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如何選用正確的無線模組天線

無線模組的通信距離是一項重要指標, 如何把有效通信距離最大化一直是客戶疑惑的問題。 本文根據調試經驗, 對天線的選用及使用方法做一些說明, 希望對工程師快速調試通信距離有所幫助。

影響無線模組通信距離的首要參數是發射功率, 無線模組的發射功率以及對應的理想傳輸距離在手冊上均能查到, 在確定了發射功率滿足需求的前提下, 然後考慮天線的選用和天線的方向性。

首先是天線的選用:

駐波比與回波損耗、傳輸功率的對照表如表 1所示。

表 1 駐波比與回波損耗、傳輸功率對照表

由上表可知, VSWR=1.5時, 理論傳輸功率為96%, 當VSWR=2時, 傳輸功率只有88.9%, 有的天線駐波比指標是小於2, 選用天線的時候最好是駐波比小於1.5, 可以得到較高的傳輸功率。

其次是天線的方向性:

天線都有方向性, 指的是天線對空間不同方向具有不同的輻射或接收能力。 衡量天線方向性通常使用方向圖, 圖 1所示是一個頻率範圍從2400MHz到2500MHz天線的方向圖。

圖 1天線的三維方向圖

天線豎直放置時, 紅色最深的方向是天線輻射或接收能力最強的方向, 所以在安裝天線的時候, 要盡可能往紅色指向的方向去安裝天線, 這樣才能保證足夠好的信號品質。 另外, 金屬平板對信號有遮罩作用, 所以發射, 接收的方向上不要有金屬平面。

也有一些天線的手冊上給出的天線方向圖是用二維圖來表示的,

分為H-Plane和E-Plane, 如圖 2所示。

圖 2 天線的二維方向圖

在測試無線模組相互通信時, 天線的方向性必須要考慮, 在通信空間沒有遮擋且天線的方向對應最強輻射方向時, 通信的距離可以達到最大。 如果天線安裝的不合適, 會導致通信距離變短, 甚至無法通信。

工程師在測試無線模組通信時, 經常會遇到信號弱、通信距離沒有達到手冊中的說明或者丟包率高, 在確定無線模組本身沒問題的情況下, 不妨先測試一下天線本身的性能, 然後再按照天線信號輻射強的方向來測試, 會得到更好的測試結果。

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