

  如上实例可以看到天线的长度、天线的形状对天线实实在在的影响。

  在给客户匹配天线时还要注意天线的安装方式对天线效果的影响比如近期的一个客户的案例。

  只是改变了下天线的安装方式就使定点位置耦合功率优化了3.2dBm。

  使用客户原来天线原来的安装方式,防止天线和屏蔽罩接触加了张纸隔离,扫描一个耦合信号 -44.81dBm。
  使用客户原来天线尾巴去掉 让天线远离屏蔽罩和线圈,尽量装在开阔的空间,相同位置,测耦合功率 -41.6dBm,变好了3.2dBm。
  结论

  实际操作可以直观看到长度,形状,安装方式等确实对天线的最佳谐振点有影响。

  在天线的实际匹配中一定要根据经验,综合考量灵活使用天线的优化方法。千万不要一条路走到底。另外天线匹配前一定要先确定客户的板子电源是否合格,是否板子上有干扰,板子布板是否合格,在这些因素全部排除掉之后,最后再做天线匹配,避免做无用功(比如板子画的还有问题都没改好就进行天线匹配,然后才发现板子有问题又改板子,然后还要再重新进行天线匹配)。

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