天线用法(天线选型技巧)

导语：「技术分享」天线的选择使用

背景：信息传输高速发展，无线模块的应用愈加广泛。无线模块被广泛的应用于遥控、无线抄表、身份识别、电子价签、信号采集等领域中，因而对无线模块的通信距离也提出了更高的要求。

无线模块传输距离主要受发射功率、接收灵敏度的影响。天线对上述参数影响尤为明显，本文探讨天线对无线模组整体通信表现的影响。

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天线主要参数

天线是一种换能器件，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。因此，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。

天线选择

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，用户选择天线需要主要考量谐振频率，增益，驻波比三个参数。当然天线类型是首要考虑的，陶瓷贴装天线和软板印刷体积小，安装在产品壳体内，不影响美观；胶棒天线体积大，需要安装在用户产品壳体外部；吸盘天线具有较长引线，可以安装在用户产品一定距离之外，但是性能表现受其吸附物体影响。

谐振频率就是通常所说的天线工作频率，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。

图 1天线谐振曲线测试

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。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。理想情况下驻波比=1，表征传输线系统与天线完全匹配，天线将能量全部辐射到自由空间，没有能量反射到传输线；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。

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。

图 2 全向天线的功率密度分布示意

天线安装

天线对安装使用环境较为敏感，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。

图 3 工程师对客户内置天线的产品进行匹配优化

图 4胶棒天线有壳体和无壳体谐振曲线对比，谐振频点发生了偏移

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。

图 5 吸盘天线吸附不同物体的表现对比，谐振频点和反射系数均发生变化

总结

天线只是影响无线通信效果的因素之一，正确地选择使用天线能解决大多数通信效果不理想的问题。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具体分析，灵活处理。

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