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作者: 瀏覽量:28038 來源: 時間:2020-12-22 16:50:44

作為一直從事射頻和通信工作35年以上的老兵,近段時間主要搞物聯網天線的研發設計和方案論證,因此免不了經常從網上看一些同行的物聯網天線,學習一下同行的設計思想。處于對市場的關心,也會經常瀏覽一下網上天線的指標及價格。

說老實話,看了很多天線商家的天線性能指標介紹后,我就非常郁悶了,不知道這些不靠譜的指標或者說吹牛的指標是怎么來的?

如果諸位是物聯網行業的從業者,你可能不是一個射頻工程師也不要緊,只希望你能了解一些射頻與天線的常識,別再鬧笑話了,愧對你所從事的行業。

一) 關于外置天線那些事

1) 通常,天線的頻率決定了天線的尺寸,頻率越低尺寸越大,頻率越高尺寸越小。否則由于阻抗的失配,性能會變得很差。

2) 市面上物聯網外置天線以單極子技術的天線居多,偶極子天線略少一些(特殊用途也有八木天線,對數天線,多波束天線等)。單極子是1/4波長天線;偶極子是1/2波長天線。

3) 以1GHz頻率為例,它的波長是30cm,1/2波長為15cm,1/4波長為7.5cm。如果是0.8GHz,以上各值除0.8即可,以此類推。這就是理論合適天線的尺寸。

4) 由于材料和技術的原因,天線是有小型化可能的,但都是以犧牲效率和其它指標為代價的。不可能好事都是你的。

5) 網上賣天線的商家,經常會拿天線增益說事。反正3dB,5dB,7dB等天線增益的大把人說。我這里給朋友科普一個常識,以NB-IoT天線為例,單極子天線(天線長度8cm左右)的理想仿真增益也就2dB多點,如果天線長度大于15cm,有可能是偶極子天線,仿真增益也就5dB左右。并且請注意,我這是在理想仿真條件下的結果。

6) 也有些商家拿天線的駐波(回波損耗)說事,這雖是天線的一個重要指標,但也不要太迷信。天線匹配的好回波損耗低是一回事;天線匹配不好,增加天線衰減也能降低回波損耗,但犧牲的是效率。

二) 關于內置天線那些事

1) 內置天線與外置天線還是有很大的不同。外置天線工作環境一般周圍沒有多少干擾的東西,也就是大家的使用環境大同小異,因此,可以作為公共產品批量生產銷售。而內置天線一般周圍有大量的金屬器件和電路板,電磁干擾會因這些東西的大小和遠近不同而不同,也就是說,每款產品的電磁干擾都不同。

2) 天線說白了就是一個諧振電路,干擾就相當于電感和電容作用于天線。因此在理想環境下設計好的天線,內置于產品內部時,由于不可預知的電感和電容(相當于電抗),會匹配拉偏,諧振拉偏,甚至無法使用。

3) 內置天線必須內置于產品內部既定的安裝位置進行匹配調試,匹配的過程相當于想盡辦法抵消內部的感抗和容抗。

4) 與你產品匹配的內置天線不可能在匹配之前就有,它只有在多次的反復匹配修正好并定型后才可進行批量生產。

5) 網上賣的內置天線的所有指標,對你而言只有外形尺寸和重量有意義,其它對你而言沒有任何意義,都是忽悠。

6) 換言之,你的內置天線是不可能匹配之前直接買到現成產品的,必須經過反復多次匹配調整后定型的天線,才有意義。

7) 內置天線方案能力和匹配水平,將直接影響到天線方向圖和效率。

三) 總結

天線的指標,都是在特定的使用環境中測試得出的,如果對方的測試環境與你的使用環境不符,那么他天線的指標對你而言就沒有任何參考價值。


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