干货|如何选择天线 ，掌握这几步很重要

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天线是一种用于接收和发射电磁波的设备，利用振荡电流产生电磁场，进而辐射出电磁波。当接收信号时，天线接收到的电磁波会引起其中的电流振荡，从而将信号转换为电能，用来实现无线信号的传输和接收。在工业、通信、航空航天、医疗和消费电子等领域中起着关键作用。



由于有许多不同类型的天线，如何选择天线？掌握这几步很重要，天线的性能取决于多个因素，包括频率范围、增益、方向性、极化和阻抗匹配等。选择合适的天线需要考虑以下几个因素：



1.应用需求：确定所需的无线通信协议和频率范围。不同的应用需要不同类型和频率的天线。例如，Wi-Fi通信使用2.4 GHz或5 GHz频段，而蜂窝网络使用不同的频段。



2.环境条件：考虑天线将被放置的环境，例如室内还是室外，是否有干扰源等。不同的环境可能需要不同类型的天线，例如室内天线和室外天线。



3.天线类型：根据应用需求选择合适的天线类型，例如贴片天线、杆状天线、PCB天线等。每种类型的天线都有其优点和限制。



4.增益要求：增益是指天线在特定方向上辐射或接收信号的能力。较高的增益可提供更远的传输距离，但也可能导致较窄的覆盖范围。根据所需的传输距离和覆盖范围选择合适的增益。



5.方向性：确定天线是否需要具备方向性。全向天线可在各个方向上辐射或接收信号，而定向天线可以集中辐射或接收信号到特定方向。根据应用需求选择合适的方向性。



6.阻抗匹配：确保天线的阻抗与无线设备的输出阻抗匹配。阻抗不匹配可能导致信号损失和反射。



7.可靠性和耐用性：考虑天线的耐用性和可靠性，特别是在恶劣环境下的使用。天线应具备防水、防尘、抗震、抗干扰等特性。



8.成本和供应商选择：根据预算和可靠的供应商选择合适的天线。考虑供应商的信誉、质量控制和售后服务。



综上所述，选择合适的天线需要综合考虑应用需求、环境条件、天线类型、增益要求、方向性、阻抗匹配、可靠性和成本等因素。通过仔细评估这些因素，并与可靠的供应商合作，可以选择最适合的天线来满足特定的无线通信需求。摩天射频小编总结如下：

MyAntenna天线如表 2 所示:

协议和频率





天线的无线协议和操作频率取决于其适用的协议，例如 Bluetooth/Wi-Fi、GNSS、蜂窝网络、超宽带、ISM 和 NFC。各种协议对应不同的操作频率。例如，Bluetooth 天线在 2.4 GHz 至 2.485 GHz 的频率范围内运行，而 NFC 天线在 13.56 MHz 的频率下运行。即使在同一协议内，也会分配不同的频段。若要选择最合适的天线，用户必须同时定义协议和操作频率。





类型





该天线有多种规格和形状，最终选择取决于客户偏好和使用环境的考量。根据天线的材料和制作工艺，可以将其分为 PCB、SMT、FPC、陶瓷和外杆天线。例如，为了将天线焊接到 PCB，表面贴装天线是最合适的选择。当天线放置在壳体的内壁且通过射频连接器进行连接时，可以选择 FPC 或 PCB 天线，当天线放置在产品外部时，可以选择外杆天线。但是，由于天线的传输能力对其周围环境非常敏感，因此为了获得最佳传输效果，最好在选择天线类型之前确定其位置。





尺寸





天线根据所需的运行波长/频率设计。波长越长，天线传输效果就越好。为了获得最佳无线性能，用户应在产品尺寸允许的情况下选择更大的天线。





平衡性





不平衡天线的尺寸较小，但它使用 PCB 接地作为天线系统的一部分，而平衡天线虽然尺寸更大，但可以独立运行。如果产品尺寸允许，最好选择平衡天线。如果无法使用平衡天线，请选择适当大小的 PCB 接地。





性能指标





天线的性能取决于几个指标，例如阻抗、效率、S11/VSWR、辐射方向图、增益、极化和轴向比。






a. 阻抗






天线的阻抗需要与无线模块的输出阻抗一致，通常为 50 欧姆。






b. 效率






天线效率是决定天线发射率的关键指标，其指定了在能量交换过程中会损失的能量数量。效率越高，天线性能就越好。通常，如该值大于 40%，则表示性能可以接受。






c. 回波损耗 (S11) 和电压驻波比 (VSWR)






S11 或 VSWR 表示射频电路中反射并传输到天线的能量。此值越小，传输的能量越多。通常，S11 ≤ -6 dB 或 VSWR ≤ 3 表示性能可接受。


d. 辐射方向图






天线的辐射方向图显示了天线在 3D 平面中的辐射方式。辐射方向图取决于天线类型和周围环境。如果在自由空间（无周围干扰）的场景下测试辐射方向图，则测试结果可能无法代表真实的情境方向图，因为辐射会因环境的反射和负载而变化。此方向图将通过指示强角度和弱角度，显示增益（如下所述）在 3D 空间中的分布位置和方式。






根据应用，用户需要选择全方位或单向天线。全方位天线通常更适合一般用途，而定向天线则更适合 GPS 或类似应用。






e. 增益（平均值和峰值）






天线增益通常被视为平均增益或峰值增益。平均增益是 3D 空间中所有角度下频率增益的平均值，而峰值增益则是此频率的最大增益。平均增益等于效率，平均增益越高，效率也越高。与定向天线相比，圆形天线辐射方向图的峰值增益更低。对于辐射方向图，峰值增益在自由空间和天线安装在装置上时会有所不同。






f. 轴向比






轴向比是圆极化天线的重要性能指标，此指标表示其纯度。通常，轴向比小于 3 dB 时表示性能良好。






6. 匹配网络






匹配网络旨在优化天线阻抗以匹配 50 欧姆。对于可接受 S11/VSWR 的天线，某些天线需要具备匹配电路。这通常会在应用指南中指定。此应用指南还参考了许多其他指南，以实现最佳天线性能。