天线传输原理 增益天线的优缺点

　　增益天线简介

　　增益天线是一种能够增强或放大无线信号的天线。其增益是指在特定方向上的信号放大程度，通常以分贝（dB）或分贝各向同性（dBi）为单位来表示。增益天线通过优化天线的设计和布局，使得在特定方向上的信号强度得到增强，从而提高无线通信系统的性能和覆盖范围。

　　增益天线广泛应用于各种无线通信系统中，如移动通信、卫星通信、无线网络等。在这些应用中，增益天线可以提高信号的传输距离和接收灵敏度，从而改善通信质量和可靠性。

　　增益天线并不能无限制地增强信号，其增益效果受到多种因素的影响，如天线尺寸、工作频率、信号波长等。因此，在选择和使用增益天线时，需要根据具体的应用场景和需求进行综合考虑。

　　不同类型的增益天线具有不同的特点和适用范围。例如，定向增益天线适用于需要长距离传输或点对点通信的场景；而全向增益天线则适用于需要广泛覆盖或多点通信的场景。因此，在实际应用中，需要根据具体的需求选择合适的增益天线类型。

　　图1 天线传输原理

　　为保证天线的传输效率，通信天线的长度大约是电磁波波长的1/4，所以信号频率越低，波长越长，天线的长度越长；信号频率越高，波长越短，天线的长度越短。则常用的2.4GHz频段频率高，波长短，天线的长度短，可用内置天线，也可以用外置天线。

　　天线做的更短，如1/8波长或1/16波长，也可以使用，只是效率会下降。某些设备会采用“短天线+LNA”的方式，也能达到长天线的接收效果。但是短天线要达到长天线的发射效果，就需要提升发射功率了，因此对讲机需要发射信号，都是长的外置天线，而FM收音机只收不发，有内置接收天线。例如2G（900MHz）、4G（700-2600MHz）、WIFI模块和蓝牙模块（2.4GHz）、GPS（1.5GHz），这些常用的物联网通信方式，可以做内置天线。

　　对于手持机、穿戴设计、智能家居等小尺寸产品，很少使用外置天线，普遍采用内置天线。集成度高，产品外观更美观，性能比外置天线略弱一点。物联网、智能硬件产品，要联网传输数据，都需要有天线。

　　空间越小、频段越多，天线设计越复杂。外置天线一般都是标准品，买频段合适的，无需调试，即插即用。例如快递柜、售货机这些，普遍使用磁吸的外置天线，吸在铁皮外壳上即可。

　　这些天线不能放在铁皮柜里面，金属会屏蔽天线信号，所以只能放在外面。优点是使用方便、价格便宜，缺点是不能用在小尺寸产品上。

　　增益天线的优缺点

　　增益天线在无线通信领域具有广泛的应用，其主要优缺点如下：

　　优点：

　　提高信号强度和接收灵敏度：增益天线可以显著提高接收信号的强度和灵敏度，使得在通信距离远、信号较弱或环境复杂的情况下，仍能获得良好的通信效果。

　　扩大通信范围：通过使用增益天线，可以有效扩大通讯范围，降低误码率，提高通信质量。

　　降低通信成本：在某些情况下，使用增益天线可以减少基站数量或降低网络的建设成本，从而降低通信成本。

　　定向性：增益天线通常采用定向辐射方式，可以将信号集中在某个方向上，提高信号接收的效率，减少不必要的背景噪音和信号干扰。

　　缺点：

　　容易受到其他信号干扰：特别是在城市环境或建筑物周围使用时，可能会受到其他无线网络和通讯设备的信号影响，造成干扰等问题。

　　定向性限制：由于其定向性，增益天线只能接收来自特定方向的信号，不适用于需要全面覆盖的场合。

　　体积和价格：增益天线通常比其他类型的天线更大且价格较高，这可能会限制其在某些应用场景下的使用。

　　安装和调整：增益天线的安装和调整需要专业知识和技能，不正确的安装可能导致性能下降或产生其他问题。

　　在实际应用中，需要根据具体需求和场景来权衡这些优缺点，选择最适合的增益天线。

　　审核编辑：黄飞