如何正确做好天线的选择和匹配，这篇你一定要看

影响无线通信效果的因素有很多，天线便是其中之一，为了解决大多数通信效果不理想的问题，正确地选择并使用天线是很必要的。

 

TIANXIAN 

 

一、用户选择天线时主要关注这几点因素

 

1.用户们首先关注的是天线的频率范围（天线频段）。

 

天线的频率应匹配无线模块的频率，如433M无线模块需要匹配433M的天线。

 

2.其次是相关尺寸和类型。

 

天线要安装在哪，需要匹配对应尺寸，比如无线模块常用的天线，有外置和内置之分，外置天线有弹簧天线、短胶棒天线、吸盘天线等，它的优点有信号的方向指向性好、效率高、抗干扰能力强等。

AS12-TTL弹簧天线

 

而PCB板载天线，就属于常见的内置天线，具有体积小、便于集成、无需单独安装等优点。

 

天线类型举例

 

①PCB板载天线，将天线通过PCB工艺实现，测试和使用都不需要单独组装天线，不易触碰损坏且组装方便。这种PCB板载天线在WiFi模块、蓝牙模块、ZigBee等工作在2.4GHz频段的无线模块上应用极为广泛。

 

②胶棒天线体积大，需要安装在用户产品壳体外部；

 

③吸盘天线具有较强抗干扰性，可以安装在用户产品一定距离之外，通过提高天线高度，提升通信距离，且可以减少设备外部环境干扰。

 

 

3.关于方向性。

 

可选择定向天线或是全向天线，顾名思义，定向即是向某一个方向进行增益，全向是向各个方向无差别增益。

 

4.天线材质和接口形式。

 

天线本身的材质及外壳的材质，常见的有微带PCB天线、FPC天线、铜片天线、铜管天线、弹簧天线等等；

 

天线端口的接头形式，一般有IPEX、SMA、N头等。

 

 

二、天线主要参数

 

天线作为一种换能器件，它将电能转换为电磁能，然后辐射到自由空间，或者将自由空间的电磁能转换为电能。所以转换效率是考量天线性能的重要指标。根据天线设计方式不同还有谐振频率，带宽，增益，驻波比，特征阻抗等考量指标，根据天线原理不同还有极化方式等考量指标。

 

对于短距离微功率通信模组需要，常见垂直极化，50欧特征阻抗的天线，用户选择天线时也比较关注：谐振频率，增益，驻波比三个参数。

 

1

谐振频率

 

即我们常说的天线工作频率，大多数用户反映整体通信距离存在较大差异都是由于没有选择正确谐振频率的天线造成的。

 

 

2

驻波比

 

全称电压驻波比，指天线驻波波腹电压与波谷电压幅度的比值，可以看做是天线端口的反射大小问题。它反映天线与传输线系统的匹配程度，反映天线将电能转化为电磁能的能力。

 

 

驻波比=1时，表征传输线系统与天线完全匹配，此时高频能量全部进入天线被转换辐射出去，没有能量的反射损耗；驻波比无穷大，表征全部能量被反射到传输线系统，没有能量辐射到自由空间。因此选择天线时驻波比参数越接近1越好，通常情况下，天线驻波比低于2的都可以视为优秀。

 

3

增益

 

在天线领域表示天线辐射集中程度。是在相同输入功率的条件下，实际天线与理想的辐射单元在空间同一点处所产生的信号的功率密度的比值。可见全向天线辐射能力也是具有方向性的，选择或者安装不当也会影响整体性能表现。

 

 

三、天线安装

 

天线安装使用的环境很重要，尤其天线安装在产品壳体内部或者表面的情况，壳体材料，内部其他器件都对天线的表现有较大影响。此类情况通常先选取适当位置安装上合适的天线，使用仪器获取天线的相关参数，调整无线模块和天线之间的匹配电路或者重新设计适合的天线。

 

吸盘天线需要吸附在其他物体表面使用，通常吸附在接地金属物体表面性能表现最佳，具体情况还是不同物体不同位置多次尝试，选择最佳位置。

 

 

胶棒天线在安装时，因为一般使用场景处于手持或移动状态，所以尽量保证牢固性，胶棒天线安装时需要sma头固定，拧紧，天线周围至少五厘米内不要有金属。

 

 

PCB板载天线由于外壳将其包裹在里面，所以外壳材质尽量不要金属，另外ipx接头要进行上胶。

 

 

注意，除了吸盘天线外，其他天线尽量有防水方面的设计。

 

 

 

四、天线实测

 

S11：-16.97dB

 

S11表示的就是回波损耗，即有多少能量被反射回源端，该参数值越小越好，一般低于-20dB就标示<1%的能量被反射回来，>99%的能量被发射出去。

 

 

Smith：50.08欧姆

 

史密斯圆图能直观的反映出天线的阻抗匹配，因模块采用50欧姆阻抗匹配，故天线阻抗越接近50欧姆越能与我司模块良好的匹配。
 

 

 

SWR：1.03

 

SWR指驻波波腹电压与波谷电压幅度之比，又称为驻波系数、驻波比。驻波比等于1时，表示馈线和天线的阻抗完全匹配，此时高频能量全部被天线辐射出去，没有能量的反射损耗；驻波比为无穷大时，表示全反射，能量完全没有辐射出去。
 

 

 

A39模块搭配胶棒天线实现多级中继传输↑
 

 

由上面视频可见，搭配胶棒天线的无线模块，同时有着多级中继功能加持，传输距离更远，传输效果更稳定。当然，在实际应用中也可能存在其他例如信道干扰等问题，用户需要根据具体部署使用情况来分析和处理。

 

面对各式各样的天线产品，我们不仅要考虑传输距离，还应该考虑产品的性能，以及在不同使用环境下的不同应用，以此来衡量一个无线收发设备的适配度。泽耀科技的无线模块有相应适配的天线可供各位客户选择，欢迎大家进行选购。