如何选择天线？如何评估一款天线性能？

天线是一种常用器件，广泛应用于广播、电视、无线电通信、雷达、导航、电子对抗、遥感、射电天文等领域。天线是能够有效地将电磁波辐射到空间中特定方向或者有效地接收来自空间中特定方向的电磁波的设备。所有通过电磁波传输信号的设备都必须带有天线。    

天线的基础知识

要明确一个概念：频率越高、波长越短、天线越短。我们常用的手机通信频率在900~1800MHz之间，而我们民用对讲机的工作频率在409~410MHz之间，为了尽可能远地发射无线电信号，需要一根较长的天线。而不同的要求，对应不同通信频段的使用，以及不同的通信系统。因此，需要使用不同种类的天线，因此我们有各种各样的天线，可以说是奇形怪状，五花八门。没有人能说清楚地球上有多少种天线。   按方向性分类，天线分为全向天线和定向天线两种。全向天线将能量信号平均辐射到所有方向上，由于能量被分散了，传输距离也较短。而定向天线则将能量信号辐射到特定的方向上，由于能量更集中，因此在该方向上传输距离会更远。    

按材质或结构，天线可以分为许多种类，常见的是：PCB天线（板载天线）、陶瓷天线、棒状天线等。PCB天线集成在产品内部，可以大大减小对客户产品尺寸的要求。   我们常常在屋顶上看到的碟形天线。它就是一种专门用于远距离通信的高定向天线，波束宽度极窄，增益值高，又称高增益定向天线。  

大名鼎鼎的八木天线，大家都眼熟吧，八木天线在生活中很常见，由多个元件组成，方向性强。   无人机天线就像一个迷你手电筒，它重量非常轻体积小，能有效减轻轻型设备的负荷。它广泛应用于轻型无人机的许多应用中。   天线的形状越来越奇怪了。没想到看起来像天坛的东西也是天线。这种天线被称为3D扼流天线，主要用于构建北斗地基增强系统。北斗地基增强系统可以将卫星定位精度提高到毫米级。    

如何评估一款天线性能？

要如何评估一款天线性能的优劣？下面介绍天线的几个主要参数：

  1. 工作频率 工作频率是天线最基本的参数，代表该天线能够辐射或接收的信号频率。天线的工作频率一般是某个范围，这个范围称为天线的带宽。例如某个天线的带宽是2.3~2.5GHz，则它能够将该频段内的信号有效辐射出去或接收进来，而该频段外的信号例如2GHz，则无法通过该天线辐射或接收。不同技术的产品，需要选择相应工作频段的天线，才能正常工作，例如： 蓝牙是2.402~2.480GHz； Wi-Fi是2.412~2.472GHz； Lora是470~510MHz。

Wi-Fi天线的工作频率测试

2. 增益

天线是无源器件，它并不会增大信号强度。和PA的增益不同，天线的增益通常指最大辐射方向的功率增益值，可以理解为天线在特定方向上的辐射能力，增益越大，天线辐射的能量也越集中，在相应方向上辐射能力越强，信号传输距离越远。ZM602系列Wi-Fi模块所设计的PCB天线增益达到了3.3dBi，空旷环境下最远通讯距离达到了450m，传输距离优于市场上绝大部分的Wi-Fi产品。  

3. 电压驻波比 电压驻波比（VSWR）是表征端口阻抗匹配程度的一个量，它是衡量射频功率从功率源通过传输线到负载（天线）的效率，是驻波中最大电压与最小电压之比。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。VSWR在无线模块设计中，应小于或等于2.0。天线馈电点两端感应的信号电压与信号电流之比，称为天线的输入阻抗，通信领域中标准阻抗值为50Ω。  

天线的输入阻抗测试    

如何选择天线？

常见的天线有弹簧天线、棒状天线和吸盘天线，根据LoRa模块的功率、频率大小不同，可选择不同天线匹配：100mW的LoRa模块可选择弹簧天线；500mW以上的模块可选棒状天线；2W以上的模块可选择吸盘天线。   LoRa天线一般都有其支持的频段范围，若在频段外使用，天线性能会有一定程度的下降。因此使用时，应尽量使设备工作在天线支持的频段内，以求达到最好的传输效果。一般来说，吸盘天线的增益比棒状天线、弹簧天线高。在通信系统中，增益的强弱将干扰到天线辐射或接收无线信号的能力；同等条件下，增益越高，无线信号传播距离越远。因此，为了提升无线模块的通信距离，选择高增益天线也是一个好办法。   LoRa天线的放置方式：

天线放置尽量离开地面，测试时手不要接触天线，天线离地大于2m，人体离天线大于2m；

天线不要靠近大型金属物体，不要放在河边，尽量减少天线之间的障碍物；

天线放置要保持直立，不要平放于地面，不要歪斜放置，尽量保持通信双方天线在一个水平面上。

 

 

     

关于天线行业的一些看法

Q：关于目前的天线行业的前景看法

A：本人是信息电子行业出来的，在天线界也摸爬滚打了一些年，虽然没有特别精吧，但也对整体的一个市场有个大概的了解。本人从事的是电小天线，也就是市面上常见的消费类电子上使用的各种内置，外置天线的设计研发。   十几年前，那个时候还是山寨机的天下，各种大大小小的天线厂如雨后春笋般遍步深圳，东莞，这些天线厂到后面也有些倒闭的，也有些转行的，还有些靠几个人一直维持到现在的，一台网分，一把刀，一卷铜皮，当时正科班出生的基本没有做手机天线的，都是些一知半解的技术人员在网分前拿着刀刻铜皮，调试S参数。

到了后面这些年，随着智能终端的爆炸式增长，好多天线厂也凭着积累的资本渐渐做大，同时，天线工程师的待遇也在提高,然而这时候出现了一个分化，做手机天线的慢慢变成了一个分支，当初技术含量比较高的基站天线也随着国家建设步伐的加大慢慢变成了夕阳产业，当然，现在因为技术的更新迭代像4G升级到5G，也有一部分市场需求，但比起之前还是相差挺远的。   从个人的发展而言，去主流的大厂是个不错的选择，在技术过硬的情况下，OPPO，华为这些公司，包括一些主机厂的待遇还是蛮不错的；如果选择在天线厂工作，那么压力来说就相对大一点，996是常态，还有处理客户的一些奇奇怪怪的问题，项目期限等等都会让人心力憔悴。总而言之，天线这个行业随着市场趋近于饱和也渐渐发展平缓，但是技术壁垒还是在的，技术知识够的话还是可以拿到不错的待遇！

Q：天线行业对技术要求有多高？

A：其实这个问题怎么说呢，看你所在的领域和公司做的产品。比如你是做雷达相控阵的，那么专业要求程度肯定会比较高，HFSS ，CST，FEKO,ADS等仿真软件至少要熟练，TR组件的设计，射频链路的调试等等肯定也要掌握。毕竟整个天线系统的工作和普通的无源天线肯定不太一样。如果你是搞手机天线和一些智能化终端的天线，那么S参数的调试，匹配网络的调试以及一些基本的天线形式的掌握就基本可以应付了，再厉害点就是设计些网关类的平板定向天线，玻璃钢全向高增益天线等等，如果有涉及到GNSS陶瓷天线的，就得加上一些有源器件了，滤波器啊，放大器啊，3dB耦合器啊这些电路的调试也得掌握。总的来说，看自己的职业发展，不同的知识专业程度可以涉足不同的天线行业，毕竟现在这些领域都比较细分了。  

Q：如果是小白如何入门该行业？

A：当确定想入行天线行业，那么就可以开始学习一些基本的理论知识了，天线的类型啊，基本的辐射原理啊，简单的天线工作方式，仪表的操作啊等等，然后最好的话有个老师傅带着你入门，像现在很多天线形式都已经成熟化了，调试无非就是在基本的理论基础上做一些线路上的优化调整以适配机器结构。后续学的不错的话可以尝试学习仿真软件的操作，毕竟有趁手的工具做起事来才能如鱼得水。学习的话，现在互联网分享的内容都比较优质，文字也行，视频也好，都是不错的选择。

审核编辑：黄飞